高压开关柜二次回路讲解

高压开关柜二次回路讲解第一页，共四十七页，编辑于2023年，星期六KYN28-12高压开关柜——继电保护及二次回路夕眸第二页，共四十七页，编辑于2023年，星期六一、10kV配电系统在电力系统中的重要位置发电变电输电配电用电10kV配电系统是电力系统中发电、变电、输电、配电和用电等五个环节的一个重要组成部分。它能不能安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到党政机关、工矿企业、居民生活用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。例如，电力系统中某一企业的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应①，会造成电气设备或电气线路的致命损坏，还有可能使系统的稳定性受到破坏，出现电流、电压、功率等运行参数的剧烈变化的现象。

为了确保10kV配电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置对其保护。第三页，共四十七页，编辑于2023年，星期六二、继电保护装置

继电保护装置定义:指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种装置。

继电保护装置的构成：常规继电保护装置由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成。

继电保护装置的继电保护原理：在电力系统中利用正常运行和故障时各物理量的差别构成各种不同原理和类型继电保护装置去保护。

继电保护装置的主要作用：通过缩小事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。

继电保护装置的基本要求：选择性、速动性、灵敏性⑴、可靠性。

第四页，共四十七页，编辑于2023年，星期六三、KYN28-12高压开关柜继电保护及二次回路：根据实际工程图纸进行解析，图纸参见“哈尔滨超精密装备工程”。

电流保护仪表接线端子排回路解析第五页，共四十七页，编辑于2023年，星期六

电流保护：反映电力系统中电气元件故障或不正常运行状态前后电流变化的保护；如，定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护等。

按GB50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对3~66kV电力线路，应设相间保护、单相接地保护和过负荷保护。

相间保护：（1）35kV及以下的单侧电源供电线路常采用三段式电流保护装置。②原理：

继电保护装置反映电流增大而动作于断路器的跳闸机构，使断路器跳闸，切除短路故障部分。优点：动作时间比较准确，整定简单缺点：所需继电器数量较多，接线复杂，且一般直流操作电源，需设置直流屏，投资较大，靠近电源处保护装置动作时间较长。组成：Ⅰ段：瞬时电流速断保护； Ⅱ段：限时电流速断保护；Ⅲ段：定时限过电流保护。电流保护第六页，共四十七页，编辑于2023年，星期六三段式电流保护工作原理图第七页，共四十七页，编辑于2023年，星期六工作原理图： AB段线路的保护装置1的第一段为瞬时电流速断保护，它的保护范围是线路AB首端的一部分（类似L1），动作时限为(红色)tⅠ,它由电流继电器和中间继电器的固定时间决定的（继电器：0.04~0.08秒，断路器：0.06~0.15秒）；第二段为电流速断保护，它的保护范围是线路AB的全部并伸延至线路BC的一部分（类似L2），其动作时限为(红色)tⅡ=(绿色)tⅠ+△t；（△t为时限级差，一般为0.5秒）

第一段和第二段共同构成线路AB的主保护；

第三段为定时限过电流保护，保护范围包括线路AB及线路BC的全部（类似L3），动作时限为（红色）tⅢ=(绿色)tⅢ+△t；

第三段作为后备保护，当线路BC的保护拒动或断路器QF2失灵时，线路AB的过电流保护均可起后备保护作用，这叫远后备保护；当线路AB的主保护拒动时，线路AB的第三段（定时限过电流保护）保护起后备保护作用，成为近后备保护。第八页，共四十七页，编辑于2023年，星期六（左：总归式原理图）三段式电流保护接线原理图（右：展开式原理图）第九页，共四十七页，编辑于2023年，星期六接线原理图：

采用两相不完全星形接线方式，图中K1、K2、K7、K10（粉色回路）构成继电保护装置的第一段保护，即瞬时电流速断保护；K3、K4、K8、K11（黄色回路）构成继电保护装置的第二段保护，即限时电流速断保护；K5、K6、K9、K12（青色回路）构成继电保护装置的第三段保护，即定时限过电流保护；任何一段保护动作时，均有相应的信号继电器掉牌，从而知道哪段保护曾动作过，以便分析故障的大概范围。

注：线路相间短路的电流保护不一定都用三段，也可以只用两段，即瞬时或限时电流速断保护作为Ⅰ段，过电流保护作为第Ⅱ段。第十页，共四十七页，编辑于2023年，星期六定义：反时限过电流保护是利用具有反时限特性的电流继电器，如GL-15系列感应式电流继电器构成的过电流保护。特点：在同一线路不同点短路时，由于短路电流不同，因而保护具有不同的动作时限，在线路靠近电源端短路时，短路电流较大，动作时限较短。

第十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期六感应式电流继电器结构图第十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期六感应式电流继电器动作原理：

将磁导体1的磁极分为两部分，在其中一部分加短路环2④，另一部分不加，（从短路环包围的截面下穿出来的磁通Φ1，滞后于无短路环的截面下穿出来的磁通Φ2，它们在时间上有相位差ψ，且在空间位置上不重合。）这样的不同的两个磁通穿过铝盘3时，便在铝盘上产生一个电磁转矩Mem⑤。

当继电器中的电流达到感应元件动作电流⑥的20%~30%时，在铝盘上产生的电磁力矩即可克服摩擦阻力矩Mf，铝盘缓缓转动。—继电器的正常状态第十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期六

当电流等于或大于感应元件的动作电流时，铝盘上的电磁力矩Mem（相应的作用力为F1）和铝盘切割永久磁铁6的磁通时产生的制动力矩Mbrk（相应的作用力为F2）都增大，在F1和F2的共同作用下，产生使铝盘3连同可动框架4绕轴18顺时针转动的合成力矩Mrsl。当Mrsl克服了弹簧5的反作用力矩Mel，框架4绕轴18转动，使螺旋杆7与扇形齿轮8啮合。这时，螺旋杆7的旋转带动扇形齿轮8抬高，其上的顶杆23将瞬时衔铁10左端的横担9抬高，使瞬时衔铁10的右端与磁导体1的气隙减小，直至衔铁被吸下，横担9冲上去使触点12接通，继电器动作。

当加入继电器的电流超过感应元件动作电流的2~8倍时，衔铁10瞬时被吸下，横担9冲上去将触点12接通，继电器立即动作。—继电器瞬时动作

第十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期六反时限电流保护工作原理图第十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期六工作原理图：

线路WL1的保护装置1、线路WL2的保护装置2；

首先算出保护1及保护2的动作电流Iact.1及Iact.2⑨

，且Iact.1>Iact.2;

在Id.k作用下保护2的动作时限为t2.k

⑨

，见图中A点；为了保证动作的选择性，在Id.k作用下保护1的动作时限为t1.k应比t2.k大一个时限级差△t(△t一般取0.7秒)第十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期六（左：总归式原理图）反时限电流保护接线原理图（右：展开式原理图）第十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期六接线原理图：

当被保护的线路发生相间短路故障时，短路电流经电流互感器变换为二次电流流入相应的电流继电器KA1~KA2中，由于这个电流大于电流继电器的动作电流，所以，电流继电器起动；经过一定延时后（反时限特性），相应电流继电器的常开触点先闭合，紧接着常闭触点断开，这时断路器QF因其过流脱扣器SLT⑧被“去分流（红色回路）”而励磁，操作机构动作，断路器跳闸，切除短路故障。在继电器KA去分流跳闸的同时，其信号牌掉下，指示保护装置已经动作。在短路故障切除后，继电器自动返回，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。

电流继电器有两对相连的常开和常闭触点，根据继电保护要求，其动作程序是常开触点先闭合，常闭触点后断开，即构成一组“先合后断的转换触点”。

若常闭触点先断开，将造成电流互感器二次侧带负荷开路，这是不允许的，同时将使继电器失电返回，不起保护作用。

第十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期六第十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期六优点：

一种GL型感应式电流继电器就基本上能取代定时限过流保护的电流继电器、时间继电器、中间继电器和信号继电器等一系列继电器，因此，投资少，接线简单，而且可同时实现电流速断保护，更显经济；这种继电器的触点容量大，可直接接通断路器的跳闸回路，且适于交流操作，还带有机械掉牌信号装置。缺点：

感应式电流继电器内部结构非常复杂，调试比较困难，动作时间整定比较复杂，灵敏度和动作的准确性、速动性都远不如电磁式继电器构成的继电保护装置；当短路电流小时，其动作时间可能相当长，延长了故障持续时间。适用范围：对于6~10kV供电系统而言，继电器保护以简单经济为宜，反时限过电流保护应用广泛；如：一般用户端的进线开关处的保护及电动机保护主要采用反时限过电流保护方式。③第二十页，共四十七页，编辑于2023年，星期六

绝缘监视装置，无选择性，动作于信号；单相接地保护

零序电流保护：有选择性，动作于信号，也可动作

于跳闸。绝缘监视装置：用于小电流接地系统中，以便及时发现单相接地故障发展为两相接地短路，造成停电事故；

对于6~35kV系统，采用一个三相五芯柱三绕组电压互感器（只限制制成10kV以下电压等级）；或三个单相三绕组电压互感器接成Y0/Y0/△开口三角形;

左图：为KYN28A-24PT柜所用电压互感器下图：为KYN28A-12PT柜所用电压互感器

第二十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期六第二十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期六

接成开口三角的二次绕组接过电压继电器，系统正常运行时，开口三角处电压接近于0⑨，继电器不动作，当一次电路发生单相接地故障时，开口三角处电压为接近于100V的零序电压⑩，使电压继电器动作，发出报警的灯光信号和音响信号，即预告信号小母线得电；

实际工程应用中，绝缘监察装置取消，过电压继电器用电阻代替，因为是无人值守的计量室，即使报警也是无具体实质作用；再者，发生单相接地故障时，将会造成三相电压不平衡，接成Y0的二次绕组中的三只电压表测得相电压，当一次电路某一相发生接地故障时，电压互感器二次侧对应相的电压表指零，其他两相的电压表读数则升高到线电压。

指零电压表所在相即发生单相接地故障相线，但是这种绝缘监视装置不能判明是哪一条线路发生了故障，因此叫它是无选择性的，适用于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的辅助装置。

第二十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期六零序电流保护（有选择性的单相接地保护）：

利用单相接地所产生的零序电流使保护装置动作，给予信号，当单相接地危及人身和设备安全时，则动作于跳闸。

通过零序电流互感器将一次电路发生单相接地时所产生的零序电流反映到其二次侧的电流继电器中，发出报警信号。

这种单相接地保护装置能够相当灵敏地监视小接地电流系统的对地绝缘状况，而且能具体地判断发生单相接地故障的线路。⑾

注：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁芯，否则接地保护装置不起作用。按GB50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：3~66kV中性点非直接接地电网中线路的单相接地故障，应装设接地保护装置，并应符合下列规定：1、在发电厂和变电所母线上，应装设接地监视装置，并应动作于信号；2、线路上宜装设有选择性的接地保护，并应动作于信号，当危及人身和设备安全时，保护装置应动作于跳闸。第二十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期六

单相接地保护原理：

图中所示的供电系统中，母线WB上接有三路电缆出现WL1、WL2、WL3，每路出线上都装有零序电流互感器。

假设电缆WL1的A相发生接地故障，这时A相的电位为地电位，所以A相不存在对地电容电流，只B相和C相有对地电容电流I1和I2。电缆WL2和WL3也只有B相和C相有对地电容电流I3、I4和I5、I6。所有这些对地电容电流I1~I6都要经过故障点。

由图可知，故障电缆A相芯线上流过所有电容电流之和，且与同一电缆的其他完好的B相和C相芯线及其金属外皮上所流过的电容电流恰好抵消，而除故障电缆外的其他电缆的所有电容电流I3~I6则经过电缆头接地线流入地中。接地线流过的这一不平衡电流（零序电流）就要在零序电流互感器TAN的铁芯中产生磁通，使TAN的二次绕组感应出电动势，使接于二次侧的电流继电器KA动作，发出报警信号。

在系统正常运行时，由于三相电流之和为零，没有不平衡电流，因此零序电流互感器铁芯中没有磁通产生，其二次侧也就没有电动势和电流，电流继电器自然也不会动作。第二十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期六过负荷保护：线路的过负荷保护只对可能经常出现过负荷的电缆线路才予以装设，一般延时动作于信号。

（注：GL-15过流继电器也在设备和输配电线路出现过负荷，可按预定时限可靠动作或发出信号。）返回第二十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期六测量回路电工仪表：电流表：42L6-A型号：42—指针式 L—交流6—设计序号 A—电流表在电流测量回路中的接线形式：如图所示仪表接线第二十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期六功率表：42L6-W、42L6-VAR型号：42—指针式 L—交流6—设计序号 W—有功功率表 VAR—无功功率表在电流测量回路和电压测量回路中的接线形式：如图所示第二十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期六电压表：42L6-V型号：42—指针式 L—交流6—设计序号 V—电压表交流电压回路中接线形式：如图所示依据《工业与民用配电设计手册》：中性点非有效接地系统的主母线，宜测量母线的一个线电压和监测绝缘的三个相电压，或使用一只电压表和切换开关选测母线的一个线电压和三个相电压。第二十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期六依据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》：1、指针式测量仪表测量范围的选择，宜保证电力设备额定值指示在仪表标尺的2/3处；2、1200V及以上的线路，1200V以下的供电、配电和用电网络的总干线路应测量交流电流；3、各电压等级的交流主母线应测量交流电压；4、中性点非有效接地系统的主母线，宜测量母线的一个线电压和监测绝缘的三个相电压；5、3kV及以上输配电线路和用电线路应测量有功功率和无功功率；第三十页，共四十七页，编辑于2023年，星期六三相三线制全电子式多功能电能表：DSSD52型（经研院要求：采用双485，具备远方电能采集功能，可实现集抄的全电子多功能电能表）型号： D—电能表 S—三相三线有功 S—全电子 D—多功能 52—设计序号接线形式：如图所示第三十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期六第三十二页，共四十七页，编辑于2023年，星期六电能计量联合接线盒：依据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》：电能表的电流和电压回路应分别装设电流和电压专用试验接线盒；

电能计量装置二次回路中的电能计量联合接线盒的作用是将互感器引出的的二次线经电能计量联合接线盒的接线端的端子串并联后再接到电能表的接线端子；

电能计量联合接线盒适用于单相照明和各种电压等级的三相有功、无功电能计量联合接线； Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类计量装置的二次回路中必须配套安装电能计量联合接线盒，为计量装置的现场校验、用电检查及更换电能表提供必要条件；安装：电能计量联合接线盒应安装在电能计量柜的内部，一般安装在电能表位置的正下方，与电能表底部的距离为100mm~200mm，以方便电能表及电能计量联合接线盒的二次接线和不影响现场检测或用电检查时的安全操作为原则。接线：水平放置电能计量联合接线盒时，其下端接线由互感器二次侧接入，上端接线至电能表侧，其中电能计量联合接线盒的电压连接片（可移动）向上为电能表接通电压，向下为断开；第三十三页，共四十七页，编辑于2023年，星期六图：为三相四线制接线

第三十四页，共四十七页，编辑于2023年，星期六电压失压计时仪：JSY型号：J—计时器 SY—失压依据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》：Ⅲ类电能计量装置应具有电压失压计时功能；

依据DL/T488-2000《电能计量装置技术管理规程》中电能计量装置的配置原则：贸易结算用高压电能计量装置应装设电压失压计时器；电压失压计时仪：用于监视三相三线（三相四线）有功（无功）电能表的运行状态的一种仪器。

当PT回路（一次侧或二次侧）发生熔断、完全断相或CT回路发生开路、短路时，该仪表将准确判断失压相或失流相并详细记录其相应的故障时间及相关故障电能，同时发出声光报警。此外，该产品采用液晶显示屏对记录的数据进行显示，方便使用者观察，同时具有RS485通讯或红外通讯功能，对储存数据进行采集，与通信终端或上位机进行数据通信，以便帮助电力计量部门对电网进行管理，追补人为的或非人为的漏计电能，是最理想的电能计量监视仪表，对加强用电管理及提高计量水平等方面有着十分重要意义。第三十五页，共四十七页，编辑于2023年，星期六依据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》：1、符合容量为315kVA及以上的计费用户的电能计量装置，应为Ⅲ类电能计量装置；2、Ⅲ类电能计量装置要求电压互感器的准确度等级不应低于0.5级(经研院要求0.2级,二次额定负载不低于40VA)，电流互感器的准确度等级不应低于0.5S级（经研院要求0.2S，二次额定负载不低于20VA)；3、中性点非有效接地系统的电能计量装置宜采用三相三线的接线方式；4、1200V及以上的线路，1200V以下网络的总干线应计量有功电能；5、10kV及以上的线路应计无功电能；第三十六页，共四十七页，编辑于2023年，星期六测量回路接线：依据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》：1、交流电流回路：1.1电流互感器二次电流回路的电缆芯线截面，5A的计量回路不宜小于4m㎡,1A的计量回路不宜小于2.5m㎡,其他测量回路不宜小于2.5m㎡；1.2三相三线制接线的电能计量装置，其两台电流互感器二次绕组与电能表间宜采用四线连接（经研院要求：四线颜色分开，A相电流采用粉、灰二色，C相电流采用蓝、黑二色）；2、交流电压回路：2.1电压互感器的二次绕组应有一点接地。对于中性点有效接地或非有效接地系统，星形接线的电压互感器主二次绕组应采用中性点一点接地；对于中性点非有效接地系统，V形接线的电压互感器主二次绕组应采用B相一点接地；⑴2.2电压互感器二次电压回路的电缆芯线截面，一般计量回路不应小于4m㎡其他测量回路不应小于2.5m㎡；第三十七页，共四十七页，编辑于2023年，星期六仪表装置安装条件：依据GB/T50063-2008《电力装置的电测量仪表装置设计规范》：1、测量仪表装置宜采用垂直安装，表中心线向各方向的倾斜角度不应大于1度，测量仪表装置的安装高度应符合下列要求：（1）常用电测量仪表应为1200~2000mm;（2）电能表室内应为800~1800mm（经研院要求：电能表安装高度距地600~1800mm），室外不应小于1200mm；计量箱底边距地面室内不应小于1200mm，室外不应小于1600mm。返回第三十八页，共四十七页，编辑于2023年，星期六交流电流保护回路：当一次电路发生短路故障时，产生的短路电流流经电流互感器一次绕组，其二次绕组感应出的电流达到电流继电器动作电流时，继电器动作（即动合常开辅助触点闭合、动断常闭辅助触点断开），回路导通，过流脱扣器励磁，断路器跳闸，实现过流保护。交流控制回路：电压互感器提供交流操作电源供电压小母线，控制回路串有熔断器保护。⑴储能回路：断路器采用弹簧操作机构，电机储能，按下旋钮HK，电动机储能，储能完毕后，白灯BD亮，表示电机储能完成。合闸回路：断路器跳闸后，待短路故障清除，准备合闸：将转换开关KK合闸位置触点5-8闭合，断路器常闭辅助触点DL1在断路器跳闸状态下为常态是闭合的，则回路导通，断路器合闸线圈励磁，断路器合闸，断路器常开辅助触点DL2在断路器合闸状态下闭合；转换开关松开手时，手柄自动复归45度，到合闸后位置，即16-13触点接通,断路器红灯HD亮，表示跳闸回路良好，为分闸作准备,因红灯串有限流电阻，所以回路电流很小，故此时跳闸线圈不动作。回路解析第三十九页，共四十七页，编辑于2023年，星期六跳闸回路：手动断路器跳闸时，将转换开关KK分闸位置触点6-7闭合，断路器常开辅助触点DL2在断路器合闸状态下闭合，跳闸线圈TQ励磁，断路器跳闸，断路器常闭辅助触点DL1在断路器跳闸状态下为常态是闭合的；转换开关松开手时，手柄自动复归90度，到分闸后位置，即11-10触点接通,断路器绿灯LD亮，表示合闸回路良好，为合闸作准备,因绿灯串有限流电阻，所以回路电流很小，故此时合闸线圈不动作。负荷监控跳闸回路：当超负荷时，负荷触点FK闭合，跳闸线圈导通，断路器跳闸。跳闸报警回路：当断路器跳闸后，断路器常闭辅助触点DL3在断路器跳闸状态下为常态是闭合的，同时断路器跳闸前断路器的状态时合闸的，而转换开关是合闸后位置，即1-3和19-17触点是导通的，则事故音响信号小母线得电；事故音响报警及闭锁回路：

见附件F:\个人资料\文本教学\8事故信号与预告信号区别联系.docx返回第四十页，共四十七页，编辑于2023年，星期六端子排是实现屏内设备与外部控制电缆连接的中间导电器件。端子种类及用途电流端子：是指电力系统中，连接CT到表计的端子。特点是：为测试方便，该端子可在端子上不拆线分断和连接。1.试验端子：用于电流互感器二次绕组出线与仪表、继电器线圈之间的连接，可以在此端子上接入试验仪表，对回路进行试验；2.连接型试验段子：用于在端子上需要彼此连接的电流试验回路；端子排第四十一页，共四十七页，编辑于2023年，星期六电压端子，是指电力系统中，连接PT到表计的端子。特点是：内部一般有一个熔断器。1.一般端子：连接电气装置不同部分的导线；2.连接端子：用于回路分支或合并时，端子间进行连接用；3.终端端子：用于端子排的终端或中间，固定端子或分隔各安装单位；4.标准端子：用于很方便需要断开的回路；5.特殊端子：可在不松动或不断开已接好的导线情况下断开回路；

注：

电压端子绝对不允许代替电流端子。原因是电压端子的熔断器在熔断时，使CT开路，会造成过电压，非常危险。故电压端子不允许当电流端子用。

电流端子用于电压端子，少了熔断器，前面还需要安装熔断器，故也没有人如此使用电流端子代替电压端子。第四十二页，共四