直流母線電壓監(jiān)視裝置電路圖

直流母線電壓監(jiān)視裝置主要是反映直流電源電壓的高低。KV1是低電壓監(jiān)視繼電器，正常電壓KV1勵(lì)磁，其常閉觸點(diǎn)斷開，當(dāng)電壓降低到整定值時(shí)， KV1失磁，其常閉觸點(diǎn)閉合， HP1光字牌亮，發(fā)出音響信號(hào)。KV2是過電壓繼電器，正常電壓時(shí)KV2失磁，其常開觸點(diǎn)在斷開位置，當(dāng)電壓過高超過整定值時(shí)KV2勵(lì)磁，其常開觸點(diǎn)閉合， HP2光字牌亮，發(fā)出音響信號(hào)。

圖1 直流母線電壓監(jiān)視裝置電路圖

直流絕緣監(jiān)視裝置接線圖

圖2是常用的絕緣監(jiān)察裝置接線圖，正常時(shí)，電壓表1PV開路，而使ST1的觸點(diǎn)5-7、9-11（ ST1的1-3、2-4斷開）與ST2的觸點(diǎn)9-11接通，投入接地繼電器KA。當(dāng)正極或負(fù)極絕緣下降到一定值時(shí)，電橋不平衡使KA動(dòng)作，經(jīng)KM而發(fā)出信號(hào)（若正、負(fù)極對(duì)地的絕緣電阻相等時(shí)，不管絕緣下降多少，KA不可能動(dòng)作，就不能發(fā)出信號(hào)，這是其缺點(diǎn)）。此時(shí)，可用2PV進(jìn)行檢查，確定是哪一極的絕緣下降（測(cè)“+”對(duì)地時(shí)，ST2的2-1、6-5接通；測(cè)“-”對(duì)地時(shí)，ST2的1-4、5-8接通。正常時(shí)，母線電壓表轉(zhuǎn)換開關(guān)ST2的2-1、5-8、9-11接通，電壓表2PV可測(cè)正、負(fù)母線間電壓，指示為220V），若正極對(duì)地絕緣下降，則投ST1 I檔，其觸點(diǎn)1-3、13-14接通，調(diào)節(jié)R3至電橋平衡電壓表1PV指示為零伏；再將ST1投至II檔，此時(shí)其觸點(diǎn)2-4、14-15接通，即可從1PV上讀出直流系統(tǒng)的對(duì)地總絕緣電阻值。若為負(fù)極對(duì)地絕緣下降，則先將ST1放在II檔，調(diào)節(jié)3R至電橋平衡，再將ST1投至I檔，讀出直流系統(tǒng)的對(duì)地總絕緣電阻值。假如正極發(fā)生接地，則正極對(duì)地電壓等于零。而負(fù)極對(duì)地指示為220V，反之當(dāng)負(fù)極發(fā)生接地時(shí)，情況與之相反。電壓表1PV用作測(cè)量直流系統(tǒng)的總絕緣電阻，盤面上畫有電阻刻度。

由于在這種絕緣監(jiān)察裝置中有一個(gè)人工接地點(diǎn)，為防其它繼電器誤動(dòng)，要求電流繼電器KA有足夠大的電阻值，一般選30kΩ，而其啟動(dòng)電流為1.4mA，當(dāng)任一極絕緣電阻下降到20 kΩ時(shí)，即能發(fā)出信號(hào)。對(duì)地絕緣下降和發(fā)生接地是兩種情況。

圖2 直流絕緣監(jiān)視裝置接線圖

直流接地危害圖

直流系統(tǒng)在變電站中具有重要的位置。要保證一個(gè)變電站長(zhǎng)期安全運(yùn)行，其因素是多方面的，其中直流系統(tǒng)的絕緣問題是不容忽視的。變電站的直流系統(tǒng)比較復(fù)雜，通過電纜溝與室外配電裝置的端子排、端子箱、操作機(jī)構(gòu)箱等相連接，因電纜破損、絕緣老化、受潮等原因發(fā)生接地的可能性較多，發(fā)生一極接地時(shí)，由于沒有短路電流，熔斷器不會(huì)熔斷，仍可繼續(xù)運(yùn)行，但也必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)消除。通常，要求直流系統(tǒng)的各種小母線、端子回路、二次電纜對(duì)地的絕緣電阻值，用500V搖表測(cè)量其值不得小于0.5MΩ。直流回路絕緣的好壞必須經(jīng)常地進(jìn)行監(jiān)視。否則，會(huì)給運(yùn)行帶來許多不安全因素。

現(xiàn)以圖3為例說明直流接地的危害。當(dāng)圖中A點(diǎn)與C點(diǎn)同時(shí)有接地出現(xiàn)時(shí)，等于+WC、-WC通過大地形成短路回路，可能會(huì)使熔斷器FU1和FU2熔斷而失去保護(hù)電源；當(dāng)B點(diǎn)與C點(diǎn)同時(shí)有接地出現(xiàn)時(shí)，等于將跳閘線圈短路，即使保護(hù)正常動(dòng)作，YT跳閘線圈短路，即使保護(hù)正常動(dòng)作，YT跳閘線圈也不會(huì)起動(dòng)，斷路器就不會(huì)跳閘，因此在有故障的情況下就要越級(jí)跳閘；當(dāng)A點(diǎn)與B點(diǎn)或A點(diǎn)與D點(diǎn)，同時(shí)接地時(shí)，就會(huì)使保護(hù)誤動(dòng)作而造成斷路器跳閘。直流接地的危害不僅僅是以上所談的幾點(diǎn)，還有許多，在此不一一作介紹了。

因?yàn)榘l(fā)生直流接地將產(chǎn)生許多害處，所以對(duì)直流系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)一套監(jiān)視其絕緣狀況的裝置，讓它及時(shí)地將直流系統(tǒng)的故障提示給值班人員，以便迅速檢查處理。

圖3 直流接地示意圖

具有燈光監(jiān)視的斷路器控制回路圖

圖4中：+WC、-WC為控制母線；FU1、FU2為熔斷器，R1-10/6型，250V；SA為控制開關(guān)，LW2-1a.4.6a.40.20.20/F8型；HG為綠色信號(hào)燈具，XD2型，附2500Ω電阻；HR為紅色信號(hào)燈具，XD2型，附2500Ω電阻；KL為中間繼電器，DZB-115/220V型；KMC為接觸器；KOM為保護(hù)出口繼電器；QF為斷路器輔助開關(guān)；WCL為合閘小母線；WSA為事故跳閘小母線；WS為信號(hào)小母線；YT為斷路器跳閘線圈；YC為斷路器合閘線圈；FU1、FU2為熔斷器，RM10-60/25 250V；R1為附加電阻，ZG11-25型，1Ω；R2為附加電阻，ZG11-25型，1000Ω；（+）WTW為閃光小母線。

“跳閘后”位置

當(dāng)SA的手柄在“跳閘后”位置，斷路器在跳閘位置時(shí)，其常閉觸點(diǎn)閉合，+WC經(jīng)FU1→ SA11-10 → HG及附加電阻 → QF（常閉）→KM線圈 → FU2 → -WC。此時(shí)，綠色信號(hào)燈回路接通，綠燈亮，它表示斷路器正處于跳閘后位置，同時(shí)表示電源、熔斷器、輔助觸點(diǎn)及合閘回路完好，可以進(jìn)行合閘操作。但KMC不會(huì)動(dòng)作，因電壓主要降在HG及附加電阻上。

“預(yù)備合閘”位置

當(dāng)SA的手柄順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90o至“預(yù)備合閘”位置，SA9-10接通，綠燈HG回路由（+）WTW → SA9-10 → HG → QF（常閉）→ KMC → FU2 → -WC導(dǎo)通，綠燈閃光，發(fā)出預(yù)備合閘信號(hào)，但KMC仍不會(huì)啟動(dòng)，因回路中串有HG和R。

“合閘”位置

當(dāng)SA的手柄再順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)45o至“合閘”位置時(shí)，SA5-8觸點(diǎn)接通，接觸器KMC回路由+WC → SA5-8 → KL2（常閉）→ QF（常閉）→ KMC線圈 → -WC導(dǎo)通而啟動(dòng)，閉合其在合閘線圈回路中的觸點(diǎn)，使斷路器合閘。斷路器合閘后，QF常閉觸點(diǎn)打開、常開觸點(diǎn)閉合。

“合閘后”位置

松手后，SA的手柄自動(dòng)反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)45o，復(fù)歸至垂直（即“合閘后”）位置，SA16-13觸點(diǎn)接通。此時(shí)，紅燈HR回路由FU1 → SA16-13 → HR → KL線圈 → QF（常開） → YT線圈 → FU2 → -WC導(dǎo)通，紅燈亮，指示斷路器處于合閘位置，同時(shí)表示跳閘回路完好，可以進(jìn)行跳閘。

“預(yù)備跳閘”位置

SA手柄在“預(yù)備跳閘”位置時(shí)，SA13-14導(dǎo)通，經(jīng)（+）WTW → HR → KL → QF常開觸點(diǎn) → YT → -WC回路，紅燈閃光，發(fā)出預(yù)備合閘信號(hào)。

“跳閘”位置

將SA手柄反時(shí)針方向轉(zhuǎn)45o至“跳閘”位置，SA6-7導(dǎo)通，HR及R被短接，經(jīng)+WC → SA6-7 KL → QF常開觸點(diǎn)→ -WC，使YT勵(lì)磁，斷路器跳閘。斷路器跳閘后，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，綠燈亮，指示斷路器已跳閘完畢，放開手柄后，SA復(fù)位至“跳閘后”位置。

當(dāng)斷路器手動(dòng)或自動(dòng)重合在故障線路上時(shí)，保護(hù)裝置將動(dòng)作跳閘，此時(shí)如果運(yùn)行人員仍將控制開關(guān)放在“合閘”位置（SA5-8觸點(diǎn)接通），或自動(dòng)裝置觸點(diǎn)KM1未復(fù)歸，斷路器SA5-8將再合閘。因?yàn)榫€路有故障，保護(hù)又動(dòng)作跳閘，從而出現(xiàn)多次“跳—合”現(xiàn)象。此種現(xiàn)象稱為“跳躍”。斷路器若發(fā)生跳躍不僅會(huì)引起斷路器毀壞，而且還將擴(kuò)大事故，所謂“防跳”措施，就是利用操作機(jī)構(gòu)本身機(jī)械上具有的“防跳”閉鎖裝置或控制回路中所具有的電氣“防跳”接線，來防止斷路器發(fā)生“防跳”的措施。

圖4中所示控制回路采取了電氣“防跳”接線。其KL為跳躍閉鎖繼電器，它有兩個(gè)線圈，一個(gè)電流啟動(dòng)線圈，串于跳閘回路中；另一個(gè)電壓保護(hù)線圈，經(jīng)過自身常開觸點(diǎn)KL1與合閘接觸器線圈并聯(lián)。此外在合閘回路中還串有常閉觸點(diǎn)KL2，其工作原理如下：

當(dāng)利用控制開關(guān)（SA）或自動(dòng)裝置（KM1）進(jìn)行合閘時(shí)，若合在故障線上，保護(hù)將動(dòng)作，KOM觸點(diǎn)閉合，使斷路器跳閘。跳閘回路接通的同時(shí)，KL電流線圈帶電，KL動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)KL2斷開合閘回路，常開觸點(diǎn)KL1接通KL的電壓自保持線圈。此時(shí)，若合閘脈沖未解除（如SA未復(fù)歸或KM1卡住等），則KL電壓自保持線圈通過觸點(diǎn)SA5-8或KM1的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保持，使KL2長(zhǎng)期打開，可靠地?cái)嚅_合閘回路，使斷路器不能再次合閘。只有當(dāng)合閘脈沖解除（即KM1斷開或SA5-8切斷），KL的電壓自保持線圈斷電后，回路才能恢復(fù)至正常狀態(tài)。

圖4中KL3的作用是用來保護(hù)出口繼電器觸點(diǎn)KOM的，防止KOM先于QF打開而被燒壞。電阻R1的作用是保證保護(hù)出口回路中當(dāng)有串接的信號(hào)繼電器時(shí)，信號(hào)繼電器能可靠動(dòng)作。

圖4 具有燈光監(jiān)視的斷路器控制回路圖（電磁操作機(jī)構(gòu)）

液壓操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號(hào)回路圖

液壓機(jī)構(gòu)的工作壓力，各廠家有一定差異，以北京開關(guān)廠出品CY3型為例，在20℃時(shí)，額定貯氣筒壓力為11.7±0.98MPa，額定壓力17.65MPa，當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，預(yù)充壓力變化0.045MPa。

圖5中，當(dāng)液壓低于14.72MPa，合閘回路中的壓力觸點(diǎn)SP4斷開，不允許合閘；當(dāng)液壓低于13.73MPa，跳閘回路中的壓力觸點(diǎn)SP5斷開，不允許跳閘，如電網(wǎng)運(yùn)行允許，也可用這個(gè)觸點(diǎn)啟動(dòng)中間繼電器后，作用于跳閘。

當(dāng)壓力低于15.72MPa，3SP3觸點(diǎn)閉合，發(fā)出油壓降低信號(hào)；當(dāng)液壓低于16.72MPa時(shí)，觸點(diǎn)SP1、SP2閉合，啟動(dòng)油泵打壓，當(dāng)油壓上升到18.63 MPa時(shí)，SP1、SP2均斷開，油泵停止打壓。當(dāng)壓力低于9.8MPa或高于24.5MPa時(shí)，由壓力表的觸點(diǎn)PP1、PP2啟動(dòng)KM3發(fā)出壓力異常信號(hào)，還可以利用KM3常閉觸點(diǎn)閉鎖油泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)接觸器的啟動(dòng)回路（圖中未示出），防止當(dāng)油壓降到零時(shí)，啟動(dòng)油泵可能造成斷路器的慢分事故。

圖5 具有液壓操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號(hào)回路圖

彈簧貯能操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號(hào)回路圖

圖6為SW4-110型斷路器配彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號(hào)回路，在其合閘線圈中串有彈簧已貯能閉鎖觸點(diǎn)SQS1只有彈簧貯能后，才能合閘；當(dāng)設(shè)有自動(dòng)重合閘，如重合于永久性故障時(shí)，彈簧來不及貯能（需9S），故不能第二次重合。為可靠起見，仍加了“防跳”回路。

當(dāng)KAC由跳閘位置繼電器的KQT啟動(dòng)時(shí)，KQT線圈的一端應(yīng)接至SQS與QF之間。如按以往接線，接于SQS之前，當(dāng)KAC動(dòng)作，重合于永久性故障后，此時(shí)彈簧貯能釋放，SQS打開，KQT失電，斷開KAC的啟動(dòng)回路，重合閘繼電器中的電容又重新充電足夠時(shí)，待彈簧重新貯能后，SQS閉合，KQT線圈帶電，KAC啟動(dòng)，又進(jìn)行一次重合閘。此種情況，如不及時(shí)斷開控制開關(guān)，還會(huì)反復(fù)進(jìn)行多次。

圖6 彈簧貯能操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制、信號(hào)回路圖

由兩個(gè)中間繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖

由兩個(gè)中間繼電器構(gòu)成的閃光裝置的原理接線見圖7圖所示。當(dāng)某一斷路器的位置與其控制開關(guān)不對(duì)應(yīng)時(shí)，閃光母線（+）WTW經(jīng)“不對(duì)應(yīng)”回路，信號(hào)燈（HR或HG）及操作線圈（YT或YC）與負(fù)電源接通，KM1啟動(dòng)，KM1常開觸點(diǎn)閉合，KM2相繼啟動(dòng)，其常開觸點(diǎn)將KM1線圈短接，并使閃光母線直接與正常電源溝通，信號(hào)燈（HR或HG）全亮；當(dāng)KM1觸點(diǎn)延時(shí)斷開后，KM2失磁，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，KM1再次啟動(dòng)，閃光母線（+）WTW經(jīng)KM1線圈與正電源接通，“不對(duì)應(yīng)”回路中的信號(hào)燈呈半亮，重復(fù)上述過程，便發(fā)出連續(xù)的閃光信號(hào)。KM1及KM2帶延時(shí)復(fù)位，是為了使閃光變得更加明顯。

圖7中，試驗(yàn)按鈕SE的信號(hào)燈HW用于模擬試驗(yàn)。當(dāng)撳下SE時(shí)，閃光母線（+）WTW經(jīng)信號(hào)燈HW與負(fù)電源接通，于是閃光裝置便按上述順序動(dòng)作，使試驗(yàn)燈HW發(fā)出閃光信號(hào)。HW經(jīng)按鈕的常閉觸點(diǎn)接在正、負(fù)電源之間，因而兼作閃光裝置熔斷器的監(jiān)視燈。

圖7 由兩個(gè)中間繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖

由閃光繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖

圖8中，由KM、R、C組成閃光繼電器。按下按鈕SE時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)不對(duì)應(yīng)回路，閃光母線與負(fù)電源接通，閃光繼電器KTW的線圈回路接通 ，電容器C經(jīng)附加電阻R和“不對(duì)應(yīng)”回路中的信號(hào)燈充電，于是加在KM兩端的電壓不斷升高，當(dāng)達(dá)到其動(dòng)作電壓時(shí)，KM動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)KM.2閉合，閃光母線（+）WTW與正電源直接接通，信號(hào)燈全亮。同時(shí)其常閉觸點(diǎn)KM.1斷開它的線圈回路，電容C 便放電，放電后，電容C 的端電壓逐漸降低，待降至KM的返回電壓時(shí)，KM復(fù)歸，KM.2斷開，KM.1閉合，閃光母線經(jīng)KM、KM.1與正電源接通，信號(hào)燈呈半亮。重復(fù)上述過程，便發(fā)出連續(xù)閃光。

圖8 由閃光繼電器構(gòu)成的閃光裝置接線圖

用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號(hào)裝置的回路圖

常用中央復(fù)歸能重復(fù)動(dòng)作的事故信號(hào)裝置。所謂中央復(fù)歸能重復(fù)動(dòng)作的事故信號(hào)，是指斷路器自動(dòng)跳閘后，為使值班人員不受音響信號(hào)長(zhǎng)期干擾而影響事故處理，可以保留綠燈閃光信號(hào)而僅將音響信號(hào)立即解除。

圖9中KSP1為ZC-23型沖擊繼電器，脈沖變流器T一次側(cè)并聯(lián)的二極管V和電容器C起抗干擾作用；二次側(cè)并聯(lián)的二極管V的作用是將T的一次側(cè)電流突然減小而在二次側(cè)感應(yīng)的電流旁路，使干簧繼電器KR不誤動(dòng)（因干簧繼電器動(dòng)作沒有方向性）。其原理是當(dāng)斷路器事故分閘或按下試驗(yàn)按鈕SE1時(shí)，脈沖變流器T一次繞組中有電流增量，二次繞組中感應(yīng)電流起動(dòng)KR，KR動(dòng)作后起動(dòng)中間繼電器KM。KM有兩對(duì)觸點(diǎn)，一對(duì)觸點(diǎn)閉合起動(dòng)蜂鳴器HB，發(fā)出音響信號(hào)；另一對(duì)觸點(diǎn)閉合起動(dòng)時(shí)間繼電器KT1，經(jīng)一定延時(shí)后，KT1起動(dòng)KM1，KM1動(dòng)作后，使KM失磁返回，音響停止，整個(gè)事故信號(hào)回路恢復(fù)到原始狀態(tài)。

準(zhǔn)備第二臺(tái)斷路器跳閘時(shí)發(fā)出音響，不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)回路如圖10。圖9中常開觸點(diǎn)KM2是由預(yù)告信號(hào)裝置引來的（見圖11），所以自動(dòng)解除音響用的時(shí)間繼電器KT1和中間繼電器KM1為兩套音響信號(hào)裝置所共用。

為能試驗(yàn)事故音響裝置的完好與否，另設(shè)有試驗(yàn)按鈕SE1，按SE1時(shí)，即可啟動(dòng)KSP1，使裝置發(fā)出音響并按上述程序復(fù)歸至原始狀態(tài)。按下手動(dòng)復(fù)歸按鈕也可使音響信號(hào)解除。

圖9 用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號(hào)裝置的回路圖

圖10 用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的事故信號(hào)裝置回路圖

用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央復(fù)歸能重復(fù)動(dòng)作瞬時(shí)預(yù)告信號(hào)裝置的回路圖

預(yù)告信號(hào)裝置是當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或某些不正常運(yùn)行情況時(shí)能自動(dòng)發(fā)出音響和光字牌燈光信號(hào)的裝置。它可幫助運(yùn)行人員及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障及隱患，以便采取適當(dāng)措施加以處理，防止事故擴(kuò)大。變電所常見的預(yù)告信號(hào)有：變壓器輕瓦斯動(dòng)作、變壓器過負(fù)荷、變壓器油溫過高、電壓互感器二次回路斷線、直流回路絕緣降低、控制回路斷線、事故音響信號(hào)回路熔斷器熔斷、直流電壓過高或過低等。

預(yù)告信號(hào)一般發(fā)自各種監(jiān)測(cè)運(yùn)行參數(shù)的單獨(dú)繼電器，例如過負(fù)荷信號(hào)由過負(fù)荷保護(hù)繼電器發(fā)出。

預(yù)告信號(hào)分瞬時(shí)預(yù)告信號(hào)和延時(shí)信號(hào)兩種，對(duì)某些當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障可能伴隨發(fā)出的預(yù)告信號(hào)，例如：過負(fù)荷、電壓互感器二次回路斷線等，都應(yīng)帶延時(shí)發(fā)出，其延時(shí)應(yīng)大于外部短路的最大切除時(shí)限。這樣，在外部短路切除后，這些由系統(tǒng)短路所引起的異常就會(huì)自動(dòng)消失，而不讓它發(fā)出警報(bào)信號(hào)，以免分散運(yùn)行人員的注意力。

目前，廣泛采用的中央復(fù)歸帶重復(fù)動(dòng)作的預(yù)告信號(hào)裝置，其動(dòng)作原理與事故音響信號(hào)裝置相同，所不同的是只是用光字牌燈泡代替了事故音響信號(hào)裝置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)回路中的電阻R，并用警鈴代替了蜂鳴器，圖11所示為由ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央復(fù)歸能重復(fù)動(dòng)作瞬時(shí)預(yù)告信息裝置接線圖，其動(dòng)作原理與圖9相似，圖中KM1由圖15引來，用以自動(dòng)解除音響，WSW1和WSW2為瞬時(shí)預(yù)告小母線。

當(dāng)設(shè)備發(fā)生不正常情況時(shí)，例如控制回路斷線，則KBC2動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，通過回路+WS → KBC2常開觸點(diǎn) → HP2 → WSW1和WSW2 → ST13-14 → ST15-16 → KSP2 → -WS，使KSP2動(dòng)作，觸點(diǎn)KM2閉合，使警鈴HA發(fā)出音響信號(hào)，同時(shí)光字牌HP2示出“控制回路斷線”信號(hào)，按下解除按鈕SCL，音響即可解除（也可經(jīng)一定延時(shí)，自動(dòng)解除），而光字牌信號(hào)直到故障消除，KBC2觸點(diǎn)返回才會(huì)消失。由于采用了ZC-23型繼電器，因而信號(hào)是可以重復(fù)動(dòng)作的。為能經(jīng)常檢查光字牌燈泡的完好性，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)ST。處于“合”位時(shí)，ST觸點(diǎn)1-2、3-4、5-6、7-8、9-10、11-12全接通，分別將信號(hào)電源+WS和-WS接至小母線WSW2和WSW1，使光字牌所有的燈泡亮。發(fā)預(yù)告信號(hào)時(shí)，兩只燈泡是并聯(lián)的，燈泡明亮，當(dāng)其中一只燈泡損壞時(shí)，仍能保證發(fā)出信號(hào)。而試驗(yàn)光字牌時(shí)，兩只燈泡則是串聯(lián)的，因而燈光較暗，此時(shí)若一只燈泡損壞則該光字牌即不亮。

預(yù)告信號(hào)裝置由單獨(dú)的熔斷器FU3、FU4供電，若FU3或FU4熔斷則不能發(fā)出預(yù)告信號(hào)，所以對(duì)熔斷器電源采用了燈光監(jiān)視的方法。圖E34為預(yù)告信號(hào)裝置的熔斷器監(jiān)視燈接線圖。正常運(yùn)行時(shí)，熔斷器監(jiān)視繼電器K2帶電，其常開觸點(diǎn)閉合，中央信號(hào)屏上的白色指示燈HW亮；當(dāng)FU3熔斷時(shí)，K2失電，其常閉觸點(diǎn)閉合，HW被接至閃光小母線（+）WTW上發(fā)出閃光。

圖11 用ZC-23型沖擊繼電器構(gòu)成的中央復(fù)歸能重復(fù)動(dòng)作瞬時(shí)預(yù)告信號(hào)裝置的回路圖

圖12 預(yù)告信號(hào)裝置的熔斷器監(jiān)視燈接線圖

定時(shí)限過電流保護(hù)的原理接線圖

如圖13，當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生故障時(shí)，短路電流經(jīng)電流互感器TA流入KA1—KA3，短路電流大于電流繼電器整定值時(shí)，電流繼電器啟動(dòng)。因三只電流繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)，所以只要一只電流繼電器觸點(diǎn)閉合，便啟動(dòng)時(shí)間繼電器KT，按預(yù)先整定的時(shí)限，其觸點(diǎn)閉合，并啟動(dòng)出口中間繼電器KOM。KOM動(dòng)作后，接通跳閘回路，使QF斷路器跳閘，同時(shí)使信號(hào)繼電器動(dòng)作發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。由于保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限與短路電流的大小無關(guān)，是固定的，固稱為定時(shí)限過電流。

圖13 定時(shí)限過電流保護(hù)的原理接線圖

方向過電流保護(hù)的原理接線圖

方向過流的保護(hù)原理接線如圖14所示，電流繼電器3、5是啟動(dòng)元件，功率方向繼電器4、6是方向元件，采用90°接線（UbcIA及UabIc）。各相電流繼電器的觸點(diǎn)和對(duì)應(yīng)功率方向繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)，以達(dá)到按相啟動(dòng)的作用。時(shí)間繼電器7是使保護(hù)裝置獲得必要的動(dòng)作時(shí)限，其觸點(diǎn)閉合，經(jīng)信號(hào)繼電器8發(fā)出跳閘脈沖，使斷路器QF跳閘。

方向過電流保護(hù)，由于加裝了功率方向繼電器，因此線路發(fā)生短路時(shí)，雖然電流繼電器都可能動(dòng)作，但只有流入功率方向繼電器的電流與功率方向繼電器規(guī)定的方向一致時(shí)（當(dāng)規(guī)定指向線路時(shí)，即一次電流從母線流向線路時(shí)），功率方向繼電器才動(dòng)作，從而使斷路器跳閘。而當(dāng)流入功率方向繼電器的電流與功率方向繼電器規(guī)定的方向相反時(shí)（即一次電流從線路流向母線時(shí)），功率方向繼電器不動(dòng)作，將方向過電流保護(hù)閉鎖，保證了方向過電流保護(hù)的選擇性。

在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流的方向也可能符合功率方向繼電器的動(dòng)作方向，其觸點(diǎn)閉合，但此時(shí)電流繼電器未動(dòng)作，所以整套方向過電流保護(hù)仍被閉鎖不動(dòng)作。

方向過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限，是將動(dòng)作方向一致的保護(hù)，按逆向階梯原則進(jìn)行整定的。

圖14 方向過電流保護(hù)的原理接線圖

三段式電流保護(hù)接線圖

線路三段式電流保護(hù)的原理接線圖及展開圖如圖15所示。其中KA1、KA2、KS1構(gòu)成第Ⅰ段瞬時(shí)電流速斷；KA3、KA4、KT1、KS2構(gòu)成第Ⅱ段限時(shí)電流速斷；KA5、KA6、KT2、KS3構(gòu)成第Ⅲ段定時(shí)限過電流。三段保護(hù)均作用于一個(gè)公共的出口中間繼電器KOM，任何一段保護(hù)動(dòng)作均啟動(dòng)KOM，使斷路器跳閘，同時(shí)相應(yīng)段的信號(hào)繼電器動(dòng)作掉牌，值班人員便可從其掉牌指示判斷是哪套保護(hù)動(dòng)作，進(jìn)而對(duì)故障的大概范圍作出判斷。

圖15a 三段式電流保護(hù)接線原理圖

圖15b 三段式電流保護(hù)接線展開圖

三段式零序電流保護(hù)原理接線圖

三段式零序電流保護(hù)的原理接線如圖16，在被保護(hù)線路的三相上分別裝設(shè)型號(hào)和變比完全相同的電流互感器，將它們的二次繞組互相并聯(lián)，然后接至電流繼電器的線圈。當(dāng)正常運(yùn)行和發(fā)生相間故障時(shí)，電網(wǎng)中沒有零序電流，故IR=0，繼電器不動(dòng)作，只有發(fā)生接地故障時(shí)，才出現(xiàn)零序電流，如其值超過整定值，繼電器就動(dòng)作。

實(shí)際工作中，由于三只電流互感器的勵(lì)磁特性不一致，當(dāng)發(fā)生相間故障時(shí)，會(huì)造成較大的不平衡電流。為了使保護(hù)裝置在這種情況下不誤動(dòng)作，通常將保護(hù)的動(dòng)作電流按躲過最大不平衡電流來整定。

與相間短路的電流保護(hù)相同，零序電流保護(hù)也采用階段式保護(hù)，通常采用三段式。目前的“四統(tǒng)一”保護(hù)屏則采用四段式。圖16為三段式零序電流保護(hù)的原理接線圖。瞬時(shí)零序電流速斷（零序Ⅰ段有，由KA1、KM和KS7構(gòu)成），一般取保護(hù)線路末端接地短路時(shí)，流過保護(hù)裝置3倍最大零序電流3Iom的1.3倍，保護(hù)范圍不小于線路全長(zhǎng)的15%-25%。

零序Ⅱ段（由KA3、KT4和KS8構(gòu)成）的整定電流，一般取下一級(jí)線路的零序Ⅰ段整定電流的1.2倍，時(shí)限0.5s，保證在本線末端單相接地時(shí)，可靠動(dòng)作。

零序Ⅲ段（由KA5、KT6和KS9構(gòu)成）的整定電流可取零序Ⅱ（或Ⅲ）段整定的1.2倍，或大于三相短路的最大不平衡電流，其靈敏性要求下一級(jí)末端故障時(shí)，能可靠動(dòng)作。

圖16 三段式零序電流保護(hù)原理接線圖

方向橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理圖

雙回線橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置是由電流啟動(dòng)元件和功率方向元件組成，圖17a中，功率方向繼電器KPD1和KPD2的電流線圈與電流繼電器KA串聯(lián)接于雙回線的電流差上。功率方向繼電器KPD1與KPD2加進(jìn)同一電壓（接母線電壓互感器），但極性相反。在I1》I2（即同一回線上發(fā)生故障）時(shí)，左邊的方向繼電器KPD1的轉(zhuǎn)矩為正，而右邊的方向繼電器KPD2的轉(zhuǎn)矩為負(fù)；反之，在I2》I1 （即另一回線上發(fā)生故障）時(shí)，KPD2的轉(zhuǎn)矩為正，KPD1的轉(zhuǎn)矩為負(fù)。這樣兩回線路中任一回線路上發(fā)生故障時(shí)，電流繼電器KA均啟動(dòng)保護(hù)裝置，而兩個(gè)功率方向繼電器則用來判別故障線路。

正常及外部故障時(shí)，ⅰ1=ⅰ2、ⅰR =0 、保護(hù)不動(dòng)作。

在線路L-1上K點(diǎn)故障時(shí)，ⅰ1》ⅰ2 ，所以ⅰR =ⅰ1-ⅰ2》ⅰs，電流繼電器KA1啟動(dòng)，功率方向繼電器KPD1觸點(diǎn)閉合，KPD2觸點(diǎn)不閉合，保護(hù)動(dòng)作跳開斷路器QF1。在線路受端，流入繼電器的電流ⅰR =ⅰ1+ⅰ2 ［見圖17b］，使電流繼電器KA2、功率方向繼電器KPD3動(dòng)作，而KPD4不動(dòng)作，從而使斷路器QF3跳閘。同理在線路L-2上短路時(shí)，送端KA1、KPD2動(dòng)作，受端KA2、KPD4動(dòng)作，同時(shí)跳開斷路器QF2、QF4。

為防止單回線運(yùn)行時(shí)，橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在外部故障時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)的直流電源經(jīng)雙回線兩個(gè)開關(guān)的常開輔助觸點(diǎn)串聯(lián)閉鎖，只有當(dāng)兩個(gè)開關(guān)同時(shí)接入時(shí)，保護(hù)才作用。

方向橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于穿越性故障時(shí)在差電流回路中引起的最大不平衡電流。

圖17a 方向橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理圖（一相的原理接線）

圖17b 方向橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理圖（線路內(nèi)部故障的電流分布）

電流平衡保護(hù)原理圖

電流平衡保護(hù)是橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的另一種形式，它是按比較雙回線路中電流的絕對(duì)值而工作的，如圖18所示。電流平衡繼電器KBL1、KBL2各有一個(gè)工作線圈匝Nw，一個(gè)制動(dòng)線圈匝NB和一個(gè)電壓線圈匝Nv。KBL1的工作線圈接于線路L-1電流互感器的二次側(cè)，由電流I1產(chǎn)生動(dòng)作力矩Mw1，其制動(dòng)線圈接于線路L-2電流互感器的二次側(cè)，由電流I1產(chǎn)生動(dòng)作力矩MB1。KBL2的工作線圈接于線路L-2電流互感器的二次側(cè)，由I2產(chǎn)生動(dòng)作力矩Mw2，其制動(dòng)線圈接于線路L-1電流互感器的二次側(cè)，由I1產(chǎn)生動(dòng)作力矩MB2。KBL1、KBL2的電壓線圈均接于母線電壓互感器的二次側(cè)。繼電器的動(dòng)作條件是Mw》MB+Mv（Mv為電壓線圈中產(chǎn)生的力矩）。

正常運(yùn)行及外部短路時(shí)，由于II=I2，KBL1、KBL2由于其反作用力矩Mv和繼電器內(nèi)彈簧反作用力矩Ms的作用，使觸點(diǎn)保持在斷開位置，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。

當(dāng)一回線路發(fā)生故障（如線路L-1的K點(diǎn)），由于II》I2，并由于電壓大大降低，電壓線圈的反作用力矩顯著減少，因此KBL1中由II產(chǎn)生的動(dòng)作力矩Mw1大于I2產(chǎn)生的制動(dòng)力矩MB1與電壓產(chǎn)生的制動(dòng)力矩Mv之和，所以KBL1動(dòng)作，切除故障線路L-1；對(duì)于KBL2，由于流過其制動(dòng)線圈的電流II大于工作線圈流過電流I2，即制動(dòng)力矩大于動(dòng)作力矩，所以它不會(huì)動(dòng)作。

必須指出，單端電源的雙回線路上，平衡保護(hù)只能裝于送電側(cè)，受電側(cè)不能裝設(shè)。因?yàn)槿我换鼐€路短路，流過受電側(cè)兩個(gè)平衡繼電器的工作線圈和制動(dòng)線圈的電流大小是相等的，保護(hù)將不起作用。

由于雙回平行線橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)及平衡保護(hù)，在靠近對(duì)側(cè)出口短路時(shí)，本側(cè)兩條線路流過的電流，其電流的橫差值，不足以啟動(dòng)保護(hù)，只有等待對(duì)側(cè)的保護(hù)動(dòng)作，切除故障后，本側(cè)的非故障線電流降為零，才由故障線電流啟動(dòng)本側(cè)保護(hù)，切除故障線路。這種情況被稱為相繼動(dòng)作。線路上相繼動(dòng)作區(qū)域大小與保護(hù)整定值及短路電流有關(guān)。

橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，其方向繼電器接有母線電壓，在平行線路出口三相短路時(shí)，電壓為零，如方向繼電器的電壓回路沒有良好的記憶作用，便會(huì)誤動(dòng)，稱為電壓死區(qū)。

圖18 電流平衡保護(hù)原理圖

變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖

變壓器瓦斯保護(hù)的主要元件就是瓦斯繼電器，它安裝在油箱與油枕之間的連接管中。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，因油的膨脹和所產(chǎn)生的瓦斯氣體沿連接管經(jīng)瓦斯繼電器向油枕中流動(dòng)。若流動(dòng)的速度達(dá)到一定值時(shí)，瓦斯繼電器內(nèi)部的擋板被沖動(dòng)，并向一方傾斜，使瓦斯繼電器的觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路或發(fā)出信號(hào)，如圖19所示：瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)接至信號(hào)，為輕瓦斯保護(hù)；下觸點(diǎn)為重瓦斯保護(hù)，經(jīng)信號(hào)繼電器KS、連接片XE起動(dòng)出口中間繼電器KOM，KOM的兩對(duì)觸點(diǎn)閉合后，分別使斷路器QF1、QF2、跳閘線圈勵(lì)磁。跳開變壓器兩側(cè)斷路器，即：

直流+ → KG → KS → XE → KOM → 直流-，起動(dòng)KOM。

直流+ → KOM → QF1 → YT → 直流-，跳開斷路器QF1。

直流+ → KOM → QF2 → YT → 直流-，跳開斷路器QF2。

再有，連接片XE也可接至電阻R，使重瓦斯保護(hù)不投跳閘而只發(fā)信號(hào)。

圖19 變壓器瓦斯保護(hù)原理接線圖

雙繞組變壓器縱差保護(hù)單線原理圖

變壓器縱差保護(hù)是按循環(huán)電流原理構(gòu)成的，它能正確區(qū)分變壓器內(nèi)、外故障，并能瞬時(shí)切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障。圖20表示雙繞組變壓器縱差保護(hù)的單線原理圖。變壓器兩側(cè)分別裝設(shè)電流互感器TA1和TA2，并按圖中所示極性關(guān)系進(jìn)行連接。

正常運(yùn)行或外部（如圖20a中d1點(diǎn)）故障時(shí)，差動(dòng)繼電器KD中的電流等于兩側(cè)電流互感器二次電流之差，要使這種情況下流過差動(dòng)繼電器的電流為零，應(yīng)恰當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。由于二次額定電流一般為5A，所以電流互感器的變比為：一次額定電流/二次額定電流，UN/5。忽略變壓器的勵(lì)磁電流，則在正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為零。

當(dāng)變壓器內(nèi)部，如圖20b中d2點(diǎn)故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為變壓器兩側(cè)流向短路點(diǎn)的短路電流（二次值）之和。

實(shí)際上，由于變壓器的勵(lì)磁涌流、接線方式和電流互感器的誤差等因素的影響，差動(dòng)繼電器中會(huì)流過不平衡電流，不平衡電流越大，繼電器的動(dòng)作電流越大，致使縱差保護(hù)的靈敏度降低。因此縱差保護(hù)需要解決的主要問題之一是采取各種措施避免不平衡電流的影響，在保證選擇性的條件下，還要保證內(nèi)部故障時(shí)有足夠的靈敏性和速動(dòng)性。

圖20a 雙繞組變壓器縱差保護(hù)單線原理圖（正常運(yùn)行或外部故障時(shí)） 圖20b 雙繞組變壓器縱差保護(hù)單線原理圖（內(nèi)部故障時(shí)）

復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)原理圖

圖21中，當(dāng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生不對(duì)稱故障，系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)序電壓，負(fù)序過濾器13有電壓輸出使繼電器7常閉觸點(diǎn)打開，欠壓繼電器8失壓，常閉觸點(diǎn)閉合，接通中間繼電器9，若電流繼電器4、5、6任何一個(gè)動(dòng)作，則啟動(dòng)時(shí)間繼電器10，經(jīng)過整定時(shí)限后，跳開兩側(cè)斷路器。在對(duì)稱短路情況下，電壓繼電器7不啟動(dòng)，但欠壓繼電器8因電壓降低，常閉觸點(diǎn)接通，保護(hù)啟動(dòng)。

負(fù)序電壓整定值，可取額定電壓的6%；電流整定值，可取大于變壓器額定電流，但不必大于最大電流（例如并聯(lián)運(yùn)行的變壓器斷開一臺(tái)時(shí)）。

圖21 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)原理圖

單電源三繞組過電流保護(hù)原理接線圖

三繞組變壓器外部故障時(shí)，其過電流保護(hù)應(yīng)有選擇性地?cái)嚅_故障側(cè)斷路器。而使其余兩側(cè)繼續(xù)正常運(yùn)行，為此，應(yīng)按如下原則來實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。

1、對(duì)單側(cè)電源三繞組變壓器（如圖11所示），應(yīng)裝設(shè)兩套過電流保護(hù)。一套裝于負(fù)荷側(cè)，如繞組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，其動(dòng)作時(shí)限tⅢ最小，保護(hù)動(dòng)作僅跳開QF3。另一套裝在電源側(cè)，如繞組Ⅰ，它設(shè)兩級(jí)時(shí)限tⅠ和tⅡ，tⅡ= tⅢ+Δt，用以切除QF2；而tⅠ= tⅡ+Δt，用以切除高、中、低三側(cè)斷路器。

2、對(duì)兩端或三端電源的變壓器，三側(cè)均應(yīng)設(shè)過電流保護(hù)，并根據(jù)計(jì)算值在動(dòng)作時(shí)限小的電源側(cè)加裝方向元件，以保證動(dòng)作的選擇性。

圖22 單電源三繞組過電流保護(hù)原理接線圖

變壓器零序電流保護(hù)原理接線圖

對(duì)大電流接地系統(tǒng)中的變壓器裝設(shè)的接地零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)及相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。

如圖所示：正常情況下，3Io=0，TA中沒有電流通過，零序電流保護(hù)不動(dòng)作發(fā)生接地短路時(shí)出現(xiàn)零序電流，當(dāng)它大于保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器KA動(dòng)作，經(jīng)KT延時(shí)后，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。零序電流保護(hù)的動(dòng)作電流，應(yīng)大于該側(cè)出線零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限也要比后者大一個(gè)Δt。

圖23 變壓器零序電流保護(hù)原理接線圖 變壓器中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的原理接線圖

目前大電流接地系統(tǒng)普遍采用分級(jí)絕緣的變壓器，當(dāng)變電站有兩臺(tái)及以上的分級(jí)絕緣的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，通常只考慮一部分變壓器中性點(diǎn)接地，而另一部分變壓器的中性點(diǎn)則經(jīng)間隙接地運(yùn)行，以防止故障過程中所產(chǎn)生的過電壓破壞變壓器的絕緣。為保證接地點(diǎn)數(shù)目的穩(wěn)定，當(dāng)接地變壓器退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將經(jīng)間隙接地的變壓器轉(zhuǎn)為接地運(yùn)行。由此可見并列運(yùn)行的分級(jí)絕緣的變壓器同時(shí)存在接地和經(jīng)間隙接地兩種運(yùn)行方式。為此應(yīng)配置中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)。這兩種保護(hù)的原理接線如圖24所示。

中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)：中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)一般分為兩段，第一段由電流繼電器1、時(shí)間繼電器2、信號(hào)繼電器3及壓板4組成，其定值與出線的接地保護(hù)第一段相配合，0.5s切母聯(lián)斷路器。第二段由電流繼電器5、時(shí)間繼電器6、信號(hào)繼電器7和8壓板9和10等元件組成，。定值與出線接地保護(hù)的最后一段相配合，以短延時(shí)切除母聯(lián)斷路器及主變壓器高壓側(cè)斷路器，長(zhǎng)延時(shí)切除主變壓器三側(cè)斷路器。

中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)：當(dāng)變電站的母線或線路發(fā)生接地短路，若故障元件的保護(hù)拒動(dòng)，則中性點(diǎn)接地變壓器的零序電流保護(hù)動(dòng)作將母聯(lián)斷路器斷開，如故障點(diǎn)在中性點(diǎn)經(jīng)間隙接地的變壓器所在的系統(tǒng)中，此局部系統(tǒng)變成中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，此時(shí)中性點(diǎn)的電位將升至相電壓，分級(jí)絕緣變壓器的絕緣會(huì)遭到破壞，中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的任務(wù)就是在中性點(diǎn)電壓升高至危及中性點(diǎn)絕緣之前，可靠地將變壓器切除，以保證變壓器的絕緣不受破壞。間隙接地保護(hù)包括零序電流保護(hù)和零序過電壓保護(hù)，兩種保護(hù)互為備用。

零序電流保護(hù)由電流繼電器12、時(shí)間繼電器13、信號(hào)繼電器14和壓板15組成。一次啟動(dòng)電流通常取100A左右，時(shí)間取0.5s。110kV變壓器中性點(diǎn)放電間隙長(zhǎng)度根據(jù)其絕緣可取115~158mm，擊穿電壓可取63kV（有效值）。當(dāng)中性點(diǎn)電壓超過擊穿電壓（還沒有達(dá)到危及變壓器中性點(diǎn)絕緣的電壓）時(shí)，間隙擊穿，中性點(diǎn)有零序電流通過，保護(hù)啟動(dòng)后，經(jīng)0.5s延時(shí)切變壓器三側(cè)斷路器。

零序電壓保護(hù)由過電壓繼電器16、時(shí)間繼電器17、信號(hào)繼電器18及壓板19組成，電壓定植按躲過接地故障母線上出現(xiàn)的最高零序電壓整定，110kV系統(tǒng)一般取150V；當(dāng)接地點(diǎn)的選擇有困難、接地故障母線3Uo電壓較高時(shí)，也可整定為180V，動(dòng)作時(shí)間取0.5s。

圖24 變壓器中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)的原理接線圖 三相一次自動(dòng)重合閘裝置原理接線圖

架空線路的短路故障多為瞬時(shí)性的，當(dāng)保護(hù)跳閘切除故障后，短路點(diǎn)的絕緣經(jīng)?？苫謴?fù)，便可利用自動(dòng)重合閘繼電器KAC，使斷路器自動(dòng)再合閘，即可恢復(fù)再送電，這種重合的成功率，多不低于70%。110kV線路，一般均應(yīng)裝設(shè)三相一次重合閘裝置，三相一次重合閘裝置的展開圖如圖25所示。

1、線路正常運(yùn)行，開關(guān)處于合閘狀態(tài)，QF3常閉觸點(diǎn)斷開，控制開關(guān)SA在合閘后位置，其觸點(diǎn)21、23接通，信號(hào)燈HL亮，電容C經(jīng)充電電阻R4充電，經(jīng)15-25s時(shí)間，充電至額定的直流電壓，這時(shí)KAC處于準(zhǔn)備動(dòng)作狀態(tài)。

2、線路發(fā)生瞬間故障，保護(hù)動(dòng)作使開關(guān)跳閘，其輔助常閉觸點(diǎn)QF3閉合，由于SA還處于“合閘”位置，其觸點(diǎn)21、23仍導(dǎo)通，所以重合閘由開關(guān)的輔助觸點(diǎn)與SA觸點(diǎn)不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)，時(shí)間繼電器KT經(jīng)本身的瞬時(shí)常閉觸點(diǎn)KT2瞬時(shí)斷開，使限流電阻R5串入KT線圈電路中，這時(shí)KT繼續(xù)保持動(dòng)作狀態(tài)，經(jīng)整定的延時(shí)，以保證線路故障點(diǎn)的絕緣恢復(fù)和開關(guān)準(zhǔn)備再次合閘，當(dāng)KT的常開觸點(diǎn)KT1接通，構(gòu)成了電容C對(duì)中間繼電器KM電壓線圈的放電回路。KM動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，使操作電源經(jīng)KM2、KM1觸點(diǎn)、KM電流自保持線圈、信號(hào)繼電器KS和壓板XE1向合閘接觸器KMC發(fā)出合閘脈沖，斷路器合閘。同時(shí)由KS給出重合閘動(dòng)作信號(hào)。斷路器合上后，若是瞬時(shí)性故障，重合成功。輔助觸點(diǎn)QF2、QF3斷開，繼電器KS、KT相繼返回，其觸點(diǎn)打開。電容C重新充電，經(jīng)15~25s時(shí)間充好電，準(zhǔn)備下一次動(dòng)作。這說明裝置是能夠自動(dòng)復(fù)歸的。

3、斷路器重合于永久性故障時(shí)，保護(hù)再次動(dòng)作，使斷路器跳閘，KAC重新啟動(dòng)，KT觸點(diǎn)閉合，旁路了電容充電，中間繼電器KM不會(huì)起動(dòng)，保證了只重合一次。

4、手動(dòng)跳閘時(shí)，控制開關(guān)SA處于“跳閘”后位置，此時(shí)SA觸點(diǎn)21-23斷開，KAC不啟動(dòng)；同時(shí)，2、4觸點(diǎn)閉合，使電容C對(duì)R6放電，KM不能動(dòng)作。因此，手動(dòng)跳閘不重合。

5、手動(dòng)合閘于線路故障，保護(hù)動(dòng)作于跳閘，電容C來不及充電到KM動(dòng)作所需要的電壓，不會(huì)起動(dòng)重合閘。

6、為防止KAC出口中間繼電器KM觸點(diǎn)KM2與KM1被卡住，而出現(xiàn)斷路器多次重合于故障線路上（即“跳躍”），可采用“防跳”措施。

（1）采用兩對(duì)常開觸點(diǎn)KM1和KM2串聯(lián)，若其中一對(duì)觸點(diǎn)卡住，另一對(duì)能正常斷開，不至發(fā)生斷路器“跳躍”現(xiàn)象。

（2）在斷路器跳閘線圈YT回路中，又串接了防跳繼電器KL的電流線圈，當(dāng)斷路器事故跳閘時(shí)，KL動(dòng)作。當(dāng)KM兩個(gè)串聯(lián)的常開觸點(diǎn)被粘住時(shí)，KL的電壓線圈經(jīng)自身的常開觸點(diǎn)KL1而帶電自保持，從而使其常閉觸點(diǎn)KL2、KL3也保持?jǐn)嚅_，使合閘接觸器KMC不會(huì)接通，達(dá)到了“防跳”的目的。

當(dāng)線路低頻減載及母線差動(dòng)等保護(hù)裝置動(dòng)作后不需重合閘時(shí)，設(shè)重合閘閉鎖回路。

雙側(cè)電源重合閘裝置，還應(yīng)防止兩側(cè)電源的非同期合閘。對(duì)于單回聯(lián)絡(luò)線，可在重合閘的“不對(duì)應(yīng)”啟動(dòng)回路中，串入同期或無壓檢定繼電器的觸點(diǎn)，只有當(dāng)線路跳閘后線路無壓，或?qū)?cè)與本側(cè)在同期情況下，才能啟動(dòng)重合閘裝置；若是雙回平行聯(lián)絡(luò)線，可以用上述同期或無壓檢定，也可用平行另一回線有電流才允許啟動(dòng)重合閘的電流檢定方式。

圖26為重合閘后加速原理接線圖，當(dāng)重合在永久性故障時(shí)，加速繼電器KACC旁路了KT的觸點(diǎn)，可以使重合于故障后，瞬時(shí)跳閘。

圖25 三相一次自動(dòng)重合閘裝置的展開圖

圖26 重合閘后加速原理接線圖

自動(dòng)按頻率減負(fù)荷裝置（LALF）原理接線圖

不在檢查位置時(shí)，ZK觸點(diǎn)1-2、5-6、9-10接通，其他觸點(diǎn)斷開。此時(shí)1C和2C的正極分別接至+WC1和+WC2，各自作本回路跳閘電源。

旋ZK到檢查I組電容器位置時(shí)，觸點(diǎn)1-4、5-8、9-12接通，其他觸點(diǎn)斷開。此時(shí)2C正極同時(shí)接至+WC1和+WC2，作兩回路的跳閘電源。

1C正極接至KT線圈右端，使KT線圈加上1C動(dòng)作，經(jīng)一定時(shí)間接通KV，若1C的電壓足夠，則KV啟動(dòng)，信號(hào)燈亮，證明電容器組滿足要求。反之，責(zé)說明電容量降低或有斷路存在，應(yīng)逐一檢查更換。

旋ZK到檢查II組電容器位置時(shí)，觸點(diǎn)3-2、7-6、10-11接通，其他觸點(diǎn)斷開。此時(shí)1C作兩回路的跳閘電源，2C被檢查。

圖27 儲(chǔ)能電容器組接線圖

小電流接地系統(tǒng)交流絕緣監(jiān)視的原理接線圖

交流絕緣監(jiān)視的工作原理為，TV是母線電壓互感器（三相五柱或三個(gè)單相組），其一次中性點(diǎn)接地，正常時(shí)每相繞組對(duì)地電壓為額定相電壓，故二次星形每相繞組電壓是100/√3V，開口三角形每相繞組電壓是100/3V。

當(dāng)一次系統(tǒng)中A相發(fā)生接地時(shí)，一次A相繞組電壓降到零，其他兩相繞組的電壓升高到線電壓。二次星形繞組的A相繞組電壓降到零，其他兩相繞組的電壓升高到100V。

三個(gè)電壓表中，A相電壓表指示零、另兩相指示線電壓，由此得知一次系統(tǒng)A相接地。二次開口三角形的A相繞組電壓降到零，其他兩繞組的電壓升高到100/3V，三角形開口兩端電壓升高到100V。加在電壓繼電器KV上的電壓由正常時(shí)的零伏升高到100V，KV動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。

圖28 小電流接地系統(tǒng)交流絕緣監(jiān)視的原理接線圖 變壓器強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻器工作和備用電源自動(dòng)切換回路接線圖

如圖29所示，變壓器投入電網(wǎng)之前，先將SA開關(guān)手柄置于I工作II備用，或者II工作I備用位置。

當(dāng)變壓器投入電網(wǎng)時(shí)，1KM常閉觸點(diǎn)接通；1KV1、2KV1帶電，常開觸點(diǎn)接通，起動(dòng)1KV、2KV使常閉觸點(diǎn)斷開；假定SA開關(guān)手柄在I位，則SA1-2接通起動(dòng)1KL接觸器，1KL主觸頭閉合由工作電源（I）供電。2KL線圈回路被1KL常閉觸點(diǎn)斷開（閉鎖了）。

當(dāng)工作電源（I）由于某種原因停電，1KL線圈斷電，1KL主觸頭斷開工作電源（I），1KL常閉觸點(diǎn)接通，1KV斷電常閉觸點(diǎn)接通，再經(jīng)SA5-6觸點(diǎn)動(dòng)作2KL接觸器，2KL主觸頭閉合由工作電源（II）供電。

假如工作電源（I）恢復(fù)供電時(shí)，1KV1動(dòng)作起動(dòng)，1KV動(dòng)作，1KV常閉觸點(diǎn)斷開使2KL斷電，2KL的主觸頭斷開工作電源（II），2KL常閉觸點(diǎn)起動(dòng)1KL，1KL的主觸頭閉合由工作電源（I）供電。

圖29 變壓器強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻器工作和備用電源自動(dòng)切換回路接線圖 變電站事故照明原理圖

平時(shí)交流接觸器線圈1KL是接通的，正常時(shí)事故照明是由380/22V的交流電源供電。

當(dāng)交流電源發(fā)生故障，任何一相失去電壓時(shí)，電壓繼電器1KV、2KV、3KV之一失去勵(lì)磁，該電壓繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，使交流接觸器1KL的銜鐵線圈失磁，1KL主觸頭就斷開，A、B、C三相母線與交流電源脫離聯(lián)系。當(dāng)1KL斷開后，其常閉觸點(diǎn)1KL閉合，而1KV、2KV、3KV之一的常閉觸點(diǎn)已閉合。

所以交流接觸器2KL的銜鐵線圈勵(lì)磁，2KL主觸頭就接通，其常開觸點(diǎn)2KL閉合，使直流接觸器3KL的銜鐵線圈勵(lì)磁，3KL主觸頭接通，事故照明被切換到直流電源上。

當(dāng)三相交流電源都恢復(fù)時(shí)，電壓繼電器1KV、2KV、3KV都被勵(lì)磁，其三個(gè)常閉觸點(diǎn)均斷開，3KL的銜鐵線圈失磁，3KL主觸頭斷開，三相母線觸點(diǎn)與直流電源脫離關(guān)系。此時(shí)3KL的常閉觸點(diǎn)接通，由于1KV、2KV、3KV的三個(gè)常開觸點(diǎn)已閉合，使1KL的銜鐵線圈勵(lì)磁，1KL主觸頭接通，事故照明恢復(fù)為三相交流電源供電。

圖30 變電站事故照明原理圖

開關(guān)事故跳閘音響回路接線圖

1、利用開關(guān)的一對(duì)常閉輔助觸點(diǎn)QF，控制開關(guān)SA1-3、SA17-19兩對(duì)觸點(diǎn)和附加電阻串聯(lián)組成。正常的開關(guān)輔助觸點(diǎn)QF在斷開位置，事故時(shí)開關(guān)跳閘輔助觸點(diǎn)QF閉合，瞬時(shí)事故警報(bào)回路接通，發(fā)出跳閘警報(bào)信號(hào)。

2、利用開關(guān)合閘回路的跳閘位置繼電器KTP的一對(duì)常開輔助觸點(diǎn)，控制開關(guān)SA1-3、SA17-19兩對(duì)觸點(diǎn)和附加電阻R串聯(lián)組成。正常運(yùn)行跳閘位置繼電器在失磁狀態(tài)，其觸點(diǎn)在斷開位置，當(dāng)事故跳閘后KTP常開觸點(diǎn)閉合，瞬時(shí)接通事故跳閘音響回路，發(fā)出跳閘警報(bào)信號(hào)。

圖31 開關(guān)事故跳閘音響回路接線圖 10kV線路保護(hù)原理接線圖

二次回路的原理圖是體現(xiàn)二次回路工作原理的圖紙，并且是繪制展開圖和安裝圖的基礎(chǔ)。在原理接線圖中，與二次回路有關(guān)的一次設(shè)備和一次回路，是同二次設(shè)備和二次回路畫在一起的。因此，所有的一次設(shè)備（例如變壓器、斷路器等）和二次設(shè)備（如繼電器、儀表等），都以整體的形式在圖紙中表示出來，例如相互連接的電流回路、電壓回路、直流回路等都是綜合在一起的。因此，這種接線圖的特點(diǎn)是能夠使看圖者對(duì)整個(gè)二次回路的構(gòu)成以及動(dòng)作過程，都有一個(gè)明確的整體概念。現(xiàn)以某10kV線路的繼電保護(hù)裝置為例加以說明，見圖32。

從圖中可知，整套保護(hù)裝置包括，時(shí)限速斷保護(hù)，它由電流繼電器1LJ、2LJ，時(shí)間繼電器1SJ及信號(hào)繼電器1XJ，連接片1LP所組成；過電流保護(hù)，它由電流繼電器3LJ、4LJ，時(shí)間繼電器2SJ，信號(hào)繼電器2XJ，連接片2LP所組成。當(dāng)線路發(fā)生A、B兩相短路時(shí)，其動(dòng)作過程如下：

若故障點(diǎn)在時(shí)限速斷及過流保護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)，因A相裝有電流互感器1LH，其二次反應(yīng)出短路電流，使時(shí)限速斷保護(hù)的電流繼電器1LJ和過電流保護(hù)的電流繼電器3LJ均起動(dòng)。1LJ、3LJ的常開觸點(diǎn)閉合，將直流正電源分別加在1SJ、2SJ的線圈上，使兩個(gè)時(shí)間繼電器均起動(dòng)。又因時(shí)限速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間小于過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，所以1SJ的延時(shí)常開觸點(diǎn)先閉合，并經(jīng)信號(hào)繼電器1XJ及連接片1LP到斷路器DL的跳閘線圈，跳開斷路器，切除故障。

從圖32中可以看出，一次設(shè)備（如DL、1G等）和二次設(shè)備（如1LJ、1SJ、1XJ等）都以完整的圖形符號(hào)表示出來，能使我們對(duì)整套繼電保護(hù)裝置的工作原理有一個(gè)整體概念。但是這種圖存在著許多缺點(diǎn)：

1、只能表示出繼電保護(hù)裝置的主要元件，而對(duì)細(xì)節(jié)之處則無法表示。

2、不能反映繼電器之間連接線的實(shí)際位置，不便維護(hù)和調(diào)試。

3、沒有反映出各元件內(nèi)部的接線情況，如端子編號(hào)、回路編號(hào)等。

4、標(biāo)出的直流“正”、“負(fù)”極比較分散，不易看圖。

5、對(duì)于較復(fù)雜的繼電保護(hù)裝置（例如距離保護(hù)等）很難用原理接線圖表示出來，即使畫出了圖，也很難看清。因此，在實(shí)際工作中廣泛采用展開圖。

圖32 10kV線路保護(hù)原理接線圖

繼電保護(hù)直流回路展開圖

直流回路展開圖按其作用可分為繼電保護(hù)回路、信號(hào)回路、控制回路等?，F(xiàn)以繼電保護(hù)回路為例加以說明，如圖33所示。圖的左邊為保護(hù)裝置的邏輯回路，右邊相對(duì)于邏輯回路標(biāo)有繼電保護(hù)裝置的種類及回路名稱。如過電流、速斷、瓦斯等。

從圖中很容易看清繼電保護(hù)的動(dòng)作過程。例如速斷保護(hù)，當(dāng)速斷保護(hù)的電流繼電器1LJ或2LJ動(dòng)作后，直流正電源就加到了信號(hào)繼電器3XJ和保護(hù)出口繼電器1BCJ線圈上。1BCJ動(dòng)作后，分別跳開1DL、2DL斷路器。

從圖33中可知，展開圖的接線清晰、易于閱讀，便于掌握整套繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作過程和工作原理，特別是在復(fù)雜的繼電保護(hù)裝置的二次回路中，用展開圖繪制，其優(yōu)點(diǎn)更為突出。

圖33 繼電保護(hù)直流回路展開圖

編輯：黃飛