工廠變配電系統(tǒng)的保護(hù)及二次回路第四章2822834－1繼電保護(hù)裝置的作用及基本原理4－2常用的保護(hù)繼電器4－3電力變壓器的繼電保護(hù)4－4高壓線路的繼電保護(hù)4－5高壓電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)4－6變配電所的操作電源與自動(dòng)裝置4－7變配電所的控制與信號(hào)回路4－１

繼電保護(hù)裝置的作用及基本原理284學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解什么是繼電保護(hù)裝置，有何作用，對(duì)其有哪些基本要求。2.掌握繼電保護(hù)裝置的組成及基本原理。285一、繼電保護(hù)裝置的作用1.繼電器及繼電保護(hù)裝置的定義繼電器是一種在輸入的物理量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，其電氣輸出電路接通或斷開的自動(dòng)電器。繼電保護(hù)裝置是指一個(gè)或多個(gè)保護(hù)元件和邏輯元件按要求組配在一起，并完成電力系統(tǒng)中某項(xiàng)特定保護(hù)功能的裝置。當(dāng)供電系統(tǒng)中的電氣元件或電力系統(tǒng)本身發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，它能使斷路器跳閘或啟動(dòng)信號(hào)裝置發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)。2862.繼電保護(hù)裝置的作用繼電保護(hù)裝置主要用于監(jiān)視電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)程操作，以及工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制。繼電保護(hù)裝置的主要作用：（1）供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障電氣元件從供電系統(tǒng)中切除，使其他非故障部分迅速恢復(fù)正常供電。（2）供電系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，能正確反映電氣設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)要求，發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)。（3）繼電保護(hù)裝置與供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置配合，可以大大縮短事故停電時(shí)間，從而提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。2873.繼電保護(hù)裝置的基本要求（1）動(dòng)作選擇性。動(dòng)作選擇性是指切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其他非故障部分仍然繼續(xù)供電。（2）動(dòng)作速動(dòng)性。動(dòng)作速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)盡快切除故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果。288（3）動(dòng)作靈敏性。動(dòng)作靈敏性是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。（4）動(dòng)作可靠性。動(dòng)作可靠性是指繼電保護(hù)裝置在保護(hù)范圍內(nèi)該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠動(dòng)作，在正常運(yùn)行狀態(tài)，不該動(dòng)作時(shí)應(yīng)可靠不動(dòng)作。289二、繼電保護(hù)裝置的基本原理繼電保護(hù)裝置主要利用電力系統(tǒng)中器件發(fā)生短路或異常情況時(shí)電氣量的變化構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作的原理，還有，檢測(cè)其他的物理量，也能反映電氣設(shè)備的故障狀態(tài)實(shí)施保護(hù)。繼電保護(hù)裝置的原理框圖如圖所示。290繼電保護(hù)裝置的原理框圖（1）取樣單元（測(cè)量部分）。取樣單元將被保護(hù)線路運(yùn)行中的參數(shù)經(jīng)過電氣隔離并轉(zhuǎn)換為繼電保護(hù)裝置中比較鑒別單元可以接收的信號(hào)，由一臺(tái)或幾臺(tái)電流、電壓互感器組成。（2）比較鑒別單元（邏輯部分）。比較鑒別單元將取樣單元發(fā)來的信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較，向下一級(jí)處理單元發(fā)出鑒別信號(hào)（正常狀態(tài)、異常狀態(tài)或故障狀態(tài)）。291（3）處理單元。處理單元接收比較鑒別單元發(fā)來的信號(hào)，按比較鑒別單元的要求進(jìn)行處理，根據(jù)比較環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式以及出現(xiàn)的先后順序，來確定繼電保護(hù)裝置是否應(yīng)該動(dòng)作。（4）執(zhí)行單元（執(zhí)行部分）。故障的處理通過執(zhí)行單元來實(shí)施。執(zhí)行單元一般分兩類：一類是聲、光信號(hào)繼電器；另一類為斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分?jǐn)嗑€圈，使斷路器即時(shí)斷開。（5）控制及操作電源。繼電保護(hù)裝置要求有自己獨(dú)立的交流或直流電源，而且電源功率也因所控制設(shè)備的多少而增減。2924－２常用的保護(hù)繼電器293學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解典型電磁式繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和文字符號(hào)、圖形符號(hào)。2.掌握電磁式電流繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、信號(hào)繼電器等的作用、工作原理。294一、電磁式電流繼電器１.作用及符號(hào)電磁式電流繼電器在繼電保護(hù)裝置中屬于比較鑒別單元部件，屬于測(cè)量繼電器，用來反映被保護(hù)元件電流的特性變化。其文字符號(hào)為KA，圖形符號(hào)如圖所示。295電磁式電流繼電器的圖形符號(hào)a）集中表示的圖形符號(hào)b）分開表示的圖形符號(hào)2.結(jié)構(gòu)組成工廠供配電系統(tǒng)常用的DL－10

系列電磁式電流繼電器由線圈、電磁鐵、觸頭、反作用彈簧等組成，如圖所示。296DL－10

系列電磁式電流繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—線圈2—電磁鐵3—Ｚ

形鋼舌片（銜鐵）4—靜觸頭5—?jiǎng)佑|頭6—啟動(dòng)電流調(diào)節(jié)手柄7—銘牌（標(biāo)度盤）8—軸承9—反作用彈簧10—軸3.工作原理當(dāng)繼電器線圈通過電流時(shí)，電磁鐵中產(chǎn)生磁通，使Z形鋼舌片（銜鐵）向磁極偏轉(zhuǎn)，而軸上的反作用彈簧則阻止銜鐵偏轉(zhuǎn)。當(dāng)繼電器線圈中的電流增大到使銜鐵所受轉(zhuǎn)矩大于反作用彈簧的反作用力矩時(shí)，銜鐵被吸近磁極，使常開觸頭

4、5閉合，此時(shí)稱為繼電器動(dòng)作或啟動(dòng)。能使電流繼電器動(dòng)作的最小電流，稱為電流繼電器的動(dòng)作電流。297繼電器動(dòng)作后，當(dāng)線圈中電流減小到一定數(shù)值時(shí)，銜鐵由于電磁力矩小于反作用彈簧的反作用力矩而返回起始位置，常開觸頭

4、5斷開，此時(shí)稱為繼電器返回。能使電流繼電器由動(dòng)作狀態(tài)返回起始位置的最大電流，稱為電流繼電器的返回電流。電流繼電器的返回電流與動(dòng)作電流之比，稱為電流繼電器的返回系數(shù)。298二、電磁式時(shí)間繼電器1.作用及符號(hào)電磁式時(shí)間繼電器在繼電保護(hù)裝置中屬于處理單元部件，用來使保護(hù)裝置獲得所要求的延時(shí)（時(shí)限）。其文字符號(hào)為KT，圖形符號(hào)如圖所示。299電磁式時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)a）通電延時(shí)型b）斷電延時(shí)型2.結(jié)構(gòu)組成工廠供配電系統(tǒng)常用的

DS

－110（

用于直流）、DS－120（用于交流）系列電磁式時(shí)間繼電器由線圈、電磁鐵、可動(dòng)鐵芯、觸頭等組成，如圖所示。300DS-110、DS-120系列電磁式時(shí)間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—線圈2—電磁鐵3—可動(dòng)鐵芯4—返回彈簧5、6—瞬時(shí)靜觸頭7—絕緣件8—瞬時(shí)動(dòng)觸頭9—壓桿10—平衡錘11—擺動(dòng)卡板12—扇形齒輪13—傳動(dòng)齒輪14—主動(dòng)觸頭15—主靜觸頭16—?jiǎng)幼鲿r(shí)限標(biāo)度盤17—拉引彈簧18—彈簧拉力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)19—摩擦離合器20—主齒輪21—小齒輪22—掣輪23、24—鐘表機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪3.工作原理在時(shí)間繼電器線圈接上工作電壓后，可動(dòng)鐵芯（銜鐵）被瞬時(shí)吸入線圈中，扇形齒輪的壓桿被釋放，在拉引彈簧的作用下，扇形齒輪按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪，經(jīng)摩擦離合器，使同軸的主齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鐘表機(jī)構(gòu)。因鐘表機(jī)構(gòu)中擺動(dòng)卡板和平衡錘的作用，主動(dòng)觸頭恒速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一定時(shí)間后與主靜觸頭相接觸，完成時(shí)間繼電器的動(dòng)作過程。通過改變主靜觸頭的位置，也就是改變主動(dòng)觸頭的行程，即可調(diào)整時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)間。當(dāng)線圈斷電時(shí)，在返回彈簧的作用下，銜鐵被頂回原來位置，同時(shí)扇形齒輪的壓桿也立即被頂回原處，使扇形齒輪復(fù)原。繼電器返回原來位置，返回過程是瞬時(shí)完成的。301三、電磁式中間繼電器1.作用及符號(hào)電磁式中間繼電器在繼電保護(hù)裝置中屬于處理單元部件，用來彌補(bǔ)其他繼電器觸頭數(shù)量或觸頭容量的不足。其文字符號(hào)為KM（接觸器文字符號(hào)也是KM，當(dāng)其和中間繼電器在一起時(shí)，用單字母K表示中間繼電器），圖形符號(hào)如圖所示。302電磁式中間繼電器的圖形符號(hào)（線圈和觸頭）2.結(jié)構(gòu)組成工廠供配電系統(tǒng)常用的DZ10系列電磁式中間繼電器由線圈、電磁鐵、彈簧、銜鐵、觸頭等組成，如圖所示。303DZ10系列電磁式中間繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—線圈2—電磁鐵3—彈簧4—銜鐵5—?jiǎng)佑|頭6、7—靜觸頭8—連接線9—接線端子10—底座3.工作原理電磁式中間繼電器一般都按電磁原理構(gòu)成，當(dāng)其線圈通電時(shí)，銜鐵被快速吸向電磁鐵，并帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開。當(dāng)斷開電源時(shí)，銜鐵被快速釋放，觸頭全部返回起始位置。304四、電磁式信號(hào)繼電器1.作用及符號(hào)電磁式信號(hào)繼電器在繼電保護(hù)裝置中屬于信號(hào)單元部件，用來發(fā)出保護(hù)裝置動(dòng)作的指示信號(hào)。其文字符號(hào)為KS，圖形符號(hào)如圖所示。305電磁式信號(hào)繼電器的圖形符號(hào)2.結(jié)構(gòu)組成工廠供配電系統(tǒng)常用的DX－11型電磁式信號(hào)繼電器由線圈、電磁鐵、銜鐵、觸頭等組成，如圖所示。306DX－11

型電磁式信號(hào)繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1—線圈2—電磁鐵3—彈簧4—銜鐵5—信號(hào)牌6—玻璃窗口7—復(fù)位旋鈕8—?jiǎng)佑|頭9—靜觸頭10—接線端子3.工作原理在正常狀態(tài)時(shí)（未通電時(shí)），其信號(hào)牌被銜鐵支持住。當(dāng)繼電器線圈通電時(shí)，銜鐵被吸向電磁鐵，使信號(hào)牌掉下，顯示動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)90°，固定在轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)觸頭（導(dǎo)電條）與靜觸頭接通，從而接通信號(hào)回路，發(fā)出音響或燈光信號(hào)。若要信號(hào)停止，需旋轉(zhuǎn)外殼上的復(fù)位旋鈕，斷開信號(hào)回路，同時(shí)使信號(hào)牌復(fù)位。3074－３

電力變壓器的繼電保護(hù)308學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解常見的電力變壓器繼電保護(hù)措施：瓦斯保護(hù)、過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等。2.掌握電力變壓器瓦斯保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)的工作原理。309一、電力變壓器的故障類型內(nèi)部故障是指油箱內(nèi)的短路故障，包括變壓器繞組的相間短路、變壓器繞組的匝間短路、中性點(diǎn)接地側(cè)的單相接地短路故障。外部故障是指油箱外引出線的短路故障，包括相間短路、單相接地短路故障。除此之外，變壓器還可能有不正常工作狀態(tài)，主要包括：過負(fù)荷、油面降低、油溫過高、繞組溫度過高、油箱壓力過高、產(chǎn)生瓦斯或冷卻系統(tǒng)故障等。310二、電力變壓器的繼電保護(hù)措施1.瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)又稱氣體保護(hù)，是利用瓦斯繼電器（氣體繼電器）來保護(hù)油浸式變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護(hù)。瓦斯繼電器安裝在油浸式變壓器的油箱與油枕（儲(chǔ)油柜）之間的聯(lián)通管中部，F(xiàn)J3

－80型瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)如圖所示。311FJ3

－80

型瓦斯繼電器結(jié)構(gòu)1—上開口杯2—永久磁鐵3—干簧觸頭4—下開口杯5—進(jìn)油擋板6—平衡錘7—擋板8—支架9—探針10—放氣閥（1）瓦斯繼電器保護(hù)原理。1）輕瓦斯動(dòng)作。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，故障產(chǎn)生的少量氣體會(huì)慢慢上升，進(jìn)入瓦斯繼電器的容器，并由上而下排除其中的油，使油面下降，上開口杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落。此時(shí)，上觸頭閉合，接通信號(hào)回路，發(fā)出音響和燈光信號(hào)。2）重瓦斯動(dòng)作。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，故障產(chǎn)生的氣體很多，會(huì)帶動(dòng)油流迅猛地從油箱通過聯(lián)通管進(jìn)入油枕。這些油氣混合體經(jīng)過瓦斯繼電器時(shí)沖擊擋板，使下開口杯下降。此時(shí)，下觸頭閉合，通過中間繼電器接通跳閘回路，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)。312（2）

變壓器瓦斯保護(hù)的接線。如圖所示為變壓器瓦斯保護(hù)原理。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，瓦斯繼電器KG的上觸頭KG1—KG2閉合，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，瓦斯繼電器

KG

的下觸頭

KG3—KG4

閉合，經(jīng)中間繼電器KM動(dòng)作于斷路器QF的跳閘線圈YR，同時(shí)，通過信號(hào)繼電器KS發(fā)出跳閘信號(hào)。313變壓器瓦斯保護(hù)原理T—電力變壓器KG—瓦斯繼電器KS—信號(hào)繼電器KM—中間繼電器QF—斷路器YR—跳閘線圈XB—切換片瓦斯繼電器實(shí)物圖如圖所示。314瓦斯繼電器實(shí)物圖

2.過電流保護(hù)過電流保護(hù)是當(dāng)電流超過預(yù)定最大值時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作的一種保護(hù)方式。如圖所示，當(dāng)一次回路

k

處發(fā)生相間短路時(shí)，保護(hù)裝置的各個(gè)部件依次動(dòng)作，最終使斷路器QF跳閘，切除故障。315過電流保護(hù)框圖KA—電流繼電器KT—時(shí)間繼電器KS—信號(hào)繼電器KM—中間繼電器（1）定時(shí)限過電流保護(hù)裝置的組成和工作原理。定時(shí)限過電流保護(hù)裝置由電流互感器、斷路器、電流繼電器（DL系列）、時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器、中間繼電器等組成，如圖所示。316定時(shí)限過電流保護(hù)的原理與接線圖a）原理圖b）接線圖QF—斷路器KA—電流繼電器KT—時(shí)間繼電器KS—信號(hào)繼電器KM—中間繼電器YR—QF跳閘線圈TA—電流互感器（2）反時(shí)限過電流保護(hù)裝置的組成和工作原理。反時(shí)限過電流保護(hù)裝置由電流互感器、電流繼電器（GL系列）、斷路器等組成，如圖所示。317反時(shí)限過電流保護(hù)的原理與接線圖a）原理圖b）接線圖QF—斷路器KA—電流繼電器YR—QF跳閘線圈TA—電流互感器

3.電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)就是一種瞬時(shí)動(dòng)作的過電流保護(hù)，用電流繼電器等來實(shí)現(xiàn)。采用DL系列電流繼電器的速斷保護(hù)，在電流繼電器之后直接接信號(hào)繼電器和中間繼電器，由中間繼電器觸頭接通斷路器的跳閘回路。如圖所示，其中，KA1、KA2、KT、KS1和KM屬于定時(shí)限過電流保護(hù)，KA3、KA4、KS2和KM屬于電流速斷保護(hù)，中間繼電器KM為兩種保護(hù)公用部件。318319定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)電路圖采用GL系列電流繼電器，則利用該繼電器的電磁元件來實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，其感應(yīng)元件則用來作反時(shí)限過電流保護(hù)，簡單經(jīng)濟(jì)。DL系列、GL系列電流繼電器實(shí)物如圖所示。320DL

系列、GL

系列電流繼電器實(shí)物a）DL-20C電流繼電器b）GL-20電流繼電器4.差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)是根據(jù)基爾霍夫第一定律原理，利用故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流觸發(fā)保護(hù)繼電器動(dòng)作，使被保護(hù)設(shè)備的電源斷路器跳閘，切斷故障的一種保護(hù)，主要元件是差動(dòng)繼電器。變壓器的差動(dòng)保護(hù)主要用來保護(hù)變壓器內(nèi)部以及引出線和絕緣套管的相間及相對(duì)外殼的短路，也可用來保護(hù)變壓器的匝間短路，其保護(hù)區(qū)在變壓器一、二次側(cè)所裝電流互感器之間，保護(hù)靈敏度很高、動(dòng)作迅速。差動(dòng)保護(hù)的工作原理是差動(dòng)保護(hù)把被保護(hù)的電氣設(shè)備看作一個(gè)接點(diǎn)，正常時(shí)流進(jìn)被保護(hù)設(shè)備的電流和流出的電流相等，差動(dòng)電流等于零。3214－4

高壓線路的繼電保護(hù)322學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解高壓線路的常見故障及采取的保護(hù)措施。2.了解高壓線路電流速斷保護(hù)的死區(qū)及對(duì)策。3.掌握常見的繼電保護(hù)裝置接線方式。4.掌握高壓線路定時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)的工作原理。323一、工廠高壓線路的常見故障實(shí)踐證明，工廠架空高壓線路易發(fā)生斷線、碰線、絕緣子被擊穿、相間飛弧、各種形式的短路等故障。對(duì)電纜來說，因其直接埋地或敷設(shè)在管道、隧道中等，受外界因素影響少，特殊條件下才使相間或相、地之間絕緣擊穿、斷裂。電纜接頭連接不良或由于污穢而產(chǎn)生的故障占其全部故障的70%以上。針對(duì)以上故障，常采取相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)等保護(hù)措施。線路的相間短路保護(hù)主要采用帶時(shí)限的過電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)。324二、繼電保護(hù)裝置的接線方式1.兩相一繼電器式接線如圖所示，這種接線又稱為兩相電流差接線。正常工作時(shí)，流入繼電器的電流為兩相電流互感器二次電流之差。325兩相一繼電器式接線2.兩相兩繼電器式接線如圖所示，將兩只電流繼電器分別與裝設(shè)在U、W兩相的電流互感器連接，因此又稱為不完全星形聯(lián)結(jié)。由于V相沒有裝設(shè)電流互感器和電流繼電器，因此，它不能反映單相短路，只能反映相間短路；但不能保護(hù)某些兩相接地短路和未裝電流互感器那一相的單相接地短路故障。這種接線方式所用設(shè)備較少，接線方式比較簡單，多用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中。326327兩相兩繼電器式接線3.三相三繼電器式接線在被保護(hù)線路的每一相上都裝有電流互感器和電流繼電器，分別反映每相電流的變化，這種接線方式對(duì)各種形式的短路故障都有反應(yīng)。當(dāng)發(fā)生任何形式的相間短路時(shí)，最少有兩個(gè)電流互感器二次側(cè)的繼電器中流過故障相對(duì)應(yīng)的二次故障電流，故至少有兩個(gè)繼電器動(dòng)作。三相三繼電器式接線圖略。在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時(shí)，有一相流過短路電流，且只有接在故障相電流互感器二次側(cè)的繼電器動(dòng)作。328三、定時(shí)限過電流保護(hù)高壓電力線路定時(shí)限過電流保護(hù)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與變壓器定時(shí)限過電流保護(hù)相同。定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流，以免在最大負(fù)荷電流通過時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)作。329四、電流速斷保護(hù)高壓電力線路電流速斷保護(hù)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與變壓器電流速斷保護(hù)相同。由于電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流要躲過線路末端的最大短路電流（避免誤動(dòng)作），因此，靠近末端的一段線路上發(fā)生的不一定是最大的短路電流時(shí)，電流速斷保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，即電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長。這種保護(hù)裝置不能保護(hù)的區(qū)域稱為死區(qū)。為彌補(bǔ)這種缺陷，凡裝設(shè)有電流速斷保護(hù)的線路，必須配備帶時(shí)限的過電流保護(hù)。3304－

5高壓電動(dòng)機(jī)的繼電保護(hù)331學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解什么是高壓電動(dòng)機(jī)及其優(yōu)缺點(diǎn)。2.掌握高壓電動(dòng)機(jī)相間短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)的工作原理、接線方法及要求。332一、相間短路保護(hù)1.采用電流速斷保護(hù)接線一般采用兩相一繼電器式接線。電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過電動(dòng)機(jī)的最大啟動(dòng)電流來整定。2.采用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線在3~10kV系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)可以采用兩相兩繼電器式接線?？梢赃x用DL－11型電流繼電器，也可以選用專門的差動(dòng)繼電器。差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過電動(dòng)機(jī)的額定電流來整定。333二、過負(fù)荷保護(hù)對(duì)生產(chǎn)過程中易發(fā)生過負(fù)荷的高壓電動(dòng)機(jī)，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。引起過負(fù)荷的原因一般是電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)載過大、電動(dòng)機(jī)端電壓降低或消失引起轉(zhuǎn)速降低、供電回路一相斷線、電動(dòng)機(jī)機(jī)械部分發(fā)生故障等。過負(fù)荷保護(hù)可采用一相一繼電器式接線。過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需的時(shí)間，一般取10~15s。334三、欠電壓保護(hù)當(dāng)電源電壓短時(shí)降低或短時(shí)中斷后又恢復(fù)時(shí)，需要斷開的次要電動(dòng)機(jī)和有備用自動(dòng)投入機(jī)械的電動(dòng)機(jī)，一般要求欠電壓保護(hù)經(jīng)

0.5s動(dòng)作于跳閘；生產(chǎn)過程不允許或不需要自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，一般要求欠電壓保護(hù)經(jīng)

0.5~1.5s動(dòng)作于跳閘；在電源電壓長時(shí)間消失后須從電網(wǎng)中自動(dòng)斷開的電動(dòng)機(jī)，一般要求欠電壓保護(hù)經(jīng)5~20s動(dòng)作于跳閘。3354－

6變配電所的操作電源與自動(dòng)裝置336學(xué)習(xí)目標(biāo)了解變配電所的操作電源與自動(dòng)裝置的種類、作用等。337一、操作電源在變配電系統(tǒng)中，高壓斷路器的合閘回路、跳閘回路、控制回路、信號(hào)回路、保護(hù)回路以及繼電保護(hù)裝置中的操作回路等所需要的電源稱為操作電源。變配電所中的操作電源有交流、直流兩大類，常用的有以下幾種：（1）蓄電池組直流操作電源。（2）硅整流電容器儲(chǔ)能直流操作電源。（3）復(fù)式整流裝置。（4）由電流互感器或電壓互感器及所用變壓器供電的交流操作電源。3381.由蓄電池組供電的直流操作電源蓄電池組電源見下表。339蓄電池組電源2.由整流裝置供電的直流操作電源如圖所示為帶電容器儲(chǔ)能的直流裝置。硅整流器的交流電源由不同的所用變壓器供給，一路工作，另一路備用，用接觸器自動(dòng)切換。340帶電容器儲(chǔ)能的直流裝置C1、C2—儲(chǔ)能電容器WC—控制小母線WF—閃光信號(hào)小母線WO—合閘小母線帶電容器儲(chǔ)能的直流裝置的優(yōu)點(diǎn)是投資少、建設(shè)快，運(yùn)行維護(hù)方便。但可靠性不如帶鎘鎳蓄電池組儲(chǔ)能的直流裝置，如圖所示。341帶鎘鎳蓄電池組儲(chǔ)能的直流裝置3.交流操作電源采用交流操作電源時(shí)，對(duì)控制、信號(hào)、自動(dòng)裝置及事故照明等，均由所用變壓器供電。而對(duì)于某些繼電保護(hù)裝置，通常則由專用的電流互感器所傳遞的短路電流作為操作電源。342二、自動(dòng)裝置1.電力線路的自動(dòng)重合閘裝置運(yùn)行實(shí)踐表明，電力線路（特別是架空線路）的短路故障大多數(shù)是暫時(shí)性的。這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)都能很快地自行恢復(fù)。因此，采用自動(dòng)重合閘裝置（ARD），使斷路器自動(dòng)重新合閘，可迅速恢復(fù)供電，提高供電的可靠性。電氣一次自動(dòng)重合閘基本原理電路圖如圖所示。343電氣一次自動(dòng)重合閘基本原理電路圖2.備用電源自動(dòng)投入裝置如圖所示為有一條工作線路和一條備用線路的明備用情況，APD裝設(shè)在備用進(jìn)線斷路器QF2上。正常運(yùn)行時(shí)，備用電源斷開，當(dāng)工作電源A一旦失去電壓后，便被APD切除，隨即將備用電源B自動(dòng)投入。如圖所示為兩條獨(dú)立的工作線路分別供電的暗備用情況，APD

裝設(shè)在母線分段斷路器QF3上。正常運(yùn)行時(shí)，分段斷路器

QF3

斷開。344備用電源自動(dòng)投入裝置主電路圖a）明備用b）暗備用4－

7變配電所的控制與信號(hào)回路345學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解變配電所斷路器的控制回路和信號(hào)回路。2.了解變配電所中央信號(hào)裝置。346一、斷路器的控制回路和信號(hào)回路在變配電所中，斷路器的控制大部分采用遠(yuǎn)距離控制，就是與控制室相隔一定距離的戶內(nèi)和戶外配電裝置中的斷路器，都在控制室內(nèi)集中進(jìn)行控制。為此，在控制室內(nèi)必須有發(fā)出斷路器跳、合閘操作命令的控制機(jī)構(gòu)，即控制開關(guān)。斷路器必須有執(zhí)行操作命令的操動(dòng)機(jī)構(gòu)?？刂茩C(jī)構(gòu)與操動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的電氣連接電路稱為控制回路。3471.控制開關(guān)控制開關(guān)又稱萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，是控制回路中的主要元件，運(yùn)行人員通過控制開關(guān)發(fā)出操作命令，對(duì)斷路器進(jìn)行手動(dòng)合閘或跳閘操作?？刂崎_關(guān)是一種有轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的組合式開關(guān)。它由外殼、轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和觸頭盒等幾部分組成，每個(gè)控制開關(guān)所裝觸頭的節(jié)數(shù)及形式可根據(jù)不同的控制回路進(jìn)行組合。這種控制開關(guān)的手柄有六個(gè)位置：預(yù)備合閘、合閘、合閘后、預(yù)備跳閘、跳閘、跳閘后。還有一種控制開關(guān)是LW5型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，它采用雙向自復(fù)式并具有保持觸頭。3482.斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)是指使斷路器分、合閘的機(jī)構(gòu)。斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型有電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CD）、彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CT）、手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)（CS）及液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)

（CY）等。目前用得最多的是電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，但

66kV及以上的斷路器，采用彈簧儲(chǔ)能及液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的斷路器也在逐漸增多。3493.手動(dòng)操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路如圖所示為手動(dòng)操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路原理圖。350手動(dòng)操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路原理圖WC—控制小母線WS—信號(hào)小母線HG—綠燈HR—紅燈R1、R2—限流電阻YR—跳閘線圈（脫扣器）KM—繼電保護(hù)觸頭QF1~QF3—斷路器

QF的輔助觸頭QM—手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)常開輔助觸頭合閘時(shí)，將操作手柄上推，使斷路器合閘。這時(shí)斷路器的常開輔助觸頭QF2閉合（它隨著斷路器主觸頭同時(shí)動(dòng)作），紅燈HR亮，指示斷路器已經(jīng)合閘通電。由于有電阻R2的限流作用，跳閘線圈YR中雖有電流通過，但因電流很小，斷路器不會(huì)跳閘。紅燈HR亮還表示跳閘回路和控制回路的熔斷器均完好。跳閘時(shí)，扳下操作手柄使斷路器跳閘。這時(shí)，斷路器的常開輔助觸頭

ＱF2斷開，切斷跳閘回路，與此同時(shí)，常閉輔助觸頭QF1閉合，綠燈HG亮，指示斷路器已經(jīng)跳閘。綠燈HG亮還表示控制回路的熔斷器是完好的。351在正常操作斷路器合、跳閘時(shí)，由于手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)常開輔助觸頭QM與斷路器常閉輔助觸頭QF3是串聯(lián)在一起的，而且是同時(shí)切換的，所以此時(shí)事故信號(hào)回路總是不通的，不會(huì)錯(cuò)誤地發(fā)出信號(hào)。當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口中間繼電器動(dòng)作，繼電保護(hù)觸頭KM閉合，接通跳閘線圈YR（由于斷路器還未跳閘，QF2處于閉合狀態(tài)），使斷路器跳閘。隨后

QF2

斷開，紅燈HR滅，并切斷TR的電源；同時(shí)，QF1閉合，綠燈HG亮。事故信號(hào)的解除是由值班人員將操作手柄扳下后完成的。3524.電磁操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路如圖所示為電磁操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路原理圖。圖中控制開關(guān)SA（采用LW5型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)）及指示燈HG和HR裝在控制臺(tái)上；控制小母線WC、閃光信號(hào)小母線WF與事故音響信號(hào)小母線WAS均裝設(shè)在控制柜的柜頂上。353電磁操作的斷路器控制回路和信號(hào)回路原理圖WC—控制小母線WL—燈光指示小母線WF—閃光信號(hào)小母線WS—信號(hào)小母線WAS—事故音響信號(hào)小母線WO—合閘小母線SA—控制開關(guān)KO—合閘接觸器YO—電磁合閘線圈YR—跳閘線圈KA—繼電保護(hù)觸頭QF1~3—斷路器QF的輔助觸頭HG—綠燈HR—紅燈ON—合閘操作方向OFF—跳閘操作方向斷路器的控制回路和信號(hào)回路的動(dòng)作過程如下：（1）跳閘狀態(tài)。斷路器在跳閘狀態(tài)時(shí)，控制開關(guān)SA在“跳閘后”位置，觸頭SA③、④閉合，斷路器的常閉輔助觸頭QF1閉合，綠燈HG亮，一方面表示斷路器處于跳閘狀態(tài)，另一方面說明合閘回路完好。此時(shí)，因綠燈回路串有限流電阻，合閘接觸器KO不會(huì)動(dòng)作，斷路器不會(huì)合閘。354（2）手控合閘。將控制開關(guān)SA手柄順時(shí)針方向扳轉(zhuǎn)45°，這時(shí)其觸頭SA①、②閉合，合閘接觸器KO通電（其中QF1原已閉合），其主觸頭閉合，使電磁合閘線圈YO通電，斷路器合閘。合閘完成后，控制開關(guān)SA自動(dòng)返回，其觸頭SA①、②斷開，切斷合閘回路，同時(shí)QF2閉合，紅燈HR亮，一方面說明斷路器已經(jīng)合閘，另一方面說明跳閘回路完好。這時(shí)，因紅燈回路串有限流電阻，使通過跳閘線圈YR的電流很小，斷路器不會(huì)跳閘。355（3）手控跳閘。將控制開關(guān)SA手柄逆時(shí)針方向扳轉(zhuǎn)45°，這時(shí)其觸頭SA⑦、⑧閉合，跳閘線圈YR通電（其中QF2原已閉合）

，使斷路器跳閘。跳閘完成后，