高壓開關柜二次回路講解

1、 繼電保護及二次回路夕眸一、10kV配電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置發(fā)電 變電 輸電 配電 用電 10kV 10kV配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個環(huán)節(jié)的一個重要組成部分。個環(huán)節(jié)的一個重要組成部分。它能不能安全、穩(wěn)定、可靠地運行，不但直接關系到黨政機關、工礦企業(yè)、居民生活用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運行。 例如，電力系統(tǒng)中某一企業(yè)的設備發(fā)生短路事故時，由于短路電流的熱效應和電動力效應，會造成電氣設備或電氣線路的致命損壞，還有可能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到破壞，出現電流、電壓、功率等運行參數的劇烈變化的現象。 為了確保為

2、了確保10kV10kV配電系統(tǒng)的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝配電系統(tǒng)的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置對其保護。置對其保護。二、繼電保護裝置 繼電保護裝置定義繼電保護裝置定義:指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種裝置。 繼電保護裝置的構成：繼電保護裝置的構成：常規(guī)繼電保護裝置由單個繼電器或繼電器與其附屬設備的組合構成。 繼電保護裝置的繼電保護原理繼電保護裝置的繼電保護原理：在電力系統(tǒng)中利用正常運行和故利用正常運行和故障時各物理量的差別障時各物理量的差別構成各種不同原理和類型繼電保護裝置去保護。 繼電保護裝置的主要作用繼電保護裝置的主要

3、作用：通過縮小事故范圍或預報事故的發(fā)生，來達到提高系統(tǒng)運行的可靠性，并最大限度地保證供電的安全和不間斷。 繼電保護裝置的基本要求：繼電保護裝置的基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。 三、KYN28-12高壓開關柜繼電保護及二次回路：l根據實際工程圖紙進行解析，圖紙參見“哈爾濱超精密裝備工程”。l 電流保護儀表接線端子排回路解析l 電流保護：反映電力系統(tǒng)中電氣元件故障或不正常運行狀態(tài)前后電流變電流變化化的保護；如，定時限過電流保護、反時限過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護和零序電流保護等。l 按GB50062-2008電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范規(guī)定：對366kV電力線路，應設相

4、間保護、單相接地保護和過負荷保護。 相間保護：（1）35kV及以下的單側電源供電線路常采用三段式電流保護三段式電流保護裝置。原理： 繼電保護裝置反映電流增大而動作于斷路器的跳閘機構，使斷路器跳閘，切除短路故障部分。 優(yōu)點：動作時間比較準確，整定簡單缺點：所需繼電器數量較多，接線復雜，且一般直流操作電源，需設置直流屏，投資較大，靠近電源處保護裝置動作時間較長。組成： 段：瞬時電流速斷保護； 段：限時電流速斷保護； 段：定時限過電流保護。電流保護三段式電流保護工作原理圖工作原理圖：AB段線路的保護裝置1的第一段為瞬時電流速斷保護第一段為瞬時電流速斷保護，它的保護范圍是線路AB首端的一部分（類似L1

5、），動作時限為(紅色)t,它由電流繼電器和中間繼電器的固定時間決定的（繼電器：0.040.08秒，斷路器：0.060.15秒）；第二段為電流速斷保護第二段為電流速斷保護，它的保護范圍是線路AB的全部并伸延至線路BC的一部分（類似L2） ，其動作時限為(紅色)t=(綠色)t+t；（ t為時限級差，一般為0.5秒）第一段和第二段共同構成線路AB的主保護主保護；第三段為定時限過電流保護，第三段為定時限過電流保護，保護范圍包括線路AB及線路BC的全部（類似L3），動作時限為（紅色）t=(綠色) t +t；第三段作為后備保護后備保護，當線路BC的保護拒動或斷路器QF2失靈時，線路AB的過電流保護均可起后

6、備保護作用，這叫遠后備保護遠后備保護；當線路AB的主保護拒動時，線路AB的第三段（定時限過電流保護）保護起后備保護作用，成為近后備保護近后備保護。（左：總歸式原理圖）三段式電流保護接線原理圖（右：展開式原理圖）接線原理圖：采用兩相不完全星形接線方式，圖中K1、K2、K7、K10（粉色回路）構成繼電保護裝置的第一段保護，即瞬時電流速斷保護； K3、K4、K8、K11（黃色回路）構成繼電保護裝置的第二段保護，即限時電流速斷保護； K5、K6、K9、K12（青色回路）構成繼電保護裝置的第三段保護，即定時限過電流保護；任何一段保護動作時，均有相應的信號繼電器掉牌，從而知道哪段保護曾動作過，以便分析故障

7、的大概范圍。注：線路相間短路的電流保護不一定都用三段，也可以只用兩段，即瞬時或限時電流速斷保護作為段，過電流保護作為第段。定義：反時限過電流保護是利用具有反時限特性反時限特性的電流繼電器，如GL-15系列感應式電流繼電器感應式電流繼電器構成的過電流過電流保護。特點：在同一線路不同點短路時，由于短路電流不同，因而保護具有不同的動作時限，在線路靠近電源端短路時，短路電流較大，動作時限較短路電流較大，動作時限較短短。感應式電流繼電器結構圖感應式電流繼電器動作原理：將磁導體1的磁極分為兩部分，在其中一部分加短路環(huán)2，另一部分不加，（從短路環(huán)包圍的截面下穿出來的磁通1，滯后于無短路環(huán)的截面下穿出來的磁通

8、2，它們在時間上有相位差，且在空間位置上不重合。）這樣的不同的兩個磁通穿過鋁盤3時，便在鋁盤上產生一個電磁轉矩Mem 。 當繼電器中的電流達到感應元件動作電流動作電流的的20%30%20%30%時，在鋁盤上產生的電磁力矩即可克服摩擦阻力矩Mf，鋁盤緩緩轉動。繼電器的繼電器的正常狀態(tài)正常狀態(tài)當電流等于或大于感應元件的動作電流電流等于或大于感應元件的動作電流時，鋁盤上的電磁力矩Mem（相應的作用力為F1）和鋁盤切割永久磁鐵6的磁通時產生的制動力矩Mbrk（相應的作用力為F2）都增大，在F1和F2的共同作用下，產生使鋁盤3連同可動框架4繞軸18順時針轉動的合成力矩Mrsl。當Mrsl克服了彈簧5的反

9、作用力矩Mel，框架4繞軸18轉動，使螺旋桿7與扇形齒輪8嚙合。這時，螺旋桿7的旋轉帶動扇形齒輪8抬高，其上的頂桿23將瞬時銜鐵10左端的橫擔9抬高，使瞬時銜鐵10的右端與磁導體1的氣隙減小，直至銜鐵被吸下，橫擔9沖上去使觸點12接通，繼電器動作繼電器動作。當加入繼電器的電流超過感應元件動作電流的加入繼電器的電流超過感應元件動作電流的2828倍倍時，銜鐵10瞬時被吸下，橫擔9沖上去將觸點12接通，繼電器立即動作。繼電器瞬繼電器瞬時動作時動作反時限電流保護工作原理圖工作原理圖：線路WL1的保護裝置1、線路WL2的保護裝置2；首先算出保護1及保護2的動作電流Iact.1及Iact.2 ，且Iact

10、.1 Iact.2;在Id.k作用下保護2的動作時限為t2.k ，見圖中A點；為了保證動作的選擇性，在Id.k作用下保護1的動作時限為t1.k應比t2.k大一個時限級差t(t一般取0.7秒)（左：總歸式原理圖）反時限電流保護接線原理圖（右：展開式原理圖）接線原理圖：當被保護的線路發(fā)生相間短路故障時，短路電流經電流互感器變換為二次電流流入相應的電流繼電器KA1KA2中，由于這個電流大于電流繼電器的動作電流，所以，電流繼電器起動；經過一定延時后（反時限特性），相應電流繼電器的常開觸點先閉合，緊接著常閉觸點斷開，這時斷路器QF因其過流脫扣器SLT被“去分流（紅色回路）” 而勵磁，操作機構動作，斷路器

11、跳閘，切除短路故障。在繼電器KA去分流跳閘的同時，其信號牌掉下，指示保護裝置已經動作。在短路故障切除后，繼電器自動返回，其信號牌可利用外殼上的旋鈕手動復位。 電流繼電器有兩對相連的常開和常閉觸點，根據繼電保護要求，其動作程序是常開觸點先閉合，常閉觸點后斷開，即構成一組“先合后斷先合后斷的轉換觸點”。 若常閉觸點先斷開，將造成電流互感器二次側帶負荷開路，這是不允許的，同時將使繼電器失電返回，不起保護作用。 優(yōu)點：一種GL型感應式電流繼電器就基本上能取代定時限過流保護的電流繼電器、時間繼電器、中間繼電器和信號繼電器等一系列繼電器，因此，投資少，接線簡單，而且可同時實現電流速斷保護，更顯經濟；這種繼

12、電器的觸點容量大，可直接接通斷路器的跳閘回路，且適于交流操作，還帶有機械掉牌信號裝置。缺點：感應式電流繼電器內部結構非常復雜，調試比較困難，動作時間整定比較復雜，靈敏度和動作的準確性、速動性都遠不如電磁式繼電器構成的繼電保護裝置；當短路電流小時，其動作時間可能相當長，延長了故障持續(xù)時間。適用范圍：對于610kV供電系統(tǒng)而言，繼電器保護以簡單經濟為宜，反時限過電流保護應用廣泛；如：一般用戶端的進線開關處的保護及電動機保護主要采用反時限過電流保護反時限過電流保護方式。 絕緣監(jiān)視裝置，無選擇性，動作于信號；單相接地保護 零序電流保護：有選擇性，動作于信號，也可動作 于跳閘。絕緣監(jiān)視裝置： 用于小電流

13、接地系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現單相接地故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故； 對于635kV系統(tǒng)，采用一個三相五芯柱三繞組電壓互感器（只限制制成10kV以下電壓等級）；或三個單相三繞組電壓互感器接成Y0/Y0/開口三角形; 左圖：為KYN28A-24 PT柜所用電壓互感器下圖：為KYN28A-12 PT柜所用電壓互感器 接成開口三角的二次繞組接過電壓繼電器，系統(tǒng)正常運行時，開口三角處電壓接近于0 ，繼電器不動作，當一次電路發(fā)生單相接地故障時，開口三角處電壓為接近于100V的零序電壓 ，使電壓繼電器動作，發(fā)出報警的燈光信號和音響信號，即預告信號小母線得電； 實際工程應用中，絕緣監(jiān)察裝置取消，過電壓繼電

14、器用電阻代替，因為是無人值守的計量室，即使報警也是無具體實質作用；再者，發(fā)生單相接地故障時，將會造成三相電壓不平衡，接成Y0的二次繞組中的三只電壓表測得相電壓，當一次電路某一相發(fā)生接地故障時，電壓互感器二次側對應相的電壓表指零，其他兩相的電壓表讀數則升高到線電壓。 指零電壓表所在相即發(fā)生單相接地故障相線，但是這種絕緣監(jiān)視裝置不能判明是哪一條線路發(fā)生了故障，因此叫它是無選擇性的，適用于出線不多的系統(tǒng)及作為有選擇性的單相接地保護的輔助裝置。 零序電流保護（有選擇性的單相接地保護）： 利用單相接地所產生的零序電流使保護裝置動作，給予信號，當單相接地危及人身和設備安全時，則動作于跳閘。 通過零序電流互

15、感器將一次電路發(fā)生單相接地時所產生的零序電流反映到其二次側的電流繼電器中，發(fā)出報警信號。 這種單相接地保護裝置能夠相當靈敏地監(jiān)視小接地電流系統(tǒng)的對地絕緣狀況，而且能具體地判斷發(fā)生單相接地故障的線路。注：電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵芯，否則接地保護裝置不起作用。l按GB50062-2008電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范規(guī)定：366kV中性點非直接接地電網中線路的單相接地故障，應裝設接地保護裝置，并應符合下列規(guī)定： 1、在發(fā)電廠和變電所母線上，應裝設接地監(jiān)在發(fā)電廠和變電所母線上，應裝設接地監(jiān)視裝置視裝置，并應動作于信號； 2、線路上宜裝設有選擇性的接地保護線路上宜裝設有選擇性的接

16、地保護，并應動作于信號，當危及人身和設備安全時，保護裝置應動作于跳閘。單相接地保護原理：圖中所示的供電系統(tǒng)中，母線WB上接有三路電纜出現WL1、WL2、WL3，每路出線上都裝有零序電流互感器。假設電纜WL1的A相發(fā)生接地故障，這時A相的電位為地電位，所以A相不存在對地電容電流，只B相和C相有對地電容電流I1和I2。電纜WL2和WL3也只有B相和C相有對地電容電流I3、I4和I5、I6。所有這些對地電容電流I1I6都要經過故障點。由圖可知，故障電纜A相芯線上流過所有電容電流之和，且與同一電纜的其他完好的B相和C相芯線及其金屬外皮上所流過的電容電流恰好抵消，而除故障電纜外的其他電纜的所有電容電流I

17、3I6則經過電纜頭接地線流入地中。接地線流過的這一不平衡電流（零序電流）就要在零序電流互感器TAN的鐵芯中產生磁通，使TAN的二次繞組感應出電動勢，使接于二次側的電流繼電器KA動作，發(fā)出報警信號。在系統(tǒng)正常運行時，由于三相電流之和為零，沒有不平衡電流，因此零序電流互感器鐵芯中沒有磁通產生，其二次側也就沒有電動勢和電流，電流繼電器自然也不會動作。過負荷保護：線路的過負荷保護只對可能經常出現過負荷的電纜線路才予以裝設，一般延時動作于信號。（注：GL-15過流繼電器也在設備和輸配電線路出現過負荷，可按預定時限可靠動作或發(fā)出信號。）返回測量回路電工儀表：電流表：42L6-A型號：42指針式 L 交流

18、6 設計序號 A 電流表在電流測量回路中的接線形式：如圖所示儀表接線功率表：42L6-W、42L6-VAR型號：42 指針式 L 交流 6 設計序號 W 有功功率表 VAR 無功功率表在電流測量回路和電壓測量回路中的接線形式：如圖所示電壓表：42L6-V型號：42 指針式 L 交流 6 設計序號 V 電壓表交流電壓回路中接線形式：如圖所示依據工業(yè)與民用配電設計手冊：中性點非有效接地系統(tǒng)的主母線，宜測量母線的一個線電壓和監(jiān)測絕緣的三個相電壓，或使用一只電壓表和切換開關選測母線的一個線電壓和三個相電壓。依據GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范：1、指針式測量儀表測量范圍的選

19、擇，宜保證電力設備額定值指示在儀表標尺的2/3處；2、1200V及以上的線路，1200V以下的供電、配電和用電網絡的總干線路應測量交流電流應測量交流電流；3、各電壓等級的交流主母線應測量交流電壓應測量交流電壓；4、中性點非有效接地系統(tǒng)的主母線，宜測量母線的一個線電壓和監(jiān)測絕緣的三個相電壓；5、3kV及以上輸配電線路和用電線路應測量有功功率和無功功率應測量有功功率和無功功率；三相三線制全電子式多功能電能表： DSSD52型（經研院要求：采用雙485，具備遠方電能采集功能，可實現集抄的全電子多功能電能表）型號： D電能表 S三相三線有功 S全電子 D多功能 52設計序號接線形式：如圖所示電能計量聯

20、合接線盒電能計量聯合接線盒：依據GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范：電能表的電流和電壓回路應分別裝設電流和電壓專用試驗接線盒； 電能計量裝置二次回路中的電能計量聯合接線盒的作用是將互感器引出的的二次線經電能計量聯合接線盒的接線端的端子串并聯后再接到電能表的接線端子； 電能計量聯合接線盒適用于單相照明和各種電壓等級的三相有功、無功電能計量聯合接線； 、類計量裝置的二次回路中必須配套安裝電能計量聯合接線盒，為計量裝置的現場校驗、用電檢查及更換電能表提供必要條件；安裝：電能計量聯合接線盒應安裝在電能計量柜的內部，一般安裝在電能表位置的正下方，與電能表底部的距離為100mm2

21、00mm，以方便電能表及電能計量聯合接線盒的二次接線和不影響現場檢測或用電檢查時的安全操作為原則。接線：水平放置電能計量聯合接線盒時，其下端接線由互感器二次側接入，上端接線至電能表側，其中電能計量聯合接線盒的電壓連接片（可移動）向上為電能表接通電壓，向下為斷開； 圖：為三相四線制接線電壓失壓計時儀：電壓失壓計時儀：JSYJSY型號：J 計時器 SY失壓依據GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范：類電能計量裝置應具有電壓失壓計時功能；依據DL/T488-2000電能計量裝置技術管理規(guī)程中電能計量裝置的配置原則：貿易結算用高壓電能計量裝置應裝設電壓失壓計時器；電壓失壓計時儀：

22、用于監(jiān)視三相三線（三相四線）有功（無功）電能表的運行狀態(tài)的一種儀器。當PT回路（一次側或二次側）發(fā)生熔斷、完全斷相或CT回路發(fā)生開路、短路時，該儀表將準確判斷失壓相或失流相并詳細記錄其相應的故障時間及相關故障電能，同時發(fā)出聲光報警。此外，該產品采用液晶顯示屏對記錄的數據進行顯示，方便使用者觀察，同時具有RS485通訊或紅外通訊功能，對儲存數據進行采集，與通信終端或上位機進行數據通信，以便幫助電力計量部門對電網進行管理，追補人為的或非人為的漏計電能，是最理想的電能計量監(jiān)視儀表，對加強用電管理及提高計量水平等方面有著十分重要意義。依據GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范：1

23、、符合容量為315kVA及以上的計費用戶的電能計量裝置，應為類類電能計量裝置；2、 類電能計量裝置要求電壓互感器的準確度等級不應低于0.5級(經研院要求0.2級,二次額定負載不低于40VA)，電流互感器的準確度等級不應低于0.5S級（經研院要求0.2S，二次額定負載不低于20VA)；3、中性點非有效接地系統(tǒng)的電能計量裝置宜采用三相三線的接線方三相三線的接線方式式；4、1200V及以上的線路，1200V以下網絡的總干線應計量有功電能應計量有功電能；5、10kV及以上的線路應計無功電能應計無功電能；測量回路接線：依據GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范：1、交流電流回路：1

24、.1 電流互感器二次電流回路的電纜芯線截面，5A的計量回路不宜小于4m,1A的計量回路不宜小于2.5m,其他測量回路不宜小于2.5m；1.2 三相三線制接線的電能計量裝置電能計量裝置，其兩臺電流互感器二次繞組與電能表間宜采用四線連接（經研院要求：四線顏色分開，A相電流采用粉、灰二色，C相電流采用藍、黑二色）；2、交流電壓回路：2.1 電壓互感器的二次繞組應有一點接地。對于中性點有效接地或非有效接地系統(tǒng)，星形接線的電壓互感器主二次繞組應采用中性點一點接地；對于中性點非有效接地系統(tǒng)，V形接線的電壓互感器主二次繞組應采用B相一點接地；2.2 電壓互感器二次電壓回路的電纜芯線截面，一般計量回路不應小于

25、4m其他測量回路不應小于2.5m；儀表裝置安裝條件：依據GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范：1、測量儀表裝置宜采用垂直安裝，表中心線向各方向的傾斜角度不應大于1度，測量儀表裝置的安裝高度應符合下列要求：（1）常用電測量儀表應為12002000mm;（2）電能表室內應為8001800mm （經研院要求：電能表安裝高度距地6001800mm），室外不應小于1200mm；計量箱底邊距地面室內不應小于1200mm，室外不應小于1600mm。返回交流電流保護回路：當一次電路發(fā)生短路故障時，產生的短路電流流經電流互感器一次繞組，其二次繞組感應出的電流達到電流繼電器動作電流時，繼電

26、器動作（即動合常開輔助觸點閉合、動斷常閉輔助觸點斷開），回路導通，過流脫扣器勵磁，斷路器跳閘，實現過流保護。交流控制回路：電壓互感器提供交流操作電源供電壓小母線，控制回路串有熔斷器保護。儲能回路：儲能回路：斷路器采用彈簧操作機構，電機儲能，按下旋鈕HK，電動機儲能，儲能完畢后，白燈BD亮，表示電機儲能完成。合閘回路：合閘回路：斷路器跳閘后，待短路故障清除，準備合閘：將轉換開關KK合閘位置觸點5-8閉合，斷路器常閉輔助觸點DL1在斷路器跳閘狀態(tài)下為常態(tài)是閉合的，則回路導通，斷路器合閘線圈勵磁，斷路器合閘，斷路器常開輔助觸點DL2在斷路器合閘狀態(tài)下閉合；轉換開關松開手時，手柄自動復歸45度，到合閘

27、后位置，即16-13觸點接通,斷路器紅燈HD亮，表示跳閘回路良好，為分閘作準備,因紅燈串有限流電阻，所以回路電流很小，故此時跳閘線圈不動作?；芈方馕鎏l回路：跳閘回路：手動斷路器跳閘時，將轉換開關KK分閘位置觸點6-7閉合，斷路器常開輔助觸點DL2在斷路器合閘狀態(tài)下閉合，跳閘線圈TQ勵磁，斷路器跳閘，斷路器常閉輔助觸點DL1在斷路器跳閘狀態(tài)下為常態(tài)是閉合的；轉換開關松開手時，手柄自動復歸90度，到分閘后位置，即11-10觸點接通,斷路器綠燈LD亮，表示合閘回路良好，為合閘作準備,因綠燈串有限流電阻，所以回路電流很小，故此時合閘線圈不動作。負荷監(jiān)控跳閘回路：負荷監(jiān)控跳閘回路：當超負荷時，負荷觸點

28、FK閉合，跳閘線圈導通，斷路器跳閘。跳閘報警回路：跳閘報警回路：當斷路器跳閘后，斷路器常閉輔助觸點DL3在斷路器跳閘狀態(tài)下為常態(tài)是閉合的，同時斷路器跳閘前斷路器的狀態(tài)時合閘的，而轉換開關是合閘后位置，即1-3和19-17觸點是導通的，則事故音響信號小母線得電；事故音響報警及閉鎖回路：見附件F:個人資料文本教學8 事故信號與預告信號區(qū)別聯系.docx返回端子排是實現屏內設備與外部控制電纜連接的中間導電器件。端子種類及用途電流端子：是指電力系統(tǒng)中，連接CT到表計的端子。特點是：為測試方便，該端子可在端子上不拆線分斷和連接。1.試驗端子：用于電流互感器二次繞組出線與儀表、繼電器線圈之間的連接，可以在

29、此端子上接入試驗儀表，對回路進行試驗；2.連接型試驗段子：用于在端子上需要彼此連接的電流試驗回路；端子排電壓端子，是指電力系統(tǒng)中，連接PT到表計的端子。特點是：內部一般有一個熔斷器。1.一般端子：連接電氣裝置不同部分的導線；2.連接端子：用于回路分支或合并時，端子間進行連接用；3.終端端子：用于端子排的終端或中間，固定端子或分隔各安裝單位；4.標準端子：用于很方便需要斷開的回路；5.特殊端子：可在不松動或不斷開已接好的導線情況下斷開回路；注：電壓端子絕對不允許代替電流端子。原因是電壓端子的熔斷器在熔斷時，使CT開路，會造成過電壓，非常危險。故電壓端子不允許當電流端子用。電流端子用于電壓端子，少了熔斷