发电厂电气设备培训课件

1、电气设备,电气车间 2012.3.7,发电厂电气设备,1、电气基本知识 2、电气主接线与配电装置 3、发电机与电力变压器 4、开关设备 5、电力互感器 6、电动机 7、电气二次设备,1 电路,1、概念电路是指电流所通过的路径。 2、电路的组成：完整的电路主要由电源、负载（用电设备）与导线组成。 3、电路图 E-电源 R-负载 K-开关 I-电流,2、电气设备,1、一次设备 发电厂和变电所的主要工作是生产和分配电能，这就需要有直接生产和输配电能的设备，包括发电机、变压器、调相机、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、闸刀开关、熔断器、母线和电力电缆等。通常将承受动力电压和动力电流的设备，统称为一次

2、设备。另外，一次设备还包括避雷器、电压互感器、电流互感器等。 2、二次设备 为了保证一次设备正常可靠地运行，就必须装设对一次设备进行控制、测量、监察以及在发生故障时能迅速切除故障的继电保护装置、自动控制和信号装置等设备，如继电器，测量仪表，控制、自动及信号装置，控制电缆等，这些电气设备称为二次设备。,电气主接线 、定义： 电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作

3、用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。 对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。,2、电气主接线应满足以下几点要求：1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。2）运行的灵活性：主接

4、线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。,3、电气主接线常见接线方式,3.l 单母线制 单母线制如图，优点： 接线简单清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建。缺点：单母线制的可靠性和灵活性较低，母线 故障或检修时，都会影响母线全部负荷的用电。,3.2 单母线分段接线 单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段,它的优点是接线简单,投资省,

5、操作方便;缺点是母线故障或检修时要造成部分回路停电,3.3双母线接线双母线接线就是将工作线电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组(一次/二次)母线上,且两组母线都是工作线,而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行 与单母线相比,它的优点是供电可靠性大,可以轮流检修母线而不使供电中断,当一组母线故障时,只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线,就可迅速恢复供电,另外还具有调度扩建检修方便的优点;其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关,使配电装置的构架及占地面积投资费用都相应增加;同时由于配电装置的复杂,在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作,且不宜实现自动化;尤其当母线故障时,须短时切除

6、较多的电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的,3.4 双母线带旁路接线 双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上,增设旁路母线其特点是具有双母线接线的优点,当线路(主变压器)断路器检修时,仍有继续供电,但旁路的倒换操作比较复杂,增加了误操作的机会,也使保护及自动化系统复杂化,投资费用较大,一般为了节省断路器及设备间隔,当出线达到5个回路以上时,才增设专用的旁路断路器,出线少于5个回路时,则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式,3.5桥形接线 桥形接线采用4个回路3台断路器和6个隔离开关,是接线中断路器数量较少也是投资较省的一种接线方式根据桥形断路器的位置又可分为内桥和外桥两种接

7、线由于变压器的可靠性远大于线路,因此中应用较多的为内桥接线若为了在检修断路器时不影响和变压器的正常运行,有时在桥形外附设一组隔离开关,这就成了长期开环运行的四边形接线 3.6多角形接线 多角形接线就是将断路器和隔离开关相互连接,且每一台断路器两侧都有隔离开关,由隔离开关之间送出回路多角形接线所用设备少,投资省,运行的灵活性和可靠性较好 3.7 线路变压器组接线 线路变压器组接线就是线路和变压器直接相连,是一种最简单的接线方式线路变压器组接线的优点是断路器少,接线简单,造价省其较适合用于正常二运一备的城区中心变电所,如上海中心城区就有采用,2、发电机与电力变压器,2-1发电机, 发电机概述 发电

8、机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。 发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。,2-1发电机,发电机的分类可归纳如下： 1、发电机分：直流发电机和交流发电机 2、交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用) 3、交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。,

9、2-1发电机,发电机结构及工作原理 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。 定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。 由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。,2-1发电机,发电机定子结构图,定子绕组在定子槽内布置图 1槽楔；2波纹板；3热弹性绝缘； 4上层空心绕组；5下层实心绕组,发电机转子外形图,发电机转子铁心图,发电机转子外形图,4、发电机励磁系统分类 1.）按励磁方式

10、分： .自励：即从发电机出口引出一条支路，通过励磁变压器 降压以后输入励磁调节器，励磁调节器的输出作为励磁电源为转 子磁场提供电流。 特点：系统简单，发电机出口电压较稳定，励磁调节器输出 电流稳定，但需要起励电源。,发电机转子,发电机转子,调节装置,起励电源,发电机定子,碳刷滑环,励磁变,发电机出线,自励系统示意图,他励：取消了励磁变压器等设备，系统更简 化，直接从厂用电接出一路电源作为励磁电源。 源 特点：不需要另接起励电源，但厂用电电压 不稳定，容易引起励磁电流的波动，造成发电机 出口电压的波动。,发电机转子,发电机转子,调节装置,起励电源,发电机定子,碳刷滑环,励磁变,发电机出线,自励系

11、统示意图,2.）按励磁的接入方式分 无刷励磁：在励磁系统接入方式上不采用碳刷滑环， 而且将励磁调节装置的整流部分与连接部分整和为一体。 属于他励方式的演化形式。 有刷励磁:即励磁电源过碳刷滑环接入转子回路.,发电机转子,调节装置,发电机定子,副励,主励,旋转二极管,灭磁开关,带有副励磁机的无刷励磁系统示意图,发电机出线,采用定子磁场方式,采用永磁机，转子磁场,发电机转子,调节装置,发电机定子,励磁机,旋转二极管,灭磁开关,不带有副励磁机的无刷励磁系统示意图,励磁变,发电机出线,起励电源,发电机转子,调节装置,发电机定子,励磁机,灭磁开关,带有励磁机的有刷励磁系统示意图,发电机出线,碳刷滑环,发

12、电机转子,发电机转子,调节装置,起励电源,发电机定子,碳刷滑环,励磁变,发电机出线,不带有励磁机的有刷励磁系统示意图（）,灭磁开关,发电机转子,发电机转子,调节装置,发电机定子,碳刷滑环,发电机出线,励磁电源,不带有励磁机的有刷励磁系统示意图（）,灭磁开关,有刷励磁和无刷励磁的对比 有刷励磁可以带有励磁机，也可以不带有励磁机，方便灵活，使系统简单化。而且，有刷励磁系统的灭磁开关设在靠近转子回路处，灭磁迅速。但是有刷励磁采用带有相对运动的设备，在运行中，碳刷易磨损，而且碳刷磨损后的粉末积存在滑环处，有可能造成短路。 无刷励磁必须带有励磁机，系统较复杂，但因设有独立的励磁电源，励磁电压基本不受干扰

13、，稳定性较高。同时，因没有相对运动的部件，不产生磨损。但旋转二极管损坏后维修较困难。同时，无刷励磁系统的灭磁开关设在励磁机之前，磁滞较大，不利于事故迅速灭磁。还有由于旋转二极管的容量和强度的原因，无刷励磁系统现在还仅限于中小型机组的应用。,2-1发电机,2-1发电机,2.2电力变压器,1、变压器的基本原理 变压器是利用线圈互感特性构成的一种元器件，几乎在所有的电子产品中都要用到。它原理简单，但根据不同的使用场合（不同的用途），变压器的绕制工艺会有所不同。 变压器的功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等。它是由一个初级线圈（线圈圈数n1）及一个次级线圈（线圈圈数n2）环绕著

14、一个核心。常用的铁心形状一般有E型和C型。 E1是初级电压，次级电压E2是 E2 = E1（n2/n1）,2、变压器的分类 按用途有：电力变压器、试验变压器、仪用变压器、电炉变压器、电焊变压器、整流变压器、调压变压器等。 按相数有：单相变压器和三相变压器。 按绕组形式有：双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器。（我厂主变为三绕组变压器，厂变为双绕组变压器） 按铁芯形式有：芯式变压器和壳式变压器。 按冷却方式分类有：干式变压器和油浸变压器（油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、，强迫油循环，水内冷）,变压器的结构及各主要部件作用,变压器主要部件是铁心(器身)和绕组。铁心是变压器的磁路，绕组是变压器的电路

15、。二者构成变压器的核心即电磁部分。除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。,1、 铁芯 铁芯是构成磁路的本体。铁心是变压器中主要的磁路部分。铁心分为铁心柱和铁轭两部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用。型式：心式(结构简单工艺简单应用广泛)/壳式(用在小容量变压器和电炉变压器)。 铁心结构的基本形式有心式和壳式两种,2、绕组的作用。 绕组是变压器的电路部分， 它是用纸包的绝缘扁铜线或圆铜线在绕线模上绕制而成。绕组套装在变压器铁心柱上，低压绕组在内层，高压绕组套装在低压绕组外层，以便于绝缘。绕组又称线圈，有原绕组与副绕组，套在铁芯柱上，由于一次侧、二次侧绕组匝数不同，所

16、以变换成不同的电压和电流。,6.变压器的绕组,3.油/油箱/冷却/安全装置等其他结构部件 器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。 变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。 变压器油起两个作用： 在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。 变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。 油箱有许多散热油管，以增大散热面积。 为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。这些都是变压器的冷却装置。,1油箱/2储油柜/3气体 继电器/4为安全气道。 变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。 储油柜使变压器油与空气接触

17、面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。从而减缓了油的变质。故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。 如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂。,7.变压器的管状和片状散热器,开关设备,1、断路器（俗称开关） a、断路器概述 断路器是电气系统中最重要的控制电器。无论系统处于何种状态，例如空载、负载或短路故障，断路器都能根据指令可靠的接通或断开电路。,b、断路器分类 按电压等级区分 （1）、高压断路器：用在对地电压在250V以上的电气回路中。 （2）、低压断路器：用在对地电压在250V以下的电气回路中。,

18、按灭弧原理区分,（1）油断路器（多油和少油断路器） （2）气吹断路器（空气断路器、SF6断路器） （3）真空断路器 （4）磁吹断路器,按断路器装设地点,（1）户内是断路器 （2）户外式断路器,；图3-1a)为六氟化硫（SF6）断路器，b)为真空断路器的结构图。,1. 500kV T型和Y型SF6断路器,2. 220kV T型和Y型SF6断路器,3.真空断路器结构图,手车式真空断路器,隔离开关,1、概述 隔离开关俗称刀闸开关，因为没有专门的灭弧装置，所以不能用它来接通和切断负荷电流与短路电流。 2、隔离开关的用途 a、将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离，并有明显的断开点，以保证检修工作安

19、全运行。,b、倒母线操作 在双母线制的电路中，利用隔离开关将电气设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上，亦称倒闸操作。 c、接通和切断小电流的电路。 3、隔离开关类型 a、按绝缘支柱分为:单柱式、双柱式、三柱式,b、按刀闸运动方式分为：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式。 c、按有无接地刀闸分为带接地刀闸和不带接地刀闸两种。 d、按使用环境分为户内式和户外式两种。 e、按操作机构不同分为手动、电动和气动三种。,合闸状态,单柱式隔离开关,6. 双柱式隔离开关,熔断器,一、熔断器概述 熔断器俗称保险，是最简单的一种保护器，用来保护电路中的电气设备，使其在短路或过负荷时免受损坏。 熔断器有金

20、属熔体、触头和外壳组成。某些熔断器内还装有石英砂等灭弧物质，以利于电弧的熄灭。 当电路发生短路时，因短路电流的加热时熔体在被保护设备未破坏之前熔断，是设备得到保护。 焦耳定律Q=IRt,8. 跌落式高压熔断器,9. 支柱式高压熔断器,电力互感器,一、互感器的分类 1、电压互感器 2、电流互感器 二、互感器的作用 1、使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘，既避免了主电路的高电压直接引入仪表、继电器，又避免了仪表、继电器的故障直接影响电路。提高了两者工作的安全性和可靠性。 2、扩大仪表、继电器的使用范围。通常额定二次电压为100v,额定的二次电流为5A或1A,所以各种电压等级的系统电压、电流都可采

21、用100V、5A的电压表、电流表进行测量。使测量仪表和保护装置标准化，有利于大规模生产仪表。,电压互感器,1、基本工作原理 其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。 特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。 电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。 测量用电压互感器一般都做成单相双线圈结构，其原边电压为被测电压（如电力系统的线电压），可以单相使用，也可以用两台接成V-V形作三相使用。 实验室用的电压互感器往往是原边多抽头的，以适

22、应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈，称三线圈电压互感器 电压互感器 。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。 正常运行时，电力系统的三相电压对称，第三线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角的,2、结构：电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将

23、高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；,电压互感器,3、电压互感器的类型 a、按冷却方式分为干式和油浸式两种。 b、按相数分为单相和三相互感器两种。 c、按绕组数分为双绕组和三绕组。,2.电磁式电压互感器,电流互感器,1、电流互感器基本原理 电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感

24、器的工作状态接近短路。,、电流互感器（CT）特征： 1、电流互感器其实是变流器。他把大电流变成标准的（5A）电流。他的负载也是电流表、继电器的电流线圈。因此，他就是处在短路运行状况的变流器。 2、他按I1*N1=I2*N2的一、二次安匝平衡原理，进行设计制造。 3、他的一次匝数很少，像套管型CT的一次，就是一匝。而二次侧匝数就很多（决定于变流比）。 所以在二次侧开路的话，会感应出很高的电压。很危险。,电流互感器,2、电流互感器的类型 a、按一次绕组的匝数分为复匝式和单匝式。 b、按安装方式分为穿墙式、支柱式和套管式。,3.穿墙式电流互感器,电动机,一、概述 电动机的种类很多，按使用的电源分类，

25、有交流电动机和直流电动机两种。交流电动机又分为同步电动机和异步电动机两种。异步电动机又有单相异步电动机和三相异步电动。三相异步电动机又有三相鼠笼异步电动机和三相绕线式异步电动机。 发电厂厂用机械多由电动机拖动，常用的有三相异步电动机以及直流电动机等。,三相异步电动机,一、原理 在异步电动机的三相绕组中通入三相对称电流会产生旋转磁场，旋转磁场切割转子导条，便在导条中感应电势和电流，磁场和电流相互作用就产生电磁力使电动机转动起来。转子转速和旋转磁场之间总存在差异即为“异步”。,1.高压电动机外形图,2.低压电动机外形图,3.直流电动机外形图,4.电动机定子铁心,5.电动机定子绕组,绕线式转子结构,

26、6.电动机绕线式转子,大中型笼型式转子结构 （a）双笼型式转子；（b）深槽式转子,直流电机的构造,直流电机的结构：主要由定子(固定不部分）和转子（转动部分）两大部分组成。定子的作用是用来产生磁场和作电机支撑，它包括主磁极、换向极、机座、端盖等。静止的电刷装置也固定在定子上。,机座,接线盒,定子,端盖,主磁极,换向极,电刷装置固定在此处,定子,电刷装置（刷架）,刷杆,电刷,刷盒,转子：包括电枢、换向器、风扇、轴承等。用来感应电势而实现能量转换的部分称为电枢 ；包括电枢铁心和电枢绕组。,铁心,绕组,风扇,轴承,换向器,主磁极：简称主极，用来产生气隙磁场，以便电枢在此磁场中转动而感应电势。由主极铁心

27、和套在铁心上的励磁 绕组组成。主极铁心一般用厚11.5mm的低碳钢板冲片叠压而成，用锚钉把叠片紧固成一整体，作用是降低涡流损耗。主磁极靠近电枢一端的扩大部分称为极靴。极靴中部圆弧与电枢外园是同心的，在两侧极尖扩大。每个主极极靴上装有补偿绕组。,主极铁心,励磁绕组,极靴,补偿绕组,由于N极和S极只能成对出现，主磁极的级数一定是偶数，而且沿机座内圆按N、S、N、S.以异极性交替排列。,N,S,N,S,电枢：电枢铁心是用来作为磁的通路及嵌放电枢绕组的。为了减少涡流损耗，电枢铁心一般用厚0.350.5mm的涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成。每片冲片冲有嵌放绕组的矩形槽或梨形槽和一些通风孔。对于容量较大的电机

28、，为了加强冷却，把电枢铁心沿轴向分成数段，每段410cm 作为径向通风道。,电枢铁心,电枢绕组：用来感应电势和通过电流，是电机能实现机电能量交换。电枢绕组有许多用绝缘导线绕制的线圈组成，嵌放在铁心梨形槽内。线圈与铁心之间以及上下层线圈之间都必须妥善绝缘。为了防止电机转动时线圈离心力而甩出，在槽口加上槽楔固定。槽楔一般采用环氧酚醛玻璃布板制成。线圈伸出槽外的端接部分，通常用热固性无纬玻璃带来绑扎。各线圈 以一定规律焊接到换向器上而连接成一整体。,槽楔,热固性无纬玻璃带,换向器,换向器：作用是把电枢绕组内部的交流电势用机械换接的方法转换为电刷间的直流电势。换向器是由许多彼此互相绝缘的换向片构成，片

29、与片之间用云母垫片绝缘。直流电机换向片之间的绝缘要求是（1）能耐热、耐火花。（2）能耐潮，吸湿性要小。（3）能耐磨，有柔韧性和足够的机械性能。（4）热膨胀系数要小。（5）绝缘性能要好。云母能满足以上要求。,换向片,升高片,电刷装置 ：电刷的作用一是把转动的电刷与外电路相连接，使电流经电刷输入电枢或从电枢输出；二是与换向器配合作用而获得直流电压。电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等零件构成。,刷杆,电刷,刷握,刷杆座,刷辨,直流电机的检修：定子：1、检查定子绕组个线包之间的接头，有无松动断裂现象。2、定子的主磁极及换向极绕组有无油浸、过热和漆皮变色与脱落现象，线圈紧固在铁心上午磨损现象。

30、3、定子铁心无变色、生锈，螺丝不松动。4、外壳、端盖、刷架无裂纹。,转子：1、转子表面有无过热、生锈，通风孔是否堵塞。2、绕组端部绑线应无松弛、断裂、开焊等情况，绑线下绝缘应完整无过热、变色等。3、转子线槽的压板应无松动、过热、断裂凸起现象。4、转子线圈与换向片的焊接处即整流子的升高片连接处应无开焊、松脱、断路、过热、断裂。,二次设备 1、定义： 二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。 由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。 2、电气二次设备主要包括：

31、（1） 仪表 （2） 控制和信号元件 （3） 继电保护装置 （4） 操作、信号电源回路 （5） 控制电缆及连接导线 （6） 发出音响的信号元件 （7） 接线端子排及熔断器等,3、重要性 二次回路的故障常会破坏或影响电力生产的正常运行。例如若某变电所差动保护的二次回路接线有错误，则当变压器带的负荷较大或发生穿越性相间短路时，就会发生误跳闸； 若线路保护接线有错误时，一旦系统发生故障，则可能会使断路器该跳闸的不跳闸，不该跳闸的却跳了闸，就会造成设备损坏、电力系统瓦解的大事故；若测量回路有问题，就将影响计量，少收或多收用户的电费，同时也难以判定电能质量是否合格。因此，二次回路虽非主体，但它在保证电力

32、生产的安全，向用户提供合格的电能等方面都起着极其重要的作用。,继电保护 1、继电保护定义：对运行中电力系统的设备和线路，在一定范围内经常监测有无发生异常或事故情况，并能发出跳闸命令或信号的自动装置。 2、继电保护基本原理 继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。,电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是： (1) 电流增大。 (2) 电压降低。 (3) 电流与电压之间的相位角改变。 (4) 测量阻抗发生变化。 不对称短路时，出现相序分量，

33、如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。,3、继电保护的作用 反映电力系统故障，自动、可靠、快速而有选择地通过断路器将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，这是继电保护的首要任务 。反映电力系统不正常工作状态，是继电保护的另一任务，此保护一般作用于信号，有时也作用于跳闸，但要带有一定的延时。 4、继电保护的基本构成 测量部分：反映被保护元件运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较，若达到整定值，则向逻辑部分发出信号； 逻辑部分：对测量部分传送来的

34、信号进行综合判断，决定保护装置是否动作 执行部分：根据保护装置的性质与作用，向断路器发出跳闸脉冲或发出信号。 5、电力系统中常用的保护分析： 过电流保护：利用短路时电流增大的现象实现的保护。为保证选择性与快速性，通常设为三段，段为速断，只保护线路的一部分；段保护线路全长，但要加一时间延时；段作为后备保护。在双侧有电源的线路中通常加入功率方向来保证动作的可靠性。其缺点是受系统运行方式以及短路类型的影响较大，一般应用于110KV以下线路。,低电压保护：电力系统短路时另一个现象是电压降低，由此构成的继电保护就称为低电压保护。 差动保护：线路正常运行时，流过线路两端的电流方向相反，而线路内部短路时电流

35、的方向相同，利用此原理构成的保护称为差动保护。 高频保护：利用高频信号比较线路两端的电气量的差动保护称为高频保护，根据比较的信号分为方向高频保护（功率方向）及相差高频保护（电流相位）。作为220KV线路的主保护以及500KV线路的后备保护。 为避免保护故障造成的影响，一般电力系统的元件都有多重保护，分为： 主保护：能按要求的速度切除被保护线路（或元件）范围内的某种短路故障 辅助保护：一般用于弥补主保护某些性能的不足而设 后备保护：当主保护或断路器拒绝动作时起作用的继电保护，有近后备和远后备之分,6、对继电保护装置的要求 继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠

36、性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。 1）选择性 选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。,2）速动性 速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流、低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性。 对于反应不正常运行情况的继电保护装置，一般不要求快速动作，而应按照选择性的条件，带延时地发出信号。,3）

37、灵敏性 灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。 能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。 系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式； 系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。 保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。,4）

38、可靠性 可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。 安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。 信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。 继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。 即使对于相同的电力元件，随着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。,7、继电保护装置的操作电源 供电系统的变、配电所中，供

39、高压断路器的合闸、跳闸回路、继电保护装置中的操作回路、控制回路、信号回路和保护回路等所用的电源称为操作电源。变、配电系统中的操作电源有交、直流两种形式。操作电源必须保持不间断供电，并有足够容量保证断路器可靠合闸。,（一）、直流操作电源 过去供、配电所中的直流操作电源常用带电容储能整流装置，目前铅酸蓄电池或带镉镍电池储能的硅整流装置较多。图所示为带有两组不同容量的硅整流装置。硅整流器的交流电源由不同的所用变压器供给，一回路工作，一回路作备用，用接触器自动切换。在正常情况下，两台硅整流器同时运行，大容量的硅整流器I（左）供合闸用，在硅整流器故障时，可以通过二极管V3向控制母线供电。硅整流器（右）仅供控制、保护及信号电源，所选输出直流电压及电流大小由断路器的操作电压