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1、,第8章 工厂变电所二次回路和自动装置,8.1 二次回路概述,8.2 操 作 电 源,8.3 高压断路器控制回路,8.4 中央信号回路,8.5 测量和绝缘监测监视回路,8.6 二次回路安装接线图,小 结,8.7 自动重合闸装置(ARD),8.8 备用电源自动投入装置(APD),8.9 变电站综合自动化,8.1 二次回路概述,二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路。二次回路又称二次系统。按功能二次回路可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动化回路，为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。,8.2 操作电源,二次回路的操作电源主要有直流和交流两大类。直流操
2、作电源主要有蓄电池和硅整流直流操作电源两种。对采用交流操作的断路器应采用交流操作电源，对应的所有二次回路如保护回路继电器、信号回路设备、控制设备等均采用交流形式。,8.2.1 直流操作电源,1蓄电池组供电的直流操作电源 在一些大中型变电所中，可采用蓄电池组作直流操作电源。蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。,8.2 操作电源,硅整流直流电源在工厂变配电所应用较广，按断路器的操动机构的要求有电容储能(电磁操动)和电动机储能(弹簧操动)等类型。 图示为硅整流电容储能直流系统原理图。,2硅整流直流操作电源,8.2 操作电源,在直流母线上还接有绝缘监察装置和闪光装置，绝缘监察装置采用电桥结构，用以
3、监测正负母线或直流回路对地绝缘电阻，当某一母线对地绝缘电阻降低时，电桥不平衡，检测继电器中有足够的电流流过，继电器动作发出信号。闪光装置主要提供灯光闪光电源，其工作原理示意图如图所示。,8.2 操作电源,8.2.2 交流操作电源,交流操作电源的优点是：接线简单、投资低廉、维修方便。缺点是：交流继电器性能没有直流继电器完善，不能构成复杂的保护。,1继电保护的交流操作方式,(1)直接动作式,(2)去分流跳闸的操作方式,(3)速饱和变流器式,8.2 操作电源,8.2.2 交流操作电源,2控制回路、信号回路的交流操作电源,(1)交流操作系统的闪光装置,交流系统闪光继电器原理接线图,8.2 操作电源,8
4、.2.2 交流操作电源,2控制回路、信号回路的交流操作电源,(2)交流操作系统中央信号装置 中央信号分事故信号和预告信号。事故信号是用于故障跳闸时的报警信号，预告信号是用于不跳闸故障的报警信号。,中央复归式不重复动作中央信号原理接线图,8.2 操作电源,8.2.3 所用变压器,变电所的用电一般应设置专门的变压器供电，简称“所用变”。变电所的用电主要有室外照明、室内照明、生活区用电、事故照明、操作电源用电等。,8.3 高压断路器控制回路,断路器控制回路的基本要求如下：,8.3.1 直流操作电源,断路器控制回路是指控制(操作)高压断路器跳、合闸的回路，直接控制对象为断路器的操动(作)机构。操动机构
5、主要有手动操作、电磁操动机构(CD)、弹簧操动机构(CT)、液压操动机构(CY)等。,1能手动和自动合闸与跳闸。,2能监视控制回路操作电源及跳、合闸回路的完好性；应对二次回路短路或过负荷进行保护。,3断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，在合闸或跳闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合闸或跳闸电源。,4应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施。,5应具有反映断路器状态的位置信号和手动或自动合、跳闸的显示信号，断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线,8.3 高压断路器控制回路,8.3.2 手动操作的断路器控制回路,8.3 高压断路器控制回路,8.3.3 电磁操动机构的断路器控
6、制回路,1.控制开关 控制开关是断路器控制和信号回路的主要控制元件，由运行人员操作使断路器合、跳闸，在工厂变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关。,(1)LW2型控制开关的结构,8.3 高压断路器控制回路,8.3.3 电磁操动机构的断路器控制回路,1.控制开关 控制开关是断路器控制和信号回路的主要控制元件，由运行人员操作使断路器合、跳闸，在工厂变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关。,(2) LW2型控制开关触点图表,8.3 高压断路器控制回路,8.3.3 电磁操动机构的断路器控制回路,2电磁操动机构 的断路器控制及信号回路,8.3 高压断路器控制回路,8.3.4 弹簧操动机构的断
7、路器控制回路,直流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制及信号回路,8.3 高压断路器控制回路,8.3.4 弹簧操动机构的断路器控制回路,交流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制及信号回路,8.4 中央信号回路,8.4.1 对中央信号回路的要求,1中央事故信号装置应保证在任一个断路器事故跳闸时，能立即(不延时)发出音响信号和灯光信号或其他指示信号。,2中央事故音响信号与预告音响信号应有区别。一般事故音响信号为电笛或蜂鸣器，预告音响信号用电铃。,3中央预告信号装置应保证在任一个电路发生故障时，能按要求(瞬时或延时)准确发出信号，并能显示故障性质和地点,4中央信号装置在发出音响信号后，应能手动或自动复归
8、(解除)音响，而灯光信号及其他指示信号应保持到消除故障为止。,5接线应简单、可靠，对信号回路的完好性应能监视。,6对事故信号、预告信号及其光字牌应能进行是否完好的试验。,7企业变配电所的中央信号一般采用能重复动作的信号装置；当变配电所主结线比较简单或一般企业配电所可采用不能重复动作的中央信号装置。,8.4 中央信号回路,8.4.2 中央事故信号回路,1中央复归不重复动作的事故信号回路,不能重复动作的中央复归式事故信号回路WS信号小母线WAS事故音响信号小母线 1SA、2SA控制开关 1SB试验按钮2SB音响解除按钮 KM中间继电器 HB蜂鸣器,8.4 中央信号回路,8.4.2 中央事故信号回路
9、,2中央复归重复动作的事故信号回路,8.4 中央信号回路,8.4.3 中央预告信号回路 中央预告信号是指在供电系统中，发生故障和不正常工作状态而不需跳闸的情况下发出预告音响信号。常采用电铃发出声响，并利用灯光和光字牌来显示故障的性质和地点。,1不能重复动作的中央复归式预告音响信号回路,8.4 中央信号回路,8.4.3 中央预告信号回路,2能重复动作的中央复归式预告音响信号回路,8.5 测量和绝缘监测监视回路,8.5.1 测量仪表配置,1变配电装置中测量仪表的配置,(1)在工厂供配电系统每一条电源进线上，必须装设计费用的有功电度表和无功电度表及反映电流大小的电流表。通常采用标准计量柜，计量柜内有
10、专用电流、电压互感器。,(2)在变配电所的每一段母线上(310kV)，必须装设电压表4只，其中一只测量线电压，其他三只测量相电压。中性点非直接接地的系统中，各段母线上还应装设绝缘监视装置，绝缘监视装置所用的电压互感器与避雷器放在一个柜内(简称PT柜)。,(3)35610kV变压器应在高压侧或低压侧装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表和无功电度表各一只，6kV10kV0.4kV的配电变压器，应在高压侧或低压侧装设一只电流表和一只有功电度表，如为单独经济核算的单位，变压器还应装设一只无功电度表。,(4)3kV10kV配电线路，应装设电流表，有功电度表，无功电度表各一只，如不是单独经济核算
11、单位时，无功电度表可不装设。当线路负荷大于5000kVA及以上时，还应装设一只有功功率表。,(5)低压动力线路上应装一只电流表。照明和动力混合供电的线路上照明负荷占总负荷1520以上时，应在每相上装一只电流表。如需电能计量，一般应装设一只三相四线有功电度表。,(6)并联电容器总回路上，每相应装设一只电流表，并应装设一只无功电度表。,8.5 测量和绝缘监测监视回路,8.5.1 测量仪表配置,2仪表的准确度要求,(1)交流电流、电压表、功率表可选用1.52.5级；直流电路中电流、电压表可选用1.5级；频率表0.5级。,(2)电度表及互感器准确度配置。,(3)仪表的测量范围和电流互感器变流比的选择，
12、宜满足当电力装置回路以额定值运行时，仪表的指示在标度尺的23处。对有可能过负荷的电力装置回路，仪表的测量范围，宜留有适当的过负荷裕度。对重载启动的电动机和运行中有可能出现短时冲击电流的电力装置回路，宜采用具有过负荷标度尺的电流表。对有可能双向运行的电力装置回路，应采用具有双向标度尺的仪表。,8.5 测量和绝缘监测监视回路,8.5.1 测量仪表配置,常用仪表准确度配置,8.5 测量和绝缘监测监视回路,8.5.2 直流绝缘监视回路,1两点接地的危害,A、B两点接地会造成误跳闸情况。,KM保护出口继电器QF断路器辅助触点 YR跳闸线圈,8.5 测量和绝缘监测监视回路,8.5.2 直流绝缘监视回路,2
13、直流绝缘监视装置回路图,(a)等效电路 (b)原理接线图KSE接地信号继电器 1SL绝缘监视转换开关 SL母线电压表转换开关R+、R母线绝缘电阻 1R，2R平衡电阻 3R电位器,8.6 二次回路安装接线图,8.6.1 二次回路的接线要求,1. 按图施工，接线正确,2. 导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。,3. 盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。,4. 电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，编号应正确、字迹清晰不易脱色。,5. 配线应整齐、清晰、美观，导线绝缘应良好，无损伤。,6. 每个接线端子的每侧接线宜为1根，不得超过2根，有更多导线连接时可采用
14、连接端子；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于螺栓连接端子，当接两根导线时，中间应加平垫片。,7. 二次回路接地应设专用螺栓,8. 盘、柜内的二次回路配线：电流回路应采用电压不低于500V的铜芯绝缘导线，其截面不应少于25平方毫米；其他回路配线不应小于15平方毫米；对电子元件回路、弱电回路采用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度的情况下，可采用不小于05平方毫米截面的绝缘导线。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,这里所讲的二次回路的接线图主要是指二次安装接线图，简称二次接线图。是安装施工和运行维护时的重要参考图纸。二次接线图是用来表示屏(
15、成套装置)内或设备中各元器件之间连接关系的一种图形。,1电气图的一般规则,(1)图幅分区,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,(2)图线,图线形式,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,2二次回路接线图的绘制,(1)项目代号,高层代号 是指系统或设备中较高层次的项目，用前缀“=”加字母代码和数字表示，如“=S1”表示较高层次的装置S。位置代号 按规定，位置代号以项目的实际位置(如区、室等)编号表示，用前缀“+”加数字或字母表示，可以有多项组成，如+3+A+5，表示3号室内A列第5号屏。,8.6 二次回
16、路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,2二次回路接线图的绘制,种类代号 一个电气装置一般有多种类型的电器元件组成，如继电器，熔断器、端板等，为明确识别这些器件(项目)所属种类，设置了种类代号，用前缀“-”加种类代号和数字表示，如“-K1”表示顺序编号为1的继电器。,项目种类字母代号表,端子代号 用来识别电器、器件连接端子的代号。用前缀“：”加端子代号字母和端子数字编号，如“-Q1：2”表示开关(隔离)Q1的第2端子，“X1：2”则表示端子排X1的第二个端子。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,2二次回路接线图的绘制,(2)安装单位和屏内设备,为了区分同一屏中两个以上分
17、别属于不同一次回路的二次设备，设备上必须标以安装单位的编号，安装单位的编号用罗马数字、等来表示，如图所示。,(3)接线端子(排)在屏内与屏外二次回路设备的连接或屏内不同安装单位设备之间以及屏内与屏顶设备之间的连接都是通过端子排来连接的。若干个接线端子组合在一起构成端子排，端子排通常垂直布置在屏后两侧。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,端子按用途有以下几种:,一般端子 适用于屏内、外导线或电缆的连接,连接端子 与一般端子的外形基本一样，不同的是中间有一缺口，通过缺口可以将相邻的连接端子或一般端子用连接片连为一体，提供较多的接点供接线使用,试验端子 用于需要接人试验仪器的电
18、流回路中。通过它来校验电流回路中仪表和继通过它来校验电流回路中仪表和继电器的准确度.,端子外形图a)一般端子 b)连接端子 c)试验端子 d)试验端子接线,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,(4)端子排的排列顺序 交流电流回路；交流电压回路；信号回路；控制回路；其他回路；转接回路。,(5)二次回路接线表示方式连续线 在图中表示设备之间连接线是用连续的图线画出的，当图形复杂时，图线的交叉点太多，显得很乱；中断线又叫相对编号法，就是甲、乙两个设备需要连接时，在设备的接线柱上画一个中断线并标明接线的去向，没有标号的接线柱，表示空着不接。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2
19、二次回路的接线,3屏面布置图的绘制,(1)控制屏屏面布置原则,控制屏屏面布置应满足监视和操作调节方便、模拟接线清晰的要求。相同的安装单位其屏面布置应一致。,测量仪表应尽量与模拟接线对应，A、B、C相按纵向排列，同类安装单位中功能相同的仪表，一般布置在相对应的位置。,每列控制屏的各屏间，其光字牌的高度应一致，光字牌宜放在屏的上方，要求上部取齐，也可放在中间，要求下部取齐。,操作设备宜与其安装单位的模拟接线相对应。功能相同的操作设备，应布置在相对应的位置上，操作方向全变电所必须一致。,操作设备(中心线)离地面一般不得低于600mm，经常操作的设备宜布置在离地面8001500mm处。,8.6 二次回
20、路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,3屏面布置图的绘制,(2)继电保护屏屏面布置,继电保护屏屏面布置应在满足试验、检修、运行、监视方便的条件下，适当紧凑。,相同安装单位的屏面布置宜对应一致，不同安装单位的继电器装在一块屏上时，宜按纵向划分，其布置宜对应一致。,各屏上设备装设高度横向应整齐一致，避免在屏后装设继电器。,调整、检查工作较少的继电器布置在屏的上部，调整、检查工作较多的继电器布置在中部。一般按如下次序由上至下排列：电流、电压、中间、时间继电器等布置在屏的上部，方向、差动、重合闸继电器等布置在屏的中部。,各屏上信号继电器宜集中布置，安装水平高度应一致。信号继电器在屏面上安装中心线离
21、地面不宜低于600mm。,试验部件与连接片的安装中心线离地面宜不低于300mm。,继电器屏下面离地250mm处宜设有孔洞，供试验时穿线用。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,3屏面布置图的绘制,(3)信号屏屏面布置,信号屏屏面布置应便于值班人员监视。,中央事故信号装置与中央预告信号装置，一般集中布置在一块屏上，但信号指示元件及操作设备应尽量划分清楚。,信号指示元件(信号灯、光字牌、信号继电器)一般布置在屏正面的上半部，操作设备(控制开关、按钮)则布置在它们的下方。,为了保持屏面的整齐美观，一般将中央信号装置的冲击继电器、中间继电器等布置在屏后上部(这些继电器应采用屏前接线
22、式)。中央信号装置的音响器(电笛、电铃)一般装于屏内侧的上方。,8.6 二次回路安装接线图,8.6.2 二次回路的接线,屏面布置图,a)35kV主变控制屏 b)信号屏 c)继电保护屏,8.7 自动重合闸装置(ARD),8.7.1 对自动重合闸的要求,1.手动或遥控操作断开断路器及手动合闸于故障而线路保护动作，断路器跳闸后，自动重合闸不应动作。,2. 除上述情况外，当断路器因继电保护动作或其他原因而跳闸时，自动重合闸装置均应动作。,3. 自动重合次数应符合预先规定，即使ARD装置中任一元件发生故障或接点粘接时，也应保证不多次重合。,4. 应优先采用由控制开关位置与断路器位置不对应的原则来启动重合
23、闸。同时也允许由保护装置来启动，但此时必须采取措施来保证自动重合闸能可靠动作。,5. 自动重合闸在完成动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。有值班人员的10kV以下线路也可采用手动复归。,6. 自动重合闸应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护的动作。,8.7 自动重合闸装置(ARD),8.7.2 电气一次自动重合闸装置,图示为自动重合闸原理图，重合闸继电器采用DH-2型，1SA为断路器控制开关，图中所画为合闸后的位置，2SA为自动重合闸装置选择开关，用于投入和解除ARD。,2SA选择开关 1SA断路器控制开关 KAR重合闸继电器 KM合闸继电器YR跳闸线圈 QF断路器辅助触点
24、 1KM一防跳继电器(DZB-115型中间继电器)2KM后加速继电器(D6145型中间继电器) KS-DX-11型信号继电器,8.8 备用电源自动投入装置(APD),8.8.1对备用电源自动投入装置的要求,图示为自动重合闸原理图，重合闸继电器采用DH-2型，1SA为断路器控制开关，图中所画为合闸后的位置，2SA为自动重合闸装置选择开关，用于投入和解除ARD。,8.8 备用电源自动投入装置(APD),8.8.2 备用电源自动投入装置,1主电源与备用电源方式的APD接线,备用电源自动投入原理接线图a) 对应的主接线图 b) 备用电源自动投入装置接线图,8.8 备用电源自动投入装置(APD),8.8
25、.2 备用电源自动投入装置,2双电源互为备用的APD接线,双电源互为备用的APD原理接线a)一段母线电压回路 b)二段母线电压回路 c)APD控制电路,8.9 变电站综合自动化,8.9.1 概述,变电站是电力系统的重要组成部分，随着现代计算机技术、现代通信和网络技术的发展及在电力系统中的广泛应用，变电站综合自动化装置的发展，特别是变电站无人值班技术的发展，已经进入以计算机网络为核心，采用分层、分布式控制方式，集控制、保护、测量、信号、远动为一体的综合自动化阶段。,1电力系统计算机网络的有关概念,2. 变电站综合自动化系统的功能,8.9 变电站综合自动化,8.9.2 变电所的微机保护,1.微机继
26、电保护的构成 : 微机继电保护装置主要由硬件系统和软件系统两部分构成。,（1）硬件系统: 典型微机继电保护装置的硬件系统框图如图所示。它包括输入信号、数据信号系统、微机主机、键盘。打印机、输出信号等。,8.9 变电站综合自动化,8.9.2 变电所的微机保护,1.微机继电保护的构成 : 微机继电保护装置主要由硬件系统和软件系统两部分构成。,（2）软件系统:微机继电保护装置的软件系统一般包括调试监控程序、运行监控程序、中断继电保护功能程序三部分。,8.9 变电站综合自动化,8.9.2 变电所的微机保护,2微机保护的有关程序（1）自检程序（2）继电保护程序,3微机保护系统的运行,8.9 变电站综合自
27、动化,8.9.3 变电所的微机监控系统,1微机监控系统结构,根据工厂变电所运行监控要求，微机监控系统主要由数据采集系统、微机主机、键盘、打印机、显示器和开关量输出系统等组成。,微机监控系统结构框图,8.9 变电站综合自动化,8.9.3 变电所的微机监控系统,1微机监控系统结构,微机监控系统系统硬件框图,8.9 变电站综合自动化,8.9.3 变电所的微机监控系统,2微机监控系统的应用软件,变电所微机监控系统的应用软件是在硬件系统提供的支持下，为完成微机监控系统的各种功能而设计和编制的。,变电所微机监控系统是一个实时监控系统。它不仅要监测正常运行时变电所的主要运行参数和开关操作的情况，而且要监测不
28、正常运行状态和故障时的有关参数和开关状态信息，进行判断和分析，输出执行命令，去调节某些参数或控制某些对象，使偏离规定值的参数重新恢复到规定值范围内。,8.9 变电站综合自动化,8.9.3 变电所的微机监控系统,主程序原理框图,第 8 章 小结,1操作电源有交流和直流之分，它为整个二次系统提供工作电源，一般为220V。在一般大中型变电所中，都用所用变提供所内用电及操作电源，直流操作电源可采用蓄电池，也可采用硅整流电源，后者较为普遍。交流操作电源可取自互感器二次侧或所用电变压器低压母线，但保护回路的操作电源通常取自电流互感器，较常用的交流操作方式是去分流跳闸的操作方式。,2高压系统中，断路器控制回
29、路、继电保护回路在整个二次回路中有若干个，每一个断路器都有一个控制回路，也必然有一个继电保护回路与之对应，因为断路器的控制范围和继电保护范围是一致的，继电保护动作(如需跳闸)都要通过断路器来实现。断路器的操作有电磁操动机构、弹簧操动机构、液压和气体操作机构。,第 8 章 小结,3中央信号系统，分事故音响信号和预告音响信号。事故信号由蜂鸣器或电笛发出并配以相应的灯光、位置等信号，预告信号用电铃发出音响信号并配以灯光等信号。从功能上讲，有不能重复动作和能重复动作的事故、预告音响信号，能重复动作的音响信号采用信号脉冲继电器构成。整个变电所只有一套中央信号系统，通常安装在主控制室内的信号屏内。,4直流
30、系统绝缘监视主要是利用电桥平衡原理来实现的，是对直流系统是否存在接地隐患进行监视。,5二次系统的安装接线图，通常是屏上设备的背视图。最常用的接线表示方法是相对编号法，屏内有不同一次回路的二次设备时，要标明安装单位，用罗马字母、等表示。接线端子用X表示，按功能分有一般端子、连接端子、试验端子等。各种回路需经端子排连接时，在端子排的排列顺序依次为交流电流、电压回路、信号回路、控制回路、其他回路。,第 8 章 小结,6自动重合闸装置是在线路发生短路故障时，断路器跳闸后进行的重新合闸，能提高线路供电的可靠性，主要用于架空线路。自动重合闸装置有机械式和电气式两种，机械式适用于弹簧操作机构的断路器，电气式适用于电磁操作机构的断路器。工厂变电所中一般采用一次重合闸装置。,7变电站综合自动化系统主要分为微机保护和微机监控两大系统。微机保护主要是应用微机控制技术，替代传统机电型和电子型模拟式继电保护装置，以获得更好的工作特性和更高的技术指标。微机监控系统则是应用微机控制技术，替代现行的人工监控方式，实现运行调度的自动化和微机化。变电站综合自动化系统主要由硬件系统和软件系统两部分构成。,
