电气二次回路详解

成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 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 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 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------------------------------------------------------33 1、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， 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 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 30kΩ，而其启动电流为 1.4mA， 当任一极绝缘电阻下降到 20 kΩ时，即能发出信号。对地绝缘下降和发生接地 是两种情况。 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 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 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 0.5MΩ。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。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 答：图中：+WC、-WC — 控制母线； FU1、FU2—熔断器，R1-10/6型，250V； SA — 控制开关，LW2-1a.4.6a.40.20.20/F8 型；HG — 绿色信号灯具，XD2 型，附 2500Ω电阻；HR — 红色信号灯具，XD2型，附 2500Ω电阻； KL — 中间继电器，DZB-115/220V 型；KMC—接触器； KOM — 保护出口继电 器；QF—断路器辅助开关；WCL—合闸小母线；WSA—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，1Ω；R2—附加电阻，ZG11-25 型，1000Ω；（+）WTW—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 SA11-10 HG 及附加电阻 QF（常闭） KMC 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（+）WTW SA9-10 HG QF（常闭） KMC FU2 -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 45º至“合闸”位置时，SA5-8触点接通， 接触器 KMC回路由+WC SA5-8 KL2（常闭） QF（常闭） 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 KL线圈 QF（常开） YT线圈 FU2 -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 KL QF常开触点 YT -WC回路，红灯闪光，发出预备合闸 信号。 （六）“跳闸”位置 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 将 SA手柄反时针方向转 45º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 -WC，使 YT励磁，断路器跳闸。 断路器跳闸后，其常开触点断开，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。因为线路有故障，保护又动作跳闸， 从而出现多次“跳—合”现象。此种现象称为“跳跃”。断路器若发生跳跃不仅 会引起断路器毁坏，而且还将扩大事故，所谓“防跳”措施，就是利用操作机 构本身机械上具有的“防跳”闭锁装置或控制回路中所具有的电气“防跳”接 线，来防止断路器发生“防跳”的措施。 图 E-106 中所示控制回路采取了电气“防跳”接线。其 KL 为跳跃闭锁继 电器，它有两个线圈，一个电流启动线圈，串于跳闸回路中；另一个电压保护 线圈，经过自身常开触点 KL1与合闸接触器线圈并联。此外在合闸回路中还串 有常闭触点 KL2，其工作原理如下： 当利用控制开关（SA）或自动装置（KM1）进行合闸时，若合在故障线上， 保护将动作，KOM触点闭合，使断路器跳闸。跳闸回路接通的同时，KL电流线 圈带电，KL 动作，其常闭触点 KL2 断开合闸回路，常开触点 KL1接通 KL的电 压自保持线圈。此时，若合闸脉冲未解除（如 SA未复归或 KM1卡住等），则 KL 电压自保持线圈通过触点 SA5-8或 KM1的触点实现自保持，使 KL2长期打开， 可靠地断开合闸回路，使断路器不能再次合闸。只有当合闸脉冲解除（即 KM1 断开或 SA5-8切断），KL的电压自保持线圈断电后，回路才能恢复至正常状态。 图中 KL3的作用是用来保护出口继电器触点 KOM的，防止 KOM 先于 QF打 开而被烧坏。电阻 R1的作用是保证保护出口回路中当有串接的信号继电器时， 信号继电器能可靠动作。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-106具有灯光监视的断路器控制回路图 5、据图 E-107 具有弹簧贮能操作机构的断路器控制、信号回路图说明各 元件的名称，动作过程。 答：图 E-113为 SW4-110型断路器配弹簧操作机构的断路器控制、信号回 路，在其合闸线圈中串有弹簧已贮能闭锁触点 SQS1只有弹簧贮能后，才能合闸； 当设有自动重合闸，如重合于永久性故障时，弹簧来不及贮能（需 9S），故不 能第二次重合。为可靠起见，仍加了“防跳”回路。 当 KAC由跳闸位置继电器的 KQT启动时，KQT线圈的一端应接至 SQS与 QF 之间。如按以往接线，接于 SQS之前，当 KAC动作，重合于永久性故障后，此 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 时弹簧贮能释放，SQS打开，KQT失电，断开 KAC的启动回路，重合闸继电器中 的电容又重新充电足够时，待弹簧重新贮能后，SQS闭合，KQT线圈带电，KAC 启动，又进行一次重合闸。此种情况，如不及时断开控制开关，还会反复进行 多次。 图 E-107具有弹簧贮能操作机构的断路器控制、信号回路图 96、据图 E-108具有液压操作机构的断路器控制、信号回路图说明各元件 的名称，动作过程。 答：液压机构的工作压力，各厂家有一定差异，以北京开关厂出品 CY3型 为例，在 20℃时，额定贮气筒压力为 11.7±0.98MPa，额定压力 17.65MPa，当 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 温度变化 1℃时，预充压力变化 0.045 MPa。 图 E-114中，当液压低于 14.72 MPa，合闸回路中的压力触点 SP4断开， 不允许合闸；当液压低于 13.73 MPa，跳闸回路中的压力触点 SP5 断开，不允 许跳闸，如电网运行允许，也可用这个触点启动中间继电器后，作用于跳闸。 当压力低于 15.72 MPa，3SP3触点闭合，发出油压降低信号；当液压低于 16.72 MPa时，触点 SP1、SP2闭合，启动油泵打压，当油压上升到 18.63 MPa 时，SP1、SP2 均断开，油泵停止打压。当压力低于 9.8MPa 或高于 24.5，MPa 时，由压力表的触点 PP1、PP2 启动 KM3 发出压力异常信号，还可以利用 KM3 常闭触点闭锁油泵电动机启动接触器的启动回路（图中未示出），防止当油压降 到零时，启动油泵可能造成断路器的慢分事故。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-108具有液压操作机构的断路器控制、信号回路图 97、根据图 E-109由两个中间继电器构成的闪光装置接线图，说明动作过 程。 答：由两个中间继电器构成的闪光装置的原理接线见图 E-109图所示。当 某一断路器的位置与其控制开关不对应时，闪光母线（+）WTW经“不对应”回 路，信号灯（HR或 HG）及操作线圈（YT或 YC）与负电源接通，KM1启动，KM1 常开触点闭合，KM2 相继启动，其常开触点将 KM1 线圈短接，并使闪光母线直 接与正常电源沟通，信号灯（HR或 HG）全亮；当 KM1触点延时断开后，KM2失 磁，其常开触点断开，常闭触点闭合，KM1再次启动，闪光母线（+）WTW经 KM1 线圈与正电源接通，“不对应”回路中的信号灯呈半亮，重复上述过程，便发出 连续的闪光信号。KM1及 KM2带延时复位，是为了使闪光变得更加明显。 图中，试验按钮 SE 的信号灯 HW 用于模拟试验。当揿下 SE 时，闪光母线 （+）WTW 经信号灯 HW 与负电源接通，于是闪光装置便按上述顺序动作，使试 验灯 HW 发出闪光信号。HW 经按钮的常闭触点接在正、负电源之间，因而兼作 闪光装置熔断器的监视灯。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-109由两个中间继电器构成的闪光装置接线图 98、根据图 E-110说明闪光装置接线的构成及动作过程。 答：图 E-110中，由 KM、R、C组成闪光继电器。按下按钮 SE时，它相当 于一个不对应回路，闪光母线与负电源接通，闪光继电器 KTW的线圈回路接通 ， 电容器 C经附加电阻 R和“不对应”回路中的信号灯充电，于是加在 KM两端的 电压不断升高，当达到其动作电压时，KM 动作，其常开触点 KM.2 闭合，闪光 母线（+）WTW 与正电源直接接通，信号灯全亮。同时其常闭触点 KM.1 断开它 的线圈回路，电容 C 便放电，放电后，电容 C 的端电压逐渐降低，待降至 KM 的返回电压时，KM复归，KM.2断开，KM.1闭合，闪光母线经 KM、KM.1与正电 源接通，信号灯呈半亮。重复上述过程，便发出连续闪光。 图 E-110由闪光继电器构成的闪光装置接线图 99、根据图 E-111说明各符号元件的名称及动作过程。 答：常用中央复归能重复动作的事故信号装置。所谓 中央复归能重复动 作的事故信号，是指断路器自动跳闸后，为使值班人员不受音响信号长期干扰 而影响事故处理，可以保留绿灯闪光信号而仅将音响信号立即解除。 图 E-111中 KSP1为 ZC—23型冲击继电器，脉冲变流器 T一次侧并联的二 极管 V和电容器 C起抗干扰作用；二次侧并联的二极管 V的作用是将 T的一次 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 侧电流突然减小而在二次侧感应的电流旁路，使干簧继电器 KR不误动（因干簧 继电器动作没有方向性）。其原理是当断路器事故分闸或按下试验按钮 SE1时， 脉冲变流器 T一次绕组中有电流增量，二次绕组中感应电流起动 KR，KR动作后 起动中间继电器 KM。KM 有两对触点，一对触点闭合起动蜂鸣器 HB，发出音响 信号；另一对触点闭合起动时间继电器 KT1，经一定延时后，KT1起动 KM1，KM1 动作后，使 KM失磁返回，于是音响停止，整个事故信号回路恢复到原始状态。 准备第二台断路器跳闸时发出音响，不对应启动回路如图 E-112。图 E-111 中常开触点 KM2是由预告信号装置引来的（见图 E-113），所以自动解除 音响用的时间继电器 KT1 和中间继电器 KM1 为两套音响信号装置所共 用。 为能试验事故音响装置的完好与否，另设有试验按钮 SE1，按 SE1时，即 可启动 KSP1，使装置发出音响并按上述程序复归至原始状态。 按下手动复归按钮也可使音响信号解除。 图 E-111用 ZC-23型冲击继电器构成的事故信号装置的回路图 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-112 100、根据图 E-113说明各符号元件的名称及动作过程。 答：预告信号装置是当设备发生故障或某些不正常运行情况时能自动发出 音响和光字牌灯光信号的装置。它可帮助运行人员及时地发现故障及隐患，以 便采取适当措施加以处理，防止事故扩大。变电所常见的预告信号有：变压器 轻瓦斯动作、变压器过负荷、变压器油温过高、电压互感器二次回路断线、直 流回路绝缘降低、控制回路断线、事故音响信号回路熔断器熔断、直流电压过 高或过低等。 预告信号一般发自各种监测运行参数的单独继电器，例如过负荷信号由过 负荷保护继电器发出。 预告信号分瞬时预告信号和延时信号两种，对某些当电力系统中发生短路 故障可能伴随发出的预告信号，例如：过负荷、电压互感器二次回路断线等， 都应带延时发出，其延时应大于外部短路的最大切除时限。这样，在外部短路 切除后，这些由系统短路所引起的异常就会自动消失，而不让它发出警报信号， 以免分散运行人员的注意力。 目前，广泛采用的中央复归带重复动作的预告信号装置，其动作原理与事 故音响信号装置相同，所不同的是只是用光字牌灯泡代替了事故音响信号装置 不对应启动回路中的电阻 R，并用警铃代替了蜂鸣器，图 E-118所示为由 ZC-23 型冲击继电器构成的中央复归能重复动作瞬时预告信息装置接线图，其动作原 理与图 E-111相似，图中 KM1由图 E-117引来，用以自动解除音响，WSW1和 WSW2 为瞬时预告小母线。 当设备发生不正常情况时，例如控制回路断线，则 KBC2 动作，其常开触 点闭合，通过回路+WS KBC2常开触点 HP2 WSW1和 WSW2 ST13-14 ST15-16 KSP2 -WS，使 KSP2 动作，触点 KM2 闭合， 使警铃 HA发出音响信号，同时光字牌 HP2示出“控制回路断线”信号，按下解 除按钮 SCL，音响即可解除（也可经一定延时，自动解除），而光字牌信号直到 故障消除，KBC2触点返回才会消失。由于采用了 ZC-23型继电器，因而信号是 可以重复动作的。为能经常检查光字牌灯泡的完好性，设有转换开关 ST。处于 “合”位时，ST触点 1-2、3-4、5-6、7-8、9-10、11-12全接通，分别将信号 电源+WS和-WS接至小母线 WSW2和 WSW1，使光字牌所有的灯泡亮。发预告信号 时，两只灯泡是并联的，灯泡明亮，当其中一只灯泡损坏时，仍能保证发出信 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 号。而试验光字牌时，两只灯泡则是串联的，因而灯光较暗，此时若一只灯泡 损坏则该光字牌即不亮。 预告信号装置由单独的熔断器 FU3、FU4 供电，若 FU3 或 FU4 熔断则不能 发出预告信号，所以对熔断器电源采用了灯光监视的方法。图 E-119为预告信 号装置的熔断器监视灯接线图。正常运行时，熔断器监视继电器 K2带电，其常 开触点闭合，中央信号屏上的白色指示灯 HW 亮；当 FU3 熔断时，K2 失电，其 常闭触点闭合，HW被接至闪光小母线（+）WTW上发出闪光。 图 E-113用 ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作瞬时预告信 号装置的回路图 图 E-114预告信号装置的熔断器监视灯接线图 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 101、根据图 E-115说明线路定时限过电流保护的构成及动作过程。 答：如图 E-115，当被保护线路发生故障时，短路电流经电流互感器 TA流 入 KA1—KA3，短路电流大于电流继电器整定值时，电流继电器启动。因三只电 流继电器触点并联，所以只要一只电流继电器触点闭合，便启动时间继电器 KT， 按预先整定的时限，其触点闭合，并启动出口中间继电器 KOM。KOM动作后，接 通跳闸回路，使 QF断路器跳闸，同时使信号继电器动作发出动作信号。由于保 护的动作时限与短路电流的大小无关，是固定的，固称为定时限过电流。 图 E-115定时限过电流保护的原理接线图 102、根据图 E-116说明线路方向过电流保护的构成及动作过程。 答：方向过流的保护原理接线如图 E-116 所示，电流继电器 3、5 是启动 元件，功率方向继电器 4、6 是方向元件，采用 90°接线（UbcIA 及 UabIc）。 各相电流继电器的触点和对应功率方向继电器触点串联，以达到按相启动的作 用。时间继电器 7是使保护装置获得必要的动作时限，其触点闭合，经信号继 电器 8发出跳闸脉冲，使断路器 QF跳闸。 方向过电流保护，由于加装了功率方向继电器，因此线路发生短路时，虽 然电流继电器都可能动作，但只有流入功率方向继电器的电流与功率方向继电 器 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的方向一致时（当规定指向线路时，即一次电流从母线流向线路时），功 率方向继电器才动作，从而使断路器跳闸。而当流入功率方向继电器的电流与 功率方向继电器规定的方向相反时（即一次电流从线路流向母线时），功率方向 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 继电器不动作，将方向过电流保护闭锁，保证了方向过电流保护的选择性。 在正常运行时，负荷电流的方向也可能符合功率方向继电器的动作方向， 其触点闭合，但此时电流继电器未动作，所以整套方向过电流保护仍被闭锁不 动作。 方向过电流保护的动作时限，是将动作方向一致的保护，按逆向阶梯原则 进行整定的。 图 E-116方向过电流保护的原理接线图 103、根据图 E-117说明输电线路三段式电流保护的构成及动作过程。 答：线路三段式电流保护的原理接线图及展开图如图E-117所示。其中KA1、 KA2、KS1构成第Ⅰ段瞬时电流速断；KA3、KA4、KT1、KS2构成第Ⅱ段限时电流 速断；KA5、KA6、KT2、KS3构成第Ⅲ段定时限过电流。三段保护均作用于一个 公共的出口中间继电器 KOM，任何一段保护动作均启动 KOM，使断路器跳闸，同 时相应段的信号继电器动作掉牌，值班人员便可从其掉牌指示判断是哪套保护 动作，进而对故障的大概范围作出判断。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-117三段式电流保护接线图 （a）原理图 （b）展开图 104、根据图 E-118说明线路三段式零序电流保护的构成及动作过程。 答：三段式零序电流保护的原理接线如图 E-118，在被保护线路的三相上 分别装设型号和变比完全相同的电流互感器，将它们的二次绕组互相并联，然 后接至电流继电器的线圈。当正常运行和发生相间故障时，电网中没有零序电 流，故 IR=0，继电器不动作，只有发生接地故障时，才出现零序电流，如其值 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 超过整定值，继电器就动作。 实际工作中，由于三只电流互感器的励磁特性不一致，当发生相间故 障时，会造成较大的不平衡电流。为了使保护装置在这种情况下不误动作，通 常将保护的动作电流按躲过最大不平衡电流来整定。 与相间短路的电流保护相同，零序电流保护也采用阶段式保护，通常采用 三段式。目前的“四统一”保护屏则采用四段式。图 E-118为三段式零序电流 保护的原理接线图。瞬时零序电流速断（零序Ⅰ段有，由 KA1、KM和 KS7构成）， 一般取保护线路末端接地短路时，流过保护装置 3倍最大零序电流 3Iom的 1.3 倍，保护范围不小于线路全长的 15%~25%。 零序Ⅱ段（由 KA3、KT4 和 KS8 构成）的整定电流，一般取下一级线路的 零序Ⅰ段整定电流的 1.2倍，时限 0.5s，保证在本线末端单相接地时，可靠动 作。 零序Ⅲ段（由 KA5、KT6 和 KS9 构成）的整定电流可取零序Ⅱ（或Ⅲ）段 整定的 1.2倍，或大于三相短路的最大不平衡电流，其灵敏性要求下一级末端 故障时，能可靠动作。 图 E-118三段式零序电流保护原理接线图 105、根据图 E-119说明双回线的横联差动保护的构成及动作过程。 答：双回线横联差动保护装置是由电流启动元件和功率方向元件组成，图 E-119（a）中，功率方向继电器 KPD1和 KPD2的电流线圈与电流继电器 KA串联 接于双回线的电流差上。功率方向继电器 KPD1与 KPD2加进同一电压（接母线 电压互感器），但极性相反。在 I1> I2（即同一回线上发生故障）时，左边的 方向继电器 KPD1的转矩为正，而右边的方向继电器 KPD2的转矩为负；反之， 在 I2> I1 （即另一回线上发生故障）时，KPD2的转矩为正，KPD1的转矩为负。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 这样两回线路中任一回线路上发生故障时，电流继电器 KA均启动保护装置，而 两个功率方向继电器则用来判别故障线路。 正常及外部故障时，ⅰ1=ⅰ2、ⅰR =0 、保护不动作。 在线路 L-1 上 K 点故障时，ⅰ1>ⅰ2 ，所以ⅰR =ⅰ1-ⅰ2>ⅰs，电流 继电器 KA1 启动，功率方向继电器 KPD1 触点闭合，KPD2 触点不闭合，保护动 作跳开断路器 QF1。在线路受端，流入继电器的电流ⅰR =ⅰ1+ⅰ2 [见图 E-119 （b）]，使电流继电器 KA2、功率方向继电器 KPD3 动作，而 KPD4 不动作，从 而使断路器 QF3跳闸。同理在线路 L-2上短路时，送端 KA1、KPD2动作，受端 KA2、KPD4动作，同时跳开断路器 QF2、QF4。 为防止单回线运行时，横联差动保护在外部故障时误动作，保护的直 流电源经双回线两个开关的常开辅助触点串联闭锁，只有当两个开关同时接入 时，保护才作用。 方向横联差动保护的动作电流应大于穿越性故障时在差电流回路中引 起的最大不平衡电流。 （a） 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net （b） 图 E-119方向横联差动保护的原理图 （a）一相的原理接线；（b）线路内部故障的电流分布 106、根据图 E-120说明双回线电流平衡保护的构成及工作情况。 答：电流平衡保护是横联差动保护的另一种形式，它是按比较双回线路中 电流的绝对值而工作的，如图 E-120所示。电流平衡继电器 KBL1、KBL2各有一 个工作线圈匝 Nw，一个制动线圈匝 NB和一个电压线圈匝 Nv。KBL1的工作线圈 接于线路 L-1电流互感器的二次侧，由电流 I1产生动作力矩 Mw1，其制动线圈 接于线路 L-2电流互感器的二次侧，由电流 I1产生动作力矩 MB1。KBL2的工作 线圈接于线路 L-2电流互感器的二次侧，由 I2产生动作力矩 Mw2，其制动线圈 接于线路 L-1电流互感器的二次侧，由 I1产生动作力矩 MB2。KBL1、KBL2的电 压线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条件是 Mw>MB+Mv（Mv 为电压线圈中产生的力矩）。 正常运行及外部短路时，由于 II=I2，KBL1、KBL2由于其反作用力矩 Mv 和继电器内弹簧反作用力矩 Ms的作用，使触点保持在断开位置，保护不会动作。 当一回线路发生故障（如线路 L-1的 K点），由于 II>I2，并由于电压大大 降低，电压线圈的反作用力矩显著减少，因此 KBL1中由 II产生的动作力矩 Mw1 大于 I2产生的制动力矩 MB1与电压产生的制动力矩 Mv之和，所以 KBL1动作， 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 切除故障线路 L-1；对于 KBL2，由于流过其制动线圈的电流 II大于工作线圈流 过电流 I2，即制动力矩大于动作力矩，所以它不会动作。 必须指出，单端电源的双回线路上，平衡保护只能装于送电侧，受电侧不 能装设。因为任一回线路短路，流过受电侧两个平衡继电器的工作线圈和制动 线圈的电流大小是相等的，保护将不起作用。 由于双回平行线横联差动保护及平衡保护，在靠近对侧出口短路时，本侧 两条线路流过的电流，其电流的横差值，不足以启动保护，只有等待对侧的保 护动作，切除故障后，本侧的非故障线电流降为零，才由故障线电流启动本侧 保护，切除故障线路。这种情况被称为相继动作。线路上相继动作区域大小与 保护整定值及短路电流有关。 横联差动保护，其方向继电器接有母线电压，在平行线路出口三相短路时， 电压为零，如方向继电器的电压回路没有良好的记忆作用，便会误动，称为电 压死区。 图 E-120电流平衡保护原理图 107、按图 E-121说明变压器瓦斯保护的构成及动作过程。 答： 变压器瓦斯保护的主要元件就是瓦斯继电器，它安装在油箱与油枕 之间的连接管中。当变压器发生内部故障时，因油的膨胀和所产生的瓦斯气体 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 沿连接管经瓦斯继电器向油枕中流动。若流动的速度达到一定值时，瓦斯继电 器内部的挡板被冲动，并向一方倾斜，使瓦斯继电器的触点闭合，接通跳闸回 路或发出信号，如图所示 图中：瓦斯继电器 KG 的上触点接至信号，为轻瓦斯保护；下触点为重瓦 斯保护，经信号继电器 KS、连接片 XE起动出口中间继电器 KOM，KOM的两对触 点闭合后，分别使断路器 QF1、QF2、跳闸线圈励磁。跳开变压器两侧断路器， 即 直流+ KG KS XE KOM 直流-， 起动 KOM。 直流+ KOM QF1 YT 直流-，跳开断路器 QF1。 直流+ KOM QF2 YT 直流-，跳开断路器 QF2。 再有，连接片 XE也可接至电阻 R，使重瓦斯保护不投跳闸而只发信号。 图 E-121变压器瓦斯保护原理接线图 108、根据图 E-122说明各符号元件的名称及动作过程。 答：变压器纵差保护是按循环电流原理构成的，它能正确区分变压器内、 外故障，并能瞬时切除保护区内的故障。图 E-122表示双绕组变压器纵差保护 的单线原理图。变压器两侧分别装设电流互感器 TA1 和 TA2，并按图中所示极 性关系进行连接。 正常运行或外部（如图 a中 d1点）故障时，差动继电器 KD中的电流等于 两侧电流互感器二次电流之差，要使这种情况下流过差动继电器的电流为零， 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 应恰当选择两侧电流互感器的变比。由于二次额定电流一般为 5A，所以电流互 感器的变比为：一次额定电流/二次额定电流，UN/5。忽略变压器的励磁电流， 则在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为零。 当变压器内部，如图 b 中 d2 点故障时，流入差动继电器的电流为变压器 两侧流向短路点的短路电流（二次值）之和。 实际上，由于变压器的励磁涌流、接线方式和电流互感器的误差等因素的 影响，差动继电器中会流过不平衡电流，不平衡电流越大，继电器的动作电流 越大，致使纵差保护的灵敏度降低。因此纵差保护需要解决的主要问题之一是 采取各种措施避免不平衡电流的影响，在保证选择性的条件下，还要保证内部 故障时有足够的灵敏性和速动性。 图 E-122双绕组变压器纵差保护单线原理图 109、根据图 E-123说明三绕组变压器差动保护的构成及工作原理。 三绕组变压器差动保护的动作原理和双绕组变压器差动保护的动作原理 是一样的，也是按循环电流原理构成的。正常运行和外部短路时，三绕组变压 器三侧电流向量和（折算至同一电压等级）为零。它可能是一侧流入另两侧流 出，也可能由两侧流入，而从第三侧流出。所以，若将任何两侧电流相加再去 和第三侧电流相比较，就构成三绕组变压器的差动保护。其原理接线如图 E123 所示。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 当正常运行和外部短路时，若不平衡电流忽略不计，则流入继电器的电流 为零。 即ⅰR=ⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ2=0 当内部短路时，流入继电器的电流则为 ⅰR=ⅰI2+ⅰⅡ2+ⅰⅢ2=ΣⅰK/na 即等于各侧短路电流（二次值）的总和。 可见在正常及区外短路时，保护不会动作，而发生内部故障时，保护将灵 敏动作。 为保证三绕组变压器差动保护的可靠性和灵敏性，应注意以下几点：（1） 各侧电流互感器的变比应统一按变压器最大额定容量来选择。 （2）外部短路时的三绕组变压器比双绕组变压器的不平衡电流大，宜采 用带制动特性的 BCH-1型差动继电器，若 BCH-1型仍不满足灵敏度要求，可采 用二次谐波制动的差动保护， （3）为解决实际变比与计算变比不一致而引起的不平衡电流，以保证每 两侧线圈之间的平衡，对 BCH-1型差动保护，应将两组平衡线圈分别接在二次 电流较小的两侧。 图 E-123三绕组变压器差动保护单相原理图 110、根据图 E-124 说明变压器复合电压启动的过电流保护的构成及动作 过程。 答：图 E-124中，当保护区内发生不对称故障，系统出现负序电压，负序 过滤器 13有电压输出使继电器 7常闭触点打开，欠压继电器 8失压，常闭触点 闭合，接通中间继电器 9，若电流继电器 4、5、6 任何一个动作，则启动时间 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 继电器 10，经过整定时限后，跳开两侧断路器。在对称短路情况下，电压继电 器 7不启动，但欠压继电器 8因电压降低，常闭触点接通，保护启动。 负序电压整定值，可取额定电压的 6%；电流整定值，可取大于变压器额定 电流，但不必大于最大电流（例如并联运行的变压器断开一台时）。 图 E-124复合电压启动的过电流保护原理图 111、根据图 E-125 说明单电源三绕组变压器过电流保护的构成及工作原 理。 答：三绕组变压器外部故障时，其过电流保护应有选择性地断开故障侧断 路器。而使其余两侧继续正常运行，为此，应按如下原则来实现过流保护。 （1）对单侧电源三绕组变压器（如图 E-111所示），应装设两套过电流保 护。一套装于负荷侧，如绕组ⅠⅡⅢ，其动作时限 tⅢ最小，保护动作仅跳开 QF3。另一套装在电源侧，如绕组Ⅰ，它设两级时限 tⅠ和 tⅡ，tⅡ= tⅢ+Δt， 用以切除 QF2；而 tⅠ= tⅡ+Δt，用以切除高、中、低三侧断路器。 （2）对两端或三端电源的变压器，三侧均应设过电流保护，并根据计算 值在动作时限小的电源侧加装方向元件，以保证动作的选择性。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-125单电源三绕组过电流保护原理接线图 112、根据图 E-126说明变压器过零序电流保护的构成及工作原理。 答：对大电流接地系统中的变压器装设的接地零序电流保护，作为变压器 主保护的后备保护及相邻元件接地短路的后备保护。如图所示 正常情况下，3Io = 0，TA 中没有电流通过，零序电流保护不动作发生接 地短路时出现零序电流，当它大于保护的动作电流时，电流继电器 KA动作，经 KT延时后，跳开变压器两侧断路器。零序电流保护的动作电流，应大于该侧出 线零序电流保护后备段的动作电流。保护的动作时限也要比后者大一个Δt。 图 E-126变压器零序电流保护原理接线图 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 113、根据图 E-127 说明变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间 隙接地保护的构成及工作原理。 答：目前大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器，当变电站有两台及以上 的分级绝缘的变压器并列运行时，通常只考虑一部分变压器中性点接地，而另 一部分变压器的中性点则经间隙接地运行，以防止故障过程中所产生的过电压 破坏变压器的绝缘。为保证接地点数目的稳定，当接地变压器退出运行时，应 将经间隙接地的变压器转为接地运行。由此可见并列运行的分级绝缘的变压器 同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。为此应配置中性点直接接地零序电 流保护和中性点间隙接地保护。这两种保护的原理接线如图 E-127所示 中性点直接接地零序电流保护：中性点直接接地零序电流保护一般分为两段， 第一段由电流继电器 1、时间继电器 2、信号继电器 3及压板 4组成，其定值与 出线的接地保护第一段相配合，0.5s切母联断路器。第二段由电流继电器 5、 时间继电器 6、信号继电器 7和 8压板 9和 10等元件组成，。定值与出线接地 保护的最后一段相配合，以短延时切除母联断路器及主变压器高压侧断路器， 长延时切除主变压器三侧断路器。 中性点间隙接地保护：当变电站的母线或线路发生接地短路，若故障元 件的保护拒动，则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开， 如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点 不接地系统，此时中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到 破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之 前，可靠地将变压器切除，以保证变压器的绝缘不受破坏。间隙接地保护包括 零序电流保护和零序过电压保护，两种保护互为备用。 零序电流保护由电流继电器 12、时间继电器 13、信号继电器 14和压板 15 组成。一次启动电流通常取 100A 左右，时间取 0.5s。110kV 变压器中性点 放电间隙长度根据其绝缘可取 115~158mm，击穿电压可取 63kV（有效值）。当中 性点电压超过击穿电压（还没有达到危及变压器中性点绝缘的电压）时，间隙 击穿，中性点有零序电流通过，保护启动后，经 0.5s延时切变压器三侧断路器。 零序电压保护由过电压继电器 16、时间继电器 17、信号继电器 18及压 板 19组成，电压定植按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定，110kV 系统一般取 150V；当接地点的选择有困难、接地故障母线 3Uo电压较高时，也 可整定为 180V，动作时间取 0.5s。 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 图 E-127变压器中性点直接接地零序电流保护和 中性点间隙接地保护的原理接线图 114、根据图 E-128说明各符号元件的名称及动作过程。 答：架空线路的短路故障多为瞬时性的，当保护跳闸切除故障后，短路点的绝 缘经常可恢复，便可利用自动重合闸继电器 KAC，使断路器自动再合闸，即可 恢复再送电，这种重合的成功率，多不低于 70%。110kV线路，一般均应装设三 相一次重合闸装置，三相一次重合闸装置的展开图如图 E128所示。 （1）线路正常运行，开关处于合闸状态，QF3 常闭触点断开，控制开关 SA 在合闸后位置，其触点 21、23 接通，信号灯 HL 亮，电容 C 经充电电阻 R4 充电，经 15~25s时间，充电至额定的直流电压，这时 KAC处于准备动作状态。 （2）线路发生瞬间故障，保护动作使开关跳闸，其辅助常闭触点 QF3闭 合，由于 SA还处于“合闸”位置，其触点 21、23仍导通，所以重合闸由开关 的辅助触点与 SA 触点不对应启动，时间继电器 KT 经本身的瞬时常闭触点 KT2 瞬时断开，使限流电阻 R5串入 KT线圈电路中，这时 KT继续保持动作状态，经 整定的延时，以保证线路故障点的绝缘恢复和开关准备再次合闸，当 KT的常开 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 成套电气论坛 http://www.ctbbs.net 触点 KT1接通，构成了电容 C对中间继电器 KM电压线圈的放电回路。KM动作， 其常开触点闭合，使操作电源经 KM2、KM1 触点、KM 电流自保持线圈、信号继 电器 KS和压板 XE1向合闸接触器 KMC 发出合闸脉冲，断路器合闸。同时由 KS 给出重合闸动作信号。断路器合上后，若是瞬时性故障，重合成功。辅