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怎樣能把繼電保護學好?

第一章 繼電保護工作基本知識

第一節 電流互感器

電流互感器（CT）是電力系統中很重要的電力元件，作用是將一次高壓側的大電流通過交變磁通轉變為二次電流供給保護、測量、錄波、計度等使用，本局所用電流互感器二次額定電流均為5A，也就是銘牌上標注為100/5，200/5等，表示一次側如果有100A或者200A電流，轉換到二次側電流就是5A。

電流互感器在二次側必須有一點接地，目的是防止兩側繞組的絕緣擊穿后一次高電壓引入二次回路造成設備與人身傷害。同時，電流互感器也只能有一點接地，如果有兩點接地，電網之間可能存在的潛電流會引起保護等設備的不正確動作。如圖1.1，由于潛電流IX的存在，所以流入保護裝置的電流IY≠I，當取消多點接地后IX＝0，則IY＝I。

在一般的電流回路中都是選擇在該電流回路所在的端子箱接地。但是，如果差動回路的各個比較電流都在各自的端子箱接地，有可能由于地網的分流從而影響保護的工作。所以對于差動保護，規定所有電流回路都在差動保護屏一點接地。

電流互感器實驗

1、極性實驗

功率方向保護及距離保護，高頻方向保護等裝置對電流方向有嚴格要求，所以CT必

2、變比實驗

須做極性試驗，以保證二次回路能以CT的減極性方式接線，從而一次電流與二次電流的方向能夠一致，規定電流的方向以母線流向線路為正方向，在CT本體上標注有L1、L2，接線盒樁頭標注有K1、K2，試驗時通過反復開斷的直流電流從L1到L2，用直流毫安表檢查二次電流是否從K1流向K2。線路CT本體的L1端一般安裝在母線側，母聯和分段間隔的CT本體的L1端一般都安裝在I母或者分段的I段側。接線時要檢查L1安裝的方向，如果不是按照上面一般情況下安裝，二次回路就要按交換頭尾的方式接線。

CT需要將一次側電流按線性比例轉變到二次側，所以必須做變比試驗，試驗時的標準CT是一穿心CT，其變比為（600/N）/5，N為升流器穿心次數，如果穿一次，為600/5。對于二次是多繞組的CT，有時測得的二次電流誤差較大，是因為其他二次回路開路，是CT磁通飽和，大部分一次電流轉化為勵磁涌流，此時應當把其他未測的二次繞組短接即可。同理在安裝時候，未使用的繞組也應該全部短接，但是要注意，有些繞組屬于同一繞組上有幾個變比不同的抽頭，只要使用了一個抽頭，其他抽頭就不應該短接，如果該繞組未使用，只短接最大線圈抽頭就可以。變比試驗測試點為標準CT二次電流分別為0.5A，1A，3A，5A，10A，15A時CT的二次電流。

3、繞組的伏安特性

理想狀態下的CT就是內阻無窮大的電流源，不因為外界負荷大小改變電流大小，實際中的CT只能在一定的負載范圍內保持固定的電流值，伏安特性就是測量CT在不同的電流值時允許承受的最大負載，即10%誤差曲線的繪制。伏安特性試驗時特別注意電壓應由零逐漸上升，不可中途降低電壓再升高，以免因磁滯回線關系使伏安特性曲線不平滑，對于二次側是多繞組的CT，在做伏安特性試驗時也應將其他二次繞組短接。

10%誤差曲線通常以曲線形式由廠家提供，如圖1.2，橫坐標表示二次負荷，縱坐

標為CT一次電流對其額定一次電流的倍數。

根據所測得U，I2值得到RX1，Rx1＝U/ I2，找出與二次回路負載Rx最接近的值，在圖上找到該負荷對應的m0，該條線路有可能承受的最大負載的標準倍數m，比較m 和m0的大小，如果m＞m0，則該CT不滿足回路需求，如果m≤m0，該CT可以使用。伏安特性測試點為I2在0.5A，1A，3A，5A，10A，15A時的二次繞組電壓值。

第二節 電壓互感器

電壓互感器（PT）的作用是將高電壓成比例的變換為較低（一般為57V或者100V）的低電壓，母線PT的電壓采用星形接法，一般采用57V繞組，母線PT零序電壓一般采用100V繞組三相串接成開口三角形。線路PT一般裝設在線路A相，采用100V繞組。若有些線路PT只有57V繞組也可以，只是需要在DISA系統中將手動同期合閘參數中的100V改為57V。

PT變比測試由高壓專業試驗。

PT的一、二次也必須有一個接地點，以保護二次回路不受高電壓的侵害，二次接地點選在主控室母線電壓電纜引入點，由YMN小母線專門引一條半徑至少2.5mm永久接地線至接地銅排。PT二次只能有這一個接地點（嚴禁在PT端子箱接地），如果有多個接地點，由于地網中電壓壓差的存在將使PT二次電壓發生變化，這在《電力系統繼電保護實用技術問答》（以下簡稱《技術問答》）上有詳細分析。

電流互感器二次繞組不允許開路。

電壓互感器二次繞組不允許短路。

CT與PT工作時產生的磁通機理是不同的。CT磁通是由與之串聯的高壓回路電流通過其一次繞組產生的。此時二次回路開路時，其一次電流均成為勵磁電流，使鐵芯的磁通密度急劇上升， 從爾在二次繞組感應出高達數千伏的感應電勢。PT磁通是由與PT并聯的交流電壓產生的電流建立的，PT二次回路開路，只有一次電壓極小的電流產生的磁通產生的二次電壓，若PT二次回路短路則相當于一次電壓全部轉化為極大的電流而產生極大磁通，PT二次回路會因電流極大而燒毀。

第三節 瓦斯繼電器

瓦斯繼電器是變壓器重要的主保護，安裝在變壓器油枕下的油管中。

輕瓦斯主要反映在運行或者輕微故障時由油分解的氣體上升入瓦斯繼電器，氣壓使油面下降，繼電器的開口杯隨油面落下，輕瓦斯干簧觸點接通發出信號，當輕瓦斯內氣體過多時，可以由瓦斯繼電器的氣嘴將氣體放出。

重瓦斯主要反映在變壓器嚴重內部故障（特別是匝間短路等其他變壓器保護不能快速動作的故障）產生的強烈氣體推動油流沖擊擋板，擋板上的磁鐵吸引重瓦斯干簧觸點，使觸點接通而跳閘。我局用瓦斯繼電器分有載瓦斯繼電器，油管半徑一般為50mm或者80mm,本體瓦斯繼電器，油管半徑一般80mm。

瓦斯試驗

1、 輕瓦斯試驗

將瓦斯繼電器放在實驗臺上固定，（繼電器上標注箭頭指向油枕），打開實驗臺上部閥門，從實驗臺下面氣孔打氣至繼電器內部完全充滿油后關閉閥門，放平實驗臺，打開閥門，觀察油面降低到何處刻度線時輕瓦斯觸點導通，我局輕瓦斯定值一般為250mm —350mm ，若輕瓦斯不滿足要求，可以調節開口杯背后的重錘改變開口杯的平衡來滿足需求。

2、 重瓦斯試驗（流速實驗）

從實驗臺氣孔打入氣體至繼電器內部完全充滿油后關上閥門，放平實驗臺，打開實驗臺表計電源，選擇表計上的瓦斯孔徑檔位，測量方式選在“流速”，再繼續打入氣體，觀察表計顯示的流速值為整定值止，快速打開閥門，此時油流應能推動檔板將重瓦斯觸點導通。重瓦斯定值一般為1.0—1.2m/s，若重瓦斯不滿足要求，可以通過調節指針彈簧改變檔板的強度來滿足需求。

3、 密閉試驗

同上面的方法將起內部充滿油后關上閥門，放平實驗臺，將表計測量方式選在“壓力”，打入氣體，觀察表計顯示的壓力值數值為0.25MPa，保持該壓力40分鐘，檢查繼電器表面的樁頭跟部是否有油滲漏。

第四節 二次回路的標號

為了便于二次回路的施工與日常維護，根據“四統一”的原則，必須對電纜和電纜所用芯進行編號，編號應該做到使用者能根據編號了解回路用途，能正確接線。

二次編號應根據等電位的原則進行，就是電氣回路中遇于一點的導線都用同一個數碼表示，當回路經過接點或者開關等隔離后，因為隔離點兩端已不是等電位，所以應給予不同的編號，下面將具體的解釋些常用編號

一、 電纜的編號

本間隔電纜的編號：通常從101開始編號，以先間隔各個電氣設備至端子箱電纜，再端子箱至主控室電纜，先電流回路，后控制回路，再信號回路，最后其他回路（如電氣聯鎖回路，電源回路）的順序，逐條編號，同一間隔電纜編號不允許重復。

該電纜所在一次間隔的種類：采用英文大寫字母表示，220KV出線間隔E，母聯EM，旁路EP，110KV出線間隔Y，母聯YM，旁路YP，分段YF，35KV出線間隔U，分段UF，10KV出線間隔S，分段SF，電容器C，主變及主變各側開關B，220KVPT：EYH，110KVPT：YYH，35KVPT：UYH，10KVPT：SYH。

該電纜所在一次間隔的調度編號尾數：如白沙變電站的豆沙線調度編號261，這里就編1，1#主變編1，1母PT編1，依此類推，如果該變電站只有一路旁路，或者一個母聯或者分段開關，不需要編號。

各個安控裝置如備自投，故障解列，低周減載等的電纜不單獨編號，統一將電纜歸于裝置所控制的間隔依照上面的原則編號。

電源電纜編號

電纜號數：電源電纜聯系全站同一一次電壓等級的所有間隔，所以應該單獨統一編號，一般從01開始依順序編號

電源種類：交流電源編JL，直流電源編ZL。

由上面可知，所有相同間隔的相同功能電纜除了首位數有區別，其他數字應該是一樣的。

二、 號頭的編號

電流回路

電流流入裝置的順序：流入第一個裝置為1，流出后進入下一個裝置為2，依次類推。

編號：一般的CT有四組繞組，保護用的編號41，遙測、錄波用42，計度用44，留一組備用。

相別：A、B、C、N，N為接地端。

比較特殊的電流回路：

220KV母差：A320、B320、C320、N320；

110KV母差：A310、B310、C310、N310；

主變中性點零序電流：L401，N401；

主變中性點間歇零序電流：L402，N402。

電壓回路

電壓等級：本變電站一次電壓等級，由羅馬數值表示，高壓側Ⅰ，中壓側Ⅱ，低壓側Ⅲ，零序電壓不標。

PT所在位置：PT在I母或者母線I段上，保護遙測等標630，計度用標630’，PT在II母或者母線II段上，則分別標640與640’。

相別：A、B、C為三相電壓，L為零序電壓。

線路電壓編號A609。

電壓回路接地端都統一編號N600，但是開口三角形接地端編N600’或者N600△以示區別。

傳統的同期回路需要引入母線開口三角形電壓回路的100V抽頭用來與線路電壓做同期比較，該抽頭編號Sa630或者a630。

控制回路

普通開關 主變高壓側開關 主變中壓側開關 主變低壓側開關

控制正電源 1 101 201 301

控制負電源 2 102 202 302

合閘 3或7 103或107 203或207 303或307

跳閘 33或37 133或137 233或237 333或337

對于分相操作的220KV線路開關，在上面的編號前還要加A、B、C相名加以區分。

白沙等非綜合自動化站手動跳閘： 或者

綜合自動化手動遙控正電源L1，合閘L3，跳閘L33。

母差跳閘R33。

對于雙跳圈的220KV以上開關，母差跳閘編R033與R133，跳閘回路編37與37’以示區別，這些方法也同樣適用與其他雙跳圈回路。

主變非電量保護：正電源01，本體重瓦斯03，有載重瓦斯05，壓力釋放07等（輕瓦斯屬于信號回路）。

信號回路：701—999范圍的奇數編號，一般信號正電源701，信號負電源702，801—899之間為遙測信號，901—999之間為光字牌信號。但在本局綜合自動化站也有用801表示正電源，803—899為遙測信號的。

電壓切換回路：731、733、735、737，白沙站也有用61、63代替731和733。

電壓并列回路：890、892、894、896。

母差刀閘信號：01、71、73。

電源回路：直流儲能電源+HM，－HM，交流電源~A，~B、~C、~N。

以上編號是工作中常用的編號，在下一章介紹二次回路時會做進一步的標注。

第二章 基本二次回路

第一節 電流與電壓回路

一 電流回路

以一組保護用電流回路（圖2.1）為例，結合上一章的編號，A相第一個繞組頭端與尾端編號1A1，1A2，如果是第二個繞組則用2A1，2A2，其他同理。

二、電壓回路

母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓57V的繞組，星形接線也叫做中性點接地電壓接線。以變變電站高壓側母線電壓接線為例，如圖2.2

（1）為了保證PT二次回路在莫端發生短路時也能迅速將故障切除，采用了快速動作自動開關ZK替代保險。

（2）采用了PT刀閘輔助接點G來切換電壓。當PT停用時G打開，自動斷開電壓回路，防止PT停用時由二次側向一次側反饋電壓造成人身和設備事故，N600不經過ZK和G切換，是為了N600有永久接地點，防止PT運行時因為ZK或者G接觸不良， PT二次側失去接地點。

（3）1JB是擊穿保險，擊穿保險實際上是一個放電間隙，正常時不放電，當加在其上的電壓超過一定數值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護接地的作用，這樣萬一中性點接地不良，高電壓侵入二次回路也有保護接地點。

（4）傳統回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因為無電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯一個電容器C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。

（5）因母線PT是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯系，設計了電壓小母線1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面數值“1”代表I母PT。）PT的中性點接地JD選在主控制室小母線引入處。

（6）在220KV變電站，PT二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點G來切換，而是由G去啟動一個中間繼電器，通過這個中間繼電器的常開接點來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設在主控制室的輔助繼電器屏上。

對于雙57V繞組的PT，另一組用于表計計度，接線方式與上面完全一致，公用一個擊穿保險1JB，只是編號略有不同，可以參見上一章的講解。

母線零序電壓按照開口三角形方式接線，采用單相額定二次電壓100V繞組。如圖2.3。

（1）開口三角形是按照繞組相反的極性端由C相到A相依次頭尾相連。

（2）零序電壓L630不經過快速動作開關ZK，因為正常運行時U0無電壓，此時若ZK斷開不能及時發覺，一旦電網發生事故時保護就無法正確動作。

（3）零序電壓尾端N600△按照《反措》要求應與星形的N600分開，各自引入主控制室的同一小母線YMn，同樣，放電間隙也應該分開，用2JB。

（4）同期抽頭Sa630的電壓為－Ua，即－100V，經過ZK和G切換后引入小母線SaYm。

補充知識：開口三角形為什么要接成相反的極性？

在圖2.4中，電網D點發生不對稱故障，故障點D出現零序電動勢E0，零序電流I0從線路流向母線，母線零序電壓U0卻是規定由母線指向系統，所以必須將零序電壓按照相反方向接線才能使零序功率方向是由母線指向系統。這是傳統接線方式，在保護實現微機化后，零序電壓由保護計算三相電壓矢量和來自產，不再采用母線零序繞組，這樣接線是為了備用。

線路電壓的接法

線路PT一般安裝在線路的A相， 采用100V繞組。

（1）線路電壓的ZK裝在各自的端子箱。

（2）線路電壓采用反極性接法，U x=－100V，與零序電壓的抽頭Usa比較進行同期合閘。

（3）線路電壓的尾端N600在保護屏的端子上通過短接線與小母線的下引線YMn端子相連。

第二節 電壓操作系統

一、 輔助繼電器屏

前面介紹了在220KV變電站中，母線電壓引入時，并不是直接由PT刀閘輔助接點來切換，而是通過輔助接點啟動輔助繼電器屏上的中間繼電器，用中間繼電器的常開接點進行切換，該回路如圖2.6

（1）PT刀閘輔助接點IG和IIG去啟動中間繼電器1GWJ，2GWJ，3GWJ，4GWJ，利用1GWJ與3GWJ的常開接點去代替圖2.2與圖2.3的G，為了防止輔助接點接觸不良，需要兩對接點并接。

（2）1GQM和2GQM是電壓切換小母線，電壓切換用于雙母線接線方式，1GQM和2GQM分別是間隔運行于I母和II母的切換電源，由圖2.6可知，在該母線PT運行時（IG或IIG合上），電壓切換小母線才能帶電（2GWJ與4GWJ合上），要么是在電壓并列時，1QJ合上勾通1GQM和2GQM。5ZK開關在端子箱，可以根據需要人工切斷該小母線電源。

（3）BK是電壓并列把手開關，電壓并列是指雙母線其中一條母線的PT退出運行，但是該母線仍然在運行中，將另外一條母線上的PT二次電壓自動切換到停運PT的電壓小母線上。二次電壓要并列，必須要求兩條母線的一次電壓是同期電壓，因此引入母聯的刀閘和開關的輔助接點。同時，即便兩條母線同期但分列運行，如果II母采用了I母的電壓，當連接在II母上的線路有故障時，I母電壓卻無變化，這樣II母線路的保護就可能拒動。所以只有母聯開關在運行時候才允許二次電壓并列。電壓并列回路由圖2.7表示。圖中只畫出A相電壓的并列，需要并列的有YMa,YMb,YMc,YML,SaYM。單母線分段接線的電壓并列同理。

（4）信號

隨著繼電保護技術的發展，現在有些220KV間隔回路沒有采用1GQM和2GQM小母線的731和733電源，而是直接采用該間隔保護的第三組操作電源（下一節將講述）來當該間隔的731和733。白沙變電站290開關既是。因此在白沙站工作要注意這兩種不同的方式。

二、電壓切換回路（以CZX-12型為代表）

（1）圖2.9是線路或主變間隔的切換圖，旁路開關間隔沒有4G回路（結合一次系統圖2.11）。線路運行在某一母線，該母線刀閘合上，導通電源，4D169或4D170和1ZZJ或2ZZJ動作。1ZZJ與2ZZJ是普通電磁型繼電器，裝設在計度屏上，一般用型號DZY-207，用于計度電壓的切換（圖2.13），計度只切換A、B、C三相電壓，圖中只畫出A相。

（2）當旁路帶路時，本線的4G合上，而旁路開關同樣要選擇是運行在I母還是II母，旁路的1YQJ1與2YQJ1同樣需要動作，所以，本線的1ZZJ和2ZZJ也可以動作，該線路表計仍可以繼續計度。

（3）圖2.10是CZX-12型操作箱內部回路，1YQJ1與2YQJ1是自保持型繼電器， 是動作線圈， 是返回線圈，運行于I母時，1YQJ1動作，2YQJ1返回，運行于II母時，2YQJ1動作，1YQJ1返回，這樣母線電壓如圖2.12就切換進保護裝置。自保持繼電器動作后必須要返回線圈通電才能返回，可以防止運行中刀閘輔助接點斷開導致電壓消失，保護誤動。1YQJ2與2YQJ2是普通繼電器用于信號回路，如圖2.14。

這里要注意，交流失壓不但用了1YQJ2和2YQJ2的閉接點，還串聯了開關的常開接點，也就是說只有開關在運行時候才有必要發交流失壓信號。

（4）圖2.12只畫出A相電壓的切換，現在保護一般需要A、B、C三相與Sa電壓的切換。切記注意N600不經過該切換，是因為萬一該切換接點接觸不良，將使保護內部電壓回路失去接地點，而保護內部相電壓也會不正確。同時，所有PT的N600是同一母線YMn,也不需要切換。

但是圖2.12也有缺陷，例如該裝置原運行在I母后轉為檢修狀態，因其II母刀閘此時未合上，1YQJ1不能返回，保護內仍有I母電壓，所以該保護不能算是徹底轉為檢修狀態。

因此，現在的操作箱又做出了一點改動，示意圖2.15（未畫出旁路4G回路）。

該回路不再由另一把母線刀閘動作來返回本母線刀閘動作的繼電器，而是選用本刀閘的輔助常閉接點來返回繼電器，這樣就能解決上面的缺陷。

在上了母差保護之后，圖2.9的電纜設計同樣遇到缺陷，比如在旁路帶路時候，旁路運行在I母，那么4G，1YQJ接通操作箱，本線的1YQJ1動作，那么在旁路倒母線刀閘時候，旁路兩把刀閘都合上，即4G，1YQJ，2YQJ都接通，這樣本線的1YQJ1，2YQJ1全部動作，這與本線實際情況不一致，母差保護報警“刀閘異常”。因此在龍頭1#主變已經取消了旁路刀閘和4G回路，在旁路帶路時候改由把手開關直接選擇那段母線電壓直接引進保護。（母差刀閘位置接線參見圖2.21）

第三節 保護操作回路

繼電保護操作回路是二次回路的基本回路，110KV操作回路構成該回路的基本結構，220KV操作回路也是在該回路上發展而來，同時保護的微機化也是將傳統保護的電氣量、開關量進行邏輯計算后交由操作回路，因此微機保護僅僅是將傳統的操作回路小型化，板塊化。下面就講解110KV的操作回路。圖2.16。

LD 綠燈，表示分閘狀態 HD 紅燈，表示合閘狀態

TWJ 跳閘位置繼電器 HWJ 合閘位置繼電器

HBJI 合閘保持繼電器，電流線圈啟動

TBJI 跳閘保持繼電器，電流線圈啟動 TBJV 跳閘保持繼電器，電壓線圈保持

KK 手動跳合閘把手開關 DL1 斷路器輔助常開接點

DL2 斷路器輔助常閉接點

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