变电站二次接线
编写：陶海泉
1. 电气一次设备和一次回路
一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。由一次设备互相连接，构成发电、输电或进行其它生产过程的电气回路称为一次回路或一次接线系统。
2. 电气二次设备和二次回路
二次设备是指对一次设备的工作进行检测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行检测、控制、调节、保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。
2.1. 二次回路种类
变配电站二次回路包括：测量、保护、控制与信号回路部分。测量回路包括：计量测量与保护测量。控制回路包括：就地手动合分闸、防跳联锁、试验、互投联锁、保护跳闸以及合分闸执行部分。信号回路包括开关运行状态信号、事故跳闸信号与事故预告信号。
2.1.1. 测量回路
测量回路分为电流回路与电压回路。
2.1.1.1. 电流回路
各种设备串联于电流互感器二次侧（5A），电流互感器是将原边负荷电流统一变为5A测量电流。计量与保护分别用各自的互感器（计量用互感器精度要求高），计量测量串接于电流表以及电度表，功率表与功率因数表电流端子。保护测量串接于保护继电器的电流端子。微机保护一般将计量及保护集中于一体，分别有计量电流端子与保护电流端子。
2.1.1.2. 电压回路
220/380V低压系统直接接220V或380V，3KV以上高压系统全部经过电压互感器将各种等级的高电压变为统一的100V电压，电压表以及电度表、功率表与功率因数表的电压线圈经其端子并接在100V电压母线上。微机保护单元计量电压与保护电压统一为一种电压端子。
2.1.2. 控制回路
2.1.2.1. 合分闸回路
合分闸通过合分闸转换开关进行操作，常规保护为提示操作人员及事故跳闸报警需要，转换开关选用预合-合闸-合后及预分-分闸-分后的多档转换开关。以便利用不对应接线进行合分闸提示与事故跳闸报警，国家已有标准图设计。采用微机保护以后，要进行远分合闸操作后，还要到就地进行转换开关对位操作，这就失去了远分操作的意义，所以应取消不对应接线，选用中间自复位的只有合闸与分闸的三档转换开关。
深圳南瑞科技有限公司 第 1 页 变电站二次接线 2.1.2.2. 防跳回路
当合闸回路出现故障时进行分闸，或短路事故未排除，又进行合闸（误操作），这时就会出现断路器反复合分闸，不仅容易引起或扩大事故，还会引起设备损坏或人身事故，所以高压开关控制回路应设计防跳。防跳一般选用电流启动，电压保持的双线圈继电器。电流线圈串接于分闸回路作为启动线圈。电压线圈接于合闸回路，作为保持线圈，当分闸时，电流线圈经分闸回路起动。如果合闸回路有故障，或处于手动合闸位置，电压线圈起启动并通过其常开接点自保持，其常闭接点马上断开合闸回路，保证断路器在分闸过程中不能马上再合闸。防跳继电器的电流回路还可以通过其常开接点将电流线圈自保持，这样可以减轻保护继电器的出口接点断开负荷，也减少了保护继电器的保持时间要求。
有些微机保护装置自己已具有防跳功能，这样就可以不再设计防跳回路。断路器操作机构选用弹簧储能时，如果选用储能后可以进行一次合闸与分闸的弹簧储能操作机构（也有用于重合闸的储能后可以进行二次合闸与分闸的弹簧储能操作机构），因为储能一般都要求10秒左右，当储能开关经常处于断开位置时，储一次能，合完之后，将储能开关再处于断开位置，可以跳一次闸；跳闸之后，要手动储能之后才能进行合闸，此时，也可以不再设计防跳回路。 2.1.2.3. 试验与互投联锁与控制
对于手车开关柜，手车推出后要进行断路器合分闸试验，应设计合分闸试验按钮。进线与母联断路，一般应根据要求进行互投联锁或控制。 2.1.2.4. 保护跳闸
保护跳闸出口经过连接片接于跳闸回路，连接片用于保护调试，或运行过程中解除某些保护功能。
2.1.3. 信号回路
2.1.3.1.
开关运行状态信号由合闸与分闸指示两个装于开关柜上的信号灯组成：经过操作转换开关不对应接线后接到正电源上。采用微机保护后，转换开关取消了不对应接线，所以信号灯正极可以直接接到正电源上。 2.1.3.2.
事故信号有事故跳闸与事故预告两种信号，事故跳闸报警也要通过转化开关不对应后，接到事故跳闸信号母线上，再引到中央信号系统。事故预告信号通过信号继电器接点引到中央信号系统。采用微机保护后，将断路器操作机构辅助接点与信号继电器的接点分别接到微机保护单元的开关量输入端子，需要有中央信号系统时，如果微机保护单元可以提供事故跳闸与事故预告输出接点，可将其引到中央信号系统。否则，应利用信号继电器的另一对接点引到中央信号系统。 2.1.3.3.
中央信号系统为安装于值班室内的集中报警系统，由事故跳闸与事故预告两套声光报警组成，光报警用光字牌，不用信号灯，光字牌分集中与分散两种。采用变电站综合自动化系统后，可以不再设计中央信号系统，或将其简化，只设计集中报警作为计算机报警的后备报警。
深圳南瑞科技有限公司 第 2 页 变电站二次接线 2.2. 二次回路的重要性
二次回路的故障通常会破坏或影响电力生产的正常运行。例如若某变电所差动保护的二次回路接线有错误，则当变压器带的负荷较大或发生穿越性相间短路时，就会发生误跳闸；若线路保护接线有错误时，一旦系统发生故障，则可能会使断路器该跳闸的不跳，不该跳闸的却跳了闸，就会造成设备损坏、电力系统瓦解的大事故；若测量回路有问题，就影响计量，少收或多收用户的电费，同时也难以判定电能质量是否合格。因此，二次回路虽非主体，但它在保证电力生产的安全，向用户提供合格的电能等方面都起着及其重要的作用。
3. 交流二次回路
交流二次回路一般指电流互感器二次回路和电压互感器二次回路。
3.1. 电流互感器
3.1.1. 接线方式
IaIaIc
单相式接线 两相星形接线
IaIbIc
三相星形接线
3.1.2. 接地
电流互感器的二次回路应有一个接地点，一般在配电装置处经端子接地。但对于由几个电流互感器与保护装置相连接时，一般在保护屏上经端子接地。
3.1.3. 电流互感器在运行中要严防二次侧开路
电流互感器在正常运行时，二次电流产生的磁通势对—次电流产生的磁通势起去磁作用，励磁电流甚小，铁芯中的总磁通很小，二次绕组的感应电动势不超过几十伏。如果二次侧开路，二次电流的去磁作用消失。其一次电流完全变为励磁电流，引起铁芯内磁通剧增，铁芯处于高度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，根据电磁感应定律E4.44fNBS，就会在二次绕组两端产生很高（甚至可达数千伏）的电压，不但可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身安全。再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损牦增大，严重发热，甚至烧坏绝缘；因此，电流互感器的二次侧开路是绝对不允许的，这是电气试验人员的一个大忌。鉴于以上原因，电流互感器的二次回路中不能装设熔断器；二次回路一般不进行切换．若需要切换时，应有防止开路的可靠措施。
深圳南瑞科技有限公司 第 3 页 变电站二次接线 3.1.4. 电流互感器的10％误差曲线
设Ki为电流互感器的变比，其一次电流I1与二次电流I2有I2=I1/Ki的关系，在Ki为常数(电流互感界不饱和)时，是一条直线，如图3.1.4a中的直线l所示。当电流互感器铁芯开始饱和后，
。。。。。。I2与I1/Ki就不再保持线性关系，而是如图3.1.4a中的曲线2所示，呈铁芯的磁化曲线状。继电
保护要求电流互感器的一次电流I1等于最大短路电流时，其变比误差小于或等于10％，因此，我们可以在图3.1.4a中找到一个电流值
。I1,b，自
I1,b点作垂线与曲线1、2分别相交于B、A点，且
。如果电流互感器的一次电流I1BA=0.1I1'(I1'为归算到二次侧的I1的值，不会大于10％，如果
I1,b，其变比误差就
II11,b，其变比吴差就大于10％。
图3.1.4a 图3.1.4b
另外，电流互感器的变比误差还与其二次负载阻抗有关。为了计算，制造厂对每种电流互感器提供了在
m10下允许的二次负载阻抗值
Zen，曲线
m10＝f(
Zen)就称为电流互感器的10％误差曲
线，如图3.1.4b所示。已如
m10的值后，从该曲线上就可很方便的得出允许的负载阻抗。如果它大
于或等于实际的负载阻抗，误差就满足要求，否则，应设法降低实际负载阻抗。直至满足要求为止。当然，也可在己知实际负载阻抗后．从该曲线上求出允许的的最大短路电流作比较。
m10，用以与流经电流互感器一次绕组
3.2. 电压互感器
电压互感器是将电力系统的一次电压按一定的变比缩小为要求的二次电压，向测量表计和继电
器供电。
深圳南瑞科技有限公司 第 4 页 变电站二次接线 3.2.1. 接线方式
3.2.1.1. 单相电压互感器接线电压的方式
ABCUABUab.Uab
. 接线图 相量图
一次绕组不能接地。 二次绕组的一端接地。 二次绕组电压为100V。
3.2.1.2. 两个单相电压互感器接成V-V型接线方式
UAUCAABCUUUa..UAB.UC.UBC...UB.bcUcaUbc.Uab
接线图 相量图
一次绕组不能接地。 二次绕组的一端接地。
使用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地的电网。
两个单相电压互感器可以取得对称的三个线电压，不能测量相电压。 二次绕组电压为100V。
深圳南瑞科技有限公司 第 5 页 变电站二次接线 3.2.1.3. 三个单相电压互感器接成星形接线方式
ABC.UA.UB.UC.Ua.Ub.UcUUUabc.U'a.U'b.U'cUUA.U'a.UCUcaUc..Ua...UBUab...Uc'U'b.Ubc.Ub
一次绕组和二次绕组均直接接地。
使用于中性点直接接地电网和非直接接地电网。
若使用于中性点非直接接地电网，这种接线方式可以用来接入线电压和供绝缘监视用。但不能用来接入要求相电压的精密仪测量表计。
主二次绕组电压为100/3V，辅助二次绕组对一次系统中性点为直接接地方式时，电压为100V；对一次系统中性点为非直接接地方式时，电压为100/3V。
深圳南瑞科技有限公司 第 6 页 变电站二次接线 3.2.1.4. 三相三柱式电压互感器的星形接线方式
UA.UA.UB.UC.Ua.Ub.Uc.a.UCAUCUcac.UAB.ABCUBC..UBUab..bUbc
一次绕组不接地。
二次绕组的中性点直接接地。
使用在中性点非直接接地或经消弧线圈接地的电网中。 二次绕组的电压为100/3V。
.
3.2.1.5. 三相五柱式电压互感器的接线方式
.U'a.U'b.U'c.Ua.Ub.UcaABC.UA.UB.UCbcN深圳南瑞科技有限公司 第 7 页 变电站二次接线 .UAU'a.UCUcaUc..Ua...UBUab...Uc'U'b.Ubc.Ub
一次绕组和主二次绕组接成中性点直接接地的星形。
主二次绕组相电压为100/3V，辅助二次绕组电压为100/3V。
3.2.2. 示例1
已知电压互感器变比为UN3/1003/100V，分别画出该电压互感器用于中性点直接接地和中性点不接
地情况下，发生单相接地故障时，主二次绕组的合成3Uo和辅助二次绕组的相量图，并根据相量图
计算出合成3Uo和开口三角3Uo。
中性点直接接地：
..Ua'U'a3U057.7V57.7VO57.7V57.7V100V100VO100V.3U0100V..Uc'.Ub'U'c.U'b.
主二次绕组的合成3Uo 开口三角的3Uo
......''''3U0UaUbUcUaUb'＝57.7V
......''''3U0UaUbUcUaUb'10V0
中性点不接地：
.Ua.'3U0..U'a..UcaU'c.1003V3U0300VUab..57.7V57.7VO57.7VUab.'Uca100V100VO100V
主二次绕组的合成3Uo 开口三角的3Uo
......''3U0UaUbUc'UcaUab1003VUbc.UbU'c.Ubc.U'b.
......''3U0UaUbUc'UcaUab300V
深圳南瑞科技有限公司 第 8 页 变电站二次接线 3.2.3. 示例2
已知电压互感器变比为UN100100/V333/，分别画出该电压互感器用于中性点直接接地和中性点不
接地情况下，发生单相接地故障时，主二次绕组的合成3Uo和辅助二次绕组的相量图，并根据相量
图计算出合成3Uo和开口三角3Uo。
中性点直接接地：
..Ua'U'a3U057.7V57.7VO57.7V57.7V..Uc'.Ub'U'c.100V3O100V31003V3U0100V3..U'b
主二次绕组的合成3Uo 开口三角的3Uo
......''''3U0UaUbUcUaUb'＝57.7V
......100''''3U0UaUbUcUaUb'V3
中性点不接地：
.Ua.'3U0..U'a..Uca.1003V3U0100VUab..57.7V57.7VO57.7VUab.'Uca100/3V100/3VO100/3VUc'
主二次绕组的合成3Uo 开口三角的3Uo
......''3U0UaUbUc'UcaUab1003VUbc.UbU'c.Ubc.U'b.
......''3U0UaUbUc'UcaUab100V
3.2.4. 电压互感器在运行中要严防二次侧短路
电压互感器是—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。当二次侧短路时，负载阻抗为零．将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。因此，电压互感器二次侧短路是电气试验人员的又一大忌。
3.3. 电流互感器和电压互感器的减极性标注法
电流互感器、单相电压互感器（或三相电压互感器的一相）的一、二次侧都有两个引出端子。任何一侧的引出端子用错，都会使二次电流或电压的相位变化180，影响测量仪表和继电保护裳置的正确工作，因此必须对引出端子做出极性标记，以防接线错误。
电流互感器和单相电压互感器一、二次侧引出端子上一般均标有“*”或“＋”或“· ”符号，或脚注（如1作头，2作尾；或A、a作头，X、x作尾）。一、二次侧引出端子上同—符号或同名脚注为同极性端子。以电流互感器为例，如下左图所示，N1为一次绕组的匝数，N2为二次绕组的匝数，它们的标有“．”号的两个端子为同极性端子。这种标注称为减极性标注。其含义是：当同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向的电流时，它们在铁芯中产生的磁通的方向相同。而当一
深圳南瑞科技有限公司 第 9 页 变电站二次接线 次绕组从标“．”号端子通入交流电流时，则在二次绕组回路中感应的电流应从标“．”号端子流出，从非标”．”号端子流入。如果我们从两侧同极性端（两侧标”．”号端或两侧非标”．”号端）观察时，则一、二次侧的电流方向相反，故称这种标记为减极性标记。
减极性标记有它的优点，即当从—次侧标“．”号端子通入电流I1时，二次电流I2从其标“．”号端子流出，铁芯中的合成磁通势应为一次绕组与二次绕组磁通势的相量差，即N1I1N2I20或
...N1.'。这表明，I、II2I1I112N2.....同相位，或可用同一相量表示一次电流和二次电流（当忽略励磁电流
时），因此采用减极性标记。
电压互感器的极标示方法和电流互感器的相同，但应注意，对于三相电压互感器，其一次绕组的首尾端常分别用A、B、C和X、Y、Z标记，其二次绕组的首尾端分别用a、b、c和x、y、z标记。采用减极性标记，即从一、二次侧的首端（或终端）看，流过一、二次绕组的电流方向相反。这样，当忽略电压变比误差和角误差时，一、二次相电压同相位，并可用同一相量表示。
4. 控制回路、信号回路和防跳回路
以现有的351G为例：
深圳南瑞科技有限公司 第 10 页 变电站二次接线 附图3：装置操作回路图深圳南瑞科技有限公司 第 11 页 变电站二次接线
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