【正文】 ............................................................................... 30 西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 1 第 一 章 電力系統(tǒng) 第一節(jié) 電力系統(tǒng)的組成 世界上大部分國(guó)家的動(dòng)力資源和電力負(fù)荷中心分布是不一致的。如水力資源都是集中在江河流域水位落差較大的地方，燃料資源集中在煤、石油、天燃?xì)獾牡V區(qū)。而大電力負(fù)荷中心則多集中在工業(yè)區(qū)和大城市，因而發(fā)電廠和負(fù)荷中心往往相隔很遠(yuǎn)的距離，從而發(fā)生了電能輸送的問題．水電只能通過高壓輸電線路把電能送到用戶地區(qū)才能得到充分利用。火電廠雖然能通過燃料運(yùn)輸在用電地區(qū)建設(shè)電廠，但隨著機(jī)組容量的擴(kuò)大，運(yùn)輸燃料常常不如輸電經(jīng)濟(jì)。于是就出現(xiàn)了所謂坑口電廠，即把火電廠建在礦區(qū)，通過升壓變電站、高壓輸電線、降壓變電所(站 )把 電能送到離電廠較遠(yuǎn)的用戶地區(qū)。隨著高壓輸電技術(shù)的發(fā)展．在地理上相隔一定距離的發(fā)電廠為了安全、經(jīng)濟(jì)、可靠供電．需將孤立運(yùn)行的發(fā)電廠用電力線路連接起來。首先在一個(gè)地區(qū)內(nèi)互相連接，再發(fā)展到地區(qū)和地區(qū)之間互相連接，這就組成統(tǒng)一的電力系統(tǒng)。 圖 11 電 力 系統(tǒng)結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn)圖 西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 2 通常將發(fā)電廠、變電所、用電設(shè)備之間用電力網(wǎng)和熱力網(wǎng)連接起來的整體，叫做動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)中的電氣部分，即發(fā)電機(jī)、配電裝置、變壓器、電力線路及各種用電設(shè)備連接在一起組成的統(tǒng)一整體。稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中由各級(jí)電壓等級(jí)的輸配電線路及升降壓變電所組成的部分，稱為電力網(wǎng)。在我國(guó)習(xí)慣將電力系統(tǒng)稱作電網(wǎng)，例如華中電力系統(tǒng)稱為華中電網(wǎng)。 電力線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的任務(wù)。由電源向電力負(fù)荷中心輸送電能的線路，稱為輸電線路或送電線路。送電線路的電壓較高，一般在 110kV 及以上。主要擔(dān)任分配電 能任務(wù)的線路，稱為配電線路，配電電壓較低，一般在 35kV 及以下。為了研究和計(jì)算方便，通常將電力網(wǎng)分為地方電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)。電壓在 110kV 及以上、供電范圍較廣、輸送功率較大的電力網(wǎng)，稱為區(qū)域電力網(wǎng)。電壓在 110kV 以下、供電距離較短、輸電功率較少的電力網(wǎng)，稱為地方電力網(wǎng)。電壓在 6～ 10kV 的配電阿．稱為中壓配電網(wǎng)。 城市電網(wǎng)中 35kV 的配電網(wǎng)亦稱為中壓配電網(wǎng)。電壓為 380／ 220V 的配電網(wǎng)。稱為低壓配電網(wǎng)。但這種劃分方式，其間井投有嚴(yán)格的界限。 根據(jù)電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)方式，又分為開式電力網(wǎng)和閉式電力網(wǎng)。凡用戶只能從單圖 12 電 力 系統(tǒng)結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn)要圖例 西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 3 方向得到電能的電力網(wǎng)，稱為開式電力網(wǎng)；凡用戶至少可以從兩個(gè)或更多方向同時(shí)能得到電能的電力網(wǎng)，稱為閉式電力網(wǎng)。根據(jù)電壓等級(jí)的高低，電力網(wǎng)還可分為低壓、高壓、超高壓幾種。通常把 1kV 以下的電力網(wǎng)稱為低壓電網(wǎng)， 1～ 220kV的電力網(wǎng)稱高壓電網(wǎng)， 330kV 及以上稱超高壓電網(wǎng)。 第二節(jié) 電力系統(tǒng)中常用的電氣設(shè)備 一、電氣設(shè)備的定義 供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)備是指用于發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電的所有設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、控制電器、保護(hù)設(shè)備、測(cè)量?jī)x表、線路器材和用電負(fù)荷設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)、照明）等。 二、變配電常用的高低壓電氣設(shè)備介紹 電力變壓器主要用于公用電網(wǎng)和工業(yè)電網(wǎng)中，將某一給定電壓值的電能轉(zhuǎn)變?yōu)樗蟮牧硪浑妷褐档碾娔?，以利于電能的合理輸送、分配和使用? 互感器的作用是使二次設(shè)備與一次電路隔離和擴(kuò)大儀表、繼電器的使用范圍。電流互感器二次額定電流一般為 5A，電流互感器串聯(lián)于線路中，有四種結(jié)線方式；在使用時(shí)要注意： ①二 次側(cè)不得開路，不允許裝設(shè)開關(guān)或熔斷器； ②二次側(cè)有一端必須接地； ③注意端子的極性。 電壓互感器二次額定電壓一般為 100V，常用的電壓互感器有單相和三相 (五芯柱式 )兩類。電壓互感器并聯(lián)在線路中，通常接在母線上，有四種結(jié)線方式；電壓互感器在使用時(shí)要注意： ①二側(cè)均不得短路； ②二次側(cè)有一端必須接地； ③注意端子的極性。 熔斷器分為高壓熔斷器和低壓熔斷器兩種。高壓熔斷器有戶內(nèi)、戶外兩種類型，一般跌開式熔斷器和負(fù)荷型跌開式熔斷器為“非限流”式。低壓熔斷器主要用于低壓線路及設(shè)備的過載和短路保護(hù)，有插入式（ RC 型）、螺旋式（ RL型）、無填料密閉管式（ RM 型）、有填料封閉管式（ RT 型）及引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的有填料管式 gF、 aM 系列和高分?jǐn)嗄芰Φ?NT型等。按保護(hù)性能也可分為有限流特性和無限流特性兩種。 西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 4 高壓開關(guān)設(shè)備主要有高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)等。高壓斷路器的作用是斷開或接通負(fù)荷，故障時(shí)斷開短路電流，有油斷路器，真空斷路器， SF6 斷路器三種類型。高壓隔離開關(guān)主要功能是隔離高壓電源，保證人身和設(shè)備檢修安全，它不能帶負(fù)荷操作，常與斷路器配合使用并裝設(shè)在電源側(cè)。高壓負(fù)荷開關(guān)具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，可以通斷一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，由于斷流能力有限，常與高壓熔斷器配合使用。 低壓開關(guān)設(shè)備主要有低壓斷路器、低壓熔斷器、低壓刀開關(guān)等。低壓斷路器是一種能帶負(fù)荷通斷電路，又能在短路、過負(fù)荷、欠壓或失壓時(shí)自動(dòng)跳閘的電氣開關(guān)設(shè)備，低壓斷路器有萬能式 (框架結(jié)構(gòu) )和塑殼式 (裝置式 )兩大類型，按安裝方式分有抽屜式和固定式兩種；按用途分有配電 用、電動(dòng)機(jī)保護(hù)、照明、漏電保護(hù)四種。 避雷器是保護(hù)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的絕緣免受沿線路傳來的雷電過電壓或內(nèi)部過電壓損害的一種保護(hù)設(shè)備，有保護(hù)間隙、管型、閥型、金屬氧化物等幾種類型，在成套裝置中氧化鋅避雷器使用較為廣泛。 成套配電裝置是制造廠成套供應(yīng)的設(shè)備，在制造廠按照一定的線路結(jié)線方案預(yù)先把電器組裝成柜再運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝。按電壓高低可分為高壓成套配電裝置(也稱高壓開關(guān)柜 )和低壓成套配電裝置 (低壓配電屏和配電箱 )。高壓開關(guān)柜有固定式和移開式兩大類。固定式高壓開關(guān)柜的柜內(nèi)所有電器部件包括其主要設(shè)備如斷路 器、互感器和避雷器等都固定安裝在不能移動(dòng)的臺(tái)架上，一般用在企業(yè)的中小型變配電所和負(fù)荷不是很重要的場(chǎng)所。新型固定式高壓開關(guān)柜常用的有 HXGN系列（固定式高壓環(huán)網(wǎng)柜）、 XGN 系列（交流金屬箱型固定式封閉高壓開關(guān)柜）和 KGN 系列（交流金屬鎧裝固定式高壓開關(guān)柜）等。手車式高壓開關(guān)柜是將成套高壓配電裝置中的某些主要電器設(shè)備固定在可移動(dòng)的手車上，它檢修方便安全，恢復(fù)供電快，供電可靠性高，但價(jià)格較高，主要用于大中型變配電所和負(fù)荷較重要、供電可靠性要求較高的場(chǎng)所，主要新產(chǎn)品有 JYN 系列、 KYN 等系列等。低壓配電屏 (柜 )有固定式、抽屜式和混合式三種。固定式低壓配電屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，目前使用較廣的有 PGL、 GGL、 GGD 等系列，適用于發(fā)電廠、變電所和工礦企業(yè)等電力用戶作動(dòng)力和照明配電用。抽屜式低壓配電屏（柜）體積小、結(jié)構(gòu)新穎、通用性好、安裝維護(hù)方便、安全可靠，廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)和高層建筑的低壓配電系統(tǒng)中作受電、饋電、照明、電動(dòng)機(jī)控制及功率補(bǔ)償之用，常用的抽屜式配電屏有 BFC、 GCL、 GCK 等系列，它們一般用作三相交流系統(tǒng)中的動(dòng)力中心 (PC)和電動(dòng)機(jī)控制中心 (MCC)的配電和控制裝置。動(dòng)力配電箱和照明配電箱是車間和民用建筑 的供配電系統(tǒng)中對(duì)用電設(shè)備的最后一級(jí)控制和保護(hù)設(shè)備，分別用于動(dòng)力配電、控制和照明、小型動(dòng)力線路的控制、過負(fù)荷和短路保護(hù)。 西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 5 第三節(jié) 繼電保護(hù) 隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)的進(jìn)步，繼電保護(hù)向著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化，保護(hù)、測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化方向進(jìn)一步快速發(fā)展。與此同時(shí)越來越多的新技術(shù)、新理論將應(yīng)用于繼電保護(hù)領(lǐng)域，這要求我們繼電保護(hù)工作者不斷求學(xué)、探索和進(jìn)取，達(dá)到提高供電可靠性的目的，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 一、繼電保護(hù)在供電系統(tǒng)障礙中的作用 (一 )保證繼電系統(tǒng)的可靠性是發(fā)揮 繼電保護(hù)裝置作用的前提： 繼電系統(tǒng)的可靠性是發(fā)揮繼電保護(hù)裝置作用的前提。一般來說繼電保護(hù)的可靠性主要由配置合理、質(zhì)量和技術(shù)性能優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置以及正常的運(yùn)行維護(hù)和管理來保證。 (二 )繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中的作用： 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中的作用主要有以下三點(diǎn) : 。當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給脫離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對(duì)電力系統(tǒng)元件本身的損壞，降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供 電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求 (如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等 )。 。反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常工作情況，并根據(jù)不正常工作情況和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件的不同 (例如有無經(jīng)常值班人員 )發(fā)出信號(hào)，以便值班人員進(jìn)行處理，或由裝置自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行會(huì)引起事故的電氣設(shè)備予以切除。反應(yīng)不正常工作情況的繼電保護(hù)裝置允許帶一定的延時(shí)動(dòng)作。 。繼電保護(hù)不僅僅是一個(gè)事故處理與反應(yīng)裝置，同時(shí)也是監(jiān)控電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的裝置。 二、繼電保護(hù)常見的障礙 電壓互 感器二次電壓回路在運(yùn)行中出現(xiàn)故障是繼電保護(hù)工作中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。作為繼電保護(hù)測(cè)量設(shè)備的起始點(diǎn)，電壓互感器對(duì)二次系統(tǒng)的正常運(yùn)行非常重要，PT 二次回路設(shè)備不多，接線也不復(fù)雜，但 PT 二次回路上的故障卻不少見。由于PT 二次電壓回路上的故障而導(dǎo)致的嚴(yán)重后果是保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 6 PT 二次電壓回路異常主要集中在以下幾方面 :PT 二次中性點(diǎn)接地方式異常；表現(xiàn)為二次未接地 (虛接 )或多點(diǎn)接地。二次未接地 (虛接 )除了變電站接地網(wǎng)的原因，更多是由接線工藝引起的。這樣 PT 二次接地相與地網(wǎng)間產(chǎn)生電壓，該電壓由各相電壓不平衡程度和 接觸電阻決定。這個(gè)電壓疊加到保護(hù)裝置各相電壓上， 使各相電壓產(chǎn)生幅值和相位變化，引起阻抗元件和方向元件拒動(dòng)或誤動(dòng)。 PT 開口三角電壓回路異常； PT 開口三角電壓回路斷線，有機(jī)械上的原因，短路則與某些習(xí)慣做法有關(guān)。在電磁型母線、變壓器保護(hù)中，為達(dá)到零序電壓定值，往往將電壓繼電器中限流電阻短接，有的使用小刻度的電流繼電器，大大減小了開口三角回路阻抗。當(dāng)變電站內(nèi)或出口接地故障時(shí)，零序電壓較大，回路負(fù)荷阻抗較小，回路電流較大，電壓 (流 )繼電器線圈過熱后絕緣破壞發(fā)生短路。短路持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)就會(huì)燒斷線圈，使 PT 開口三角電壓回路在該處斷線，這種情況在許多地區(qū)發(fā)生過。 PT 二次失壓； PT 二次失壓是困擾使用電壓保護(hù)的經(jīng)典問題，糾其根本就是各類開斷設(shè)備性能和二次回路不完善引起的。 電流互感器是供給繼電保護(hù)和監(jiān)控系統(tǒng)判別系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的重要組件。作為繼電保護(hù)對(duì)電流互感器的基本要求就是電流互感器能夠真實(shí)地反映一次電流的波形，特別是在故障時(shí)，不但要求反映故障電流的大小，還要求反映電流的相位和波形，甚至是反映電流的變化率。而傳統(tǒng)的電磁式電流互感器是利用電磁感應(yīng)原理通過鐵心耦合實(shí)現(xiàn)一、二次電流變換的。由于鐵心具有磁飽和特性，是非線性 組件，當(dāng)一次電流很大，特別是一次電流中非周期分量的存在將使嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流成幾十倍、幾百倍增加，而且含有大量非周期分量和高次諧波分量，造成二次電流嚴(yán)重失真，嚴(yán)重影響了繼電保護(hù)的正確動(dòng)作。由電工基礎(chǔ)理論可知，電流互感器在嚴(yán)重飽和時(shí)，其一次電流中的直流分量很大，使其波形偏于時(shí)間軸的一側(cè)。鐵心中有剩磁，且剩磁方向與勵(lì)磁電流中直流分量產(chǎn)生的磁通方向相同，在短路電流直流分量和剩磁的共同作用下，鐵心在短路后不到半個(gè)周期就飽和了。于是，一次電流全部變?yōu)閯?lì)磁電流，二次電流幾乎為 0。由于電流互感器嚴(yán)重飽和，使其傳變特性變差 甚至輸出為 0，才導(dǎo)致了斷路器保護(hù)的拒動(dòng)，引起主變壓器后備保護(hù)越級(jí)跳閘。 針對(duì)目前微機(jī)繼電保護(hù)裝置自身的特點(diǎn)，造成了微機(jī)保護(hù)裝置故障一般有以下這些原因 : 電源問題，比如電源輸出功率的不足會(huì)造成輸出電壓下降，若電壓下降過大，會(huì)導(dǎo)致比較電路基準(zhǔn)值的變化，充電電路時(shí)間變短等一系列問題，從而影響到微機(jī)保護(hù)的邏輯配合，甚至邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發(fā)生時(shí)有出口繼電器、信號(hào)繼電器、重動(dòng)繼電器等相繼動(dòng)作，要求電源輸出有足夠的功率。如果現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故時(shí)，微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)無法給出后臺(tái)信號(hào)或是重合閘無法實(shí)現(xiàn)等現(xiàn)象，應(yīng)考慮電源的輸 出功率是否因元件老化而下降。對(duì)逆變電源應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，在定期檢西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 7 驗(yàn)時(shí)一定要按規(guī)程進(jìn)行逆變電源檢驗(yàn)。干擾和絕緣問題，微機(jī)保護(hù)的抗干擾性能較差，對(duì)講機(jī)和其他無線通信設(shè)備在保護(hù)屏附近使用，會(huì)導(dǎo)致一些邏輯元件誤動(dòng) 作。微機(jī)保護(hù)裝置的集成度高，布線緊密。長(zhǎng)期運(yùn)行后，由于靜電作用使插件的接線焊點(diǎn)周圍聚集大量靜電塵埃，可使兩焊點(diǎn)之間形成了導(dǎo)電通道，從而引起繼電保護(hù)故障的發(fā)生。 西南交通大學(xué)暑期實(shí)習(xí)報(bào)告 8 第 二 章 牽引變電所 第一節(jié) 二次設(shè)備電路概述 一、二次接線電路圖