第7章工廠供電系統(tǒng)的二次回路與自動(dòng)裝置

第7章工廠供電系統(tǒng)的二次回路和自動(dòng)裝置工廠供電皖西學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)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(hào)回路、常用的電測(cè)量?jī)x表和絕緣監(jiān)視裝置，最后介紹線路自動(dòng)重合閘和備用電源自動(dòng)投入裝置，并簡(jiǎn)介工廠供電系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)化，最后講述二次回路的安裝接線及接線圖的繪制問(wèn)題。2第7章工廠供電系統(tǒng)的過(guò)電流保護(hù)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(hào)回路7.3電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置7.4

供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置與遠(yuǎn)程化7.5二次回路的接線和接線圖37.1二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，它是直接生產(chǎn)、輸送、分配電能的電氣設(shè)備。二次設(shè)備是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制、指示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)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。4二次回路作用：二次回路是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(hào)回路測(cè)量回路繼電保護(hù)回路自動(dòng)裝置回路5是供給全所開關(guān)電器的控制回路、繼電保護(hù)回路、自動(dòng)裝置和中央信號(hào)系統(tǒng)的最重要的電源，在任何情況下都應(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(dú)立的直流操作電源。（2）應(yīng)具有足夠的容量，以保證正常運(yùn)行時(shí)，操作電源母線(以下簡(jiǎn)稱母線)電壓波動(dòng)范圍小于±5％額定值；事故時(shí)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(hù)工作量、設(shè)備投資、等應(yīng)合理。對(duì)操作電源的基本要求6操作電源的分類

直流操作電源

（1）硅整流電容儲(chǔ)能直流電源

硅整流電容儲(chǔ)能直流電源是一種非獨(dú)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(dú)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電源。7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(hào)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(yuǎn)離主廠房的輔助設(shè)施。87.2高壓斷路器的控制和信號(hào)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(jī)構(gòu)有手動(dòng)式、電磁式、液壓式和彈簧儲(chǔ)能式。電磁式操作機(jī)構(gòu)只能采用直流操作電源，手動(dòng)式和彈簧儲(chǔ)能式可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。信號(hào)回路是用來(lái)指示一次電路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次回路。信號(hào)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)9斷路器的位置信號(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(hào)用來(lái)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(dòng)合閘；綠地閃光，表示斷路器自動(dòng)跳閘。預(yù)警信號(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)。對(duì)斷路器的控制和信號(hào)回路的主要要求引起值班人員注意107.2.2采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路117.2.3采用電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路127.2.3采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路采用彈簧操作機(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WAS-事故信號(hào)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QF1~6-斷路器輔助觸點(diǎn)SQ1、SQ2-觸能位置開關(guān)M-儲(chǔ)能電機(jī)137.3電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置7.3.1電測(cè)量?jī)x表

測(cè)量回路是變電所二次回路的重要組成部分。運(yùn)行人員必須依靠測(cè)量?jī)x表了解供配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)視電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。電氣設(shè)備和線路的運(yùn)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：電流表(A)、電壓表(V)、頻率表(Hz)、同步表、有功功率表(W)、無(wú)功功率表(var)、有功電度表(Wh)、無(wú)功電度表(varh)等。

147.3.1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(shí)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(gè)單相雙繞組電壓互感器和三只電壓表，也可采用三個(gè)單相三繞組電壓互感器或一個(gè)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。15TV—電壓互感器QS—高壓隔離開關(guān)及其輔助觸點(diǎn)SA—電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)PV—電壓表KV—電壓繼電器KS—信號(hào)繼電器WC—控制小母線WS—信號(hào)小母線WFS—預(yù)告信號(hào)小母線如圖所示電路，還可以通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)SA，測(cè)量一次電路的三個(gè)線電壓。16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(huì)感生零序電壓，從而無(wú)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(guò)互感器的兩個(gè)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(dòng)作，從而可實(shí)現(xiàn)一次系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視。177.4供電系統(tǒng)的自動(dòng)裝置與遠(yuǎn)動(dòng)化7.4.1電力線路的自動(dòng)重合閘裝置㈠概述運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(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。線路大多能恢復(fù)正常運(yùn)行。因此，如采用自動(dòng)重合閘裝置（簡(jiǎn)稱ARD），使斷路器在跳閘后，經(jīng)極短時(shí)間又自動(dòng)重新合閘，從而可大大提高供電可靠性，避免因停電而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的巨大損失。自動(dòng)重合閘裝置按其操作方式分，有機(jī)械式和電氣式；按組成元件分，有機(jī)電型和晶體管型；按重合次數(shù)分，有一次重合式、二次重合式和三次重合式。18供配電系統(tǒng)中采用的ARD，一般是一次重合式，因?yàn)橐淮沃睾鲜剑容^簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，而且基本上能滿足供電可靠性要求。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，ARD的重合功率隨著重合次數(shù)的增加而顯著降低。對(duì)架空線路來(lái)說(shuō)，一次重合成功率可達(dá)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。㈡電氣一次ARD的基本原理和要求（1）手動(dòng)合閘按下合閘按鈕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。（2）手動(dòng)跳閘按下跳閘按鈕SB2，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器跳閘19（3）自動(dòng)重合閘當(dāng)線路上發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作，其出口繼電器觸點(diǎn)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(diǎn)QF3-4閉合，同時(shí)重合閘繼電器KAR起動(dòng)，經(jīng)短延時(shí)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(shí)，ARD不應(yīng)該動(dòng)作。（2）如一次電路出現(xiàn)故障使斷路器跳閘時(shí)，ARD應(yīng)該動(dòng)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“防跳”措施。（3）ARD動(dòng)作后，應(yīng)能自動(dòng)返回，為下一次動(dòng)作做好準(zhǔn)備。（4）ARD動(dòng)作后，應(yīng)能自動(dòng)返回，為下一次動(dòng)作做好準(zhǔn)備。

217.4.2備用電源自動(dòng)投入裝置㈠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(jìn)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(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱APD），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，從而大大提高供電可靠性。㈡APD的基本原理㈢高壓雙電源互為備用的APD電路示例2223注：“×”表示觸點(diǎn)接通。

247.4.3工廠供電系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)化簡(jiǎn)介㈠概述隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有的企業(yè)特別大型企業(yè)供配電系統(tǒng)的控制、信號(hào)和監(jiān)測(cè)工作，已開由人工管理、就地監(jiān)控發(fā)展為運(yùn)動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)遙控、遙信、遙測(cè)，即所謂“三遙”；如加上遙調(diào)，即所謂“四遙”。供配電系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)裝置，現(xiàn)在多采用微機(jī)（微型電子計(jì)算機(jī)）來(lái)實(shí)現(xiàn)。㈡微機(jī)控制的供電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)裝置簡(jiǎn)介微機(jī)控制的供電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)裝置，由調(diào)度端、執(zhí)行端及聯(lián)系兩端的信號(hào)通道等三部分組成。25261調(diào)度端調(diào)度端由操縱臺(tái)和數(shù)據(jù)處理用微機(jī)組成。操縱臺(tái)包括：①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(tái)斷路器都裝有跳、合閘狀態(tài)指示燈。②數(shù)據(jù)采集和監(jiān)倥用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一套，包括：主機(jī)一臺(tái)，用以發(fā)出各項(xiàng)指令進(jìn)行操作；打印機(jī)一臺(tái)，可根據(jù)指令隨時(shí)打印出所需要的數(shù)據(jù)資料；彩色CRT（顯示器）一臺(tái)，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。③若干路就地常測(cè)入口，通過(guò)數(shù)字表，將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，并用以隨時(shí)顯示全廠電源進(jìn)線的電壓和功率。④通信接口，用以完成與數(shù)據(jù)處理用微機(jī)之間的通信聯(lián)絡(luò)。27數(shù)據(jù)處理用微機(jī)的功能主要有：①根據(jù)所記錄的全天小時(shí)平均負(fù)荷繪出全廠用電負(fù)荷曲線；②按全廠有功電能、功率因數(shù)及最大需電量等計(jì)算每月總電費(fèi)；③統(tǒng)計(jì)全廠高峰負(fù)荷時(shí)間的用電量；④根據(jù)需要，統(tǒng)計(jì)各配電線路的用電情況；⑤統(tǒng)計(jì)和分析系統(tǒng)的運(yùn)行情況及事故情況等。2信號(hào)通道信號(hào)通道是用來(lái)傳遞調(diào)度端操縱臺(tái)與執(zhí)行端控制箱之間往返的信號(hào)用的通道，一般采用帶屏蔽的電話電纜，控制距離小于1km時(shí)，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(guò)分線盒與之相聯(lián)。283執(zhí)行端

執(zhí)行端是用邏輯電路和繼電保護(hù)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(diǎn)至少要裝設(shè)一臺(tái)。

（1）遙控

（2）遙信

（3）遙測(cè)

（4）遙調(diào)4電能遙測(cè)遙測(cè)有功和無(wú)功電能297.5二次回路的接線和接線圖7.5.1二次回路的接線要求按GB50171—1992《電氣裝置安裝工程·盤、柜及二次回路結(jié)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)體芯線應(yīng)無(wú)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(hào)，編號(hào)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(wú)損傷。（6）每個(gè)接線端子的每側(cè)接線應(yīng)為1根，不得超過(guò)2根。（7）二次回路接地應(yīng)設(shè)專用螺栓。30（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2.5mm2；其他回路截面積不應(yīng)小于1.5mm2；對(duì)電子元件回路、弱電回路采用錫焊連接時(shí)，在滿足載流量和電壓降及有足夠機(jī)械強(qiáng)度的情況下，可采用不小于0.5mm2截面的絕緣導(dǎo)體。

用于連接門上的電器、控制臺(tái)板等可動(dòng)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(zhǎng)度應(yīng)有適當(dāng)裕度。（2）線束應(yīng)有外套塑料管等加強(qiáng)絕緣層。（3）與電器連接時(shí)，端部應(yīng)絞緊，并應(yīng)加終端附或搪錫，不得松動(dòng)、斷股。（4）在可動(dòng)部位兩端應(yīng)用卡子固定。31引入盤、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(hào)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(jī)械應(yīng)力。（2）鎧裝電纜在進(jìn)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(hù)、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(jì)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(hù)。（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(zhǎng)應(yīng)留有適當(dāng)余量。（6）強(qiáng)、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。327.5.2二次回路接線圖的繪制㈠接線圖的繪制要求應(yīng)遵循GB6988.5—1996《電氣制圖·接線圖和接線表》的規(guī)定，其圖形符號(hào)應(yīng)符合GB4728—1954.85《電氣圖用圖形符號(hào)》的有關(guān)規(guī)定，其文字符號(hào)包括項(xiàng)目代號(hào)應(yīng)符合GB5094—1985《電氣技術(shù)中的項(xiàng)目代號(hào)》及GB7159—1987《電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制訂通則》的有關(guān)規(guī)定。㈡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GB5094—1985標(biāo)明其項(xiàng)目種類代號(hào)。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(shí)，必須經(jīng)過(guò)端子排。端子排由專門的接線端子板組合而成。33