高压开关柜的二次接线1

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1、.高压开关柜的二次接线培训教材上海天正机电集团前 言电气二次回路,作为一个技术分类来说,理论性和实践性都很强,内容很丰富,对于从事成套产品专业生产的行业来说,它同样是一个重要组成部分,对产品的安全运行,有着十分密切的关系。为了使从事高压开关柜电气工程设计的年青学员,在理论上有所启发,在二次回路设计过程中有所帮助,为此组织了这次培训,并由本人编写本教材,本人从事本专业工作已五十年,在长期的实践过程中,遇到过各种困难和挫折,也有过不少失败的教训,总结这些教训的过程,也就是知识积累的过程,原将此留给年青的学员,以期待青年学员更快茁壮成长。本培训教材虽由本人执笔编写,由于课程内容非常丰富,本人水平有限

2、,只能针对从事高压开关柜电气工程设计的学员,提供些力所能及的帮助,收集资料不全,错误和不妥之处在所难免,欢迎学员在学习过程中勇于提问,恳请广XX行多提宝贵意见。 编者：顾建华 20XX2月高压开关柜的二次接线第一节 高压开关柜的一次设备和一次系统图一、 什么是一次系统电力系统中凡是直接参与生产、输送、分配电能的设备及对这些设备进行安全防护的设备都称一次设备。如发电机、输电线路、变压器、母线、隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器等。将这些设备通过一定的方式连接起来,组成一个完整的系统,称一次系统。 一次系统可由单独设备,如发电厂中的发电机、变压器- 也可以由成套装置来组成,如高、低压

3、开关柜。二、 高压开关柜一次系统的组成部分 一次系统内容很广泛,对于高压开关柜而言,仅是电力系统中某一组成部分,高压开关柜按照其不同结构,有很多种不同型式如GG-1A型、KY1型、KY28型、XGN型等,但每一种型号的高压开关柜都包含以下几种不同功能 1） 进线柜：电能通过控制直接或通过计量装置,把电能送到主母线。2） 电压互感器柜：反映一次系统电压参数的设备,有时把防止系统过电压的设备避雷器也装入该柜。3） 出线柜：将系统电能,通过控制设备,直接输送到负载变压器、电动机、架空线、电容器等。4） 母联柜：分段柜对于主母线分成两段进行运行的,在段与段之间进行联络的设备。它由分段控制和分段隔离组成

4、。5） 电容柜：主要负载设备是电容器,按照用途不同,可分为功率补偿作用的电容柜及吸收系统过电压的电容柜。6） 计量柜：对系统用电设备的有功电能和无功电能的计量。7） 所用变柜：直接为变电所提供照明和动力电源。1三、 如何审阅一次系统图 1 电源进线和馈出线的进线方式开关柜上常规的进出线基本有两种连接方式：进出线电缆在电缆室连接；进出线由柜顶穿墙套管引出,并与母线桥架相连或者母线桥架再经穿墙套管与架空线连接。也有少数用户,电缆通过电缆架由柜顶引入,在柜内连接,或者在柜顶连接,另设安全网架。用户在订货时虽然提供了一次系统图和标准方案,但进出线方式不可能完全表达得十分清楚,用户应该根据现场实际安装要

5、求在技术协议中加以说明为妥,免得到现场安装时发生困难。2 柜体排列平面布置图柜体排列次序及操作面的位置是制造厂在考虑制作柜内隔板、终端护板母线分段支架等问题时的正确施工依据。平面布置图要与现场进出线的实际位置相吻合,尤其是要正确表示出柜体的操作面方向,才能使高压柜到达现场后能顺利地进行安装。往往起先不予重视,设备到达现场后,发觉与现场要求不符合,最后导致返工。3 断路器开断容量的正确选择在一次系统图上,所选用的断路器,除了表明断路器型号、额定工作电压、额定工作电流外还必须选定断路器的开断容量。有的用户图纸,断路器开断容量不选定,给制造厂工程设计时带来困难。因为开断容量的选择要依据系统短路参数来

6、选定,若制造厂不了解系统短路参数是很难作出正确选择的。还有些用户图纸,不考虑系统短路参数情况,盲目地选择高开断参数,造成不必要的资金浪费。所以正确的选择开断容量是很重要的,既要保证安全运行,又要考虑到降低产品的投资成本。4 高压电容器组的连接方式高压电容器组的连接方式 ,在GB 502271995并联电容器装置设计规范中就明确规定高压电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地的电网中,星形接线电容器组的中性点不应接地。但在有些用户的一次系统图中,电容器组还是采用三角形连接或星形连接的电容器组将中性点接地。由于三角形连接的电容器组,当发生全击穿短路故障时,容易发生电容2器组爆炸起火

7、事故。星形连接的电容器组发生全击穿短路故障时,故障电流会受到健全相电容器组的限制。因此,高压并联电容器组,不论其容量大小,均应选用单星形或双星形接线方式。星形连接的电容器组,中性点是否要接地？鉴于我国目前66KV及以下的配电网均为非直接接地,为防止电容器某相全击穿时,造成系统接地故障,所以应按GB 502271995规定,在中性点非直接接地的电网中,星形接线电容器组的中性点不应接地。5 所用变压器、高压熔丝的选择610KV工厂企业变配电系统中,所用变容量大多选择3050KVA,变压器高压侧一般选择熔丝保护。按常规100KVA以下的变压器,高压侧熔丝可按23倍额定电流选择,但由于小容量熔丝的机械

8、强度差,往往难以承受合闸时的涌流冲击而熔断,所以100KVA以下所用变可选用10A熔丝作变压器内部或高压侧出线套管发生短路故障时的保护措施。所用变过负荷保护应由低压侧低压断路器或熔断器来执行。6 主母线的选择主母线的材料和规格应在一次系统图上表明。但有些用户的一次系统图缺少主母线规格,有的以宽代窄。母线的合理选择,除了能满足长期通过额定工作电流时,其温升在允许范围内；同时当系统发生短路故障时,能经受动热稳定的考验。该项计算工作,应由设计单位在设计一次系统图时,一并进行。7 高海拔地区元器件的选择当海拔升高时空气密度降低,散热条件变坏,高压元器件在运行中温升要增加,但空气温度随着海拔高度的增加而

9、相应递减。因此,高压元器件在高海拔地区使用时其额定电流可保持不变。但随着海拔的升高,气压也随之降低,空气绝缘强度也在减弱。当海拔在10002000m时,对于610KV等级的高压元器件,因其绝缘尚有一定的裕度,在实际运行中未发现由于高海拔影响而造成绝缘击穿事故。因此当产品使用在10002000m时,可按一般产品选用。当海拔在2000m以上时,要采取措施,如元器件应选用高原型产品,母线采用热缩材料包覆,增加元器件之间的空气间隙等。由于高原地区交通不便,电气设备的采购、运转、安装以及调试都比平原地区有许多意想不到的困难,所以在订货时必须加以明确。38 交流操作控制电源容量问题用户中二次操作电源采用交

10、流220V供电的很普遍。为保证供电可靠,通常具有双电源切换装置。两路电源中一路由所用变或其他低压线路经220/220V中间变压器供电,另一路由电压互感器经100/220V升压变压器供电。对于中间变压器的容量要选择合适。前者由所用变供电,其容量稍大些无妨；由电压互感器供电,其容量不能选得太大,要考虑到电压互感器的承受能力。各种电压互感器均有最大极限容量的规定。有些用户提供的图纸,将升压变压器容量选为1000VA,此时应考虑电压互感器最大极限容量的能力。如JDZ-10型电压互感器,其最大极限容量为500VA,所以在确定升压变压器容量时,就不能超过500VA。总之,要按照实际需要和可能来正确选择。9

11、 真空断路器过电压保护真空断路器具有体积小、重量轻、无污染、寿命长、适应于频繁操作等优点,所以目前在610KV系统中被普遍采用。由于真空断路器分断速度快,会引起很高的操作过电压,对变压器、电动机等负载的主绝缘和匝间绝缘都有很大的危害。因此,在采用真空断路器的同时,必须采取限制过电压的措施,如负载侧并联阻容吸收装置或并联氧化锌避雷器等,用户提供的设计图纸往往忽略了这一点。10 中置柜电源进线电缆侧不能装设接地闸刀目前,610KV系统中选用KYN-28型中置式开关柜较为普遍。该开关柜中断路器手车与接地闸刀装有机械连锁装置,只有当断路器手车退出柜体后,接地闸刀才能合上。但是当电源为电缆下进线方式供电

12、时,上述联锁非但不能起到安全防护作用,反而容易造成带电合接地闸刀的严重事故。因为接地闸刀只要断路器手车退出柜体后,就可以合闸,所以操作人员如稍不注意,很容易造成操作事故。对于这种供电方案,应取消接地闸刀,在电缆侧装设高压带电显示器,并在后门装上电磁锁。当电缆侧有高压电时,电磁锁被闭锁,后门不能打开,并在后门上贴提示性警告语,以保证安全。411 系统运行方式与一次接线方案的关系系统运行方式与一次接线方案有密切关系。例如,有些重要用户要求采用两路电源供电,同时要求具有备用电源自动投切功能简称BZT装置。一次接线通常有两种基本形式,一种是单母线不分段,另一种是单母线分段。对于单母线不分段,有两路电源

13、进线的,其运行方式可一供一备或互为备用；如要具有BZT功能的,作为备用进线电源侧,必须装设电压互感器以供检测备用电源是否具有足够高的三相电源电压值。作为工作电源母线侧,必须检测母线三相电压值,确已下降到足够低或全部消失且符合BZT自投条件时,备用电源经延时后投入运行。对于单母线分段,也有不同的运行方式,如二段分别由二路进线电源供电,母联作备自投；亦可平时由一路电源供电,母联在投运状态不论以何种形式运行,作为备用电源侧,也必须提供检测备用电源三相电压值的设施,当供电母线失电时,备用电源才能自动投入运行。所以,系统运行方式与一次接线方案有密切关系,用户在订货时必须明确系统运行方式和提供相应的一次系

14、统图。四、 一次系统图 1、图形符号按GB/T472820XX新版标准的规定进行制图。常用电气图形符号详见后页2、一次系统图上应表明的内容及个别元器件的制图要求和表示方法（1） 电压互感器1PT,2PT,3PT,4PT（2） 电流互感器（3） 架空线和电缆线（4） 零序电流互感器（5） 避雷器3、一次系统图的制图要求 图面紧凑而不拥挤,线条粗细有别,文字表达清楚,对于同一元器件,技术特征相同的参数,可在元器件材料表示出,而不同的参数,分别在每台柜表格内表示出。56五、 常用一次元器件简介 一次元器件按照其功能和用途不同可分为三类1、控制电器 用来控制一次回路中工作电流和故障电流的关合与分断的元

15、器件1高压断路器 它能关合与分断各种负载电流,在事故情况下分断短路故障电流。在满足某些特定条件下进行自动重合闸,又能充当备用电源自动投入等功能。2高压负荷开关 能在正常条件下,关合与分断负载电流,与高压熔断器配合能分断短路故障电流。3高压隔离开关 用来隔离电源与负载回路的设备,在断开状态时有明显断开点。此外还能分断较小的负荷电流。4接地开关 负载在断开的情况下,为了确保人身安全,可通过接地开关,将负载侧设备进行接地,以达到保护的目的。2、测量电器反映一次电路参数,通过二次回路进行检测保护的元器件。1电流互感器 用来检测一次电路中电流的大小,供计量回路和保护回路用。2电压互感器 用来检测一次电路

16、中电压的大小,提供给计量回路和保护回路用。3高压带电传感器 检测一次电路是否带高压电,将讯号输给高压带电显示器,显示是否带高压电。3、保护电器 直接对一次元器件实行保护功能的元器件。1避雷器 限制系统中过电压对一次设备的破坏。2电抗器 限制系统中非常态正常工作电流对一次设备的破坏。7第二节 常用一次元器件的选用一、电流互感器 1 功能： 1将一次回路中的高压大电流通过互感器,变换成便于测量的,标准的电流5A或1A。2将二次回路与一次设备相隔离,保证了设备和人身安全。3运行参数便于采集,实行遥控、遥测提供依据。2 技术参数：1电流比 一次电流与二次电流的比值2精度 表示电流互感器电流比的误差精度

17、。测量级精度：0.2S、 0.5S、 0.2、 0.5、 1、 3级当二次侧负荷为额定值的25%100%之间,在额定频率下的电流误差不超过下表所列限值。准确级电流误差在下列一次额定电流%时15201001200.20.750.350.20.20.51.50.750.50.50.2S0.750.350.20.20.20.5S1.50.750.50.50.5注：0.2S,0.5S仅用于额定负荷为5A的互感器例 100/5A互感器,如要求达到0.2级 当一次电流为5A时,二次侧折算量5/20=0.25A 0.25 实际值 0.25 = 0.75 = 0.75%实际值=0.248A 如实际值不小于0.

18、248A,则可认为达到了0.2级,对于测量级,当过载1.2倍额定电流时,仍能保持其精度,同时可经受58倍额定电流冲击时不被损坏！8 保护级的复合误差以5P,10P表示。复合误差之大小与一次电流的倍数大小有关,故保护级精度以P/表示。其分子表示复合误差之大小,分母表示一次电流为额定电流的倍数,又称极限系数。例如一台100/5A的互感器,其保护级为10P/10,即一次电流为1000A时,其复合误差不超过10%。3容量 电流互感器在误差不超过限值的情况下,所允许的负载功率S伏安。另外,也有用电流互感器二次负载阻抗Z2欧姆数来表示的。因S2= I2 2 Z2,而I2又是定值,所以S2 与Z2可以进行换

19、算。例如 LZZB-10 电流互感器 100/5A 0.5级/10VA10 =52 Z2 Z2 = 10/25 = 0.44动热稳定电流 热稳定电流：短路故障后一秒内不使电流互感器发热而损坏的允许极限电流值有效值,通常热稳定电流以互感器额定电流的150200倍表示。动稳定电流：短路故障后,电流互感器所能承受的最大电流瞬时值峰值。通常动稳定电流是热稳定电流的2.5倍。93、极性 1极性的物理意义表明互感器一次侧和二次侧瞬间电位高低的对应关系,当瞬间电位同时为正或同时为负时的对应端,称同极性端,如下图中,当一次电流从P1流向P2时,二次电流从S1经负载流向S2,则P1和S1是同极性或称同名端,反之

20、,P2和S2它们的电位变化也相同。故也是同极性,但习惯上把代号的首端作同名端,并用黑点或*在端子旁表示出。电流互感器安装时,在满足安全距离要求的前提下,要考虑到检修和次极接线的方便,因此,电流互感器一次侧P1端不一定与电源相连,而是P2接在电源侧,这时要注意二次侧S2作为电流线圈的进线端,S1作为电流线圈的返回端。尤其在功率表、电度表等计量回路绝对不能弄错！2电流互感器接线时把极性接错了有什么危害？1在继电保护回路中,引起保护装置的误动或拒动。2在计量回路中引起错误计量104、选择电流互感器应注意哪些问题？1 电流互感器一次额定电压与系统额定电压相符合,并能满足短路时的动、热稳定要求。2 电流

21、互感器一次额定电流值的确定,根据电气测量仪表装置设计技术规程规定,连接测量仪表电流互感器的一次额定电流,应按正常负荷下,仪表指示标度应在其上限量的三分之二以上,并考虑过负荷运行时有适当的指示,因此电流互感器的一次电流可按下式选择I1 1.25 IE式中I1 电流互感器一次电流IE 负载额定电流对于笼型异步电动机及其它直接起动电动机测量仪表用电流互感器,则应选用I1 1.5 IE继电保护用电流互感器额定一次电流：当其与测量仪表用电流互感器共同组合时,通常只能选用相同的额定一次电流,但当保护动作时,其误差大于10%,造成灵敏度达不到要求时,可向生产厂家订购双变比电流互感器,把保护用电流互感器的变比

22、放大,可获得较大的过载数,以满足10%误差的要求。3 互感器测量级二次侧负载功率或阻抗不得超过互感器所允许的额定值。4 互感器保护级应按照互感器10%误差曲线进行校验。5 按照开关柜的型式和结构特点,选择相应的电流互感器型式。115、电流互感器的10%倍数曲线1什么是电流互感器的10%倍数曲线 电流互感器的保护级,主要供给继电保护提供讯号电流,当系统发生短路故障时,一次短路电流很大,电流互感器铁心饱和,导致二次电流与一次电流变成非线性关系,当一次电流增加到使二次电流开始饱和时,此时电流互感器的变比误差I % = 10%。因此通常所说的10%误差曲线就是指在变比误差I % = 10%的情况下的电

23、流误差曲线,如图5所示图2-1 LMZJ1-10型电流互感器10%倍数曲线从图2-1中可以看出1二次负荷阻抗越小,就越能获得更大的过载倍数。2在相同的二次负荷阻抗下,变比越大,过载倍数就越大。2如何按照10%误差曲线校验电流互感器 1按照保护装置类型和短路电流值,计算电流互感器一次电流倍数。2根据互感器的型号,变比和一次电流倍数在10%误差曲线上,确定电流互感器的允许二次负荷。3按照电流互感器二次负荷最严重的短路类型,计算电流互感器的实际二次负荷。4比较实际二次负荷与允许二次负荷,如实际二次负荷小于允许二次负荷,表示电流互感器的误差不会超过10%,如实际二次负荷大于允许二次负荷,则应采取措施,

24、使其满足10%的误差。123互感器实际二次负荷大于允许二次负荷时,可采取下列措施,使其满足10%误差：1） 增XX接导线截面,或缩短连接导线长度以减小实际二次负荷。2） 选择变比较大的电流互感器,减小一次电流倍数,增大二次负荷。3） 将电流互感器二次绕组串联起来,使允许二次负荷增大一倍。4） 改变电流互感器的二次电流额定值。在电流互感器一次额定电流相同的前提下,若将二次额定电流由5A改为1A,则其二次允许负荷可增大25倍。5） 对于远距离测量回路,采用电流变送器。6） 对于星 三角接线的变压器,其微机型变压器差动保护电流互感器二次侧全部采用星形接线,可使负载计算阻抗改小,其相位补偿问题可由程序

25、设定来解决。6、电流互感器安装时应注意哪些问题？1） 满足安全距离要求相间和对地2） 安装位置便于安装接线,及维护运行3） 注意区分保护级和测量级4） 注意极性的正确连接5） 一组电流互感器只允许一个接地点,接地点应设置在仪表室端子排上6） 接线牢靠,导线截面不得小于2.5mm27） 二次回路负载阻抗不得超过额定值,更不能开路7、为什么电流互感器在运行中,其二次回路不得开路？1） 正常运行时,由于次级回路阻抗很小,一次回路中产生的磁通基本上被二次回路产生的磁通所抵消,所以铁芯中磁通密度很低。2） 如果运行中二次回路开路,二次电流消失,其去磁作用也消失,则一次电流全部用来激磁,使铁芯严重饱和。3

26、） 高密度磁通在二次线圈中感应出数千伏的高电压,这种高电压在开路点可能出现放电现象,产生放电火花及放电声。4） 由于铁芯磁通骤增,引起损耗增大而发热,损坏绝缘。138、电流互感器的接线方式在过电流保护回路中,电流互感器的接线方式有四种：三相星形接线方式,二相不完全星形接线方式,二相电流差接线方式和二相三继电器接线方式。1三相星形接线方式见图2-2图2-2 三相星形接线三相星形接线方式的保护对各种故障都能满足要求,如三相短路,任何二相短路,及单相接地短路,而且具有相同的灵敏度。三相星形接线方式,适用于中性点直接接地的线路保护,及变压器过电流保护。2二相不完全星形接线方式见图2-3图2-3 二相不

27、完全星形接线14此种接线方式用二只电流互感器与二只继电器装在A、C二相上。它对各种相间短路都能满足要求,但当B相接地故障时,因A、C二相没有故障电流流过,B相又无电流互感器和继电器,所以起不到保护作用。二相不完全星形接线适用于变压器中性点不接地系统。3两相电流差接线方式见图2-4图2-4两相电流差接线方式从图2-4可知,它是由二只电流互感器和一只继电器组成,流过继电器的电流 为 这种接线的主要特点是能够反应各种相间短路,但灵敏度不一样。所用元件少,因此比较经济。但这种接线方式可靠性差等原因,实际应用很少。 154两相三继电器接线方式见图2-5图2-5两相三继电器接线方式它与三相星形接线方式比较

28、,少了一只电流互感器,与两相不完全星形接线相比,多了一只继电器。这种接线方式能够反应各种相间短路,任何两相短路均有二只继电器动作,所以较两相不完全星形接线可靠。此种接线方式的缺点,就是不能反应B相接地故障时的电流,所以不能用在中性点直接接地系统中。169、变压器差动保护中电流互感器的正确接线方法变压器差动保护主要用来反映变压器内部绕组及其套管、引出线上的相间短路。差动保护电流回路是否正确,直接关系到保护装置能否可靠工作。要正确接线,首先要对相位、极性、相量、联接组别等基础知识了解。为便于初学者先学会正确接线,然后分析其原理,笔者将介绍接线的具体方法,供参考。目前国内装设差动保护的变压器其联接组

29、别多数为Yd11 ,因此将针对此类联接组别变压器的差动保护进行介绍。1确定电流互感器TA二次侧实际首尾端首先要找出变压器一次侧绕组Y连接TA连接电源侧一端标记,如是P1P2,则与之对应的二次侧绕组同名端就是S1S2,并把它当作绕组的头打点一端如图2-6所示,另一端S2S1作为尾。图2-6差动保护TA接线图17由于TA的结构不同、安装位置的限制、电源来向的限制、便于检修等因素,故P1端不一定接在电源侧,P2端也不一定接在负载侧。在实际操作时要注意TA一次侧与二次侧同名端的关系。当TA一次侧进线方向更换了,相应的二次侧也要更换。2TA的接线方法当变压器联接组别为Yd11时,其一、二次侧电流之间有3

30、00相位差,保护装置差动回路中就会出现不平衡电流。为消除这一不平衡,通常将变压器一次侧的TA接成形,二次侧TA接成Y形,从而把二次电流相位校正过来。其相位如图2-7所示。TA二次侧绕组的具体连接方法如图2-6所示。变压器一次侧Y一次电流相量 TA1二次电流相量变压器二次侧一次电流相量 TA2二次电流相量1变压器一次侧TA1的绕组联结方法：沿着相序A、B、C将本相尾端连着下相头,各相尾端为引出线。2变压器二次侧TA2的Y绕组联结方法：将三相首端连在一起,各相尾端为引出线。3两侧TA引出线连接方法：TA1的a相与TA2的a相相连,同理b相与b相相连,c相与c相相连。Y联结的TA2中性线应与差动继电器中性线连在一起。在实际工作中,无论TA如何安装,只要掌握以上所介绍的具体方法,就能保证接线的正确。如要进一步分析其原理,可对照接线图和相量图逐步加深理解。1810、电流互感器不同接线的分析。图2-8中有6组不同接线的电流互感器,假设互感器变比全部是100/5A,当一次侧负载为100A时,各不同接线组二次侧电流值及向量图。19.