(建筑电气工程)电气二次设备(包括继电保护、自动装置)

（建筑电气工程）电气二次设备(包括继电保护、自动装置)

水电站机电运行技术问答

电气二次设备（包括继电保护、自动装置）1、水电站的那些电气设备属于二次设备？

答：凡与电网或输电线直接连接，且通过大电流、高电压的发、变电设备和厂用电设备，称为电气一次设备，如水轮发电机，电力变压器，断路器和隔离开关等。

凡为水电站的电气一次设备、水力机械和水工机械设备的正常运行而设置监视、控制、保护、信号等电气设备，称为电气二次设备，如各种电气仪表、控制开关、信号器具、继电器及其他自动装置等。连接电气二次设备的电路称为二次回路。

2、水电站有那几种基本控制回路和信号回路？

答：常用的有：

（1）电动机的正、反转控制回路

（2）多地点控制回路

（3）连锁控制及先后顺序控制回路

（4）行程控制回路

（5）时间控制

3、红、绿灯和直流电源监视灯为什么都要串联一个电阻？阻值多大？更换电阻时应注意些什么？

答：目的是为了防止灯座处短路造成断路器误动。直流电源监视灯串一个电阻的目的是为了防止灯丝或灯座处短接造成直流短路。

所串电阻的瓦数和欧姆数是：直流电压为220V的串2.5KΩ、25W 的电阻；110V的串1KΩ，25W电阻；48—60V的串0.2KΩ、8W的电阻。

更换电阻时应使用原规格的电阻。如果没有原规格的电阻而换成其他规格电阻时，应作以下测量：将灯座短路后测量跳合闸线圈两端的电压降不应大于额定电压的10%。

4、什么叫主保护、后备保护和辅助保护？

答：主保护指满足系统稳定及设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。例如发电机差动保护，线路高频保护等。

后备保护指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护又分为远后备保护和近后备保护两种方式，远后备保护为主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备保护是指当本元件的主保护拒动作时，由本元件的同一安装处的另一套保护实现后备作用；当断路器拒动作时，由断

路器失灵保护实现后备。

辅助保护是为了补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。如用电流速断保护来加速切除故障或消除方向元件的死区等。

5、断路器失灵保护的构成原理是怎么样的？

答：所有连接至一条母线上的元件的保护装置，当其出口继电器动作于跳开本元件断路器的同时，也供电给失灵保护中的公用时间继电器，该时间继电器的延时应大于故障线路断路器跳闸时间及保护返回时间之和，因此并不影响正常切除故障。如果故障线路的断路器拒动时，则失灵保护中的时间继电器动作，启动出口继电器，使连接至该条母线上所有其他有电源的饿断路器跳闸，从而切除故障，起到了断路器拒动时的后备保护。

6、水电站应装设那几种基本保护？

答：（1）纵差动保护，用以防御定子绕组及其引出线的相间短路故障

（2）横差动保护，用以防御具有并联分支的定子绕组单相匝间或层间短路故障

（3）过电压保护，当水轮发电机组甩负荷时，防止机组转速升高

而引起定子绕组的过电压

（4）定子绕组单相接地保护，当发电机的电压系统接地电流大于5A时才于装设，如用零序电压或零序电流构成发电机的定子接地保护

（5）过电流保护，防御发电机外部短路引起的定子绕组过电流，并作为主保护（差动保护）的后备保护，常装设复合电压（包括负序电压和线电压）启动的过电流保护或低电压启动的过电流保护

（6）失磁保护，为防止因发电机失磁而从电网吸收大量无功电流而设置的

（7）转子励磁回路一点接地保护，监视水轮发电机励磁回路对地绝缘之用

（8）对称过负荷保护，防御过负荷引起的过电流

1---6项保护装置动作于跳闸停机，7、8项保护仅动作于发信号对大容量水轮发电机，除装有上述保护外，还装有负序功率闭锁，负序电流，转子两点接地，定子100%接地，转子过负荷等保护和断线闭锁装置。

7、为什么有的过电流保护要加装低电压闭锁？

答：过电流保护的动作电流是按躲开被保护设备的最大工作电流来整定的。由于负载电动机启动和自启动，以及并联工作的变压器突然断开一台等原因引起的最大工作电流的数值可能很大，以至按躲开最大工作电流条件整定的过电流保护，在发生外部短路时可能不能满足灵敏度的要求。在这种情况下，就必须采用低电压闭锁或复合电压闭锁（包括负序电压和线电压）的方法来提高过电流保护的灵敏度。

电网短路时总伴随着电压剧烈降低，利用这仪特点，在过电流保护上加装低电压闭锁，即只有电压降低到整定值时过电流保护才能动作，这样就可以把正常运行和短路故障区别开来。因此，加装了低电压闭锁的过电流保护，就不按躲开最大工作电流来整定，而只按发电机或变压器的额定工作电流整定，从而提高了保护的灵敏度。复合电压启动的过电流保护，由于接线比较简单，且在星、三角形接法的变压器后发生短路时具有较高的灵敏度，因而得到了比较广泛的应用。

8、水轮发电机过电流保护常用的方法有那几种？各有什么特点？答：常用的有三种：

（1）低电压启动的过电流保护。其特点是发电机相间短路灵敏度

高，但变压器后发生短路时，灵敏度可能不够。对出现很大负序电流的不对称短路，有可能不切除。

（2）复合电压启动的过电流保护。在不对称短路时，电压元件的灵敏度较高。在变压器后不对称故障时，电压元件的灵敏度与变压器接线方式无关。

（3）负序电流保护。接线简单，能直接反应对发电机很危险的负序电流，能简单地实现负序过负荷保护，对不对称故障有较高的灵敏度。在变压器后短路时，保护灵敏度与变压器绕组接线方式无关。缺点是不能反应三相短路。

9、水轮发电机纵差动保护是如何实现的？

答：是水轮发电机定子绕组及其引出线的相间短路时的主保护。它是利用比较发电机中性点侧和引出线侧（即发电机出口断路器处）电流幅值和相位的原理构成。

在发电机中性点侧和引出线侧装设特性和变比完全相同的电流互感器以实现纵差动保护。两组电流互感器之间为纵差动保护的保护区。互感器的二次按环流法接线。

发电机内部故障时，差动继电器中的电流为两侧电流相加，当电流大于差动继电器动作电流时，差动继电器动作，使断路器跳闸。