电气二次回路基本知识

2023/10/20电气二次回路基本知识2023/10/20（一）二次回路基本概念1、变电站的电气设备可分为一次设备、二次设备。（有些还将远动或测控设备称为三次设备，通讯设备称为四次设备）2、一次设备：也称主设备，是构成电力系统的主体。它是直接生产、输送与分配电能的设备，包括如：发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆与输电线路等。2023/10/203、二次设备：是对一次设备及系统进行控制、调节、保护和监测的设备。它包括：控制设备、继电保护和安全自动装置、测量仪表、信号设备等。4、二次回路：二次设备按照一定规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路。主要包括：监测回路、控制回路、信号回路、保护回路、调节回路、操作电源回路和励磁回路等。2023/10/205、二次回路特点：弱电化、选线化、远动化和电子化1）弱电化:在控制、信号、保护和监测设备中以低电压，弱电流来代替原来一般的强电式电压和电流。2）选线化:就是以一个控制开关通过切换开关有选择地操作若干个被控对象或对若干个被控对象进行分组操作的方法。3）远动化，就是电气设备的远距离监测和控制技术，一般也可称为遥测、遥信、遥调和遥控技术。4）电子化:采用新电子技术和各种无触点元件，提高二次设备动作的灵敏性和可靠性，这也是采用计算机技术为基础，把以微型计算机为中心的变电站综合自动化推进到一个崭新的阶段。2023/10/201）继电保护和自动装置回路：是由测量回路、比较部分、逻辑部分和执行部分等组成。其作用是根据一次设备和系统的运行状态，判断其发生故障或异常时，自动发出跳闸命令有选择性地切除故障，或发出相应地信号，当故障或异常消失后，快速投入有关断路器（重合闸及备用电源自动投入装置），恢复系统的正常运行。

6、二次回路分类2023/10/202）控制回路：由控制开关与控制对象（如断路器、隔离开关）的传递机构、执行（或操作）机构组成。其作用是对一次设备进行“合”、“分”操作。3）调节回路：是指调节型自动装置。如由VQC系统对主变进行有载调压、对电容器进行投切的装置，它是由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。其作用是根据一次设备运行参数的变化，实时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行要求。2023/10/204）测量回路：由各种测量仪表及其相关回路组成。其作用是指示或记录一次设备和系统的运行参数，以便运行人员掌握一次系统的运行情况，同时也是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。2023/10/205）信号回路：由信号发送机构和信号继电器等构成。其作用是反映一、二次设备的工作状态。6）操作电源系统：由电源设备和供电网络组成，它常包括直流电源系统和交流电源系统。其作用主要是给控制、保护、信号等设备提供工作电源与操作电源，供给主变冷却、给水与给煤等动力设备，确保发电厂与变电站所有设备正常工作。2023/10/207、二次回路的范围部颁《继电保护及安全自动装置运行管理规程》中，连接保护装置的二次回路是指（继电保护专业管理）：1）从电流互感器、电压互感器二次侧端子开始到有关继电保护装置的二次回路（对多油断路器或变压器等套管互感器，自端子箱开始）。2）从继电保护直流分路熔丝开始到有关保护装置的二次回路。3）从保护装置到控制屏和中央信号屏间的直流回路。4）继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸回路。5）高频通道：以结合滤波器的初级、次级绕组为分界点。2023/10/208、二次回路的图纸1)二次接线图一般有三种形式：原理接线图，展开接线图和安装接线图。2)二次接线图中的图形符号、文字符号和回路编号：图形符号和文字符号用以表示和区别接线图中各个电气设备，回路编号用以区别各电气设备间互相连接的各种回路。3）开关电器和继电器触点的正常位置：指开关电器在断开位置及继电器线圈中没有电流(或电流很小未达到动作电流)时，它们的触点和辅助触点所处的状态。4）常开触点或常开辅助触点，是指继电器线圈不通电或开关电器主触点在断开位置时，该触点是断开的。（动合触点）5）常闭触点或常闭辅助触点，是指继电器线圈不通电或开关电器主触点在断开位置时，该触点是闭合的。（动断触点）2023/10/20原理接线图：1）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。2023/10/206～lOkV线路两相式过电流保护的原理图

2023/10/206～lOkV线路两相式过电流保护的原理图说明

原理图中属于一次设备的包括：母线、隔离开关、断路器1、AC相的电流互感器2和线路等。组成过电流保护的二次设备及连接关系是：两只电流继电器3，4的线圈分别串接到对应A、C相电流互感器2的二次侧，其两对常开触点并联后接到时间继电器5的线圈上，时间继电器5延时闭合的常开触点与信号继电器6的线圈串联后，通过断路器常开辅助触点7接到断路器1的跳闸线圈8上。

2023/10/20原理图特点：对二次接线部分应表示出交流回路的全部，直流回路电源可只标出正、负极。所有电气设备都用国家统一规定的图形符号表示，它们之间的联系应按照实际的连接顺序画出。原理图能给出保护装置和自动装置总体工作概况，它能清楚地表明二次设备中各元件形式、数量、电气联系和动作原理。它对于一些细节并未表示清楚。例如未画出各元件的内部接线、元件编号和回路编号。直流电源仅标出电源的极性，没有具体表示出是从哪一组熔断器下面引来的。关于信号在图中只标出了“至信号”而没有画出具体的接线。只有原理图不能进行二次接线的施工，特别对复杂的二次设备，如发生故障，更不易发现和寻找。2023/10/20电压形成CPU计数器VFCVFC型A/D变换原理图ui总线D/A控制器数码设定器输入电压数码输出

逐次比较式A/D转换原理图

ui模数转换原理图：2023/10/20开入量输入回路2023/10/20开出量输出回路

继电器并联的二极管起阻尼作用，它在继电器断电时，为在线圈中的工作电流提供一个低电阻通路，以保护光敏三极管不致于被继电器线圈电感产生的高的反向电压击穿。2023/10/202）展开式接线图：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。2023/10/206～lOkV线路过电流保护展开图2023/10/20展开图特点：展开图是按供电给二次接线每个独立电源来划分的，将每套装置的交流电流回路，交流电压回路和直流回路分开来表示。属于同一仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和触点分开画在不同的回路里。为了避免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用相同的文字标号。在绘制展开图时，一般是分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要组成部分。每一部分又分成许多行。交流回路按A、B、C的相序，直流回路按继电器的动作顺序依次从上到下地排列。在每一回路的右侧通常有文字说明，以便于阅读。2023/10/20安装接线图：包括屏面布置图、屏后接线图、端子排图等。屏面布置图：表示二次设备在屏面（及屏后、屏顶）的安装位置，一般按实际尺寸的一定比例绘制。屏后接线图：表示屏内二次设备间的电气连接关系。端子排图：表示屏端子排与屏内二次设备及屏外电缆间的连接关系。2023/10/20另外要掌握一些图:如：典型微机保护系统硬件结构图。2023/10/20变压器分接开关原理接线图电压调整范围为±5%的变压器分接开关原理接线图2023/10/20出110KV串级式电流互感器内部接线示意图

2023/10/209、二次回路的读图二次回路图的逻辑性强，在绘制时遵循一定的规律，读图时应按一定顺序进行才容易看懂。一般读图的规律为：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。2023/10/2010、二次回路的符号绘制二次回路的符号包括图形符号与文字符号。图形符号如：表示继电器的线圈，

表示继电器的节点。文字符号如：TWJ表示跳闸位置继电器，线圈与接点的文字符号一样。2023/10/2011、二次回路的编号原则二次回路常采用回路编号法、相对编号法两种。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。如跳闸回路的7、分闸回路的37，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。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，I3-7为第一安装单元第三个元件的7脚。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1、37a、A630等。2023/10/20交流回路的文字标号相别A相B相C相中性零开口三角类别文字符号ABCNLX角注标号abcnlx2023/10/20数字编号的分配（具体见规程P82)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800～8992023/10/20回路编号应用遵循一定的规则，主要为：1）对不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控制与保护回路用1～399（400～599），励磁回路用600～699。2）保护与控制回路使用的数字按熔断器（或小开关）分组，每一百为一组，如101～199，301～399等，其中正极性回路编为单数，由小至大，负极性回路编为双数，由大至小。2023/10/203）信号回路的数字编号，按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。4）开关设备、控制回路的数字编号组，应按开关设备的数字序号选取。如1KK所在的回路选101～199，3KK所在的回路选301～399。5）对接点、开关、按钮等两侧，虽然闭合时为等电位，应不同编号，但只改变编号大小而不改变单、双数（极性）。经过回路中主要降压元件（如线圈、电阻等）后改变其单、双数（极性）。6）某些回路形成了特定编号，不能随意挪作它用。如：正负电源的101、102，红绿灯回路的135、105等。2023/10/20（二）基本电流电压回路以一组保护用电流回路（图2.1）为例，结合上一章的编号，A相第一个绕组头端与尾端编号1A1，1A2，如果是第二个绕组则用2A1，2A2，其他同理。以一组保护用电流回路为例，结合二次回路的编号，A相第一个绕组头端与尾端编号1A1，1A2，如果是第二个绕组则用2A1，2A2，其他同理。2023/10/202023/10/20（1）为了保证PT二次回路在末端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关ZK替代保险。（2）采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。当PT停用时G打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600不经过ZK和G切换，是为了N600有永久接地点，防止PT运行时因为ZK或者G接触不良，PT二次侧失去接地点。（3）1JB是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。2023/10/20（4）传统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一相上并联一个电容器C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。（5）因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa,1YMb,1YMc,YMN（前面数值“1”代表I母PT。）PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。（6）在220KV变电站，PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换，而是由G去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。对于双57V绕组的PT，另一组用于表计计度，接线方式与上面完全一致，公用一个击穿保险1JB，只是编号略有不同。2023/10/20三、母线零序电压回路：2023/10/20（1）开口三角形是按照绕组相反的极性端由C相到A相依次头尾相连。（2）零序电压L630不经过快速动作开关ZK，因为正常运行时U0无电压，此时若ZK断开不能及时发觉，一旦电网发生事故时保护就无法正确动作。（3）零序电压尾端N600△按照《反措》要求应与星形的N600分开，各自引入主控制室的同一小母线YMn，同样，放电间隙也应该分开，用2JB。（4）同期抽头Sa630的电压为－Ua，即－100V，经过ZK和G切换后引入小母线SaYm。2023/10/20四、线路电压回路：2023/10/20220KV变电站中，母线电压引入时，并不是直接由PT刀闸辅助接点来切换，而是通过辅助接点启动辅助继电器屏上的中间继电器，用中间继电器的常开接点进行切换。

五、电压操作系统---辅助继电器屏2023/10/20（1）PT刀闸辅助接点IG和IIG去启动中间继电器1GWJ，2GWJ，3GWJ，4GWJ，利用1GWJ与3GWJ的常开接点去代替PT电压回路中的G，为了防止辅助接点接触不良，需要两对接点并接。（2）1GQM和2GQM是电压切换小母线，电压切换用于双母线接线方式，1GQM和2GQM分别是间隔运行于I母和II母的切换电源，在该母线PT运行时（IG或IIG合上），电压切换小母线才能带电（2GWJ与4GWJ合上），要么是在电压并列时，1QJ合上勾通1GQM和2GQM。5ZK开关在端子箱，可以根据需要人工切断该小母线电源。（3）BK是电压并列把手开关，电压并列是指双母线其中一条母线的PT退出运行，但是该母线仍然在运行中，将另外一条母线上的PT二次电压自动切换到停运PT的电压小母线上。二次电压要并列，必须要求两条母线的一次电压是同期电压，因此引入母联的刀闸和开关的辅助接点。同时，即便两条母线同期但分列运行，如果II母采用了I母的电压，当连接在II母上的线路有故障时，I母电压却无变化，这样II母线路的保护就可能拒动。所以只有母联开关在运行时候才允许二次电压并列。

2023/10/20六、电压并列回路电压并列回路由下图表示。图中只画出A相电压的并列，需要并列的有YMa,YMb,YMc,YML,SaYM。单母线分段接线的电压并列同理。2023/10/20七、电压并列信号回路信号回路：2023/10/20八、电压切换回路2023/10/20（1）上图是线路或主变间隔的切换图，旁路开关间隔没有4G回路（4G是旁母刀闸）。线路运行在某一母线，该母线刀闸合上，导通电源，4D169或4D170和1ZZJ或2ZZJ动作。1ZZJ与2ZZJ是普通电磁型继电器，装设在计度屏上，一般用型号DZY-207，用于计度电压的切换，计度只切换A、B、C三相电压，图中只画出A相。（2）当旁路带路时，本线的4G合上，而旁路开关同样要选择是运行在I母还是II母，旁路的1YQJ1与2YQJ1同样需要动作，所以，本线的1ZZJ和2ZZJ也可以动作，该线路表计仍可以继续计度。2023/10/20九、操作回路

继电保护操作回路是二次回路的基本回路，微机保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。下面就讲解110KV的操作回路。LD绿灯，表示分闸状态HD红灯，表示合闸状态TWJ跳闸位置继电器HWJ合闸位置继电器HBJI合闸保持继电器，电流线圈启动TBJI跳闸保持继电器，电流线圈启动TBJV跳闸保持继电器，电压线圈保持KK手动跳合闸把手开关DL1断路器辅助常开接点DL2断路器辅助常闭接点2023/10/202023/10/20（1）当开关运行时，DL1断开，DL2闭合。HD，HWJ，TBJI线圈，TQ构成回路，HD亮，HWJ动作，但是由于各个线圈有较大阻值，使得TQ上分的电压不至于让其动作，保护跳闸出口时，TJ，TYJ，TBJI线圈，TQ直接勾通，TQ上分到较大电压而动作，同时TBJI接点动作自保持TBJI线圈一直将断路器断开才返回（即DL2断开）。（2）合闸回路原理与跳闸回路回路相同。（3）在合闸线圈上并联了TBJV线圈回路，这个回路是为了防止在跳闸过程中又有合闸命令而损坏机构。例如合闸后合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，开关在跳闸过程中TBJI闭合，HJ，TBJV线圈，TBJI勾通，TBJV动作时TBJV线圈自保持，相当于将合圈短接了（同时TBJV常闭接点断开，合闸线圈被隔离）。这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。2023/10/20（4）KKJ是合后继电器，通过D1、D2两个二极管的单相导通性能来保证只有手动合闸才能让其动作，手动跳闸才能让其复归，KKJ是磁保持继电器，动作后不自动返回，KKJ又称手合继电器，其接点可以用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等。（5）HYJ与TYJ是合闸和跳闸压力继电器，接入断路器机构的气压接点，在以SF6为灭弧绝缘介质的开关中，如果SF6气体有泄露，则当气体压力降至危及灭弧时该接点J1和J2导通，将操作回路断开，禁止操作。这里应该注意是当气压低闭锁电气操作时候，不应该在现场用机械方式打跳开关，气压低闭锁是因为气压已不能灭弧，此时任何将开关断开的方法性质是一样的，容易让灭弧室炸裂，正确的方法是先把该断路器的负荷去掉之后，再手动打跳开关。（6）位置继电器HWJ，TWJ的作用有两个，一是显示当前开关位置，二是监视跳、合线圈，例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。2023/10/20操作回路最重要的也是最常见的故障信号是“控制回路断线”，控制回路断线原理如图

当HWJ与TWJ都不动作时发“控制回路断线”，现象是开关位置信号消失,位置指示灯熄灭，光字牌或者后台机发信号，保护报“THWJ”信号等。控制回路断线故障原因一般有：（1）控制保险损坏；（2）开关断开状态下未储能；（3）气压低机构内部气压接点断开操作回路；（4）跳、合线圈有烧坏；（5）断路器辅助接点接触不良；（6）电缆芯37或7（7’）接线不稳固；（7）TWJ或HWJ线圈被烧坏等。2023/10/20十、失灵启动母差回路失灵启动母差回路：2023/10/20在220KV线路等保护中，还专门装设有失灵保护，失灵保护最核心的功能是提供一组过流动作接点。在间隔发生故障时候本保护跳闸出口接点TJ2动作，故障电流同时使失灵保护的LJ也动作，这样失灵启动母差。若本保护在母差动作之前把故障切除，则TJ、LJ都返回，母差复归，否则，母差保护将延时出口对应该间隔的母差跳闸接点对其跟跳。若跟跳后该故障还存在，则母差上所有间隔的出口接点全