继电保护实用基础培训讲课2

二、对继电保护的基本要求 为了使继电保护装置能及时、正确地完成它所担负的任务，对其有以下四个基本求： 1．选择性 当电力系统某部分发生故障时，继电保护应只切除网络中的故障元件，称为保护装置 的选择性。即首先切除靠近故障点的断路器，使停电范围尽量缩小，保证非故障部分的正 常运行。 × × 电源 × × 用户
由于一次绕组与二次绕组有 相等的安培匝数，所以： I1N1=I2N2 电流互感器实际运行中负荷 阻抗很小，二次绕组接近于 短路状态，相当于一个短路 运行的变压器。

穿心式电流互感器结构原理
穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流(负荷 电流)导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状) 铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上， 与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合 回路，见图5－2。 由于穿心式电流互感器不设一次 绕组，其变比根据一次绕组穿过 互感器铁心中的匝数确定，穿心 匝数越多，变比越小；反之，穿 心匝数越少，变比越大，额定电 。流比： 式中I1——穿心一匝时一次额定电 流； n——穿心匝数。
(a)一次串联(两匝)
(b)一次并联(一匝)
图5－5
一次绕组匝数可调、二次多绕组的电流互感器原理图
怎样测量电流互感器的极性

电流互感器在交接及大修前后应进行极性 试验，以防在接线时将极性弄错，造成在 继电保护回路上和计量回路中引起保护装 置错误动作和不能够正确的进行测量，所 以必须在投运前做极性试验。
4．可靠性 投入运行的保护装置，应随时处于准备状态，当被保护设备发生故障时，保护装置应 能有选择性的正确动作，不应拒动，而当无故障或故障发生在保护范围外时，则不应误 动作，若不能保证工作的可靠性，保护装置本身便成为扩大事故或直接造成事故的根源。 为了保证保护装置的可靠性，要求保护的设计原理、整定计算、安装调试正确误，还要 求组成保护的各元件质量好，并需加强运行维护。
三、变电所继电保护的基本接线
后台机
测控装置
电流互感器
保护装置 及断路器操作箱
电压互感器
断路器
刀闸
1. 电流互感器及接线 作用： 将大电流变为便于测量的小电流（额定值为5 安或1 安），使测量仪表和继电 器小型化和标准化，并可采用小截面的电缆进行远距离测量。使测量仪表和继电器与 高压装置在电气上隔离，保证工作人员的安全。 电流互感器的一次绕组串联于一次电路中，二次绕组则与仪表和继电器的电流线圈串 联，由于通过电流互感器将大电流变为小电流，所以其一次绕组匝数仅一匝或几匝，而次 绕组匝数较多。电流互感器根据一次绕组的匝数，可以分为单匝式和多匝式；根据铁心的 数目可以分为单铁心式和多铁心式；根据安装方式可以分为穿墙式、支柱式和套管式；根 据装设地点可以分为户内式和户外式。 K1 二次绕组 K2 K3 一次绕组 L1 L2
1 .一次设备。 在电力系统中，担任发电，变电、配电任务的设备，称为一次设备。一次设备 包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、负荷开关、自动空气开关、接触器、闸刀 开关、母线、电力电缆、电抗器、熔断器、避雷器、电力电容器、电压互感器、电流 互感器等。表示一次设备连接的电气接线图，称为一次接线图或主接线图。
常见电流互感器结构原理

普通电流互感器结构原理
电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一 次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端 子等组成。其工作原理与变压器基本相同，一次绕 组的匝数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次 负荷电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产 生按比例减小的二次电流；二次绕组的匝数(N2)较 多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负 荷(Z)串联形成闭合回路，见图5－1。
例如在同一负荷情况下，为了保证电能计量准确，要求 变比较小一些(以满足负荷电流在一次额定值的2/3左右)，准 确度等级高一些(如1K1、1K2为200/5、0.2级)；而用电设备 的继电保护，考虑到故障电流的保护系数较大，则要求变比 较大一些，准确度等级可以稍低一点(如2K1、2K2为300/5、 1级)。
2. 二次设备。对一次设备进行监视、测量、控制、保护、调节的辅助设备，称为二次 设备。二次设备包括继电器、仪表、控制开关、信号设备、自动装置、控制电缆等。 表示二次设备连接的电气接线图，称为二次接线图。
第二节 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电保护的基本知识
一、电力系统的事故和不正常运行状 电力系统的事故和不正常运行状态对电力系统的安全影响很大，事故和不正常运行 状态主要有下列几种。

特殊型号电流互感器
a、多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器，一次绕组不 变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。 它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组，其二次绕组用绝 缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组 抽头引出，接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子， 这样就形成了多个变比，见图5－3。
另外：电流互感器的使用还要注意以下几个方面
(1) 电流互感器二次测不允许开路。串联于电流互感器二次侧的仪表、继电器的电流线圈， 阻抗都是很小的，互感器的工作接近于短路状况。这时，二次负荷电流所产生的磁通和一 次电流所产生的磁通相互抵消，铁心中的合成磁通是不大的。如果二次侧开路，二次电流 为零，而一次电流仍然保持不变，这就使铁心中的磁通大大增加达到饱和状态，从而使开 路的二次绕组将感应出很高的电势e2，其峰值可达到数千伏，这对二次设备和工作人员的 安全都是很危险的。同时由于磁通剧增，铁心损耗增大，发热严重，将损坏电流互感器绕 组的绝缘。因此，在运行中，如果需要断开仪表或继电器的电流线圈时，必须先将电流互 感器的二次侧短接后再进行。 (2) 电流互感器二次绕组必须有一端必须接地。以免一、二次绕组之间绝缘击穿使二次侧 也带上高电压时，危及人身和设备设备的安全。
电流互感器使用时要注意极性。电流互感器一、二次绕组的极性是按减极性原则标注 的，L1 和K1、L2 和K2 为同极性端，如图 所示。若一次电流从同极性端L1 流入，从L2 端 流出，二次电流 必然从同极性端K1 流出，从K2 端流进。同理，若一次电流I1 从同极性 端L2 流入，二次电流I2 必然从同极性端K2 流出。
继电保护实用基础
第一节 电力系统的基本概念 为了提高供电的可靠性和经济性，需要将许多发电厂用电力网联结起来并列运行， 组成统一的电力系统。目前，电力主要来自水电、火电和核电。由于用电的分散性和 受地理条件的限制，负荷中心和动力资源往往相隔很远，必须将电能经变压器升高电 压后，由输电线路输送到用户处，因此有必要在发电厂和用户之间建立升压和降压变 电所。为了提高供电的可靠性和经济性，还须将各发电厂联接起来并列运行。 由发电厂的发电机及配电装置、升压及降压变电所、电力线路及电能用户的电气 设备所组成的统一整体，称为电力系统。在电力系统中，变电所和电力线路所组成的 部分称为电力网。电力系统加上水电厂的水力部分以及火电厂的热力部分和热能用户 称为动力系统。动力系统、电力系统、电力网三者的相互关系如图所示。
1.短路事故 短路是输电线路和电气设备最严重的故障，它可以分为对称短路(三相短路)和不对称 短路，后者又分为单相短路、两相短路、两相短路接地。短路引起的危害很大： (1) 中断或影响对用户的供电。 (2) 损坏电气设备。 (3) 破坏电力系统稳定。 (4) 使电厂失去厂用电，甚至引起全厂停电。 (5) 引起对通信线路的干扰。 为了减少短路的危害，必须尽快将发生事故的元件从电网中切除，以便恢复系统的 正常运行，并减轻故障设备损坏的程度，这就借助于继电保护装置。 2.不正常运行状态 电气设备的不正常运行状态有多种，如小接地电流系统的单相接地，电气设备温度过 高，过负荷，发电机转子一点接地等等。发生不正常运行状态时，不需立即将设备从 电网中切除，只发出预告信号，通知值班人员以便及时处理，使系统恢复正常运行， 这也要借助于继电保护装置。
测量电流互感器的极性的方法很多，我们 在工作时常采用的有以下三种试验方法： ①直流法；②交流法；③仪器法。
有人往往只注意电流互感器二次侧的标记，却不注意检查一次电流从那一个极性端流入 （二次图一般不标出L1、L2），就可能产生错误接线。在运行中，由于电流互感器的极性 错误而产生异常情况的事例屡见不鲜。例如： (1) 继电保护装置可能误动或拒动； (2) 有功功率表、无功功率表、功率因数表指示不正常； (3) 有功电度表、无功电度表读数不对，电能计量错误；
C、一次绕组可调，二次多绕组电流互感器。
这种电流互感器的特点是变比量程多，而且可以变更， 多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段，分别穿过 互感器的铁心，二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度 等级的独立绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片 连接，通过变更连接片的位置，使一次绕组形成串联或并 联接线，从而改变一次绕组的匝数，以获得不同的变比。 带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等 级的绕组，随着一次绕组连接片位置的变更，一次绕组匝 数相应改变，其变比也随之改变，这样就形成了多量程的 变比，见图5－5(图中虚线为电流互感器一次绕组外侧的连 接片)。 带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级， 可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护 等，以满足各自不同的使用要求。
例如当电流互感器一次绕组串联时(图5－5a)，1K1、1K2， 1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为300/5，1K1、1K3，2K1、 2K3为150/5；当电流互感器一次绕组并联时(图5－5b)，1K1、 1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为600/5，1K1、1K3， 2K1、2K3为300/5。其接线图和准确度等级标准在铭牌上或使 用说明书中。
例如二次绕组增加两个 抽头，K1、K2为100/5， K1、K3为75/5，K1、K4 为50/5等。此种电流互感 器的优点是可以根据负荷 电流变比，调换二次接线 端子的接线来改变变比，而不需要更换电流互感器，给使用提供了方便。