继电保护二次回路图及其讲解
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继电保护操作回路是二次回路的基本回路,各类装置的跳合闸命令均需要通过操作回路来实现断路器的分合闸行为,熟悉操作回路是现场调试人员的基本要求。
110kV变电站操作回路构成该回路的基本结构,220kV变电站操作回路与此类似。
现以110kV变电站的操作回路(图1)为例,对操作回路进行简单介绍。
LD绿灯,表示分闸状态HD红灯,表示合闸状态TWJ跳闸位置继电器HWJ合闸位置继电器HBJI合闸保持继电器,电流线圈启动TBJI跳闸保持继电器,电流线圈启动TBJV跳闸保持继电器,电压线圈保持KK手动跳合闸把手开关DL1断路器辅助常开接点DL2断路器辅助常闭接点1)当开关运行时,DL1断开,DL2闭合。
HD,HWJ,TBJI线圈,TQ构成回路,HD亮,HWJ动作,但是由于各个线圈有较大阻值,使得TQ上分的电压不至于让其动作,保护调闸出口时,TJ,TYJ,TBJI线圈,TQ直接勾通,TQ上分到较大电压而动作,同时TBJI接点动作自保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回(即DL2断开)。
2)合闸回路原理与跳闸回路相同。
3)在合闸线圈上并联了TBJV线圈回路,这个回路是为了防止在跳闸过程中有合闸命令而损坏机构。
例如合闸后合闸接点HJ或者KK的5,8粘连,开关在跳闸过程中TBJI闭合,HJ,TBJV线圈,TBJI勾通,TBJV动作时TBJV线圈自保持,相当于将合圈短接了(同时TBJV闭接点断开,合闸线圈被隔离)。
这个回路叫防跳回路,意思是防止开关跳跃,简称防跳。
4)KKJ是合后继电器,通过D1、D2两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作,手动跳闸才能让其复归,KKJ是磁保持继电器,动作后不自动返回,KKJ又称手合继电器,其接点可以用于“备自投”、“重合闸”,“不对应”等。
5)HYJ与TYJ是合闸和跳闸压力继电器,接入断路器机构的气压接点,在以SF6为灭弧绝缘介质的开关中,如果SF6气体有泄露,则当气体压力降至危及灭弧时该接点J1和J2导通,将操作回路断开,禁止操作。
第四篇电气二次回路第O章电气二次回路的基本知识一、二次回路及其作用(1)发电厂和变电所的电气设备可分为一次设备、二次设备。
(经常还将远动或测控设备称为三次设备,通讯设备称为四次设备)一次设备:也称主设备,是构成电力系统的主体。
它是直接生产、输送与分配电能的设备,包括如:发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆与输电线路等。
一、二次回路及其作用(2)二次设备:是对一次设备及系统进行控制、调节、保护和监测的设备。
它包括:控制设备、继电保护和安全自动装置、测量仪表、信号设备等。
二次回路:二次设备按照一定规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路。
二、二次回路的范围(1)控制回路:由控制开关与控制对象(如断路器、隔离开关)的传递机构、执行(或操作)机构组成。
其作用是对一次设备进行“合”、“分”操作。
调节回路:是指调节型自动装置。
如由VQC系统对主变进行有载调压、对电容器进行投切的装置,发电机的励磁调节装置。
它是由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。
其作用是根据一次设备运行参数的变化,实时在线调节一次设备的工作状态,以满足运行要求。
二、二次回路的范围(2)继电保护和自动装置回路:是由测量回路、比较部分、逻辑部分和执行部分等组成。
其作用是根据一次设备和系统的运行状态,判断其发生故障或异常时,自动发出跳闸命令有选择性地切除故障,并发出相应地信号,当故障或异常消失后,快速投入有关断路器(重合闸及备用电源自动投入装置),恢复系统的正常运行。
以上主要是指常规的电磁型继电器等构成的保护与自动装置二、二次回路的范围(3)测量回路:由各种测量仪表及其相关回路组成。
其作用是指示或记录一次设备和系统的运行参数,以便运行人员掌握一次系统的运行情况,同时也是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。
综合自动化已使该回路与三次回路的分界点越来越模糊二、二次回路的范围(4)信号回路:由信号发送机构和信号继电器等构成。
直流母线电压监视装置原理图-------------------------------------------1直流绝缘监视装置----------------------------------------------------------1不同点接地危害图----------------------------------------------------------2带有灯光监视的断路器控制回路(电磁操动机构)--------------------3带有灯光监视的断路器控制回路(弹簧操动机构)--------------------5带有灯光监视的断路器控制回路(液压操动机构)-------- -----------6闪光装置接线图(由两个中间继电器构成)-----------------------------8闪光装置接线图(由闪光继电器构成)-----------------------------------9中央复归能重复动作的事故信号装置原理图-------------------------9预告信号装置原理图------------------------------------------------------11线路定时限过电流保护原理图------------------------------------------12线路方向过电流保护原理图---------------------------------------------13线路三段式电流保护原理图---------------------------------------------14线路三段式零序电流保护原理图---------------------------------------15双回线的横联差动保护原理图------------------------------------------16双回线电流平衡保护原理图---------------------------------------------18变压器瓦斯保护原理图---------------------------------------------------19双绕组变压器纵差保护原理图------------------------------------------20三绕组变压器差动保护原理图------------------------------------------21变压器复合电压启动的过电流保护原理图---------------------------22单电源三绕组变压器过电流保护原理图------------------------------23变压器过零序电流保护原理图------------------------------------------24变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保------24线路三相一次重合闸装置原理图---------------------------------------26自动按频率减负荷装置(LALF)原理图--------------------------------29储能电容器组接线图------------------------------------------------------29小电流接地系统交流绝缘监视原理接线图---------------------------29变压器强油循环风冷却器工作和备用电源自动切换回路图------30变电站事故照明原理接线图---------------------------------------------31开关事故跳闸音响回路原理接线图------------------------------------31二次回路展开图说明(10KV线路保护原理图)-----------------------32直流回路展开图说明------------------------------------------------------331、图E-103为直流母线电压监视装置电路图,请说明其作用。
三、原始资料1.主接线下图为某电力系统主接线。
该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A母线与单侧电源环形网络相连,其电能通过电网送至B、2•相关数据⑴电网中的四条110kV线路的单位正序电抗均为0.4 □</ ;⑵所有变压器均为YN,d11接线,发电厂的升压变压器变比为10.5/121,变电所的降压变压器变比为110/6.6;⑶发电厂的最大发电容量为3 X 50 MW,最小发电容量为2 X 50 MW,发电机、变压器的其余参数如图示;⑷系统的正常运行方式为发电厂发电容量最大,输电网络闭环运行;⑸系统允许的最大故障切除时间为0.85s;(6)线路AB、BC、AD、CD的最大负荷电流分别为230A、150A、230A 和140 A,负荷自启动系数K55 =1.5;⑺各变电所引出线上的后备保护的动作时间如图示,△t二0.5s。
⑻系统中各110kV母线和变压器均设有纵差动保护作为主保护。
目录供配电技术课程设计任务书 (1)摘要 (2)1、................................................... 系统条件42、 ................................ 110KV线路继电保护整定计算53、............................ 110KV继电保护和自动装置的配置18 4、......................... 110KV系统电流互、电压互感器选型22 5、.......................... 110KV电流环网继电保护装配的配置26毕业设计总结 (30)附录 (34)参考文献 (35)摘要随着我国电力工业的迅速发展,各大电力系统的容量和电网区域不断扩大。
继电保护装置广泛应用于电力系统、农网和小型发电系统,是电网及电气设备安全可靠运行的保证。
为给110KV单电源环形电网进行继电保护设计,首先选择过电流保护,对电网进行短路电流计算,包括适中电流的正序、负序、零序电流的短路计算,整定电流保护的整定值。
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基本知识讲课内容:1、二次回路基础知识(二次回路内容、二次回路图分类、常用符号及元器件表示方式,变配电所二次设备布置)2、继电保护的基础知识(继电保护的基本任务、对继电保护的基本要球、继电保护的基本工作原理及构成、继电器的基本原理及分类、互感器的极性、方向、误差、接线)3、结合公司装置及技术说明书讲解公司装置是如何实现继电保护的基本任务,满足继电保护的基本要求的;公司装置中使用的继电器的类型;互感器的各种接线方式如何在公司装置上实现讲课要求:1、了解二次回路的基本知识2 、掌握继电保护的基础知识3、针对讲课内容出相应的习题,10 道左右二次回路基本知识一、二次回路内容变配电所的二次部分对于实现变配电所安全、优质和经济的电能分配具有极为重要的作用。
变配电所的电气设备按其作用的不同可分为一次设备和二次设备,其控制保护接线回路又可分为一次回路和二次回路。
一次设备是指直接输送和分配电能的高电压、大电流设备,包括电力母线、电力线路、高压断路器、高压隔离开关、电流互感器、电压互感器等。
由变配电所一次设备组成的整体称为变配电所一次部分。
二次设备是指对一次设备进行监察、控制、测量、调节和保护的低电压、小电流设备,包括继电保护及安全自动装置、操作电源、熔断器等。
由变配电所二次设备组成的整体称为变配电所二次部分。
一次回路又称为一次接线是将一次设备相互连接而形成的电路。
二次回路又称为二次接线是将二次设备相互连接而形成的电路。
包括电气设备的测量回路、控制操作回路、信号回路、保护回路等。
二次回路的工作任务是反映一次设备的工作状态及控制一次设备,即在一次设备发生故障时,能迅速反应故障,并使故障设备退出工作,保证变配电所处于安全的运行状态。
二次回路的主要内容是高压电气设备和电力线路的控制、信号、测量及监察、继电保护及自动装置、操作电源等系统a、控制系统控制系统是由控制器具、控制对象及控制网络构成控制系统的作用是对变电站的开关设备进行就地或远方跳、合闸操作,以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。
第一章继电保护工作基本知识第一节电流互感器电流互感器(CT)是电力系统中很重要的电力元件,作用是将一次高压侧的大电流通过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计度等使用,本局所用电流互感器二次额定电流均为5A,也就是铭牌上标注为100/5,200/5等,表示一次侧如果有100A或者200A 电流,转换到二次侧电流就是5A。
电流互感器在二次侧必须有一点接地,目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。
同时,电流互感器也只能有一点接地,如果有两点接地,电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。
如图1.1,由于潜电流I X的存在,所以流入保护装置的电流I Y≠I,当取消多点接地后I X=0,则I Y=I。
在一般的电流回路中都是选择在该电流回路所在的端子箱接地。
但是,如果差动回路的各个比较电流都在各自的端子箱接地,有可能由于地网的分流从而影响保护的工作。
所以对于差动保护,规定所有电流回路都在差动保护屏一点接地。
图1.1电流互感器实验1、极性实验功率方向保护及距离保护,高频方向保护等装置对电流方向有严格要求,所以CT必2、变比实验须做极性试验,以保证二次回路能以CT的减极性方式接线,从而一次电流与二次电流的方向能够一致,规定电流的方向以母线流向线路为正方向,在CT本体上标注有L1、L2,接线盒桩头标注有K1、K2,试验时通过反复开断的直流电流从L1到L2,用直流毫安表检查二次电流是否从K1流向K2。
线路CT本体的L1端一般安装在母线侧,母联和分段间隔的CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。
接线时要检查L1安装的方向,如果不是按照上面一般情况下安装,二次回路就要按交换头尾的方式接线。
CT需要将一次侧电流按线性比例转变到二次侧,所以必须做变比试验,试验时的标准CT是一穿心CT,其变比为(600/N)/5,N为升流器穿心次数,如果穿一次,为600/5。
对于二次是多绕组的CT,有时测得的二次电流误差较大,是因为其他二次回路开路,是CT 磁通饱和,大部分一次电流转化为励磁涌流,此时应当把其他未测的二次绕组短接即可。
直流母线电压监视装置原理图----------------------------- 1直流绝缘监视装置---------------------------------------- 1不同点接地危害图---------------------------------------- 2带有灯光监视的断路器控制回路(电磁操动机构)--------------------- 3带有灯光监视的断路器控制回路(弹簧操动机构)--------------------- 5带有灯光监视的断路器控制回路(液压操动机构)--------------------- 6闪光装置接线图(由两个中间继电器构成)------------------------------ 8闪光装置接线图(由闪光继电器构成)------------------------------------ 9中央复归能重复动作的事故信号装置原理图------------------- 9预告信号装置原理图------------------------------------- 11线路定时限过电流保护原理图----------------------------- 12线路方向过电流保护原理图------------------------------- 13线路三段式电流保护原理图------------------------------- 14线路三段式零序电流保护原理图--------------------------- 15双回线的横联差动保护原理图----------------------------- 16双回线电流平衡保护原理图------------------------------- 18变压器瓦斯保护原理图----------------------------------- 19双绕组变压器纵差保护原理图----------------------------- 20三绕组变压器差动保护原理图----------------------------- 21变压器复合电压启动的过电流保护原理图--------------------- 22单电源三绕组变压器过电流保护原理图----------------------- 23变压器过零序电流保护原理图----------------------------- 24变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保------24线路三相一次重合闸装置原理图--------------------------- 26自动按频率减负荷装置(LALF)原理图-------------------- 29储能电容器组接线图-------------------------------------- 29小电流接地系统交流绝缘监视原理接线图--------------------- 29变压器强油循环风冷却器工作和备用电源自动切换回路图------30变电站事故照明原理接线图------------------------------- 31开关事故跳闸音响回路原理接线图------------------------- 31二次回路展开图说明(10KV线路保护原理图)------------------------- 32直流回路展开图说明------------------------------------- 331、图E-103为直流母线电压监视装置电路图,请说明其作用。
答:直流母线电压监视装置主要是反映直流电源电压的高低。
KV1是低电压监视继电器,正常电压KV1励磁,其常闭触点断开,当电压降低到整定值时,KV1失磁,其常闭触点闭合,HP1光字牌亮,发出音响信号。
KV2是过电压继电器,正常电压时KV2失磁,其常开触点在断开位置,当电压过高超过整定值时KV2励磁,其常开触点闭合,HP2光字牌亮,发出音响信号。
图E-103直流母线电压监视装置接线图2 •说明图E-104直流绝缘监视装置接线图各元件的作用。
答:图E-108是常用的绝缘监察装置接线图,正常时,电压表1PV 开路,而使ST1的触点5-7、9-11(ST1的1-3、2-4断开)与ST2的触点9-11接通,投入接地继电器 KA 。
当正极或负极绝缘下降到一定 值时,电桥不平衡使 KA 动作,经KM 而发出信号(若正、负极对地的绝缘电阻相等时,不管绝缘下降多 少,KA 不可能动作,就不能发出信号,这是其缺点)。
此时,可用2PV 进行检查,确定是哪一极的绝缘下降(测“ +”对地时,ST2的2-1、6-5接通;测“-”对地时,ST2的1-4、5-8接通。
正常时,母线电压 表转换开关ST2的2-1、5-8、9-11接通,电压表2PV 可测正、负母线间电压,指示为 220V 。
),若正极对地绝缘下降,则投ST1 I 档,其触点1-3、13-14接通,调节R3至电桥平衡电压表1PV 指示为零伏;再将ST1投至II 档,此时其触点2-4、14-15接通,即可从1PV 上读出直流系统的对地总绝缘电 阻值。
若为负极对地绝缘下降,则先将 ST1放在II 档,调节3R 至电桥平衡,再将 ST1投至I 档,读出 直流系统的对地总绝缘电阻值。
假如正极发生接地,则正极对地电压等于零。
而负极对地指示为 220V,反之当负极发生接地时,情况与之相反。
电压表 1PV 用作测量直流系统的总绝缘电阻,盘面上画有电阻刻度。
由于在这种绝缘监察装置中有一个人工接地点,为防其它继电器误动,要求电流继电器KA 有足够大的电阻值,一般选30k Q,而其启动电流为1.4mA ,当任一极绝缘电阻下降到 20 k Q 时,即能发出信号。
对地绝缘下降和发生接地是两种情况。
卜■ .■ ■ FU1KV1FU2[■*•1—图E-104直流绝缘监视装置接线图3、根据图E-105分别说明A点与C点;B点与C点;A点与B点或A点与D点同时发生接地时有什么危害。
答:直流系统在变电站中具有重要的位置。
要保证一个变电站长期安全运行,其因素是多方面的,其中直流系统的绝缘问题是不容忽视的。
变电站的直流系统比较复杂,通过电缆沟与室外配电装置的端子排、端子箱、操作机构箱等相连接,因电缆破损、绝缘老化、受潮等原因发生接地的可能性较多,发生一极接地时,由于没有短路电流,熔断器不会熔断,仍可继续运行,但也必须及时发现、及时消除。
通常,要求直流系统的各种小母线、端子回路、二次电缆对地的绝缘电阻值,用500V摇表测量其值不得小于0.5M Q。
直流回路绝缘的好坏必须经常地进行监视。
否则,会给运行带来许多不安全因素。
现以图E-105为例说明直流接地的危害。
当图中A点与C点同时有接地出现时,等于+WC -WC通过大地形成短路回路,可能会使熔断器FU1和FU2熔断而失去保护电源;当B点与C点同时有接地出现时,等于将跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈短路,即使保护正常动作,YT跳闸线圈也不会起动,断路器就不会跳闸,因此在有故障的情况下就要越级跳闸;当A点与B点或A点与D点,同时接地时,就会使保护误动作而造成断路器跳闸。
直流接地的危害不仅仅是以上所谈的几点,还有许多,在此不一一作介绍了。
因为发生直流接地将产生许多害处,所以对直流系统专门设计一套监视其绝缘状况的装置,让它及时地将直流系统的故障提示给值班人员,以便迅速检查处理。
图E-105直流接地示意图4、据图E-106具有灯光监视的断路器控制回路图(电磁操动机构)说明各元件的名称,动作过程。
答:图中:+WC -WC — 控制母线; FU1、FU2-熔断器, R1-10/6 型,250V ; SA — 控制开关,LW2-1a46a.40.20.20/F8 型;HG —绿色信号灯具,XD2型,附2500 Q 电阻;HR — 红色信号灯具,XD2型,附2500 Q 电阻;KL —中间继电器,DZB-115/220V 型;KM (—接触器;KOM —保护出口继电器;QF-断路器辅助开关; WC —合闸小母线; WS —事故跳闸小母线;WS —信号小母线;YT —断路器跳闸线圈; YC —断路器合闸线圈,FU1、FU2—熔断器,RM10-60/25 250V; R1—附加电阻,ZG11-25 型,1Q ; R2—附加电阻,ZG11-25 型,1000Q ; ( +) WT —闪光小母线。
(一) “跳闸后”位置当SA 的手柄在“跳闸后”位置,断路器在跳闸位置时, 其常闭触点闭合,+WC 经FU1 SA11-10HG 及附加电阻 -Qf (常闭)KMJ 线圈 FU2 -WC 此时,绿色信号灯回路接通,绿灯亮,它表示断路器正处于跳闸后位置,同时表示电源、熔断器、辅助触点及合闸回路完好,可以进行合闸操 作。
但KMC 不会动作,因电压主要降在HG 及附加电阻上。
(二) “预备合闸”位置当SA 的手柄顺时针方向旋转 90o 至“预备合闸”位置,SA9-10接通,绿灯 HG 回路由(+) WTWSA9-10 HG QF (常IKMCkkkkFU2 -WC 导通,绿灯闪光,发出预备合闸信号,但KMC 仍不会启动,因回路中串有 HG 和R 。
(三) “合闸”位置当SA 的手柄再顺时针方向旋转 450至“合闸”位置时,SA5-8触点接通,接触器 KMC 回路由+WCSA5-8 KL2 (常闭)QF 一 闭)————k___ KMC 线圈 -WC ,导通而启动,闭合其在合闸线圈回路中的触点,使断路器合闸。
断路器合闸 后,QF 常闭触点打开、常开触点闭合。
(四)“合闸后”位置松手后,SA 的手柄自动反时针方向转动45o ,复归至垂直(即“合闸后”)位置,SA16-13触点接通。
此时,红灯 HR 回路由 FU1------ ►SA16-13 "HR* KLQF(■常开)YT 线圈 FU2~^ --kD彖B- -WCQKT- -2IFJ►-WC导通,红灯亮,指示断路器处于合闸位置,同时表示跳闸回路完好,可以进行跳闸。
(五)“预备跳闸”位置SA手柄在“预备跳闸”位置时,SA13-14导通,经(+)WTW HR ___ k——► KL _QR 常开触点YT 一WC 昨,红灯闪光,发出预备合闸信号。
(六)“跳闸”位置将SA手柄反时针方向转450至“跳闸”位置,SA6-7导通,HR及R被短接,经+WC SA6-7 KL QF常开触点f -WC ,使丹励磁,断路器跳闸。
断路器跳闸后f常开触点断开,常闭触点闭合,绿灯亮,指示断路器已跳闸完毕,放开手柄后,SA复位至“跳闸后”位置。
当断路器手动或自动重合在故障线路上时,保护装置将动作跳闸,此时如果运行人员仍将控制开关放在“合闸”位置(SA5-8触点接通),或自动装置触点KM1未复归,断路器SA5-8将再合闸。