第七章工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動裝置

1、第七章 工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動裝置 本章主要內(nèi)容：二次回路概念及其操作電源 第一節(jié) 二次回路及其操作電源 二次回路的安裝接線及接線圖的繪制。 高壓斷路器的控制與信號回路常用的電測量儀表和絕緣監(jiān)視裝置線路自動重合閘和備用電源自動投入裝置一、概述 二次回路(即二次電路)：是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路運行的電路，亦稱二次系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、繼電保護和自動化系統(tǒng)等。 按電源性質(zhì)分：直流回路、交流回路 按用途分：斷路器控制(操作)回路、信號回路、測量和監(jiān)視回路、繼電保護和自動裝置回路等。 二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和自動裝置、信號回路、監(jiān)測

2、系統(tǒng)及其他二次回路所需的電源。因此對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)運行的影響。 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；但由于它充電時要排出氫和氧的混合氣體，有爆炸危險，而且隨著氣體帶出硫酸蒸氣，有強腐蝕性，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，機械強度高，使用壽命長，腐蝕性小，無需專用房間來裝設(shè)，應(yīng)用比較普遍。 (二)由整流裝置供電的直流操作電源 1硅整流電容儲能式直流電源 單獨采用硅整流器來作直流操作電源，在交流供

3、電系統(tǒng)電壓降低或電壓消失時，將嚴重影響直流系統(tǒng)的正常工作，因此宜采用有電容儲能的硅整流電源，在交流供電系統(tǒng)電壓降低或消失時，由儲能電容器對繼電保護和跳閘回路供電，使其正常動作，如下圖所示。 C1、C2儲能電容器,WC控制小母線,WF閃光信號小母線,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、信號和保護回路供電。硅整流器U2的容量較小，僅向控制、信號和保護回路供電（由二極管VD1、VD2、VD3起作用）。 2復(fù)式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：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

4、控制等二次回路。 當穩(wěn)壓要求較高時裝設(shè)鐵磁諧振穩(wěn)壓器 三、交流操作電源 對采用交流操作的斷路器，應(yīng)采用交流操作電源，所有保護繼電器、控制設(shè)備、信號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，可使二次回路簡化，投資減少，維護方便，但是它不適于比較復(fù)雜的繼電保護、自動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操作或彈簧操作及繼電保護采用交流操作的場合。 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。 第二節(jié) 高壓斷路器的控制和信號回路 高壓斷路

5、器控制回路：指控制(操作)高壓斷路器分、合閘的回路。電磁操作機構(gòu)只能采用直流操作電源，彈簧操作機構(gòu)和手動操作機構(gòu)可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。 信號回路：指示一次電路設(shè)備運行狀態(tài)的二次回路。按用途分，有斷路器位置信號、事故信號和預(yù)告信號等。 斷路器位置信號用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。一般是紅燈(符號RD)亮，表示斷路器在合閘位置；綠燈(符號GN)亮，表示斷路器在分閘位置。 事故信號用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。一般是紅燈閃光，表示斷路器自動合閘；綠燈閃光，表示斷路器自動跳閘。此外還有事故音響信號和光字牌等。 預(yù)告信號是在一次設(shè)備出現(xiàn)不正常狀態(tài)時或在故障初期發(fā)出的報警信號。

6、值班員可根據(jù)預(yù)告信號及時處理。一、采用手動操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路 WC控制小母線,WS信號小母線,R1、 R2限流電阻，QM手動操作機構(gòu)輔助觸點 （具體過程見下頁） 合閘時，推上操作機構(gòu)手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點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，但電流很小，不會動作。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同時起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。 分閘時，扳下操作機構(gòu)手柄使斷路器分閘。斷路器的輔助觸點QF34斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點QF12閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)

7、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同時起著監(jiān)視控制回路完好性的作用。 在斷路器正常操作分、合閘時，由于操作機構(gòu)輔助觸點QM與斷路器輔助觸點QF56都是同時切換的，總是一開一合，所以事故信號回路總是不通的，不會錯誤地發(fā)出事故信號。 當一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器KM觸點閉合，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，QF12閉合，使綠燈GN亮。這時操作機構(gòu)的操作手柄雖然仍在合閘位置，但其黃色指示牌掉落，表示斷路器自動跳閘。同時事故信號回路接通，發(fā)出音響

8、和燈光信號。這事故信號回路是按“不對應(yīng)原理”接線的，由于操作手柄仍在合閘位置，其輔助觸點QM閉合，而斷路器已事故跳閘，其輔助觸點QF56也返回閉合，因此事故信號回路接通。當值班員得知事故跳閘信號后，可將操作手柄扳下至分閘位置，這時黃色指示牌隨之返回，事故信號也隨之解除?？刂苹芈分蟹謩e與指示燈GN和RD串聯(lián)的電阻R1和R2，主要用來防止指示燈燈座短路時造成控制回路短路或斷路器誤跳閘。 二、采用電磁操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路 電磁操作回路的控制開關(guān)采用雙向自復(fù)式并具有保持觸點的LW5型萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，其手柄正常為垂直位置(0o)。順時針扳轉(zhuǎn)45o，為合閘(ON)操作，手松開即自動返回(復(fù)位)，保

9、持合閘狀態(tài)。反時針扳轉(zhuǎn)45o，為分閘(OFF)操作，手松開也自動返回，保持分閘狀態(tài)。圖中虛線上打黑點()的觸點，表示在此位置時該觸點接通；而虛線上標出的箭頭()，表示控制開關(guān)手柄自動返回的方向。 WC控制小母線,WL燈光信號小母線,WF閃光信號小母線,WS信號小母線,WAS信號音響小母線,WO合閘小母線 合閘時，將控制開關(guān)SA手柄順時針扳轉(zhuǎn)45 o，這時其觸點SA12接通，合閘接觸器KO通電(其中QF12原已閉合)，其主觸點閉合，使電磁合閘線圈YO通電，斷路器合閘。合閘后，控制開關(guān)SA自動返回，其觸點SA12斷開，切斷合閘回路，同時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

10、YR回路的完好性。 分閘時，將控制開關(guān)SA手柄反時針扳轉(zhuǎn)45 o，這時其觸點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自動返回，其觸點SA78斷開，斷路器輔助觸點QF34也斷開，切斷跳閘回路，同時觸點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。 由于紅、綠指示燈兼起監(jiān)視分、合閘回路完好性的作用，長時間運行，因此耗能較多。為了減少操作電源中儲能電容器能量的過多消耗，因此另設(shè)燈光指示小母線WL(+)，專用來接入紅、綠指示燈。儲能電容器的電能只給控制小母線WC供電。 當一次電路發(fā)生短路故障時，繼電

11、保護裝置動作，其出口繼電器KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路(其中QF34原已閉合)，使斷路器自動跳閘。隨后QF34斷開，使紅燈RD滅，并切斷跳閘回路，同時QF12閉合，而SA在合閘位置，其觸點SA56也閉合，從而接通閃光電源WF(+)，使綠燈GN閃光，表示斷路器自動跳閘。由于斷路器自動跳閘，SA在合閘位置，其觸點SA910閉合，而斷路器已跳閘，其觸點QF56也閉合，因此事故音響信號回路接通，又發(fā)出音響信號。當值班員得知事故跳閘信號后，可將控制開關(guān)SA的操作手柄扳向分閘位置(反時針扳轉(zhuǎn)45 o后松開)，使SA的觸點與OF的輔助觸點恢復(fù)“對應(yīng)”關(guān)系，全部事故信號立即解除。第三節(jié) 電測量儀表與絕緣

12、監(jiān)視裝置 一、電測量儀表電測量儀表：對電力裝置回路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計費、技術(shù)經(jīng)濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。 電測量儀表按其用途，分為常用測量儀表和計量儀表兩類。前者是對一次電路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進行供用電的技術(shù)經(jīng)濟考核分析和對電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，即各種電能表(又稱電度表)。 1對常用測量儀表的一般要求 2對電能計量儀表的一般要求 3變配電裝置中各部分儀表的配置見電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范 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，以便及時發(fā)現(xiàn)單相接地故障，以免單相接地

13、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，可采用三個單相雙繞組電壓互感器和三只電壓表進行測量，也可以采用一個三相五芯柱三繞組電壓互感器測量。當一次電路某一相發(fā)生接地故障時，電壓互感器二次側(cè)的對應(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的一種輔助裝置。 第四節(jié) 供電系統(tǒng)的自動裝置與遠動化 一、電力線路的自動重合閘裝置 由運行經(jīng)驗可知，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

14、性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)能很快地自行消除。如果采用自動重合閘裝置(簡稱ARD，或ZCH)，使斷路器在自動跳閘后又自動重新合閘，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，按自動重合閘的方法分，有機械式和電氣式；按組成元件分，有機電型、晶體管型和微機型；按重合次數(shù)分，有一次重合式、二次重合式、三次重合式等。 工廠供電系統(tǒng)中采用的ARD，一般都是一次重合式(機械式或電氣式)，因為一次重合式ARD比較簡單經(jīng)濟，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 手動合閘時，按下SB1，使合閘接觸器KO通

15、電動作，從而使合閘線圈YO動作，使斷路器合閘。手動分閘時，按下SB2，使跳閘線圈YR通電動作，使斷路器分閘。 當一次電路發(fā)生短路故障時，保護裝置動作，其出口繼電器KM觸點閉合，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF自動跳閘。與此同時，斷路器輔助觸點QF34閉合；而且重合閘繼電器KAR起動，經(jīng)整定的時限后其延時閉合常開觸點閉合，使合閘接觸器KO通電動作，從而使斷路器重合閘。如果一次電路的短路故障是瞬時性的，已經(jīng)消除，則重合成功。如果短路故障尚未消除，則保護裝置又要動作，其出口繼電器KM觸點閉合，又使斷路器跳閘。由于一次ARD采用了防跳措施(圖上未示出)，因此不會再次重合閘。 二、備用電源自動投入裝置

16、 在要求供電可靠性較高的工廠變配電所中，如果在作為備用電源的線路上裝設(shè)備用電源自動投入裝置(簡稱APD或BZT)，則在工作電源線路突然斷電時，利用失壓保護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，使備用電源投入運行，從而提高供電的可靠性，保證對用戶的不間斷供電，其原理如下圖所示。 假設(shè)電源進線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)。當回路WL1斷電引起失壓保護動作使QF1跳閘時，其常開觸點QF1的3-4斷開，使原來通電動作的時間繼電器KT斷電，但其延時斷開觸點尚未及斷開，這時QF1的另一常閉觸點12閉合，從而使合閘接

17、觸器KO通電動作，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的延時斷開觸點斷開，切斷KO的回路，同時QF2的聯(lián)鎖觸點12斷開，防止YO長時間通電。 第五節(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)無損傷。4、電纜芯線和導(dǎo)線的端部均應(yīng)標明其回路編號，字跡清晰且不易脫色。 導(dǎo)線還應(yīng)符合其它要求（263頁） 二、二次回路

18、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，標明其項目代號。項目代號的段別和符號如表71所示。項目是指接線圖上用圖形符號所表示的元件、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、放大器、電源裝置、開關(guān)設(shè)備等。 表71 項目代號的段別與符號 項目段別 代號名稱 前綴符號 示 例 第一段 高層代號= =A3 第二段 位置代號+W5第三段種類代號- -P2 第四段 端子代號： ：4 例如，儀表的項目代號為P，現(xiàn)有有功電能表、無功電能表和電流表，可分別標為P1、P2和P3，也可