工廠供配電技術(shù)第七章

工廠供配電技術(shù)第七章第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)

二次回路及其操作電源一、概述第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

二次回路是由二次設(shè)備所組成的回路。供配電系統(tǒng)的二次回路包括用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路運行的回路以及操作電源回路等。按功能二次回路可分為斷路器控制回路、信號回路、保護回路、監(jiān)測回路和自動化回路、操作電源回路等。

斷路器控制回路的主要功能是對斷路器進行通、斷操作，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時，相應(yīng)繼電保護動作，接通斷路器控制回路中的跳閘回路，使斷路器跳閘，啟動信號回路發(fā)出聲響和燈光信號。

操作電源向斷路器控制回路，繼電保護裝置，信號回路，監(jiān)測系統(tǒng)等二次回路提供所需的電源。電壓互感器、電流互感器還向監(jiān)測、電能計量回路提供電流和電壓參數(shù)。第一節(jié)

二次回路及其操作電源第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

二次回路原理圖主要是用來表示繼電保護、斷路器控制、信號等回路的工作原理，在該圖中一、二次回路畫在一起,繼電器線圈和其觸點畫在一起,有利于敘述工作原理,但由于導(dǎo)線交叉太多，它的應(yīng)用受到一定的限制。原理展開圖將二次回路中的交流回路與直流回路分開來畫。交流回路又分為電流回路和電壓回路，直流回路又有直流操作回路與信號回路。在展開圖中繼電器線圈和觸點分別畫在相應(yīng)的回路，用規(guī)定的圖形和文字符號表示。在展開圖的右側(cè)，有回路文字說明,方便閱讀。二次回路安裝接線圖畫出了二次回路中各設(shè)備的安裝位置及控制電纜和二次回路的連接方式，是現(xiàn)場施工安裝、維護必不可少的圖紙。第一節(jié)

二次回路及其操作電源第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)

二次回路及其操作電源

二次回路的操作電源主要有直流操作電源和交流操作電源兩類，直流操作電源有蓄電池和硅整流直流電源兩種。交流操作電源有電壓互感器、電流互感器和所用電變壓器。二、

直流操作電源蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種。蓄電池的運行方式

蓄電池的運行方式有兩種：充電－放電運行方式和浮充電運行方式第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一①充電－放電運行方式第一節(jié)

二次回路及其操作電源

充電－放電運行方式的蓄電池簡化電路圖。正常運行時,由蓄電池組向負荷供電,硅整流設(shè)備斷開，即蓄電池放電。為了保證在事故情況下蓄電池組能可靠工作，通常蓄電池組放電到容量的60%～70%時，蓄電池組應(yīng)停止放電，進行充電，稱為充電－放電運行方式。在給蓄電池組充電時，硅整流設(shè)備除向蓄電池組充電外，同時還供給經(jīng)常性的直流負荷用電。蓄電池組在充電和放電過程中，端電壓變化范圍很大。為了維持直流母線電壓基本穩(wěn)定，將全組蓄電池分為兩部分，一部分是固定不調(diào)的基本電池，另一部分是可調(diào)的端電池，在充放電過程中，借減少或增加端電池的數(shù)目以達到維持母線電壓基本穩(wěn)定的目的。第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一②浮充電運行方式第一節(jié)

二次回路及其操作電源

采用浮充電運行方式時,蓄電池和浮充電硅整流設(shè)備并聯(lián)工作。正常運行時，硅整流設(shè)備給負荷供電，同時以很小電流向蓄電池浮充電，用以補償蓄電池自放電，使蓄電池經(jīng)常處于滿充電狀態(tài)，并承擔(dān)短時的沖擊負荷。浮充電運行方式既提高了直流系統(tǒng)供電的可靠性，又提高了蓄電池的使用壽命，所以得到了廣泛應(yīng)用。第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一三、交流操作電源第一節(jié)

二次回路及其操作電源

交流操作電源可有兩種途徑獲得：①取自所用電變壓器；②當(dāng)保護、控制、信號回路的容量不大時，可取自電流互感器、電壓互感器的二次側(cè)。

交流操作系統(tǒng)中，按各回路的功能，也設(shè)置相應(yīng)的操作電源母線，如控制母線、閃光小母線、事故信號和預(yù)告信號小母線等。各回路的電路結(jié)構(gòu)與直流操作系統(tǒng)中相應(yīng)回路的電路結(jié)構(gòu)非常相似，原理也基本相同，差別在于交流操作系統(tǒng)均使用交流電器元件，直流操作系統(tǒng)均使用直流電器元件。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

交流操作電源的優(yōu)點是：接線簡單、投資低廉、維修方便。缺點是：交流繼電器性能沒有直流繼電器完善，不能構(gòu)成復(fù)雜的保護。因此，交流操作電源在小型變配電所中應(yīng)用較廣，而對保護要求較高的中小型變配電所采用直流操作電源。第一節(jié)

二次回路及其操作電源四、所用變壓器

變電所的用電一般應(yīng)設(shè)置專門的變壓器供電，簡稱所用變。變電所的用電主要有室外照明、室內(nèi)照明、生活區(qū)用電、事故照明、操作電源用電等，上述用電一般都分別設(shè)置供電回路。第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

為保證操作電源的用電可靠性，所用變一般都接在電源的進線處，如圖所示，即使變電所母線或變壓器發(fā)生故障時，所用變?nèi)阅苋〉秒娫?。一般情況下，采用一臺所用變即可，但對一些重要的變電所，要求有可靠的所用電源，此電源不僅在正常情況下能保證供電給操作電源，而且應(yīng)考慮在全所停電或所用電源發(fā)生故障時，仍能實現(xiàn)對電源進線斷路器的操作和事故照明的用電，一般應(yīng)設(shè)有兩臺互為備用的所用變。其中一臺所用變應(yīng)接至電源進線處（進線斷路器的外側(cè)），另一臺則應(yīng)接至與本變電所無直接聯(lián)系的備用電源上。在所用變低壓側(cè)可采用備用電源自動投入裝置，以確保所用電的可靠性。值得注意的是，由于兩臺所用電變壓器所接電源中相位的關(guān)系，有時是不能并聯(lián)運行的。第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

斷路器的控制方式，可分為遠方控制和就地控制。遠方控制就是操作人員在變電所主控制室或單元控制室內(nèi)通過控制屏上的控制開關(guān)對幾十至幾百米以外的斷路器進行跳、合閘控制。就地控制是在斷路器附近對斷路器進行跳、合閘控制。為了實現(xiàn)對斷路器的控制，必須有發(fā)出分、合閘命令的控制機構(gòu)，如控制開關(guān)或控制按鈕等；執(zhí)行操作命令的斷路器的操動機構(gòu)；以及傳送命令到執(zhí)行機構(gòu)的中間傳送機構(gòu)，如繼電器、接觸器的觸點等。由這幾部分構(gòu)成的電路，即為斷路器控制回路。第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一一、高壓斷路控制回路的要求第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

對斷路器控制回路的基本要求如下:1.能手動和自動合閘與跳閘；2.應(yīng)能監(jiān)視控制回路操作電源及跳、合閘回路的完好性；應(yīng)對二次回路短路或過負荷進行保護；3.斷路器操動機構(gòu)中的合、跳閘線圈是按短時通電設(shè)計的，在合閘或跳閘完成后，應(yīng)能自動解除命令脈沖，切斷合閘或跳閘電源；4．應(yīng)有反應(yīng)斷路器手動和自動跳、合閘的位置信號；5.應(yīng)具有防止斷路器多次合、跳閘的“防跳”措施；6.斷路器的事故跳閘回路，應(yīng)按“不對應(yīng)原理”接線；第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一二、電磁操動機構(gòu)的斷路器控制回路第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

(1)斷路器的手動控制①手動合閘設(shè)斷路器處于跳閘狀態(tài)，此時控制開關(guān)SA處于“跳閘后”（TD）位置，其觸點10-11通，QF1閉合，HG綠燈亮，表明斷路器是斷開狀態(tài)，又表明控制回路的熔斷器１ＦＵ和２ＦＵ完好回路。因電阻1R存在，流過合閘接觸器線圈KM的電流很小，不足以使其動作。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

將控制開關(guān)SA順時針旋轉(zhuǎn)90°，至“預(yù)備合閘”位置（PC），9-10通，將信號燈接于閃光小母線（+）WF上，綠燈HG閃光，表明控制開關(guān)的位置與“合閘后”位置相同，但斷路器仍處于跳閘后狀態(tài)，這是利用“不對應(yīng)原理”接線，同時提醒運行人員核對操作對象是否有誤，如無誤后，再將SA置于“合閘”位置（C）（繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)45°）。SA的5-8通，使合閘接觸器KM接通于+WC和-WC之間，KM動作，其觸點KM1和KM2閉合,合閘線圈YO通電，斷路器合閘。斷路器合閘后，QF1斷開使綠燈熄滅，QF2閉合，由于13-16通，紅燈亮。當(dāng)松開SA后，在彈簧作用下，SA自動回到“合閘后”位置，13-16通，使紅燈發(fā)出平光，表明斷路器已合閘，同時表明跳閘線圈YR回路及控制回路的熔斷器１ＦＵ和２ＦＵ完好。在此通路中，因電阻2R存在，流過跳閘線圈YR的電流很小，不足以使其動作。第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一②手動跳閘

將控制開關(guān)SA逆時針旋轉(zhuǎn)90°置于“預(yù)備跳閘”位置（PT），13-16斷開，而13-14接通閃光母線，使紅燈HR發(fā)出閃光，表明SA的位置與跳閘后的位置相同，但斷路器仍處于合閘狀態(tài)。將SA繼續(xù)旋轉(zhuǎn)45°而置于“跳閘”位置（T），6-7通，使跳閘線圈YR接通，此回路中的（KTL線圈為防跳繼電器KTL的電流線圈）YR通電跳閘，QF1合上，QF2斷開，紅燈熄滅。當(dāng)松開SA后，SA自動回到“跳閘后”位置，10-11通，綠燈發(fā)出平光，表明斷路器已經(jīng)跳開，合閘回路完好。第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

（2）斷路器的自動控制

斷路器的自動控制通過自動裝置的繼電器觸點，如圖中1K和2K（分別與5-8和6-7并聯(lián)）的閉合分別實現(xiàn)合、跳閘控制。自動控制完成后，燈信號HR或HG將出現(xiàn)閃光，表示斷路器自動合閘或跳閘，又表示跳閘回路和合閘回路完好，運行人員須將SA旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置上，相應(yīng)的信號燈發(fā)平光。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

當(dāng)斷路器因故障跳閘時，保護出口繼電器觸點3K閉合，SA的6-7觸點被短接，YR通電，斷路器跳閘，HG發(fā)出閃光，表明斷路器因故障跳閘。與3K串聯(lián)的KS為信號繼電器電流型線圈，電阻很小。KS通電后將發(fā)出信號。同時由于QF3閉合（12支路）而SA是置“合閘后”（CD）位置，1-3、17-19通，事故音響小母線WAS與信號回路中負電源接通（成為負電源）,則起動事故音響裝置,發(fā)出事故音響信號，如電笛或蜂鳴器發(fā)出聲響。第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一（3）斷路器的“防跳”第二節(jié)

高壓斷路器控制回路

若沒有KTL防跳繼電器，在合閘后，如果控制開關(guān)SA的觸點5-8或自動裝置觸點1K，被卡死；而此時又遇到一次系統(tǒng)永久性故障，繼電保護使斷路器跳閘，QF1閉合，合閘回路又被接通，則出現(xiàn)多次“跳閘—合閘”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為“跳躍”。如果斷路器發(fā)生多次跳躍現(xiàn)象，會使其毀壞，造成事故擴大。所以在控制回路中增設(shè)了防跳繼電器KTL。第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

防跳繼電器KTL有兩個線圈，一個是電流啟動線圈，串聯(lián)于跳閘回路，另一個是電壓自保持線圈，經(jīng)自身的常開觸點與合閘回路并聯(lián)，其常閉觸點則串入合閘回路中。當(dāng)用控制開關(guān)SA合閘（5-8通）或自動裝置觸點1K合閘時，如合在短路故障上，繼電保護動作，其觸點2K閉合，使斷路器跳閘。跳閘電流流過防跳繼電器KTL的電流線圈，使其啟動，KTL1常開觸點閉合（自鎖），KTL2常閉觸點打開，其KTL電壓線圈也動作，自保持。斷路器跳開后，QF1閉合，如果此時合閘脈沖未解除，即控制開關(guān)SA的觸點5-8或自動裝置觸點1K被卡死，因KTL2常閉觸點已斷開，所以斷路器不會合閘。只有當(dāng)觸點5-8或1K斷開后，防跳繼電器KTL電壓線圈失電后，常閉觸點才閉合。這樣就防止了跳躍現(xiàn)象。第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一變電所綜合自動化

變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，隨著現(xiàn)代化計算機技術(shù)、現(xiàn)代化通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，變電站綜合自動化技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。變電站綜合自動化裝置的發(fā)展，特別是變電站無人值班技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)進入以計算機網(wǎng)絡(luò)為核心，采用分層、分布式控制方式，集控制、保護、測量、信號、遠動為一體的綜合自動化階段。第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一

變電所綜合自動化系統(tǒng)就是將是將變電所的二次設(shè)備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計綜合為一體，利用先進的計算機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對全變電站的主要設(shè)備和輸、配電線路的自動的監(jiān)視、測量、自動控制和微機保護，以及與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。變電所綜合自動化第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期一一、變電所綜合自動化系統(tǒng)的