32个高压二次回路原理图及讲解2

上一节一共说了是个回路，这一节课也是讲解十个，如果觉得有用，请打赏一下达达，谢谢

1、线路定时限过电流保护原理图

如图1，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 1 定时限过电流保护的原理接线图

2、线路方向过电流保护原理图

方向过流的保护原理接线如图2 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 2 线路方向过电流保护原理图

3、线路三段式电流保护原理图

线路三段式电流保护的原理接线图及展开图如图 15 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。

线路三段式电流保护原理图

三段式电流保护接线展开图

4、线路三段式零序电流保护原理图

三段式零序电流保护的原理接线如图 ，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 16 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。

线路三段式零序电流保护原理图

5、双回线的横联差动保护原理图

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 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。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 17b]，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。

图a 方向横联差动保护的原理图（一相的原理接线）

图 b 方向横联差动保护的原理图（线路内部故障的电流分布）

6、双回线电流平衡保护原理图

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 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，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。

电流平衡保护原理图

7、变压器瓦斯保护原理图

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。

变压器瓦斯保护原理接线图

8、双绕组变压器纵差保护原理图

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 20 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 20a 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，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 20b 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 20a 双绕组变压器纵差保护单线原理图（正常运行或外部故障时）

图 20b 双绕组变压器纵差保护单线原理图（内部故障时）

9、变压器复合电压启动的过电流保护原理图

图中，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）。

复合电压启动的过电流保护原理图

10、单电源三绕组变压器过电流保护原理图

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（如图所示），应装设两套过电流保护。一套装于负荷侧，如绕组Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，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。

单电源三绕组过电流保护原理接线图

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