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10KV配电系统继电保护配置与二次设计

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10KV配电系统继电保护配置与二次设计

I大理学院毕业设计(论文)10KV配电系统继电保护配置与二次设计10kvpowerdistributionsystemconfigurationandrelayprotectionsettingcalculation[摘要]在10KV继电保护系统中,变压器是电力系统中较为重要的一种供电设备,对电力系统的可靠性和稳定性都有着重要的影响。对变压器的二次接线保护尤为重要,二次系统包括了大量的继电保护装置,自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护,由继电器来组成的一套专门的自动装置。为确保10kv供电系统的正常运行,必须正确地设置继电保护装置。[关键词]继电保护;变压器;二次接线;自动装置;继电器;[Abstract]Inthe10kvrelayprotectionsystem,transerisanimportantpowersupplyequipmentinthepowersystem,reliabilityandstabilityofpowersystemhasimportantininfuence.Secondaryconnectionoftranserprotectionisparticularlyimportant,Secondarysystemconsistsofalargenumberofrelayprotectiondevice,automaticdeviceandsecondaryloop.So-calledrelayprotectiondeviceisusedinpowersupplysystemofasystemoni-toring,measurement,controlandprotection,Bytherelaytoasetofspecializedautomaticequipment.Inordertoensurethenormaloperationof10kvpowersupplysystem,mustbesetcorrectlyrelayprotectiondevice.[Keywords]RelayProtection,Transer,SecondaryWiring,AutomaticDevice,Relay.II目录第一章绪论.........................................................11.1电力系统继电保护二次保护的前景与展望........................11.2设计内容.....................................................11.3二次回路分类.................................................11.3.1二次回路保护设备.......................................2第二章电力变压器...................................................22.1变压器的原理.................................................22.2电力变压器及其分类...........................................42.3电力变压器的联结组别.........................................42.4变压器的选择................................................42.510kv变压器的保护............................................52.5.1定时限过电流保护.......................................52.5.2电流速断保护...........................................62.5.3瓦斯保护...............................................62.6变压器的防雷措施.............................................7第三章变压器二次接线...............................................73.1电流互感器及其二次电流回路...................................73.1.1电流互感器的作用、特点以及意义.........................73.1.2电流互感器的基本参数...................................83.1.3电流互感器二次回路的接线...............................93.1.4电压互感器............................................103.2附件设备及设备接线..........................................123.2.1直流系统接线..........................................123.2.2直流系统绝缘监察与电压监察装置........................133.2.3断路器的控制和信号回路................................143.2.4中央信号装置..........................................163.2.5闪光装置..............................................183.3二次回路的保护及控制、信号回路的设备选择....................183.3.1熔断器、自动开关的选择................................183.3.2控制、信号回路的设备选择..............................203.3.3灯光监视中的信号灯及附加电阻的选择....................203.3.4中间继电器的选择......................................203.3.5串接信号继电器及附加电阻的选择........................203.3.6控制电缆的选择........................................213.3.7小母线................................................233.4变压器的冷却方式及二次接线..................................243.510kv变压器的无载调压.......................................253.510kv配电变压器二次接线的数字化保护........................25结束语.............................................................27致谢..............................................................28参考文献...........................................................291第一章绪论1.1电力系统继电保护二次保护的前景与展望工厂供电系统或变配电所的二次回路(即二次回路,secondarycircuit),是指用来控制、指示、监测、和保护一次回路(即主回路,primarycircuit)运行的回路,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。[1]电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。其中变压器是普遍使用的重要电气设备之一,它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定的运行。特别是大容量变压器,一旦因故障而损坏造成的损失就更大。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况,装设动作可靠、性能良好的继电保护装置,因此对电力变压器保护配置的实时性提出了更高的要求。而我就是针对变电所继电保护的配置加以设计的。随着电力技术的发展,特别是自动化技术的发展,变电所二次部分的设计越来越“自动化”了,传统的手动控制正逐渐在被自动控制所替代,大量的保护装置采用微机型装置,传统的声光信号也逐渐被数字信号所取代,控制屏、信号屏的数量也越来越少了,这样也对二次回路的设计提出了更高的要求。如何用全新的设计理念,新型的设计标准是我们未来研究的方向。二次回路本身具有设备种类多、原理复杂、涉及面广等特点,是发电厂和变电站安全、优质、经济、环保运行的前提保障。1.2设计内容电力变压器(powertranser,文字符号为T或TM),是变电所中最关键的一次设备,其主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低,以利于电能的合理输送、分配和使用[1]。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响,同时大容量的电力变压器也是十分重要的设备。因此,本次设计主要是针对变压器的二次接线的设计,以确保变压器的正常工作。1.3二次回路分类二次回路按其电源性质分,有直流回路和交流回路。交流回路又分交流电流2回流和交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电,交流电压回路有电压互感器供电。[1]二次回路按其用途分,油断路器控制回路、信号回路、测量和监视回路、继电保护和自动装置回路等。1.3.1二次回路保护设备二次回路的保护设备用以切除二次回路短路的短路故障,并作为回路检修和调试时断开交、直流电源之用。保护设备包括监测仪表、控制与信号器具、继电保护及自动装置、直流电源安装等。第二章电力变压器2.1变压器的原理在电力系统中,变压器是一种静止的电气设备。它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。图2-1是单相变压器的原理图。图中在闭合的铁芯上,有两个相互绝缘的绕组。其中,左侧绕组接入电源端是一次侧绕组,右侧绕组接入输出端是二次侧绕组。当交流电压U1加到一次侧后,一次侧绕组中就有交流电流I1通过,因此可以在铁芯中产生交变的磁通Φ。交变磁通Φ同时穿过一次侧绕组和二次侧绕组,使得两个绕组分别产生相应的感应电势E1和E2。此时当二次侧绕组与负荷相连接时,便有电流I2流入负荷,也就是说在二次侧绕组上有电能输出。图2-1单相变压器原理图根据电磁感应定律可以得出一次侧(电源侧)绕组的感应电势为N1N2e2u2u1e1i1i2Φm一次电源二次电源3mfNE1144.4(2-1)二次侧(负荷侧)绕组的感应电势为mfNE2244.4(2-2)公式(2-1)、(2-2)中f是电源频率;N1是一次侧绕组的匝数;N2是二次侧绕组的匝数;Φm是铁芯中交流磁通的大小。由(2-1)、(2-2)式可以得出2121NNEE2-3由(2-3)式可以知道,变压器一、二次侧绕组的感应电动势之比等于一、二次侧绕组的匝数之比。由于变压器一、二次侧的电阻及漏电抗比较小,一般可以忽略不计,因此可以认为一次侧电压的有效值U1E1,二次侧电压的有效值U2E2。于是可以得出KNNEEUU2121212-4公式(2-4)中K称为变压器的变比。因为变压器一、二次侧绕组的匝数不相同,所以变压器一、二次侧绕组的电压也不相等,匝数比较多的一侧电压就较高,匝数比较少的一侧电压就较低。忽略变压器产生的内部损耗,一般可以认为变压器的输出功率等于变压器的输入功率,即2211IUIU(2-5)公式(2-5)中I1、I2分别为变压器一次侧、二次侧的有效电流。由此就可以得出KINNII21212-64根据公式(2-6)可以知道,变压器一、二次侧电流的大小之比与变压器一、二次侧绕组的匝数之比成反比。也就是说变压器匝数比较多的一侧电流较小,匝数比较少的一侧电流较大。2.2电力变压器及其分类电力变压器(powertranser,文字符号为T或TM),是变电所中最关键的一次设备,其主要功能是将电力系统的电能电压升高或降低,以利于电能的合理输送、分配和使用。电力变压器按变压功能分,有升压变压器和降压变压器。工厂变电所都采用降压变压器。终端变电所的降压变压器,也称配电变压器。电力变压器按容量系列分,有R8容量系列和R10容量系列。按相数分,有单相和三相两大类。工厂变电所通常都采用三相变压器。电力变压器按调压方式分,有无载调压和有载调压两大类。工厂变电所大多采用无载调压变压器,按绕组型式分,有双绕组变压器,三绕组变压器和自耦变压器。工厂变电所一般采用双绕组变压器。按绕组绝缘及冷却方式分,有油浸式、干式和充气式等变压器。工厂变电所大多采用油浸自冷式变压器。2.3电力变压器的联结组别电力变压器的联结组别,是指变压器一、二次(或一、二、三次)绕组因采取不同的联结方式而形成变压器一、二次侧对应的线电压不同的相位关系。10kv配电变压器(二次侧电压为220V/380V)有Yyn0(即Y/Y0-12)和Dyn11(即Δ/Y0-11)两种常见的联结组。我国过去的配电电压器差不多采用Yyn0联结,近20年来Dyn11联结的配电变压器开始得到了推广应用。[1]2.4变压器的选择为了降低电能损耗,应选用低损耗节能变压器。本次论文选择型号为S9-1600/10的变压器,其高压侧为10kv,低压侧为0.4kv,空载损耗2.40kw,负载损耗14.50kw,空载电流0.6,阻抗电压为4.5,联结组采用Yyn0。以此为研究对象,展开对变压器二次接线的研究。52.510kv变压器的保护对于容量为1600kva变压器应装设带时限的过电流保护,当过电流保护时限0.5s时,应装设电流速段保护。[2]还应装设单相低压侧接地保护。当变压器并联运行或作为其他备用电源根据过负荷的可能性装设过负荷保护。瓦斯保护和温度保护是必要的保护。一般采用GL型继电器兼作过电流及电流速断保护。然而对于装设在雷电频发地区的10KV电源变压器而言,还应采用过电压保护。2.5.1定时限过电流保护变压器的过电流保护是根据躲过被保护变压器的最大工作电流来整定它的动作电流的。考虑到有时候由于某种原因使得电流出现瞬间波动,导致过电流保护发生动作。[11]为了避免过电流保护频繁动作影响变压器正常工作,所以过电流保护一般都会有一定的动作时限。图2-2就是定时限过电流保护的原理图,当被保护的变压器中流过的电流超过继电器所整定的电流时,两个继电器KA1和KA2都发生动作或者其中某个继电器发生动作。无论哪个继电器发生动作,都会使得那个继电器的常开触点闭合,从而接通时间继电器KT的线圈回路,让时间继电器KT的线圈得电工作,当到达时间继电器的动作时间后,时间继电器延时闭合的常开触点发生闭合,接通交流接触器KM的线圈以及信号继电器KS的线圈,使得交流接触器KM的线圈和信号继电器KS的线圈得电工作,交流接触器KM的常开触点闭合,从而接通跳闸线圈YR,使断路器QF跳闸,断开故障线路。同时,信号继电器KS启动,发出故障信号。图2-2定时限过电流保护原理图YRQFTA1TA2KA1KA2KTKSKM信号II12-QF62.5.2电流速断保护变压器电流速断保护是为了防止变压器发生短路故障。器电流速断保护的动作值是按照被保护变压器的短路电流的大小来整定的,当短路电流超过了事先整定的动作值时,电流速断保护发生动作,使得断路器跳闸,从而保护变压器。[12]变压器电流速断保护是变压器的主保护。而对于小容量的变压器而言,当灵敏系数满足要求后,就可以在电源侧安装电流速断保护。如图2-3所示为变压器电流速断保护原理图。图2-3变压器电流速断保护原理图当被保护的变压器发生短路故障时,电流互感器中会有很大的电流流过。短路电流一旦达到继电器KA事先所整定的动作值时,继电器KA发生动作,继电器KA的常开触点闭合,使得信号继电器KS得电,使得开关元件KCD动作,切断故障电路,并发出故障信号。2.5.3瓦斯保护规程规定对容量为800kva及以上的油浸式变压器应装设瓦斯保护。[3]变压器瓦斯保护的主要元件就是瓦斯继电器,它安装在油箱与油枕之间的连接管中。当变压器发生内部故障时因油的膨胀和所产生的瓦斯气体沿连接管经瓦斯继电器向油枕中流动。若流动的速度达到一定值时,瓦斯继电器内部的挡板被冲动,并QF1K1K2KAKSKCD信号-QF27向一方倾斜,使瓦斯继电器的触点闭合,接通跳闸回流或发出信号,如图2-4所示。图2-4变压器瓦斯保护原理接线图2.6变压器的防雷措施1.配电变压器的安装位置不合适,易遭雷击。一般山区选择10kV配电变压器的安装位置时,除考虑用电负荷中心、便于高压侧电源接线和低压侧出线等因素外,还要考虑尽量避开雷击区,尽可能不要将配电变压器安装在制高点处,并严格按照有关规程的规定做好防雷措施。2.接地极接地电阻阻值偏大,造成雷击。由于接地极接地电阻阻值过大,致使雷电电流释放受阻,强大的雷电电流一部分被迫向配电变压器或线路方向释放,造成配电变压器损坏。3.避雷器的接地引下线不符合规程要求,雷电电流不能泄入大地。目前,避雷器接地引下线主要存在下列问题有的未按照规程规定进行正确安装,而采用简单捆绑的方法,经过一段时间,捆绑部位将会松动脱落;有的接地引下线受外力破坏发生断裂、丢失;有的接地引下线连接点紧固不牢,存在虚接现象等。[4]第三章变压器二次接线3.1电流互感器及其二次电流回路3.1.1电流互感器的作用、特点以及意义1.电流互感器的作用电力系统的一次电压很高,电流很大,且运行的额定参数千差万别,用以对QF1QF2YTQF1QF2KGKSKOM至信号至信号XE__R_8一次系统进行测量、控制的仪器仪表及保护装置无法直接接入一次系统,一次系统的大电流需要使用电流互感器进行隔离,使二次的继电保护、自动装置和测量仪表能够安全准确地获取电气一次回路电流信息。2.正确使用电流互感器的意义正确地选择和配置电流互感器型号、参数,将继电保护、自动装置和测量仪表等接入合适地次级,严格按技术规程与保护原理连接电流互感器二次回路,对继电保护等设备的正常运行,确保电网安全意义重大。3.1.2电流互感器的基本参数1.一次参数电流互感器的一次参数主要有一次额定电压与一次额定电流。一次额定电压的选择主要是满足相应电网电压的要求,其绝缘水平能够承受电网电压长期运行,并承受可能出现的雷电过电压、操作过电压及异常运行方式下的电。一次额定额定电流的考虑较为复杂,一般应满足以下要求(1)应大于所在回路可能出现的最大负荷电流,并考虑适当的负荷增长,当最大负荷无法确定时,可以取与断路器、隔离开关等设备的额定电流一致。(2)应能满足短时热稳定、动稳定电流的要求。一般情况下,电流互感器的一次额定电流越大,所能承受的短时热稳定和动稳定电流值也越大。(3)由于电流互感器的二次额定电流一般为标准的5A与1A,电流互感器的变比基本有一次电流额定电流的大小决定,所以在选择一次电流额定电流时要核算正常运行测量仪表要运行在误差最小范围,继电保护用次级又要满足10%误差要求。(4)考虑到母差保护等使用电流互感器的需要,由同一母线引出的各回路,电流互感器的变比尽量一致。(5)选取的电流互感器一次额定电流值应与国家标准GBl208-1997推荐的一次电流标准值相一致。2.二次额定电流在GB12081997中,规定标准的电流互感器二次电流为1A和5A。变电所电流互感器的二次额定电流采用5A还是1A,主要决定于经济技术比9较。,10kV回路数较多,电缆长度较短时,电流互感器二次额定电流采用5A。电流互感器的变比也是一个重要参数。当一次额定电流与二次额定电流确定后,其变比即确定。电流互感器的额定变比等于一次额定电流比二次额定电流。根据电气装置的电测量仪表装置设计规范(GBJ63-90)规定在额定值运行的条件下,仪表指示在量程的70100处,此时电流互感器最大变比应为57.01INI1变压器一次侧额定电流,A;N电流互感器的变比由此算出容量为1600KVA变压器,电流互感器的最大变比为I194.2A,N26.4,取150/530.3.电流互感器额定输出容量电流互感器的额定输出容量是指在满足额定一次电流、额定变比条件下,在保证所标称的准确度级时,二次回路能够承受的最大负载值,其单位一般用伏安表示。根据GBl2081997规定,额定输出容量的标准值有5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。4.电流互感器的电流互感器的准确度为了保证计量、测量的准确性,保证保护装置动作可靠、正确,电流互感器必须达到一定的准确度。在国家标准GBl2081997中,规定测量用电流互感器的准确度等级分为0.1、0.2、0.5、1、3、5等六个标准,这是一个相对误差标准。保护用电流互感器有5P、10P两级。3.1.3电流互感器二次回路的接线为了满足不同测量、继电保护及安全自动装置的要求,电流互感器有多种配置与接线方式。1.在选择各类测量测量、计量及保护装置接入位置时,要考虑以下因素(1)选用合适的准确度级。(2保护用电流互感器还要根据保护原理与保护范围合理选择接入位置,确保一次设备的保护范围没有死区(3)当有旁路开关需要旁代主变等开关时,如有差动等保护则需要进行电流互10感器的二次回路切换,这时既要考虑切换的回路要对应一次运行方式的变换,还要考虑切入的电流互感器二次极性必须正确,变比必须相等。2.常用电流互感器二次回路接线方式在变电所中,常用的电流互感器二次回路接线方式有单相接线、两相星形(或不完全星形)接线、三相星形(或全星形)接线、三角形接线、和电流接线等。(1)单相式接线,这种接线主要用于变压器中性点和6~10kv电缆线路的零序电流互感器,只反映单相或零序电流。正常运行时,电流互感器中性点回路电流iN不为零。(2)两相星形接线,这种接线主要用于6~10kv小电流接地系统的测量和保护回路接线,可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等。两相星形接线主要反应相间故障电流。正常运行时电流互感器中性线回路电流不为零。(3)三角形接线。这种接线将三相电流互感器二次线圈按极性头尾相接,像三角形,极性一定不能不能搞错。这种接线主要用于保护二次回路的转角或滤除短路电流中的零序分量。在计算差动继电器的平衡系数时,还要考虑到三角接线有一个的接线系数。[5]在微机形差动保护中,常常将各侧电流互感器的二次回路均接为星形,在保护装置中通过软件计算进行电流转角与电流的零序分量滤除,这样就简化了接线。[15](4)和电流接线。这种接线是将两组星形接线并接,一般用于3/2断路器接线、角形接线、桥形接线的测量和保护回路,用以反映两只开关的电流之和。该接线一定要注意电流互感器二次回路三相极性的一致性及两组之间与一次接线的一致性,否则将不能准确反映一次电流。两组电流互感器的变比还要一致,否则和电流的数值就没有意义。3.1.4电压互感器1.电压互感器的作用(1)将系统高电压转变为标准的低电压(100v),位仪表、保护提供必要的电压。(2)与测量仪表相结合,测量线路的相电压与线电压;与继电保护装置相配合,对系统及设备进行过电压、单相接地保护。(3)使二次设备与一次高压隔离,保证人身和设备的安全。112.工作原理电压互感器的主要结构和工作原理类似于变压器。如图3-7所示,电压互感器的一次线圈匝数N1很多,并接于被测高压电网上,二次线圈匝数N2较少,二次负荷比较恒定,接于高阻抗的测量仪表和继电器电压线圈,正常运行时,电压互感器接近于空载状态。图3-7电压互感器4.电压互感器的变比电压互感器一、二次线圈额定电压之比,称为电压互感器的额定变比,即nnUUK21n其中,一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压(10、35、110、220、500KV等),二次电压则统一定为100或100/3V,所以Kn也标准化。5.电压互感器二次回路的设计原则(1)电压互感器负荷的分配应尽量使三相负荷平衡,以免因一相负荷过大而影响仪表和继电器的准确度。(2)电压互感器的二次侧中性点或绕组引出端子之一应接地。当电压互感器二次绕组引出端子之一接地时,其接地点一般在熔断器(或低压熔断器)的出线侧,此时在中性点侧应通过击穿保险接地。(3)电压互感器的二次侧一般在配电装置外经端子接地。或在控制室屏内经端子接地。(4)电压互感器二次侧各相(接地的出外),应该用本身隔离开关的辅助触点来防止电压反馈。(5)变、配电所采用单母线分段运行时,其不同母线段的电压互感器二次侧电压干线,应通过母线分段断路器及其隔离开关的辅助触点进行联络,以便更换熔U1N1N2U212断器时电压回路不至断电。3.2附件设备及设备接线常用传统附件设备有压力释放阀、主体和开关油位计、主体和开关气体继电器。铂热电阻、速动油压继电器、紧凑型油面温度表和绕组温度表、有载调压开关等。附件设备的接线要遵循(1)每组微动触点均采用独立回路,即两组微动触点不建议在设备内短接,其中两端由同一条电源线供电,回路分开接线的优点是能够更加明确每条回路的作用,避免不了不同回路之间的干扰。(2)凡附件中与跳闸信号有关的设备,其微动触点的进线端和出线端勿用同一根电缆内的两根线芯,以避免因电位不同而干扰而造成跳闸,产生不必要的损失。常用的附件设备是通过自身接线端子,由电缆线引至端子箱内普通端子排来实现与外界连线。[6]3.2.1直流系统接线目前工业企业变、配电所常用的镉镍电池直流系统是由GNG系列高倍率镉镍电池,浮充电硅整流设备以及直流配电设备等组成的成套直流屏,其接线图如3-1所示。控制、信号馈线动力馈线动力馈线控制、信号馈线至380/220v电源至380/220v电源GBU1__PV2vPA3PA2APA1APV1vPV3vPA4A132465QK3QK4KMSBDCDCU2CD闪光装置电压监察装置装置绝缘监察装置电压监察装置闪光__mM100M10013图3-1镉镍电池直流系统图3-1中浮充电装置采用高温压性能的可控硅整流器,稳压精度为12,能保证蓄电池处于良好的满充状态下运行。控制母线的调压装置可使蓄电池浮充电压与控制母线所需的电压相适应,既能保证了断路器合闸所需的电压又不使控制母线电压过高。为考虑装置的可靠性;采用片压硅二极管压制组合以防止开路,电压监视装置采用组合式晶体电压监视器,一个继电器可监视四个电压,其动作值与返回值只差2,能满足继电保护反事故措施中规定控制母线正常运行电压,应控制在5Un之内的规定。3.2.2直流系统绝缘监察与电压监察装置如图3-2所示是常用的绝缘监察装置接线图,正常时,电压表1PV开路,而使ST1的触点5-7、9-11(ST1的1-3、2-4断开)与ST2的触点9-11接通,投入接地继电器KA。当正极或负极绝缘下降到一定值时,电桥不平衡使KA动作,经KM而发出信号(若正、负极对地的绝缘电阻相等时,不管绝缘下降多少,KA不可能动作,就不能发出信号,这是其缺点)。此时,可用2PV进行检查,确定是哪一极的绝缘下降(测“”对地时,ST2的2-1、6-5接通;测“-”对地时,ST2的1-4、5-8接通。正常时,母线电压表转换开关ST2的2-1、5-8、9-11接通,电压表2PV可测正、负母线间电压,指示为220V。),若正极对地绝缘下降,则投ST1I档,其触点1-3、13-14接通,调节R3至电桥平衡电压表1PV指示为零伏;再将ST1投至II档,此时其触点2-4、14-15接通,即可从1PV上读出直流系统的对地总绝缘电阻值。若为负极对地绝缘下降,则先将ST1放在II档,调节3R至电桥平衡,再将ST1投至I档,读出直流系统的对地总绝缘电阻值。假如正极发生接地,则正极对地电压等于零。而负极对地指示为220V,反之当负极发生接地时,情况与之相反。电压表1PV用作测量直流系统的总绝缘电阻,盘面上画有电阻刻度。由于在这种绝缘监察装置中有一个人工接地点,为防其它继电器误动,要求电流继电器KA有足够大的电阻值,一般选30kΩ,而其启动电流为1.4mA,当任一极绝缘电阻下降到20KΩ时,即能发出信号。[10]对地绝缘下降和发生接地是两种情况。14图3-2直流绝缘监视装置接线图3.2.3断路器的控制和信号回路1.断路器的控制、信号回路的设计原则(1)控制、信号回路一般分为控制保护回路、合闸回路、事故信号回路、预告信号回路、隔离开关与断路器闭锁回路等。(2)断路器的控制、信号回路电源取决于操动机构的型式和控制电源的种类。断路器一般采用电磁或弹簧操动机构。弹簧操动机构的控制电源可用直流也可用交流,电磁操动机构的控制电源要用直流。[13](3)断路器的控制、信号回路接线可采用灯光监视方式或音响监视方式。工业企业变电所一般采用灯光监视的结线方式。(4)断路器的控制、信号回路的接线要求1)应能监视电源保护装置(熔断器或低压断路器)及跳、合闸回路的完整性(在合闸线圈及合闸接触器线圈上不允许并接电阻);2)应能指示断路器合闸与跳闸的位置状态,自动合闸或跳闸时应有明显信号;3)有防止断路器跳跃的闭锁装置;4)合闸或跳闸完成后赢使命令脉冲自动解除;KAKMFU1R1R3R2ST1ST1ST1ST1ST1ST1ST2ST2ST2ST2ST21375911241PV13141514911211465582PVKAFU2155)接线应简单可靠,使用电缆芯最少。(5)断路器的事故跳闸的信号回路,采用不对应原理的接线。当断路器为电磁或弹簧操动时,利用控制开关与操动机构辅助触点构成不对应接线。(6)各断路器应有事故跳闸信号,事故跳闸信号能使中央信号装置发出音响及灯光信号。用灯光(平光或闪光)表示本回路发生事故,并用信号继电器直接指示故障的性质。(7)断路器的控制,信号回路根据需要可采用闪光信号装置,用以与事故信号和自动装置配合,指示事故跳闸和自动投入的回路。绿灯闪光表示断路器自动跳闸,红灯闪光表示断路器自动合闸(有自动投入装置时,才将红灯接入闪光)。(8)有可能出现不正常情况的线路和回路,应有预告信号,预告信号应能使中央信号装置发出音响及灯光信号,并用信号继电器直接指示故障的性质,发生故障的线路及回路。2.灯光监视的断路器控制、信号回路接线图3-3中WC、-WC控制母线;FU1、FU2熔断器,R1-10/6型,250V;SA控制开关,LW2-1a.4.6a.40.20.20/F8型;HG绿色信号灯具,XD2型,附2500Ω电阻;HR红色信号灯具,XD2型,附2500Ω电阻;KL中间继电器,DZB-115/220V型;KMC接触器;KOM保护出口继电器;QF断路器辅助开关;WCL合闸小母线;WSA事故跳闸小母线;WS信号小母线;YT断路器跳闸线圈;YC断路器合闸线圈,FU1、FU2熔断器,RM10-60/25250V;R1附加电阻,ZG11-25型,1Ω;R2附加电阻,ZG11-25型,1000Ω;()WTW闪光小母线。YCKMCKMCFU3FU4131917SASAR2QFWAS-WSWCL-WCL16图3-3具有灯光监视的断路器控制回路图图3-3中所示控制回路采取了电气“防跳”接线。其KL为跳跃闭锁继电器,它有两个线圈,一个电流启动线圈,串于跳闸回路中;另一个电压保护线圈,经过自身常开触点KL1与合闸接触器线圈并联。此外在合闸回路中还串有常闭触点KL2,其工作原理如下当利用控制开关(SA)或自动装置(KM1)进行合闸时,若合在故障线上,保护将动作,KOM触点闭合,使断路器跳闸。跳闸回路接通的同时,KL电流线圈带电,KL动作,其常闭触点KL2断开合闸回路,常开触点KL1接通KL的电压自保持线圈。此时,若合闸脉冲未解除(如SA未复归或KM1卡住等),则KL电压自保持线圈通过触点SA5-8或KM1的触点实现自保持,使KL2长期打开,可靠地断开合闸回路,使断路器不能再次合闸。只有当合闸脉冲解除(即KM1断开或SA5-8切断),KL的电压自保持线圈断电后,回路才能恢复至正常状态。图3-3中KL3的作用是用来保护出口继电器触点KOM的,防止KOM先于QF打开而被烧坏。电阻R1的作用是保证保护出口回路中当有串接的信号继电器时,信号继电器能可靠动作。3.2.4中央信号装置1.中央回路装置的设计原则FU1KM1KL1KL2KLKMC1U2QFHGHRSASASASASASA5811109121415161367KLYTQF3I4R1KL3KOMWTWWCFU2-WC17(1)变、配电所在控制室或值班室内一般设中央信号装置。中央信号装置由事故信号和预告信号组成。(2)中央事故信号装置应保证在任何断路器事故跳闸时,能瞬时发出音响信号,在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其它指示信号。(3)中央预告信号装置应保证在任何回路发生故障时,能及时发出音响信号,并有显示故障性质和地点指示信号(灯光或信号继电器)。(4)中央事故预告音响信号应有区别。一般音响信号用电笛,预告音响信号用电铃。(5)中央事故与预告信号装置在发出音响信号后,应能手动或自动复归音响,而灯光或指示信号仍应保持,直至处理后故障消除时为止。(5)中央信号接线应简单、可靠,对其电源熔断器是否熔断应有监视。2.中央信号装置接线常用中央复归能重复动作的事故信号装置。如图3-4所示。所谓中央复归能重复动作的事故信号,是指断路器自动跳闸后,为使值班人员不受音响信号长期干扰而影响事故处理,可以保留绿灯闪光信号而仅将音响信号立即解除。WSW1WSW2WSFU3R2SE3KPS2CVKRKRKMUKM1SCLKM2KMKM2HAK2KBC2-WSFU4ST12345613141516789101112小母线及熔断器实验按钮解除按钮警铃监察继电器KBC2控制回路断线中间继电器事故信号熔断器熔断控制回路断线K1KBC2WSW1WSW218图3-4用ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作瞬时预告信号装置的回路图3.2.5闪光装置闪光装置有两类一类为直流系统的闪光装置,另一类是交流系统的散光装置,而每类中又有两类,一种是由中间继电器和电磁式时间继电器组成,另一种是由闪光继电器构成。在这里以一种为例,如图3-5.图3-5中,由KM、R、C组成闪光继电器。按下按钮SE时,它相当于一个不对应回路,闪光母线与负电源接通,闪光继电器KTW的线圈回路接通,电容器C经附加电阻R和“不对应”回路中的信号灯充电,于是加在KM两端的电压不断升高,当达到其动作电压时,KM动作,其常开触点KM.2闭合,闪光母线()WTW与正电源直接接通,信号灯全亮。同时其常闭触点KM.1断开它的线圈回路,电容C便放电,放电后,电容C的端电压逐渐降低,待降至KM的返回电压时,KM复归,KM.2断开,KM.1闭合,闪光母线经KM、KM.1与正电源接通,信号灯呈半亮。重复上述过程,便发出连续闪光。-图3-5由闪光继电器构成的闪光装置接线图3.3二次回路的保护及控制、信号回路的设备选择二次回路的保护设备用来切除二次回路短路故障,并作为二次回路检修和调试时断开交、直流电源用保护设备可用熔断器,也可采用低压断路器。3.3.1熔断器、自动开关的选择1.控制、信号、保护回路熔断器的选择1FUKM1KM2KMCRSEHW2FUKTWWTW_19熔断器应该按二次回路最大负荷的电流选择,应满足

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