工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置

1、工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置 本章首先講述二次回路概念及其操作電源，接著依次講述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，最后介紹線路自動重合閘和備用電源自動投入裝置，并簡介工廠供電系統(tǒng)遠動化，最后講述二次回路的安裝接線及接線圖的繪制問題。2工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置第7章 工廠供電系統(tǒng)的過電流保護7.1 二次回路及其操作電源7.2 高壓斷路器的控制和信號回路7.3 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 供電系統(tǒng)的自動裝置與遠程化7.5 二次回路的接線和接線圖3工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.1 二次回路及其操作電源7.1.1 概述一次設(shè)備(也稱主設(shè)備)是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體，它是直接生

2、產(chǎn)、輸送、分配電能的電氣設(shè)備。二次設(shè)備是對一次設(shè)備進行控制、指示、監(jiān)測和保護的電氣設(shè)備。一次回路指一次設(shè)備及其相互連接的回路 (又稱主回路或主系統(tǒng)或主電路)。二次回路指二次設(shè)備及其相互連接的回路。4工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置二次回路作用：二次回路是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行、可靠供電的重要保障，它是發(fā)電廠和變電站中不可缺少的重要組成部分。 電源性質(zhì)交流回路直流回路分類交流電流回路交流電壓回路電流互感器供電電壓互感器供電用途斷路器控制回路信號回路測量回路繼電保護回路自動裝置回路5工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置 是供給全所開關(guān)電器的控制回路、繼電保護回路、自動裝置和中央信號系統(tǒng)的最重要的電源，在任

3、何情況下都應(yīng)保證供電的可靠性。 7.1.2 操作電源（1）應(yīng)保證供電的可靠性，最好有獨立的直流操作電源。（2）應(yīng)具有足夠的容量，以保證正常運行時，操作電源母線(以下簡稱母線)電壓波動范圍小于5額定值；事故時的母線電壓不低于90額定值。（3）波紋系數(shù)小于5%。（4）使用壽命、維護工作量、設(shè)備投資、等應(yīng)合理。對操作電源的基本要求6工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置操作電源的分類 直流操作電源 （1）硅整流電容儲能直流電源 硅整流電容儲能直流電源是一種非獨立式的直流電源。它是由硅整流設(shè)備和電容器組成的。 （2）蓄電池直流電源蓄電池是一種獨立可靠的直流電源，它不受交流電源的影響。它是發(fā)電廠和變電站常用的操作

4、電源。7工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置交流操作電源 交流操作電源直接使用交流電源。一般由電流互感器向斷路器的跳閘回路供電；由廠(站)用變壓器向斷路器的合閘回路供電；由電壓互感器(或廠用變壓器)向控制、信號回路供電。 它只適用于不重要的終端變電站，或用于發(fā)電廠中遠離主廠房的輔助設(shè)施。8工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.2 高壓斷路器的控制和信號回路7.2.1 概述高壓斷路器的控制回路就是控制（操作）斷路器分、合閘的回路。操作機構(gòu)有手動式、電磁式、液壓式和彈簧儲能式。電磁式操作機構(gòu)只能采用直流操作電源，手動式和彈簧儲能式可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。 信號回路是用來指示一次電路設(shè)備運行狀態(tài)的二

5、次回路。信號按用途分，有斷路器位置信號、事故信號和預(yù)告信號9工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置斷路器的位置信號用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)。一般是紅燈亮，表示斷路器處在合閘位置；綠燈亮，表示斷路器處在分閘位置。事故信號用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)，紅燈閃光，表示斷路器自動合閘；綠地閃光，表示斷路器自動跳閘。預(yù)警信號是在一次設(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。對斷路器的控制和信號回路的主要要求引起值班人員注意10工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.2.2 采用手動操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路11工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.2.3 采用電磁操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路12工廠供電

6、系統(tǒng)次回路和自動裝置7.2.3 采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路WC-控制小母線WS-信號小母線WAS-事故信號小母線SA-控制開關(guān)SB-按鈕RD-紅色指示燈GN-綠色指示燈YO-合閘線圈YO-跳閘線圈QF16-斷路器輔助觸點SQ1、SQ2-觸能位置開關(guān)M-儲能電機13工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.3 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置7.3.1 電測量儀表 測量回路是變電所二次回路的重要組成部分。運行人員必須依靠測量儀表了解供配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，監(jiān)視電氣設(shè)備的運行參數(shù)。 電氣設(shè)備和線路的運行參數(shù)主要有：電流、電壓、頻率、電能、溫度、絕緣電阻等。相應(yīng)的儀表有

7、：電流表(A)、電壓表(V)、頻率表(Hz)、同步表、有功功率表(W)、無功功率表(var)、有功電度表(Wh)、無功電度表(varh)等。 14工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.3.1 絕緣監(jiān)視裝置絕緣監(jiān)視裝置用于小接地電流的系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現(xiàn)單相接地故障，設(shè)法處理，以免故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故。 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，也可采用三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器，接成Y0的二次繞組，其中三只電壓表均接各相的相電壓。15工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置TV電壓互感器 QS高壓隔離開關(guān)及其輔助觸點 SA電壓轉(zhuǎn)換開關(guān) PV電壓表 KV

8、電壓繼電器 KS信號繼電器 WC控制小母線 WS信號小母線 WFS預(yù)告信號小母線如圖所示電路，還可以通過電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)SA，測量一次電路的三個線電壓。16工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置 必須指出：作為絕緣監(jiān)視用的三相電壓互感器不能是三芯柱的，而必須是五芯柱。由于單相接地而在電壓互感器鐵心中引起的三相零序磁通是相同的，不可能在三芯柱的鐵芯內(nèi)形成閉合回路，零序磁通只能經(jīng)鐵芯附近的氣縫閉合。這零序磁通也就不可能與互感器的二次繞組及輔助二次繞組交鏈，因此在二次繞組及輔助二次繞內(nèi)不會感生零序電壓，從而無法反應(yīng)一次側(cè)的單相接地故障。而五芯柱電壓互感器，由于單相接地而在其鐵心中引起的三相零序磁通，可通過互感器的

9、兩個邊柱形成閉合回路。因此可在互感器二次繞組內(nèi)感生零序電壓，使電壓繼電器KV動作，從而可實現(xiàn)一次系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視。 17工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.4 供電系統(tǒng)的自動裝置與遠動化7.4.1 電力線路的自動重合閘裝置概述 運行經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)的故障特別是架空線路上的故障大多是暫時性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數(shù)能很快地自行消除。線路大多能恢復(fù)正常運行。因此，如采用自動重合閘裝置（簡稱ARD），使斷路器在跳閘后，經(jīng)極短時間又自動重新合閘，從而可大大提高供電可靠性，避免因停電而給國民經(jīng)濟帶來的巨大損失。 自動重合閘裝置按其操作方式分，有機械式和電氣式；按組成元件分，有機電型和晶體管型；按重合次

10、數(shù)分，有一次重合式、二次重合式和三次重合式。18工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置供配電系統(tǒng)中采用的ARD，一般是一次重合式，因為一次重合式，比較簡單經(jīng)濟，而且基本上能滿足供電可靠性要求。運行經(jīng)驗證明，ARD的重合功率隨著重合次數(shù)的增加而顯著降低。對架空線路來說，一次重合成功率可達60%90%，而二次重合成功率只有15%左右，三次重合成功率僅3%左右。因此，一般工礦企業(yè)的供配電系統(tǒng)中只采用一次重合閘。電氣一次ARD的基本原理和要求 （1）手動合閘 按下合閘按鈕SB1，使合閘接觸器KO通電動作，從而使合閘線圈YO動作，使斷路器合閘。 （2）手動跳閘 按下跳閘按鈕SB2，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器

11、跳閘19工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置（3）自動重合閘 當(dāng)線路上發(fā)生短路故障時，保護裝置動作，其出口繼電器觸點KM閉合，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器跳閘。斷路器跳閘后，其輔助觸點QF3-4閉合，同時重合閘繼電器KAR起動，經(jīng)短延時接通合閘接觸器KO回路，接觸器KO又接通合閘線圈YO回路，使斷路器重新合閘，恢復(fù)供電。20工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置不論哪一種ARD電路，都應(yīng)滿足以下基本要求： （1）用控制開關(guān)或遙控裝置將短路器斷開時，ARD不應(yīng)該動作。 （2）如一次電路出現(xiàn)故障使斷路器跳閘時，ARD應(yīng)該動作。但一次ARD，只應(yīng)重合一次，因此應(yīng)有防止斷路器多次重合于發(fā)生永久性故障的一次電路上的“

12、防跳”措施。 （3）ARD動作后，應(yīng)能自動返回，為下一次動作做好準(zhǔn)備。（4）ARD動作后，應(yīng)能自動返回，為下一次動作做好準(zhǔn)備。 21工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.4.2 備用電源自動投入裝置概述在要求供電可靠性較高的企業(yè)變配電所中，通常設(shè)有兩路及以上的電源進線，或設(shè)有廠用自備電源。在車間變電所低壓側(cè)，大多設(shè)有與相鄰車間變電所相連的低壓聯(lián)絡(luò)線。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），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，從而大大提高供電可靠性。 APD的基本原理 高壓雙電源

13、互為備用的APD電路示例22工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置23工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置注：“”表示觸點接通。 24工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.4.3 工廠供電系統(tǒng)遠動化簡介概述 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，有的企業(yè)特別大型企業(yè)供配電系統(tǒng)的控制、信號和監(jiān)測工作，已開由人工管理、就地監(jiān)控發(fā)展為運動化，實現(xiàn)遙控、遙信、遙測，即所謂“三遙”；如加上遙調(diào)，即所謂“四遙”。 供配電系統(tǒng)的運動裝置，現(xiàn)在多采用微機（微型電子計算機）來實現(xiàn)。 微機控制的供電系統(tǒng)運動裝置簡介 微機控制的供電系統(tǒng)運動裝置，由調(diào)度端 、執(zhí)行端及聯(lián)系兩端的信號通道等三部分組成 。25工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置26工廠供

14、電系統(tǒng)次回路和自動裝置1 調(diào)度端 調(diào)度端由操縱臺和數(shù)據(jù)處理用微機組成。操縱臺包括：供電系統(tǒng)模擬盤，其上繪有供電系統(tǒng)主電路圖，主電路圖上每臺斷路器都裝有跳、合閘狀態(tài)指示燈。數(shù)據(jù)采集和監(jiān)倥用計算機系統(tǒng)一套，包括：主機一臺，用以發(fā)出各項指令進行操作；打印機一臺，可根據(jù)指令隨時打印出所需要的數(shù)據(jù)資料；彩色CRT（顯示器）一臺，用以顯示系統(tǒng)全部或局部的工作狀態(tài)和有關(guān)數(shù)據(jù)以及各種操作命令和事故狀態(tài)等。若干路就地常測入口，通過數(shù)字表，將信號輸入計算機，并用以隨時顯示全廠電源進線的電壓和功率。通信接口，用以完成與數(shù)據(jù)處理用微機之間的通信聯(lián)絡(luò)。27工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置 數(shù)據(jù)處理用微機的功能主要有： 根據(jù)

15、所記錄的全天小時平均負荷繪出全廠用電負荷曲線； 按全廠有功電能、功率因數(shù)及最大需電量等計算每月總電費； 統(tǒng)計全廠高峰負荷時間的用電量； 根據(jù)需要，統(tǒng)計各配電線路的用電情況； 統(tǒng)計和分析系統(tǒng)的運行情況及事故情況等。2 信號通道 信號通道是用來傳遞調(diào)度端操縱臺與執(zhí)行端控制箱之間往返的信號用的通道，一般采用帶屏蔽的 電纜，控制距離小于1km時，也可才用控制電纜或塑料絕緣導(dǎo)體線。通道的敷設(shè)一般采用樹干式，各車間變電所通過分線盒與之相聯(lián)。 28工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置3 執(zhí)行端 執(zhí)行端是用邏輯電路和繼電保護裝置而組成的成套裝置。它的主要功能是：控制箱。每一被控制點至少要裝設(shè)一臺。（1）遙控 （2）遙

16、信 （3）遙測（4）遙調(diào)4 電能遙測遙測有功和無功電能29工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置7.5 二次回路的接線和接線圖7.5.1 二次回路的接線要求按GB501711992電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結(jié)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)體芯線應(yīng)無損傷。（4）電纜芯線和所配導(dǎo)線的端部均應(yīng)標(biāo)明其回路編號，編號正確，字跡清晰且不易脫色。 （5）配線應(yīng)整齊、清晰、美觀、導(dǎo)體絕緣應(yīng)良好，無損傷。（6）每個接線端子的每側(cè)接線應(yīng)為1根，不得超過2根。 （

17、7）二次回路接地應(yīng)設(shè)專用螺栓。30工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置（8）盤、柜內(nèi)的配線，電流回路應(yīng)采用電壓不低于500V的銅芯絕緣導(dǎo)體，其截面不應(yīng)小于；其他回路截面積不應(yīng)小于1.5 mm2；對電子元件回路、弱電回路采用錫焊連接時，在滿足載流量和電壓降及有足夠機械強度的情況下，可采用不小于0.5 mm2截面的絕緣導(dǎo)體。 用于連接門上的電器、控制臺板等可動部分的導(dǎo)體，還應(yīng)符合下列要求：（1）采用多股軟導(dǎo)線，敷設(shè)長度應(yīng)有適當(dāng)裕度。（2）線束應(yīng)有外套塑料管等加強絕緣層。（3）與電器連接時，端部應(yīng)絞緊，并應(yīng)加終端附或搪錫，不得松動、斷股。（4）在可動部位兩端應(yīng)用卡子固定。31工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置引入

18、盤、柜內(nèi)的電纜及其芯線應(yīng)符合下列要求： （1）引入盤、柜的電纜應(yīng)排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應(yīng)固定牢固，不得使所接的端子排受到機械應(yīng)力。 （2）鎧裝電纜在進入盤、柜后，應(yīng)將鋼帶切斷，切斷處的端部應(yīng)扎緊，并應(yīng)將鋼帶接地。 （3）使用于靜態(tài)保護、控制等邏輯回路的控制電纜，應(yīng)采用屏蔽電纜，其屏蔽層應(yīng)按設(shè)計要求的接地方式予以接地。 （4）橡膠絕緣的芯線應(yīng)外套絕緣管保護。 （5）盤、柜內(nèi)的電纜芯線，應(yīng)按垂直或水平有規(guī)律地配置，不得任意歪斜交叉連接。備用芯長應(yīng)留有適當(dāng)余量。 （6）強、弱電回路不應(yīng)使用同一根電纜，并應(yīng)分別成束分開排列。 32工廠供電系統(tǒng)次回路和自動裝置二次回路接線圖的繪制 接線圖的繪制要求 應(yīng)遵循1996電氣制圖接線圖和接線表的規(guī)定，其圖形符號應(yīng)符合GB47281954.85電氣圖用圖形符號的有關(guān)規(guī)定，其文字符號包括項目代號應(yīng)符合GB50941985電氣技術(shù)中的項目代號及GB71591987電氣技術(shù)中的文字符號制訂通則的有關(guān)規(guī)定。 接線圖的繪制方法1、二次設(shè)備的表示方法二次設(shè)備都必須按GB50941985標(biāo)明其項目種類代號。2、接端子的表示方法盤（柜）外的導(dǎo)線或設(shè)備與盤上的二次設(shè)備相連時，必須經(jīng)過端子排。端子排由專門的接線端子板組合而成。33工廠供電系統(tǒng)次回路和