第7章-二次回路与自动装置-10.20

第七章供电系统的二次回路与自动装置一、介绍二次回路的基本概念及其操作电源。二、讲述高压断路器的控制和信号回路、电测量仪表和绝缘监视装置。三、介绍供配电系统的自动装置。四、讲述二次回路的接线和接线图知识。主要内容：供配电系统或变电所的二次回路，是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称“二次电路”或“二次系统”，包括控制系统、信号系统、监测系统及继电保护和自动装置等。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源二次回路按电源性质分，有直流回路和交流回路。交流回路又分交流电流回路和交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。二次回路按其用途分，有断路控制（操作）回路、信号回路、测量回路、继电保护回路和自动装置回路等。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源二次回路的操作电源：是供给高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其他二次设备所需的电源。因此对二次回路操作电源的供电可靠性要求很高，也要求具有足够大的容量，且要求尽可能不受供电系统运行的影响。二次回路的操作电流：分直流和交流两大类。直流操作电源有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的电源两种。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源一、由蓄电池组供电的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。㈠铅酸蓄电池。采用铅酸蓄电池组作为操作电源，不受供电系统运行情况的影响，工作可靠；但它充电时要排出氢和氧的混合气体（水的电解所致），有爆炸危险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，对人身健康和设备安全都有很大影响。因此铅酸蓄电池组要求单独装设在专用房间内，而且要考虑防腐防爆，从而投资很大，现在一般企业供电系统中不予采用。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源一、由蓄电池组供电的直流操作电源㈡镉镍蓄电池。采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资，因此在企业供电系统中应用比较普遍。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源二、由整流装置供电的直流操作电源整流电源主要有硅整流电容储能形式和复式整流两种。㈠硅整流电容储能式直流电源为了避免受交流供电系统运行的影响，因此不单独采用硅整流器来作直流操作电源，而配合以电容器储能。下图是一种硅整流电容储能式直流操作电源系统的结线图。为了保证其直流操作电源的可靠性，采用两个交流电源和两台硅整流器。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源图7-1硅整流电容储能式直流操作电源系统接线C1、C2-储能电容器WC-控制小母线WF-闪光信号小母线WO-合闸小母线第一节供配电系统的二次回路及其操作电源图7-2复式整流装置的接线示意图TA-电流互感器TV-电压互感器U1、U2-硅整流器㈡复式整流的直流操作电源第一节供配电系统的二次回路及其操作电源复式整流器是指提供直流操作电压的整流器电源有两个。㈡复式整流的直流操作电源①电压源—由变配电所的所用变压器或电压互感器供电，经铁磁谐振稳压器（当稳压要求较高时装设）和硅整流器供电给二次回路。②电流源—由电流互感器供电，同样经铁磁谐振稳压器（亦当稳压要求较高时装设）和硅整流器供电给二次回路。由于复式整流装置有电压源和电流源，因此保证交流供电需要在正常或故障情况下直流系统均能可靠地供电。与上述电容储能式相比，复式整流装置能输出较大功率，电压的稳定性好。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源三、交流操作电源对采用交流操作的断路器，应采用交流操作电源。所有保护继电器、控制设备、信号装置及其他二次元件均采用交流型式。交流操作电源分电流源和电压源两种。电流源取自电流互感器，主要供电给继电保护和跳闸回路。电压源取自变配电所的所用变压器或电压互感器，通常所用变压器作为正常工作电源，而电压互感器容量小，只作为油浸式变压器瓦斯保护的交流操作电源。采用交流操作电源，可以使二次回路大大简化，投资大大减少，而且工作可靠，维护方便，但是不适用比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源广泛用于中小变配电所中断路器采用手动或弹簧储能操作及继电保护采用交流操作的场合。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源交流接触器中短路环交流接触器短路环的作用是：在交变电流过零时，维持动静铁芯之间具有一定的吸力，以清除动、静铁芯之间的振动。交流电的特性是电流方向成周期性的变化,也就会成在一个过零的问题,在过零时,铁芯中的磁通量急巨减小.因为会在这个铜环中产生很在感应电流.从而阻止磁通量的减小.从而维持铁芯中的磁场强度.可以保证静铁心内还有足够大的磁性吸住动铁心。第一节供配电系统的二次回路及其操作电源一、概述高压断路器控制回路，就是控制（操作）高压断路器跳、合闸的回路。电磁操动机构只能采用直流操作电源，弹簧储能操动机构和手力操动机构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。信号回路是指用来指示一次电路运行状态的二次回路。信号按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号。第二节高压断路器的控制和信号回路•断路器位置信号:用来显示断路器正常工作的位置状态。红灯亮，表示断路器处在合闸通电状态；绿灯辆，表示断路器处在跳闸断电状态。•事故信号:用来显示断路器在事故情况下的工作状态。红灯闪光，表示断路器自动合闸通电；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸断电。此外还有事故音响信号和光字牌等。•预告信号:是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出报警信号。第二节高压断路器的控制和信号回路第二节高压断路器的控制和信号回路对断路器的控制和信号回路有下列主要要求：（1）应能监视控制回路保护装置（熔断器）及其跳、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作，通常采用灯光监视的方式。（2）合闸或跳闸完成后，应能使命令脉冲解除，即能切断合闸或跳闸的电源。（3）应能指示断路器正常合闸和跳闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。（4）断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”结线。（5）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。二采用手动操作的断路器控制和信号回路第二节高压断路器的控制和信号回路WC-控制小母线WS-信号小母线GN-绿色指示灯RD-红色指示灯R-限流电阻YR-跳闸线圈(脱扣器)KM-继电保护出口继电器触点QF1～6-断路器QF的辅助触点QM-手动操作机构辅助触点第二节高压断路器的控制和信号回路WC-控制小母线WL-灯光信号小母线WF-闪光信号小母线WS-信号小母线WAS-事故音响信号小母线WO-合闸小母线SA-控制开关KO-合闸接触器YO-电磁合闸线圈YR-跳闸线圈KM-继电保护出口继电器触点QF1～6-断路器QF的辅助触点GN-绿色指示灯RD-红色指示灯ON-合闸操作方向OFF-分闸操作方向三采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路三采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路其操作电流采的硅整流电容储能电容的直流系统，控制开关采用双向自复式并具有保持触点的LW5型万能转换开关，其手柄正常为垂直位置（00）。顺时针扳转450为合闸操作（ON），松手开即自动返回（复位），保持合闸状态。下表是如图所示控制开关SA的触点图表，可供参考。第二节高压断路器的控制和信号回路SA触点编号1－23－45－67－89－10SA手柄位置跳闸后↑×合闸操作↗××合闸后↑××跳闸操作↖××表如图所示控制开关SA的触点图表注：表中标“×”，表示该触点接通。WC-控制小母线WS-信号小母线WAS-事故音响信号小母线SA-控制开关SB-按钮SQ-储能位置开关YO-电磁合闸线圈YR-跳闸线圈QF1～6-断路器辅助触点M-储能电动机GN-绿色指示灯RD-红色指示灯KM-继电保护出口继电器触点第二节高压断路器的控制和信号回路采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路一、电测量仪表电测量仪表按其用途分:有常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种类型的电能表（又称“电度表”）。第三节电测量仪表与绝缘监视装置㈠对常用仪表的一般要求:按GBJ63—1990《电力装置的电测量仪表装置设计规范》规定，对常用测量仪表及其选择有下列要求：（1）常用测量仪表应能正确反映电力装置的运行参数，能随时监测电力装置回路的绝缘状况。（2）交流回路仪表的精确度等级，除谐波测量仪表外，不应低于2.5级；直流回路仪表的精确度等级，不应低于1.5级。（3）1.5级和2.5级的常用测量仪表，应配用不低于1.0级的互感器。（4）仪表的测量范围（量限）和电流互感器变流比的选择，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70%～100%处。第三节电测量仪表与绝缘监视装置㈡对电力计量表的一般要求按GBJ63—1990规定，对电能计量仪表（电能表）及其选择有下列要求：（1）月平均用电量在1×106kW·h及以上的电力用户电能计量点，应采用0.5级的有功电能表。月平均用电量小于1×106kW·h、在315kV·A及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点，应采用1.0级的有功电能表。在315kV·A以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点、75kW及以上的电动机以及仅作为企业内部技术经济考核而不计费的线路和电力装置，均应采用2.0级有功电能表。（2）在315kV·A及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点和并联电力电容器组，均应采用2.0级的无功电能表。315kV·A及以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点及仅作为企业内部技术经济考核而不计费的电力用户电能计量点，均应采用3.0级的无功电能表。第三节电测量仪表与绝缘监视装置（3）0.5级的有功电能表，应配用0.2级的互感器。1.0级的有功电能表、1.0级的专用电能计量仪表、2.0级计费用的有功电能表及2.0级的无电能表，应配用不低于0.5级的互感器。仅作为企业内部技术经济考核而不计费的2.0级有功电能表及3.0级的无功电能表，宜应配用不低于1.0级的互感器。第三节电测量仪表与绝缘监视装置供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下：（1）在企业的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，必须装设计费的有功电能表和无功电能表，而且采用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上还安装一只电流表。（2）变配电所用的每段母线上，必须装设电压表测量电压。在中性点非有效接地系统（即小接地电流系统）中，各段母线上还应装设绝缘监视装置。如出线很少时，绝缘监视电压表可不装设。第三节电测量仪表与绝缘监视装置（3）35～110／6～10kV的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只，装在哪一侧视具体情况而定。6～10／3～6kV的电力变压器，在其一侧装设电流表、有功和无功电能表各一只。6～10／0.4kV的电力变压器，在高压侧装设电流表和有功电能表各一只；如为单独经济核算单位的电力变压器，还应装设一只无功电能表。（4）3～10kV的配电线路应装设电流表、有功和无功电能表各一只。如不是送往单独经济核算单位时，可不装无功电能表。当线路负荷在5000kV·A及以上时，可再装设一只有功功率表。（5）380V的电源进线或变压器低压侧，各相应装一只电流表。如果变压器高压侧未装电能表时，低压侧还应装设有功电能表一只。第三节电测量仪表与绝缘监视装置（6）低压动力线路上，应装设一只电流表。低压照明线路及三相负荷不平衡率大于15%的线路上，应装设三只电流表以分别测量各相电流。如需计量电能，一般应装设一只三相四线有功电能表。对三相负荷平衡的动力路线，可只装设一只单相有功电能表。实际电能按其计度的3倍计。（7）并联电力电容器组的总回路上，应装设三只电流表，分别测量各相电流，并应装设一只无功电能表。第三节电测量仪表与绝缘监视装置a)结线图b)展开图TA2—电流互感器TV—电压互感器PA—电流表PJ1—三相有功电能表PJ2—三相无功电能表W