变配电所二次回路的设计与施工

故障次数 17 故障百分 比 28 91 1319 32
1.14%
1.88%
6.12%
88.7%
2.16%
2002年我国220kV电网输电线路故障统计表
作为线路的相间短路保护，主要采用带时限 的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护。相 间短路保护动作于断路器的跳闸机构，使断路 器跳闸，切除短路故障部分。 作为单相接地保护，一般有两种方式：1）绝 缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上， 动作于信号；2）有选择性的单相接地保护（零 序电流保护），亦动作于信号，但当危及设备 和人身安全时，则动作于跳闸。 对可能经常过负荷的电缆线路，按GB500621992规定，应装设过负荷保护，动作于信号。
第二位X为防水指标 0：无防护 1：可防竖直落水 2：防竖直15°以下直接喷水 3：防竖直60°以下直接喷水 4：防各方向直接喷水 5：防各方向低压水喷射 6：防各方向高压水喷射 7：防止15cm~1m的浸没危害 8：防在压力下长期浸没
2)耐火等级: 可燃油油浸式变压器室 的耐火等级应为一级，非燃或难燃介 质的电力变压器室的耐火等级不应低 于二级。
3）多尘、多水雾(如大型冷却塔)或有 腐蚀性气体的场所，如无法远离时， 要避免污染源的下风口 ． 4）厕所、浴室、洗衣房、厨房、泵房 的正下方及邻近地区和其他经常积水 场所和低洼地区。
5. 高压配电所宜于和邻近的车间变电 所合建 理由：降低建筑费用，减少系统的运 行维护费用。
6.高层建筑地下变配电所的位置，宜 选择在通风、散热条件较好的场所， 且不宜设在最底层。当地下仅有一层 时，应采取适当抬高变配电所地面等 防水措施，并应避免有洪水或积水从 其他渠道淹没变配电所的可能性。 7. 应考虑企业的发展，使变配电所 有扩建的可能，尤其是独立式的变配 电所
单元5.1 变配电所布置方案的选择
一、变配电所的设计要求： 1. 供电可靠，技术先进，保障人 身安全，经济合理，维修方便； 2. 根据工程特点、规模和发展规 划，以近期为主，适当考虑发展，正确 处理近期建设和远期发展的关系，进行 远近结合；
3. 结合负荷性质、用电容量、工程特点、 所址环境、地区供电条件和节约电能等 因素，并征求建设单位的意见，综合考 虑，合理确定设计方案； 4. 变配电所采用的设备和元件，应符合 国家或行业的产品技术标准，并优先选 用技术先进、经济适用和节能的成套设 备及定型产品； 5. 地震基本强度为7度及以上的地区， 变配电所的设计和电气设备的安装应采 取必要的抗震措施。
二、变电所的类型：
工厂总降压变电所：用于电源电压为 35KV及以上的大中型工厂。独立式 高压配电所：用于高压电能（10KV 或6KV及以上）的接受和分配。
车间附设变电所 地下变电所 楼层变电所 箱式变电所
车 间 变 电 所
车间内变电所
独立变电所
杆上变电所 露天或半露天变电所
பைடு நூலகம்
三、变配电所的所址选择 1.尽量接近或深入负荷中心； 2.进出线方便； 3.设备运输方便、吊装方便； 4.不应设在邻近下列场所的地方： 1）有剧烈振动或高温的场所 2）有爆炸或火灾危险的场所正下方 和正上方
3）86D266图集中的一个露天变电所的 变压器台结构图。
2.高低压配电室的结构:
单元5.2 高压电力线路的继电保护 一、概述 按GB50062-1992《电力装置的继电保护和自 动装置设计规范》规定：对3~66KV电力线路， 应装相间短路保护、单相接地保护和过负荷保 护
故障类型 三相短 路 两相短 路 两相短路接 地 单相接地短 路 其他故 障
二、带时限的过电流保护 1.定时限过电流保护：与变压器的定时限过 电流保护原理和整定完全相同 2.反时限过电流保护：
常开触点先闭合， 常闭触点后断开， 为何？
1）动作电流的整定：
I OP
K K I K K
rel W i re
L max
取1.3，其它参数与定时限相同
2）动作时间的整定： 由于GL型电流继电器的时限调节机构是按10 倍动作电流的动作时间来标度的，而实际通过 继电器的电流一般不会恰恰为动作电流的10倍， 因此，必须根据继电器的动作特性曲线来整定。
采用镉镍蓄电池组作操作电源，除了工 作可靠外，还有其大电流放电性能好，功 率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性 小，无需专用房间来装设，应用比较普遍。 (b)由整流装置供电的直流操作电源 硅整流电容储能式直流电源在工程中应 用较广
单独采用硅整流器来作直流操作电源，在交流供电 系统电压降低或电压消失时，将严重影响直流系统的 正常工作，因此宜采用有电容储能的硅整流电源，在 交流供电系统电压降低或消失时，由储能电容器对继 电保护和跳闸回路供电，使其正常动作，如下图所示。
四）．继电保护的交流操作方式
(1)直接动作式
直接利用断路器手动操作机构内的过 流脱扣器（跳闸线圈）YR作为过电流 继电器，正常运行时，流过YR的电流 较小，YR不会动作，当线路发生短路 时，流过YR的电流超过动作值，使
断路器跳闸。
(2)去分流跳闸的操作方式
电流继电器的常闭触点将 YR短路，正常运行时， YR中无电流通过，当线 路发生故障时，KA动作 ，使YR的短路分流支路 去掉。使YR动作于断路 器跳闸。
3.定时限与反时限过电流保护的比较
流定 保时 护限 过 电
优点：动作时间较为准确，容易整定， 误差小。
缺点：所用继电器的数目较多，接线复杂，继 电器触点容量小，需直流操作电源，投资大， 且靠近电源处保护动作时间长，而此时的短路 电流又较大，故对设备的危害较大。
优点：继电器数量大为减少，故接线简单，只用一套 GL系列继电器就可实现速断保护和过电流保护，且 触点容量大，可直接接通断路器的跳闸线圈，适用于 交流操作。 缺点：动作时间的整定和配合比较麻烦，且误差大， 尤其是瞬动部分，难配合，且短路电流小时，其动作 时间可能很长，延长了故障持续时间。
线路长度 （Km）
I
C
U
N
l
350
对电缆线路：
K I I K l U I 10
rel i op ( E ) N C
C
单相接地保护的灵敏度校验：
与被保护电路有电气联系的总电网电容电流
S
P
KI
i
I C I C
OP ( E )
1.2
项目5. 变配电所二次回路的设计与施工
单元5.3二次回路的设计与施工
二次回路的操作电源是供高压断路器 分、合闸回路和继电保护和自动装置、 信号回路、监测系统及其他二次回路所 需的电源。因此对操作电源的可靠性要 求很高，容量要求足够大，尽可能不受 供电系统运行的影响。
二次回路功能示意图
二）、直流操作电源 (a)由蓄电池组供电的直流操作电源 1．铅酸蓄电池 采用铅酸蓄电池组作操作电源，工作可 靠；但由于它充电时要排出氢和氧的混合 气体，有爆炸危险，而且随着气体带出硫 酸蒸气，有强腐蚀性，一般工厂供电系统 中不予采用。 2．镉镍蓄电池
四、变配电所的总体布置方案 1.35/10KV的总降压变电所的布置方案：
2. 10KV高压配电所和附设车间变电所 的布置方案
3、6~10/0.4KV的车间变电所的布置方案：
五、变配电所的结构： 1.变压器室和室外变压器台的结构:
●变压器室的结构:
注意:设备的防护等级用IPXX表示 第一位X为防尘指标 0：无防护 1：防50mm以上固体危害（偶然手接触） 2：防12mm以上固体危害（手指大小） 3：防2.5mm以上固体危害（细电线等） 4：防1.0mm以上固体危害（细电线等） 5：可防粉尘危害 6：完全防止粉尘危害
u
K
u
保护装置的可靠系 数，可取1.2
低电压继电器的返 回系数，可取1.25
三、电流速断保护：与变压器的速断保护同 四、中性点不接地系统的单相接地保护：
绝 缘 监 测 装 置
有选择的单相接地保护装置
注意电 缆头的 接地线 必须穿 过电流 互感器 的铁芯 适用于高压出线较多的供电系统中， 但一般供电用户的高压线路不长， 很少采用
(3)速饱和变流器式
正常时，KA的常开触点断开， YR中无电流通过，当线路发生 短路故障时，KA动作，常开触 点闭合，YR通电，使QF跳闸。
二、高压断路器的控制和信号回路
高压断路器控制回路：指控制(操作)高压断路器分、合闸的回路。 电磁操作机构只能采用直流操作电源，弹簧操作机构和手动操作机 构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。
4）变压器室的布置方式:按变压器推 进方式，分为宽面推进式和窄面推进 式两种。 5）变压器室的地坪:按通风要求，分 为地坪抬高和不抬高两种形式。变压 器室的地坪抬高时，通风散热更好， 但建筑费用较高。变压器容量在 630kV· A及以下的变压器室地坪，一般 不抬高。
6）变压器室的布置
构油 布浸 置式 图电 力 变 压 器 的 结
单相接地保护动作电流的整定：
正常运行的不平衡负荷电流在零序电流互 对架空线路： 感器输出端反映的不平衡电流
I C ( I OP ( E ) K rel .k I dql .k
可靠系数。保护装置不带 时限时，其值取4~5；带 时限时，其值取1.5~2.
线路额定电 压（KV）
K
)
i
为其他线路接地时，在本 线路的电容电流.
流反 保时 护限 过 电
3.过电流保护的灵敏度及提高灵敏度的措施— —低电压闭锁保护 1)过电流保护的灵敏度：
取被保护线路末端在系统最小运行方式 下的两相短路电流
S P min 1.5
SP
K I KI
W i
( 2) k min OP
当过电流保护作后备保护时，如满 足上式有困难时，可取1.2
干 式 变 压 器 的 布 置
●室外变压器台的结构: 1）围栏(或墙)的设置 ① 露天或半露天变电所的变压器四周， 应设不低于1.7m高的固定围栏(或墙)； ② 变压器外廓与围栏(墙)的净距不应小 于0.8m。
2）相邻变压器的距离设置 ① 变压器底部距地面不应小于0.3m，相 邻变压器外廓之间的净距不应小于1.5m； ② 当露天或半露天变压器供给一级负荷 用电时，相邻的可燃油油浸式变压器的防 火净距不应小于5m； ③ 若小于5m，应设置防火墙，防火墙应 高出油枕顶部，且墙两端应大于挡油设施 两侧各0.5m。
储能电容器 C1、C2 对继电保护 供电
三)、交流操作电源
对采用交流操作的断路器，应采用交 流操作电源，取自变压器或互感器。所 有保护继电器、控制设备、信号装置及 其他二次元件均应采用交流型式。
采用交流操作电源，可使二次回路简化， 投资减少，维护方便，但是它不适于比较 复杂的继电保护、自动装置及其他二次回 路。交流操作电源广泛用于中小工厂变配 电所中断路器采用手动操作或弹簧操作及 继电保护采用交流操作的场合。
一、二次回路及其操作电源
一）、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，亦称二次系统， 包括控制系统、信号系统、监测系统、继 电保护和自动化系统等。
按用途分：断路器控制(操作)回路、信 号回路、测量和监视回路、继电保护和 自动装置回路等。 按电源性质分：直流回路、交流回路
2)低电压闭锁的过电流保护：
K K I I K K
rel W i OP re
30
因其值比线路可能出现的最大 冲击电流小，所以整定值小， 故灵敏度大
电压继电器的动作电压值整定：
母线最低工作电压， 取（0.85~0.95）UN
U OP
U K K K
min re rel
(0.57 ~ 0.63) U N
3）变压器室的结构要求： ① 变压器室的门要向外开； ② 室内只设通风窗，不设采光窗； ③ 进风窗设在变压器室前门的下方，出 风窗设在变压器室的上方，并应有防止 雨、雪和蛇、鼠类小动物从门、窗及电 缆沟等进入室内的设施；
④ 通风窗的面积，根据变压器的容量、
进风温度及变压器中心标高至出风窗中
心标高的距离等因素确定；通风窗应采 用非燃烧材料。 ⑤ 变压器室一般采用自然通风，夏季 的排风温度不宜高于45℃，进风和排风 的温差不宜大于15℃。
断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态。一般是红灯(符号RD)亮， 表示断路器在合闸位置；绿灯(符号GN)亮，表示断路器在分闸位置。 事故信号用来显示断路器在事故情况下的工作状态。一般是红灯闪光，表示断路器 自动合闸；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。此外还有事故音响信号和光字牌等。 预告信号是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。值班员 可根据预告信号及时处理。