某厂10KV变电所主接线及二次回路设计(7)

5 配电所的二次回路

二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统及继电保护和自动化系统等。

二次回路在供电系统中虽是其一次电路的辅助系统，但他对一次电路的安全、可靠、优质、经济的运行有着十分重要的作用，因此必须予以重视。

5.1 站用电源及操作电源

1、站用电源

变电站为维持自身的正常运转，需要开关操作系统电源，控制回路、信号回路、保护回路的电源，以及照明、维修等电源。站用电源是非常重要的，它是变电站正常供电的基础条件。

结合本工程的实际情况10kv及以下的站用电源，引自就近的配电变压器的220/380V侧。

2、操作电源

断路器需要配用专门的操作机构，操作机构工作时需要电源；另外，控制回路、信号回路、保护回路的工作也需要电源，这些电源称为操作电源。

操作电源有直流操作电源和交流操作电源之分。

结合本工程的实际情况，宜采用弹簧储能操动机构合闸和去分流跳闸的全交流操作，亦可采用手力操作机构合闸和交流去分流跳闸。

5.2 断路器控制与信号回路

1、控制回路：控制回路是指控制（操作）断路器分、合闸的回路。 结合本工程的实际情况，选用了弹簧储能直流操作电源的控制回路。

2、 信号回路：是指用于指示一次系统中设备运行状态的二次系统．

（1） 位置信号：用来显示断路器正常工作的位置状态，一般用红灯亮，表示断路器在合闸位置，用绿灯亮，表示断路器在跳闸位置。

（2） 事故信号：用来显示断路器在事故情况下的工作状态，一般用红灯闪光，表示断路器自动合闸，用绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。

（3） 预告信号：是在一次设备出现不正常状态时或故障初期发出报警信号。 3、对断路器控制回路及信号回路的基本要求：

（1）应能监视控制回路保护装置（如熔断器）及其分、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作。

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（2）合闸或跳闸完成后，应能使其命令脉冲解除，即能切断合闸或跳闸的电源。 （3）应能指示断路器正常合闸和跳闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。

（4）各断路器均应有事故跳闸信号。

（5）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。

4、采用手动操作的断路器控制和信号回路是手动操作的断路器控制和信号回路原理图如图5.1。

图5.1手动操作的断路器控制和信号回路原理图

说明：WC—控制小母线 WS—信号小母线 GN—绿灯 RD—红灯 R—限流电阻 YR—跳闸线圈 KA—继电保护触电 QF1~6—断路器 QM—手动操作机构

合闸时，推上操作机构手柄使断路器合闸。这时断路器的辅助触点QF3-4闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸。由于有限流电阻R2，跳闸线圈YR虽有电流通过，但电流很小，不会动作。红灯RD亮还表明跳闸线圈YR回路及控制回路的熔断器FU1～FU2是完好的，即红灯RD同时起着监视跳闸回路完好性的作用。

跳闸时 ，扳下操作机构手柄使断路器跳闸。断路器的辅助操作触点QF3-4断开，切断跳闸回路，同时辅助触点QF1-2闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经跳闸。绿灯GN亮，还表明控制回路的熔断器FU1～FU2是完好的，即绿灯GN同时起着监视控制回路完好性的作用 。

当一次电路发生短路故障时，继电保护装置KA动作，其出口继电器触点闭合，接通跳闸线圈YR的回路，使断路器跳闸。随后QF3-4断开，红灯灭，并切断YR的跳闸

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电源。同时，QF1-2闭合使绿灯亮。这是虽然操作机构的手柄仍在合闸位置，但其黄色指示牌掉落，表示断路器自动跳闸，同时事故信号回路接通，发出音响和灯光信号。但值班员得知事故跳闸信号后，可将操作手柄扳下至跳闸位置，这时黄色指示牌随之返回，事故信号也随之消除。

5.3 自动装置

供配电系统常用的自动装置是备用电源自动投入装置和自动重合闸装置。结合本工程的实际情况，选用了机械型的自动合闸装置（ARD）。

1、自动重合闸的作用

在线路上，尤其是架空线路上，由于雷电大气过电压或电网操作过电压，在线路或设备上引起放电闪络，闪络时使线路形成短路，使断路器分闸，线路停电，造成损失，据此，人们提出了自动重合闸装置，以减少瞬时性故障停电所造成的损失．

2、对自动重合闸装置的要求

按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50052-1992）的规定当用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置．

3、自动重合闸装置与保护的配合 （1)自动重合闸前加速保护 （2)自动重合闸后加速保护 4、电气一次自动重合闸的基本原理 电气一次自动重合闸的基本原理如图5.2

图5.2电气一次自动重合闸的基本原理图

说明：YR—跳闸线圈 YD—合闸线圈 KD—合闸接触器 KAR—重合闸继电器 KA—保护装置出口触点 SB1—合闸按钮 SB2—跳闸按钮

手动合闸时，按下SB1使合闸接触器KO通电动作，从而使合闸线圈YO动作，使断路器QF合闸。

手动跳闸时，按下SB2是跳闸线圈YR通电动作，使断路器QF跳闸。

当一次线路上发生断路故障时，保护装置KA动作接通跳闸线圈YR回路，使断路

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器QF自动跳闸，同时，断路器辅助触点QF3-4闭合，经整定的时限后其延时常开触点闭合，使合闸接触器KO通电动作，从而使断路器重新合闸。如果一次线路上的短路故障是瞬时的，已经消除，则重合成功。如果断路故障尚未消除，则保护装置又动作，KA的触点又使断路器再次跳闸。由于一次ARD采取了防跳措施，故不会再次合闸。

本设计采用DH-2型重合闸继电器的电气一次自动重合闸装置。

5.4 供配电系统保护

1、保护的作用、基本原理及要求 保护装置的主要作用是：

（1) 当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故蔓延，保证其它部分迅速恢复正常生产。 （2) 当线路及设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号、减负荷或跳闸。 保护的基本原理：保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分三个部分构成；其中测量部分用来反应和转换被保护对象的各种电气参数，经过变换后，送给逻辑部分，与整定值进行比较，作出逻辑判断，当判别出被保护对象有故障时，起动执行部分，发出操作指令，使断路器跳闸。

保护装置应满足四项基本要求：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。 2、供配电系统的保护

高压系统中实现保护功能有两种途径：

（1) 使用熔断器作为保护电器，实现短路和严重的过负荷保护；

（2) 使用继电器构成继电保护装置实现对各种故障和不正常运行状态的保护。这时，继电器应接于电流互感器的二次绕组中，以便于高压侧隔离，并能在低电压、小电流情况下工作，因此，继电保护装置属于供配电系统的二次回路设备。

特此说明：（1）各变压器主进开关设0.4秒短路短延时和长延时过电流保护，短延时整定电流为脱扣器电流的4倍，长延时整定电流为脱扣器电流的1倍。（2）母联开关设0.3秒短路短延时和长延时过电流保护，短延时整定电流为脱扣器电流的6倍，长延时整定电流为脱扣器电流的1倍。（3）各回路继电保护的整定值及整定时间可根据现场实际情况进行调整。

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6 主变压器保护

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件。因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

根据GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：

（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路； （2）绕组的匝间短路；

（3）外部相间短路引起的过电流；

（4）中性点直接接地电力网中外部接地引起的过电流及中性点过电压； （5）过负荷； （6）油面降低；

（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。

在本设计中，变压器的容量为2500KVA，小于6300KVA，根据规程规定需装设瓦斯保护、电流速断保护、过电流保护和过负荷保护。

6.1 瓦斯保护

瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。

瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通从而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”，轻瓦斯保护动作于信号。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”，重瓦斯保护动作于挑开电源侧断路器。

变压器的瓦斯保护接线图如图6.1。

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