二次系统的调试与运行维护

二次系统的调试与运行维护第二节二次回路的基本知识

一、供配电系统的二次回路

电气二次设备：是指对电气一次设备进行监察、控制、测量、调节和保护的低压设备，以保证变电所安全、经济的运行。任务一二次回路的分析与监测电气二次回路:

二次设备以一定方式相互连接所构成的电路。①测量回路②控制回路③信号装置④保护装置图4-1供配电系统二次回路功能示意图操作电源主要供电给控制、保护、信号、自动装置回路以及操动机械和调节机械的传动机构；供事故照明、直流油泵及交流不停电电源用电，以保证事故保安负荷的工作。操作电源分交流电源和直流电源，目前发电厂和变电所一般采用直流操作电源。二、二次回路的操作电源

直流操作电源有蓄电池组供电的独立直流电源和硅整流直流电源，主要用于大、中型变配电所；1.直流操作电源浮充电运行方式直流系统接线图直流绝缘监察装置正常状态下，直流母线正极和负极的对地绝缘良好，电阻R+和R-相等，继电器KE线圈中只有微小的不平衡电流通过，继电器不动作。

当绝缘电阻（R+、R-）下降到一定值时，流过继电器KE线圈中的电流增大，继电器KE动作，其常开触点闭合，发出预告信号。

母线电压表转换开关ST有三个位置：2V电压表此时测得正、负母线间电压“母线”位置“负对地”位置2V电压表此时测得负母线“对地”电压“正对地”位置2V电压表此时测得正母线“对地”电压绝缘监视转换开关1SL也有三个位置：电阻3R短接，当母线绝缘电阻下降时“信号”位置测量位置11R短接，1V电压表测得测量位置1电压测量位置22R短接，1V电压表测得测量位置2电压

交流电源通常由主变压器供电，适用于小型变配电所。所用变一般都接在电源的进线处。2.交流操作电源对电力运行参数作经常测量、选择测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表统称为电测量仪表。三、电测量仪表与绝缘监察装置1.测量仪表①供配电系统的每一条电源进线上，必须装设计费用的有功电度表和无功电度表及反映电流大小的电流表。2.测量仪表的配置

②在变配电所的每一段母线上（3~10kV），必须装设电压表4只，其中一只测量线电压，其它三只测量相电压。

③35/6~10kV变压器应在高压侧或低压侧装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表和无功电度表各一只。6~10/0.4kV的配电变压器，应在高压侧或低压侧装设一只电流表和一只有功电度表。

有功电度表无功电度表电压表电流表

④3~10kV线路装设电流表，有功电度表，无功电度表各一只。

⑤低压动力线路上应装一只电流表。照明和动力混合供电的线路上照明负荷占总负荷15~20%以上时，应在每相上装一只电流表。

⑥并联电容器总回路上，每相应装设一只电流表，并应装设一只无功电度表。四、中央信号装置①事故信号：断路器发生事故跳闸时，启动蜂鸣器（或电笛）发出声响，同时断路器的位置指示灯发出闪光，事故类型光字牌亮，指示故障的位置和类型。②预告信号：当电气设备出现不正常运行状态时，启动警铃发出声响信号，同时标有故障性质的光字牌点亮，指示不正常运行状态的类型，如变压器过负荷、控制回路断线等。③位置信号：包括断路器位置和隔离开关位置信号等。④指挥信号和联系信号：用于主控制室向其它控制室发出操作命令和控制室之间的联系。断路器的控制可分

远端控制和现场控制

手动控制和自动控制控制机构：控制开关和控制按钮执行机构：操作机构和中间传动机构五、高压断路器控制回路1.电磁操动机构的断路器控制回路①控制开关（万能转换开关）┉LW2系列控制开关有6个位置

有6种位置：

TD--跳闸后，PC--预合闸，C--合闸

CD--合闸后，PT---预跳闸，T---跳闸

表4－1LW2型触点盒位置表

跳闸后（手柄在水平位置）预备合闸合闸合闸后（手柄在垂直位置）预备跳闸跳闸

LW2系列控制开关的位置：手动合闸：手动跳闸：②控制回路手动合闸②控制回路自动控制断路器的“防跳”1.二次回路图二次回路原理图二次回路原理展开图二次回路安装接线图技能训练：二次回路图识读训练1.原理接线图10KV线路过流保护原理接线图2.展开接线图

展开接线图是将二次设备按其线圈和触点回路展开分别画出，组成多个独立回路，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。

特点：（以回路为基础绘制）将二次交流电流回路，交流电压回路，直流控制回路、信号回路分开绘制。

①按不同电源回路划分成多个独立回路。

交流回路→电流回路和电压回路

直流回路→控制回路、合闸回路、测量回路、

保护回路和信号回路等；

②在图形的上方有对应的文字说明，便于读图和分析。

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。

④同一设备的部件在展开图中同字母符号（文字）。展开图绘制原则：

先交流后直流，由上而下，从左到右。展开图读图要领：先交流，后直流，交流看电源，直流找线圈，抓住触点不放松，一个一个全查清，先上后下，先左后右，屏外设备一个也不漏。10KV线路过流保护展开接线图3.安装接线图

安装接线图是用来表明二次回路的实际安装情况，是生产加工和现场安装施工用的图纸，也是运行试验、检修等的主要参考图纸，是根据展开图绘制的。

类型：屏面布置图端子排图屏背面接线图屏面布置图端子排图端子安装接线图电网电站电站电站水坝矿山油井电力系统由5个环节组成：发电、输电、变电、配电、用电电力系统4.2任务二继电保护设备的运行管理1.正常状态：电力系统的有功、无功处于平衡，各发电、输电和用电设备均在规定的长期安全工作限额内运行，电压、频率均在规定的范围内变化，电能质量合格。2.异常状态电力系统中电气元件正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。

例如:过负荷、过电压、电力系统震荡、频率降低

一、电力系统的正常、异常和故障状态

异常状态、故障与事故的关系：异常状态→故障→（不能及时处理）引起事故反事故措施：继电保护3.故障状态：电力系统一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因而形成的短路和断线等故障，此时系统参数严重偏离正常范围。4.事故：指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成电能质量严重下降，甚至造成人身伤亡和电气设备破坏。

瞬时故障，永久故障；横向故障，纵向故障；短路故障，断线故障；金属性故障，经过度电阻短路故障。电力系统的故障短路：指电力系统中的一切相与相或相与地之间的短接类型：三相短路，两相短路，单相接地，两相接地短路短路故障的原因：①设备原因。如绝缘材料陈旧老化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现和消除、设计安装有误等。②认为原因：：运行、维护不当。如不遵守操作规程，技术水平低，管理不善等。

③自然原因：雷击，特大洪水、大风、冰雪、塌方等引起的线路倒杆、断线，鸟，鼠、蛇等小动物跨接裸导体等自然灾害。

短路故障的种类：①单相短路K（1）短路电流仅在故障相中流过，故障相电压下降，非故障相电压会升高。

②二相短路K（2）短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏。

③二相短路接地K（1，1）短路回路中流过很大的短路电流，故障相电压为零。④三相短路K（3）三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称，短路点电压为零。

故障三相短路两相短路两相接地短路单相接地其它次数172891131932概率

1.14%1.88%6.12%

88.7%.16%2002年我国220KV电网输电线路故障统计表短路的危害：①大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；②烧毁设备（热稳定）；③电网大面积电压下降；④破坏电力系统的稳定；⑤影响电力系统通讯。2003年8月14日－美国大停电美国东部时间2003年8月14日16:11开始美国东北部和加拿大东部联合电网发生了大面积停电事故纽约:

交通瘫痪、公路堵塞、人困在电梯和地隧道里停电范围

美国：俄亥俄州、密歇根州、纽约州、马萨诸塞州、康涅狄克州、新泽西州、宾夕法尼亚州、佛蒙特州（8个州）

加拿大：安大略省、魁北克省（2个省）电力变压器短路情景二、继电保护装置的任务继电保护装置：反应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自动装置。基本任务：系统故障时：自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，系统异常时：及时、自动、有选择地发出信号，减负荷或跳闸。

三、继电保护的基本原理及分类

利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构成保护的判据，根据不同的判据构成不同原理的继电保护。（1）电流增加（过电流保护）：故障点与电源直接连接的电气设备上的电流会增大。（2）电压降低（低电压保护）：母线电压降低，短路点电压为0（3）电压与电流相位变化（方向保护）：正常20。左右，短路60-85。（4）电压与电流比值变化（距离保护或阻抗保护）：系统正常时负荷阻抗大，系统短路时保护安装处到短路点之间的阻抗值较小（5）电流差动保护：正常运行时I入=I出，短路时I入≠I出（6）分量保护：利用负序I2和零序I0分量构成（7）非电量保护:瓦斯保护，过热保护（1）按保护对象分:

发电机保护、变压器保护、输电线路保护、母线保护、电动机保护、电容器保护。（2）按故障类型分：

相间短路保护、接地短路保护、匝间短路保护（3）按功能分：主保护、后备保护及辅助保护主保护：能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护后备保护：当被保护元件的主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护叫后备保护近后备：当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现的后备保护远后备：当主保护或断路器拒动时，由相邻设备或线路的保护来实现的后备保护（4）按保护原理分：

过电流保护、低电压保护、方向保护、零序保护阻抗保护、差动保护、高频保护（5）按实现技术：

机电型（电磁型、感应型）、整流型、晶体管型、集成电路、微机型组成：测量部分、逻辑部分和执行部分1.测量部分是测量从被保护对象输入的有关电量，并与已给定的整定值进行比较，根据比较结果，从而判断保护是否应该起动。2.逻辑部分是根据测量部分的输出结果，进行一系列的逻辑判断以决定保护是否动作。3.执行部分：是执行保护的功能，如：跳闸、发信号。4.继电保护装置的组成五、电力系统继电保护的配合四、对继电保护的基本要求1.选择性

当电力系统出现故障时，继电保护装置发出跳闸命令,仅将故障设备切除，使故障停电范围尽可能小，保证无故障部分继续运行。当k1短路时，保护1、2动作→跳QF1、QF2，（有选择性）；当k2短路时，保护6动作→跳QF6，（有选择性）；2.速动性

快速地切除故障以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。注意：

切除故障的时间=继电保护的动作时间+断路器跳闸时间断路器动作时间：0.06~0.15S最快：0.02~0.06S3.灵敏性

在事先规定的保护范围内部发生故障时，不论短路点的位置，短路的类型如何，都能敏锐感觉，正确反应。（2）反应故障参数降低的保护装置（1）反应故障参数增加的保护装置

4.可靠性

在保护装置规定的保护范围内发生故障时，它不应该拒绝动作而在该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。影响因素：①内在的:装置本身的质量，包括元件好坏，结构合理性等。②外在的：运行维护水平，调试是否正确。以上四个基本要求是分析研究继电保护性能的基础，也是贯穿全课程的一个基本线索，在它们之间既有矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。定义：是输入量达到某一定值，其输出量就产生跃变的自动器件.种类：（1）按工作原理分：有电磁型，感应型，微机型（2）按作用分：测量继电器和辅助继电器测量继电器：电流继电器，电压继电器，功率方向继电器阻抗继电器，气体继电器辅助继电器：时间继电器，中间继电器，信号继电器（3）按反应物量大小：过量继电器和欠量继电器任务三继电器测试一、继电器的基本知识

1—线圈2—可动衔铁3—电磁铁4—止挡5—接点6—反作用弹簧

123456(a)螺管线圈式(b)吸引衔铁式(c)转动舌片式电磁型继电器基本结构作用：测量电流的大小结构：转动舌片式特点：导线较粗，匝数少

1、电磁式电流继电器工作原理：DL-10电磁型过电流继电器

1─线圈2─电磁铁3─钢舌片4─轴5─反作用弹簧6─轴承7─静触点8─动触点9─起动电流调节转杆10─标度盘（铭牌）继电器动作：（1）定义：当增大线圈中的电流，电磁力矩能克服弹簧力矩与摩擦力矩之和时，Z型舌片转动，其触点闭合，称为继电器动作。继电器返回：（1）定义：当减小线圈中的电流，电磁力矩减小，在弹簧力矩作用下，Z型舌片反向转动，其触点断开，称为继电器返回。（2）返回条件：（3）返回电流：使继电器刚好返回的最大电流值，记作（3）动作电流：使继电器刚好动作的最小电流值，记作返回系数:

继电器的返回电流与动作电流之比称为返回系数Kre内部接线图及符号整定值调整方法：（1）改变弹簧力矩（2）改变两线圈的连接方式,由串联改为并联，动作电流增大1倍。2、电磁式电压继电器作用：测量电压的大小结构：与电流继电器相同，但线圈导线细，匝数多分类：过电压继电器，低电压继电器特点：它“动作”，“返回”时衔铁运行方向与电流继电器相反。（1）系统正常运行时，触点处于断开状态（2）系统故障时，电压下降，低电压继电器动作低电压继电器动作条件：输入电压低于动作电压返回条件：输入电压高于返回电压调整方法：（1）改变线圈的连接，由并联改为串联，动作电压增大1倍（2）调整把手的位置，改变弹簧力矩动作电压：使继电器动作的最高电压返回电压：使低电压继电器返回的最低电压3、电磁式时间继电器能延时动作瞬时返回作用：提供必要的延时要求：能延时动作，瞬时返回结构：电磁部分，时钟部分，触点动作原理：当螺管线圈通入电流时，衔铁在电磁力的作用下，克服弹簧反作用力而被吸入线圈，衔铁被吸入的同时，上紧钟表结构的发条，钟表机构开始带动可动触点，经整定延时闭合其触点。4.信号继电器

在保护动作时，发出灯光或音响信号，并具有记忆作用。（1）提供足够数量的触点；（2）增加触点的容量（3）提供延时；（4）实现自保持

触点自保持手动复归5.中间继电器未动作的信号继电器已动作的信号继电器中间继电器

作用：变换电量；隔离电路；定值调整；电量综合。

种类：电压变换器，电流变换器和电抗变换器

原理接线：

三、变换器共性：无论输入是电流还是电压，输出都为电压微信关注继保小家公众号

1.电压变换器

主要是将一次电压转换为与一次电压成正比的二次电压。

微信关注继保小家公众号2.电流变换器

主要是将一次电流转换成与一次电流成正比的二次电压。

3.电抗变换器

主要是将输入电流转换成与电流成正比的电压，调节调相电阻，可以改变一次与二次输出之间的相位。

结构示意图等值电路移相电阻简化等值电路及相量图工作原理：微信关注继保小家公众号微信关注继保小家公众号继电器线圈和触点的表示方法系统最大运行方式：在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置短路电流为最大的运行方式。系统最小运行方式：在同样短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短