第一章、電氣二次迴路概述
第一節、一二次設備劃分原則
一次設備是指直接參加發、輸、配電能的系統中使用的電氣設備,如發電機、變壓器、電力電纜、輸電線、斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷針等。由這些設備連接在一起構成的電路,稱之為一次接線或稱主接線。
二次設備是指對一次設備的工況進行監測、控制、調節、保護,位運行人員提供運行工況或生產指揮信號所需要的電氣設備,如測量儀表、繼電器、控制及信號器具、自動裝置等。這些設備通常由電流互感器和電壓互感器的二次繞組的出線以及直流迴路,按著一定高的要求連接在一起構成的迴路,稱之為二次接線或二次迴路。
第二節 二次迴路的重要性
過去那種重一次設備,輕二次設備的觀念應該改變啦。
二次迴路的故障常會破壞或影響電力生產的正常運行。二次迴路雖非主體,但它在保證電力生產的安全,向用戶提供合格的電能風方面都騎著及其重要的作用。例如:若某變電所差動保護的二次迴路接線有錯誤時,就會發生誤跳閘;若線路保護接線有錯誤時,一旦系統發生故障,則斷路器該跳閘不跳閘,不該跳閘卻跳了閘,就會造成設備損壞、電力系統瓦解的大事故。所以,從事二次迴路施工及運行維護的工作人員,都必須熟悉二次迴路原理,充分理解設計圖紙的意圖,認真檢查二次設備的質量、確保二次迴路的正確,並應學會讀二次迴路的方法。
第三節 看二次迴路圖的基本方法
二次迴路圖的邏輯性很強,在繪製是遵循著一定 規律,看圖時若能抓住此規律就容易看懂。
閱圖前首先應弄通該張圖紙繪製的繼電保護裝置的動作原理及其功能和圖紙上所標符號代表的設備名稱,然後再看圖紙。看圖的要領可歸納位下述的順口溜:
A、"先看一次,後看二次"。一次:斷路器、隔離開關、電流、電壓互感器、變壓器等。了解這些設備的功能及常用的保護方式,如變壓器一般需要裝過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護等,掌握各種保護的基本原理;再查找一、二次設備的轉換、傳遞元件,一次變化對二次變化的影響等。
B、"看完交流,看直流"。指先看二次接線圖的交流迴路,以及電氣量變化的特點,再由交流量的"因"查找出直流迴路的"果"。一般交流迴路較簡單。
C、"交流看電源、直流找線圈"。指交流迴路一般從電源入手,包含交流電流、交流電壓迴路兩部分;先找出由哪個電流互感器或哪一組電壓互感器供電(電流源、電壓源),變換的電流、電壓量所起的作用,它們與直流迴路的關係、相應的電氣量由哪些繼電器反映出來。
D、"線圈對應查觸頭,觸頭連成一條線"。指找出繼電器的線圈後,再找出與其相應的觸頭所在的迴路,一般由觸頭再連成另一迴路;此迴路中又可能串接有其它的繼電器線圈,由其它繼電器的線圈又引起它的觸頭接通另一迴路,直至完成二次迴路預先設置的邏輯功能。
E、"上下左右順序看,屏外設備接著連"。主要針對展開圖、端子排圖及屏後設備安裝圖。原則上由上向下、由左向右看,同時結合屏外的設備一起看。
第四節 原理圖
二次迴路的原理圖是體現二次迴路工作原理的圖紙,並且是繪製展開圖和安裝圖的基礎。 在原理接線圖中,與二次迴路有關的一次設備和一次迴路,是同二次設備和二次迴路畫在一起的。因此,這種接線圖的特點是能夠使看圖者對整個二次迴路的構成以及動作過程,都有一個明確的整體概念。
原理圖:對於與二次迴路直接相連的一次接線部分繪成三線形式,而其餘部分則以單線圖表達。原理圖多用於對繼電保護裝置和自動裝置的原理學習和分析或作為二次迴路設計的原始依據。
A、原理圖的儀表和繼電器都是以整體形式的設備圖形符號表示的,但不畫出其內部的電路圖,只畫出觸點的連接。
B、原理圖是將二次部分的電流迴路、電壓迴路、直流迴路和一次迴路圖繪製在一起;特點是能使讀圖人對整個裝置的構成有一個整體的概念,並可清楚地了解二次迴路各設備間的電氣聯繫和動作原理。
C、缺點:對二次接線的某些細節表示不全面,沒有元件的內部接線。端子排號碼和迴路編號、導線的表示僅一部分,並且只標出直流電源的極性等。
現以某一10kV線路的繼電保護裝置為例加以說明,如圖1-1所示
如圖中可知,整套保護裝置包括,時限速斷保護,它由電流繼電器1LJ、2LJ,時間繼電器1SJ記信號繼電器1XJ,連接片1LP所組成;過電流保護,它由電流繼電器3LJ 、4LJ,時間繼電器2SJ,信號繼電器2XJ,連接片2LP所組成。當電路發生A、B兩相短路時,動作過程如下:
若故障點在時限速斷及過電流保護範圍內,因A相裝有電流互感器1LH,其二次反應出短路電流,使時限速斷保護的電流繼電器1LJ和過電流保護的電流繼電器3LJ均啟動。 1LJ、3LJ的常開觸點閉合,將直流正電源分別加在1SJ、2SJ的線圈上,使兩個時間繼電器均啟動。又因時限速斷保護的動作時間小於過電流保護的動作時間,所以1SJ的延時常開觸點先閉合,並經信號繼電器1XJ記連接片1LP到斷路器DL的跳閘線圈,跳開斷路器,切除故障。
第五節 展開圖
展開圖 是以二次迴路的每一個獨立電源來劃分單元而進行編制的。例如:交流電流迴路、交流電壓迴路、直流控制迴路、繼電保護迴路、信號迴路等。根據這個原則,必須將屬於同一個儀表或繼電器的電流線圈、電壓線圈以及觸點,分別畫在不同的迴路中。為了避免混淆,屬於同一個儀表或繼電器的線圈、觸點等,都採用相同的文字符號。
展開圖和原理圖是同一接線的兩種表達方式。"直觀性好"
A、將二次迴路的設備展開表示,分成交流電流、交流電壓迴路,直流迴路,信號迴路。
B、將不同的設備按電路要求連接,形成各自獨立的電路。
C、同一設備(電器元件)的線圈、觸點,採用相同的文字符號表示,同類設備較多時,採用數字序號。
D、展開圖的右側以文字說明迴路的用途。
E、展開圖中所有元器件的觸點都以常態表示,即沒有發生動作。
如圖1-2
第六節 安裝接線圖
為施工、維護運行的方便,在展開圖的基礎上,還應繪出安裝接線圖。安裝接線圖包括:平面布置圖,屏背面接線圖,端子排圖三部分。
一、屏面布置圖
屏面布置圖是加工製造屏、盤和安裝屏、盤上設備的依據。例如,圖1-5
二、屏背面接線圖
屏背面接線圖是以屏面布置圖為基礎,並以展開圖為依據而繪製成的接線圖。
三、端子排圖
端子排圖是表示屏與屏之間電纜的連接和屏上設備連接情況的圖紙。
第七節 電流互感器和電壓互感器的接線圖
電力系統中的二次設備——繼電保護及安全自動裝置,絕大多數是根據故障是電流增大、電壓降低的電氣量的變化而工作的。這些電氣量一般都是通過電流互感器、電壓互感器副線圈加到繼電保護及安全自動裝置上的。故在此將電流互感器和電壓互感器的副線圈接線方式加以說明
一、電流互感器的接線方式
1、三相星形接線方式(圖1-8)
電流互感器的三角星形接線方式,適用於中性點直接接地系統的線路電流保護及變壓器的電流保護
2、兩相不完全星形接線方式(圖1-9)
由於兩相不完全星形接線比三相星形接線方式少了三分之一的設備,所以節約了投資,並能提高中性點非直接接地系統供電的可靠性,故得到了廣泛的應用。
3、兩相電路差接線方式(圖1-11)
4、兩相三繼電器的接線方式(圖1-12)
二、電壓互感器的接線方式
電壓互感器常用的接線方式有Y。/Y。星形接線,V/V不完全三角形接線和開口三角形接線
第二章 測量儀表迴路圖
第一節 電流表迴路圖
在電路中,負荷電流不超過電流表的量程,不管是三線制或四線制,只要電流是對稱的,使用一隻電流表串接在任意一相火線中就行;如果電路中三相電流不對稱,就要採用三隻電流表,分別串接於A、B、C三相火線中,指示各相的線電流。圖2-1為交流電流測量迴路接線圖。
如果電路中的電流超過電流表的量程所允許飛符合電流,或電流雖不超過,但電壓較高,都要配用合適的電流互感器和電流表。前一種情況是為了擴大量程;後一種情況是為了隔離高電壓,因為不允許將高電壓引入電流表。
第二節 電壓表迴路圖
一、直流電壓的測量
磁電式的表頭也可以用來測量電壓。因為表頭的內阻是固定的。當表頭的兩端加以不同的電壓時,就有不同的電流通過線圈,因而產生不同的偏轉。為了能使它測量較高的電壓,據串聯電阻降壓的原理,我們選用一個較大的電阻與表頭串聯。這個電阻我們也可以稱它為分壓電阻,就解決了大量程直流電壓表的問題。如圖2-5
二、交流電壓的測量
在交流低壓500V以下的配電系統中,電壓表通常可以滿足測量電壓的要求,所以一般都跨接在兩相之間,以測量線電壓。當超過500V,在較高的電壓等級中,電壓表遠遠達不到系統電壓的耐壓水平,需採用降壓隔離的辦法,即使用電壓互感器,以滿足測量的需要。如圖2-7
第三節 千瓦(乏)時表迴路圖
測量交流電力系統中電能的生產與消耗的表計是千瓦時表(原稱電度表)
一、直讀單相千瓦時表迴路
現在採用的單相千瓦時表中,以圖2-8、2-9接線的應用的比較廣泛。在千瓦時表的接線圖上,電流、電壓線圈標有黑點的一端,應與電源端的火線連接。當負荷電流和流經電壓線圈的電流都由黑點這端流入相應的線圈時,千瓦時表才能正轉。
具體方法是:先找出四個接線端子,其中有一個端子是通過小掛鈎與一個小端子連接的,這個端子就是電流火線進入千瓦時表的端子,也是電流、電壓線圈的公用端子。然後,將此端子輪流與另外三個端子用萬用表進行測量,其中肯定有一個端子與第一個端子進行測量時阻值最小,則這個端子就是電流線圈的出線端子。其餘兩個為零線的一進、一出端子。
二、三相四線有功千瓦時表迴路
從圖2-10看出,它是由三個單相千瓦時表組成的。
三、三相三線有功千瓦時表迴路
在三相四線制電路中,去掉零線便是三相三線電路。如圖2-12
四、無功千瓦時表迴路
因為具有額定容量的發電機、變壓器和輸電線路,發出和輸送的視在功率是一個常數。若無功功率Q增大,則有功功率就要變小。無功功率還會增大輸電線路的電壓損耗,使用電設備因電壓過低而不能正常運行。
圖2-13為單相正弦無功千瓦時表的接線
五、三相有功千瓦時表和武功千瓦時表達聯合接線
在三相交流電路中,如果有功和無功功率都向同一方向輸送,應當用一隻三相三線有功千瓦時表和一隻三相三線武功千瓦時表,經配用電壓互感器和電流互感器進行測量。如果有功和無功功率的輸送方向可能改變,則應採用兩隻三相三線有功千瓦時表和兩隻三相三線武功千瓦時表,配用電流互感器和電壓互感器按圖2-17進行聯合接線。
未完待續