发电厂的二次系统一 概述发电厂直接与生产和输配电能有关的设备称为一次设备，包括：发电机、变压器、断路器、隔离刀闸、母线、互感器、电抗器、移相电容器、避雷器、 输配电线路等，习惯上称为一次设备。由一次设备连接成的系统称为一次系统。对一次电气设备进行监视、测量、操纵、控制和起保护作用的辅助设备，称为二次设备，如：各种继电器、信号装置、测量仪表、控制开关、控制电缆、操作电源和小母线等。由二次设备连接成的回路称为二次回路，或二次系统。二次系统的任务是放映一次系统的工作状态，控制一次系统，并在一次系统发生事故时，能使事故部分退出工作。二 二次回路按照二次设备的用途来分，则可分为继电保护二次回路、自动装置二次回路、控制系统二次回路、测量仪表二次回路、信号装置二次回路和直流操作电源二次回路等。要了解二次回路，首先要知道二次设备的符号和图形。而要想完整地表示清楚一个电厂的二次回路接线，一般要应用下列各种二次回路接线图和布置图，即原理接线图、展开式接线图、屏面布置和屏后安装接线图。2.1 二次回路接线图（1）原理接线图原理接线图是将继电器及各种电器以集合整体的形式表示，用直线画出它们之间的相互关系，因而清楚、形象地表明了继电保护、信号系统和操作控制等的接线和动作原理。在原理图中各开关电器和继电器触点都是按照它们的正常状态表示的。所谓正常状态是指开关电器在断开位置和继电器线圈中没有电流时的状态。阅读原理接线图的顺序是从一次接线看电流的来源；从电流互感器的二次侧看短路电流出现后，能是哪个电流继电器动作，该继电器的触点闭合（或断开后），又使哪个继电器起动。（2）展开接线图展开接线图由交流回路、直流操作回路和信号回路三部分组成。每一回路的右侧通常有文字说明，以表明回路的作用。阅读展开接线图的顺序是：a.先读交流电路后读直流电路；b.直流电流的流通方向是从左到右；c.元件的动作顺序：从上到下，从左到右。（3）安装接线图安装接线图包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图。继电保护一、概述1. 继电保护包括继电保护技术和继电保护装置。继电保护技术是一个完整的体系，它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。2. 电力系统的故障和不正常运行状态电气设备在运行中，由于外力破坏，内部绝缘击穿以及误操作等原因，可能造成电气设备故障或异常工作状态。电气设备故障最多见的是短路，其中包括三相短路、两项短路、大电流接地系统的单相接地短路及电气设备内部线圈的匝间短路。在大电流接地系统中，电气设备短路故障，以单相接地短路的机会最多。不正常运行状态：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统震荡等。电气设备短路故障所引起的后果是多方面的，主要有：（1）发生短路故障时，产生一个很大的短路电流，引起强电弧或导电回路的严重过热，可能烧坏电气设备；（2）发生短路时，通过故障设备的短路电流会产生一个很大的电动力，使电气设备遭受机械力破坏；（3）发生短路故障时，电力系统电压急剧下降，使用户正常生产用电遭到破坏，还会造成设备停电、停产；（4）发生严重短路故障时，若处理不当，会破坏电力系统的稳定运行，使并网发电厂解列，甚至造成整个电力系统瓦解；二、对继电保护的基本要求对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性，即保护四性。（一） 选择性： 选择性是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。例：当d1短路时，保护1、2动跳1DL、2DL，有选择性当d2短路时，保护5、6动跳5DL、6DL，有选择性当d3短路时，保护7、8动跳7DL、8DL，有选择性若保护7拒动或7DL拒动，保护5动跳5DL（有选择性）若保护7和7DL正确动作于跳闸，保护5动跳5DL，则越级跳闸（非选择性）小结：选择性就是故障点在区内就动作，区外不动作。当主保护未动作时，由近后备或远后备切除故障，使停电面积最小。因远后备保护比较完善（对保护装置DL、二次回路和直流电源等故障所引起的拒绝动作均起后备作用）且实现简单、经济，应优先采用。（二） 速动性：快速切除故障。提高系统稳定性；减少用户在低电压下的动作时间；减少故障元件的损坏程度 ，避免故障进一步扩大。 ；t故障切除时间；tbh-保护动作时间；tDL-断路器动作时间；一般的快速保护动作时间为0.060.12s，最快的可达0.010.04s。一般的断路器的动作时间为0.060.15s，最快的可达0.020.06s。灵敏性（三） 灵敏性：指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地正确地反应出来。（四） 可靠性：指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作，即不发生拒绝动作（拒动）；而在不该动作时，他能可靠不动，即不发生错误动作（简称误动）。影响可靠性有内在的和外在的因素：内在的：装置本身的质量，包括元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、内外接线简明，触点多少等；外在的：运行维护水平、调试是否正确、正确安装三、继电保护的基本原理、构成与分类：1.基本原理：为区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态找差别：特征。原则上说：只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。 I增加 故障点与电源间 过电流保护 U降低 低电压保护 变化； 正常：20左右 短路：6085方向保护. Z= 模值减少 阻抗保护 电流差动保护 I2 、I0 序分量保护等。2.构成以过电流保护为例：正常运行：Ir=If LJ不动故障时：Ir=IdIdz LJ动SJ动（延时）XJ动信号 TQ动跳闸一般由测量元件、逻辑元件和执行元件三部分组成。（1） 测量元件作用：测量从被保护对象输入的有关物理量（如电流、电压、阻抗、功率方向等），并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果给出“是”、“非”、“大于”、“不大于”等具有“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护是否应该启动。下面简要介绍下常见的电流互感器和电压互感器两种测量元件。电流互感器电流互感器的原理：将线路中的大电流变成1A或者2A的小电流 为互感器一二次绕组匝数 电流互感器的等值电路及相量图电压互感器电磁式电压互感器的原理：与变压器原理相似，其等值电路如下（2） 逻辑元件作用：根据测量部分输出量的大小、性质、输出的逻辑状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的布尔逻辑及时序逻辑工作，最后确定是否应跳闸或发信号，并将有关命令传给执行元件。 逻辑回路有：或、与、非、延时启动、延时返回、记忆等。（3） 执行元件： 作用；根据逻辑元件传送的信号，最后完成保护装置所担负的任务。如：故障时跳闸；不正常运行时发信号；正常运行时不动作。下边主要介绍下常见的执行元件-继电器。1.2 继电器的作用和分类继电器是组成继电保护装置的基本元件，。当输入继电器的物理量达到一定数值时，继电器就动作，通过执行元件发出信号，或动作于跳闸。按照继电器的结构原理可分为电磁型、感应型、磁电型、整流型、极化型、半导体型和其他类型。1.3 继电器的动作原理常见的继电器有：电磁型电流继电器、电磁型电压继电器、GL系列感应型过电流继电器、电磁型时间继电器、电磁型中间继电器、电磁型信号继电器、瓦斯继电器、BCH-2型差动继电器、自动重合闸继电器。下面以电磁型中间继电器为例，谈谈继电器的动作原理。1.3.1 电磁型中间继电器中间继电器在继电保护装置中，用以增加触点数量和触点容量，也可使触点闭合或断开时带有不大的延时（0.40.8s），或者通过继电器的自保持，以适应保护装置的需要。当线圈2加上工作电压后，电磁铁1就产生电磁力，将衔铁3吸合而带动触点5，使其中的常开触点闭合，常开触点断开。当外施电压消失后，衔铁3受反作用弹簧6的拉力而返回原来的位置。具有自保持线圈的中间继电器有多种，例如电压起动、电流保持的中间继电器，一般除了有一个工作的电压线圈外，还有一到二个电流自保持线圈。只要中间继电器动作后电流自保持线圈中存在直流电流，中间继电器将一直自保持。3.分类： 几种方法如下：（1） 按被保护的对象分类：输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、母线保护等；（2） 按保护原理分类：电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护、零序保护等；（3） 按保护所反应故障类型分类：相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、断线保护、失步保护、失磁保护及过励磁保护等；（4） 按继电保护装置的实现技术分类：机电型保护（如电磁型保护和感应型保护）、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护及微机型保护等；（5） 按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等；主保护 满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护 主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。又分为远后备保护和近后备保护两种。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。四、常见的各种继电保护的简要介绍中小型发电厂常见的继电保护中小型发电厂涉及到的继电保护主要分为以下四类：发电机的继电保护、变压器的继电保护、母线的继电保护、线路的继电保护。下面就这四类继电保护分别进行介绍。4.1 发电机的继电保护发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。一、故障类型及不正常运行状态：1 故障类型1) 定子绕组相间短路：危害最大2) 定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路3) 定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化4) 转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时，因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损。5) 转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失：从系统吸收无功功率，造成失步，从而引起系统电压下降，甚至可使系统崩溃。2 不正常运行状态1）由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化2）由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷：温度升高，绝缘老化3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过负荷：在转子中感应出100hz的倍频电流，可使转子