二次回路設(shè)計(jì)

1、第一章二次回路的基本概念二次回路的概述二次回路是指用來控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次電路運(yùn)行的電路。二次回路 又稱二次系統(tǒng)。按功能二次回路可分為斷路器控制回路、信號(hào)回路、保護(hù)回路、 監(jiān)測(cè)回路和自動(dòng)化回路，為保證二次回路的用電，還有相應(yīng)的操作電源回路等。 供電系統(tǒng)的二次回路功能示意圖如下圖所示。圖 1-1 二次回路功能示意圖二次回路是一個(gè)具有多種功能的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)容包括高壓電氣設(shè)備和輸電 線路的控制、調(diào)節(jié)、信號(hào)、測(cè)量與監(jiān)察、繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置、操作電源等系統(tǒng)。 分析如下：（1）控制系統(tǒng)由各種控制器具、控制對(duì)象和控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其主要作用是 對(duì)變配 電所的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方跳、合閘操作，以滿足改變電力系

2、統(tǒng)運(yùn)行方式 及處理故障的要求。控制系統(tǒng)按自動(dòng)化程度的不同分為手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制和 自動(dòng)控制；按控制方式的不同分為分散控制和集中控制；按控制距離的不同分為 就地控制和遠(yuǎn)方控制；按操作電源的不同分為直流控制、交流控制、強(qiáng)電控制和 弱電控制等。強(qiáng)電控制采用直流110V或220V,交流額定值100V、5A；弱電控制 采用直流60V及以下，交流50V、1A及以下。（2）信號(hào)系統(tǒng)由信號(hào)發(fā)送機(jī)構(gòu)、接收顯示原件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是準(zhǔn) 確、及 時(shí)地顯示出相應(yīng)一次設(shè)備的工作狀態(tài)，為運(yùn)行人員提供操作、調(diào)節(jié)和處 理故障的可靠依據(jù)。信號(hào)系統(tǒng)按信號(hào)性質(zhì)的不同分為事故信號(hào)、預(yù)告信號(hào)、指揮 信號(hào)、位置信號(hào)、繼電保護(hù)及自動(dòng)

3、裝置動(dòng)作信號(hào)等；按信號(hào)的顯示方式不同分為 燈光信號(hào)、音響信號(hào)和其他顯示信號(hào)；按信號(hào)的相應(yīng)時(shí)間不同分為瞬時(shí)動(dòng)作信號(hào) 和延時(shí)動(dòng)作信號(hào)；按信號(hào)的復(fù)歸方式不同分為手動(dòng)復(fù)歸和自動(dòng)復(fù)歸信號(hào)（3）測(cè)量與監(jiān)察系統(tǒng)由各種電氣測(cè)量?jī)x表、監(jiān)測(cè)裝置、切換開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)成。 其作用是指示或記錄主要電氣設(shè)備和輸電線路的運(yùn)行參數(shù)，作為生產(chǎn)調(diào) 度和值班人員掌握電氣一次系統(tǒng)的運(yùn)行情況，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和故障處理的主要依 據(jù)。（4）繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置系統(tǒng)由互感器、變換器、各種繼電保護(hù)及自動(dòng)裝 置、選 擇開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是監(jiān)視電氣一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，一旦出 現(xiàn)故障或不正常狀態(tài)便自動(dòng)進(jìn)行處理，并發(fā)出信號(hào)。（5）調(diào)節(jié)系統(tǒng)由測(cè)量機(jī)

4、構(gòu)、傳送設(shè)備、執(zhí)行元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其作用是 調(diào)節(jié)某 些一次設(shè)備的參數(shù)，以保證一次設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn) 行。調(diào)節(jié)方式分手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)三種。（6）操作電源系統(tǒng)由直流電源設(shè)備和供電電網(wǎng)構(gòu)成。其作用是供給上述各 二次系 統(tǒng)的工作電源，高壓斷路器的跳、合閘電源及其他重要設(shè)備的事故電源。 大型變電所主要采用蓄電池組操作電源；中小型變配電所廣泛采用整流型操作電 源。第二章 線路相間保護(hù)的整定計(jì)算、靈敏度校驗(yàn)2.1主接線圖下圖為某電力系統(tǒng)主接線。該系統(tǒng)由某發(fā)電廠的三臺(tái)發(fā)電機(jī)經(jīng)三臺(tái)升壓變壓器由A母線與單側(cè)電源環(huán)形網(wǎng)絡(luò)相連，其電能通過電網(wǎng)送至B、C、D三個(gè)降壓變相關(guān)數(shù)據(jù)電網(wǎng)中的四條llOkV線

5、路的單位正序電抗均為0.4 Q/kM；所有變壓器均為YN,d11接線，發(fā)電廠的升壓變壓器變比為10.5/121，變電所的降壓變壓器變比為110/6.6；發(fā)電廠的最大發(fā)電容量為3 X 50 MW,最小發(fā)電容量為2 X 50 MW,發(fā)電機(jī)、變壓器的其余參數(shù)如圖示；系統(tǒng)的正常運(yùn)行方式為發(fā)電廠發(fā)電容量最大，輸電網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)運(yùn)行；系統(tǒng)允許的最大故障切除時(shí)間為 0.85s；(6)線路AB、BC、AD、CD的最大負(fù)荷電流分別為230A、150A、230A和140 A,負(fù)荷自啟動(dòng)系數(shù) 心i；各變電所引出線上的后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間如圖示， t = 0.5s。( 8)系統(tǒng)中各 110kV 母線和變壓器均設(shè)有縱差動(dòng)保護(hù)作

6、為主保護(hù)。三段式電流保護(hù)整定計(jì)算1. 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)：假設(shè)選取基準(zhǔn)功率S B=100MVA和基準(zhǔn)電壓為VB=VavG1(B) *G2(B) *G3(B) *G(N) *SG1(B) *G2(B) *G3(B) *G(N) *SNX 二 X 二 X 二 X X -B = 0.129100X 50= 0.258XT 1(B) *T2(B) *S=XX BT1(N) * SN10 .5 100X 100 400.263X=XX=XX=T 3(B) *T3(N)*SNX= X=X=X=T 4(B) *T5(B) *T 6(B) *T7(B) *S10 .5100X -=0.17510060S10.51

7、00XX B=X0.525T4(N)*S10020XL1 (B) *XL1 (B) *100 x= 0.121115 2XL x = 0.4 x 401 V 2NXLX2BV2 N= 0 . 4 X 50 X115 2S100VTXXL0 4 X 60 X3V2115 2NS100XLXB0.4 x 50 xXL2 (B) *XL3 (B) *XL4 (B) *S1004 V 2 115 2 N0 . 1510 . 1810 . 151最大運(yùn)行方式下的最小電源阻抗：X =( 0.258+ 0.263 )( 0.258 + 0.175 ) = 0.261 110.433 = 0.1631 2 2

8、最小運(yùn)行方式下的最大電源阻抗：0 .258 0 .263X =+= 0.2611 2 2最大短路電流計(jì)算和整定計(jì)算:為計(jì)算動(dòng)作電流，應(yīng)該計(jì)算最大運(yùn)行方式下的三相短路電流，為校驗(yàn)靈敏度要計(jì)算最小運(yùn)行運(yùn)行方式下兩相短路電流。為計(jì)算1OF、 3OF、5QF、7QF 的整定值根據(jù)如上系 統(tǒng)圖可知，最大運(yùn)行方式要求 8QF斷開，等值阻抗圖如下：相當(dāng)于空載線路2.4 相當(dāng)于空載線路2.4 短路電流列表：（3）二 m3 X（3）X I = 1 X 10 X 0.502 = 5.02（ KA）K1a1 B（3）二 m3 x（3）x I = 1 x 8.403 x 0.502 = 4.218（ KA）K2a1B

9、（3）二 m 3 x I（3）x I 二 1 x 5.291 x 0.502 二 2.656（ KA）K3a1B2.5 電力系統(tǒng)阻抗圖2.5.1 保護(hù) 5QF 電流三段的整定計(jì)算及校驗(yàn)當(dāng) K3 點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，由題意計(jì)算得:KA正序阻抗：X 1 = 0.189 Q基準(zhǔn)電流：IB = 0.502KA1 eB基準(zhǔn)阻抗：V2基準(zhǔn)阻抗：V2BSB115 2=132100.25 0可靠系數(shù)： K rIe l =1.25 K r可靠系數(shù)： K rIe l =1.25 K rIIe l =1.15K rIeIIl =1.15返回系數(shù)： K = 0.85re三相短路的正序電流：E1I I =e=a1j （

10、X + X（ 3）0.1891 eX =5.291 KA短路電流：11 二 m3 x 11 x I 二 1 x 5.291 x 0.502 二 2.656 KAK3a1 B瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，即躲過本線路末端最大短路電流，所以保護(hù)5QF電流速斷的整定及校驗(yàn)為:11= Ki x 11 = 1.25 x 2.656 = 3.320 KAset.5rel K3t = 0 s檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)：3 . 320即：Lm inL4宀一 =34.12% 15%檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)：3 . 320即：Lm inL4宀一 =34.12% 15%50靈敏度系數(shù)符合要求2）保護(hù) 5QF 限時(shí)電流速斷的整定及校驗(yàn)：11511=

11、K i x Iset.5rel k.A.max=1.25 x2 . 066 KA0.163 + 20 + 20Iii = Kii x 11= 1.15 x 0.865 = 2.376 KAset.5rel set.5t ii = 0.5 s1IK = kD.minIK = kD.minsenI IIset.52 . 376= 1 . 194 1.3作相鄰線路遠(yuǎn)后備時(shí)的靈敏系數(shù)：I= k.A.minsenI IIIset.51431.666284.118= 5 .039 1 . 2第三章 電流互感器選擇原則3.1 保護(hù)用電流互感器的類型選擇保護(hù)用電流互感器分為P類和TP兩大類。P類(P意為保護(hù))

12、電流互感器包括PR和PX類。該類電流互感器的準(zhǔn) 確限值是由一次電流為穩(wěn)態(tài)對(duì)稱電流時(shí)的復(fù)合誤差或勵(lì)磁特性拐點(diǎn)來確定的。TP類(TP意為暫態(tài)保護(hù))電流互感器。該類電流互感器的準(zhǔn)確限值是 考慮一次電流中同時(shí)具有周期分量和非周期分量，并按規(guī)定的暫態(tài)工作循環(huán)的峰 值誤差來確定的。該類電流互感器適用于考慮短路電流中非周期分量暫態(tài)影響的 情況。3.2 電流互感器類型選擇原則保護(hù)用電流互感器的性能應(yīng)滿足繼電保護(hù)正確動(dòng)作的要求。首先應(yīng)保證 在穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流下的誤差不超過規(guī)定值。對(duì)于短路電流的非周期分量和互感 器的剩磁等的暫態(tài)影響，應(yīng)根據(jù)互感器所在系統(tǒng)暫態(tài)問題的嚴(yán)重程度，所接保護(hù) 裝置的特性、暫態(tài)飽和可能引起的

13、后果和動(dòng)作經(jīng)驗(yàn)等因素，予以合理考慮。如保 護(hù)裝置具有減緩電流互感器飽和影響的功能，則可按保護(hù)裝置的要求選擇適當(dāng)?shù)?互感器。330-500KV系統(tǒng)保護(hù)，高壓側(cè)為330-500KV的變壓器保護(hù)和330MW級(jí)以 上發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)用的電流互感器，由于系統(tǒng)一次時(shí)間常數(shù)較大，電流互感 器暫態(tài)飽和嚴(yán)重，由此導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的嚴(yán)重后果。因此所選去電流互感器 應(yīng)保證在實(shí)際短路工作循環(huán)中不致暫態(tài)飽和，即暫態(tài)誤差不超過規(guī)定值，宜選用 TP 類互感器。220KV系統(tǒng)保護(hù)、高壓側(cè)為220KV的變壓器差動(dòng)保護(hù)、100-200MW級(jí)發(fā) 電機(jī)變壓器組及大容量電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)用電流互感器，暫態(tài)問題及影響后果相對(duì) 較輕，可按

14、穩(wěn)態(tài)條件進(jìn)行選擇，并為減輕可能發(fā)生的暫態(tài)飽和影響給定適當(dāng)?shù)臅?態(tài)系數(shù)，宜選用P類、PR類或PX類電流互感器。PR類能限制剩磁影響，有條件 時(shí)可推廣使用。給定暫態(tài)系數(shù)K=Kal/Kpcf電流互感器，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況和運(yùn)行經(jīng) 驗(yàn)確定：100-200MW級(jí)機(jī)組外部故障給定暫態(tài)系數(shù)不宜低于10。220KV 系統(tǒng)的給定暫態(tài)系數(shù)不宜低于 2。110KV 及以下系統(tǒng)保護(hù)用電流互感器一般按穩(wěn)態(tài)條件選擇，選用 P 類電 流互感器。高壓母線差動(dòng)保護(hù)用電流互感器的選擇，由于母線故障短路電流大，而 且外部短路時(shí)流過各電流互感器的電流差別也可能很大，即使全部選用特性相同 的電流互感器，其暫態(tài)飽和程度也可能很不一致，為此，

15、母線差動(dòng)保護(hù)宜具有抗 互感器飽和能力。在工程應(yīng)用中，可按穩(wěn)態(tài)短路電流或保護(hù)裝置的要求選取用適 當(dāng)?shù)幕ジ衅?。?）非直接接地系統(tǒng)的接地保護(hù)用電流互感器，可根據(jù)具體情況采用三相電 流互感器組成零序?yàn)V過器、專用的電纜式或母線式零序電流互感器。電流互感器額定參數(shù)選擇保護(hù)用電流互感器的額定參數(shù)選擇要考慮以下情況：（1）變壓器差動(dòng)回路電流互感器額定一次電流的選擇，應(yīng)盡量使互感器的二 次電流進(jìn)入差動(dòng)繼電器時(shí)基本平衡。當(dāng)采用微機(jī)保護(hù)時(shí)，可由保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)兩側(cè) 變比差和角差的校正。在選擇額定一次電流及二次繞組接線方式時(shí)，應(yīng)注意使變 壓器兩側(cè)互感器和二次負(fù)荷盡量平衡，以減少可能出現(xiàn)的差電流。（2）自耦變壓器公共回路過負(fù)荷保護(hù)用的電流互感器，應(yīng)該公共繞組的允許 負(fù)荷電流選擇。此電流通常發(fā)生在低壓側(cè)斷開，而高-中壓側(cè)傳輸自耦變壓器的 額定容量的情況。此時(shí)，公共繞組上的電流為中壓側(cè)與高壓側(cè)額定電流之差。（3）大型發(fā)電機(jī)變壓器組廠用分支的額定電流遠(yuǎn)小于主變壓器額定電流，廠 用分支的電流互感器一般可以用分支額定工作電流為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇，但應(yīng)注意該 回路的動(dòng)穩(wěn)定性。例外的是廠用分支側(cè)用于發(fā)電機(jī)-變壓器組成或主變壓器差動(dòng) 保護(hù)的電流互感器，原則上應(yīng)與主回路互感器變比一致。如因額定電流過大，裝 設(shè)有困難時(shí)，可根據(jù)具體情況采取適當(dāng)措施，如由保護(hù)裝置或增設(shè)輔助電流互感 器以改變變比。或者采用二次額定電流為 1A 的互感