变电站二次控制回路解析回路.docx

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变电站二次控制回路解析回路

第六章二次回路

第五节电流及电压的二次回路

为了满足不同测量、继电保护及安全自动装置的要求，电流、电压互感器有多种配置与接线方式。

一、电流、电压互感器接用位置的选择

图6-8是220kV变电所电流、电压互感器典型配置方式。

所有使用系统电压的地点，都根据需要应该安装单相或三相电压互感器。

图6-8中在220kV、110kV正副母线，35kV母线各设置了一组三相电压互感器，在220kV线路上设置了一组单相电压互感器。

（一）电流互感器接用位置的选择

在选择各类测量、计量及保护装置接入位置时，要考虑以下因素。

（1）选用合适的准确度级。

如图6-8中，计量对准确度要求最高，接0.2级，测量回路要求相对较低接0.5级。

保护装置对准确度要求不高，但要求能承受很大的短路电流倍数，所以选用5P20的保护级。

（2）保护用电流互感器还要根据保护原理与保护范围合理选择接入位置，确保一次设备的保护范围没有死区。

如图6-8中，2套线路保护的保护范围指向线路，应放在第三组次级，这样可以与母差保护形成交叉，如何一点故障都有保护切除。

如果母差保护接在最近母线侧的第一组次级，2套线路保护分别接第二、第三次级，则在第一与第二次级间发生故障时，既不在母差保护范围，线路保护也不会动作，故障只能考远后备保护切除。

虽然这种故障的几率很小，却有发生的可能，一旦发生后果是严重的。

图中两组接入母差保护的次级，正副母间也要交叉，否则也有死区。

（3）当有旁路开关需要旁代主变等开关时，如有差动等保护则需要进行电流互感器的二次回路切换，这时既要考虑切换的回路要对应一次运行方式的变换，还要考虑切入的电流互感器二次极性必须正确，变比必须相等。

（二）电压互感器原则配置

（1）对于主接线为单母线、单母线分段、双母线等，在母线上安装三相式电压互感器；当其出线上有电源，需要重合闸鉴同期或无压，需要同期并列时，应在线路侧安装单相或两相电压互感器；

（2）对于3/2主接线，常常在线路或变压器侧安装三相电压互感器，而在母线上安装单相互感器以供同期并联和重合闸鉴无压、鉴同期使用；

（3）内桥接线的电压互感器可以安装在线路侧，也可以安装在母线上，一般不同时安装。

安装地点的不同对保护功能有所影响；

（4）对220kV及以下的电压等级，电压互感器一般有两个次级，一组接为星形，一组接为开口三角形。

在500kV系统中，为了继电保护的完全双重化，一般选用三个次级的电压互感器，其中两组接为星形，一组接为开口三角形。

（5）当计量回路有特殊需要时，可增加专供计量的电压互感器次级或安装计量专用的电压互感器组。

（6）在小接地电流系统，需要检查线路电压或同期时，应在线路侧装设两相式电压互感器或装一台电压互感器接线间电压。

在大接地电流系统中，线路有检查线路电压或同期要求时，应首先选用电压抽取装置。

通过电流互感器或结合电容器抽取电压，尽量不装设单独的电压互感器。

500kV线路一般都装设三只电容式线路电压互感器，作为保护、测量和载波通信公用。

二、常用电流、电压互感器二次回路接线方式

（一）电流互感器二次回路的接线方式

1、接线方式

在变电所中，常用的电流互感器二次回路接线方式有单相接线、两相星形（或不完全星形）接线、三相星形（或全星形）接线、三角形接线、和电流接线等，如图6-9，它们根据需要应用于不同场合。

现将各种接线的特点及应用场合介绍如下。

（1）单相式接线，如图6-9（a）所示。

这种接线只有一只电流互感器组成，接线简单。

它可以用于小电流接地系统零序电流的测量，也可以用于三相对称电流中电流的测量或过负荷保护等。

（2）三相星形接线又叫全星形接线，如图6-9（c）所示。

这种接线由三只互感器按星形连接而成，相当于三只互感器公用零线。

这种接线中的零线在系统正常运行时没有电流通过（3I0=0），但该零线不能省略，否则在系统发生不对称接地故障产生3I0电流时，该电流没有通路，不但影响保护正确动作，其性质还相当于电流互感器二次开路，会产生很高的开路电压。

三相星形接线一般应用于大接地电流系统的测量和保护回路接线，它能反应任何一相、任何形式的电流变化。

（3）两相星形接线，如图6-9（b）所示。

这种接线有两相电流互感器组成，与三相星形接线相比，它缺少一只电流互感器（一般为B相），所以又叫不完全星形接线。

它一般用于小电流接地系统的测量和保护回路，由于该系统没有零序电流，另外一相电流可以通过计算得出，所以该接线可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等。

反应各类相间故障，但不能完全反应接地故障。

对于小电流接地系统，不完全星形接线不但节约了一相电流互感器的投资，在同一母线的不同出线发生异名相接地故障时，还能使跳开两条线路的几率下降了三分之二。

只有当AC相接地时才会跳开两条线路，AB、BC相接地时，由于B相没有电流互感器，则B相接地的一条线路将不跳闸。

（4）三角形接线，如图6-9（d）所示。

这种接线主要用于保护二次回路的转角或滤除短路电流中的零序分量。

如图6-11中YN，d11组别的变压器配置差动保护时，在微机形差动保护中，常常将各侧电流互感器的二次回路均接为星形，在保护装置中通过软件计算进行电流转角与电流的零序分量滤除，这样就简化了接线。

（5）和电流接线，如图6-9（e）所示。

这种接线是将两组星形接线并接，一般用于3/2断路器接线、角形接线、桥形接线的测量和保护回路，用以反映两只开关的电流之和。

除了以上接线外，还有其它一些接线方式，但并不常见。

在电流互感器的接线中，要特别注意其二次线圈的极性，特别是方向保护与差动保护等回路。

当电流互感器二次极性错误时，将会造成计量、测量错误，方向继电器指向错误，差动保护中有差流等，造成保护装置的误动或拒动。

2、接入顺序

当一组电流互感器接入多个负载时，应考虑其接入顺序，其原则是方便设备的调试及调试中的安全，还考虑到串联的顺序应使电缆最短。

一般仪表回路的顺序是电流表、功率表、电度表、记录型仪表、变送器或监控系统。

在保护用次级中，尽量将不同的设备单独接入一组次级，特别是母差等重要保护，需要串接的，应先主保护再后备保护，先出口跳闸的设备，再不出口跳闸的设备。

这样在运行中如果要做录波器试验，可以将其推出而不影响线路保护与失灵起动装置的正常运行，如图6-12所示。

由于仪表与保护对电流互感器的要求不同，所以原则上两者不能公用一组电流互感器次级，但在35kV及以下系统中对计量准确度要求不高的场合，也有测量仪表与继电保护共用一组电流互感器的方式，这时应确保满足10％误差曲线要求，验算短路电流不会损坏仪表，并按先保护后仪表的次序接入。

3、电流二次回路的接地

电流互感器二次回路必须接地，其目的是为了防止当一、二次之间绝缘时对二次设备与人身造成危害，所以一般宜在配电装置处经端子接地，这样对安全更为有利，如图6-9（a）（b）（c）（e）。

当有几组电流互感器的二次回路连接构成一套保护时，宜在保护屏上设一个公用的接地点，如图6-13为主变差动保护的接地方式。

对与三角形接线电流互感器二次回路也应接地，接地点选在经负载后的中心点，如图6-9（d）。

在微机母差或主变差动保护中，各侧二次电流回路不再有电气连接，每个回路应该单独接地，该接地点可以接在配电装置处，也可以接在保护柜上，各接地点间不能串接。

如图6-13为母差保护柜端子排原理图，6-13（a）为错误接法，6-13（b）为正确接法，在错误接法中，各接地点串联后接地，一是一旦总接地点脱开，则每一组的接地都没有，第二是当其中一个回路停电需要做试验时可能影响其它运行中的回路。

在由一组电流互感器或多组电流互感器二次连接成的回路中，运行中接地不能拆除，但也不允许出现一个以上的接地点，当回路中存在两点或多点接地时，如果地电网不同点间存在电位差，将有地电流从两点间通过，这将影响保护装置的正确动作。

图6-14为主变差动保护电流互感器回路两点接地时流过地电流的示意图。

当电流二次回路有方式切换时，要保证在不同的方式下只有一点可靠接地，这一点将在下一节中讨论。

4、电流二次回路的切换

由于电流互感器二次回路不能开路，所以电流二次一般不应设置切换回路，但为了满足运行方式的需要，当确实需要切换时，可以设置大电流切换端子，但应确保在切换时电流互感器二次回路不能开路，切换到各种发生时保证运行中回路的方式与一次方式对应并变比、极性正确，只有一点且只能有一点接地。

下面对一些常用的切换回路进行讨论。

（1）内桥接线差动电流回路的切换

内桥的差动回路可以不设切换回路，但在内桥或进线开关中有一台停电检修时为不影响运行中设备，方便安全措施的实施，常在回路中增加大电流切换连片，如图6-15，其中（a）为进线断路器与内桥断路器均在运行的正常方式，（b）为内桥断路器转检修后其电流互感器二次连接片退出后短接的接线图。

在内桥断路器转检修退出其电流回路时，如果差动保护还在运行中，则一定要先取下连片，然后将互感器侧短接接地，否则连接连片时将差动保护高压侧电流短接会造成差动保护误动。

（2）旁路断路器代主变时差动电流回路的切换

在设有旁路断路器的变电所，旁路断路器代主变断路器时，其差动保护相应的电流回路应该有主变的互感器切至旁路的互感器，并有两台及以上主变时，旁路的这组互感器应能分别切至这些主变的差动保护。

图6-16即是切换回路的示意图，其中1号主变由旁路断路器代供，2号主变由本身断路器正常运行。

当两台断路器均不旁代时，旁路的电流切换连片要短接退出。

需要指出的是，旁路断路器的带路操作中任何一台断路器都要视作运行设备，无论其处在合闸状态还是分闸状态，所以电流互感器的二次回路不能开路，也不能失去接地点，这点与内桥接线时的电流连接片操作不同，它要先在互感器侧短接接地，再拆开与差动保护回路的连接片。

这一操作会造成差动保护回路的不平衡，会有差流产生，所以操作过程中需要停用相应的差动保护。

（3）固定连接式母线差动电流回路的切换

微机型母差差动保护已经得到广泛的应用，但运行中固定连接式母线差动保护仍不少。

与微机母差自动判定各单元运行方式、自动将相应电流按方式加到相应母线差动保护中不同，固定连接母差保护需要将各单元的电流手动切到对应母差的回路。

如图6-17是固定连接母差保护电流回路切换的示意图。

该切换回路与旁路代主变的切换回路有点类似，区别在于各单元的电流是切入正母或副母差动保护，而旁路代主变的电流回路是切入1号主变或2号主变的差动保护，同样不能发生电流回路开路。

在A、B、C、N各相连线的切换中，N线的切换连片不能省，否则可能造成运行设备与检修设备分界不清、电流二次回路开路或运行中电流二次回路发生多点接地等情况。

如图6-18中，（a）为当N线经各组连接片的接地端子时会造成多点接地。

（c）中N线不经接地端子，但短接退出时仍会发生两点接地，如果接地端子不接地，则会在短接退出时发生电流二次回路开路。

（b）中虽然没有多点接地或开路的问题，但短接退出的回路如果有检修工作，由于有零线相连，则对运行中设备将会产生潜在的影响。

（一）电压互感器的二次回路接线

图6-19为典型的双母线或单母线分段主接线时的电压互感器二次回路接线原理图。

图中可以看出，这里使用的是两组次级的电压互感器，一组次级三相接为星形，一组接为开口的三角形。

星形的一组次级经小空气开关1

（2）QA、电压互感器隔离开关辅助接点的重动继电器1

（2）K接点送至二次电压小母线1

（2）WVa、1

（2）WVb、1

（2）WVc及WVN，这组小母线供保护装置与测量设备使用。

由于计量装置对精度要求较高，所以从电压互感器星形接线出口处另有一组电压经熔断器3～5（6～8）FU、继电器1

（2）K接点送专用的计量小母线1

（2）WVaj、1

（2）WVbj、1

（2）WVcj。

为了减小回路压降，这组电压一般由电压互感器的二次端子箱经6mm2或更粗的电缆直接连接到计量柜上。

电压互感器另一组次级接为