詳解變配電系統二次電路圖

二次原理圖的形式

1.集中式

集中式原理圖中的各個元件都是集中繪製的，如圖2-54(a)為10kV線路的定時限過電流保護集中式原理圖。

圖2- 54 定時限過電流保護裝置接線圖

(a)集中式原理圖;(b)展開式原理圖

集中式原理圖的特點。

(1)集中式二次原理圖是以器件、元件為中心繪製的，圖中器件、元件都以集中的形式表示，例如，圖2-54(a)中的線圈與觸點繪製在一起。設備和元件之間的連接關係比較形象直觀，使看圖者對二次系統有一個明確的整體概念。

(2)在繪製二次線路時，要將有關的一次線路、一次設備繪出，一般一次線路用粗實線表示，二次線路用細實線表示。

(3)所用器件和元件都要用統一的圖形符號表示，並標註統一的文字符號說明。所用電氣的觸點均以原始狀態繪出。

(4)引出線的編號和接線端子的編號可以省略，控制電源只標出「+」、「—」極性，沒有具體表示從何引來，信號部分也沒有畫出具體接線。

集中式原理圖不具備完整的使用功能，尤其不能按這樣的圖來接線，特別是對於複雜的二次系統，設備、元件的連接線很多，用集中式表示，對繪製和閱讀都比較困難，所以，在二次原理圖的繪製中，很少採用集中表示法，而是用展開法來繪製。

2.展開式原理圖

展開式原理圖一般將電器的各元件按分開式方法表示，每個元件分別繪製在所屬電路中，並可按迴路的作用，電壓性質、高低等組成各個迴路。圖2-54(b)為10kV線路的定時限過電流保護展開式原理圖。

展開式原理圖的特點。

(1)展開式原理圖是以迴路為中心，同一電器的各個元件按作用分別繪製在不同的迴路中。如圖2-54(b)中電流繼電器KA1和KA2的線圈均串聯在電流迴路，其觸點KA1和KA2繪製在時間繼電器迴路(定時限迴路)。

(2)同一個電器的各個元件應標註同一文字符號，對於同一個電器的各個觸點也可用與元件對應的文字符號標註。

(3)展開式原理圖可按不同功能、作用、電壓高低等劃分為各個獨立迴路，並在每個迴路的右側注有簡單文字說明。

(4)線路可按動作順序，從上到下，從左到右平行排列。線路可以編號，用數字或文字符號加數字表示，變配電系統中線路有專用的數字符號表示。

二次原理圖的分析方法

二次原理圖是電氣工程圖中較難分析的，在分析時可按下列要點參照進行。

(1)首先要了解每套原理圖的作用，抓住原理圖所表現的主題。

(2)熟悉國家規定的圖形符號和文字符號，了解這些符號所代表的具體意義。

(3)原理圖中各個觸點都是按原始狀態(如線圈未通電、手柄置零位、開關未合閘、按鈕未按下)繪出的，看圖時要選擇某一狀態來分析。

(4)電器的各個元件在線路中是按動作順序從上到下，從左到右布置的，分析時可按這一順序進行。

(5)任何一個複雜線路都是由若干個基本電路、基本環節組成的。看圖時應將複雜電路分成若干個環節，一個環節一個環節地分析，最後結合各個環節的作用，綜合起來分析整個電路的作用。

分析電路時，可先看簡單迴路，再看複雜迴路。如先看主電路，再看控制迴路、信號迴路、保護迴路等。

測量電路圖

1.電流測量迴路

在6～10kV高壓變配電線路、380/220V低壓線路中測量電流，一般要安裝電流互感器。常用的測量方法如圖2 -55所示。

(1)一相電流測量線路。當線路電流比較小時，可將電流表直接串入電路，如圖2-55(a)所示;當線路電流較大時，一般在線路B相安裝一隻電流互感器，電流表串接在電流互感器的二次側，通過電流互感器測量線路電流，適用於三相負荷平衡系統，如圖2-55(b)所示。

(2)兩相式接線測量線路。這種接線也叫不完全星形接線，在A、C相中個各接入一隻電流互感器TA1和TA2，電流互感器TA1和TA2的二次側接有三隻電流表，兩隻電流表與電流互感器二次側連接，測量A、C相電流，另一電流表所測的電流是兩個電流互感器二次側電流之和，正好是未接入電流互感器的B相電流值，此種接線適用於三相負荷平衡系統，如圖2-55(c)所示。

(3)三相星形接線。由於每相均裝有電流互感器，每隻電流互感器二次側都裝有電流表，故能測量各相電流，廣泛用於三相負荷不平衡系統中，如圖2-55(d)所示。

圖2- 55 電流測量線路

(a)一相電流較小時測量線路;(b)一相電流較大時測量線路;(c)兩相式接線測量線路;(d)三相星形接線

2.電壓測量線路

(1)直接測量線路。當測量低壓線路電壓時，可將電壓表直接並接在線路中，如圖2-56(a)所示。

(2)一相式接線。採用一個單相電壓互感器如圖2-56(b)所示，用來接電壓表測量一線電壓。

(3)兩相式接線。採用兩個單相電壓互感器如圖2-56(c)所示，用以測量三個線電壓。

圖2-56　電壓測量線路

(a)直接測量線路;(b)一相式接線;(c)兩相式接線;(d)Y0/Y0接線

(4)Y0/Y0形接線。採用三個單相電壓互感器如圖2-56(d)所示，用以測量三個線電壓或三個相電壓。

3.電測量線路

(1)高壓線路電測量。在電源進線上，或經供電部門同意的電能計量點，必須裝設計費的有功電能表和無功電能表，而且宜採用全國統一標準的電能計量櫃。同時為了解負荷電流，進線上還應裝設一隻電流表。圖2-57(a)是6～10kV高壓線路電測量儀表接線圖，此接線圖中，裝設有電流表PA，有功電能表PJ1和無功電能表PJ2各一隻。有功電能表PJ1的電流線圈①—③和無功電能表PJ2的電流線圈①—③串聯後經電流表PA的線圈②—①與A相電流互感器TA1的二次側連接，形成閉合迴路;有功電能表PJ1的另一電流線圈⑥—⑧和無功電能表PJ2的另一電流線圈⑥—⑧串聯後經電流表PA的線圈②—①與C相電流互感器TA2的二次側連接，形成閉合迴路。

有功電能表PJ1的電壓線圈②④⑦和無功電能表PJ2的電壓線圈②④⑦分別與來自電壓互感器TV二次側的WV(A)、WV(B)和WV(C)相連接。圖2-57(b)是6～10kV高壓線路電測量儀表展開圖，在此圖中，電流互感器TA1、TA2、有功電能表PJ1、無功電能表PJ2和電流表PA的接法比圖2-57(a)更直觀。圖2-57(a)適合工程接線使用，圖2-57(b)能更直接地說明各儀表間的邏輯關係，在實際工程中，可根據情況兩圖結合使用。

圖2-57

圖2-57　6～10kV高壓線路電測量儀表電路圖

(a)接線圖;(b)展開圖

(2)低壓線路電測量。在低壓動力線路上，應裝設一隻電流表。低壓照明線路及三相負荷不平衡率大於15%的線路上，應裝設三隻電流表分別測量三相電流。如需計量電能，一般應裝設一隻三相四線有功電能表。對負荷平衡的動力線路，可只裝設一隻單相有功電能表，實際電能按其計量的3倍計。圖2-58是低壓220/380V照明線路上裝設的電測量儀表電路圖，主要用於測量220/380V照明線路的電量和每相電流。此圖中，裝設有三隻電流表和一隻三相四線有功電能表PJ。電流表PA1的線圈①—②與三相四線有功電能表的電流線圈①—③串聯後經公共線與電流互感器TA1的二次側K2、K1連接後形成一個閉合迴路。

電流表PA2的線圈①—②與三相四線有功電能表的電流線圈④—⑥串聯後經公共線與電流互感器TA2的二次側K2、K1連接後形成一個閉合迴路。電流表PA3的線圈①—②與三相四線有功電能表的電流線圈⑦—⑨串聯後經公共線與電流互感器TA3的二次側K2、K1連接後形成一個閉合迴路。三相四線有功電能表的電壓線圈②、⑤、⑧分別與主電路A相、B相和C相連接，電能表的10、11端子與中性線相連接。

圖2-58

圖2-58　220/380V照明線路電測量儀表電路圖

4.絕緣監視裝置

絕緣監視裝置用於小電流接地(6～35kV)系統，以便及時發現單相接地故障。圖2-59是6～10kV母線的電壓測量和絕緣監視電路圖，圖中電壓互感器可採用三個單相三繞組或者一個三相五芯柱三繞組。圖2-59中的電壓互感器TV一次繞組側接成Y0形，二次側共兩套繞組，其中一套繞組接成Y0形，三隻電壓表分別接在此套繞組的每相上，用以測量對應相的相電壓。電壓互感器二次側的另一套輔助繞組接成開口三角，並與電壓繼電器KV的線圈和高壓隔離開關QS的一個輔助觸點串聯，構成零序電壓過濾器。在系統正常運行時，開口三角的開口處電壓接近0，電壓繼電器KV不動作。當一次電路發生單相接地故障時，將在開口三角的開口處出現近100V的零序電壓，使電壓繼電器KV動作，發出報警的燈光信號和音響信號。

圖2-59

圖2-59　10kV母線的電壓測量和絕緣監視電路

TV—電壓互感器;QS—高壓隔離開關及其輔助觸點;SA—電壓轉換開關;PV—電壓表;KV—電壓繼電器;KS—信號繼電器;WC—控制小母線;WS—信號小母線;WFS—預告信號小母線

繼電保護電路圖

1.定時限過電流保護

定時限過電流保護主要由電磁式電流繼電器等構成，如圖2-60所示是定時限過電流保護裝置的原理圖和展開圖。在圖2-60(a)中，所有元件的組成部分都集中表示;在圖2-60(b)中，所有元件的組成部分按所屬迴路分開表示。展開圖簡明清晰，廣泛應用於二次迴路圖中。

圖2-60

圖2-60　定時限過電流保護裝置接線圖

(a)集中式原理圖;(b)展開式原理圖

當線路發生短路時，通過線路的電流使流經繼電器的電流大於繼電器的動作電流，電流繼電器KA瞬時動作，其動合觸點閉合，時間繼電器KT線圈得電，其觸點經一定延時後閉合，使中間繼電器KM和信號繼電器KS動作。中間繼電器KM的動合觸點閉合，接通斷路器跳閘線圈YR迴路，斷路器QF跳閘，切除短路故障電流。信號繼電器KS動作，其指示牌掉下，同時其動合觸點閉合，啟動信號迴路，發出燈光和音響信號。

2.反時限過電流保護

反時限過電流保護主要由GL型感應式電流繼電器構成，如圖2-61所示是反時限過電流保護裝置的原理圖和展開圖。在圖2-61(a)中，所有元件的組成部分都集中表示;在圖2-61(b)中，所有元件的組成部分按所屬迴路分開表示。該繼電器具有反時限特性，動作時限與短路電流大小有關，短路電流越大，動作時限越短。

圖2-61　反時限過電流保護裝置

(a)集中式原理圖;(b)展開式原理圖

如圖2-61所示的反時限過電流保護採用交流操作的「去分流跳閘」原理。正常運行時，跳閘線圈被繼電器的動斷觸點短路，電流互感器二次側電流經繼電器線圈及動斷觸點構成迴路，保護不動作。

當線路發生短路時，繼電器動作，其動斷觸點打開，電流互感器二次側電流流經跳閘線圈，斷路器QF跳閘，切斷故障線路。

3.電流速斷保護

圖2-62

圖2-62　線路定時限過電流保護和電流速斷保護電路圖

(a)集中式原理圖;(b)展開式原理圖

電流速斷保護是一種瞬時動作的過電流保護，其動作時限僅為繼電器本身固有的動作時間，它的選擇性不是依靠時限，而是依靠選擇適當的動作電流來解決，在實際中電流速斷保護常與過電流保護配合使用。圖2-62所示是定時限過電流保護和電流速斷保護的接線圖。定時限過電流保護和電流速斷保護共用一套電流互感器和中間繼電器，電流速斷保護還單獨使用電流繼電器KA3和KA4，信號繼電器KS2。

當線路發生短路時，流經繼電器電流大於電流速斷的動作電流時，電流繼電器動作，其動合觸點閉合，接通信號繼電器KS2和中間繼電器KM迴路，中間繼電器KM動作使斷路器跳閘，KS2動作表示電流速斷保護動作，並啟動信號迴路發出燈光和音響信號。

4.單相接地保護

單相接地保護接線圖如圖2-63所示。圖2-63(a)為架空線路單相接地保護，用三隻電流互感器構成零序電流互感器;圖2-63(b)為電纜線路單相接地保護，它是利用線路單相接地時的零序電流較系統其他線路單相接地時的零序電流大的特點，實現有選擇性的單相接地保護，又稱零序電流保護。該保護一般用於變電所出線較多或不允許停電的系統中。當線路發生單相接地故障時，該線路的電流繼電器動作，發出信號，以便及時處理。

圖2-63　單相接地保護原理接線圖

(a)架空線路;(b)電纜線路

實例分析

圖2-64為某變電所乾式變壓器二次迴路原理圖。由圖可知，其二次迴路分為控制迴路、保護迴路、電流測量迴路和信號迴路等。

控制迴路中有試驗分合閘迴路、分合閘迴路及分合閘指示迴路。

保護迴路主要包括過電流保護、電流速斷保護和超高溫保護等。過電流保護動作過程：當電流過大時，過流繼電器KA1、KA2動作，使時間繼電器KT通電動作，其觸點延時閉合，使跳閘線圈TQ得電，將斷路器跳閘，同時信號繼電器KS1線圈得電動作，向信號屏發出動作信號;電流速斷保護通過繼電器KA3、KA4動作，使中間繼電器BCJ1線圈得電動作，迅速斷開供電迴路，同時信號繼電器KS2也得電動作，向信號屏發出動作信號;當變壓器過溫時，KG2閉合，信號繼電器KS5線圈得電動作，同時向信號屏發出變壓器過溫報警信號;當變壓器高溫時，KG1閉合，中間繼電器BCJ2和信號繼電器KS4線圈同時得電動作，KS4向信號屏發出變壓器高溫報警信號，同時中間繼電器BCJ2觸點接通跳閘線圈TQ和跳閘信號繼電器KS3，在斷開主電路的同時向信號屏發出變壓器高溫跳閘信號。

電流測量迴路主要通過電流互感器1TA1採集電流信號，接至櫃面上的電流表。

信號迴路主要包括掉牌未復位、速斷動作、過電流動作、變壓器過溫報警及高溫跳閘信號等，主要是採集各控制迴路及保護迴路信號，並反饋至信號屏，使值班人員能夠及時監控和管理。

圖2-64　10KV變電所變壓器櫃二次原理圖