電氣二次系統(tǒng)

1、第四章,電氣二次系統(tǒng),電氣工程基礎,內,容,電氣二次回路基本概念,1,斷路器的控制與信號回路,2,中央信號,3,發(fā)電廠變電所的操作電源,4,4.1,電氣二次回路基本概念,電氣工程的設備分為一次設備和二次設備,1,、一次設備：直接生產、輸送和分配電能的設備。,如：發(fā)電機、變壓器、輸電線、斷路器、互感器、,電纜、避雷針等。,2,、二次設備：對一次設備進行測量、監(jiān)視和操作控,制的設備。,如,：,繼電器、儀表及自動裝置等。,二次設備按一定要求連接在一起構成的電路稱為,二次接線或二次回路。,描述二次接線的圖稱為二次回路圖。,一、二次回路經常分為以下回路：,1,、控制回路,2,、信號回路,3,、測量與檢測

2、回路,4,、繼電保護和自動裝置回路,5,、為保證二次回路的用電，還有相應的操作電源,回路等。,1,、控制回路,（,1,）作用：對一次設備進行“開”、“合”控制。,（,2,）組成：由控制開關和控制對象組成。,分為手動和自動控制，近距離和遠距離控制，分散,和集中控制，直流和交流控制。,2,、信號回路,（,1,）作用：各種信號（事故、預告、指揮、位置,等）的顯示和復歸。,（,2,）組成：由信號發(fā)生、發(fā)送和傳送機構組成。,分為手動復歸和自動復歸，燈光和音響信號。,4.1.1,控制方式和回路回路,3,、調節(jié)回路,（,1,）作用：根據一次設備的狀態(tài)進行實時在線調節(jié)。,（,2,）組成：由測量、傳送、調節(jié)和執(zhí)

3、行機構組成。,4,、監(jiān)測回路,（,1,）作用：測量、指示或記錄一次設備的運行參數。,（,2,）組成：測量儀表和輔助電路組成。,5,、繼電保護和操作自動化回路,（,1,）作用：根據一次回路設備的運行狀態(tài)，斷開和,合上斷路器，消除故障和異常。,（,2,）組成：由檢測、傳送和執(zhí)行及繼電保護自動裝,置組成。,6,、操作電源回路,（,1,）作用：提供上述回路所需的電源。,（,2,）組成：直流電源或交流整流電源。,二、控制方式,1,、就地控制,在電氣設備安裝地進行直接控制，適,用于,10kv,以下的電氣設備。,2,、距離控制,在主控制室對變電所的一次設備進行,控制。,3,、遠動控制,在遠離變電所的調度端對

4、設備技能型,遙控。,供配電系統(tǒng)的二次回路功能示意圖,一、二次回路圖,表明二次設備互相連接關系的電路稱為二次回路圖,（或二次接線圖）。,二、二次回路圖的種類,二次回路圖主要有,原理接線圖、展開接線圖和安裝,接線圖。,1,、二次回路原理圖用來,表示繼電保護、斷路器控制、,信號等回路的工作原理。,2,、,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,。,4.1.2,二次回路圖和分類,3,、安裝接線圖畫出了二次回路中,各設備的安裝位,置及控制電纜和二次回路的連接方式，,是現場施工,安裝、維護必不可少的圖紙。,4,、繪制方式,原理圖或原理展開圖通常是按功能電路如控制回路、,保護回路、信號回路來

5、繪制的；,安裝接線圖是按設備如開關柜、繼電器屏、信號,屏為對象繪制的。,?,原理接線圖：,是用來表示繼電保護、測量儀表和自動裝置,等工作原理的一種二次接線圖。,?,特點：,二次回路中的元件及設備以整體形式表示，同時將,相互聯(lián)系的電氣部件和連線畫在同一張圖上，給人以明確,的整體概念。,4.1.3,原理接線圖,KA:,電流繼電器,KT:,時間繼電器,KS:,信號繼電器,?,展開接線圖（簡稱展開圖）：,用來說明二次回路的動作原理,，在現場使用極為普遍。,?,特點：,將每套裝置的,有關設備部件解體，,按供電電源的不同分,別畫出電氣回路接線,圖，如交流電流回路,、交流電壓回路和直,流回路分開表示。為,了

6、避免混淆，將同一,個元件及設備的線圈,和結點采用相同的文,字標號表示。對于較,復雜的電路具有表達,清晰的優(yōu)點。,4.1.4,展開接線圖,?,安裝接線圖是制造廠加工制造屏（屏盤）和現場施工安裝,所必不可少的圖，也是運行試驗、檢修和事故處理等的主,要參考圖。,?,包括屏面布置圖、屏背面接線,圖和端子排圖三個組成部分，,它們相互對應相互補充。,?,屏面布置圖：說明屏上各個元,件及設備的排列位置和其相互,間距離尺寸的圖，按照一定的,比例尺繪制。,?,屏背面接線圖：在屏上配線所,必需的圖，其中應標明屏上各,設備在屏背面的引出端子之間,的連接情況，以及屏上設備與,端子排的連接情況。,4.1.5,安裝接線圖

7、,?,端子排圖：表示屏上需要,裝設的端子數目、類型及排,列次序以及它與屏外設備連,接情況的圖。,舉例,機床繼電器控制原理圖,SB,K,K 1,ST,1,ST,G,G KT,2ST,T Z,Z,Z,KT,KT 3ST T,K,：快進繼電器,限位開關,1ST,、,2ST,、,3ST,G,：工進繼電器,常閉,Z,：中間繼電器,常開,KT,：時間繼電器,繼電器,常開,T,：快退繼電器,常閉,SB,：自動復位按鍵,SB,K,K 1,ST,1,ST,G,G KT,2ST,T Z,Z,Z,KT,KT 3ST T,工作過程,：,1,、,SB,按下，,K,接通，,K,常開觸點閉合，,機床快進。,2,、遇到限位開

8、關,1ST,，常閉觸點開啟，,K,斷開停止快進；,1ST,常開觸點接通，,G,接通開始工進。,3,、遇到限位開關,2ST,，,2ST,常開觸點接,通，中間繼電器,Z,工作，使,Z,常開觸點閉,合，時間繼電器,KT,工作進行計時，當計,時時間到，,KT,常閉觸點開啟，工進繼電,器,G,停止工作。,4,、同時，與快退繼電器,T,串接的觸點,KT,閉合，,T,導通，機床快退，遇限位開關,3ST,后停止。,4.2,斷路器的控制與信號回路,斷路器控制信號回路是控制,(,操作,),高壓斷路器跳、合,閘的回路。由控制部分、中間放大元件與繼電器、操,作機構組成。,操動機構主要有手動操作、電磁操動機構,(CD)

9、,、彈,簧操動機構,(CT),、液壓操動機構,(CY),等。,一、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,能監(jiān)視控制回路操作電源及跳、合閘回路的完好,性；應對二次回路短路或過負荷進行保護。,3,斷路器操作機構中的合、跳閘線圈是按短時通,電設計的，在合閘或跳閘完成后，應能自動解除命,令脈沖，切斷合閘或跳閘電源。,4,應具有防止斷路器多次合、跳閘的“防跳”措,施。,5,應具有反映斷路器狀態(tài)的位置信號和手動或自,動合、跳閘的顯示信號，斷路器的事故跳閘回路，,應按“不對應原理”接線。,6,對于采用氣壓、液壓和彈簧操動機構的斷路器，,應有壓力是否正常、彈簧是否拉緊到位的監(jiān)視和閉

10、,鎖回路。,控制開關：,完成開關的跳、合閘操作。操作人員轉,動控制開關的手柄完成操作的執(zhí)行。對在工廠變電,所中常用的是,LW2,型系列自動復位控制開關。,(1)LW2,型控制開關的結構,二、斷路器控制開關的構成,觸點盒有,1a,、,4,、,6a,、,20,、,40,五種類型，每一種,觸點盒都有,2,個固定位置和,2,個復歸位置。,固定位置是指手柄轉到該位置時保持在該位置，復,歸位置指手柄轉到該位置，當運行人員松開手柄時，,在彈簧的作用下會復歸到原來起始的位置。,開關合閘的操作順序：,（,1,）合閘,預備合閘,合閘,合閘后,（,2,）跳閘,預備跳閘,跳閘,跳閘后,(2) LW2,型控制開關觸點圖

11、表,共有,“跳閘后”、“預備合閘”、“合閘”、“合,閘后”、“預備跳閘”、“跳閘”,6,個位置，其中“跳,閘后”和“合閘后”為固定位置，其它為操作時的過,渡位置。,三、斷路器控制回路與信號回路及操作,見書,P105,圖,4.2.2,1,、斷路器的手動控制,(P105,圖,4.2.2,）,手動合閘,斷路器處于跳閘狀態(tài)，控制開關,SA,處于“跳閘,后”位置，,HG,綠燈亮，發(fā)平光,表明斷路器是斷開狀態(tài)，合閘,回路完好又表明控制回路的熔斷器,FU,和,FU,完好回路。,控制開關,SA,順時針旋轉,90,，至“預備合閘”位置，觸點,9-,10,通，綠燈,HG,發(fā)閃光。,SA,順時針旋轉,45,置于“合

12、閘”位置。,SA,的,5-8,通，使合閘,接觸器,KM,動作，合閘線圈,YO,通電，斷路器合閘。綠燈熄滅，,紅燈亮。,當松開,SA,后，,SA,自動回到“合閘后”位置，,13-16,通，紅,燈發(fā)平光，表明斷路器手動合閘，同時表明,跳閘回路完好及,控制回路的熔斷器,FU,和,FU,完好。,手動跳閘,控制開關,SA,逆時針旋轉,90,置于“預備跳閘”位置，,13-,14,接通閃光母線，使紅燈,HR,發(fā)出閃光。,SA,繼續(xù)旋轉,45,而置于“跳閘”位置,6-7,通，使跳閘線圈,YR,接電，斷路器跳閘，紅燈熄滅，綠燈發(fā)平光。,當松開,SA,后，,SA,自動回到“跳閘后”位置，,10-11,通，,綠燈發(fā)

13、出平光，表明斷路器手動跳閘，又表明合閘回路完好,。,2,、斷路器的自動控制,（,1,）自動合閘,當自動合閘系統(tǒng)動作時，中間繼電器,KM1,閉合，使,KO,吸合,斷路器合閘。自動合閘時紅燈會閃爍，以示和手動合閘的區(qū)別。,（,1,）自動跳閘,當系統(tǒng)出現故障時，中間繼電器,KM0,閉合，使跳閘線圈,YR,動作，將斷路器切斷。自動合閘時綠燈發(fā)出閃光，表明,斷路器自動跳閘，又表明合閘回路完好。,3,、斷路器的“防跳”,出現多次“跳閘,合閘”現象，稱為“跳躍”。,跳閘電流流過防跳繼電器,KTL,的電流線圈，使其啟動，,KTL,1,常開觸點閉合（自鎖），,KTL,2,常閉觸點打開，其,KTL,電壓線圈也動作

14、，自保持。防止了跳躍現象。,4.3,中央信號回路,變電所信號：,斷路器位置信號、事故信號和預告信,號。,事故信號和預告信號是電氣設備信號的中心部分，,通常稱為,中央信號系統(tǒng),。,中央信號系統(tǒng)有以下幾種類型：,1.,事故信號,斷路器發(fā)生事故跳閘時，啟動蜂鳴器,發(fā)出聲響，同時斷路器的位置指示燈發(fā)出閃光。,2.,預告信號,當電氣設備出現不正常運行狀態(tài)時，啟,動警鈴發(fā)出聲響信號，同時標有故障性質的光字牌,點亮，指示不正常運行狀態(tài)的類型和位置，如變壓,器過負荷、控制回路斷線等。,3.,指揮信號和聯(lián)系信號,用于主控制室向其它控制室,發(fā)出操作命令和控制室之間的聯(lián)系。,一、對中央信號回路的要求,1.,中央事故

15、信號裝置應保證在任一斷路器事故跳,閘后，立即發(fā)出音響信號和燈光信號；,2.,中央預告信號裝置應保證在任一電路發(fā)生故障,時，能按要求（瞬時或延時）發(fā)出音響信號和燈光,信號；,3.,中央事故音響信號與預告音響信號應有區(qū)別。,一般事故音響信號電笛或蜂鳴器，預告音響信號用,電鈴；,4.,中央信號裝置在發(fā)出音響信號后，應能手動或自,動復歸（解除）音響，而燈光信號及其它指示信號,應保持到消除故障為止；,5.,所有有人值班的變電所都應在控制室內安裝中央,信號裝置；,6.,中央信號一般采用重復動作的信號裝置。,二、中央事故信號回路,按事故音響信號的動作特性分為,不能重復動作和能,重復動作兩類,；按復歸方法分為

16、,就地復歸和中央復,歸。,1,、就地復歸事故信號裝置,+WS WAS -WS,HA,SA1 SA1 QF1,SA2 SA2 QF2,1 3 19 17,就地復歸,:,通過解除斷路器啟動回路解除事故音響信號。,(1),正常時，,1-3,和,19-17,接通，,QF1,和,QF2,斷開，,HA,不通。,(2),當斷路器跳閘，使斷路器輔助觸點接通，,WS,和,WAS,聯(lián)通，,HA,發(fā)聲報警。,(3),解除時值班人員將斷路器手柄轉動跳閘后，事故解除。但,解除時燈光信號也熄滅，不利于判斷事故原因和發(fā)生地點。,1.,中央復歸不重復動作的事故信號回路,若某斷路器（,1QF,）因事故跳閘，事故信號回路起動，蜂

17、,鳴器,HB,發(fā)出聲響。按,SB2,復歸按鈕，中間繼電器,KM,啟動，,使,KM3-4,閉合，,KM1-2,斷開，解除音響。若此時,2QF,又發(fā),生了事故跳閘，蜂鳴器將不會發(fā)出聲響，這就叫做“不能,重復動作”。能在控制室手動復歸稱中央復歸。,SB1,為試驗,按鈕，用于檢查事故音響是否完好。,2,、中央復歸不能重復的事故信號裝置,KM,：中間繼電器,HA,KM,SB1,（實驗按鈕）,SB2,（解除按鈕）,2.,中央復歸重復動作的事故信號回路,2,、中央復歸能重復動作的事故信號裝置,TA,“重復動作”是利用控制開關與斷路器輔助觸點之,間的不對應回路中的附加電阻和信號沖擊繼電器（或,信號脈沖繼電器）

18、來實現的。,1,、電路組成：,（,1,）,ZC-23,型沖擊繼電器：由,TA,脈沖變流器、一次,側二極管,VD1,和電容,C,、二次側,KR,繼電器、二極管,VD2,構成。,功能：當一次側電流變化時，二次側會有感應電流，,可使,KR,繼電器吸合。,（,2,）,KM1,中間繼電器,1,有,KM1,1-2,、,3-4,、,5-6,三組,觸點。,KM1,1-2,接通，保持,KM1,的導通、,KM1,3-4,接通蜂鳴器、,KM15-6,接通時間繼電器。,（,3,）,KM2,中間繼電器,2,當,KM2,接通，切斷,KM1,的通路，使,KM13-4,斷開，解除音響信號。,2,、工作原理,（,1,）斷路器跳

19、閘時，,QF1,閉合使,TA,接通有電流流過，在次級,感應出脈沖電流，使,KR,繼電器吸合。,（,2,）,KR,接通使中間繼電器,KM1,的,KM11-2,和,KM13-4,吸合，,蜂鳴器,HA,發(fā)出音響。并使時間繼電器,KT,吸合開始計時。,（,3,）延時一段時間后，延時觸點,KT,閉合觸發(fā),KM2,，,KM2,吸,合使,KM2,的閉合觸點斷開，切斷,KM1,通路，音響信號解除。,中央預告信號回路是指在供配電系統(tǒng)中，發(fā)生不正常工作,狀態(tài)下發(fā)出音響和燈光信號，幫助值班人員發(fā)現隱患防止事,故擴大。常采用電鈴發(fā)出聲響，并利用燈光和光字牌來顯示,故障的性質和地點。中央預告信號裝置有直流和交流兩種，,

20、也有不重復動作和重復動作的兩種。,1.,中央復歸不,重復動作預告信,號回路,三、中央預告信號回路,KM,1 2,KM,3 4,KM,KM,5 6,SB2,SB1,HLY,HL,SB1,：實驗按鈕,SB2,：解除按鈕,KM:,中間,繼電器,HLY:,黃燈,HL,：光字牌,HA,K,K:,繼電器,當系統(tǒng)發(fā)生不正常工作狀態(tài)，繼電器,K,閉合，電路經,+WS,、,K,、,HL,、,WFS,使光字牌亮，提示發(fā)生故障的設備；,并經,KM,1-2,、,HA,、,-WS,使,HA,發(fā)音，提醒值班人員發(fā)生了,預告信號。,當按下解除按鈕,SB2,時，中間繼電器,KM,動作，,KM,1-2,打,開，切斷音響報警，接

21、通,KM2,3-4,（保持,KM2,接通）和,KM,5-6,，接通黃燈,HLY,，表明系統(tǒng)不正常狀態(tài)尚未解除。,只有當異常情況得到處理，使中間繼電器,KM,斷開，,KM5-6,斷開，黃燈熄滅，說明故障解除。,此電路的缺點是不能重復動作。,4.3,發(fā)電廠變電站的操作電源,二次回路的操作電源主要有,直流和交流,兩大類。,直流操作電源主要有,蓄電池和硅整流直流操作電,源,兩種。對采用交流操作的斷路器應采用,交流操作,電源,，對應的所有二次回路如保護回路繼電器、信,號回路設備、控制設備等均采用交流形式。,為保證供電和變電所的操作和運行，需要大量輔,助設備和控制設施，因此要設置滿足上述設備要求、,供電可

22、靠的操作電源。,操作電源：,給控制、信號、繼電保護與自動裝置、,事故照明和計算機系統(tǒng)等供電所設立的獨立電源。,一蓄電池組供電的直流操作電源,在一些大中型變電所中，可采用蓄電池組作直流操,作電源。蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩,種。,優(yōu)點：獨立電源，與被保護的電網電壓無關。,缺點：投資較大，需要充電設備和蓄電池組，修建,具有特殊要求的蓄電池室，輔助設備多，可靠性差。,4.4.1,直流操作電源,二硅整流直流操作電源,硅整流直流電源在工廠變配電所應用較廣，,其優(yōu)點,是：節(jié)省開支、建設安裝速度快、運行維護方便。,缺點：當一次回路發(fā)生故障，交流電壓會下降，使,整流無法工作。需要增加儲能裝置。,按斷路器的操動機構的