发电厂及变电站电气二次设备资料
变电站二次部分
前言变电站在电力系统中的地位十分重要，随着我国电力事业的发展，变电站综合自动化也被普遍应用，变电站综合自动化不仅为实现变电站无人值班和配电网实现综合自动化奠定了基础，而且也为供电部门提供更加安全、经济可靠和高质量的电能创造了条件。
本设计主要是对变电站综合自动化系统的二次部分进行的初步设计，参考《变电站综合自动化》、《电气设备》、《继电保护》以及有关系统规程，为本110kv变电站各一次设备配上相应的保护，并对综合自动化的选择以及自动装置动作整定值的确定作出了较全面的和系统的介绍，使读者能将以前所学的散碎的知识系统的联系起来，使理论知识和实际很好的结合。
110KV变电站综合自动化设计的主要内容是：电气主接线的选择、综自系统的配置和选择以及保护整定的计算等。
本设及包涵六章内容：第一章主要介绍了几种常见的电气主接线以及本设计的主接线。
第二章概括的讲述了变电站线路和变压器的保护配置等等。
第三章对综自系统作了系统概括的介绍和微机监控系统的配置。
第四章对保护整定的计算作了较全面的概括，第五章主要是专业英语的翻译。
在本设计过程中，我得到了李全意老师的大力指导和许多同学们的热情帮助，在此我表示衷心的感谢。
由于时间紧迫及本人的水平有限，在设计中难免有不足之处，衷心恳请各位老师和同学的批评指正，在此表示感谢。
编者2006.5ProfaceThe transformer substation is extremely important in electrical power system status, along with our country electric power enterprise development, the transformer substation synthesis automation generally is also applied, the transformer substation synthesis automation not only for realized the transformer substation nobody duty and the distribution network realization synthesis automation has laid the foundation, moreover also provided safer, the economy for the power supply department reliable and the high grade electrical energy has created the conditionThis design mainly is the preliminary design which carries on to the transformer substation synthesis automated system two parts, refers to "Transformer substation Synthesis Automation", "Electrical equipment", "relay pretection”,as well as,he related system regulations, is joined to the correspondingprotection for this 110kv transformer substation each equipment, and made to the synthesis automation choice as well as the automatic device movement entire definite value determination has been more comprehensive and the system introduction, enabled the reader before studied disintegrated the knowledge system relation, caused the theory knowledge and actually the very good unionThe main content designed in 110KV transformer substation comprehensive automation is: Choice , comprehensive from disposition and choice and protecting the calculation that is exactly made of the system ,etc. of electric main wiring. Originally set up and forgive the contents of chapter six: Chapter one has mainly introduced several kinds of common electric main wiring and main wiring that originally designed. The protection which has told the circuit of transformer substation and voltage transformer that chapter two summarizes disposes etc.. Chapter three, to acting as the dispositions of the introduction that the system summarizes and computer monitoring system from the system comprehensivly. Chapter four has done more overall generalization in protecting the calculation that is exactlymade. Chapter five is mainly a translation of specialized English.In the course of originally designing, I get the whole Italy energetical instruct and a lot of classmate of hospitable helps of Mr. Li, I express the hearty thanks here.Because time and competence of me limited, unavoidably there is a weak point in the design, earnestly ask making a comment of every teacher and classmate sincerely, express thanks here.Arranges2006.5目录前言第一章变电站主接线介绍------------------------------------6第二章综合自动化系统配置--------------------------------------7 第一节变电站线路保护设计原则及其配置--------------------------7 第二节变压器保护设计原则及其配置-------------------------------15 第三章综合自动化系统的选择-----------------------------------21 第一节综合自动化系统方式的选择---------------------------------21 第二节变电站子系统的说明------------------------------------------26第三节各部分的功能说明----------------------------------------------28第四节微机监控系统的配置------------------------------------------40第四章保护的整定计算--------------------------------------------41第一节三段式电流保护的整定----------------------------------------41第二节零序电流保护的整定-------------------------------------------44第三节距离保护的整定-------------------------------------------------47第四节变压器保护的整定----------------------------------------------49第五章专业英语及翻译--------------------------------------52参考文献-----------------------------------------------------------64第一章变电站主接线介绍发电厂和变电所中的一次设备，按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线。
发电厂及变电站电气设备
发电厂及变电站电气设备1. 背景介绍发电厂和变电站是电力系统中重要的组成部分，负责将发电机产生的电能进行输送、分配和转换，以满足不同区域的用电需求。
其中，电气设备扮演着关键角色，包括发电机、变压器、开关设备等。
本文将介绍发电厂及变电站中常见的电气设备。
2. 发电机发电机是发电厂的核心部件，负责将机械能转化为电能。
根据不同的发电方式，发电机可以分为热力发电机、水力发电机、风力发电机等。
在热力发电厂中，发电机通常由蒸汽涡轮驱动，使发电机转子旋转，产生交流电能。
而在水力和风力发电厂中，利用水力或风力驱动发电机产生电能。
发电机主要由定子和转子两部分组成。
其中，定子为固定部分，包含电枢绕组，负责产生磁场。
转子则为旋转部分，包含永磁体或电磁绕组，在定子的磁场作用下产生感应电动势。
发电机的输出电压、电流和频率取决于转子的转速和定子的磁场。
3. 变压器变压器在发电厂及变电站中起到关键的电能转换和输送作用。
它能将高电压转换为低电压，或将低电压转换为高电压。
变压器主要由铁芯和绕组组成。
铁芯由硅钢片叠压而成，主要用于增加磁通密度和减少能量损耗。
绕组由导线缠绕而成，分为一次绕组和二次绕组。
一次绕组连接到输入电源，二次绕组则连接到输出负载。
变压器通过磁感应原理将输入电压的能量传递到输出电路中，保证电能的正常传输。
变压器可以根据功率级别分为干式变压器和油浸式变压器，根据使用场景可分为发电厂变压器和变电站变压器。
它们在电力系统中起到电压升降和电能输送的重要作用。
4. 开关设备开关设备用于控制、保护和隔离电力系统中的各个部分。
它们在发电厂及变电站中起到关键的安全性和可靠性保障作用。
常见的开关设备包括断路器、隔离开关和负荷开关。
断路器主要用于开关电路和保护电气设备，其内部配有电流保护和过压保护装置。
隔离开关用于隔离电气设备，确保设备的安全维护和修理。
负荷开关用于接通或切断负载电路，控制电气设备的供电状态。
开关设备的选型和设计要根据电力系统的需求及特点来确定。
发电厂及变电站电气二次设备概要
发电厂及变电站电气二次设备概要电气二次设备是电力系统中重要的部分，发电厂和变电站作为电力系统的重要环节，其电气二次设备一样十分重要。
本文将概述发电厂和变电站电气二次设备的概念、分类和功能。
什么是电气二次设备在电力系统中，电气二次设备是指通过控制指令将一次电气量（电流、电压等）转换为其他形式的电气信号，如模拟量、数字量或脉冲信号等，以控制一次设备或完成保护、测量等功能的设备。
在电力系统中，电气二次设备包括测量、控制、保护、信号处理等类型，其中包含了众多的组成部分和相应的系统。
下面将对电气二次设备根据其不同的功能进行分类。
分类测量设备测量设备是电气二次设备中的一类，包括电压互感器、电流互感器、测量变压器、数字电压表、数字电流表等。
这些设备主要用于测量变电站或发电厂中各类电气量，如电流、电压、功率等。
控制设备控制设备是电气二次设备中的另一类，包括遥控设备和自动控制设备。
遥控设备主要是通过信号从中央控制室向控制设备发送开合命令，控制设备接收到命令后则相应地开合电气设备。
自动控制设备则是根据特定的逻辑控制电力系统运行。
保护设备保护设备是电气二次设备中最重要的一类，其作用是检测电气运行状态，保护电气设备不受损坏。
保护设备包括继电器、避雷器、隔离开关、熔断器、断路器等。
在电力系统中，这些设备在设备出现故障或电网出现故障时能够及时发挥作用，保护整个电力系统不遭受惨重的损失。
信号处理设备信号处理设备则是将来自测量设备、保护设备等多个过程测量点的信号进行处理后输出成为控制信号或显示信号。
主要包括计算机、显示装置、数据采集仪器等。
经过信号处理，管理人员可以清晰地了解电力系统中各参数的状态，并根据这些信息来控制整个电力系统的运行。
功能电气二次设备的功能包括测量、控制和保护等。
测量是指对电力系统各路参数进行实时测量，控制是指通过对电气二次设备指令的调节，精确地控制电力系统中的开关动作、发电机调节等；保护则是在相应的电气设备发生故障或电气浪涌时，及时发挥保护作用，将故障范围控制在最小范围内。
发电厂一次二次
在发电厂,变电所中,发电机,变压器,电动机,开关(断路器),隔离开关等叫一次设备.为了安全,经济地发,供电,对一次设备及其电路进行测量,操作和保护而装设的辅助设备,例如各种测量仪表,控制开关,信号器具,继电器等,叫做二次设备.连接二次设备的电路,就叫做二次回路.在变电站中输送和分配电能的高压电气设备。
变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器等。
由一次设备相互连接，构成输电、配电或进行其它生产的电气回路称为一次回路或一次接线系统。
二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。
如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。
由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。
施耐德的一次变电站和二次变电站如何区分？一般容量较大的为一次变电站；容量较小的为二次变电站。
25kA以下的额定短路开断容量一般为二次变电站，大于等于25kA的额定短路开断容量一般为一次变电站。
1250A以下的额定容量一般为二次变电站，大于等于1250A的额定容量为一次变电站。
一次变电站一般以断路器为主要的开关设备，二次变电站一般以负荷开关为主要的开关设备。
变电站内一次回路式主电路，二次回路是辅助电路。
我们通过二次回路对一次回路进行测量、控制和保护。
这就是它们的“相互联系”它们的作用、原理是怎么样的？要视具体设备而定。
比如你的110kV变电站的主变压器，它的作用就是将高电压变为低电压。
它的原理就是通过电磁感应将高压绕组的电压转换到低压绕组。
通过电压互感器将高电压（一次电压）转换成低电压（二次电压）的电压量通过控制电缆接到保护屏。
通过电流互感器将大电流（一次电流）转换成小电流（二次电流）的电流量通过控制电缆接到保护屏。
110kV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。
电气一次、二次设备简要论述
导磁材料，空载电流下降约80%，是目前节能效果较理想的 配电变 压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率 较低的地方。
(3)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变 压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电 源变压器。
变压器
变压器是利用电磁感应的原 理来改变交流电压的装置， 主要构件是初级线圈、次级 线圈和铁心（磁芯）。在电 器设备和无线电路中，常用 作升降电压、匹配阻抗，安 全隔离等。
变压器的功能主要有：电压变换，电流变换，阻抗变 换，隔离，稳压（磁饱和变压器)自耦变压器，高压变压 器（干式和油浸式）等，变压器常用的铁芯形状一般有E 型和C型铁芯，XED型，ED型CD型。
如果次级接上负载，次级线圈就产生电流I2，并因此而产生磁通φ2，φ2的方向与 φ1相反，起了互相抵消的作用，使铁芯中总的 磁通量有所减少，从而使初级自感电压E1减少，其结 果使I1增大，可见初级电流与次级负载有密切关系。 当次级负载电流加大时I1增加，φ1也增加，并且φ1 增加部分正好补充了被φ2所抵消的那部分磁通，以 保持铁芯里总磁通量不变。如果不考虑变压器的损耗， 可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就 是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过 改变次级线圈的圈数而改变次级电压，但是不能改变 允许负载消耗的功率。
发电机的类型
由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。 利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机；由于水库容量和水头落差 高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。 利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种 发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用风能、原子能、地热、潮汐等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。 目前在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。
培训资料一次设备二次设备
▪ 互感器是按百分比变换电压互感器（简称CT， 文字符号为TA）或电流互感器（简称PT，文 字符号为TV）旳设备。互感器旳功能是将高电 压或大电流按百分比变换成原则低电压或原则 小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现 测量仪表、保护设备及自动控制设备旳原则化、 小型化；互感器还可用来隔开高电压系统，以 确保人身和设备旳安全。本节就无人值班变电 站旳互感器旳工作原理、接线方式以及其新技 术进行简介和分析。
▪ （3） 行程开关损坏，储能电机不能停 止运转。
▪ 3.3 故障危害
▪
在合闸储能不到位旳情况下，若线路
发生事故，而断路器拒分闸，将会造成事
故越级，扩大事故范围；如储能电机损坏，
则真空开关无法实现分合闸。
▪ 3.4 处理措施
▪ （1） 调整行程开关位置，实现电机精 确断电；
▪ （2） 如行程开关损坏，应及时更换。
▪ 2、高压电容器旳保护熔断器忽 然熔断时，在未查明原因之前, 不可更换熔体恢复送电。
▪ 五、电容器旳故障处理
▪ 六、处理故障电容器时旳安全事项。
1、电容器旳常见故障。当发觉电容 ▪
处理故障电容器应在断开电容
器旳下列情况之一时应立即切断电源。 器旳断路器，拉开断路器两侧旳隔
（1）电容器外壳膨胀或漏油。
旳一种预防雷击旳设备，一般与
被保护设备并联。避雷器能够有
电力系统一、二次设备
电力系统一、二次设备1. 一次设备一次设备是指电力系统中直接与电源相连接的设备，主要包括发电机、变压器和断路器等。
下面将对这些一次设备进行介绍。
1.1 发电机发电机是将机械能转化为电能的装置。
它由转子和定子组成，其中转子由永磁体或感应线圈构成，定子由导线绕组构成。
当转子旋转时，通过磁场的作用，定子中的导线绕组中将会产生感应电动势，从而形成电流输出。
发电机根据其工作原理可以分为直流发电机和交流发电机。
直流发电机产生的电流是直流的，而交流发电机产生的电流则是交流的。
同时，发电机的额定功率、额定电压等参数也需要根据实际需求进行选择。
1.2 变压器变压器是一种用来改变电压的设备。
它主要由铁芯和绕组构成。
绕组分为高压绕组和低压绕组，高压绕组与电源相连，而低压绕组则与负载相连。
变压器的工作原理是基于电磁感应的原理。
当高压绕组中的电流经过铁芯时，会在铁芯中产生磁场。
这个磁场会感应出低压绕组中的电动势，从而使得负载上产生电流。
通过变压器的变比关系，可以实现电压的升高或降低。
1.3 断路器断路器是一种用来切断电路中电流的设备。
它通常用于保护电力系统中的设备免受电流过载或短路等故障的损害。
断路器的工作原理是在电流超过设定值时，通过断开电路中的导电材料来切断电流。
断路器的选择应根据电流的额定值和短路容量等参数进行。
同时，断路器也需要满足快速操作、可靠性高及良好的断开能力等要求。
2. 二次设备二次设备是指电力系统中用来对一次设备进行保护和控制的设备。
它主要包括保护继电器、自动化装置和电气计量装置等。
下面将对这些二次设备进行介绍。
2.1 保护继电器保护继电器主要用于监测一次设备的电流、电压、频率等工作参数，以便及时检测出电力系统中的故障并采取保护措施。
保护继电器的工作原理是根据电压、电流或频率超出设定值时，继电器会输出触发信号，从而触发进行相应的保护动作。
保护继电器的种类很多，如过电流保护继电器、差动保护继电器和接地保护继电器等。
500kV变电站一次二次设备介绍(电力系统新手必学)
6、过负荷保护 有500kV过负荷、公共绕组过负荷。动作于信号。 7、低压侧过流保护 作为35kV母线相间故障的主保护，一般取二个时 间段（有低压开关的情况下） 8、中性点电压偏移保护 低压侧一点接地时的监视作用，动作于信号。 9、短线保护 10、开关失灵保护
二、 非电气量保护 1、瓦斯保护，轻、重瓦斯（主绕组、调压绕组各有 一套） 2、压力释放（主绕组、调压绕组各有一套） 3、冷却器全停 4、油位越限 5、油温过高
3、距离保护 作用：延时动作，高、中压侧相对地，相间接地故 障时起后备保护作用；也可作为母线保护的后备。 a. 阻抗一段不用； b. 阻抗二段为方向阻抗继电器构成； c. 阻抗三段为全阻抗继电器构成。
RAKZB(REL511)保护的基本原理等同于线路的距离保护， 保护方向指向变压器，通过切换，可以反映相间和接地故 障。本保护为变压器故障的后备保护，并对母线故障起后 备保护作用。母线的后备，由本侧距离保护的偏移部分来 实现。距离保护作为变压器故障的后备保护时500kV侧距 离保护或是220kV侧距离保护动作时间都取2秒；（考虑 到灵敏度）。如主变距离保护利用其反向偏移部分来作为 母差保护的后备时，动作时间要作调整，当220kV母差保 护停用时，220kV侧距离保护时间定值改取1秒；当 5000kV母差保护停用时，500kV侧距离保护时间定值改 取1秒。本保护伸不到主变压器的低压侧。
REL511保护具有以下特点： 三个分相的阻抗测量元件，即反映相间阻抗有 可反映接地阻抗。 用工作电压与平衡电压比较的方法判别PT是否 断线是否要闭锁本保护。[REL511新版本：判 断不对称断线，3U0>20%Ue；3I0<20%Ie。 判断对称断线，du(突变量)>80%Ue；di(突变 量)<10%Ie] 电流回路为固定接线，不作任何切换，本相阻 抗元件即通过本相电流。
电气二次系统简介
电
磁
操
作
的
断
路
器
控
制 回 路
跳预绿防红自红闸合合跳备灯灯动灯后闸闸闭合闪闪合亮绿后操锁闸光光闸灯作回亮路
4.4.2 弱电一对一控制
4.5 隔离开关的控制与闭锁电路
• 分为就地与远方两种控制方式；
• 110kV及以上倒闸操作用的隔离开关，一般 采用远方和就地操作；
• 检修用的隔离开关、接地隔离开关和母线 接地器为就地操作。
。 • 对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切
换回路。
3.1.2 电压互感器的接线方式
(1)一个单相电压互感器接线
(2)两个电压互感器构成的V-V接线
(3)三个单相电压互感器构成的星形接线
(4)三相三柱式电压互感器的接线
(5)三相五柱式电压互感器接线
3.1.3 电压互感器二次侧接地
• 作用:安全接地。
相对标号法的应用
3 互感器
• 作用 （1）变换作用 （2）电气隔离作用 （3）二次标准化
3.1 电压互感器二次回路
3.1.1 对电压互感器二次回路的要求
• 接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护 和自动装置等的具体要求。
• 应有一个可靠的安全接地点。 • 应设置短路保护。 • 应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施
• 控制系统的构成:由控制器具(装置)、控制对象及 控制网络构成。
• 在实现了综合自动化的变电站中，控制系统控制 方式包括远方控制和就地控制。
• 远方控制有变电站端控制和调度(或集控中心)端 控制方式。
• 就地控制有操动机构处和保护(或监控)屏处控制 方式。
1.2 信号系统
• 作用：准确及时的显示出相应一次设备的运行工作状态， 为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。
电气一次二次设备简要论述
• (1)仪用互感器。 • (2)测量表计。 • (3)继电保护及自动装置。 • (4)直流电源设备。 • (5)操作电器、信号设备及控制电缆。
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电气(diànqì)一次设备
• 电气一次设备是指直接用于生产、输送、疏导、分配和消耗电能的电气
设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器 、刀开关、母线、输电线路(xiànlù)、电力电缆、电抗器、电动机、接地 、避雷器、滤波器等。
步发电机。目前在广泛使用的大型发电机都பைடு நூலகம்同步发电机。
发电机术语 发电机：能把机械能转变为电能的设备的总称。所产生的电能可以是直流电（ DC）也可以是交流电（AC）。 接地：是指电路与大地之间或与某些和大地相通的导电物体之间（有意或意外 ）的连接。 怠速控制：一种可直接根据电气负载对发动机的怠速进行控制的系统。 点火线 圈：为火花塞提供直流电压的器件。 永磁发电机：一种带有永久磁铁的交流发电机，用于产生内燃机点火所需要的 电流。 欧姆：电阻的单位。1 伏特电压可以使 1 安培电流流过 1 欧姆电阻。 相位：交流电的振幅或量值均匀(jūnyún)、周期性的变化。三相交流电由三个 不同的正弦波电流组成，相互之间的相位差均为 120 度。
变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、 全密 封变压器、组合式变压器、干式变压器、 单相变压器、电炉变 压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式 变电器 试验变压器 转角变压器 大电流变压器 励磁变压器 。
变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此 以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其 中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同(xiānɡ tónɡ)频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及 磁交链之程度。
变电站一次设备有哪些-变电站二次设备有哪些-
变电站一次设备有哪些?变电站二次设备有哪些?依据发电厂和变电站电能的生产、变压、输送、安排和使用的平安、优质、牢靠以及经济运行的要求，主要有下列电气设备。
1.一次设备直接参加生产、输送和安排电能的电气设备称为一次设备，它通常包括以下5类。
(1)能量转换设备发电机、变压器、电动机等属此类.其中的发电机和主变压器是电站的心脏，简称主机和主变。
(2)开关设备这类电器用于电路的接通和开断。
当电路中通过电流、尤其通进很大的短路电流时，要开断电路很不简单，需要具备足够的灭弧力量。
按作用及结构特点，开关电器又分为以下几种。
1)断路器。
不仅能接通和开断正常的负荷电流，也能关合和开断短路电流。
它是作用最重要、构造最简单、功能最完善的开关电器。
2)熔断器。
不能接通和开断负荷电流，它被设置在电路中专用于开断故障短路电流，切除故障回路.3)负荷开关。
允许带负荷接通和开断电路，但其灭弧力量有限，不足以开断短路电流。
将负荷开关和熔断器串联在电路中便大体上相当于断路器的功能。
4)隔离开关。
主要用于设备或电路检修时隔离电源，造成一个可见的、足够的空气间距。
断路器和熔断器都能在其电路故障时开断肯定的短路电流以切除故障电路，故称为爱护电器。
断路器和负荷开关能接通和开断肯定的负荷电流，称为操作电器。
隔离开关因没有灭弧力量，不能开断负荷电流。
若在负荷电流下错误地切开隔离开关，叫做带负荷拉闸，会引起电弧短路，是一种严峻的误操作，要尽量避开.(3)载流导体该类设备有母线、绝缘子和电缆等，用于电气设备或装置间的连接，通过强电流，传递功率。
母线是裸导体，需要用绝缘子支持和绝缘。
电缆是绝缘导体，并具有密封的封包层以爱护绝缘层，外面还有恺装或塑料护套以爱护封包。
(4)互感器互感器分为电压互感器和电流互感器等，分别将一次侧的高电压或大电流按变比转变为二次侧的低电压或小电流，以供应二次回路的测量仪表和继电器.(5)电抗器和避雷器电抗器主要用于限制电路中的短路电流，避雷器则用于限制电气设备的过电压。
变电站改建工程的电气二次设计
变电站改建工程的电气二次设计随着城市发展和电力需求的增加，变电站改建工程逐渐成为电力行业的重要项目之一。
在变电站改建工程中，电气二次设计是一个至关重要的环节，它涉及到变电站的保护、控制、通信等各方面的设备和系统，直接关系到变电站的安全运行和电力供应的可靠性。
电气二次设计的质量对整个工程的成功与否有着决定性的影响。
一、电气二次设计的内容和要求电气二次设计是指在电气一次设计的基础上，对变电站的保护、控制、通信等二次设备进行设计和配置的过程。
在变电站改建工程中，电气二次设计主要包括以下内容：1.保护设计保护设计是变电站电气二次设计的重点和难点之一。
保护系统是保证电力设备和人员安全的关键环节，它需要根据变电站的特点和需求，合理选择保护装置和配置保护方案。
在保护设计中，需要考虑设备的选择、接线图的设计、保护跳闸逻辑的编制、保护整定值的确定等内容，保证所有设备在故障情况下能够及时、准确地进行保护动作，从而保证电网的安全运行。
2.控制设计控制设计是指对变电站各电气设备的远程操作和监控系统的设计。
在控制设计中，需要考虑远动操作、人机界面、工程管理、自动化控制等方面的内容，保证变电站的设备能够在运行过程中实现远程、自动化的控制和监控，提高电网的运行效率和可靠性。
3.通信设计通信设计是指变电站内部以及变电站与外部电网之间的通信系统设计。
在通信设计中，需要考虑各种通信设备的选择和配置，通信协议的制定，数据传输的安全性和可靠性等内容，保证变电站的各个设备之间能够实现准确、快速的信息传递和交换，保障电网的正常运行和故障处理。
电气二次设计的要求是多方面的，首先要满足变电站的运行需求和技术标准，其次要考虑成本和维护的便利性，最后要有良好的扩展性和可靠性，能够满足未来电网发展的需求。
电气二次设计的流程主要包括需求分析、方案设计、设备选型、接线布置、系统整定、扩展性考虑等环节。
对于不同规模和类型的变电站，其电气二次设计的流程和方法有所不同，但可以遵循以下几个步骤：1.需求分析需求分析是电气二次设计的起点，它是整个设计过程的基础。
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第9章二次设备的选择及二次回路设计基础第一节二次设备的选择一、控制和信号回路的设备选择1．控制开关的选择控制开关应根据以下三个条件选择：（1）回路接线需要的触点数量及触点闭合图表。
（2）操作的频繁程度。
（3）回路的额定电压、额定电流和分断电流。
2．跳、合闸回路中的中间继电器的选择（1）跳、合闸位置继电器的选择。
音响或灯光监视的控制回路，跳、合闸回路中选择位置继电器的要求为：1）在正常情况下，通过跳、合闸回路的电流应小于其最小动作电流及长期热稳定电流。
2）当直流母线电压为85％额定电压时，加于继电器的电压不小于其额定电压的70％。
（2）跳、合闸继电器的选择。
跳闸或合闸继电器电流自保持线圈的额定电流，除因配电磁操作机构的断路器由于合闸电流大，合闸回路设有直流接触器，合闸继电器需按合闸接触器的额定电流选择外，其他跳、合闸继电器均按断路器的合闸或跳闸线圈的额定电流来选择，并保证动作的灵敏系数不小于1.5。
（3）自动重合闸继电器及其出口信号继电器的选择。
自动重合闸继电器及其出口信号继电器额定电流的选择应与其起动元件动作电流相配合，保证动作的灵敏度不小于1.5。
自动重合闸出口继电器及信号继电器，当其出口直接接至合闸线圈回路时，继电器的额定电流应按合闸接触器或断路器合闸线圈的额定电流来选择。
3．防跳继电器的选择（1）防跳继电器的选型。
电流起动电压自保持的防跳继电器，其动作时间应不大于断路器的固有跳闸时间。
DZK系列快速中间继电器的动作时间不大于15ms。
（2）防跳继电器的选择。
1）电流起动电压自保持的防跳继电器，其电流线圈的额定电流的选择应与断路器跳闸线圈的额定电流相配合，并保证动作的灵敏度不小于1.5。
自保持电压线圈按直流电源的额定电压选择。
2）电流起动线圈动作电流的整定可以根据1）所选用继电器线圈额定电流的80％整定。
这样整定能保证当直流母线电压降低到85％时继电器仍能可靠动作。
3）电压自保持线圈按80％额定电压整定为宜。
在接线中应注意防跳继电器线圈的极性。
4．信号继电器和附加电阻的选择（1）信号继电器和附加电阻选择的原则：l）在额定直流电压下，信号继电器动作灵敏度一般不小于1.4。
2）在0.8倍额定直流电压下，由于信号继电器的串接而引起回路的压降应不大于额定电压的10％。
3）应满足信号继电器的热稳定要求。
有可能发生几个信号继电器同时动作的情况时，如果选用的串联信号继电器不能同时满足上述两项要求，应选择适当的附加电阻并联在中间继电器上。
电流型信号继电器允许长期通过的电流一般不大于3倍额定电流。
4）选择中间继电器的并联电阻时，应使起动中间继电器回路的保护继电器触点断开容量不大于其允许值。
（2）重瓦斯保护回路并联信号继电器或附加电阻的选择：1）并联信号继电器应根据直流额定电压来选择。
2）当用附加电阻代替并联信号继电器时，附加电阻的选择应满足上述的原则要求。
5．常用信号灯及附加电阻的选择在灯光监视的断路器控制回路中，信号灯及附加电阻的选择按以下两个条件进行。
（1）当灯头短路时，通过合闸回路的电流应小于其最小动作电流及长期热稳定电流。
一般按不大于跳合闸线圈额定电流的10％考虑，以防误跳闸、误合闸。
（2）当直流母线电压为95％的额定电压时，加在灯泡上的电压应为其额定电压的60～70％，以保证信号灯必要的亮度。
实际上厂家生产带附加电阻的信号灯，只需按信号灯的额定电压来选择即可。
二、二次回路的保护设备（1）二次回路的保护设备用于切除二次回路的故障，保护设备一般用熔断器，也可以用自动开关。
可作为试验和检验时断开电源用。
（2）控制回路的熔断器配置原则如下：1）当一个安装单位内只有一台断路器时，一般要共用一组熔断器。
2）当一个安装单位有几台断路器时，应分别装设熔断器。
3）同一个安装单位的控制、保护和自动装置共用一组熔断器。
4）熔断器状态需加以监视，断路器控制回路装有音响或灯光监视信号，其它回路一般要装电源监视继电器。
（3）信号回路的熔断器配置原则如下：1）每一个安装单位的信号回路，一般要用一组熔断器。
2）公用的信号回路（如中央信号），应装设单独的熔断器。
3）电压互感器二次侧熔断器配置原则：熔断器必须保证在电压互感器二次侧发生短路时，熔件的熔断时间应不小于保护动作时间，而在最大负荷时不熔断。
自动调节励磁装置及强行励磁用的电压互感器二次回路不应装设熔断器。
（5）熔断器电流的选择1）控制回路熔断器熔件的额定电流，只按回路最大长期负荷电流来考虑。
2）合闸回路的熔断器熔件额定电流应与合闸线圈热稳定电流相配合，一般为合闸冲击电流的1/3～1/4倍。
三、小母线的布置1．直流电源小母线直流电源小母线均由直流电源盘的主母线经闸刀开关、熔断器等供电。
由于连接在各直流电源小母线上的受电器具数量很多，在大型发电厂及变电站中，通常接用途不同分为控制电源小母线和信号电源小母线。
它们自成独立的供电网络，以保证供电的可靠性。
（1）控制电源小母线，一般布置在控制室内控制屏的顶部，由直流屏以双回路供电，各安装单位的断路器控制与继电保护等回路均由控制电源小母线供电。
（2）信号电源小母线，通常布置在控制屏和信号屏上，由直流屏以双回路供电，各安装单位的信号回路分别经小刀闸或熔断器接至此小母线。
控制与信号电源小母线，一般采用单母线方案。
当装设有两组蓄电池时，可考虑采用双母线方案，2．交流电压小母线母线电压互感器的二次电压小母线，当采用重动继电器切换时，一般布置在控制室内的控制屏、信号返回屏或继电器屏上；当采用隔离开车辅助触点切换时一般布置在相应的配电装置内。
通常这些小母线的形式为：（l）110kV及以上电压级母线电压互感器二次电压小母线，一般布置在控制屏顶部。
该电压级各安装单位的交流电压回路，经重动继电器触点与小母线连接。
（2）35kV电压级采用屋外配电装置时，电压小母线布置在控制屏上。
经重动继电器切换至各安装单位。
当采用屋内配电装置时，电压小母线布置在配电装置内，经隔离开关辅助触点切换至各安装单位（3）6～10kV电压级采用屋内配电装置时，电压小母线布置在配电装置内，经隔离开关辅助触点切换至各安装单位。
（4）当电压为10kV及以下且主母线采用双母线或单母线分段时，两母线的电压互感器应互为备用，以保证不间断供电。
3．辅助小母线在发电厂及变电站中，根据控制、信号、继电保护、自动装置等的需要，可设置辅助小母线，如合闸脉冲小母线、闪光小母线、熔断器报警小母线、事故跳闸音响信号小母线、同期电压小母线等。
这些小母线分别布置在控制室的屏上和配电装置内。
布置在控制室内的小母线，安装在屏的顶部，使用直径为6～8mm的铜棒或铜管。
小母线的数量多时，可以双层排列，但总数一般不超过28根。
控制室内的小母线。
按屏组分段，段间以电缆经小刀闸连接。
第二节二次回路编号二次接线图设计完成后，要进行回路编号，以便于安装图的设计和满足安装、检修等工作的要求。
二次回路编号采用数字和文字结合的方式，按照“等电位原则”进行编号。
所谓等电位原则，就是在电气回路中，连接于一个点上的所有连线均给以相同的回路编号。
二次回路的编号主要包括直流回路编号、交流回路编号和小母线编号三种型式。
一、直流回路编号直流回路编号是按安装单位进行的。
一个安装单位给定的编号范围，如附表所示。
（1）一个安装单位分配约1000个号；正电源侧编单号、负电源侧编双号。
（2）每一台断路器的控制回路分配99个号。
当一个安装单位有4台断路器时。
它们的回路编号范围分别为l0l～199、201～299、301～399、401～499。
对于某些重要回路还规定了专用回路编号。
比如，对断路器1QF而言，正电源回路用101；负电源回路用102；合闸回路用103；合闸监视回路用105；跳闸回路用133；跳闸监视回路用135等。
（3）继电保护回路分配99个号，为了和控制回路区分开，用01～099范围编号。
（4）发电机励磁回路、信号回路、隔离开关操作闭锁回路等的编号范围，如附表所示。
需要注意，附表列出的是一个安装单位给定的回路编号，换一个安装单位可重复使用这些编号，但在同一个安装单位内不允许重复使用。
（5）直流回路编号举例。
断路器控制回路的编号，以图9－8为例说明。
二、交流回路编号电流互感器与电压互感器二次回路的编号，由数字和表示相别的字母组成，如附表所示。
使用时，按规定的编号范围依次编写即可，不分单双号。
（一）电流互感器二次回路编号（1）每组电流互感器分配10个号，分配方法是：电流互感器1TA用U411～U419、V411～V419、W411～W419、N411～N419、L411～L419；6TA用U461～U469、V461～V469……。
（2）母线差动保护公用电流回路的编号有专门规定，如附表所示。
（3）电流互感器二次回路编号举例。
测量用电流互感器二次回路编号，以图9－9为例说明。
（二）电压互感器二次回路编号（1）每组电压互感器分配10个号，具体分配方法是：电压互感器1TV 用U611～U619、V611～V619、W611～W619、N611～N619、L611～L619；对3TV用U631～U639、V631～V639……。
（2）经隔离开关辅助触点或重动继电器切换后的电压回路，以及绝缘监察电压表的公共回路编号有专门规定，如附表所示。
（3）电压互感器二次回路编号举例。
35kV母线电压互感器二次回路编号，以图2－12为例说明。
三、小母线编号二次回路的小母线除了有文字标号外，还规定了专用的数字编号，详见附表。
第四节控制与继电器屏的屏面布置图设计一、控制屏的屏面布置控制屏的屏面布置应满足下列原则：（1）要考虑运行人员监视、操作和调节的方便；（2）屏面设备的布置要清晰、紧凑；（3）相同的安装单位布置形式要统一；（4）要尽量使模拟母线连贯并与主接线一致。
对控制屏屏面布置的具体要求是：l）测量仪表的布置应尽量与模拟母线相对应，相序一般按纵向排列。
2）当指示仪表集中布置在模拟母线的上方时，其中心线对地面距离一般不小于1500mm。
3）当采用槽型仪表时，可布置在模拟接线上。
4）屏面上的模拟母线要与主接线、一致，并与一次设备的实际安装位置对应。
同一电压级的模拟母线应布罗在同一高度上。
5）控制室内各控制屏上光字牌的安装高度应一致，一般要求下面取齐。
光字牌的布置要尽量考虑瞬时、延时信号的分类以及与模拟母线的对应性。
6）操作设备要与模拟母线相对应。
各安装单位相同用途的操作设备应布置在相对应的位置，其操作方向全厂（站）必须一致。
7）采用灯光监察控制回路时，红、绿灯应布置在控制开关上部，红灯在右，绿灯在左。
8）操作设备的中心线一般对地面距离为800～1500mm，最低不低于600mm（发电机的调压手轮例外）。
辅助切换开关要布置在同一高度，通常布置在光字牌下面，模拟母线上面。