变配电所运行与检修.ppt

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1、变配电所运行与检修,第一章 变配电所的概况和电气主接线,一、概 述 变配电所是电力系统中变换电压和接受、分配电能的场所。铁路变配电所是专为铁路内各用户，如编组场、车站、检修工厂、通讯设备、行车信号、桥梁、隧道等铁路设施供电的。所以对变配电所的要求是：技术先进、结构合理、管理方便、供电可靠、安全适用。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,变配电所一般由下列设备组成：电力变压器、配电装置、继电保护装置、自动及信号显示装置、整流设备及直流系统、测量装置及其附属设备等。配电装置是指接受和分配电能的电气装置。它由母线、绝缘子、断路器、隔离开关、互感器、电力电容器、避雷器、熔断器、操作机构、测量仪表及其他

2、辅助设备组成。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,变配电所根据周围环境及不同的电压等级可分为户外、户内两种类型。如根据其用途又可分为升压变配电所和降压变配电所，铁路内的变配电所，一般为降压变配电所。根据我国铁路发展的特点，铁路配电所可分为地区性变配电所和专为自动闭塞信号供电的自闭变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,地区性变配电所，又称混合变配电所，它的供电范围和容量都比较大，对机务、车辆、工务、电务、站场、自动闭塞、沿线车站等各部门进行供电。地区性变配电所输入电压般为10一35一110kV，输出电压为l0(6)kV。自动闭塞变配电所，是指专为铁路自动闭塞信号供电的变配电所，它的供

3、电范围和容量都比较小。输入电压一般为10一35kV，输出电压为04-lOkV。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,二、铁路变配电所的特点 铁路变配电所和地方供电局的变配电所相比，具有下列特点：(一)供电容量小 地方供电局的变配电所，装机容量一般为10000kVA及以上，而铁路变配电所一般为2000 kVA左右，最大的单机容量为8000kVA。自动闭塞变配电所的装机容量仅为几百千伏安。一般属于中小型变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(二)供电臂长，负荷成线状分布 地方供电局的变配电所，由于输送的电能大，因而必须选择经济的供电范围，35kV的供电半径一般为30kM，lOkV的供电半

4、径一般为15 kM，低压供电半径一般在几公里以内。而铁路变配电所供电线路除向站区供电外，还向铁路沿线供电，在一般条件下供电臂宜为40一-60km，当电源条件不允许时可延长到70km。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(三)供电可靠性要求高 铁路是通过分布在沿线的车务、机务、工务、电务、车辆等各基层单位和职能机构的相互配合、协调作业来完成国民经济大动脉的特定功能铁路运输。随着铁路现代化的发展，自动闭塞信号、车站电气集中联锁、调度集中、机械化驼峰、电子计算机、工业电视、雷达测速等装置的使用，对铁路供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。铁路运输系统任何一个环节如突然停电，就可能造成运输阻塞，甚至

5、造成列车颠覆、旅客伤亡。根据事故停电所造成的后果，铁路用户负荷分为下列三级：,第一章 变配电所的概况和电气主接线,1 一级负荷 中断供电将引起人身伤亡，主要设备损坏，大量减产，造成铁路运输秩序混乱。属于此类负荷有：调度集中、大站电气集中联锁、自动闭塞、驼峰电气集中联锁、存储式驼峰电气集中、机械化驼峰的空压机及驼峰区照明、局通信枢纽及以上的电源室、中心医院的外科和妇科的手术室、特大型站和国境站的旅客站房、站台、天桥、地道及设有国际换装设备的用电设备、内燃机车电动上油机械(无其他上油设备时)、局电子计算中心站。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,2。二级负荷 中断供电将引起产品报废，生产过程被打

6、乱，影响铁路运输。属于此类负荷有：机车、车辆检修和整备设备、给水所、非自动闭塞区段中小站电气集中联锁和色灯电锁器联锁、通信分枢纽以下电源室、通信调度机械室、编组站、区段站、洗罐站、大、中型客(货)运站、隧道通风设备、加冰所、医院、红外线轴温探测设备、道口信号。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,3 三级负荷 不属于一、二级负荷者。未列出的电力负荷，可根据用电性质，比照上述原则分类。一级负荷要求昼夜不问断地供电，其中电气集中联锁等信号用电，2路电源切换时，停电间隔时间不得大于0.15S 不然，将对已开通的信号造成闭锁。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(三)主接线 1单母线不分段主接线 电

7、源和馈出线都接在同一公共母线上，如图14所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,图14 单母线不分段的主接线圈 B变压嚣;DL断路器，MG母线隔离开关，XG线路隔离开关。其优点是接线简单、清晰、操作方便、设备少、投资省。缺点是供电不可靠。当母线和母线隔离开关、电源断路器故障或检修时，将造成变配电所全所停电。单母线不分段的主接线，只适用于三级负荷的用户或二级负荷的车间变电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,2单母线用断路器分段主接线 为提高供电的可靠性，将单母线用断路器分成I、两段，如图15所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,I、段母线上分别接有电源和馈出线，当馈线设置合理时，

8、需要连续供电的重要用户，可由两段母线同时供电。当其中一路电源故障或检修停电时，母线断路器可自动投入，该母线仍可从相邻母线获得电源。单母线断路器分断运行方式能保证重要用户的连续供电，减少停电范围，并有结构简单、操作方便、易于发展等优点，适用具有一、二级负荷用户的地区性变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,3 2路电源单母线断路器分段带高压调压方式的主接线。单母线断路器分段带高压调压方式的主接线如图16所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,图16 2路电源单母线断路器分段带高压调压的主接线图 lO kV母线分为段，2路电源及馈出线用断路器分成二段，自动闭塞或贯通电力馈出线经调压器单

9、独构成一段。自动闭塞(贯通电力线)的母线与电源母线间有一组隔离开关联络，此组隔离开关的作用是在调压变压器检修或故障退出运行时，电源可从联络隔离开关直接向自动闭塞(贯通电力线)母线送电。装设高压调压变压器的目的，可保证安装在各信号点的自动闭塞信号变压器二次电压波动不超过额定电压的士10，并起到隔离变压器的作用，阻止自动闭塞(贯通电力线)线路接地故障窜入地方供电系统。此种主接线的供电方式适用于供给自动闭塞(贯通电力线)线路的地区变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,4 2路电源单母线一主一备隔离开关分段带高压调压方式的主接线,第一章 变配电所的概况和电气主接线,此主接线与2路电源单母线断

10、路器分段带高压调压方式的主接线相比，只少一组母线断路器。正常供电方式隔离开关经常处于闭合状态，2路电源1路主用，1路备用，当主电源停电时，备用电源自动投入，如图17所示。2路电源单母线一主一备隔离开关分段带高压调压的的主接线其优点是设备数量较少，投资省，但对停电间隙不允许超过015s的电气集中联锁，满足不了其使用要求，所以此种主接线只适用于非电气集中车站的变配电所。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,5 1路电源单母线带高压调压方式的主接线 自动闭塞或贯通电力线路高压调压单母线接线方式，从地方电网引接一路10(6)kV电源，一般分I、II段母线，其中I段母线为电源、站场、车站用电和调压变压器

11、馈出线回路，段母线为自动闭塞信号装置或贯通电力线路的馈出线回路，如图18所示。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,图18 l路电源单母线带高压调压主接线图 这种主接线只适于电网上不能取得2路电源的备用变配电所中采用。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,四、变配电所的高压供电系统(一)高压供电方式 1 一级负荷的供电方式，应有2个独立可靠电源受电，其中1路为专盘专线。自动闭塞或贯通电力线路相邻两变配电所，应各有1路相互独立电源受电，并应为专盘专线。2 无一级负荷的变配电所，应有1路可靠电源受电，有条件时，宜有2路电源受电。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,独立电源应符合下列要求：2路电源

12、之间无联系，如取自2个发电厂或不同电源的2个变电所，其中1个厂或所发生故障时，另1个厂或所能继续供电。，2路电源之间有联系，但发生任何二种故障时，2路电源的任何部分应不致同时受到损坏。对允许短时中断供电的一级负荷，当2路电源中断供电后，应能手动操作迅速恢复1路电源的供电。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,(二)配电系统 配电系统是指从变配电所与用户甩电没备之间的连接部分。高压配电系统采用照明、动力混合网络一般有树干式、放射式、环行式、两端供电式等几种。树干式配电系统(图1-17),第一章 变配电所的概况和电气主接线,由变配电所接引1个或几个馈出回路，每个回路可供给 几个室内或室外变电点或直

13、接对用户高压设备供电，此种配电方式称为树干式。此系统适合于铁路的二、三级负荷用户供电，如站、段办公室，家属宿舍，学校以及检修工厂的动力和照明设备等。树干式配电系统的优缺点；，、优点：系统简单，投资省。缺点：故障时影响范围较大，供电可靠性差。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,2，放射式配电系统(图1-18),第一章 变配电所的概况和电气主接线,直接对用户高压设备供电。放射式配电系统的优缺点；优点：配电系统发生故障时，互相影响小，控制方便。缺点：馈线数量多，投资大，占地多，出线困难。放射式配电系统可供给需要用电量较大的机务段、车辆段、给水所、区段站等单位用电。,第一章 变配电所的概况和电气主接

14、线,3 环行式配电系统(图119)缺点：馈线数量多，投资大，占地多，出线困难。放射式配电系统可供给需要用电量较大的机务段、车辆段、给水所、区段站等单位用电。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,环行式配电系统是根据铁路编组站用户点多面广的特点，在树干式配电系统的基础上发展起来的，它是从变配电所馈出两个以上树干网络，每两个树干网络终端用隔离开关或负荷开关相连接组成一个环状网络。环行式配电系统有开环运行方式和闭环运行方式两种，主要根据负荷及电源情况确定。变配电所2路电源同时运行时，应作开环运行，一主一备时可闭环运行。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,开环运行方式配电系统在正常状态时，线路的分断

15、开关处于断开状态，以免干线合成环路后，形成两个电源并网运行。一旦干线发生故障，电源端两个断路器同时跳闸，将造成环线上全部停电，这是不允许的。环形配电系统由于两端供电，所以在环网的电力线路上检修时可任意切换，提高了操作的灵活性，也可随时将故障点切除，非故障的设备可继续运行，提高了供电的可靠性。环形配电系统的供电方式适合于铁路编组场、重要车站和用电要求可靠的场所,第一章 变配电所的概况和电气主接线,4两端供电式配电系统(图120),第一章 变配电所的概况和电气,铁路自动闭塞和贯通电力线的信号装置用电均采用此种配电方式。例如铁路沿线相距约40-一60km两个相邻变配电所，向自动闭塞或贯通电力线的信号

16、装置供电。两个相邻变配电所可互为备用，并装有自动重合闸和备用电源自动投入装置，以提高供电的可靠性。,第一章 变配电所的概况和电气主接线,第一章 变配电所的概况和电气主接线,5、专盘专线配电所,第一章 变配电所的概况和电气主接线,如图27中的B变电所的电源是采用专盘专线供给的，它是直接从地方变电所的三绕组变压器上取得的，供电可靠程度高，电压质量好，能满足自动闭塞信号用电的要求。如果不是独立电源供电时可靠性程度就降低，如图27中的变配电所A该变配电所的电源与城乡需用电源均由地方变配电所同一馈线供给，因而配电线路是合用的线路，由于线路上支接的用户多距离比较长，发生故障的可能性就较大，同时，负荷重，电

17、压质量差，不能满足自动闭塞信号用电的要求。,第二章 变压器的运行及故障处理,一、概 述 变压器是交流电网中改变电压、传递能能的主要电气设备。为了远距离送电秘减少线路损耗，用升压变压器将电压升高，送到用户后再用降压变鹾器降压，升(降)压的次数是根据发电机输出电压、传输距离、输送功率、用电设备等情况来确定的,第二章 变压器的运行及故障处理,变压器的原理 变压器是利用电磁的关系来实现电能的转换和传输的，铁芯是磁的通路，而绕组则是电的通路，铁芯和绕组是变压器的核心部分。,第二章 变压器的运行及故障处理,变压器铁芯常用材料是两面涂有绝缘用的硅钢片漆、厚度为035 mm或05 mm的硅钢片。硅钢片有热轧硅

18、钢片和冷轧硅钢片，冷轧硅钢片优于热轧硅钢片，因此应用越来越广泛。常用全斜接缝叠装法等低损耗结构，以便降低空载损耗。硅钢片经过一定的工艺叠装后成为铁芯，铁芯中套绕组部分称为铁芯柱，连接铁芯柱的部分称为铁轭。铁芯由铁芯柱和铁轭构成一个完整的闭合磁路，变压器的原边绕组和副边绕组都绕在铁芯柱上二。原、副边绕组、铁芯的磁路关系如图23所示。,第二章 变压器的运行及故障处理,电力变压器容景系列，目前推广采用R10。系列，RS系列变压器逐步在减少。R10容量系列是按1010，的倍数增加的，如50、63、80、100、125、160、200、250、315kVA等 电力变压器品种繁多，按组成变压器线圈的材质，

19、可分为钢线圈和铝线圈两种，按组成铁心的材质，可分为冷轧硅钢片和热轧硅钢片二种；按工作状况，还可分单相变压器、三相变压器、调压变压器等。变压嚣主要有线圈、铁心、外壳、套管、油枕等组成。根据需要，还设置分接开关、散热器、瓦斯继电器等辅助设备。,第二章 变压器的运行及故障处理,二、变压器在运行中的维护和检查(一)变压器在运行中的要求 1 音响正常无杂音 变压器通电后，就有嗡嗡地响声，这是因为在铁心里产生了周期性变化的磁力线，而引起硅钢片振动的结果，此现象属于正常现象。当变压器内部或外部发生故障时，交流电的波形发生变化，除基本波形即正弦波之外，还有其他高次谐波，故会产生杂音。此种现象属于不正常现象，应

20、查明原因，设法消除，以保证变压器的正常运行。,第二章 变压器的运行及故障处理,2 无严重漏油现象，油位及油色应正常 变压器内的油是起冷却线圈和铁心之用，同时起绝缘作用，因此，油位应正常，油色应清晰透明。3 油温不能超过允许值 变压器温度以变压器油的上层油温作为标准。它对变压器的寿命影响很大，变压器的寿命一般是指绝缘材料的寿命，因为变压器线圈的绝缘长期在高温作用下，逐渐变脆而破裂，结果使变压器的绝缘损坏，造成变压器故障。当环境最高气温为(+40度)时，变压器的顶层油温不要超过95度，为了防止变压器油劣化过速，顶层油温不宜经常超过85。,第二章 变压器的运行及故障处理,4。注意变压器的温度 影响变

21、压器温度的因素：(1)周围环境温度的影响 由于周围环境温度的变化，使变压器的温度随之而变化。因夏季的气温比冬季高，所以，在夏季室外变压器温度比冬季高。另外，因通风不好室内的变压器温度就比室外的变压器温度高。,第二章 变压器的运行及故障处理,(2)变压器制造质量的影响 如变压器制造质量好，其铜损、铁损都小，温度也比较低。(3)变压器所带负荷的影响 变压器线圈的发热量与负荷电流的二次方成正比，若变压器经常按额定容量运行，则其寿命为18-20年；若变压器经常在过负荷情况下运行，则变压器的寿命大大缩短。,第二章 变压器的运行及故障处理,(4)变压器工作电压的影响 在正常情况下，变压器应保持在额定电压下

22、运行，因为高于允许电压运行时，会缩短变压器的使用寿命。假如工作电压比额定电压高出10时，变压器的铁损就要增加30-50，因此变压器温度就要升高。5变压器的外壳必须接地良好 变压器的外壳应装设接地线，接地线应保持完整无腐蚀，且接触良好。其接地电阻值视变压器的容量而定。变压器容量在100kVA以上者，接地电阻应不大于4容量在100kVA及以下者，接地电阻不应大10。,第二章 变压器的运行及故障处理,6 变压器套管应保持完整及清洁，且无裂纹、破损及放电痕迹当变压器的套管上存在着上述缺陷时，如遇毛毛雨、大雾及雪，瓷套管的泄漏电流会增加，引起绝缘下降，甚至会产生对地闪络故障。所以，当发现有上述缺陷时应及

23、时处理。,第三章 高压开关的运行及故障处理,一、断路器的运行及故障处理 断路器是变配电所的重要电气设备，它不仅可以“接通或“断开线路的空载电流和负荷电流，而且当线路发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，能迅速切断故障，以减少停电范围，防止事故的扩大。,第三章 高压开关的运行及故障处理,在电网中的断路器，按其灭弧介质可分为液体介质断路器、气体介质断路器、真空断路器及磁吹断路器等。在液体介质断路器中，有多油断路器和少油断路器。所谓多油断路器，就是其中的变压器油不但是灭弧介质，而且还担负着相间、相对地的绝缘作用。所谓少油断路器，就是其中的变压器油仅作灭弧介质，而相间、相对地的绝缘一般由空气、电瓷

24、介质等承受。,第三章 高压开关的运行及故障处理,断路器工作能力是由许多参数决定的，这些参数对于评价断路器的性能，对于按要求选择适合的断路器都很重要，其主要参数如下：1 额定电压 这是容许断路器连续工作的工作电压，一般额定电压有6、10、20，35、60、110kV等级，标于铭牌上。,第三章 高压开关的运行及故障处理,2 额定电流 这是指断路器中长期允许通过的工作电流，一般额定电流有200，400，600，1000，1500，2000等级，单位为A。3 断开电流 在一定电压下断路器能安全无损断开的最大电流称为断开电流，单位为kA。断流容量 在一定电压下的断开电流与该电压的乘积再乘以根3后，为该电

25、压下的断流容量，它表明在一定电压下的最大断路能力，断路容量有15，30，50，100，150，200,250,300,400，750，1000，1500，2000等级，单位为MVA。,第三章 高压开关的运行及故障处理,5 极限通过电流是断路器在合闸位置时容许通过的最大短路电流。这数值是由各导电部分能承受最大电动力所决定的，单位为kA。6。热稳定电流 断路器在合闸位置，在一定时间内通过短路电流时，不因发热而造成触头熔焊或机械破坏，这个电流值称为一定时间的热稳定电流。,第三章 高压开关的运行及故障处理,7 合闸时间 对有操作机构的断路器，自发出合闸信号起，到线路被接通时止所经过的时间，一般为05s

26、左右。8 断开时间 断开时间是从加上断开信号起，到三相中电弧完全熄灭时所经过的时间，一般为015s左右。,第三章 高压开关的运行及故障处理,(一)断路器的运行 在正常运行时，断路器的工作电流、最大工作电压及断流容量不得超过铭牌额定值。1 断路器正常运行时的总则(1)要有明显的分合闸标志，即红、绿指示灯指示正确，分合闸机械指示器清楚，以用来校对断路器分合闸实际位置。(2)明确断路器断开的短路次数，以便很快地决定计划的检修。断路器每次故障跳闸后，应进行外部检查，并作记录，一般累计故障跳闸四次，应进行解体检修。,第三章 高压开关的运行及故障处理,(3)禁止将有拒绝跳闸缺陷或严重缺油、漏油等异常 情况

27、的断路器投入运行，若需要紧急运行，必须采取措施，并应得到段领导的同意。(4)在检查断路器时，配电值班员应注意辅助接点的状态，若发现接点被扭转、松动等情况应及时检修。(5)检查断路器合闸的同时性，如调整不良、拉杆断开或横梁折断而一相未合闸，则可能引起“缺相力，即两相运行。配电值班人员发现后应立即停止其运行。,第三章 高压开关的运行及故障处理,2 断路器的操作回路(1)一般概念 在变配电所中，对高压断路器进行合闸和跳闸操作，这些操作可以是手动的，也可以在与其相距几百米的控制室内进行。这种相隔一定距离的操作称为远距离控制。为了实现远距离控制，被操作的电器必须有执行合闸和跳闸命令的执行机构，即操作机构

28、。发出命令的地点是控制室，配电值班人员在控制室内利用按钮或控制开关发出电流脉冲到执行机构使断路器合闸或跳闸。目前断路器的操作机构有下列几种：手动操作机构；电动操作机构；垂锤式操作机构和压缩空气式操作机构等。铁路内的变配电所大部分采用电动操作机构。,第三章 高压开关的运行及故障处理,(2)断路器的操作回路 断路器的操作回路原理图如图51所示。其中线圈TQ、HQ为断路器的跳闸线圈和合闸线圈；KK6-7，和KK5-8。为断路器控制开关的常开和常闭接点；KM为直流控制小母线；HM为直流合闸母线；RD为熔断器；DL为断路器辅助接点。,第三章 高压开关的运行及故障处理,图中断路器在跳闸位置时，DL1是闭合

29、的DL2是断开的；断路器合闸后，DL1断开，而DL2闭合。,第三章 高压开关的运行及故障处理,当远方手动合闸时，控制开关KK手柄转到“合闸操作”位置，接点KK5-8点接通，此时通电回路：+KM1RDKK5-8DL1HC2RD-KM，于是合闸接触器HC的线圈励磁后动作。其常开接点HC1、HC2。闭合，接通合闸线圈HQ的回路，使断路器合闸。合闸后DL2闭合，准备断路器的跳闸操作，而DL1断开，HC失去励磁，断路器的合闸线圈HQ又断开。,第三章 高压开关的运行及故障处理,当远方手动跳闸时，控制开关KK手柄转到“跳闸操作”位置接点KK6-7，接通，于是接通下列电路：+KM1RDKK6_7DL2TQ2R

30、D一KM。此时跳闸线圈TQ励磁，断路器跳闸。跳闸后DL1。闭合，准备断路器下一次的合闸操作，而DL2断开，将跳闸线圈回路断开。,第四章 互感器的运行和故障处理,电压互感器的作用是把电网中的高压电变成l00V或lOO3 V的低压电，供给测量仪表、继电保护和自动装置用电。电压互感器一次侧接入一个恒压电源，它不受电压互感器二次负荷的影响。由于电压互感器二次侧的电压线圈阻抗很大，使电压互感器接近空载状态，其二次电压基本上等于二次电势值，因此不因二次侧接上几个电压表等负载而使电压降低。因其容量小，通常只有几十到几百伏安。,第四章 互感器的运行和故障处理,电压互感器有单相和三相之分，以三相五柱电压互感器为

31、例，此种电压互感器，即可测量相电压和线电压，又可用于监视电网对地绝缘状况。因此，它具有两个副线圈，其中一个副线圈接成星形，且中性点接地，以便测量相电压和线电压。同时，供给继电保护电度表及功率表所需的电压。另一个副线圈接成开口三角形，供给单相接地的继电保护电源。,第四章 互感器的运行和故障处理,(一)电压互感器的作用 1 使测量仪表、继电保护等二次设备与高电压隔离，以保证人身和设备安全。2 使测量仪表和继电保护标准化和小型化，并可采用小截面的控制电缆或导线进行连接，使配电装置内布线简单，安装方便。3 为确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次线圈必须可靠接地。这样当电压互感器的

32、原、副边线圈间绝缘损坏时，可防止一次电路上的高压加到测量仪表和继电器上，危及工作人员的安全。,第四章 互感器的运行和故障处理,四、电流互感器的正常运行(一)概 述 电流互感器又称变流器，它的一次线圈串联于被测的一次电路中，二次线圈与测量仪表或继电器的电流线圈串联。其作用是将大电流变成小电流，二次侧的额定电流一般为5A或1 A，以供给测量仪表和继电保护电流线圈用电。一般电流互感器有一次、二次线圈，二次线圈的阻抗很小，好似处于短路状态。为了运行的可靠和测量的准确，电流互感器二次线圈按标准度等级误差的范围分为05级、3级，05级一般接于测量仪表，3级接于继电保护装置。电流互感器应能满足继电保护的灵敏

33、度和选择性的要求，所以应按电流互感器10误差的曲线进行校验。,第四章 互感器的运行和故障处理,(二)电流互感嚣的正常运行和检查 1 电流互感器的接线方式 电流互感器的接线，分为不完全星形和三相星形接线两种，如图64、图65所示。,第四章 互感器的运行和故障处理,不完全星形接线是将两个电流互感器与两个电流继电器装在A、C两相上并对应联接起来。与三相星形接线方式的差别是B相上缺了一个电流互感器和一个继电器。不完全星形接线方式对各种相间短路都能起保护作用，如三相短路及二相短路时，二个继电器都能动作；A、B或B、C两相短路时，仅有一个继电器动作；但不完全星形接线方式对B相接地短路时，A、C两相继电器中

34、没有短路电流流过，所以不起保护作用。由于不完全星形接线方式使用设备的数量仅为三相星形接线方式的12，节约了投资，而且10(6)kV中心点不接地系统对单相接地允许运行2小时，因此10(6)kV中性点不接地系统的过流保护装置广泛应用不完全星形接线方式。不完全星形接线中一般规定B相不装设电流互感器和继电器。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(一)电力系统的故障 变配电所及线路在运行中可能发生下列各种类型的故障。电气设备的故障主要是短路故障，而它又可分为相间短路和接地短路。相间短路可分为三相和两相短路。接地短路可分为两相接地短路和两点接地短路。此外尚有断线、变压器内部匝间短路故障。其故障种类如

35、表71所示。发生故障的原因，一般是由于设备的绝缘强度及机械强度不良、运行人员的误操作、继电保护装置误动作所引起的。此外由于外界因素如雷击、刮风及鸟害等影响也能造成故障。短路是电力系统中最严重的故障形式，由于短路故障会引起电流的增加和电压的降低，因此，将给电力系统带来严重的后果：,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,1 短路电流在短路点产生的电弧将造成设备损坏，短路电流越大，通过的时间越长，设备的损坏程度也越严重。2 短路电流通过非故障设备时，由于发热和电动力的作用，可能引起这些设备的损坏，特别是绝缘的损坏。3 电气设备发生短路时，会引起电网电压的降低

36、，使铁路用电受到干扰，将信号的绿灯变为红灯，影响铁路正常运输。4 电压过低可能会破坏发电机的同步运行，因而引起发电机的失步事故，严重时将使整个电网停止工作。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(二)电力系统的异常状态 电力系统中的正常工作状态虽然被破坏，但并没有发生故障，这种状态称为电力系统的异常状态。常见的一种异常状态是过负荷。当电流的指示值超过设备的额定值长时间运行时，则会引起电气设备的严重发热，这样就加速了绝缘的老化，甚至损坏绝缘，最后导致故障。如小电流接地系统的电网中发生单相接地等故障。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(三)继电保护装置的作用和对它的要求 1 在安全供电

37、中的作用 当电力线路中发生故障或异常运行时，必须采取一定措施来保证电力线路的正常运行。为此，在电力线路上加装继电保护装置，它是保证线路安全运行的有效措施。继电保护装置的主要任务是：,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(1)监视电气设备的异常状态。当电气设备有异常状态时警铃响，通知配电值班人员处理。(2)当电气设备发生故障时，继电保护装置自动、迅速地将故障部分从电力线路中功除，以减轻设备的损坏程度，缩小故障范围，使故障限制在局部范围内。当设备故障已消除，它和自动重合闸相配合，能尽快地恢复线路供电，保证了电力线路的正常运行。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,2 对继电保护装置的要求

38、为了使继电保护能有效地完成它所担负的任务，对动作于断路器跳闸的继电器保护装置，应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(1)选择性 供电线路发生故障时，保护装置要有选择地切除故障设备，保持非故障元件的正常运行。保护装置的选择性是依靠使用合适的继电器保护装置和正确地选择整定值，使各级保护很好地配合起来。如图71所示，,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,在自动闭塞线路A点发生短路时，自动闭塞出线的继电保护应动作，使断路器4DL自动跳闸，而调压器的断路器2DL和电源柜的断路器1DL不跳闸，作为后备保护。所谓主保护就是快速而有选择地切除被保护元件范围

39、内的故障，如差动保护、瓦斯保护及电流速断保护。当主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护装置或相邻元件的保护装置切除故障时，称后备保护，如过电流保护。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,主保护和后备保护的接线方式有两种：一种为主保护与后备保护通过同一出口继电器作用于断路器跳闸；另一种主保护与后备保护互相独立，分别经过单独的出口继电器作用于断路器跳闸。如果无主保护与后备保护的配合，就会出现无选择性的动作，则将电源断路器跳闸，使自动闭塞母线和变配电所全部停电，扩大停电范围，影响列车运 行。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(2)速动性 故障时加快保护的动作时限，能够缩小敬障范围，减轻电

40、气设备的损坏程度，提高电力系统的稳定性，缩短自动闭塞线路的停电时间。为此，应尽可能缩短故障的切除时间，一般速断保护动作时间在0.1s以内。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(3)灵敏性 继电保护装置对于保护范围内的故障，应有足够的反应能力，不论故障点的位置和故障的性质如何，都应敏感地作出反应，亦即具备足够的灵敏性。一般用灵敏系数K来衡量。灵敏系数是被保护区内最小短路电流(两相短路或单相短路)与继电保护装置一次侧动作电流之比，即,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,在被保护线路末端发生短路时，过流保护的灵敏系数应大于或等于15，并应保证被保护线路发生短路时，能可靠动作。,第五章 变配

41、电所内的继电保护及二次回路,(4)可靠性 运行中的保护装置应经常处于准备动作状态，当保护范围内发生故障和工作状态不正常时，保护装置应正确动作，不应拒动，而在保护范围外发生故障时，则不应误动。保护装置如不能可靠工作，则它本身势必成为扩大事故或直接产生事故的根源，反而增加了不可靠性。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,二、变配电所内的继电保护(一)定时限过电流保护 1 定时限的作用及选择原则 当被保护设备的电流超过额定值一定限度时，保护装置就能动作。当电流达到继电器的动作电流之后，经过规定时间，使断路器跳闸，故称为定时限过电流保护。如图72所示，当自动闭塞线路LX3的D点发生短路故障时，短路

42、电流IK1，由电源经线路XL1、XL2：XL3流至短路点，同时IK1经过电流互感器LH的传递进入过电流保护装置，如图72的过电流继电器1、2、3。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,当IK1大于各保护装置的动作电流时，各保护的电流继电器均要起动。但是根据选择性的要求，只允许距故障点D较近的线路XL3的断路器跳闸，其它断路器则正常运行。其时限的整定值应逐级增加，越接近电源的时限越长，形成阶梯形，即t1 t2 t3。因此，DL3断路器先跳闸。当DL3跳闸后，保护装置1和2的电流继电器接点因故障电流的消失而返回，这种时限选择原则，称为阶梯原则。一般每一阶

43、梯时间为t即05s-07s。一般变配电所电源柜1 s左右，调压器柜07s左右，自动闭塞出线柜O2s左右。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,2动作原理 如图73所示，1LJ、2LJ为电流继电器，SJ为时间继电器，XJ为信号继电器，ZJ为中间继电器。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,当短路故障时，短路电流经电流互感器LH转换为二次数值进入电流继电器，使电流继电器LJ起动，其常开接点闭合，于是时间继电器SJ励磁，使其常开接点闭合。正电源经时间继电器SJ常开接点，再经过信号继电器XJ线圈，最后加到保护出口的中间继电器ZJ线圈上，而接通负电源，使中间继电器ZJ常开接点闭合。于是正电源经中

44、间继电器ZJ的常开接点和断路器辅助接点DL1至断路器的跳闸线圈，接通电源负极，从而使断路器跳闸。此时，故障被切除，在对时间继电器SJ常开接点闭合起动中间继电器ZJ的同时，也使信号继电器XJ线圈励磁，使其常开接点闭合而发出信号电铃响。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,当故障不在本段线路而在下一段线路上时，电流继电器LJ和时间继电器SJ均起动。由于本段时间继电器SJ的整定值大于后面阶段的时间值，则本段时间继电器SJ的接点尚未闭合时，后面一段线路保护就动作，使该故障线路切除。故障点切除后，短路电流消失，电流继电器LJ的接点即返回，时间继电器SJ失电，并恢复到原来状态。,第五章 变配电所内的继

45、电保护及二次回路,3展开图 如图74所示,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,交流和直流操作回路是分别绘制的，所以电流线圈、电压线圈及接点等分别画在它们所属的各回路中。同一元件的几个部分(如线圈、接点)，用同一文字符号标示，以便在不同的回路中查找。在直流操作回路中，按保护回路接通次序，从上到下绘制每一回路。每一回路中所连接的元件的接点、线圈是从左向右绘制。展开图电路清楚、易看，所以，复杂的保护回路最好绘制展开图。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,从上述动作原理看到，全套保护从发生故障到切除故障须经过一定时间，这段时间是预先整定好的，因为不论发生任何故障，保护装置总要经过一定时间才能

46、动作而使断路器跳闸，因而称之为“定时限”过电流保护装置。“定时限”过电流保护装置的优点是灵敏度较高，起动电流小，结构简单，有选择性。其缺点是不论短路电流大小，总是按照规定的时限动作，动作时间较长。所以短路点距电源愈近短路电流就愈大，如不能迅速动作，故障范围将扩大，影响较严重。因此最好与作后备保护的动作迅速的速断保护装置配合使用。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(二)电流速断保护 定时限过流保护简单可靠，但其最大的缺点是动作不迅速，尤其当靠近电源侧短路时，动作时限往往很长，满足不了快速动作的要求。为了迅速切除故障，须装设瞬时电流速断装置。电流速断装置适用于电源柜和站场以及车站用电负荷在

47、1000kVA以下的变压器等。过电流保护装置的动作时限大于05s及以上时，应装设电流速断装置。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,1电流速断与过流保护的区别 两者的区别在于电流速断的动作电流的整定值不是按躲过最大负荷电流整定，而是根据被保护线路躲过末端最大短路电流而整定，从而保证了选择性，即瞬时速断不能对整个线路起保护作用，只能保护线路的一部分。其保护范围达到全长的50时，即认为有良好的保护效果。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,速断保护一般不另设时间继电器，但是电流继电器的接点容量小，动作时间短，为避免线路上遭受雷击和大气过电压等使避雷器放电时造成短时间相间短路，电流将超过电流

48、继电器的整定值两使电流继电器发生误动作。为了防止误动作和增大继电器的接点容量，可在电流继电器的常开接点中串联一个带一定时限的中间继电器，使电流继电器动作时间和中间继电器的动作时间和大于避雷器的放电时间。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,2 无时限电流速断保护接线 如图75所示，,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(三)过电流保护的配合应用 上面介绍了无时限电流速断与定时限电流保护，在自动闭塞实际应用较多的还是二阶段电流保护装置。无时限电流速断作为第一阶段，定时限过流保护作为第二阶段，并作为电流速断保护的后备保护。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,图77为二阶段电流保护的展

49、开接线图。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,(七)变配电所内变压器的差动保护 变压器线圈内和其引出线上发生多相短路或单相匝间短路和接地时，上面几种继电保护的灵敏度已不能满足要求，宜装设差动保护装置，一般采用BCH一2型差动继电器。1 差动保护的工作原理 差动保护是根据比较被保护设备两侧电流数值和相位的原理而构成的。为了实现这种保护，在变压器的高低压侧分别装设电流互感器，两侧的电流互感器按环流法连接，即两侧互感器的二次线圈异极性相连，并在差回路内接入电流继电器，,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,如图7一12所示。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,在正常工作及外部短路时，如

50、图712所示的D一1点，两电流互感器一次线圈内的电流相等而同相，流过继电器线线圈的电流为其二次电流之差，如果电流互感器特性完全相同，则电流差为零，保护装置不动作。当被保护范围内短路，如图712所示的D一2点，即变压器内部发生短路故障时，通过继电器的电流增大，起动差动保护装置动作，变压器高低压侧的二台断路器跳闸断开。差动保护不反应负荷电流与外部短路，只反应两侧电流互感器之间的故障，即反应变压器内部故障和变压器外部套管和引出线故障，故保护本身具有选择性。,第五章 变配电所内的继电保护及二次回路,2 差动保护不平衡电流产生的原因 为保证在正常工作及当外部短路时，保护装置不应动作，这样就必须做到电流互