《继电保护及二次回路》.docx

1、继电保护及二次回路第一章 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IX的存在，所以流

2、入保护装置的电流IYI，当取消多点接地后IX0，则IYI。IYIIX保护装置CT绕组 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

3、，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

4、绕组短接即可。同理在安装时候，未使用的绕组也应该全部短接，但是要注意，有些绕组属于同一绕组上有几个变比不同的抽头，只要使用了一个抽头，其他抽头就不应该短接，如果该绕组未使用，只短接最大线圈抽头就可以。变比试验测试点为标准CT二次电流分别为0.5A，1A，3A，5A，10A，15A时CT的二次电流。3、绕组的伏安特性理想状态下的CT就是内阻无穷大的电流源，不因为外界负荷大小改变电流大小，实际中的CT只能在一定的负载范围内保持固定的电流值，伏安特性就是测量CT在不同的电流值时允许承受的最大负载，即10%误差曲线的绘制。伏安特性试验时特别注意电压应由零逐渐上升，不可中途降低电压再升高，以免因磁滞回线

5、关系使伏安特性曲线不平滑，对于二次侧是多绕组的CT，在做伏安特性试验时也应将其他二次绕组短接。m0I1 10%误差曲线通常以曲线形式由厂家提供，如图1.2，横坐标表示二次负荷，纵坐标为CT一次电流对其额定一次电流的倍数。图1.2 根据所测得U，I2值得到RX1，Rx1U/ I2，找出与二次回路负载Rx最接近的值，在图上找到该负荷对应的m0，该条线路有可能承受的最大负载的标准倍数m，比较m 和m0的大小，如果mm0，则该CT不满足回路需求，如果mm0，该CT可以使用。伏安特性测试点为I2在0.5A，1A，3A，5A，10A，15A时的二次绕组电压值。 第二节 电压互感器电压互感器（PT）的作用是

6、将高电压成比例的变换为较低（一般为57V或者100V）的低电压，母线PT的电压采用星形接法，一般采用57V绕组，母线PT零序电压一般采用100V绕组三相串接成开口三角形。线路PT一般装设在线路A相，采用100V绕组。若有些线路PT只有57V绕组也可以，只是需要在DISA系统中将手动同期合闸参数中的100V改为57V。PT变比测试由高压专业试验。PT的一、二次也必须有一个接地点，以保护二次回路不受高电压的侵害，二次接地点选在主控室母线电压电缆引入点，由YMN小母线专门引一条半径至少2.5mm永久接地线至接地铜排。PT二次只能有这一个接地点（严禁在PT端子箱接地），如果有多个接地点，由于地网中电压

7、压差的存在将使PT二次电压发生变化，这在电力系统继电保护实用技术问答（以下简称技术问答）上有详细分析。电流互感器二次绕组不允许开路。电压互感器二次绕组不允许短路。CT与PT工作时产生的磁通机理是不同的。CT磁通是由与之串联的高压回路电流通过其一次绕组产生的。此时二次回路开路时，其一次电流均成为励磁电流，使铁芯的磁通密度急剧上升， 从尔在二次绕组感应出高达数千伏的感应电势。PT磁通是由与PT并联的交流电压产生的电流建立的，PT二次回路开路，只有一次电压极小的电流产生的磁通产生的二次电压，若PT二次回路短路则相当于一次电压全部转化为极大的电流而产生极大磁通，PT二次回路会因电流极大而烧毁。第三节

8、瓦斯继电器 瓦斯继电器是变压器重要的主保护，安装在变压器油枕下的油管中。 轻瓦斯主要反映在运行或者轻微故障时由油分解的气体上升入瓦斯继电器，气压使油面下降，继电器的开口杯随油面落下，轻瓦斯干簧触点接通发出信号，当轻瓦斯内气体过多时，可以由瓦斯继电器的气嘴将气体放出。 重瓦斯主要反映在变压器严重内部故障（特别是匝间短路等其他变压器保护不能快速动作的故障）产生的强烈气体推动油流冲击挡板，挡板上的磁铁吸引重瓦斯干簧触点，使触点接通而跳闸。我局用瓦斯继电器分有载瓦斯继电器，油管半径一般为50mm或者80mm,本体瓦斯继电器，油管半径一般80mm。瓦斯试验1、 轻瓦斯试验33将瓦斯继电器放在实验台上固定

9、，（继电器上标注箭头指向油枕），打开实验台上部阀门，从实验台下面气孔打气至继电器内部完全充满油后关闭阀门，放平实验台，打开阀门，观察油面降低到何处刻度线时轻瓦斯触点导通，我局轻瓦斯定值一般为250mm 350mm ，若轻瓦斯不满足要求，可以调节开口杯背后的重锤改变开口杯的平衡来满足需求。2、 重瓦斯试验（流速实验）从实验台气孔打入气体至继电器内部完全充满油后关上阀门，放平实验台，打开实验台表计电源，选择表计上的瓦斯孔径档位，测量方式选在“流速”，再继续打入气体，观察表计显示的流速值为整定值止，快速打开阀门，此时油流应能推动档板将重瓦斯触点导通。重瓦斯定值一般为1.01.2m/s，若重瓦斯不满足

10、要求，可以通过调节指针弹簧改变档板的强度来满足需求。3、 密闭试验同上面的方法将起内部充满油后关上阀门，放平实验台，将表计测量方式选在“压力”，打入气体，观察表计显示的压力值数值为0.25MPa，保持该压力40分钟，检查继电器表面的桩头跟部是否有油渗漏。第四节 二次回路的标号为了便于二次回路的施工与日常维护，根据“四统一”的原则，必须对电缆和电缆所用芯进行编号，编号应该做到使用者能根据编号了解回路用途，能正确接线。 二次编号应根据等电位的原则进行，就是电气回路中遇于一点的导线都用同一个数码表示，当回路经过接点或者开关等隔离后，因为隔离点两端已不是等电位，所以应给予不同的编号，下面将具体的解释些

11、常用编号一、 电缆的编号 本间隔电缆的编号 该电缆所在一次间隔的种类该电缆所在一次间隔的调度编号尾数本间隔电缆的编号：通常从101开始编号，以先间隔各个电气设备至端子箱电缆，再端子箱至主控室电缆，先电流回路，后控制回路，再信号回路，最后其他回路（如电气联锁回路，电源回路）的顺序，逐条编号，同一间隔电缆编号不允许重复。该电缆所在一次间隔的种类：采用英文大写字母表示，220KV出线间隔E，母联EM，旁路EP，110KV出线间隔Y，母联YM，旁路YP，分段YF，35KV出线间隔U，分段UF，10KV出线间隔S，分段SF，电容器C，主变及主变各侧开关B，220KVPT：EYH，110KVPT：YYH，

12、35KVPT：UYH，10KVPT：SYH。该电缆所在一次间隔的调度编号尾数：如白沙变电站的豆沙线调度编号261，这里就编1，1#主变编1，1母PT编1，依此类推，如果该变电站只有一路旁路，或者一个母联或者分段开关，不需要编号。各个安控装置如备自投，故障解列，低周减载等的电缆不单独编号，统一将电缆归于装置所控制的间隔依照上面的原则编号。电源电缆编号电缆号数电缆号数：电源电缆联系全站同一一次电压等级的所有间隔，所以应该单独统一编号，一般从01开始依顺序编号电源种类：交流电源编JL，直流电源编ZL。由上面可知，所有相同间隔的相同功能电缆除了首位数有区别，其他数字应该是一样的。 二、 号头的编号电流

13、回路相别电流流入装置的顺序：流入第一个装置为1，流出后进入下一个装置为2，依次类推。编号：一般的CT有四组绕组，保护用的编号41，遥测、录波用42，计度用44，留一组备用。相别：A、B、C、N，N为接地端。比较特殊的电流回路：220KV母差：A320、B320、C320、N320；110KV母差：A310、B310、C310、N310；主变中性点零序电流：L401，N401；主变中性点间歇零序电流：L402，N402。相别电压回路电压等级：本变电站一次电压等级，由罗马数值表示，高压侧，中压侧，低压侧，零序电压不标。PT所在位置：PT在I母或者母线I段上，保护遥测等标630，计度用标630，PT

14、在II母或者母线II段上，则分别标640与640。相别：A、B、C为三相电压，L为零序电压。线路电压编号A609。电压回路接地端都统一编号N600，但是开口三角形接地端编N600或者N600以示区别。传统的同期回路需要引入母线开口三角形电压回路的100V抽头用来与线路电压做同期比较，该抽头编号Sa630或者a630。控制回路普通开关主变高压侧开关主变中压侧开关主变低压侧开关控制正电源1101201301控制负电源2102202302合闸3或7103或107203或207303或307跳闸33或37133或137233或237333或337对于分相操作的220KV线路开关，在上面的编号前还要加A

15、、B、C相名加以区分。R3333白沙等非综合自动化站手动跳闸： 或者综合自动化手动遥控正电源L1，合闸L3，跳闸L33。母差跳闸R33。对于双跳圈的220KV以上开关，母差跳闸编R033与R133，跳闸回路编37与37以示区别，这些方法也同样适用与其他双跳圈回路。主变非电量保护：正电源01，本体重瓦斯03，有载重瓦斯05，压力释放07等（轻瓦斯属于信号回路）。信号回路：701999范围的奇数编号，一般信号正电源701，信号负电源702，801899之间为遥测信号，901999之间为光字牌信号。但在本局综合自动化站也有用801表示正电源，803899为遥测信号的。电压切换回路：731、733、7

16、35、737，白沙站也有用61、63代替731和733。电压并列回路：890、892、894、896。母差刀闸信号：01、71、73。电源回路：直流储能电源+HM，HM，交流电源A，B、C、N。以上编号是工作中常用的编号，在下一章介绍二次回路时会做进一步的标注。第二章 基本二次回路第一节 电流与电压回路一 电流回路图2.1端子箱端子排 以一组保护用电流回路（图2.1）为例，结合上一章的编号，A相第一个绕组头端与尾端编号1A1，1A2，如果是第二个绕组则用2A1，2A2，其他同理。二、电压回路母线电压回路的星形接线采用单相二次额定电压57V的绕组，星形接线也叫做中性点接地电压接线。以变变电站高压

17、侧母线电压接线为例，如图2.2图2.2（1）为了保证PT二次回路在莫端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关ZK替代保险。（2）采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。当PT停用时G打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600不经过ZK和G切换，是为了N600有永久接地点，防止PT运行时因为ZK或者G接触不良， PT二次侧失去接地点。（3）1JB是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。（4）传

18、统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一相上并联一个电容器C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。（5）因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面数值“1”代表I母PT。）PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。（6）在220KV变电站，PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换，而是由G去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。 对于双57V绕组的PT，另一组用于表计计

19、度，接线方式与上面完全一致，公用一个击穿保险1JB，只是编号略有不同，可以参见上一章的讲解。母线零序电压按照开口三角形方式接线，采用单相额定二次电压100V绕组。如图2.3。1YML图2.3（1）开口三角形是按照绕组相反的极性端由C相到A相依次头尾相连。（2）零序电压L630不经过快速动作开关ZK，因为正常运行时U0无电压，此时若ZK断开不能及时发觉，一旦电网发生事故时保护就无法正确动作。（3）零序电压尾端N600按照反措要求应与星形的N600分开，各自引入主控制室的同一小母线YMn，同样，放电间隙也应该分开，用2JB。（4）同期抽头Sa630的电压为Ua，即100V，经过ZK和G切换后引入小

20、母线SaYm。补充知识：开口三角形为什么要接成相反的极性？ 在图2.4中，电网D点发生不对称故障，故障点D出现零序电动势E0，零序电流I0从线路流向母线，母线零序电压U0却是规定由母线指向系统，所以必须将零序电压按照相反方向接线才能使零序功率方向是由母线指向系统。这是传统接线方式，在保护实现微机化后，零序电压由保护计算三相电压矢量和来自产，不再采用母线零序绕组，这样接线是为了备用。D线路电压的接法线路PT一般安装在线路的A相， 采用100V绕组。A601N600A609ZKYHx （1）线路电压的ZK装在各自的端子箱。图2.5保护装置 （2）线路电压采用反极性接法，Ux=100V，与零序电压的

21、抽头Usa比较进行同期合闸。 （3）线路电压的尾端N600在保护屏的端子上通过短接线与小母线的下引线YMn端子相连。第二节 电压操作系统一、 辅助继电器屏前面介绍了在220KV变电站中，母线电压引入时，并不是直接由PT刀闸辅助接点来切换，而是通过辅助接点启动辅助继电器屏上的中间继电器，用中间继电器的常开接点进行切换，该回路如图2.6733MDL2G1GA609A609（1）PT刀闸辅助接点IG和IIG去启动中间继电器1GWJ，2GWJ，3GWJ，4GWJ，利用1GWJ与3GWJ的常开接点去代替图2.2与图2.3的G，为了防止辅助接点接触不良，需要两对接点并接。（2）1GQM和2GQM是电压切换

22、小母线，电压切换用于双母线接线方式，1GQM和2GQM分别是间隔运行于I母和II母的切换电源，由图2.6可知，在该母线PT运行时（IG或IIG合上），电压切换小母线才能带电（2GWJ与4GWJ合上），要么是在电压并列时，1QJ合上勾通1GQM和2GQM。5ZK开关在端子箱，可以根据需要人工切断该小母线电源。（3）BK是电压并列把手开关，电压并列是指双母线其中一条母线的PT退出运行，但是该母线仍然在运行中，将另外一条母线上的PT二次电压自动切换到停运PT的电压小母线上。二次电压要并列，必须要求两条母线的一次电压是同期电压，因此引入母联的刀闸和开关的辅助接点。同时，即便两条母线同期但分列运行，如果

23、II母采用了I母的电压，当连接在II母上的线路有故障时，I母电压却无变化，这样II母线路的保护就可能拒动。所以只有母联开关在运行时候才允许二次电压并列。电压并列回路由图2.7表示。图中只画出A相电压的并列，需要并列的有YMa,YMb,YMc,YML,SaYM。单母线分段接线的电压并列同理。图2.7（4）信号电压并列动作图2.8随着继电保护技术的发展，现在有些220KV间隔回路没有采用1GQM和2GQM小母线的731和733电源，而是直接采用该间隔保护的第三组操作电源（下一节将讲述）来当该间隔的731和733。白沙变电站290开关既是。因此在白沙站工作要注意这两种不同的方式。计度表屏 二、电压切

24、换回路（以CZX-12型为代表）102旁路保护装置计度表屏 图2.9（1）图2.9是线路或主变间隔的切换图，旁路开关间隔没有4G回路（结合一次系统图2.11）。线路运行在某一母线，该母线刀闸合上，导通电源，4D169或4D170和1ZZJ或2ZZJ动作。1ZZJ与2ZZJ是普通电磁型继电器，装设在计度屏上，一般用型号DZY-207，用于计度电压的切换（图2.13），计度只切换A、B、C三相电压，图中只画出A相。（2）当旁路带路时，本线的4G合上，而旁路开关同样要选择是运行在I母还是II母，旁路的1YQJ1与2YQJ1同样需要动作，所以，本线的1ZZJ和2ZZJ也可以动作，该线路表计仍可以继续计

25、度。II I （3）图2.10是CZX-12型操作箱内部回路，1YQJ1与2YQJ1是自保持型继电器， 是动作线圈， 是返回线圈，运行于I母时，1YQJ1动作，2YQJ1返回，运行于II母时，2YQJ1动作，1YQJ1返回，这样母线电压如图2.12就切换进保护装置。自保持继电器动作后必须要返回线圈通电才能返回，可以防止运行中刀闸辅助接点断开导致电压消失，保护误动。1YQJ2与2YQJ2是普通继电器用于信号回路，如图2.14。图2.10 图2.12图2.11A640I图2.14 这里要注意，交流失压不但用了1YQJ2和2YQJ2的闭接点，还串联了开关的常开接点，也就是说只有开关在运行时候才有必要

26、发交流失压信号。（4）图2.12只画出A相电压的切换，现在保护一般需要A、B、C三相与Sa电压的切换。切记注意N600不经过该切换，是因为万一该切换接点接触不良，将使保护内部电压回路失去接地点，而保护内部相电压也会不正确。同时，所有PT的N600是同一母线YMn,也不需要切换。但是图2.12也有缺陷，例如该装置原运行在I母后转为检修状态，因其II母刀闸此时未合上，1YQJ1不能返回，保护内仍有I母电压，所以该保护不能算是彻底转为检修状态。因此，现在的操作箱又做出了一点改动，示意图2.15（未画出旁路4G回路）。1027317351G7357372G737733图2.151YQJ1II1YQJ1

27、I1YQJ22YQJ12YQJ2I2YQJ1II 该回路不再由另一把母线刀闸动作来返回本母线刀闸动作的继电器，而是选用本刀闸的辅助常闭接点来返回继电器，这样就能解决上面的缺陷。在上了母差保护之后，图2.9的电缆设计同样遇到缺陷，比如在旁路带路时候，旁路运行在I母，那么4G，1YQJ接通操作箱，本线的1YQJ1动作，那么在旁路倒母线刀闸时候，旁路两把刀闸都合上，即4G，1YQJ，2YQJ都接通，这样本线的1YQJ1，2YQJ1全部动作，这与本线实际情况不一致，母差保护报警“刀闸异常”。因此在龙头1#主变已经取消了旁路刀闸和4G回路，在旁路带路时候改由把手开关直接选择那段母线电压直接引进保护。（母

28、差刀闸位置接线参见图2.21）第三节 保护操作回路继电保护操作回路是二次回路的基本回路，110KV操作回路构成该回路的基本结构，220KV操作回路也是在该回路上发展而来，同时保护的微机化也是将传统保护的电气量、开关量进行逻辑计算后交由操作回路，因此微机保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。下面就讲解110KV的操作回路。图2.16。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

29、点 DL2 断路器辅助常闭接点KM+KM2RD1RDD3812LDD31D53TWJ开关机构合圈7DL1TBJVHBJIHQHBJID41保护重合闸出口TBJVLP2HJTBJITBJVD74HYJKKTBJVKK21KKD44L356D1远方遥控跳合闸L1KKJKKD42L3378D212KKTYJD71D46机构气压接点D4711D40DL2LP1TJ37TQTBJI保护跳闸出口开关机构跳圈TBJIHDHWJ251J1HYJ253TYJJ2图2.16（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

30、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又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）。这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。（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。这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时候，不应该在现场用机械方式打跳开关