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1、变电所二次系统,国家电网 冀北电力唐山供电公司郭卫国,招电力专业人才，上电力英才网,主要内容,第1章 二次回路图的基本知识第2章 操作电源第3章 测量监察回路第4章控制回路,第1章 二次回路图的基本知识,第一节 二次回路的分类一、按二次回路功能划分二、按发展阶段划分第二节 二次回路图的阅读及绘制一、二次回路图的基本知识二、二次回路图的绘制与阅读,第一节 二次回路的分类(功能划分),二次回路是一个具有多种功能的复杂网络，其内容包括高压电气设备和电力线路的控制、调节、信号、测量与监察、继电保护与自动装置、同期、操作电源等系统。控制回路控制回路由各种控制器具、控制对象和控制网络构成。其主要作用是对发
2、电厂及变电站的开关设备进行跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。信号回路信号回路由信号发送机构、接收显示元件及其网络构成。其作用是准确、及时地显示出相应一次设备的工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。测量监察回路测量与监察回路由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。其作用是指示或记录主要电气设备和输电线路的运行参数，监察绝缘状况，作为生产调度和值班人员掌握主系统的运行情况，进行经济核算和故障处理的主要依据。,继电保护与自动装置继电保护与自动装置由互感器、变换器、各种继电保护及自动装置、选择开关及其网络构成。其作用是保护主系统的正常运行，一次系统一
3、旦出现故障或异常便自动进行处理，并发出相应信号。由于继电保护与自动装置已形成独立的专业技术，设有专门课程进行系统讲授，所以本教材仅将有关内容作简单讲述。调节回路调节回路由测量机构、传输设备、执行元件及其网络构成。其作用是调节某些主设备的工作参数，以保证主设备及电力系统的安全、经济、稳定运行。同期回路同期回路由电压互感器、同期开关、同期装置构成，其作用是保证各电源在满足同期条件下投入系统运行，在发电厂投运并列、电网联络时起关键作用。7操作电源操作电源由直流电源设备和供电网络构成。其作用是供给上述各二次系统的工作电源，及其他重要设备的事故电源。,二次回路分类（发展划分）,二次回路技术水平的高低是发
4、电厂及变电站生产自动化程度的重要标志，发电厂及变电站的控制方式是二次回路技术发展的重要体现。和电力系统的发展一样，二次回路经历过从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。就发电厂及变电站的控制方式而言，经历了以下四个发展阶段。1.就地分散控制就地分散控制是对每一个被控制对象设置独立的控制回路，实现一对一的控制。这种控制方式简便易行，但不便于各机组、设备间的协调配合，适用于小型发电厂及变电站。2.集中控制集中控制是在发电厂或变电站内设置一个中央控制室（又称主控制室），对全厂（站）的主要电气设备（如同步发电机、主变压器、高压厂用变压器、35kV及以上电压的输电线路等）实行远方集中控制。采用集中控制时，
5、相应的继电保护、自动装置也安装在中央控制室内，不但可以节省控制电缆、便于调试维护，而且会提高运行的安全性。,3.单元控制单元控制是单机容量在200MW及以上发电机采用的控制方式。按单元制控制时，炉、机、电按单元制运行，设置数个单元控制室和一个网络控制室。每个单元控制室包括发电机或发电机双绕组变压器组，高压厂用工作及备用变压器，以及其他需要集中控制的设备。在网络控制室控制三绕组及自耦变压器，高压母线设备和110kV及以上高压输电线路。运行实践表明，采用单元控制有利于运行人员协调配合，尤其是便于炉、机、电的统一指挥调度和事故处理，并可大大改善炉、机值班人员的工作条件，是目前我国大型发电厂主要采用的
6、控制方式。4.综合控制综合控制就是以电子计算机为核心，同时完成发电厂及变电站的控制、监察、保护、测量、调节、分析计算、计划决策等功能，实现最优化运行。综合控制是电力生产过程自动化水平高度发展的重要标志。,第二节 二次回路图的阅读及绘制,图纸是工程的语言。二次回路图是用来详细表示二次设备及其连接的原理性电路图。它的用途是详细理解二次电路和设备的作用原理；为测试和寻找故障提供信息；用作编制二次接线图的依据。是发电厂及变电站的重要技术资料。为了便于利用和管理，按用途和绘制方法的不同一般分为原理图、布置图、安装图和解释性图四类。原理图是二次接线的原始图纸，用以表达二次回路的构成和相互动作顺序和工作原理
7、。在我国习惯上把原理图分为归总式和展开式两种形式。归总式原理图是一种将二次回路与有关一次设备画在一起，以整体图形符号表示二次设备，按电路实际连接关系绘制的图纸；展开式原理图是将二次设备的线圈与触点分别用图形符号表示，按回路性质的不同分为几部分（如交流电流回路、交流电压回路、直流回路、信号回路等）绘制的图纸。布置图和安装图将在后面讲述。解释性图是除了原理图、布置图和安装图以外，根据实际需要绘制的图。,一、二次回路图的基本知识,二次电路图中的元件和设备，都应用国家统一规定的图形符号表示。需要时可用简化外形来表示，元件和设备的布置可不符合实际位置。图形符号的旁边应标注项目代号，一般标注项目种类代号。
8、项目种类代号用一个英文字母或两个英文字母表示，在字母前加前缀“”，在不致引起混淆的情况下，前缀可以省略（本篇二次电路图中均省略）。二次回路图常用的图形符号如表3-9-1所示，常用的项目种类代号如表3-9-2所示。为了区别同类的不同设备，可在字母后加数字，如K1、K2等。为了区别同一设备中同类的不同部件，如一个继电器有几对触点，第一对触点可用K1.1表示，第二对触点可用K1.2表示。,对于元件和设备的可动部分如触点，通常表示在非激励或不工作的状态和位置。例如，继电器和接触器在非激励状态；断路器和隔离开关在断开位置；事故、报警等开关在设备正常使用的位置。对于在驱动部分和被驱动部分之间采用机械连接的
9、元件和设备，如继电器的线圈和触点，在二次电路图中有集中表示法、半集中表示法和分散表示法三种表示，三种表示法的画法如表3-9-3所示。,集中表示法是将设备的线圈和触点画在一起，并用虚线表示它们之间的机械连接，在线圈旁标注设备的项目种类代号。半集中表示法与集中表示法相似，只是部分触点可分散开画，表示机械连接的虚线允许折弯、分支和交叉。分散表示法是将同一设备的线圈和触点分散画在不同位置，为表示它们之间的机械连接，在线圈和触点旁都标注该设备的项目种类代号。上述内容为二次回路图的基本知识，也是阅读二次回路图的基本依据。,二、二次回路图的绘制与阅读,二次回路图常见的绘制方法有两种。一种是二次元件和设备用集
10、中和半集中表示法画出；另一种是二次元件和设备用分散表示法画出。用后一种画法绘制的二次回路图称为展开式电路图。图3-9-1为用集中表示法画出的610kV线路过电流保护电路图。由图可见，整套保护装置由四只继电器K1、K2、K3、K4组成。K1、K2为电流继电器，其线圈分别接于电流互感器TA1、TA3的二次侧回路中。当一次电路发生相间短路时，电流互感器二次侧回路中的电流增大，当通过继电器K1或K2线圈中的电流超过其动作值时，其触点闭合，将直流电源的正极加到时间继电器K3的线圈上，线圈的另一端接在直流电源的负极，时间继电器K3起动，经一定时限后其延时触点闭合，直流电源正极经信号继电器K4的线圈、断路器
11、QF的辅助触点S2和分闸线圈Y2到负极。分闸线圈Y2通过电流时，使断路器自动分闸，将短路事故切除。信号继电器K4的线圈通过电流后继电器起动，其触点闭合，发出信号。注意，断路器自动分闸前是闭合的，所以其常开辅助触点S2处于闭合状态；当断路器自动分闸后，辅助触点S2断开，切断分闸线圈Y2中的电流。,用集中表示法画出的电路图能比较直观而清楚地说明保护装置的工作原理，而且图中将二次电路和有关的一次部分画在一起，所以这种电路图能给阅图者建立一个明确的整体概念。但是，图中线条较多，当二次电路较复杂时，不很清晰，故这种电路图仅用于简单的电路中。在工程中比较广泛地应用展开式电路图。,展开式电路图中各二次元件分
12、解为若干部分，按其动作顺序可分成交流电流回路展开图、交流电压回路展开图、直流控制回路和信号回路展开图等几部分。图3-9-2所示展开式电路图便由交流电流回路、直流控制回路和信号回路三部分组成。属于某个回路中的设备部件应画在展开式电路图的该部分中，于是属于同一设备的不同部件可能会画在展开式电路图的不同的回路中。每种回路又有许多电路的支路，这些支路在绘制展开式电路图时可以垂直排列，如图3-9-2（a）所示，也可以水平排列，如图3-9-2（b）所示。各支路排列的顺序为：对交流回路按相序，对直流回路按动作顺序。垂直排列时各支路自左往右排列；水平排列时各支路自上往下排列。各支路中设备的部件按实际情况相互连
13、接。垂直排列时自上往下画，水平排列时自左往右画。根据展开图绘制的方法，可以得出阅读展开图要领：先看交流后看直流、自左往右看、自上往下看。首先先按列或行一个支路一个支路的依照顺序读通，有时性质不同的支路是交错画在一起的，要跳过无关支路、找到有关支路，把与这个支路有联系的所有支路都找到。在读具体支路时，要首先找到继电器线圈的起动支路，然后寻找该继电器的触点支路。一个继电器往往右几对触点，所有与该继电器有关的触点支路都要找到。应一个支路一个支路的找下去，一个继电器一个继电器地看通。,图3-9-2 610kV线路过电流保护展开式电路图,下面以图3-9-2为例，来阅读二次回路展开图。当一次电路发生短路时
14、，电流互感器TA1和TA3二次侧电路中电流增大，电流继电器K1和K2起动。在直流控制回路中找到K1和K2的触点，此常开触点闭合、使时间继电器K3起动。经一定延时后K3触点闭合，一方面使断路器自动分闸，同时起动信号继电器K4，K4起动后其触点闭合后发出信号。看展开式电路图要细心，要一个支路一个支路地看通，一个继电器一个继电器地看懂，这样便可以理解整个装置的工作原理。比较图3-9-1与图3-9-1可知，展开式电路图线条清晰，便于阅读，便于了解整个装置的动作程序和工作原理，尤其在复杂电路中更为突出，故得到广泛应用。,小结 二次回路是一个多功能复杂网络，包括控制回路、信号回路、测量监察回路、继电保护与
15、自动装置、调节回路、操作电源等。二次回路图中，各种设备都按国家统一规定的图形符号表示。二次回路一般分为原理图、布置图、安装图和解释性图四类，原理图分为归总式和展开式两种形式，工程中广泛应用展开图。展开图按交流电流、交流电压和直流电路分别画出，元件部件分别画在它们所在的电路中，形成许多支路。这些支路遵循一定规律，可以垂直排列，也可以水平排列。阅读展开图时，应“自上往下看，自左往右看”。对展开图的画法和阅读应熟练掌握。,第二章 操作电源,第一节 直流负荷及操作电源一、直流负荷的分类二、操作电源的分类及作用三、对操作电源的基本要求第二节 蓄电池组直流系统一、蓄电池的作用、容量及直流系统二、蓄电池组的
16、运行方式,发电厂及变电站的操作电源，是为继电保护及自动装置、信号设备，控制及调节设备等供电的电源。在发电厂及大、中型变电站主要采用直流操作电源，所以本章主要讨论直流操作电源。,第一节 直流负荷及操作电源,一、直流负荷的分类发电厂及变电站的直流负荷，按其用电特性的不同分为经常负荷、事故负荷和冲击负荷三类。经常负荷经常负荷指在各种运行状态下，由直流电源不间断供电的负荷。主要包括经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器；经常点亮的直流照明灯；经常投入运行的逆变电源等。事故负荷事故负荷指正常运行时由交流电源供电，当发电厂和变电站的自用交流电源消失后由直流电源供电的负荷。它一般包括有：事故照明、汽轮机润
17、滑油泵、发电机氢冷密封油泵及载波通讯备用电源等。冲击负荷冲击负荷是指直流电源承受的短时最大电流。它包括断路器合闸时的冲击电流和此时直流母线上所承受的其它负荷电流（经常负荷与事故负荷）。由上述发电厂及变电站的直流负荷可知，这些负荷非常重要，一旦出现故障将会造成严重后果，因此，操作电源必须满足在任何情况下都能保证可靠的不间断的向用电负荷供电。,二、操作电源的分类及作用发电厂及变电站的操作电源可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。目前发电厂及变电站中常用的直流操作电源有：蓄电池组直流电源。复式整流直流电源。硅整流电容直流电源。交流操作电源用于小型变电站，以站用变压器、电压互感器及电流互感器供电。,
18、蓄电池组直流电源蓄电池组是一种与电力系统运行方式无关的独立电源系统。发电厂及变电站故障甚至交流电源完全消失的情况下，仍能在一定的时间内（通常为2h）可靠供电，因此，它具有很高的供电可靠性。此外，由于蓄电池组电压平稳，容量较大，可以提供断路器合闸时所需要的较大的短时冲击电流，满足较复杂的继电保护和自动装置要求，并可作为事故保安负荷的备用电源。蓄电池组的主要缺点是运行维护工作量较大，寿命较短，价格昂贵，并需要许多辅助设备和专用的房间。但由于发电厂及变电站的对操作电源的可靠性有较高的要求，所以，蓄电池组仍然是发电厂及大、中型变电站不可缺少的电源设备。,硅整流电容器储能的直流电源硅整流电容器储能的直流
19、电源装置，由硅整流设备和储能电容器组构成，硅整流设备将厂（站）用的交流电源变为直流作操作电源。为了在交流系统发生短路故障时，仍能使继电保护及断路器可靠动作，装设了储能电容器。正常情况下，由硅整流设备向直流母线上的直流负荷供电的同时给储能电容器充电，当直流母线电压下降到很低时，电容器即放电释放出能量供继电保护装置和断路器跳闸使用，保护装置动作切除故障后，所用电源和直流电压恢复正常，电容器又充电储能。由于受到储能电容器容量的限制，这种操作电源在交流电源消失后，只能在短时间内向继电保护及自动装置以及断路器跳闸回路供电。主要使用在小型发电厂及中、小型变电站。,复式整流直流电源复式整流直流电源，是一种以
20、厂（站）自用交流电源、电压互感器二次电压、电流互感器二次电流等为输入量的复合式整流设备。在正常运行时，由厂（站）自用交流电源或电压互感器二次电压经整流后向直流负荷供电；交流系统发生短路故障时，由电流互感器二次电流通过磁饱和稳压器变为一定的电压，再经过整流向直流负荷供电。因此，也可以说复式整流电源是由电压源（从厂、站自用交流电源或电压互感器取得）和电流源（从电流互感器取得）两部分组成。其结构简单、运行维护工作量小，并能在故障状态下输出较大的直流电流，广泛用于具有单电源的中小型变电站。,交流操作电源交流操作电源就是直接使用交流电源作二次回路的工作电源。采用交流操作电源时，一般由电流互感器供电给反应
21、短路故障的继电器和断路器的跳闸线圈；由自用电变压器供电给断路器合闸线圈；由电压互感器（或自用电变压器）供电给控制与信号设备。这种操作电源接线简单、维护方便、投资少，但其技术性能尚不能完全满足大、中型发电厂及变电站的要求，主要用于小型变电站。,三、对操作电源的基本要求（1）保证供电的高度可靠性。（2）具有足够的容量，以保证正常运行及故障状态下的供电。（3）使用寿命长，运行、维护方便。（4）投资少，布置面积小。,第二节 蓄电池组直流系统,蓄电池一般按电解液不同可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两种。酸性蓄电池端电压较高、冲击放电电流大，适合于断路器跳、合闸的冲击负荷，但酸性蓄电池寿命短，运行维护比较复杂
22、；碱性蓄电池体积小，寿命长，运行维护简便，但事故放电时电流较小。目前，发电厂及变电站中广泛使用酸性蓄电池。,一、蓄电池的作用、容量及直流系统蓄电池是一种既能把电能转换为化学能储存起来，又能把化学能转变为电能供给负载的化学电源设备。（一）蓄电池的构成及作用蓄电池主要由容器、电解液和正、负电极构成。蓄电池的工作原理是：蓄电池的正极板和负极板插入电解液中时，发生化学反应，由于正负极板材料不同，正负极板电位不同，正负极板间便产生电位差。在外电路没有接通时，正负极板之间的电位差就是蓄电池的电势，在外电路与负载接同时，就有电流流过负载，也既是蓄电池向负载放电。（蓄电池把化学能转变为电能）当蓄电池放电后将负
23、载断开，使其与直流电源相连，当电源电压高于蓄电池的端电压时，化学反应向相反方向进行，把电能转换为化学能储存起来。如此循环进行，实现为直流负荷供电的目的。由此可见，蓄电池的作用就是向直流负荷提供电能。由于单个蓄电池电压较低，需若干个连接成蓄电池组，作为发电厂及变电站的操作电源。蓄电池组作为操作电源，不受电网运行方式变化的影响，在故障状态下仍能保证一段时间的供电，具有很高的可靠性。,蓄电池组供电的负荷主要有：（1）主控制室、就地操作的配电装置、各电压等级的厂用配电装置控制屏的控制信号回路，以及各级电压配电装置的断路器跳、合闸线圈等。（2）汽机和锅炉控制屏的控制信号回路，各汽机直流润滑油泵及氢冷直流
24、密封油泵的电动机。（3）事故照明网络，即主控制室的专用事故照明屏。对于只装一组蓄电池的发电厂及变电站，设置一块事故照明屏；装有两组蓄电池的发电厂，则设置两块事故照明屏。（4）其他直流用电设备，如通讯备用电源、主控制室经常照明灯及电气试验室等直流负荷。,（二）蓄电池的容量及自放电蓄电池的容量，就是蓄电池放电到某一允许最小电压（或称终止电压）的过程中所放出的电量，以安时（Ah）表示。蓄电池的容量与极板类型、电解液的比重、放电电流的大小以及工作温度等因素有关。蓄电池通常以放电率表示放电至终止电压的快慢。放电率可用放电电流大小或放电到终止电压的时间长短表示。例如，某216Ah容量的蓄电池，以恒定的21
25、.6A电流放电，经10h到达终止电压，以电流表示放电率，则为21.6A放电率；以时间表示则为10h放电率。蓄电池的额定容量就是指10h放电率放出的电量。放电时间大于10h，则放电电流就应低于10h放电率的电流值，放出的容量就允许大于额定容量。蓄电池充电后，无论工作或不工作,其内部都有放电现象,这种现象称为自放电.这是由于电解液上下层比重不同,极板上下电势不等，正负极板上下之间的均压电流引起蓄电池有自放电，同时电解液中含有的金属杂质沉淀在极板上会形成局部短路，也会引起蓄电池自放电。由于自放电现象的存在增加了蓄电池的内部损耗。蓄电池即使没有工作，一定时间后也必须进行充电检查，以免损坏。,（三）直流
26、供电系统的接线1主控制室内控制、信号小母线供电网络如图3-10-1所示，图中KM、XM和（）SM为安装在各控制屏顶的控制、信号和闪光电源小母线。小母线按屏组分段，段间以电缆连接，再通过两路与电源相连，在各段间及电源进线都装设刀闸开关。断开段间的连接刀闸开关，即可实现网络的开环运行。小母线分段的目的是为了便于检修和处理故障。,2屋外配电装置断路器合闸线圈供电接线某电压级屋外配电装置断路器合闸线圈的供电接线如图3-10-2所示。由图可见，屋外配电装置合闸线圈的供电，是以电缆连接电源和各断路器的端子箱构成的。端子箱之间的连接电缆芯，就是断路器的合闸电源母线。正常运行时，通过刀闸开关将合闸电源母线分为
27、两段，各段单独取得电源。,（3）事故照明供电接线事故照明电源由安装于控制室内的事故照明自动切换装置供电，并以单回路供电。事故照明自动切换装置的电路如图3-10-3所示。,正常运行时，三相刀闸DK、事故照明馈线开关1ZK与2ZK均在合闸位置；如果三个相电压正常，1YJ、1YJ、3YJ电压继电器动作，常开接点闭合，常闭接点打开，交流接触器1C在动作状态，常开接点闭合，将三相交流电压送到U、V、W、N母线上，事故照明负荷由220V交流电源供电。当交流电源消失时，电压继电器1YJ、YJ、3YJ失电，其常开触点打开，使交流接触器1C失电返回。其常开触点断开，先切断交流电源。紧接着，由于1YJ3YJ继电器
28、和交流接触器1C常闭触点闭合，使直流接触器2C起动，常开接点闭合，3C随之起动，常开接点闭合。2C与3C常开接点闭合，将蓄电池组220V直流电源投入事故照明电源母线。以上切换过程是很迅速的。在由直流电源供电期间，接触器2C与3C一直在带电起动状态。当交流电源恢复时，电压继电器1YJ3YJ立即起动，首先其常闭触头打开使2C、3C相继失电返回，切断直流电源。随之1C起动，重新恢复交流电源供电。,二、蓄电池组的运行方式蓄电池组的运行方式有：充电放电式和浮充电式两种运行方式。充电放电运行方式 蓄电池组的充电一放电运行方式，就是对运行中的蓄电池组进行定期的（或根据运行规程要求）充电，以保持蓄电池的良好状
29、态。其工作特点是：正常工作时，充电设备退出，由充好电的蓄电池组向直流负荷供电。为了保证在事故情况下蓄电池组能可靠的工作，蓄电池组正常放电时必须留有一定的容量，决不能使蓄电池完全放电。通常放电约达容量的60%70%时，便应停止放电，将充电设备投入，进行充电。在充电过程中充电设备除了向蓄电池组供电外，还要担负经常性直流负载，故充电设备必须有足够的容量。其典型电路接线如图3-10-4所示。,图中在整流装置回路中装有双投刀闸刀开关1k，以便使整流设备即可以对蓄电池组充电，也可以直接接在直流母线上作为直流电源。在整流装置回路中，装设电压表和电流表以监视端电压和供电电流。在蓄电池组接至母线的回路中，装设有
30、双向刻度的电流表，用以监视充电和放电电流。图中电流的方向是1k打到充电位置时，电流的流向。蓄电池在充电和放电过程中，端电压的变化很大，放电时，酸性蓄电池每个蓄电池的端电压由2V下降到1.751.8V；充电时则由2.1V升高到2.62.7V。为了维持直流母线电压的稳定，在充放电过程中必须调整电压。在电力系统中，多采用端电池调节器，调节接到直流母线上蓄电池的数目，来维持直流母线的电压。为此，将全部蓄电池分为两部分，一部分是固定不调的基本蓄电池，另一部分是可调的端电池。在充放电过程中，通过改变端电池的数目，达到维持母线电压基本稳定的目的。端电池调节器有手动和电动两种形式。,手动端电池调整器的构造如图
31、3-10-5所示，其接线如图3-10-6所示。互相绝缘的金属片依次连接到端电池间的抽头上，通过操作放电手柄1P或充电手柄2P就可以调节投入蓄电池的数量。为了在调节过程中防止电路中断，将每一个手柄的触头分为两部分，如图3-10-6中的2和4。在调节过程中先使2和4跨接在相邻的两个金属片上，并通过电阻3连接着，然后再断开2完成一次调节。充电手柄是在充电时退出已充好的端电池用的；放电手柄是在直流母线电压降低时投入端电池提高母线电压用的。蓄电池组在正常放电工作状态时，放电手柄应放在使母线电压为正常工作电压的位置。随着放电时间的延长，蓄电池端电压下降，此时需调节放电手柄增加投入蓄电池的数量。如果端电池已
32、全部投入且已放电到终止电压时，则认为已完全放电，将充电手柄调到终端位置作好充电的准备。充电时通过硅整流器，调节其电压略高于直流母线电压，合上双投开关1K到充电位置（图中右侧位置），使整流器与蓄电池组并联，稍提高整流器端电压，使整流器带经常负荷并向蓄电池充电。随着充电的进行蓄电池组端电压逐渐上升，充电电流逐渐减小。为了维持充电电流不变，就需不断提高整流器输出电压，但又要保持母线的正常工作电压。为此，在调节整流器输出电压的同时，必须通过放电手柄减少投入的蓄电池的数量。在充电终止时，放电手柄将移到基本电池部分。由于端电池在放电时接入比较晚，放电时间短，而充电时充电电流又较大，所以端电池会比较早的充好
33、。为了防止过度充电，在充电过程中应将充好电的蓄电池通过充电手柄切除。为了操作方便，手动端电池调整器一般都装在直流盘上，故从直流盘到蓄电池室使用的引线较多。大型发电厂和变电所，多采用电动端电池调整器。它可以远方操作，故可以装在邻近蓄电池室的屋内，电动端电池调整器，目前生产的为单台立式结构，每组蓄电池需装两套，一套充电，一套放电。工作原理与手动类似。充电放电运行方式，通常每运行12昼夜就要充一次电。显然，操作比较频繁，也影响蓄电池的寿命，目前已很少采用。,浮充电运行方式按浮充电方式运行的蓄电池组电路如图3-10-7所示。电路中有两组直流母线，两组直流母线之间用两组刀开关连络，正常运行时，两组刀开关
34、均投上，两组直流母线均投入运行，只有当某组母线或其馈线发生故障时，才打开刀开关，将故障部分切除，使非故障部分照常工作。,本电路采用了两套硅整流装置（也可用交直流电动发电机组），一套容量较大的作充电用，另一套容量较小的作浮充电用。浮充电运行方式的工作特点是：正常运行时，浮充电整流电源与充好电的蓄电池组并联运行，它一方面担负经常性直流负荷，另一方面以很小的电流向蓄电池组进行浮充电，以补充由于自放电造成的能量损失，使其经常处于充满电状态，以承担短时的冲击负荷（如断路器合闸电流）。此外，当交流系统发生故障或整流设备断开的情况下，蓄电池组承担全部直流负荷。直到交流电压恢复，用充电整流设备给蓄电池充好电后
35、，再将浮充电整流设备投入运行，转入正常的浮充电状态。按浮充电方式工作的蓄电池组，经常处于充满电状态，只有当交流电源消失或充整流器故障时，才转为长时间放电状态。蓄电池组除了事故放电后要及时充电以外，平时每个月要进行一次充电；每三个月必须进行一次核对性放电与均衡充电，以使各个蓄电池电解液的密度、容量、电压等都达到均衡一致的状态。浮充电源工作方式在实际运行中有以下两种不同的形式。,第一种浮充电源运行形式，如图3-10-8所示。硅整流器GZ的输出开关SK投入放电位置1、3侧。这时整流器一方面供电给经常负荷I2，同时以I1对蓄电池进行浮充电，但端电池（或称备用电池）BXDC得不到充电。为解决端电池得不到
36、浮充电问题，可以考虑在端电池两端并联一小整流设备为其进行浮充电。整流器的端电压要满足浮充电的要求，通常按每只酸性蓄电池取2.15V，每只碱性蓄电池取1.351.45选定。当交流电源消失时，整流器停止运行，蓄电池组转入放电状态。为了维持母线电压要随时调整放电手柄1P。,第二种浮充电源运行形式，如图3-10-9所示。整流器的输出开关投入充电位置2、4侧，正常运行时一方面向经常负荷供电，同时向包括端电池在内的全部蓄电池浮充电。这种情况端电池有可能会过充电，为解决端电池过充电问题，可以考虑在端电池两端并联可调电阻分流来解决。总之，蓄电池组直流电源采用浮充方式运行，不仅可提高工作的可靠性、经济性，还可减
37、少运行维护工作量，因而在发电厂及变电站中广泛应用。,小结操作电源是指发电厂和变电站中，用于控制、信号、操作、保护及自动装置等二次回路供电的电源。它对发电厂和变电站的安全运行起着极其重要的作用。目前在发电厂和变电站中多采用直流操作电源。直流负荷一般分为经常负荷、事故负荷、冲击负荷。直流操作电源，通常以蓄电池组、复式整流装置或带电容器储能的硅整流装置供电。交流操作电源用于小型变电站，以站用变压器、电流互感器及电压互感器供电。蓄电池是一种既能把电能转换为化学能、又能把化学能转变为电能的化学电源。作为操作电源，不受电网运行方式变化的影响，在故障状态下仍能保证一段时间的供电，具有很高的可靠性。但是蓄电池
38、存在自放电现象，需要长期或定期充电。蓄电池组直流电源的运行方式主要采用充电放电式和浮充电式两种。充电放电运行方式，就是对运行中的蓄电池组进行定期的充电，以保持蓄电池的良好状态。按浮充电方式工作的蓄电池组，经常处于充满电状态，只有当交流电源消失或浮充整流器故障时，才转为长时间放电状态。浮充电工作方式在实际中广泛应用。,第三章 测量监察回路,第一节 互感器和仪表的配置一、电流互感器的配置二、电压互感器的配置三、电气测量仪表的配置第二节 测量回路图一、测量仪表的交流电流回路二、测量仪表的交流电压回路第三节 绝缘监察一、直流绝缘监察二、交流绝缘监察,发电厂和变电站的测量监察回路，主要供运行人员了解和掌
39、握电气设备及动力设备的工作情况，以及电能的输送和分配情况，以便及时调节、控制设备的运行状态，分析和处理事故。因此，测量监察回路对保证电能质量、保证发电厂和变电站的安全运行，具有重要作用,第一节 互感器和仪表的配置,测量与监察是通过测量仪表实现的，而测量仪表又要通过互感器反映一次系统状况。所以要实现测量与监察，需要正确地配置互感器和仪表。一、电流互感器的配置凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。未装断路器的发电机和变压器的中性点以及发电机和变压器的出口等回路中，也应装设电流互感器。装设电流互感器的数量应满足测量仪表、继电保护和自动装置的要求。在中性点直接接地的三相电网中，电流互感器按三相配置；在
40、中性点非直接接地的三相电网中，电流互感器按二相配置，但当35kV线路采用距离保护时，应按三相配置。发电机和变压器回路应按三相配置。继电保护用电流互感器，应尽可能减小或消除不保护区。同一网络中各线路的电流互感器，均应配置在同名相上。,二、电压互感器的配置 电压互感器的配置，除应满足测量仪表、继电保护和自动装置的要求外，还应考虑同期装置和绝缘监察装置的要求。发电机出口装设三相五柱式电压互感器，供测量、保护及同期用，其辅助二次绕组接成开口三角形，发电机未并列前作绝缘监察用。发电机自动调节励磁装置，一般配置专用电压互感器，以获得较大的功率。容量在200MW及以上的发电机中性点常采用经高电阻接地的接地方
41、式，即中性点经电压互感器一次绕组接地，电压互感器的二次绕组接入电阻，并作为发电机定子接地保护的电源。三绕组变压器低压侧装设两台单相电压互感器，接成VV接线，以便在低压侧断路器分闸后供同期监视用。每段工作母线和备用母线都必须装设电压互感器，供测量、保护及同期等用。610kV母线装设一只三相五柱式或三只单相电压互感器。35kV以上母线一般装设三只单相电压互感器。如果线路另一侧有电源时，应在出线断路器线路侧的一相上装设电压互感器，供同期或重合闸用。,三、电气测量仪表的配置电路中主要的运行参数有电流、电压、功率、电能、频率、温度和绝缘电阻等，因此应装设的电气测量仪表有电流表、电压表、频率表、有功功率表
42、、无功功率表、有功电度表和无功电度表等。电路中应装设仪表的种类、个数及仪表的准确度等级，应符合电工测量仪表装置设计技术规程的有关规定。,第二节 测量回路图,测量回路图通常采用展开图的形式，并以交流电流及交流电压回路分别表示。一、测量仪表的交流电流回路电气元件或称安装单位（如一台发电机、一组变压器、一条线路、一组电容器或断路器等）常有一个单独的电流回路，当测量仪表与保护装置共用一组电流互感器时，可将它们的电流线圈按相串接，如图3-11-1所示，即电流继电器KI和有功电能表Wh、无功电能表Varh及电流表A串联在回路中的情况。图3-11-1 610kV线路交流电流回路测量仪表、保护装置和自动装置一
43、般由单独的电流互感器或单独的二次线圈供电。当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，应防止测量回路开路而引起继电保护的误动作。当几种仪表接于同一组电流互感器时，其接线顺序一般为先接指示和积算式仪表，再接记录仪表，最后接变送仪表。,二、测量仪表的交流电压回路在电力系统中，电压互感器是按母线数量设置的，即每一组主母线装设一组电压互感器。接在同一母线上所有元件的测量仪表、继电保护和自动装置都由同一组电压互感器的二次侧取得电压。为了减少电缆联系，采用了电压小母线。各电气设备所需要的二次电压可由电压小母线上引接。图3-11-2所示是V相接地的35kV电压互感器二次回路接线图。二次侧V相接地方式，这是由于发电
44、厂中一般常用的ZZQ-1ZZQ-5型同期装置要求电压互感器二次侧V相接地，这样可以简化同期系统接线及减少同期开关档数，是发电厂内比较普遍应用的接线方式。电压互感器二次线圈接成星形，第三线圈接成开口三角形。,图中，13FU是用以保护电压互感器二次线圈的熔断器。V相接地点设在2FU之后，以防中性线发生接地故障时烧毁V相绕组。二次线圈中性点经击穿保险JB接地（JB是一个放电间隙）。在正常运行情况下，中性点处于绝缘状态，当V相熔断器2FU熔断时，三相电压失去平衡，中性点电压升高，将其间隙击穿而接地。V相在端子箱接地后，即用电缆芯线引至电压小母线VSV。为防止在电压互感器停电或检修时，由二次侧向一次侧反
45、馈，U、W相和中性线N都经过电压互感器一次侧隔离开关的辅助触头S分别引至电压小母线1VSU、1VSW、1VSN。因为中性线上辅助触头的接触不良现象难以发现，故采用两对S触点并联，以增加其可靠性。,第三节 绝缘监察,在发电厂、变电所中，为了监视交、直流系统的绝缘状况，通常都设有绝缘监察装置。绝缘监察分为直流绝缘监察和交流绝缘监察。一、直流绝缘监察正常运行时直流系统的对地绝缘电阻是很大的，通常0.20.5M范围内，这是保证直流系统安全可靠工作不可缺少的条件。但是，由于受到许多因素的影响，在实际运行中时常发生绝缘降低甚至直接接地的现象。直流系统发生一点接地时，并不影响正常工作。但是在一点接地后，又在
46、同一极或在另一极发生接地，将形成两点接地，可能造成直流电源短路使熔断器熔断，或使断路器、继电保护及自动装置拒动或误动，给二次系统的工作带来很大的危害。为了有效地监视直流系统的绝缘状况，发电厂及变电站都装设必要的绝缘监察装置。最简单的直流绝缘监察方法是利用直流电压表，用电压表测量正、负极对地电压。如果绝缘良好，电压表指示应为零；如果电压表指针有指示，则说明直流系统对地绝缘下降。这种方法通过人工操作，不能及时反映绝缘状况，一般用于小型变电站，在发电厂及大、中容量变电站中用作辅助监视。在发电厂及变电站广泛采用的是能发信号的绝缘监察装置。,（一）直流绝缘监察装置直流绝缘监察装置电路如图3-11-3所示
47、。其电路主要由三部分组成，即：测量母线电压、正极对地电压及负极对地电压的电压表2V与切换开关CK；测量直流系统对地总绝缘电阻的电压表1V（此表有电压、欧姆双刻度）、切换开关1XK与电阻器13R；在直流系统发生接地故障时用作自动发信号的接地信号继电器XJJ与光字牌1GP等。,电路的工作状态与切换开关的位置有直接关系，切换开关CK和1XK均有三个位置，接通情况见表3-11-1。表3-11-1 切换开关的位置与触点接通情况,正常运行时，切换开关CK置于“母线”位置。电压表2V指示母线电压。切换开关1XK置于“信号”位置，使接地信号部分构成图3-11-4所示的电桥接线。图中，R与R为正、负极对地绝缘电
48、阻；1R与2R为两个阻值相等的电位器；XJJ为动作灵敏的信号继电器。由于正常运行时两极对地绝缘电阻相等，电桥处于平衡状态，XJJ中没有电流，其常开触点是打开的，光字牌1GP不亮。,当发生了正极接地或对地绝缘电阻严重下降时，电桥的平衡被破坏，XJJ线圈中出现电流并使其动作，点亮光字牌并发出音响信号。为了判断是哪个极接，需利用切换开关CK和电压表2V分别测量正、负极对地电压，如果负极对地电压大于正极对地电压，即可判定正极绝缘电阻下降。然后可进行直流系统对地绝缘电阻的测量。其测量方法如下。（1）将1XK至“测量”位置，接入电压表1V，短接1R，调节电位器3R，使1V指示为零，读取3R的百分数x。（2
49、）再将1XK至“测量”位置，短接2R，电压表1V即指示出直流系统的对地绝缘电阻Rxt。以此可进一步计算出正、负极对地的绝缘电阻，即如果是负极接地，在测量直流系统对地绝缘电阻时，需将1XK至“测量”位置重新调整电桥的平衡，再搬至“测量”位置读取绝缘电阻值，此时正、负极对地的绝缘电阻为,（二）直流系统接地的故障处理当直流系统发生一点接地时，将发出预告信号。运行人员必须迅速找出接地点并加以消除，以防发展为两点接地。1.判断接地极及性质利用直流绝缘监察装置的电压表，测量正、负极对地电压，检查是正极还是负极接地或对地绝缘电阻降低。正常时，正、负极对地电压均为零。如果正极对地电压升高或等于母线电压，则为负
50、极绝缘降低或接地；如果负极对地电压升高或等于母线电压，则为正极绝缘降低或接地。2.寻找接地点的一般原则（1）对于双母线的直流系统，应首先判明是哪一条母线发生接地。（2）按先次要负荷后重要负荷、先室外后室内的顺序检查各馈线，然后检查蓄电池、充电设备、直流母线。（3）对不重要的直流馈线，采用试停电的方法寻找。如在拉开某一回路时，接地信号消失和各极对地电压指示正常（不能单靠接地信号消失为准），则说明接地点即在该回路中。但不论该回路是否有接地，拉开后均应先合上，然后再设法处理。（4）对于不允许短时停电的重要直流馈线，必须先将其负荷转移到另一母线上供电，然后再寻找接地点。,二、交流绝缘监察在中性点非直接
