电气工程概论第七章

反应电气元件的不正常工作状态并根据实际运行条件 做出不同反应。
概述
电力系统自动装置是针对电力系统的系统性事故采取相应 对策的自动操作装置。
基本任务：
是对系统性事故时电气元件的信息进行综合分析，按 控制要求对电气设备进行操作，以实现预期的控制目 标。
第二节 操作电源
什么是操作电源
在电力系统中，供给继电保护、自动装置、控制回路、 信号回路以及事故照明、通信、远动装置等其他二次回路的 工作电源，称为操作电源。
“充放电”方式 “浮充电”方式
在运行中大部分时间处于 放电状态（即供给负荷） ， 充电设备定期地（一般1～2昼 夜充电一次）给蓄电池充电。 充电时充电设备一边给蓄电池 充电一边供给正常的直流负荷 按这种运行方式工作时， 必须频繁地充电，极板的有效 物质损伤极快，在运行中若不 按时充电、过充电或充电不足 等更易缩短蓄电池使用寿命， 且运行中操作比较复杂，故较 少使用
高压断路器的控制
5．熔断器与跳、合闸回路完整性的监视
目前广泛采用的监视方式有两种：一种是灯光监视方式，另 一种是音响监视方式。灯光监视的断路器控制回路如图所示
三、断路器控制回路
灯光监视的控制回路的优点是：结构简单，断路器 的合分闸位置状态有红绿灯指示，比较明显。但在大 型发电厂和变电站中，因控制屏很多，如用灯光监视， 则某一断路器的控制回路断线，信号指示灯的熄灭可 能长时间不会引起值班人员注意，因此，在大型发电 厂和变电站内可考虑采用音响监视的控制回路接线。
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保护的各组成部分根据保护的类型和所使用的电路、 元断路器跳闸的继电保护在技术上一定 要满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性等 要求，在满足上述对保护的要求的前提下，还应考虑 保护装置的经济性
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（二）对继电保护装置的基本要求
二、直流操作电源
根据蓄电池的两极和电解液 所用的物质分为
酸性蓄电池
碱性蓄电池
酸性蓄电池： 酸性蓄电池主要由正极板（又称正极板组）、负极板 （又称负极板组）、电解液和容器组成。其正极板的活性 物质是二氧化铅，负极板的活性物质是灰色海绵状的金属 铅（又叫绒状铅），故酸性蓄电池又称为铅蓄电池
蓄电池的工作方式
（二）对继电保护装置的基本要求
3．灵敏度好
灵敏度好则指保护在系统任何运行方式下对于自己保护 范围内任何地方发生的该反应的所有类型的故障均应可靠 反应。保护的灵敏度一般用灵敏系数Ksen来衡量。灵敏系 数的定义因保护的类型而异 灵敏度计算时故障参数的最大（小）值应考虑用实际可 能的最不利保护运行方式、最不利短路类型和最不利的短 路点等进行计算
三、断路器控制回路
2．防止“跳跃”的闭锁装置
当断路器合闸后，如果由于某种原因造成控制开关的触点SA 或自动装置的触点KM1未复归（例如操作手柄未松开，触点焊住 等），此时如发生短路故障，继电保护动作使断路器自动跳闸， 则会出现多次的“跳—合”现象，这种现象称为“跳跃”。所 谓“防跳”就是要采取措施防止这种“跳跃”的发生。带有电 气“防跳”闭锁装置简化的断路器控制回路如图所示
第七章
电气设备的控制与保护
《电气工程概论》
主要内容
1
2 3
概述
操作电源 高压断路器的控制 电气设备的保护
4
第一节 概述
随着我国电力系统的快速发展，人们对供电 可靠性的要求也越来越高。为了更好地保证安全、 经济运行，电气设备的运行越来越依赖于继电保护 和控制技术。 系统发生事故后，一方面要迅速找出发生事 故的电气元件，将其切除或报警；另一方面为防止 事故扩大应对某些电气设备进行反事故操作。这些 任务由电力系统继电保护装置和自动控制装置来完 成。
Text
（三）电力系统继电保护的配置原则
电力系统中的电力设备包括发电机、电力变压器、 输配电线路、母线、断路器、同步调相机、电力电容器、 并联电抗器和异步、同步电动机等。这些电力设备和线 路因结构及电压等级等情况不同，发生短路和出现异常 运行情况的种类、部位等会不同，因而对不同的电力设 备和线路应配置不同种类的保护装置。原则上，电力设 备和线路可能出现什么类型短路和异常运行状态则必须 Text 配置与之对应的保护。
三、断路器控制回路
所谓不对应原则就是指控制开关的位置与断路器的 分合闸位置不一致。因此，可利用这一特征来发出自动 跳、合闸信号。 当断路器由继电保护装置动作跳闸后，为了引起 值班人员注意，不仅已跳闸的断路器的绿色指示灯闪 光，而且还要发出事故跳闸音响信号。事故跳闸音响 信号也是利用上述的不对应原理实现的
一、控制开关和操动机构
1．控制开关
发电厂和变电站中常用的控制开关主要有两种类型。 一种是跳、合闸操作都分两步进行，手柄有两个固 定位置和两个操作位置的控制开关；用于火力发电厂和有 人值班的变电站中 另一种是跳、合闸操作只用一步进行，手柄有一个 固定位置和两个操作位置的控制开关。用于遥控及无人值 班的变电站中
1.有选择性
所谓有选择性指电力系统故障时，保护装置仅切除其故 障元件，尽可能地缩小停电范围，保证电力系统中的非故 障部分继续运行
2.动作迅速
对用户来说，快速切除故障可以减少非故障用户元件 在低电压下运行的时间，利于电动机自启动，保持用户 电气设备的不间断运行。保护动作越快，对通过故障电 流的电气设备损坏越小。对电力系统中并列运行的发电 机而言，保护动作太慢，可能将使发电机之间失去同步。 严重时出现振荡甚至系统瓦解
三、断路器控制回路
3．断路器的分合闸位置指示灯回路
断路器的分合闸位置可利用信号灯来指示，其接线原理图 如图所示
指示灯是利用与断路器传动轴一起联动的辅助触点QF来 进行切换的
三、断路器控制回路
4．断路器自动跳闸或自动合闸的信号
继电保护装置动作使断路器跳闸或自动装置动作将断 路器合闸时，为了能给值班人员一个明显的信号，目前 广泛采用指示灯闪光的办法。其接线图是按照不对应原 则设计的，为此，在信号灯回路不仅需要利用断路器辅 助触点来进行切换，而且需要利用控制开关的触点来加 以区分其接线原理图如图所示：
第四节 电气设备的保护
一、概述
电力系统继电保护是电力系统的重要组成部分，也是 电力系统中的一种反事故技术和措施。这种技术随着电力 系统的不断发展和新技术的不断涌现而迅速发展
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（一）继电保护的基本原理和构成
继电保护从装置构成的材料与元件看，已由最原始的 熔断器发展到了当今的微型计算机保护；从构成原理看， 已由过电流原理保护发展到了故障分量行波保护 从所完成的功能看，保护的构成如图有输入、测量、 逻辑判断、输出和执行等主要部分
概述
电力系统继电保护就是一门研究这种自动识别故障并排除
故障元件的自动装置的技术学科。 也就是说，继电保护装置是能反应电力系统中电气元件故 障或不正常运行状态并动作于断路器跳闸或发出指示信号的一 种自动装置。
概述
电力系统继电保护的基本任务：
自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除 ，使故障元件免于继续遭到破坏并保证非故障元件迅 速恢复正常运行；
操 作 电 源
按操作电源的电压等级：
按其电压等级分为220V、110V、48V和24V等
二、直流操作电源
1. 蓄电池直流操作电源
蓄电池组是用得最多的一种直流操作电源。由多
个蓄电池串联而成，蓄电池的数目决定于直流系统
电源的工作电压 一般有220V、110V、48V和24V等几种 蓄电池的容量则决定于直流负荷和放电时间
高压断路器的控制
一、控制开关和操动机构
2．操动机构
操动机构是断路器本身附带 的跳、合闸传动装置，其种类 很多，有电磁操动机构、弹簧 操动机构、液压操动机构、气 压操动机构等，其中应用最广 的是电磁操动机构。 与电气二次接线关系比较密切的是操动机构中跳、合闸 线圈的电气参数。 对于电磁型操动机构，合闸线圈回路不能利用控制开关触 点直接接通，必须采用中间接触器，利用接触器带灭弧装置 的触点去接通合闸线圈回路。
二、对断路器控制回路的一般要求
为了实现远距离控制，断路器的控制回路必须完整、可靠， 满足以下要求： 操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈。 断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在 自动装置和继电保护的作用下自动合闸和跳闸，当跳、合闸操 作完成后，应能自动切断跳、合闸脉冲电流 应有防止断路器多次连续跳、合闸的“跳跃”闭锁装置 应能指示断路器的合闸与分闸位置的信号 自动跳闸或合闸应有不同的显示信号 应能监视熔断器的工作状态及跳、合闸回路的完整性 对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施 接线简单可靠，使用电缆芯数应尽量少
4．可靠性高
保护的可靠性高是指属于保护范围内的短路或故障，保护 应百分之百的动作，对于保护范围外的故障则应分之百的 不动作。否则，该动作时不动作称为保护拒动作，不该动 作时却动作称为保护误动作。保护拒动或误动都会给用户、 电力系统和电气设备带来不应该的损失
（三）电力系统继电保护的配置原则
按技术规程要求，对于电力系统中的电力设备和 线路，应装设反应各种短路故障和异常运行的保护装 置；反应电力设备和线路短路故障的保护应有主保护 和后备保护，必要时可再增设辅助保护；各个相邻元 件的保护范围必须有重叠区；对于电力设备和线路的 异常运行状态（如过负荷等） 应有反应异常运行的异 常运行保护。
浮充电方式则是指蓄电池 经常与浮充电设备并联运行， 浮充电设备除供给正常负荷外， 还不断地以较小电流给蓄电池 充电，使蓄电池的自放电得到 补充 当需要供给断路器操作机 构的短时间合闸大负荷、事故 照明以及浮充电设备因故障而 退出运行时，则由蓄电池供给 负荷。按照浮充电方式工作的 蓄电池的使用寿命较长(可达 6～8年以上)，且蓄电池组的运 行管理简单
一、控制开关和操动机构
LW2系列封闭式万能转换开关在发电厂和变电站中应 用很广，除了在断路器及接触器等的控制回路中用作控制 外，还在测量表计回路、信号回路、各种自动装置及监察 装置回路中用作转换开关。LW2系列转换开关制成旋转式， 它从一种位置切换到另一种位置是通过将手柄向左或向右 旋转一定角度来实现的 为了说明操作手柄在不同位置时，各触点通、断情 况，一般都列出触点图表