[推荐阅读]变电站220 kV电力变压器的二次接线设计

220 kV变电站

电力变压器的二次接线设计

刘善元1、2

摘要: 随着国民经济和电力系统的发展，电网的可靠运行对现代社会具有重要意义. 随着电力系统规模的越来越大，变电站线路设备的状况变得越来越复杂，并且不可避免地会发生故障. 由此产生的电网波动可能会影响社会的正常生产和生活. 为了使系统可靠，稳定和经济，必须设计合理的二次布线电路，以便每个部分都配备良好，可靠和快速的保护装置. 为了优化设计方案，采用变电站二次接线的原理进行了220 kV变电站电力变压器的二次接线设计. 它包括电压和电流回路，测量和测量控制回路，信号回路和电源回路，这使电网的测量控制和保护动作更加准确和快速. 最后，电力系统的运行更加安全可靠.

关键字: 变电站的次级部分；变压器;二次接线设计；电源系统;测量和保护

进入新世纪以来，随着国民经济的发展，电力系统规模也迅速发展，给人们的生活带来了巨大的变化. 电力系统的发展离不开电网的稳定和安全运行，但是电网规模越来越大，空间分布越来越广. 自然或人为引起的异常操作条件是不可避免的，例如电气设备的老化，绝缘损坏以及短路或过载. 如果没有警告和控制保护机制，电源系统将发生振荡，从而可能导致严重后果，例如停电，甚至危及人员安全. 为了防止小故障造成的严重后果，需要及时检测并正确处理各种故障. 变电站必须具有适当的二次接线设计[1]，这对于电网和变电站的安全运行具有不可估量的意义.

1电源变压器的二次接线

电力系统的电气设备由两部分组成: 一次设备和二次设备. 初级设备可以将电能直接从发电厂传递给用户，但它不仅包括直接通过的设备，还包括连接到输电设施的设备. 由于初级设备直接连接到高压设备，人员的操作极为危险，因此次级设备应运而生. 辅助设备基于操作和监视高压设备的目的，并且高压，大电流的操作环境被电气隔离以实现低压，小容量的操作环境，这些设备统称为辅助设备[2]. 因此，通常根据目的和工作环境来区分一次设备和二次设备.

常见的主要设备包括发电机，高压电动机，电源变压器和隔离开关. 辅助设备监视和控制主要设备和系统，通常包括继电保护装置，控制和信号部分以及操作电源. 二次设备可以以交错的方式彼此连接，并且形成的电路称为二次电路. 变电站的二次电路部分很复杂，因为它不仅连接二次设备，而且影响所有的一次设备，并且每个设备和电路的环境位置是不同的. 此外，次级电路的类型也多种多样，并且次级设备可以根据其特性分为以下几类:

1）连接变压器的次级设备；

2）连接电流互感器的次级设备；

3）连接直流操作系统的某些设备.

电源变压器包括一次接线和二次接线. 初级布线主要是电路的高压部分，包括有功和无功功率部分；二次布线主要是负载端部分[3]. 次级设备的低电压和小容量使测量和控制操作避免了高压区域的危险和困难，并为工人提供了方便的控制，保护或监视方法.

在电气工程技术中，通常使用电路图表示实际的电气接线. 电路图可以图形和文本的形式表示各种电气设备，并且电路连接顺序和每个设备的状态由连接线指示. 不包括特定设备的布置细节，这有助于抽象化整个电路以进行分析，思考和计算[4]. 电路图也分为一次接线图和二次接线图，它们也根据一次和二次设备和电路进行区分. 整体构成电气接线图[5]，本文通过电路图分析二次接线.

2继电保护配置

继电保护装置在电力系统中起着重要的作用. 它们防止了系统发生事故时事故的增加，控制了事故的发生，并在系统事故发生后保持可靠稳定的持续运行，并以最小的消耗实现了最佳效果. 控制与调节. 由于其复杂性和特殊性，电力系统无法始终稳定运行而不会出现故障. 一旦发生局部事故，可能导致事故扩大变压器继电保护论文，甚至可能发生停电. 因此，在现代电力社会中，在大电网趋势下，继电保护变得越来越重要. 合理的保护方法，极高的动作精度以及正确的设置计算对于现代电网的安全，经济和稳定运行至关重要.

继电保护装置可以检测电力系统设备中的异常运行状况，并且可以发出跳闸动作或信号[6]. 在检测设备的运行方面，根据设备的正确运行，通过运行和维护条件来判断是跳闸还是减轻负载. 无需立即采取行动以避免出错. 由于电网的复杂性和巨大性，一般的故障处理方法很难应用于电力系统的运行. 因此，继电保护装置需要自主，快速，正确地处理故障部位，以免扩大故障范围. 在电力系统的运行中，总是发生各种事故和异常的运行状况，并且短路是其中之一. 在这些事故中，短路故障率最高，并且对电力系统的正常运行影响最大. 由于电源系统故障是不可避免的，因此在发生故障时必须立即将故障设备立即移除. 该时间必须小于100毫秒. 因此，每个设备上都必须有一个保护设备，以实现即时的故障处理. 继电保护电路可分为差动保护和零序电流保护.

2.1差异保护

差动保护原理基于基尔霍夫的当前定理或KCL. 对于电路的任何节点，流入的电流等于流出的电流. 当变压器正常工作时，可以认为是理想的变压器. 根据KCL，流入电流等于流出电流，两者之差为0，并且差动保护此时不起作用. 当变压器外部发生故障时，它仍然等效于理想变压器，并且差动保护器也无效. 如果故障在变压器内部，则将短路电流添加到故障部分，流入电流和流出电流不相等，并且差动电流大于0. 这时，差动保护检测到次级当前. 当差动电流大于差动保护装置的设定值时，被保护设备的断路器将切断电源[7]. 变压器基于其出色的性能，通常将差动保护用作主要保护，包括: 1）原理简单易懂； 2）差动保护快速； 3）清除保护组件. 差动保护，如图1和图2所示.

图1单相变压器差动保护

图2三相变压器差动保护

2.2零序电流保护

由于接地系统的短路会造成严重的后果，零序电流保护装置专门用于接地短路的情况，并得到了广泛的应用[8]. 中性点接地系统的短路会产生零序电流，零序电流保护利用零序电流互感器产生保护动作，在产生零序电流时保护线路，最终达到地面保护.

零序电流保护对接地短路具有更高的灵敏度，因为无论是三相短路还是两相短路，都不会触发. 在电网和振荡系统的正常运行中，不会产生零序电流分量. 然而，当在短时间内改变电网的模式时，零序电流保护时间增加，每个部分的保护性能严重降低，并且灵敏度降低. 图3显示了零序电流保护.

图3零序电流保护

3个电流电压电路

电流和电压回路分为电流回路和电压回路变压器继电保护论文，它们与电流互感器和电压互感器有关. 变电站中的电压和电流互感器的作用是将高电压和强电流转换为低（次级）电压和弱（次级）电流，然后将其提供给测量仪器或保护装置[9]. 电流环路是由电流互感器的次级侧，测量仪器和继电器电流线圈或控制器形成的环路，如图4所示. 它是由主电路通过电流产生的感应电流形成的. 电流互感器，并且不直接连接到主电路. 两者相互分离，确保了次级电路的安全性和可靠性.

图4电流回路

电压环路与此类似，如图5所示. 它是由电压互感器及其测量设备组成的电路.

图5电压电路

4个测量和测量控制回路

测量回路，测量回路和控制回路分别管理电气运行中设备运行状况的检测，三相无功电能测量和开关柜的控制[10]. 测量回路（图6）主要依靠测量仪器来了解电力系统在不同时间的运行状态并监视不同电气设备的运行参数. 常见的测量仪器包括电流表，电压表，有功功率表和无功功率表. 因此，测量回路通常可以实现有功功率和无功功率的测量以及有功电能和无功电能的测量. 计量电路可以通过测量三个无功电能表来使电力系统更稳定地运行，如图7所示. 控制回路包含强电流控制和弱电流控制，这是调节电源工作状态的一种方式系统并处理故障，如图8所示.

图6测量电路

图7计量电路

图8控制回路

5个信号电路

信号回路等效于人体的神经反馈机制. 它的功能是通过信号显示电气设备的实时工作状态，以便员工可以掌握系统操作信息[11]. 它由信号发送和接收元件组成，如图9所示. 信号电路的信号通常可分为: 1）位置信号，例如断路器和隔离刀闭合和断开的位置信号，等等. ; 2）报警信号； 3）跳闸信号. 信号回路可以让工作人员了解电网系统的状态，并且在发生故障的情况下，可以通过信号（例如光）来明确故障的类型和位置，以便及时进行处理.

图9信号电路

6电源电路

变电站的电源电路一般包括电池直流电源，交流不间断电源，交流二次电源，复合整流器电源和电容器储能电源. 其中，直流电源通常用于大型和中型变电站，交流电源通常用于小型变电站，以供电变压器和电流/电压互感器[12]. 电源电路用作控制，信号，测量，继电保护，断路器开关等的电源，确保变电站中所有设备的正常运行.

7结论

拥有完整可靠的变电站二次线路对于电力系统的运行至关重要. 它不仅使电网的运行更加清晰透明，而且还及时了解各个设备和部件的运行情况. 并且可以在出现短路和异常操作时及时发现并迅速做出反应，以减少重要设备在短路和其他故障中的损坏，并减少发生故障的可能性[13-16]. 这次针对220 kV变电站电力变压器的二次接线设计，通过220 kV变压器继电保护继电保护的配置原理和变电站二次接线的原理，采用CAD [16]控制220 kV电力. 变压器电流电压电路，测控电路，完成信号电路和电源电路的二次接线设计.

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刘善元（1992-），男，河南许昌人，硕. 研究方向: 核电子学.

本文的原始作者是清华大学粒子物理与辐射成像教育部教育部重点实验室，工程物理系刘善元，著作权归原始作者所有. 本文是原始作者的个人看法，此官方帐户对其真实性不承担任何责任.

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