工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動(dòng)裝置

1、2021/1/15,1,第7章 工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動(dòng)裝置,7-1.二次回路概念及其操作電源 7-2.高壓斷路器的控制與信號(hào)回路 7-3.常用的電測(cè)量?jī)x表和絕緣監(jiān)視裝置 7-4.線路自動(dòng)重合閘和備用電源自動(dòng)投入裝置 7-5.二次回路的安裝接線及接線圖的繪制,2021/1/15,2,第1節(jié) 二次回路及其操作電源,一、概述 二次回路(即二次電路)：是指用來(lái)控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次電路運(yùn)行的電路，亦稱二次系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、繼電保護(hù)和自動(dòng)化系統(tǒng)等。 按用途分：斷路器控制(操作)回路、信號(hào)回路、測(cè)量和監(jiān)視回路、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路等。 按電源性質(zhì)分：直流回路、交流回路 二

2、次回路的操作電源是供高壓斷路器分、合閘回路和繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、信號(hào)回路、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其他二次回路所需的電源。因此對(duì)操作電源的可靠性要求很高，容量要求足夠大，盡可能不受供電系統(tǒng)運(yùn)行的影響,2021/1/15,3,二、直流操作電源,一)由蓄電池組供電的直流操作電源 1鉛酸蓄電池 采用鉛酸蓄電池組作操作電源，工作可靠；但由于它充電時(shí)要排出氫和氧的混合氣體，有爆炸危險(xiǎn)，而且隨著氣體帶出硫酸蒸氣，有強(qiáng)腐蝕性，一般工廠供電系統(tǒng)中不予采用。 2鎘鎳蓄電池 采用鎘鎳蓄電池組作操作電源，除了工作可靠外，還有其大電流放電性能好，比功率大，機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，腐蝕性小，無(wú)需專用房間來(lái)裝設(shè)，應(yīng)用比較普遍,2021

3、/1/15,4,二)由整流裝置供電的直流操作電源,1硅整流電容儲(chǔ)能式直流電源 單獨(dú)采用硅整流器來(lái)作直流操作電源，在交流供電系統(tǒng)電壓降低或電壓消失時(shí)，將嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的正常工作，因此宜采用有電容儲(chǔ)能的硅整流電源，在交流供電系統(tǒng)電壓降低或消失時(shí)，由儲(chǔ)能電容器對(duì)繼電保護(hù)和跳閘回路供電，使其正常動(dòng)作，如下圖所示,2021/1/15,5,C1、C2儲(chǔ)能電容器,WC控制小母線,WF閃光信號(hào)小母線,WO合閘小母線。 硅整流器U1主要用作斷路器合閘電源，并可向控制、信號(hào)和保護(hù)回路供電。硅整流器U2的容量較小，僅向控制、信號(hào)和保護(hù)回路供電（由二極管VD1、VD2、VD3起作用,2021/1/15,6,2.復(fù)式

4、整流的直流操作電源,復(fù)式整流是指提供直流操作電壓的整流裝置有兩個(gè)：電壓源由變壓器或電壓互感器供電，經(jīng)硅整流器供電給控制等二次回路；電流源由電流互感器及硅整流器供電給控制等二次回路. 當(dāng)穩(wěn)壓要求較高時(shí)裝設(shè)鐵磁諧振穩(wěn)壓器 復(fù)式整流裝置有電壓源和電流源，因此能保證供電系統(tǒng)在正常和短路故障情況下直流系統(tǒng)均能可靠地供電。與上述電容儲(chǔ)能式相比，復(fù)式整流裝置的輸出功率更大，電壓穩(wěn)定性更好,2021/1/15,7,三、交流操作電源,對(duì)采用交流操作的斷路器，應(yīng)采用交流操作電源，所有保護(hù)繼電器、控制設(shè)備、信號(hào)裝置及其他二次元件均應(yīng)采用交流型式。 采用交流操作電源，可使二次回路簡(jiǎn)化，投資減少，維護(hù)方便，但是它不適于

5、比較復(fù)雜的繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及其他二次回路。交流操作電源廣泛用于中小工廠變配電所中斷路器采用手動(dòng)操作或彈簧操作及繼電保護(hù)采用交流操作的場(chǎng)合,2021/1/15,8,第2節(jié) 高壓斷路器的控制和信號(hào)回路,高壓斷路器控制回路：指控制(操作)高壓斷路器分、合閘的回路。電磁操作機(jī)構(gòu)只能采用直流操作電源，彈簧操作機(jī)構(gòu)和手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。 信號(hào)回路：指示一次電路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次回路。按用途分，有斷路器位置信號(hào)、事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)等。 斷路器位置信號(hào)用來(lái)顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。一般是紅燈(符號(hào)RD)亮，表示斷路器在合閘位置；綠燈(符號(hào)GN)亮，表示斷路器在分閘位置。 事

6、故信號(hào)用來(lái)顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。一般是紅燈閃光，表示斷路器自動(dòng)合閘；綠燈閃光，表示斷路器自動(dòng)跳閘。此外還有事故音響信號(hào)和光字牌等。 預(yù)告信號(hào)是在一次設(shè)備出現(xiàn)不正常狀態(tài)時(shí)或在故障初期發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。值班員可根據(jù)預(yù)告信號(hào)及時(shí)處理,2021/1/15,9,一、采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路,WC控制小母線,WS信號(hào)小母線,R1、 R2限流電阻，QM手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)輔助觸點(diǎn) （具體過(guò)程見下頁(yè),2021/1/15,10,合閘時(shí)，推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘。這時(shí)斷路器的輔助觸點(diǎn)QF34閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。由于該回路有限流電阻R2，跳閘線圈YR雖有電流通過(guò)，但電流很小，不

7、會(huì)動(dòng)作。紅燈RD亮，還表明跳閘回路及控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即紅燈RD同時(shí)起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。 分閘時(shí)，扳下操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器分閘。斷路器的輔助觸點(diǎn)QF34斷開，切斷跳閘回路，同時(shí)輔助觸點(diǎn)QF12閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)分閘。綠燈GN亮，還表明控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好韻，即綠燈GN同時(shí)起著監(jiān)視控制回路完好性的作用,2021/1/15,11,當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口繼電器KM觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR的回路(QF34原已閉合)，使斷路器跳閘。隨后QF34斷開，使紅燈RD滅，并切斷YR的跳閘電源。與此同時(shí)，QF12閉合，使綠

8、燈GN亮。這時(shí)操作機(jī)構(gòu)的操作手柄雖然仍在合閘位置，但其黃色指示牌掉落，表示斷路器自動(dòng)跳閘。同時(shí)事故信號(hào)回路接通，發(fā)出音響和燈光信號(hào)。這事故信號(hào)回路是按“不對(duì)應(yīng)原理”接線的，由于操作手柄仍在合閘位置，其輔助觸點(diǎn)QM閉合，而斷路器已事故跳閘，其輔助觸點(diǎn)QF56也返回閉合，因此事故信號(hào)回路接通。當(dāng)值班員得知事故跳閘信號(hào)后，可將操作手柄扳下至分閘位置，這時(shí)黃色指示牌隨之返回，事故信號(hào)也隨之解除。控制回路中分別與指示燈GN和RD串聯(lián)的電阻R1和R2，主要用來(lái)防止指示燈燈座短路時(shí)造成控制回路短路或斷路器誤跳閘。 在斷路器正常操作分、合閘時(shí)，由于操作機(jī)構(gòu)輔助觸點(diǎn)QM與斷路器輔助觸點(diǎn)QF56都是同時(shí)切換的，總

9、是一開一合，所以事故信號(hào)回路總是不通的，不會(huì)錯(cuò)誤地發(fā)出事故信號(hào),2021/1/15,12,二、采用電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路,電磁操作回路的控制開關(guān)采用雙向自復(fù)式并具有保持觸點(diǎn)的LW5型萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)，其手柄正常為垂直位置(0o)。順時(shí)針扳轉(zhuǎn)45o，為合閘(ON)操作，手松開即自動(dòng)返回(復(fù)位)，保持合閘狀態(tài)。反時(shí)針扳轉(zhuǎn)45o，為分閘(OFF)操作，手松開也自動(dòng)返回，保持分閘狀態(tài)。圖中虛線上打黑點(diǎn)()的觸點(diǎn)，表示在此位置時(shí)該觸點(diǎn)接通；而虛線上標(biāo)出的箭頭()，表示控制開關(guān)手柄自動(dòng)返回的方向,2021/1/15,13,合閘時(shí)，將控制開關(guān)SA手柄順時(shí)針扳轉(zhuǎn)45 o，這時(shí)其觸點(diǎn)SA12接通，合閘接

10、觸器KO通電(其中QF12原已閉合)，其主觸點(diǎn)閉合，使電磁合閘線圈YO通電，斷路器合閘。合閘后，控制開關(guān)SA自動(dòng)返回，其觸點(diǎn)SA12斷開，切斷合閘回路，同時(shí)QF34閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘，并監(jiān)視著跳閘線圈YR回路的完好性。 WC控制小母線,WL燈光信號(hào)小母線,WF閃光信號(hào)小母線,WS信號(hào)小母線,WAS信號(hào)音響小母線,WO合閘小母線,2021/1/15,14,分閘時(shí)，將控制開關(guān)SA手柄反時(shí)針扳轉(zhuǎn)45 o，這時(shí)其 觸點(diǎn)SA78接通，跳閘線圈YR通電(其中QF34原已閉合)， 使斷路器QF分閘。分閘后，控制開關(guān)SA自動(dòng)返回， 其觸點(diǎn)SA78斷開，斷路器輔助觸點(diǎn)QF34也斷開， 切斷跳閘

11、回路，同時(shí)觸點(diǎn)SA34閉合，QF12也閉合， 綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)分閘，并監(jiān)視著合閘 線圈KO回路的完好性,2021/1/15,15,由于紅、綠指示燈兼起監(jiān)視分、合閘回路完好性的作用，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因此耗能較多。為了減少操作電源中儲(chǔ)能電容器能量的過(guò)多消耗，因此另設(shè)燈光指示小母線WL(+)，專用來(lái)接入紅、綠指示燈。儲(chǔ)能電容器的電能只給控制小母線WC供電。 當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口繼電器KM觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR回路(其中QF34原已閉合)，使斷路器自動(dòng)跳閘。隨后QF34斷開，使紅燈RD滅，并切斷跳閘回路，同時(shí)QF12閉合，而SA在合閘位置，其觸點(diǎn)SA56也閉合，

12、從而接通閃光電源WF(+)，使綠燈GN閃光，表示斷路器自動(dòng)跳閘。由于斷路器自動(dòng)跳閘，SA在合閘位置，其觸點(diǎn)SA910閉合，而斷路器已跳閘，其觸點(diǎn)QF56也閉合，因此事故音響信號(hào)回路接通，又發(fā)出音響信號(hào)。當(dāng)值班員得知事故跳閘信號(hào)后，可將控制開關(guān)SA的操作手柄扳向分閘位置(反時(shí)針扳轉(zhuǎn)45o后松開)，使SA的觸點(diǎn)與OF的輔助觸點(diǎn)恢復(fù)“對(duì)應(yīng)”關(guān)系，全部事故信號(hào)立即解除,2021/1/15,16,第3節(jié) 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置,一、電測(cè)量?jī)x表 電測(cè)量?jī)x表：對(duì)電力裝置回路的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測(cè)量、選擇測(cè)量、記錄用的儀表和作計(jì)費(fèi)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析考核管理用的計(jì)量?jī)x表的總稱。 電測(cè)量?jī)x表按其用途，分為常用測(cè)量?jī)x

13、表和計(jì)量?jī)x表兩類。前者是對(duì)一次電路的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測(cè)量、選擇測(cè)量和記錄用的儀表，后者是對(duì)一次電路進(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核分析和對(duì)電力用戶用電量進(jìn)行測(cè)量、計(jì)量的儀表，即各種電能表(又稱電度表,2021/1/15,17,1對(duì)常用測(cè)量?jī)x表的一般要求 2對(duì)電能計(jì)量?jī)x表的一般要求 3變配電裝置中各部分儀表的配置見電力裝置的電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范,2021/1/15,18,二、絕緣監(jiān)視裝置,絕緣監(jiān)視裝置用于小接地電流的電力系統(tǒng)中，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，以免單相接地故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故。 635kV系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置，可采用三個(gè)單相雙繞組電壓互感器和三只電壓表進(jìn)行測(cè)量，也可以采用一個(gè)

14、三相五芯柱三繞組電壓互感器測(cè)量。當(dāng)一次電路某一相發(fā)生接地故障時(shí)，電壓互感器二次側(cè)的對(duì)應(yīng)相的電壓表指零，其他兩相的電壓表讀數(shù)則升高到線電壓。由指零電壓表的所在相即可得知該相線發(fā)生了單相接地故障。但是這種絕緣監(jiān)視裝置不能判明是哪一條線路發(fā)生了故障，因此它是無(wú)選擇性的，只適用于出線不多的系統(tǒng)及作為有選擇性的單相接地保護(hù)的一種輔助裝置,2021/1/15,19,第4節(jié) 供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置與遠(yuǎn)動(dòng)化,一、電力線路的自動(dòng)重合閘裝置 由運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路上的短路故障大多是暫時(shí)性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)能很快地自行消除。 如果采用自動(dòng)重合閘裝置(簡(jiǎn)稱ARD，或ZCH)，使斷路器在

15、自動(dòng)跳閘后又自動(dòng)重新合閘，大多能恢復(fù)供電，從而大大提高了供電可靠性。 一端供電線路的三相ARD，按自動(dòng)重合閘的方法分，有機(jī)械式和電氣式；按組成元件分，有機(jī)電型、晶體管型和微機(jī)型；按重合次數(shù)分，有一次重合式、二次重合式、三次重合式等,2021/1/15,20,工廠供電系統(tǒng)中采用的ARD，一般都是一次重合式(機(jī)械式或電氣式)， 因?yàn)橐淮沃睾鲜紸RD比較簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，而且基本上能滿足供電可靠性的要求， 其原理如圖所示,YR跳閘線圈，YD合閘線圈，KO合閘接觸器，KAR重合閘繼電器,2021/1/15,21,手動(dòng)合閘時(shí)，按下SB1，使合閘接觸器KO通電動(dòng)作，從而使合閘線圈YO動(dòng)作， 使斷路器合閘。 手動(dòng)分

16、閘時(shí)，按下SB2，使跳閘線圈YR通電動(dòng)作，使斷路器分閘。 當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口繼電器KM觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF自動(dòng)跳閘。與此同時(shí)，斷路器輔助觸點(diǎn)QF34閉合；而且重合閘繼電器KAR起動(dòng)，經(jīng)整定的時(shí)限后其延時(shí)閉合常開觸點(diǎn)閉合，使合閘接觸器KO通電動(dòng)作，從而使斷路器重合閘。如果一次電路的短路故障是瞬時(shí)性的，已經(jīng)消除，則重合成功。如果短路故障尚未消除，則保護(hù)裝置又要?jiǎng)幼?，其出口繼電器KM觸點(diǎn)閉合，又使斷路器跳閘。由于一次ARD采用了防跳措施(圖上未示出)，因此不會(huì)再次重合閘,2021/1/15,22,二、備用電源自動(dòng)投入裝置,在要求供電可靠性較高的工廠

17、變配電所中，如果在作為備用電源的線路上裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置(簡(jiǎn)稱APD或BZT)，則在工作電源線路突然斷電時(shí)，利用失壓保護(hù)裝置使該線路的斷路器跳閘，而備用電源線路的斷路器則在APD作用下迅速合閘，使備用電源投入運(yùn)行，從而提高供電的可靠性，保證對(duì)用戶的不間斷供電，其原理如下圖所示,2021/1/15,23,假設(shè)電源進(jìn)線WL1工作，WL2為備用，其斷路器QF2斷開，但其兩側(cè)隔離開關(guān)是閉合的(圖上未繪出)。當(dāng)回路WL1斷電引起失壓保護(hù)動(dòng)作使QF1跳閘時(shí)，其常開觸點(diǎn)QF1的3-4斷開，使原來(lái)通電動(dòng)作的時(shí)間繼電器KT斷電，但其延時(shí)斷開觸點(diǎn)尚未及斷開，這時(shí)QF1的另一常閉觸點(diǎn)12閉合，從而使合閘接觸器

18、KO通電動(dòng)作，使斷路器QF2的合閘線圈YO通電，使QF2合閘，投入備用電源WL2，恢復(fù)供電。WL2投入后，KT的延時(shí)斷開觸點(diǎn)斷開，切斷KO的回路，同時(shí)QF2的聯(lián)鎖觸點(diǎn)12斷開，防止YO長(zhǎng)時(shí)間通電,2021/1/15,24,第5節(jié) 二次回路的接線和接線圖,一、二次回路的接線要求 按電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路接線施工及驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，二次回路的接線應(yīng)符合下列要求： 1、按圖施工，接線正確。 2、導(dǎo)線與電氣元件間采用螺栓連接、插接、焊接或壓接等，均應(yīng)牢固可靠。 3、盤、柜內(nèi)的導(dǎo)線不應(yīng)有接頭，導(dǎo)線芯線應(yīng)無(wú)損傷。 4、電纜芯線和導(dǎo)線的端部均應(yīng)標(biāo)明其回路編號(hào)，字跡清晰且不易脫色。 導(dǎo)線還應(yīng)符合其它要求

19、（263頁(yè),2021/1/15,25,二、二次回路接線圖的繪制要求與方法,二次回路的安裝接線圖主要用于二次回路的安裝接線、線路檢查、維修和故障處理。在實(shí)際應(yīng)用中，安裝接線圖通常與原理電路圖配合使用。 1、二次設(shè)備的表示方法 二次設(shè)備是從屬于某一次設(shè)備或電路的，而一次設(shè)備或電路又從屬于某一成套裝置，所有二次設(shè)備都必須按規(guī)定，標(biāo)明其項(xiàng)目代號(hào)。項(xiàng)目代號(hào)的段別和符號(hào)如表71所示。項(xiàng)目是指接線圖上用圖形符號(hào)所表示的元件、部件、組件、功能單元、設(shè)備、系統(tǒng)等，例如電阻器、繼電器、發(fā)電機(jī)、放大器、電源裝置、開關(guān)設(shè)備等,2021/1/15,26,表71 項(xiàng)目代號(hào)的段別與符號(hào),2021/1/15,27,例如，儀表的項(xiàng)目代號(hào)為P，現(xiàn)有有功電能表、無(wú)功電能表和電流表，可分別標(biāo)