第8章电气二次回路

第八章电气二次回路电流互感器（缩写CT，文字符号TA）电流互感器是将交流一次侧大电流转换成可供测量、保护等二次设备使用的二次侧电流的变流设备，还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全一般二次侧额定电流为5A或1A第一节互感器二次回路电流互感器的极性和相量图用电流互感器时，需要考虑绕组的极性电流互感器一次绕组和二次绕组的极性通常采用减极性原则标注当一次和二次电流同时从互感器一次绕组和二次绕组的同极性端子流入时，它们在铁芯中产生的磁通方向相同当一次电流从L1（或L2）流入互感器一次绕组时，二次感应电流从K1（或K2）流出互感器二次绕组流出电流互感器极性的一般采用减极性原则标注，即：一、二次绕组中的电流在铁心中产生的磁通方向相反。如图所示，则L1与K1为一对同极性端子。电气二次回路同极性端子可以用“*”、“·”等表示采用减极性标注的优点：电流互感器一、二次电流相位相同电流互感器铁芯中合成磁通为：电流关系为：2电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式指电流互感器二次绕组与电流元件线圈之间的连接方式常用的接线方式有三相完全星形接线、两相不完全星形接线、两相电流差接线方式等三相都装有电流互感器以及相应的电流元件，能够反应三相的电流正常情况下中性线电流为In＝Ia+Ib+Ic＝0A三相完全星形接线只有两相（一般是A、C相）装有电流互感器以及相应的电流元件，只能反应两相的电流正常情况下中性线电流为In＝Ia+Ic＝﹣Ib在中性点不直接接地的电网中，常采用三元件的不完全星形接线B两相不完全星形接线

优点：（1）少使用了一个电流互感器，节约了成本。（2）在减少二次电缆芯数的情况下，取得了第三相电流。缺点：（1）由于只有两只电流互感器，当其中一点相性接反时，则公共线中的电流变为其它两相电流的相量差，造成错误计量，且错误接线的机率较多。（所以在新装或整改时都必须对互感器的极性进行效验）。（2）这种接线线方式对A、C相接地和相间短路都可以起到很好的保护作用，可是当B相发生接地的时候，它就显的无能为力。因为B相的电流为负的A、C相之和。现在大部分开关柜都是选用的此种接线方式。还有一小部分比较重要的开关柜使用的是三相星形接线。

只有两相（一般是A、C相）装有电流互感器和一个电流元件流入电流元件的电流为Ia－IcC两相电流差接线电流互感器接线需要注意的问题(1)电流互感器二次应该有一个保安接地点防止互感器一、二次绕组绝缘击穿时电力系统的高压危及设备和人身安全。如果设置了两个接地点，将造成地电位差电流由多组电流互感器连接构成继电保护电流回路时，其二次电流回路应在保护屏上设有一个公共接地点。（变压器差动、母线、桥接线）单独的电流互感器可以在配电室接地也可在控制室接地通常不允许继电保护与测量仪表共用同一电流互感器继电保护与测量仪表反应的电流范围不同、测量精度要求也有区别电流互感器在运行中，应严防二次侧开路开路后一次绕组流过的电流全部为Im→铁心Φ↑↑→pFe↑↑→铁心过热，烧损绕组；e2↑（4.44fNΦ↑）二次绕组感应出很高的电压→绝缘击穿，危及测量人员和设备的安全。因此在一次电路工作时如需检修或拆换电流表、功率表的电流线圈时，必须先将电流互感器的二次绕组短接。二次开路时，一次电流全部流入励磁支路，铁芯中磁通骤增，铁芯严重饱和一次电流过零瞬间，在二次绕组两端产生高电压（甚至可能达几千伏因此电流互感器二次回路不能装设熔断器，须有防止电流互感器二次回路开路的措施3电流互感器的误差及二次负载电流互感器等值电路图误差简单地讲，测量、计量级绕组着重于精度，即误差要小；保护级绕组着重于抗饱和能力，即在发生短路故障时，一次电流超过额定电流许多倍的情况下，一次电流与二次电流的比值仍在一定允许误差范围内接近理论变比。计算公式为：(A-B)/B。A:二次侧实测电流B:根据一次侧实测电流和理论变比折算出的理论二次电流比值差的最小值分别为±0.5％和±0.2％。需要注意的，此类电流互感器的不保证在短路条件下满足此比值差。变比误差：实际电流互感器一、二次电流之比并不等于其标称变比，其误差称为变比误差相角误差：电流互感器一、二次电流之间的相位有差别，称为相角误差继电保护对电流互感器的误差要求：综合误差不超过10%，即励磁电流不超过一次电流的10％，相角误差不超过7°D级铁芯，10P10,对于保护级（P）的电流互感器而言，准确级分为5P和10P两种其额定一次电流下的比值误差是固定的，分别为±1％和±3％，复合误差分别为5％和10％。5P20级的电流互感器的含义我们可以简单的认为是：在电流互感器一次电流为20倍额定电流时，其二次电流误差为5％。一般来讲，10P级已经能够满足110kV变电站的需要至于是10倍还是20倍过流，需要根据实际的潮流及短路计算确定。测量电流互感器误差：10%误差曲线校验m：电流倍数I1/I1nZL：二次负载阻抗当负载阻抗对应的短路电流倍数符合电流互感器标称时，表示合格互感器误差对保护有影响电流互感器的配置原则（1）每条支路的电源侧均装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。此原则同于开关电器的配置原则，因此有断路器与电流互感器紧邻布置。配置的电流互感器应满足下列要求：1）一般应将保护与测量用的电流互感器分开；2）尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的2/3左右；3）保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区；（4）大接地电流系统一般三相配置以反应单相接地故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也应三相配置以便监视不对称程度，其余支路一般配置于A、C相。（2）为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的宜装在发电机中性点侧。（3）配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。（4）为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。二、电压互感器二次回路电压互感器是将交流一次侧高电压转换成可供控制、测量、保护等二次设备使用的二次侧电压的变压设备，还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全一般二次侧额定相电压为100／√3V

即57.74V电气二次回路电压互感器的极性和相量图电压互感器一、二次绕组的极性通常采用减极性原则标注当互感器一次绕组和二次绕组同时有电流从同极性端子流人时，它们在铁芯中产生的磁通方向相同图中L1与K1是同极性端子，同样L2与K2也是同极性端子电气二次回路同极性端子可以用“*”、“·”等表示减极性标注的优点：一次电压、二次电压相位相同电压互感器的变比：2电压互感器的接线常用的电压互感器接线有：星形接线、V—V接线、开口三角接线等三个电压互感器的Y0／Y0接线其一次绕组和二次绕组均接地。在这种接线方式中，从星形二次绕组可以获得相对地的电压、线电压和相对中性点电压。两个电压互感器的V—V接线

只能用于测量线电压其一次绕组不能接地，二次绕组接地V-V接线的特点是：只用两支单相电压互感器就可以获得三个对称的线电压，但是无法得到相对地的电压。V-V接线以前较广泛地应用于各种电测仪表，目前新建110kV变电站已经不再使用这种接线方式。由两只单相电压互感器组成的V-V形接线时，其一次侧是不允许接地的，因为这相当于系统的一相直接接地。而应在二次中性点接地，三相五柱电压互感器的Y0／Y0／△接线中性点接地，且二次有两组绕组一组接成星形，用于测量相电压和线电压另一组接成开口三角形，用于测量零序电压PT接地方式通常有三种：•一次侧中性点接地•二次侧线圈接地•互感器铁芯接地铁心接地：在电压互感器外壳上有一个接地桩头，这是铁心和外壳的接地点，起安全保护作用。一次侧中性点接地:由三只单相电压互感器组成星形接线时，其一次侧中性点必须接地。如下图所示。因为电压互感器在系统中不仅有电压测量，而且还起继电保护的作用。当系统中发生单相接地时，系统中会出现零序电流。如果一次侧中性点没有接地，那么一次侧就没有零序电流通路，二次侧开口三角形线圈两端也就不会感应出零序电压，继电器KV就不会动作，发不出接地信号。二次侧中性点接地:电压互感器二次侧要有一个接地点，这主要是出于安全上的考虑。当一次、二次侧绕组间的绝缘被高压击穿时，一次侧的高压会窜到二次侧，有了二次侧的接地，能确保人员和设备的安全。另外，通过接地，可以给绝缘监视装置提供相电压。二次侧的接地方式通常有中性点接地和V相接地两种，如下图所示:根据继电保护等具体要求加以选用。

采用V相接地时，中性点不能再直接接地。为了避免一、二次绕组间绝缘击穿后，一次侧高压窜入二次侧，故在二次侧中性点通过一个保护间隙接地。当高压窜入二次侧时，间隙击穿接地，v相绕组被短接，该相熔断器会熔断，起到保护作用。

二次侧接地点按规程规定，均应选在主控室保护屏经端子排接地，而在配电装置处只设置试验检修时的安全接地点。

电压互感器接线需要注意的问题（1）电压互感器二次侧必须有一个保安接地点，防止一、二次绕组之间出现漏电或电击穿时，一次侧的高电压进人二次绕组，危及人身和设备安全电压互感器二次侧接地有b相接地和中性点接地两种（2）电压互感器在运行中严防二次侧短路电压互感器正常运行时，如二次侧短路，将产生数值很大的短路电流，威胁设备安全。因此，在电压互感器二次回路应装设熔断器或自动开关3电压互感器的误差电压互感器一、二次绕组存在漏抗及电阻，因此存在变比误差和相位误差测量仪表对电压互感器的准确度要求比继电保护的高测量0.5级，计量0.2，保护P级第二节二次接线及读图方法继电保护二次接线图按照用途分原理接线图安装接线图微机型保护逻辑框图表明其工作交流回路展开图归总式原理接线图展开式原理接线图分立元件构成的一归总式原理接线图（原理图）归总式原理接线图：简称原理图，它以整体的形式表示各二次设备之间的电气联接，一般与一次回路的有关部分画在一起，设备的接点与线圈是集中画在一起的，能综合出交流电压、电流回路和直流回路间的联系，使读图者对二次回路的构成及动作过程有一个明确的整体概念1归总式原理图的特点二次接线与一次系统接线的相关部分画在一张图上，直观、形象电气元件采用统一的文字符号，按动作顺序画出缺点是不能表明电气元件的内部接线、二次回路的端子号、导线的实际连接方式2归总式原理图的应用便于分析保护动作行为可作为二次回路设计、绘制展开式原理图等其他工程图的原始依据，但不能直接作为施工图纸展开式原理接线图：以分散的形式表示二次设备之间的连接。展开图中二次设备的接点与线圈分散布置，交流电压、交流电流、直流回路分别绘制。这种绘制方式容易跟踪回路的动作顺序，便于二次回路的设计，也容易在读图时发现回路中的错误。二、展开式原理接线图（展开图）展开图按供给二次回路的独立电源划分，将交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路、信号回路分开表示同一电气元件的电流线圈、电压线圈、触点分别画在不同的回路中，采用相同的文字符号电气二次回路展开式原理图的特点按不同电源回路划分成多个独立回路，交流回路按照A、B、C相序，直流回路各电气元件（继电器、装置等）按动作顺序自上而下、从左到右排列在图形上方有统一规定的文字符号，右侧有逻辑回路作用的文字注释各导线、端子有统一规定的回路编号和标号展开接线图按，接线清晰、易于阅读和分析、便于分类查线，可用于了解整套装置的动作程序和工作原理是二次回路工作的依据。2展开式原理图的回路标号交流回路标号交流回路按相别顺序标号如A411、C411、N411交流回路按照用途不同使用不同的数字组如电流回路用400—599、电压回路用600—799互感器回路在限定的数字组范围内，自互感器引出端按顺序编号如：TA1用411—419、TV2用621—629某些特定交流回路采用专用的编号组直流回路标号原则不同用途的直流回路使用不同的数字范围如：控制和保护回路用001—099及1—599，励磁回路用601—699控制和保护回路，按照熔断器所属的回路分组，每组按照先正极性回路奇数顺序编号负极性回路偶数顺序编号经过回路中的电压元件后，回路的极性发生改变，其编号的奇偶顺序即随之改变某些特定的回路采用专用编号组，如：正电源101、201，负电源用102、202，合闸3，分闸33等回

路

名

称数

字

标

号

组一二三四正电源回路负电源回路合闸回路绿灯或合闸回路监视继电器回路①跳闸回路红灯或跳闸回路监视继电器回路①备用电源自动合闸回路②开关设备的位置信号回路事故跳闸音响信号回路保护回路发电机励磁回路信号及其他回路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回路类别标号范围备注控制与保护1～399信号700～799电流400～599母差300～399前加文字电压600～799前面加文字遥信800～899六、二次回路导线的选择1）保护和测量的电流回路截面不小于2.5mm2

。2）在保护的电流回路所选导线（截面）要经电流互感器10％误差缺陷校核。3）在电压回路的导线（截面）要满足计费电能表不大于0.5％压降，保护与测量不大于3％压降。4）在操作回路中，所选导线（截面）应满足最大压降（含回路中电流线圈阻抗）不大于10％额定电源电压。三、安装图（安装接线图）是二次回路设计的最后阶段是制造、施工、运行、调试、检修等的主要参考图纸图中的各种电器和连接线，按照实际图形、位置和连接关系依一定比例绘制屏面布置图是从屏正面看，将各安装设备的实际安装位置按比例画出的正视图屏背面接线图是从屏背面看，表明屏内安装设备在背面引出端子，以及与端子排之间的连接关系的图纸端子排图是从屏背面看，表明屏内设备连接与屏顶设备、屏外设备连接关系的图纸1安装图的组成安装图的标号安装单位编号和设备顺序编号（与屏面布置图一致）设备文字符号（与展开接线图一致）设备型号电气二次回路相对编号法甲、乙两个端子（设备端子、端子排等）应该用导线连接，那么在甲端子旁标出乙端子的编号、在乙端子旁标出甲端子的编号，即甲、乙两个端子的编号相对应四微机保护及自动装置图微机保护及自动装置图微机型装置在二次系统中是整体，没有直流回路展开图微机保护的内部电流电压连接，节点，线圈等元件或逻辑联系有厂家专门的图纸五二次回路读图基本方法先交流、后直流先找电源、后看回路接线先找线圈、后找相应的触点先上后下、先左后右先设定操作方式、再读图1）先交流、后直流；2）交流看电源、直流找线圈；3）先找线圈、再找接点，每个接点都查清；4）先上后下、先左后右，屏外设备不能掉；5）安装图纸要结合展开图。第三节断路器及隔离开关控制回路按照控制断路器数量不同，分为一对一控制和一对N控制按照操作电源不同，可分为强电控制和弱点控制按照控制地点不同，可分为就地控制和远方控制断路器分为：油断路器、真空断路器、SF6断路器、压缩空气断路器等一、控制方式及控制设备1断路器控制方式3控制设备2隔离开关控制方式断路器自身附带的跳、合闸传动装置，包括跳闸机构、合闸机构、维持机构主要类型：电磁操动机构、弹簧储能操动机构、液压操动机构、空气操动机构等电磁操动机构的合闸线圈需要电流很大，需要中间合闸接触器弹簧储能操动机构、液压操动机构和空气操动机构的合闸线圈需要电流不大1断路器操动机构断路器操作完成后应迅速断开跳、合闸回路，以免烧坏线圈（断路器的跳、合闸线圈是按照短时通电设计的）断路器既能够通过操作开关远方实现手动跳、合闸操作，又能够通过继电保护和自动装置实现自动跳、合闸操作具有反映断路器分、合位置状态以及手动、自动操作的明显信号具有防止断路器多次分、合动作的“防跳回路”具有操作回路、操作电源完好的监视回路具有压力正常或弹簧储能等的监视回路和闭锁断路器操作接线简单、使用设备和电缆最少对断路器控制回路的基本要求断路器控制回路举例位置信号红灯、绿灯发平光或闪光隔离开关控制方式分为就地控制和远方控制两种隔离开关控制电路构成原则隔离开关控制回路必须受对应的断路器闭锁控制回路必须受对应的接地刀闸闭锁操作脉冲应是短时的，并操作完成后能够自动解除3隔离开关控制及闭锁电路隔离开关控制电路隔离开关电气闭锁隔离开关操作闭锁目的是避免带负荷拉、合隔离开关闭锁装置有机械闭锁、电气闭锁和微机防误闭锁“五防”：防止误操作断路器；防止带负荷拉合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带地线送电；防止误入带电间隔一、信号回路的作用和类型采用各种仪表监视电气设备的运行状态；采用灯光和音响信号反映设备正常和非正常运行状况。运行人员根据信号进行分析、判断和处理第四节信号回路对信号系统的主要要求断路器事故跳闸时，及时发出事故信号，以及位置指示灯闪光，并有光字牌显示异常运行情况发生时，瞬时或延时发出警铃音响信号，即预告信号，并有光字牌显示音响信号能够手动和自动复归，并能保留光字牌信号能够实现信号回路的监视和试验第四节信号回路信号的分类按电源分：强电信号回路（110V或220V）和弱电信号回路（48V及以下）按信号的用途分：位置信号：断路器、隔离开关、调压分接头等位置信号事故信号：音响及灯光信号预告信号：异常运行时的警铃音响及其光信号，分瞬时和延时指挥信号和联系信号：主控制室向其他各控制室发出操作命令，联系信号用于各控制室之间的联系通常将事故信号、预告信号及一些其他公用信号集中构成中央信号二位置信号1隔离开关位置信号：模拟指示牌电动式位置指示器2有载调压变压器调压分接头位置信号：灯盘式传送指示器数码管式位置指示器三中央信号1事故音响信号起动回路（利用不对应原理）2预告信号起动回路3光字牌查灯电路第五节测量回路测量仪表：电流表、电压表、有功功率表、无功功率表、有功电能表、无功电能表和频率表等有功功率和有功电能的测量三相三线制系统，采用“两表法”三相四线制系统，采用“三表法”无功功率和无功电能的测量一功率测量电气