二次回路设计

第一章二次回路的基本概念

1.1二次回路的概述

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。二次回路又称二次系统。按功能二次回路可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动化回路，为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。供电系统的二次回路功能示意图如下图所示。

图1-1二次回路功能示意图

二次回路是一个具有多种功能的复杂网络，其内容包括高压电气设备和输电线路的控制、调节、信号、测量与监察、继电保护与自动装置、操作电源等系统。分析如下：

（1）控制系统由各种控制器具、控制对象和控制网络构成。其主要作用是对变配电所的开关设备进行远方跳、合闸操作，以满足改变电力系统运行方式及处理故障的要求。控制系统按自动化程度的不同分为手动控制、半自动控制和自动控制；按控制方式的不同分为分散控制和集中控制；按控制距离的不同分为就地控制和远方控制；按操作电源的不同分为直流控制、交流控制、强电控制和弱电控制等。强电控制采用直流110V或220V，交流额定值100V、5A；弱电控制采用直流60V及以下，交流50V、1A及以下。

（2）信号系统由信号发送机构、接收显示原件及其网络构成。其作用是准

确、及时地显示出相应一次设备的工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。信号系统按信号性质的不同分为事故信号、预告信号、指挥信号、位置信号、继电保护及自动装置动作信号等；按信号的显示方式不同分为灯光信号、音响信号和其他显示信号；按信号的相应时间不同分为瞬时动作信号和延时动作信号；按信号的复归方式不同分为手动复归和自动复归信号（3）测量与监察系统由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。其作用是指示或记录主要电气设备和输电线路的运行参数，作为生产调度和值班人员掌握电气一次系统的运行情况，进行经济核算和故障处理的主要依据。

（4）继电保护与自动装置系统由互感器、变换器、各种继电保护及自动装置、选择开关及其网络构成。其作用是监视电气一次系统的运行状况，一旦出现故障或不正常状态便自动进行处理，并发出信号。

（5）调节系统由测量机构、传送设备、执行元件及其网络构成。其作用是调节某些一次设备的参数，以保证一次设备和电力系统的安全、经济、稳定运行。调节方式分手动、半自动和自动三种。

（6）操作电源系统由直流电源设备和供电电网构成。其作用是供给上述各二次系统的工作电源，高压断路器的跳、合闸电源及其他重要设备的事故电源。大型变电所主要采用蓄电池组操作电源；中小型变配电所广泛采用整流型操作电源。

第二章线路相间保护的整定计算、灵敏度校验

2.1主接线图

下图为某电力系统主接线。该系统由某发电厂的三台发电机经三台升压变压器由A母线与单侧电源环形网络相连，其电能通过电网送至B、C、D三个降压变电所给用户供电。

图2-1电路主接线图

2.2 相关数据

（1）电网中的四条110kV线路的单位正序电抗均为 0.4 Ω/kM；

（2）所有变压器均为YN,d11 接线，发电厂的升压变压器变比为10.5/121，变电所的降压变压器变比为110/6.6；

（3）发电厂的最大发电容量为3 × 50 MW，最小发电容量为2 × 50 MW，发电机、变压器的其余参数如图示；

（4）系统的正常运行方式为发电厂发电容量最大，输电网络闭环运行；

（5）系统允许的最大故障切除时间为 0.85s；

（6）线路 AB 、 BC 、 AD 、 CD 的最大负荷电流分别为 230Ａ、 150Ａ、 230

Ａ和 140 Ａ，负荷自启动系数；

（7）各变电所引出线上的后备保护的动作时间如图示，△ t＝0.5s 。 （8）系统中各110kV 母线和变压器均设有纵差动保护作为主保护。

2.3 三段式电流保护整定计算 1. 计算网络各参数：

假设选取基准功率ＳB=100MVA 和基准电压为VB=Vav

258.050

100129.0S S X X X X N

B *G(N)*

G3(B)

*

G2(B)

*

G1(B)

=⨯

=⨯

===

263.040

100100

5.10S S X X X N

B *T1(N)*T2(B)*1(B)T =⨯

=

⨯

==

175.060

100100

5.10S S X X N

B *

T3(N)

*3(B)T =⨯

=

⨯=

525

.020

100100

5.10S S X X X X X N

B *T4(N)*T7(B)*6(B)T *T5(B)*4(B)T =⨯

=

⨯

====121.0115

100404.0V S XL X 2

2

N

B 1*(B)L1=⨯

⨯=⨯

=

151.0115

100504.0V S XL

X 2

2

N

B 2

*(B)L2=⨯

⨯=⨯

=

181

.0115

100604.0V S XL

X 2

2

N

B 3

*(B)L3=⨯

⨯=⨯

=151.0115

100504.0V S XL

X 2

2

N

B 4

*(B)L4=⨯

⨯=⨯

=

最大运行方式下的最小电源阻抗：

163

.0433.0||261.0175.0258.0||2

263.02

258.0X 1==++=）（）（