二次回路电路原理图及讲解（五）——电路天天读
二次回路（secondary circuit） 定义：测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部低压回路。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。是在电气系统中由互感器的次级绕组、测量监视仪器、继电器、自动装置等通过控制电缆联成的电路。用以控制、保护、调节、测量和监视一次回路中各参数和各元件的工作状况。 用于监视测量表计、控制操作信号、继电保护和自动装置等所组成电气连接的回路均称为二次回路或称二次接线。
二次回路电路详解
17.按图19 说明变压器瓦斯保护的构成及动作过程答：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，瓦斯继电器的挡板被冲动，并向一方倾斜，使瓦斯继电器的触点闭合，接通跳闸回路或发出信号，如图所示。
图中：瓦斯继电器KG的上触点接至信号，为轻瓦斯保护；下触点为重瓦斯保护，经信号继电器KS、连接片XE起动出口中间继电器KOM，KOM的两对触点闭合后，分别使断路器QF1、QF2、跳闸线圈励磁。跳开变压器两侧断路器，即
直流+→KG→KS→XE→KOM→直流-，起动KOM。 直流+→KOM→QF1→YT→直流-，跳开断路器QF1。 直流+→KOM→QF2→YT→直流-，跳开断路器QF2。 再有，连接片XE也可接至电阻R，使重瓦斯保护不投跳闸而只发信号。
图19 变压器瓦斯保护原理接线图
18.根据图20 说明符号元件的名称及动作过程
答：变压器纵差保护是按循环电流原理构成的，它能正确区分变压器内、外故障，并能瞬间切除保护区内的故障。图20 表示双绕组变压器纵差保护的单线原理图。变压器两侧分别装设电流互感器TA1和TA2，并按图中所示极性关系进行连接。
正常运行或外部（如图a中d1点）故障时，差动继电器KD中的电流等于两侧电流互感器二次电流之差，要使这种情况下流过差动继电器的电流为0，应恰当选择两侧电流互感器的变化。由于二次额定电流一般是5A，所以 电流互感器的变化为：一次额定电流/二次额定电流，UN/5.忽略变压器的励磁电流，则在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为0.
当变压器内部，如图b中 d2点故障时，流入差动继电器的电流为变压器两侧流向短路点的短路电流（二次值）之和。 实际上，由于变压器的励磁涌流、接线方式和电流互感器的误差等因素的影响，差动继电器中会流过不平衡电流，不平衡电流越大，继电器的动作电流越大，致使纵差保护的灵敏度降低。因此纵差保护需要解决的主要问题之一是采取各种措施避免不平衡电流的影响，在保证选择性的条件下，还要保证内部故障时有足够的灵敏性和速动性。
（a）正常运行或外部故障时 （b）内部故障时
图20 双绕组变压器纵差保护单线原理图
19.根据图21 说明三绕组变压器差动保护的构成及工作原理
答：三绕组变压器差动保护的动作原理和双绕组变压器差动保护的工作原理是一样的，也是按循环电流原理构成的。正常运行和外部短路时，三绕组变压器三侧电流向量和（折算至同一电压等级）为零。它可能是一侧流入另两侧流出，也可能由两侧流入，而从第三侧流出。所以，若将任何两侧电流相加再去和第三侧电流相比较，就构成三绕组变压器的差动保护。其原理接线如图21 所示。
当正常运行和外部短路时，若不平衡电流忽略不计，则流入继电器的电流为0。 iR=iI2+iII2+iIII2=0
当内部短路时，流入继电器的电流则为 iR=iI2+iII2+iIII2=∑iK/na
即等于各侧短路电流（二次值）的总和。
可见在正常及区外短路时，保护不会动作，而发生内部故障时，保护将灵敏动作。
为保护三绕组变压器差动保护的可靠性和灵敏性，应注意以下几点：
（1）各侧电流互感器的变比应统一按变压器最大额定容量来选择。
（2）外部短路时的三绕组变压器比双绕组变压器的不平衡电流大，宜采用带制动特性的BCH-1型差动继电器，若BCH-1型仍不满足灵敏性要求，可采用二次谐波制动的差动保护。
（3）为解决实际变与计算变比不一致而引起的不平衡电流，以保证每两侧线圈之间的平衡，对BCH-1型差动保护，应将两组平衡线圈分别接在二次电流较小的两侧。
图21 三绕组变压器差动保护单相原理图
20.根据图22 说明变压器复合电压启动的过电流保护的构成及动作过程
答：图22 中，当保护区内发生不对称故障，系统出现负序电压，负序过滤器13有电压输出使继电器7常闭触点打开，欠压继电器8失压，常闭触点闭合，接通中间继电器9，若电流继电器4、5、6任何一个动作，则启动时间继电器10，经过整定时限后，跳开两侧断路器。在对称短路情况下，电压继电器7不启动，但欠压继电器8因电压降低，常闭触点接通，保护启动。
负序电压整定值，可取额定电压的6%；电流整定值，可取大于变压器额定电流，但不必大于最大电流（例如并联运行的变压器断开一台时）。
图22 复合电压启动的过电流保护原理图
编辑点评：二次回路图的最大特点是逻辑性很强，其设备、元件的动作严格按照设计的先后顺序进行，所以看图时只要抓住一定的规律：先一次，后二次；先交流，后直流；先电源，后接线；先线圈，后触点；先上后下；先左后右。
系列回顾
二次回路电路原理图及讲解（一）——电路天天读
二次回路电路原理图及讲解（二）——电路天天读
二次回路电路原理图及讲解（三）——电路天天读
二次回路电路原理图及讲解（四）——电路天天读
二次回路（secondary circuit） 定义：测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部低压回路。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。是在电气系统中由互感器的次级绕组、测量监视仪器、继电器、自动装置等通过控制电缆联成的电路。用以控制、保护、调节、测量和监视一次回路中各参数和各元件的工作状况。 用于监视测量表计、控制操作信号、继电保护和自动装置等所组成电气连接的回路均称为二次回路或称二次接线。
二次回路电路详解
21.根据图23 说明单电源三绕组变压器过电流保护的构成及工作原理。
答：三绕组变压器外部故障时，器过电流保护应有选择性地断开故障侧断路器。而使其余两侧继续正常运行，为此，应按如下原则来实现过流保护。
（1）对单侧电源三绕组变压器（如图23 所示），应装设两套过电流保护。一套装于负荷侧，如绕组I II III，其动作时限TIII最小，保护动作仅跳开QF3.另一套装在电源侧，如绕组I，它设两级时限TI和TII，TII=tIII+Δt，用以切除QF2；而tI=tII+Δt，用以切除高、中、低三侧断路器。
（2）对两端或三端电源的变压器，三侧均应设过电流保护，并根据计算值在动作时限小的电源侧加装方向元件，以保证动作的选择性。
图23 单电源三绕组过电流保护原理接线图
22.根据图24 说明变压器过零序电流保护的构成及工作原理。
答：对大电流接地系统中的变压器装设的接地零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地短路的后备保护。如图所示，正常情况下，3I=0，TA中没有电流通过，零序电流保护不动作发生接地短路时出现零序电流，当它大于保护的动作电流，应大于该侧出线零序电流保护后备段的动作电流。保护的动作时限也要比后者大一个Δt。
图24 变压器零序电流保护原理接线图23.根据图25 说明变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护的构成及工作原理
答：目前大电流接地系统普遍采用分级绝缘的变压器，当变电站有两台及以上的分级绝缘的变压器并列运行时，通常只考虑一部分变压器的中性点则经间隙接地运行，以防止故障过程中所产生的过电压破坏变压器的绝缘。为保证接地点数目的稳定，当接地变压器退出运行时，应将经间隙接地的变压器转为接地运行。由此可见并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。这两种保护的原理接线图如图25 所示。
中性点直接接地零序电流保护：中性点直接接地零序电流保护一般分为两段，第一段由电流继电器1、时间继电器2、信号继电器3及压板4组成，其定值与出线的接地保护第一段相配合，0.5s切母联断路器，第二段由电流继电器5、时间继电器6、信号继电器7和8压板9和10等元件组成。定值与出线接地保护的最后一段相配合，以短延时切除母联断路器及主变压器高压侧断路器，长延时切除主变压器三侧断路器。
中性点间隙接地保护：当变电站的母线或线路发生接地短路，若故障元件的保护拒动，则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开，如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点的点位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，可靠地将变压器切除，以保证变压器的绝缘不受破坏。间隙接地保护包括零序电流保护和零序过电压保护，两种保护互为备用。
零序电流保护由电流继电器12、时间继电器13、信号继电器14和压板15组成。一次启动电流通常取100A左右，时间0.5s。110kV变压器中性点放电间隙长度根据其绝缘可取115-158mm，击穿电压可取63kV（有效值）。当中性点电压超过击穿电压（还没达到危及变压器中性点绝缘的电压）时，间隙击穿，中性点有零序电流通过，保护启动后，经0.5s延时切变压器三侧断路器。
零序电压保护由过电压继电器16、时间继电器17、信号继电器18及压板19组成，电压定值按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定，110kV系统一般取150V；当接地点的选择有困难、接地故障母线3U电压较高时，也可整定为180V，动作时间取0.5s。
变压器中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护的原理接线图
编辑点评：二次回路图的最大特点是逻辑性很强，其设备、元件的动作严格按照设计的先后顺序进行，所以看图时只要抓住一定的规律：先一次，后二次；先交流，后直流；先电源，后接线；先线圈，后触点；先上后下；先左后右。
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