第七章 二次回路
二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统及继电保护和自动化系统等。
二次回路在供电系统中虽是其一次电路的辅助系统，但他对一次电路的安全、可靠、优质、经济的运行有着十分重要的作用，因此必须予以重视。
对保护配置的基本要求是：选择性、速动性、灵敏性以及可靠性，即保护四性。
7.1总降变电站二次回路设计
变电所保护配置的基本任务：
（1） 当系统中某电器元件发生故障时，保护能自动、快速、有选择地将
故障元件从系统中切除，避免故障元件继续遭到破坏，使非故障元件迅速恢复正常运行；
（2） 当系统中电器元件出现不正常运行状态时，能及时反应并根据运行
维护的条件发出信号或跳闸。
7.1.1变压器的保护配置
电力变压器在电力系统中的地位非常重要，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行都会带来严重的后果，变压器在运行中有可能出现各种类型的故障和不正常运行状态，因此必须根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。变压器发生故障时，必将对电网和变压器带来危害，必须将其从电力系统中切除。变压器处于不正常运行状态时，保护应发出信号。
为了保证电力系统安全运行，并将故障或不正常运行状态的影响限制到最小范围，按照GB 14258——1993《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，变压器应按照以下保护装置：
1、气体保护 当变压器绕组发生匝数很少的匝间短路或严重漏油时，纵差动保护不会动作，而气体保护能动作；当绕组断线，因通过的穿越性电流，此时纵差动保护不会动作，由于断线处电弧的作用，气体保护能反应动作；此外，气体保护还能作为变压器油箱内短路故障时纵差动保护后备保护。
2、纵联差动保护 变压器装设纵联差动保护，要求保护能快速切断保护
区内的短路故障。其原理图如下图所示：
在变压器正常运行或差动保护的保护区外的K-1点发生短路时，变压器一
?与变压器二次侧电流互感器TA2的二次电流次侧电流互感器TA1的二次电流I1?相等或接近相等，则流入电流继电器KA的电流约等于0，继电器KA不动作。I2而在差动保护的保护区内K-2点发生短路时，对于单端供电的变压器来说，
??0,因此IKA?I1?,超过继电器KA所整定的动作电流Iop(d)，使KA瞬时动作，I2然后通过出口继电器KM使断路器QF跳闸，同时通过信号继电器KS发出信号。 差动保护动作电流整定：
变压器差动保护的动作电流应满足三个条件：（1）应躲过变压器差动保护区外短路时出现的最大不平衡电流。即IOP(D)?KrelIdsp.max其中Krel可取1.3.（2）应躲过变压器励磁电流，即Iop(d)?KrelI1N.T,其中Krel可取1.3～1.5。（3）式中IL.max为最大负荷电流，取（1.2～1.3）I1N.T,Krel可取1.3。 Iop(d)?KrelIL.max，
由于在实际情况下要尽量减小Idsq.max，所以Iop(d)?1.3?1.3?315003?220?140A
3?695?4.3﹥2 满足要求 灵敏度：SP?21403、过电流保护 为了防止外部短路引起的过电流，并作为变压器相间短路的后备保护，在变压器三侧装设过电流保护。保护装置安装在变压器的电源侧，当发生内部故障时，若主保护拒动，应有过电流保护经延时动作于断开变压器各侧的断路器。
主变压器220KV侧的后备保护，可采用由低电压起动的过电流保护，是在过电流保护的基础上增加低压继电器闭锁，从而降低电流继电器的动作值，提高了保护的灵敏度。保护的动作电流值应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即
Ioper?KrelK?Il.max?rel?Kss?IN KresKres =
1.2531500?1.5? 0.853?220 =182.36A
式中Il.max——正常运行时最大负荷电流 IN——变压器的额定电流
Krel——可靠系数，一般取1.15～1.25 Kres——电流继电器的返回系数，一般取0.85 Kss——自起动系数，一般取1.5～3。 保护的动作时限按阶梯型时限特性，整定为0.5S。
(2)IK?.minIoper灵敏度校验：Ksen33?695?I30?3.3﹥1.2 =2?2182.32182.324、过负荷保护 变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单项式过负荷保护，带时限动作于信号。
7.1.2架空线与母线的保护配置
220KV线路选择距离保护作主保护，过电流保护作后备保护。
距离保护整定计算:按照三段式距离保护整定计算 I段：启动阻抗ZIoper.1I?Krelz继电器的整定阻抗Zset.1?Koper.1nTA
nTVII段：启动阻抗ZII?K(Z?KZ)继电器的整定阻抗为
oper.1relbTIIIIZset.1?Zoper.1IIZopernTA灵敏度.1IIKsen??1.25动作时限应满足t1II?t2?0.5
nTVZIII段：启动阻抗ZIII?operZ1.min0.9UN灵敏度，Z?1.minKrelKresKssZ1.minKse?nZoIIIp.1erZ?1.5
变电所中的母线是电力系统中的一个重要组成元件，它起着汇总和分配电
能的作用，因此必须保证母线的安全可靠运行。
母线故障的类型主要是单相接地短路和相间短路故障。为切除母线故障，可采用两种方式：
1、 利用母线上其他供电元件的保护装置来切除故障；
2、 装设专门的母线保护，装设差动保护就可以满足要求。 7.2车间变配电所二次回路设计
7.2.1站用电源及操作电源
1、站用电源
变、配电站为维持自身的正常运转，需要开关操作系统电源，控制回路、信号回路、保护回路的电源，以及照明、维修等电源。站用电源是非常重要的，它是变电站正常供电的基础条件。
结合本次设计的实际情况10kv及以下的站用电源，引自就近的配电变压器的220/380V侧。
2、操作电源
断路器需要配用专门的操作机构，操作机构工作时需要电源；另外，控制回路、信号回路、保护回路的工作也需要电源，这些电源称为操作电源。
操作电源有直流操作电源和交流操作电源之分。
结合本次设计的实际情况，宜采用弹簧储能操动机构合闸和去分流跳闸的全交流操作，亦可采用手力操作机构合闸和交流去分流跳闸。 7.2.2断路器控制与信号回路
1、控制回路：控制回路是指控制（操作）断路器分、合闸的回路。结合本次设计的实际情况，选用了弹簧储能直流操作电源的控制回路。
2、 信号回路：是指用于指示一次系统中设备运行状态的二次系统． （1） 位置信号：用来显示断路器正常工作的位置状态，一般用红灯亮，表示断路器在合闸位置，用绿灯亮，表示断路器在跳闸位置。
（2） 事故信号：用来显示断路器在事故情况下的工作状态，一般用红灯闪光，表示断路器自动合闸，用绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。
（3） 预告信号：是在一次设备出现不正常状态时或故障初期发出报警信号。 3、对断路器控制回路及信号回路的基本要求：
（1）应能监视控制回路保护装置（如熔断器）及其分、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作。
（2）合闸或跳闸完成后，应能使其命令脉冲解除，即能切断合闸或跳闸的电源。
（3）应能指示断路器正常合闸和跳闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。
（4）各断路器均应有事故跳闸信号。
（5）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。
4、采用手动操作的断路器控制和信号回路是手动操作的断路器控制和信号回路原理图如下图所示：