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二次回路的基础知识 一次设备 是指直接参加发 输 配电能的系统中使用的电气设备 如发电机 变压器 电力电缆 输电线 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器等 由这些设备连接在一起构成的电路 称之为一次接线或主接线 二次设备 是指对一次设备的工况进行监测 控制 调节 保护 为运行人员提供运行工况或生产指挥信号所需要的电气设备 如测量仪表 继电器 控制及信号装置 安全自动装置等 这些设备 通常由电流互感器和电压互感器的二次绕组出线以及直流回路 按着一定的要求连接在一起构成的电路 称之为二次接线或二次回路 描述二次回路的图纸称为二次接线图或二次回路图 二次回路 一般包括 控制回路 继电保护回路 测量回路 信号回路 自动装置回路 一 二次回路的重要性 二次回路的重要性 按交 直流来分 又可分为交流电压和电流回路以及直流逻辑回路 两者构成一个整体 只有二者都处在良好的状态 才能保证电力生产的安全 尤其在大型的 现代化的电网中 二次设备的重要性更显突出 所以 从事二次回路运行维护的工作人员 都必须熟悉二次回路的原理 充分理解设计图纸的意图 正确方法读懂二次回路图 认真检查维护二次设备 保证二次回路的正常安全运行 二 二次回路符号说明 二次回路图中的图形符号 文字标号和回路标号都有国家的统一规定 其图形符号和文字标号用以表示和区别二次回路图中的电气设备 其回路标号用以区别电气设备间相互连接的各种回路 二次回路符号说明 图形符号 在二次回路图中 所有断路器和继电器的触点 都按照它们在正常状态时的位置来表示 所谓正常位置是指断路器和继电器的线圈未通电无电压 无外力时 它们的触点 对断路器系指其辅助触点 所处的状态 如 继电器常开触点 动合触点 二次回路常用部分标准图形文字符号 过电流继电器 常开接点 动合 低电压继电器 常闭接点 动断 延时闭合常开接点 延时断开常开接点 常开按钮 常闭按钮 延时闭合常闭接点 自动复归按钮 二次回路符号说明 过电压继电器 延时断开常闭接点 电喇叭 信号灯 蜂鸣器 电铃 断路器 QF 隔离开关 QS 熔断器一般符号 FU 双绕组变压器 三绕组变压器 电压表 PV 电流表 PA 二次回路符号说明 文字标号 二次回路符号说明 直流回路数字标号 二次回路符号说明 直流回路数字标号 二次回路符号说明 交流回路数字标号 二次回路符号说明 控制电缆数字标号 小母线数字标号 二次回路符号说明 二次接线的最大特点是其设备 元件的动作严格按照设计的先后顺序进行 其逻辑性很强 所以读图时只需按一定的规律进行 便会显得条理清楚 易读易记 看图的基本方法可以归纳为如下六句话 即六先六后 先一次 后二次 先交流 后直流 先电源 后接线 先线圈 后触点 先上后下 先左后右 下面对这六先六后作一一说明 所谓 先一次 后二次 就是当图中有一次接线和二次接线同时存在时 应先看一次部分 弄清楚是什么设备和工作性质 再看对一次部分起监控作用的二次部分 具体起什么监控作用 所谓 先交流 后直流 就是当图中有交流和直流两种回路同时存在时 应先看交流回路 再看直流回路 因交流回路一般由电流互感器和电压互感器的二次绕组引出 三 看二次回路图的基本方法 直接反映一次接线的运行状况 而直流回路则是对交流回路各参数的变化所产生的反映 监控和保护作用 所谓 先电源 后接线 就是不论在交流回路还是直流回路中 二次设备的动作都是电源驱动的 所以在看图时 应先找到电源 交流回路的电流互感器和电压互感器的二次绕组 再由此顺回路接线往后看 交流顺闭合回路依次分析设备的动作 直流从正电源顺接线找到负极 并分析各设备的动作 所谓 先线圈 后触点 就是先找到继电器或装置的线圈 再找到其相应的触点 因为只有线圈通电 并达到其启动值 其相应触点才会动作 由触点的通断引起回路的变化 进一步分析整个回路的动作过程 三 看二次回路图的基本方法 所谓 先上后下 和 先左后右 可理解为 一次接线的母线在上而负荷在下 在二次接线的展开图中 交流回路的互感器二次侧线圈 即电源 在上 其负载线圈在下 直流回路正电源在上 负电源在下 驱动触点在上 被启动的线圈在下 端子排图 屏背面接线图一般也是由上到下 单元设备编号 则一般是由左至右的顺序排列的 以上所说的 六先六后 是二次接线看图的基本方法和一般性规律 对于个别情况还需具体分析 三 看二次回路图的基本方法 二次接线的原理接线图是用来表示二次接线各元件 二次设备 的电气连接及其工作原理的电气回路图 原理接线图的特点如下 1 二次接线和一次接线的相关部分画在一起 且电气元件以整体的形式表示 线圈与触点画在一起 能表明各二次设备的构成 数量及电气连接情况 图形直观形象 便于设计构思和记忆 2 用统一的图形和文字符号表示 按动作顺序画出 便于分析整套装置的动作原理 是绘制展开接线图等其他工程图的原始依据 3 其缺点是不能表明元件的内部接线 端子标号及导线连接方法等 因此不能作为施工图纸 下面以图所示的6 35KV线路的过电流保护原理接线图为例 说明这种接线图的特点 四 原理接线图 四 原理接线图 由图可见 电流继电器KA经互感器TA的二次绕组接入系统的A C相线路 当A相或C相发生短路时 电流互感器一次绕组流过短路电流IA1 其二次绕组感应出IA2流经电流继电器KA线圈 KA起动 其动合触点闭合 将直流操作电源正母线经时间继电器KT线圈接至负母线 KT起动 经一定时限后其延时动合触点闭合 正电源经KT触点 信号继电器KS的线圈 断路器的动合辅助触点QF以及断路器的跳闸线圈YT接至负电源 信号继电器KS和断路器QF同时起动 使断路器跳闸 并经信号继电器KS的动合触点发出信号 四 原理接线图 原理接线图表明继电保护和制动装置的工作原理和构成这套装置所用的设备 没有标明具体的接线端子和回路编号 因此只有原理接线图是不能用于施工的 在现场工作中展开接线图得到了广泛应用 四 原理接线图 展开接线图是根据原理接线图绘制的 展开接线图是将二次设备按其线圈和触点的接线回路展开分别画出 组成多个独立的回路 是安装 调试和检修的重要技术图纸 也是绘制安装接线图的主要依据 展开接线图的特点如下 1 按不同电源回路划分多个独立回路 例如 交流回路 又分电流回路和电压回路 都是按U V W N相序分行排列的 直流回路 又分控制回路 合闸回路 测量回路 保护回路和信号回路等 在这些回路中 各继电器 装置 的动作顺序是自上而下 自左至右排列的 2 在图形的上方有对应的文字说明 回路名称 用途等 便于读图和分析 五 展开图 五 展开图 五 展开图 3 各导线 端子都有统一规定的回路编号和标号 便于分类查线 施工和维修 下面以6 35KV线路过电流保护为例说明展开接线图的特点 上图是根据前一节的原理接线图绘制的相应展开接线图 从图中可知 1 图中右侧为与二次接线有关的一次接线图 左边为保护回路展开图 其上为交流回路 下为直流操作回路和信号回路 2 在交流回路中 电流互感器TA1的二次绕组为该回路的电源 在A C相各接入一只电流继电器线圈KA1 KA2 由公共线N411连成交流回路 构成不完全星型接线 五 展开图 3 在直流回路中 正电源在上 负电源在下 其回路分别用101和102标出 左列上端为电流继电器的动合触点KA1 KA2 两者并接起动下端的时间继电器KT的线圈 第二列为断路器跳闸回路 第三列是信号回路 M703 M716为 掉牌未复归 光字牌小母线 4 整套保护装置动作分析如下 当线路发生短路时 电流互感器TA1的一次侧有短路电流流过 其二次侧绕组流过相应电流I2 电流继电器KA1或KA2动作 在直流回路中 短路相电流继电器KA1或KA2的动合触点闭合 接通时间继电器KT的线圈回路 KT延时闭合的动合触点经一定时限后闭合 接通断路器跳闸回路 断路器动合辅助触点在断路器QF合闸是闭合的 断路器跳闸线圈YT和信号继电器KS线圈中有电流流过 使断路器跳闸 切断故障线路 同时信号继电器KS动作发出信号并掉牌 在信号回路中的带自保持的动合触点闭合 光字牌亮 显示 掉牌未复归 五 展开图 灯光信号 比较上述两图可见 展开接线图接线关系清晰 动作顺序层次分明 便于读图和分析 但现场安装施工需更具体的安装接线图 五 展开图 看端子排图一定要配合展开图来看 展开图有如下规律 1 直流母线或交流电压母线用粗线条表示 以区别于其他回路的联络线 2 继电器和每一个小的逻辑回路的作用都在展开图的右侧注明 3 继电器和各电气元件的文字符号与相应原理接线图中的文字符号一致 4 继电器的触点和电气元件之间的连接线段都有数字编号 称回路编号 5 继电器的文字符号与其本身触点的文字符号相同 6 各种小母线和辅助小母线都有标号 见表1 4和表1 5的小母线编号表 7 对于展开图中个别的继电器 或该继电器的触点在另一张图中表示 或在其他安装单位中有表示 都在图纸上说明去向 对任何引进触点或回路也说明来处 五 展开图 8 直流正极按奇数顺序标号 负极回路则按偶数顺序编号 回路经过元件 如线圈 电阻 电容等 后 其标号也随着改变 回路标号见表1 2 9 常用的回路都给以固定的编号 如断路器的跳闸回路用33 133 233 333等 合闸回路用3 103等 10 交流回路的标号除用三位数外 前面加注文字符号 交流回路使用的数字范围是 电压回路为600 799 电流回路为400 599 它们的个位数字表示不同的回路 十位数字表示互感器的组数 即电流和电压互感器的组数 回路使用的标号组 要与互感器文字符号前的 数字序号 相对应 如 1TA电流互感器的A相回路标号应是A411 A419 电压互感器2TV的A相回路标号应是A621 A629 五 展开图 屏后设备标志法 六 安装接线图 相对编号法 七 二次回路编号 相对编号法 按接线对侧的设备名称编号 如TWJ 1为位置继电器的1脚 D31为端子排第31个 这种编号法便于查找该连线的趋向 常用于安装图中 回路编号用3位或3位以下数字组成 需要标明回路的相别或某些主要特征时 可在数字标号的前面 或后面 增注文字符号 如A630 N600等 相对编号法 相对编号法的应用 回路编号法 按 等电位 原则标注 在电气回路中相同电位的回路采用同一编号 如合闸回路的3 3 31 分闸回路的33 33 49 电流回路的A411等 这一编号方法便于读图时了解回路的作用 在原理图中运用最多 回路编号法 八 端子排 端子表示方法 常用端子的用途 九 屏面布置图 屏面布置图 屏后接线图是表明屏内各设备之间的连接情况 以及和端子排的连接情况 标明各设备的代号 安装单位和型号规格 较复杂的设备应绘出设备内部接线图 十 屏后接线图 电流互感器在交流回路中使用 在交流回路中电流的方向随时间在改变 电流互感器的极性指的是某一时刻一次侧极性与二次侧某一端极性相同 即同时为正 或同时为负 称此极性为同极性端或同名端 用符号 或 表示 也可理解为一次电流与二次电流的方向关系 按照规定 电流互感器一次线圈首端标为L1 尾端标为L2 二次线圈的首端标为K1 尾端标为K2 在接线中L1和K1称为同极性端 L2和K2也为同极性端 其三种标注方法如下图所示 电流互感器同极性端的判别与耦合线圈的极性判别相同 较简单的方法例如用1 5V干电池接一次线圈 用一高内阻 大量程的直流电压表接二次线圈 当开关闭合时 如果发现电压表指针正向偏转 可判定1和2是同极性端 当开关闭合时 如果发现电压表指针反向偏转 可判定1和2不是同极性端 十一 电流互感器 电流互感器的三种极性标注法 电流互感器 两相式不完全星形接线两相式不完全星形接线用于相负荷平衡和不平衡的三相系统中 如图所示 若有一相二次极性接反时 那么流过3KA的电流为 Ia Ic 由向量差得其电流值为Ia的3倍 相位滞后Ia300角 如果三只继电器整定值是一样的 3KA会提前动作 造成保护误动 电流互感器的接线 两相电流差接线 电流互感器的接线 电流互感器的接线 三相完全星形接线三相完全星形接线如图5所示 用于相负荷平衡的三相负荷的电流测量以及电压为380 220V的三相四线制测量仪表 监视每相负荷不对称情况 若任一相极性接反 流过中性线的电流将增大 若缺少中性零线的星形连接 其缺陷是在运行中当负荷不平衡时 将造成二次侧中性点位移 图5三相完全星形接线使流过继电器的电流不能正确反映出该相电流的大小 同样会造成误动 电流互感器的接线 电流互感器的接线 继电保护用的电流互感器接线继电保护用的电流互感器接线 通常是用于中性点直接接地的电力系统中的保护装置时 采用星形接线 在中性点非直接接地的电力系统中 由于允许短时间单相接地运行 并且大多数情况下都装设有单相接地信号装置 所以广泛采用不完全星形接线方式 保护用电流互感器的三角形接线应用于YD接线的变压器差动保护 电流互感器运行中应注意的问题 1 电流互感器在运行中二次侧不得开路 一旦二次侧开路 由于铁损过大 温过高而烧毁 或使副绕组电压升高而将绝缘击穿 发生高压触电的危险 所以在换接仪表 电流互感器的接线 时如更换电流表 有功表 无功表等应先将电流回路短接后再进行计量仪表更换 当表计调好后 先将其接入二次回路再拆除短接线并检查表计是否正常 如果在拆除短接线时发现有火花 则此时电流互感器已开路 应立即重新短接 查明计量仪表回路确无开路现象时 方可重新拆除短接线 在进行拆除电流互感器短接工作时 应站在绝缘垫上 同时要考虑停用电流互感器回路的保护装置 待工作完毕后 方可将保护装置投入运行 2 如果电流互感器有嗡嗡声响 应检查内部铁心是否松动 若松动应将铁心螺栓拧紧 3 电流互感器二次侧的一端 外壳均要可靠接地 4 当电流互感器二次侧线圈绝缘电阻低于10 20兆欧时 必须进行干燥处理 使绝缘恢复后 方可继续运行 十二 电压互感器 电压互感器的作用1 将电力系统的一次电压按一定的变比缩小为要求的二次电压 供各种二次设备使用 2 使二次设备与一次高压隔离 保证人身和设备的安全 电磁式电压互感器的工作原理电压互感器的主要结构和工作原理类似于变压器 如图所示 电压互感器的一次线圈匝数N1很多 并接于被测高压电网上 二次线圈匝数N2较少 二次负荷比较恒定 接于高阻抗的测量仪表和继电器电压线圈 正常运行时 电压互感器接近于空载状态 电压互感器 单相电压互感器的接线方式1 两个单相电压互感器接成V V形接线方式 ABC b a c 100V 电压互感器 两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上 一次绕组不能接地 二次绕组为安全 一端接地 这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统 1 只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压 2 不能测量相电压 3 一次绕组接入系统线电压 二次绕组电压为100V 当继电保护装置和测量表计只需用线电压时 可采用这种接线方式 电压互感器 三个单相电压互感器接成星形接线方式 一次绕组接成星形 互感器接于相 地之间 因此 测量的是相对地电压 而并非各相与中性点之间电压 一次绕组接地属于工作接地 电压互感器的一次绕组阻抗极高 即使是在中性点直接接地或经消弧线圈接地的系统中 虽然电压互感器一次绕组中性点接地 但并不表示该系统中性点接地 三相五柱式电压互感器三相五柱式电压互感器 是磁系统具有五个磁柱的三相三绕组电压互感器 广泛采用于大中型企业 具有低电压 过电压保护 低电压启动等各种保护功能 备自投等所有电压继电器电压值均来自电压互感器二次 电压互感器 电压互感器二次通过b相及JB接地原理图 三相五柱式电压互感器的接地方式 电压互感器二次不接地原理图 三相五柱式电压互感器的接地方式 三相五柱式电压互感器工作绕组的工作状态分析1 正常时工作绕组的工作状态如图3所示 由于三相五柱式电压互感器为配合计量及保护装置 其二次线电压为恒定的100V 为配合绝缘监察 其二次侧对地电压为100V 57 7V 0V 所以根据图3可得出 Ua Ub Uc三相相电压为Ua 57 7V Ub Uc 线电压为Uab Uac Ucb 100V 正常运行时 Ua0 Ub0 Uc0电压表指示相电压 10kV系统为5 8kV 三相五柱式电压互感器的接地方式 三相五柱式电压互感器的接地方式 故障时工作绕组的工作状态 当系统发生单相金属性接地时 如A相 则该相对地电压为O 即电压瓦感器的A相一次线圈对地无电压 接在二次和接地相对应的绝缘监察电压表Ua 0 而其它两相Ub Uc的电压升高到倍 即上升到线电压 10KV系统为10KV 此时工作线圈二次侧对地电压为Ua 0 Ub 0 Uc 100V 当A相经电弧或高电阻接地时 则Ua电压指示低于相电压 但未达到0 Uc Ub指示高于相电压 但未达到线电压 当b相接地时 Ub O 辅助绕组的工作状态分析 三相五柱式电压互感器的接地方式 辅助绕组 即开口三角形 在系统正常运行时 由于系统三相电压UA UB UC是对称的 互感器二次线圈中的三个电压Ua Ub Uc也对称 故反应在开口三角两端的零序电压为Ua Ub Uc 0 所以开口三角两端的电压为零 当系统发生单相接地故障时 如C相接地 见图4 显然C相对地电压Uc 加上中性点对C相端头电压 Uc 即UAd UA Uc 同理 B相对地电压UBd UB Uc 由于C相接地 电压互感器一次侧的C相线圈上无电压 则UAd和UBd就是互感器一次侧A相和B相的电压 从向量图中看出 加在互感器一次侧的三相电压出现了零序电压 即UAd UBd 3U0 此时UAd和UBd的大小都是相电压的倍 即 三相五柱式电压互感器的接地方式 数值上等于线电压 其合成电压即为3倍的零序电压 故在开口三角两端也同时出现了3倍的零序电压 在开口三角两端接上绝缘监察继电器 一旦系统有单相接地发生 此绝缘监察继电器即报灯光 音响信号 告诉值班人员处理 一般此继电器整定值为l5V或18V 注 母线PT开口角电压用途1 用于小电流接地系统接地选线装置 绝缘监察2 用于保护装置 主变后备 线路保护3 开口角A相电压用于手动检同期4 用于小电流接地系统消谐装置 三相五柱式电压互感器的接地方式 三相五