第8章電氣二次回路

第八章電氣二次回路電流互感器（縮寫CT，文字符號TA）電流互感器是將交流一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成可供測量、保護等二次設備使用的二次側(cè)電流的變流設備，還可以使二次設備與一次高壓隔離，保證工作人員的安全一般二次側(cè)額定電流為5A或1A第一節(jié)互感器二次回路電流互感器的極性和相量圖用電流互感器時，需要考慮繞組的極性電流互感器一次繞組和二次繞組的極性通常采用減極性原則標注當一次和二次電流同時從互感器一次繞組和二次繞組的同極性端子流入時，它們在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相同當一次電流從L1（或L2）流入互感器一次繞組時，二次感應電流從K1（或K2）流出互感器二次繞組流出電流互感器極性的一般采用減極性原則標注，即：一、二次繞組中的電流在鐵心中產(chǎn)生的磁通方向相反。如圖所示，則L1與K1為一對同極性端子。電氣二次回路同極性端子可以用“*”、“·”等表示采用減極性標注的優(yōu)點：電流互感器一、二次電流相位相同電流互感器鐵芯中合成磁通為：電流關系為：2電流互感器的接線方式電流互感器的接線方式指電流互感器二次繞組與電流元件線圈之間的連接方式常用的接線方式有三相完全星形接線、兩相不完全星形接線、兩相電流差接線方式等三相都裝有電流互感器以及相應的電流元件，能夠反應三相的電流正常情況下中性線電流為In＝Ia+Ib+Ic＝0A三相完全星形接線只有兩相（一般是A、C相）裝有電流互感器以及相應的電流元件，只能反應兩相的電流正常情況下中性線電流為In＝Ia+Ic＝﹣Ib在中性點不直接接地的電網(wǎng)中，常采用三元件的不完全星形接線B兩相不完全星形接線

優(yōu)點：（1）少使用了一個電流互感器，節(jié)約了成本。（2）在減少二次電纜芯數(shù)的情況下，取得了第三相電流。缺點：（1）由于只有兩只電流互感器，當其中一點相性接反時，則公共線中的電流變?yōu)槠渌鼉上嚯娏鞯南嗔坎?，造成錯誤計量，且錯誤接線的機率較多。（所以在新裝或整改時都必須對互感器的極性進行效驗）。（2）這種接線線方式對A、C相接地和相間短路都可以起到很好的保護作用，可是當B相發(fā)生接地的時候，它就顯的無能為力。因為B相的電流為負的A、C相之和。現(xiàn)在大部分開關柜都是選用的此種接線方式。還有一小部分比較重要的開關柜使用的是三相星形接線。

只有兩相（一般是A、C相）裝有電流互感器和一個電流元件流入電流元件的電流為Ia－IcC兩相電流差接線電流互感器接線需要注意的問題(1)電流互感器二次應該有一個保安接地點防止互感器一、二次繞組絕緣擊穿時電力系統(tǒng)的高壓危及設備和人身安全。如果設置了兩個接地點，將造成地電位差電流由多組電流互感器連接構(gòu)成繼電保護電流回路時，其二次電流回路應在保護屏上設有一個公共接地點。（變壓器差動、母線、橋接線）單獨的電流互感器可以在配電室接地也可在控制室接地通常不允許繼電保護與測量儀表共用同一電流互感器繼電保護與測量儀表反應的電流范圍不同、測量精度要求也有區(qū)別電流互感器在運行中，應嚴防二次側(cè)開路開路后一次繞組流過的電流全部為Im→鐵心Φ↑↑→pFe↑↑→鐵心過熱，燒損繞組；e2↑（4.44fNΦ↑）二次繞組感應出很高的電壓→絕緣擊穿，危及測量人員和設備的安全。因此在一次電路工作時如需檢修或拆換電流表、功率表的電流線圈時，必須先將電流互感器的二次繞組短接。二次開路時，一次電流全部流入勵磁支路，鐵芯中磁通驟增，鐵芯嚴重飽和一次電流過零瞬間，在二次繞組兩端產(chǎn)生高電壓（甚至可能達幾千伏因此電流互感器二次回路不能裝設熔斷器，須有防止電流互感器二次回路開路的措施3電流互感器的誤差及二次負載電流互感器等值電路圖誤差簡單地講，測量、計量級繞組著重于精度，即誤差要小；保護級繞組著重于抗飽和能力，即在發(fā)生短路故障時，一次電流超過額定電流許多倍的情況下，一次電流與二次電流的比值仍在一定允許誤差范圍內(nèi)接近理論變比。計算公式為：(A-B)/B。A:二次側(cè)實測電流B:根據(jù)一次側(cè)實測電流和理論變比折算出的理論二次電流比值差的最小值分別為±0.5％和±0.2％。需要注意的，此類電流互感器的不保證在短路條件下滿足此比值差。變比誤差：實際電流互感器一、二次電流之比并不等于其標稱變比，其誤差稱為變比誤差相角誤差：電流互感器一、二次電流之間的相位有差別，稱為相角誤差繼電保護對電流互感器的誤差要求：綜合誤差不超過10%，即勵磁電流不超過一次電流的10％，相角誤差不超過7°D級鐵芯，10P10,對于保護級（P）的電流互感器而言，準確級分為5P和10P兩種其額定一次電流下的比值誤差是固定的，分別為±1％和±3％，復合誤差分別為5％和10％。5P20級的電流互感器的含義我們可以簡單的認為是：在電流互感器一次電流為20倍額定電流時，其二次電流誤差為5％。一般來講，10P級已經(jīng)能夠滿足110kV變電站的需要至于是10倍還是20倍過流，需要根據(jù)實際的潮流及短路計算確定。測量電流互感器誤差：10%誤差曲線校驗m：電流倍數(shù)I1/I1nZL：二次負載阻抗當負載阻抗對應的短路電流倍數(shù)符合電流互感器標稱時，表示合格互感器誤差對保護有影響電流互感器的配置原則（1）每條支路的電源側(cè)均裝設足夠數(shù)量的電流互感器，供該支路測量、保護使用。此原則同于開關電器的配置原則，因此有斷路器與電流互感器緊鄰布置。配置的電流互感器應滿足下列要求：1）一般應將保護與測量用的電流互感器分開；2）盡可能將電能計量儀表互感器與一般測量用互感器分開，前者必須使用0.5級互感器，并應使正常工作電流在電流互感器額定電流的2/3左右；3）保護用互感器的安裝位置應盡量擴大保護范圍，盡量消除主保護的不保護區(qū)；（4）大接地電流系統(tǒng)一般三相配置以反應單相接地故障；小電流接地系統(tǒng)發(fā)電機、變壓器支路也應三相配置以便監(jiān)視不對稱程度，其余支路一般配置于A、C相。（2）為了減輕內(nèi)部故障時發(fā)電機的損傷，用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應布置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量儀表的宜裝在發(fā)電機中性點側(cè)。（3）配備差動保護的元件，應在元件各端口配置電流互感器，當各端口屬于同一電壓級時，互感器變比應相同，接線方式相同。（4）為了防止支持式電流互感器套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)。二、電壓互感器二次回路電壓互感器是將交流一次側(cè)高電壓轉(zhuǎn)換成可供控制、測量、保護等二次設備使用的二次側(cè)電壓的變壓設備，還可以使二次設備與一次高壓隔離，保證工作人員的安全一般二次側(cè)額定相電壓為100／√3V

即57.74V電氣二次回路電壓互感器的極性和相量圖電壓互感器一、二次繞組的極性通常采用減極性原則標注當互感器一次繞組和二次繞組同時有電流從同極性端子流人時，它們在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相同圖中L1與K1是同極性端子，同樣L2與K2也是同極性端子電氣二次回路同極性端子可以用“*”、“·”等表示減極性標注的優(yōu)點：一次電壓、二次電壓相位相同電壓互感器的變比：2電壓互感器的接線常用的電壓互感器接線有：星形接線、V—V接線、開口三角接線等三個電壓互感器的Y0／Y0接線其一次繞組和二次繞組均接地。在這種接線方式中，從星形二次繞組可以獲得相對地的電壓、線電壓和相對中性點電壓。兩個電壓互感器的V—V接線

只能用于測量線電壓其一次繞組不能接地，二次繞組接地V-V接線的特點是：只用兩支單相電壓互感器就可以獲得三個對稱的線電壓，但是無法得到相對地的電壓。V-V接線以前較廣泛地應用于各種電測儀表，目前新建110kV變電站已經(jīng)不再使用這種接線方式。由兩只單相電壓互感器組成的V-V形接線時，其一次側(cè)是不允許接地的，因為這相當于系統(tǒng)的一相直接接地。而應在二次中性點接地，三相五柱電壓互感器的Y0／Y0／△接線中性點接地，且二次有兩組繞組一組接成星形，用于測量相電壓和線電壓另一組接成開口三角形，用于測量零序電壓PT接地方式通常有三種：?一次側(cè)中性點接地?二次側(cè)線圈接地?互感器鐵芯接地鐵心接地：在電壓互感器外殼上有一個接地樁頭，這是鐵心和外殼的接地點，起安全保護作用。一次側(cè)中性點接地:由三只單相電壓互感器組成星形接線時，其一次側(cè)中性點必須接地。如下圖所示。因為電壓互感器在系統(tǒng)中不僅有電壓測量，而且還起繼電保護的作用。當系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，系統(tǒng)中會出現(xiàn)零序電流。如果一次側(cè)中性點沒有接地，那么一次側(cè)就沒有零序電流通路，二次側(cè)開口三角形線圈兩端也就不會感應出零序電壓，繼電器KV就不會動作，發(fā)不出接地信號。二次側(cè)中性點接地:電壓互感器二次側(cè)要有一個接地點，這主要是出于安全上的考慮。當一次、二次側(cè)繞組間的絕緣被高壓擊穿時，一次側(cè)的高壓會竄到二次側(cè)，有了二次側(cè)的接地，能確保人員和設備的安全。另外，通過接地，可以給絕緣監(jiān)視裝置提供相電壓。二次側(cè)的接地方式通常有中性點接地和V相接地兩種，如下圖所示:根據(jù)繼電保護等具體要求加以選用。

采用V相接地時，中性點不能再直接接地。為了避免一、二次繞組間絕緣擊穿后，一次側(cè)高壓竄入二次側(cè)，故在二次側(cè)中性點通過一個保護間隙接地。當高壓竄入二次側(cè)時，間隙擊穿接地，v相繞組被短接，該相熔斷器會熔斷，起到保護作用。

二次側(cè)接地點按規(guī)程規(guī)定，均應選在主控室保護屏經(jīng)端子排接地，而在配電裝置處只設置試驗檢修時的安全接地點。

電壓互感器接線需要注意的問題（1）電壓互感器二次側(cè)必須有一個保安接地點，防止一、二次繞組之間出現(xiàn)漏電或電擊穿時，一次側(cè)的高電壓進人二次繞組，危及人身和設備安全電壓互感器二次側(cè)接地有b相接地和中性點接地兩種（2）電壓互感器在運行中嚴防二次側(cè)短路電壓互感器正常運行時，如二次側(cè)短路，將產(chǎn)生數(shù)值很大的短路電流，威脅設備安全。因此，在電壓互感器二次回路應裝設熔斷器或自動開關3電壓互感器的誤差電壓互感器一、二次繞組存在漏抗及電阻，因此存在變比誤差和相位誤差測量儀表對電壓互感器的準確度要求比繼電保護的高測量0.5級，計量0.2，保護P級第二節(jié)二次接線及讀圖方法繼電保護二次接線圖按照用途分原理接線圖安裝接線圖微機型保護邏輯框圖表明其工作交流回路展開圖歸總式原理接線圖展開式原理接線圖分立元件構(gòu)成的一歸總式原理接線圖（原理圖）歸總式原理接線圖：簡稱原理圖，它以整體的形式表示各二次設備之間的電氣聯(lián)接，一般與一次回路的有關部分畫在一起，設備的接點與線圈是集中畫在一起的，能綜合出交流電壓、電流回路和直流回路間的聯(lián)系，使讀圖者對二次回路的構(gòu)成及動作過程有一個明確的整體概念1歸總式原理圖的特點二次接線與一次系統(tǒng)接線的相關部分畫在一張圖上，直觀、形象電氣元件采用統(tǒng)一的文字符號，按動作順序畫出缺點是不能表明電氣元件的內(nèi)部接線、二次回路的端子號、導線的實際連接方式2歸總式原理圖的應用便于分析保護動作行為可作為二次回路設計、繪制展開式原理圖等其他工程圖的原始依據(jù)，但不能直接作為施工圖紙展開式原理接線圖：以分散的形式表示二次設備之間的連接。展開圖中二次設備的接點與線圈分散布置，交流電壓、交流電流、直流回路分別繪制。這種繪制方式容易跟蹤回路的動作順序，便于二次回路的設計，也容易在讀圖時發(fā)現(xiàn)回路中的錯誤。二、展開式原理接線圖（展開圖）展開圖按供給二次回路的獨立電源劃分，將交流電流回路、交流電壓回路、直流操作回路、信號回路分開表示同一電氣元件的電流線圈、電壓線圈、觸點分別畫在不同的回路中，采用相同的文字符號電氣二次回路展開式原理圖的特點按不同電源回路劃分成多個獨立回路，交流回路按照A、B、C相序，直流回路各電氣元件（繼電器、裝置等）按動作順序自上而下、從左到右排列在圖形上方有統(tǒng)一規(guī)定的文字符號，右側(cè)有邏輯回路作用的文字注釋各導線、端子有統(tǒng)一規(guī)定的回路編號和標號展開接線圖按，接線清晰、易于閱讀和分析、便于分類查線，可用于了解整套裝置的動作程序和工作原理是二次回路工作的依據(jù)。2展開式原理圖的回路標號交流回路標號交流回路按相別順序標號如A411、C411、N411交流回路按照用途不同使用不同的數(shù)字組如電流回路用400—599、電壓回路用600—799互感器回路在限定的數(shù)字組范圍內(nèi)，自互感器引出端按順序編號如：TA1用411—419、TV2用621—629某些特定交流回路采用專用的編號組直流回路標號原則不同用途的直流回路使用不同的數(shù)字范圍如：控制和保護回路用001—099及1—599，勵磁回路用601—699控制和保護回路，按照熔斷器所屬的回路分組，每組按照先正極性回路奇數(shù)順序編號負極性回路偶數(shù)順序編號經(jīng)過回路中的電壓元件后，回路的極性發(fā)生改變，其編號的奇偶順序即隨之改變某些特定的回路采用專用編號組，如：正電源101、201，負電源用102、202，合閘3，分閘33等回

路

名

稱數(shù)

字

標

號

組一二三四正電源回路負電源回路合閘回路綠燈或合閘回路監(jiān)視繼電器回路①跳閘回路紅燈或跳閘回路監(jiān)視繼電器回路①備用電源自動合閘回路②開關設備的位置信號回路事故跳閘音響信號回路保護回路發(fā)電機勵磁回路信號及其他回路010203~310533~493550~6970~8990~99101102103~131105133~149135150~169170~189190~199201202203~231205233~249235250~269270~289290~299301302303~331305333~349335350~369370~389390~39901~099（或J1~J99）601~699701~999回路類別標號范圍備注控制與保護1～399信號700～799電流400～599母差300～399前加文字電壓600～799前面加文字遙信800～899六、二次回路導線的選擇1）保護和測量的電流回路截面不小于2.5mm2

。2）在保護的電流回路所選導線（截面）要經(jīng)電流互感器10％誤差缺陷校核。3）在電壓回路的導線（截面）要滿足計費電能表不大于0.5％壓降，保護與測量不大于3％壓降。4）在操作回路中，所選導線（截面）應滿足最大壓降（含回路中電流線圈阻抗）不大于10％額定電源電壓。三、安裝圖（安裝接線圖）是二次回路設計的最后階段是制造、施工、運行、調(diào)試、檢修等的主要參考圖紙圖中的各種電器和連接線，按照實際圖形、位置和連接關系依一定比例繪制屏面布置圖是從屏正面看，將各安裝設備的實際安裝位置按比例畫出的正視圖屏背面接線圖是從屏背面看，表明屏內(nèi)安裝設備在背面引出端子，以及與端子排之間的連接關系的圖紙端子排圖是從屏背面看，表明屏內(nèi)設備連接與屏頂設備、屏外設備連接關系的圖紙1安裝圖的組成安裝圖的標號安裝單位編號和設備順序編號（與屏面布置圖一致）設備文字符號（與展開接線圖一致）設備型號電氣二次回路相對編號法甲、乙兩個端子（設備端子、端子排等）應該用導線連接，那么在甲端子旁標出乙端子的編號、在乙端子旁標出甲端子的編號，即甲、乙兩個端子的編號相對應四微機保護及自動裝置圖微機保護及自動裝置圖微機型裝置在二次系統(tǒng)中是整體，沒有直流回路展開圖微機保護的內(nèi)部電流電壓連接，節(jié)點，線圈等元件或邏輯聯(lián)系有廠家專門的圖紙五二次回路讀圖基本方法先交流、后直流先找電源、后看回路接線先找線圈、后找相應的觸點先上后下、先左后右先設定操作方式、再讀圖1）先交流、后直流；2）交流看電源、直流找線圈；3）先找線圈、再找接點，每個接點都查清；4）先上后下、先左后右，屏外設備不能掉；5）安裝圖紙要結(jié)合展開圖。第三節(jié)斷路器及隔離開關控制回路按照控制斷路器數(shù)量不同，分為一對一控制和一對N控制按照操作電源不同，可分為強電控制和弱點控制按照控制地點不同，可分為就地控制和遠方控制斷路器分為：油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器、壓縮空氣斷路器等一、控制方式及控制設備1斷路器控制方式3控制設備2隔離開關控制方式斷路器自身附帶的跳、合閘傳動裝置，包括跳閘機構(gòu)、合閘機構(gòu)、維持機構(gòu)主要類型：電磁操動機構(gòu)、彈簧儲能操動機構(gòu)、液壓操動機構(gòu)、空氣操動機構(gòu)等電磁操動機構(gòu)的合閘線圈需要電流很大，需要中間合閘接觸器彈簧儲能操動機構(gòu)、液壓操動機構(gòu)和空氣操動機構(gòu)的合閘線圈需要電流不大1斷路器操動機構(gòu)斷路器操作完成后應迅速斷開跳、合閘回路，以免燒壞線圈（斷路器的跳、合閘線圈是按照短時通電設計的）斷路器既能夠通過操作開關遠方實現(xiàn)手動跳、合閘操作，又能夠通過繼電保護和自動裝置實現(xiàn)自動跳、合閘操作具有反映斷路器分、合位置狀態(tài)以及手動、自動操作的明顯信號具有防止斷路器多次分、合動作的“防跳回路”具有操作回路、操作電源完好的監(jiān)視回路具有壓力正?；驈椈蓛δ艿鹊谋O(jiān)視回路和閉鎖斷路器操作接線簡單、使用設備和電纜最少對斷路器控制回路的基本要求斷路器控制回路舉例位置信號紅燈、綠燈發(fā)平光或閃光隔離開關控制方式分為就地控制和遠方控制兩種隔離開關控制電路構(gòu)成原則隔離開關控制回路必須受對應的斷路器閉鎖控制回路必須受對應的接地刀閘閉鎖操作脈沖應是短時的，并操作完成后能夠自動解除3隔離開關控制及閉鎖電路隔離開關控制電路隔離開關電氣閉鎖隔離開關操作閉鎖目的是避免帶負荷拉、合隔離開關閉鎖裝置有機械閉鎖、電氣閉鎖和微機防誤閉鎖“五防”：防止誤操作斷路器；防止帶負荷拉合隔離開關；防止帶電掛接地線；防止帶地線送電；防止誤入帶電間隔一、信號回路的作用和類型采用各種儀表監(jiān)視電氣設備的運行狀態(tài)；采用燈光和音響信號反映設備正常和非正常運行狀況。運行人員根據(jù)信號進行分析、判斷和處理第四節(jié)信號回路對信號系統(tǒng)的主要要求斷路器事故跳閘時，及時發(fā)出事故信號，以及位置指示燈閃光，并有光字牌顯示異常運行情況發(fā)生時，瞬時或延時發(fā)出警鈴音響信號，即預告信號，并有光字牌顯示音響信號能夠手動和自動復歸，并能保留光字牌信號能夠?qū)崿F(xiàn)信號回路的監(jiān)視和試驗第四節(jié)信號回路信號的分類按電源分：強電信號回路（110V或220V）和弱電信號回路（48V及以下）按信號的用途分：位置信號：斷路器、隔離開關、調(diào)壓分接頭等位置信號事故信號：音響及燈光信號預告信號：異常運行時的警鈴音響及其光信號，分瞬時和延時指揮信號和聯(lián)系信號：主控制室向其他各控制室發(fā)出操作命令，聯(lián)系信號用于各控制室之間的聯(lián)系通常將事故信號、預告信號及一些其他公用信號集中構(gòu)成中央信號二位置信號1隔離開關位置信號：模擬指示牌電動式位置指示器2有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓分接頭位置信號：燈盤式傳送指示器數(shù)碼管式位置指示器三中央信號1事故音響信號起動回路（利用不對應原理）2預告信號起動回路3光字牌查燈電路第五節(jié)測量回路測量儀表：電流表、電壓表、有功功率表、無功功率表、有功電能表、無功電能表和頻率表等有功功率和有功電能的測量三相三線制系統(tǒng)，采用“兩表法”三相四線制系統(tǒng)，采用“三表法”無功功率和無功電能的測量一功率測量電氣