高压开关柜的二次回路要点

高压开关柜的二次回路

前言

变配电系统中的电气二次回路，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，同样是一个重要的组成部分，二次回路的设计是否正确合理、安装是否可靠，对今后成套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轻学员，对二次回路理论上有所启发、在二次回路设计过程中有所帮助，为此编写了《高压开关柜的二次回路》。本人从事本专业工作已五十余年，在长期地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，总结这些挫折和教训也就是经验积累的过程，愿将此留给年轻学员，在学习过程中提供一些帮助。

高压开关柜的二次回路涉及面非常广泛、本人水平有限，因此只能针对从事高压开关柜电气工程设计工作的学员提供一些力所能及的帮助，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，并恳请广大同行多提宝贵意见。

第一部分高压开关柜的一次系统和一次元件

一、什么是高压开关柜的一次系统

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控制、安全防护的设备均称为一次设备，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，此系统称为一次系统。

一次系统可以由单独设备(如发电厂的发电机、变压器)分散安置，并通过母线、连接导体将其组合起来，也可以由成套装置来组成(如高低压开关柜)。

二、高压开关柜一次系统的组成部分

电力系统的一次系统内容很广泛，高压开关柜仅是电力系统中的一个组成部分。高压开关柜按其结构不同可以分很多种型式，如GG-1A型、KY1型、KY28型、XGN型等；但每一种型式的高压开关柜都包含以下几种不同功能——

1、进线柜：通过控制设备或计量装置直接把系统电能送到主母线。

2、电压互感器柜：反映一次系统电压参数，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)。

4、母联柜(分段柜)：对于主母线分成两段运行时，在段与段之间进行联络的设备。它由

分段控制柜和分段隔离柜组成。

5、电容柜：主要负载设备为电容器。按照用途不同，可分为功率补偿作用的电容柜和吸

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。

8、隔离柜：将系统进行分隔，有明显的断点。分隔功能只有保证在没有负载电流的情况

下才能操作。

三、常用一次元件分类

一次元件按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件

(1)、高压断路器——它能关合与分断各种负载电流，在事故状况下分断短路故障电流。

在满足某些特定条件下能进行自动重合闸，又有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——负载在断开电源的情况下，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，从而安全地对设备进行维修和保养。

2、测量电器——反映一次回路参数，并通过二次回路进行检测、保护的元件。

(1)、电流互感器——用来检测一次回路中电流的大小，提供给计量回路和保护回路用。

(2)、电压互感器——用来检测一次回路中电压的大小，提供给计量回路和保护回路用。

(3)、高压带电传感器——检测一次回路是否带高压电，将信号输给高压带电显示器显

示是否带高压电。

3、保护电器——直接对一次元件实施保护功能的元件。

(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。

四、一次系统图的制图要求

1、图形符号按GB/T4728(2000年版)标准的规定进行制图。

2、一次系统图的图面布局：

图面布局合理，字符大小适中，线条粗细有别，元件符号标准，表格书写规范。

对于同一元件，其技术特征相同的型号参数，可统一在一次元件材料表中表示出；

而型号相同、规格不同的元件，可分别在各台柜元件数量表格中分别表示出。

3、一次系统图上电压互感器和电流互感器不同接线组的表示方法：

4、断路器、接触器、变压器、架空线和电缆线、零序电流互感器、避雷器、高压带电显示器的图形符号见一次系统图。

5、在一次系统图上应把所有柜体的实际排列表达出来，并指出操作面方向。

6、一次系统图实例。见图1。

五、系统短路电流简述

1、短路电流的产生

系统短路过程中短路电流的变化情况，决定于系统电源容量的大小和短路点离电源的距离。在工程计标中，当系统的电源容量大于企业供电容量的50倍、阻抗较系统的阻抗大的多时，可认为系统的阻抗接近无限小。当企业供电系统发生短路时，系统压降接近为零，故电力系统母线上的电压几乎不变。这就是无穷大容量电力系统的一个重要特性。把系统作无穷大系统来计算短路电流要比实际短路电流大，这对选择高压电器元件来说就留有一定的余量，对保证设备的安全运行也是合理的。

当无穷大容量电力系统供电网络中出现短路时，由于系统馈电电压不变，而短路回路阻抗要比正常供电工作回路的阻抗减小很多。根据欧姆定律，短路电流会比正常工作中的电流i增大很多，这一短路电流就是短路电流的周期性分量，如图2中所示曲线i p。由于短路回路中存在电感，因此在突然发生短路时，按照楞茨定律，在电路中的电感会产生反电势，以维持电路中的电流不致突变。由这一反电势产生的电流是一个逐步衰减的单一方向电流，这就是短路电流的非周期分量，如图2中所示曲线i np。

短路电流周期分量和非周期分量叠加就是短路的全电流，如图2中所示曲线i k。

图2 短路电流i p，i np，i k变动曲线

从图2中可以看出，当短路发生后半个周期(即0.01s)时的全短路电流的瞬间值