变电站二次回路 2009年10月 序 n 变电站的电气设备分为一次设备和 二次设备。一次设备主要包括变压器 、断路器、隔离开关、母线、电力电 缆、输电线路等。二次设备是对一次 设备进行监测、控制、调节、保护的 电气设备，包括信号、控制装置、继 电保护、自动装置、仪表及操作电源 等。二次设备及其相互连接的回路称 为二次回路（包括二次电缆）。 n所以，加强变电站二次回路的运行 管理也是一项重要工作。随着设备 技术的不断进步，积极探讨这方面 现场的管理模式、规范现场管理制 度，对保证电网安全运行意义重大 。 n 二次回路主要包括一次设备的控 制回路、信号回路、测量回路、调 节回路、操作电源系统。一次设备 的控制和电气量的测量回路是变电 站二次系统的重要部分，利用这次 机会，重点对测量、控制（信号） 二次回路进行讲述和交流，有不妥 或疑义的地方望大家及时纠正。 测控的主要作用在于断路器、变 压器、母线等一次设备运行电流、电 压等电气量的测量和分合设备及信号 量的采集。所以，各单元设备的测量 、控制回路运行良好与否，对一次设 备能否健康稳定运行有着至关重要的 作用。 第一部分 测量回路 n 变电站的测量是靠电压互感器和电 流互感器（以下简称互感器）来实现 的。互感器是一次回路与二次回路之 间的中间设备，它们将一次高电压、 大电流转化为二次低压、小电流，传 送给测量仪表、继电保护、远动装置 和自动装置，以便检测电力系统电压 和电流的变化情况。同时实现了一次 回路与二次回路的电气隔离，以保证 二次设备和人身安全。 一、电流回路 1、回路的构成。 n 二次电流回路是通过电流互感器 二次线圈、电缆、端子排、继电保 护及仪表、电度表等二次设备构成 。以一个220kV出线间隔为例，整 个回路从现场位置来看主要分为四 部分， n第一部分：从电流互感器二次线圈 通过电缆接至就地端子箱的电流端 子排； n第二部分：从就地端子箱的电流端 子排通过电缆接至主控制室相关二 次设备屏（测控屏、保护屏、电度 表屏）的端子排； n第三部分：主控制室相关二次设备 屏的端子排通过屏内部缆线接至二 次装置； n第四部分:装置内部回路（电流电 压插件、电度表）。 2、回路运行注意的问题。 n 首先电流回路运行中首先严防开路 。正常时二次绕组的电压不超过几十 伏（二次电流有去磁作用），回路开 路时在开路端会产生很高的电压（甚 至可能数千伏）。开路除了直接影响 二次设备正常运行的同时，主要还有 几方面危害: n 开路除了直接影响二次设备正 常运行的同时，主要还有几方面危 害：一是形成高压损坏二次绕组绝 缘，严重危及人生安全；二是互感 器损耗增大，铁芯过热，甚至烧坏 绝缘。 n 所以，基于上述述说的危害， 电流二次回路不能装设空开、熔断 器（保险），一般运行回路不能进 行切换。而且，二次回路要可靠接 地（属于保护接地）。主要是防止 一次绝缘击穿，二次串入高压。 n 其次，互感器不能长时间过负 荷。过负荷会使铁芯饱和或过饱和 状态，使误差增大，影响二次设备 正常运行，计量不准确，也会加速 互感器二次绝老化。 3、回路的运行监护。 n电流回路开路的现象：电流互感器 内部发出嘈杂声音（如负荷增大时 嗡嗡的声加大）；开路点有可能发 生火花放电；仪表、保护、后台监 控等装置的电流指示降低或没有。 n如上面介绍回路结构，正常电缆出 问题的几率比较少，回路中各连接 点一般已造成回路的开路或虚接。 应注意加强端子排巡视，开路或虚 接的点有“吱吱”声，端子排因放 电发热会变色或烤焦。 n 端子箱、保护屏等二次设备屏 端子排的巡视应纳入日常的巡视当 中。尤其是在二次回路有过工作后 ，应加强回路的检查巡视。如果现 场发现有电流回路开路的情况，及 时汇报调度，退出相关保护或将二 次装置停用，处理开路时必须做好 绝缘措施。 4、如何判断回路问题。 n 以一个220kV出线间隔为例， 一台电流互感器二次线圈有多组（ 6组或8组），分别组成保护、测量 、计量、母差、录波器等电流回路 。 n 运行中如果发现电流互感器响声 有异常（可以与其它正常运行设备 比较），随负荷变化“嗡嗡”声增 大，应分别检查后台监控、线路、 母差保护装置、录波器、电度表显 示情况，判别出问题的回路。如果 发现故障点，可以通过二次回路图 纸核实回路编号，判别具体回路， 以便对具体设备采取应对措施。 5、电流回路故障影响的保护。 n 电流回路发生故障时，对不同保护 产生的影响也不同。一般就单相电流 回路开路而言，对线路纵差保护、母 差保护会形成差流，目前的微机保护 一般都具备CT回路断线检测的功能， 正常情况下检测到不正常差流会自动 闭锁差动保护，并发出电流断线的信 号。 n 但也存在电流回路有虚接（如 端子排压接松动）的情况，负荷较 小时显示回路正常，一但发生区内 或穿越性故障时，该点导通能力不 足，造成保护不正确动作，扩大停 电范围。另外，对零序保护而言， 正常运情况下将产生自产零序电流 ，一般造成定值较低的零序保护（ 如四段）误动。 二、电压回路 1、回路的构成 n 二次电压回路是通过电压互感 器二次线圈、电缆、端子排、电压 小母线、继电保护及仪表、电度表 等二次设备构成。以一个220kV出 线间隔为例，整个回路从现场位置 来看主要分为五部分： n第一部分：从电流互感器二次线圈通 过电缆接至就地端子箱的电压端子排 ； n第二部分：从就地端子箱的电压端子 排通过电缆接至主控制室公用测控屏 ； n第三部分：从公用测控屏接至电压小 母线； n第四部分：从电压小母线至相关二 次设备屏（测控屏、保护屏、电度 表屏）的端子排； n第五部分：电压切换装置至二次装 置内部回路（电流电压插件、电度 表）。 2、回路运行注意的问题 n 首先电压回路运行中首先严防短路。电 压互感器是一个内阻极小的电压源，正常 运行时负载阻抗很大，相当于开路状态， 二次侧仅有很小的负载电流。当二次短路 时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电 流，回路、装置可能烧损，甚至将互感器 烧坏。二次回路要可靠一点接地（属于保 护接地），防止一次绝缘击穿，二次串入 高压。 n 其次，电压二次回路发生短路 时及时切断故障电流，在回路中均 装设空开或熔断器，所以在更换空 气开关、熔断器（保险）时，不能 盲目偏大（一般是最大负荷电流的 1.5倍，3-5A）。另外，对于35kV 及以下的系统，PT均装设一次保险 。 3、回路的运行监护 n 电流回路相对其它电流回路一般 都是独立的（线圈组数不足时也有 串的），相对电流回路，电压回路 则是“公共”回路。目前电压互感 器二次一般是四组线圈（110kV及 以上），保护、测量、计量、开口 线圈（三相矢量和）。 n所谓“公共”，就是指统一电压等 级的保护设备均取自同一线圈，如 ：每一单元如出线、主变、母线保 护装置均取自保护线圈。 n 110kV及以上的设备单元二次均 有电压切换装置，正常时将不同母 线的二次电压引入装置（保护、测 量、计量、开口线圈均接入切换装 置中不同的切换继电器），利用上 母线主刀闸（隔离开关）的辅助接 点，将实际运行电压随刀闸自动切 入到单元的二次设备。 n这就是为什么进行倒闸操作中，要 及时监视相关二次设备的电压切换 指示是否随刀闸显示正确。 4、电压切换应注意的问题 n 一是无论是倒闸操作还是正常 运行中，刀闸辅助接点都有出现问 题的情况，电压切换装置不能正常 切换，就会造成相应的装置缺少电 压（一般会报“电压断线”信息） ，影响保护装置运行和电度表计量 。 n 二是切换回路与实际运行方式不对 应时可能会造成二次并列一次或二次 向一次反充电情况。尤其是双母线变 电站仅一条母线运行（或分裂运行） 的情况时，在停运母线PT刀闸合位情 况下，在涉及到任一单元主刀传动或 二次遥信传动过程中，均有可能发生 二次向一次反充电（或二次并列）情 况，往往会造成二次电压回路短路、 烧损切换装置等。 n所以，现场停母线时一定要注意将 母线所带的PT除拉开主刀外，二次 的保险、空开一定要断开。 5、电压回路故障影响的保护 n 一般二次电压回路发生短路或 断线故障最终都造成相关二次设备 三相电压缺失或缺少某一项电压的 情况。正常时单相二次电压为57伏 ，线电压为100伏，开口电压接近0 伏（交流）。 n 以一个220kV变电站为例： 220kV发生某段母线上PT保护这一 组断线或空开掉闸时，这一段母线 线上的出线保护一般会报“PT断线 ”，同时涉及阻抗计算原理的保护 自动被闭锁、退出运行，如高频距 离、阻抗保护、工频变化量保护（ 南瑞继保）等； n同时也会使一些保护开放（不是出 口），即缺少了一个最终动作出口 的判别量（闭锁量）。如母差保护 、失灵保护、主变的复合电压闭锁 过流保护（如果取220kV侧电压） 等。110kV同上，只是没有了母差 保护、失灵保护。 n 如果测量这一组断线或空开掉闸 ，监控后台的电压显示就会异常； 如果计量这一组断线或空开掉闸， 电度表会异常。 三、电流、电压回路编号 n 电流回路一般均以相别+以4（3） 开头的三位数字来标识，如A411、 C451等，母差回路是以3开头，如 A310等，中性线是N4xx；电压回 路一般是以相别+以6（7）开头的 三位数字来标识，如A640等， 110kV经过电压切换后是以7开头等 。 n这里需要说明的是：各回路编号仅 表示在本回路中的代号，不同设备 单元中有可能存在相同的编号，要 看具体地点（端子箱、二次屏）。 第二部分 控制回路 一、分合闸回路 1、回路构成 n 二次分合闸回路是通过测控屏 （综自站还包括后台机）、电缆、 操作箱、端子箱、一次设备操作机 构等构成。以一个220kV站保护均 集中在主控为例，整个回路从现场 位置来看主要分为四部分： n第一部分是从测控屏通过电缆接至 保护间的操作屏端子排（综自站还 包括后台机）； n第二部分是经过操作屏的操作箱后 从端子排通过电缆接至就地端子箱 的端子排； n第三部分是从就地端子箱的端子排 通过电缆接至一次设备操作机构端 子排； n第四部分一次设备操作机构。整体 回路总共包括三段电缆、三部分设 备（测控屏、操作屏、机构）。 2、操作注意的问题 n 以综自站一220kV出线为例， 一是测控屏上有本间隔的断路器、 隔离开关的分合操作压板，需注意 的是：在启动验收以及停电验收传 动时，一定要注意一一对应压板传 动，防止回路错线或存在寄生回路 ，误分合开关。 n 二是断路器合闸时要注意机构的机 械能状况，目前主要使用的断路器机 构有全弹、液压、气动机构。对于弹 簧机构操作前需要对后台监控、机构 就地核实机构储能的情况，如果没有 储能就合闸及易造成操作箱内的合闸 继电器烧损。液压机构有行程开关， 从上到下分别为“压力异常”、“油 泵运转”、“禁止合闸”、“禁止分 闸”、“禁止重合闸”。 3、直流接地处理 n 当绝缘监察装置发出接地信号 后，运行人员首先应判断是哪极接 地，然后再判断接地位置。接地位 置的判断一般遵循先信号回路后控 制回路、先室外后室内的原则。 n 以往一般采用分路试停的方法 寻找接地回路，寻找直流接地需注 意的问题：首先，断电前应采取必 要的措施，以防止因工作电源缺失 和上电可能引起的保护及自动装置 的误动作；其次，在寻找接地的过 程中，切忌不得造成另一点接地和 直流短路。 4、回路编号 n 控制回路电源为直流电源，正 极以尾号“1”、负极以“2”进行 编号标示，如“101”、“201”、 “301”；尾号为“3”是未经操作 箱的回路，如“103“”；尾号为 “7”是经过操作箱后接向就地的 回路。 n这里需要说明的是：各回路编号仅 表示在本回路中的代号，不同设备 单元中有可能存在相同的编号，要 看具体地点（端子箱、二次屏）。 谢 谢！ 第二部分 继电保护