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1、工厂供配电技术第七章第1页，共27页，编辑于2022年，星期六第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 一、概述第2页，共27页，编辑于2022年，星期六二次回路是由二次设备所组成的回路。供配电系统的二次回路包括用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的回路以及操作电源回路等。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、操作电源回路等。断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通、断操作，当线路发生短路故障时，相应继电保护动作，接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，启动信号回路发出声响和灯光信号。操作电源向断路器控制回路，继电保护装置，信号回路
2、，监测系统等二次回路提供所需的电源。电压互感器、电流互感器还向监测、电能计量回路提供电流和电压参数。第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 第3页，共27页，编辑于2022年，星期六 二次回路原理图主要是用来表示继电保护、断路器控制、信号等回路的工作原理，在该图中一、二次回路画在一起,继电器线圈和其触点画在一起,有利于叙述工作原理,但由于导线交叉太多，它的应用受到一定的限制。原理展开图将二次回路中的交流回路与直流回路分开来画。交流回路又分为电流回路和电压回路，直流回路又有直流操作回路与信号回路。在展开图中继电器线圈和触点分别画在相应的回路，用规定的图形和文字符号表示。在展开图的
3、右侧，有回路文字说明,方便阅读。二次回路安装接线图画出了二次回路中各设备的安装位置及控制电缆和二次回路的连接方式，是现场施工安装、维护必不可少的图纸。第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 第4页，共27页，编辑于2022年，星期六第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 二次回路的操作电源主要有直流操作电源和交流操作电源两类，直流操作电源有蓄电池和硅整流直流电源两种。交流操作电源有电压互感器、电流互感器和所用电变压器。二、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。蓄电池的运行方式蓄电池的运行方式有两种：充电放电运行方式和浮充电运行方式第5页，共27页，
4、编辑于2022年，星期六第6页，共27页，编辑于2022年，星期六充电放电运行方式第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 充电放电运行方式的蓄电池简化电路图。正常运行时,由蓄电池组向负荷供电,硅整流设备断开，即蓄电池放电。为了保证在事故情况下蓄电池组能可靠工作，通常蓄电池组放电到容量的60%70%时，蓄电池组应停止放电，进行充电，称为充电放电运行方式。在给蓄电池组充电时，硅整流设备除向蓄电池组充电外，同时还供给经常性的直流负荷用电。蓄电池组在充电和放电过程中，端电压变化范围很大。为了维持直流母线电压基本稳定，将全组蓄电池分为两部分，一部分是固定不调的基本电池，另一部分是可调的端
5、电池，在充放电过程中，借减少或增加端电池的数目以达到维持母线电压基本稳定的目的。第7页，共27页，编辑于2022年，星期六浮充电运行方式第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 采用浮充电运行方式时,蓄电池和浮充电硅整流设备并联工作。正常运行时，硅整流设备给负荷供电，同时以很小电流向蓄电池浮充电，用以补偿蓄电池自放电，使蓄电池经常处于满充电状态，并承担短时的冲击负荷。浮充电运行方式既提高了直流系统供电的可靠性，又提高了蓄电池的使用寿命，所以得到了广泛应用。第8页，共27页，编辑于2022年，星期六三、交流操作电源第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 交流操作电源
6、可有两种途径获得：取自所用电变压器；当保护、控制、信号回路的容量不大时，可取自电流互感器、电压互感器的二次侧。交流操作系统中，按各回路的功能，也设置相应的操作电源母线，如控制母线、闪光小母线、事故信号和预告信号小母线等。各回路的电路结构与直流操作系统中相应回路的电路结构非常相似，原理也基本相同，差别在于交流操作系统均使用交流电器元件，直流操作系统均使用直流电器元件。第9页，共27页，编辑于2022年，星期六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。因此，交流操作电源在小型变配电所中应用较广，而对保护要求较高的中小型变配电所
7、采用直流操作电源。第一节第一节 二次回路及其操作电源二次回路及其操作电源 四、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，上述用电一般都分别设置供电回路。第10页，共27页，编辑于2022年，星期六第11页，共27页，编辑于2022年，星期六 为保证操作电源的用电可靠性，所用变一般都接在电源的进线处，如图所示，即使变电所母线或变压器发生故障时，所用变仍能取得电源。一般情况下，采用一台所用变即可，但对一些重要的变电所，要求有可靠的所用电源，此电源不仅在正常情况下能保证供电给操作电源，而且应考虑在全所停电
8、或所用电源发生故障时，仍能实现对电源进线断路器的操作和事故照明的用电，一般应设有两台互为备用的所用变。其中一台所用变应接至电源进线处（进线断路器的外侧），另一台则应接至与本变电所无直接联系的备用电源上。在所用变低压侧可采用备用电源自动投入装置，以确保所用电的可靠性。值得注意的是，由于两台所用电变压器所接电源中相位的关系，有时是不能并联运行的。第12页，共27页，编辑于2022年，星期六第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路 断路器的控制方式，可分为远方控制和就地控制。远方控制就是操作人员在变电所主控制室或单元控制室内通过控制屏上的控制开关对几十至几百米以外的断路器进行跳、合闸控制。
9、就地控制是在断路器附近对断路器进行跳、合闸控制。为了实现对断路器的控制，必须有发出分、合闸命令的控制机构，如控制开关或控制按钮等；执行操作命令的断路器的操动机构；以及传送命令到执行机构的中间传送机构，如继电器、接触器的触点等。由这几部分构成的电路，即为断路器控制回路。第13页，共27页，编辑于2022年，星期六一、高压断路控制回路的要求第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路 对断路器控制回路的基本要求如下:1.能手动和自动合闸与跳闸；2.应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.断路器操动机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，在合闸或跳
10、闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合闸或跳闸电源；4应有反应断路器手动和自动跳、合闸的位置信号；5.应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施；6.断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线；第14页，共27页，编辑于2022年，星期六第15页，共27页，编辑于2022年，星期六二、电磁操动机构的断路器控制回路 第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路(1)断路器的手动控制 手动合闸 设断路器处于跳闸状态，此时控制开关SA处于“跳闸后”（TD）位置，其触点10-11通，QF1闭合，HG绿灯亮，表明断路器是断开状态，又表明控制回路的熔断器和完好回路。因电阻1R存在，流过合闸接触器线
11、圈KM的电流很小，不足以使其动作。第16页，共27页，编辑于2022年，星期六 将控制开关SA顺时针旋转90，至“预备合闸”位置（PC），9-10通，将信号灯接于闪光小母线（+）WF上，绿灯HG闪光，表明控制开关的位置与“合闸后”位置相同，但断路器仍处于跳闸后状态，这是利用“不对应原理”接线，同时提醒运行人员核对操作对象是否有误，如无误后，再将SA置于“合闸”位置（C）（继续顺时针旋转45）。SA的5-8通，使合闸接触器KM接通于+WC和-WC之间，KM动作，其触点KM1和KM2闭合,合闸线圈YO通电，断路器合闸。断路器合闸后，QF1断开使绿灯熄灭，QF2闭合，由于13-16通，红灯亮。当松开
12、SA后，在弹簧作用下，SA自动回到“合闸后”位置，13-16通，使红灯发出平光，表明断路器已合闸，同时表明跳闸线圈YR回路及控制回路的熔断器和完好。在此通路中，因电阻2R存在，流过跳闸线圈YR的电流很小，不足以使其动作。第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路 第17页，共27页，编辑于2022年，星期六手动跳闸 将控制开关SA逆时针旋转90置于“预备跳闸”位置（PT），13-16断开，而13-14接通闪光母线，使红灯HR发出闪光，表明SA的位置与跳闸后的位置相同，但断路器仍处于合闸状态。将SA继续旋转45而置于“跳闸”位置（T），6-7通，使跳闸线圈YR接通，此回路中的（KTL线圈
13、为防跳继电器KTL的电流线圈）YR通电跳闸，QF1合上，QF2断开，红灯熄灭。当松开SA后，SA自动回到“跳闸后”位置，10-11通，绿灯发出平光，表明断路器已经跳开，合闸回路完好。第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路 第18页，共27页，编辑于2022年，星期六第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路（2）断路器的自动控制 断路器的自动控制通过自动装置的继电器触点，如图中1K和2K（分别与5-8和6-7并联）的闭合分别实现合、跳闸控制。自动控制完成后，灯信号HR或HG将出现闪光，表示断路器自动合闸或跳闸，又表示跳闸回路和合闸回路完好，运行人员须将SA旋转到相应的位置上
14、，相应的信号灯发平光。第19页，共27页，编辑于2022年，星期六第二节第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路 当断路器因故障跳闸时，保护出口继电器触点3K闭合，SA的6-7触点被短接，YR通电，断路器跳闸，HG发出闪光，表明断路器因故障跳闸。与3K串联的KS为信号继电器电流型线圈，电阻很小。KS通电后将发出信号。同时由于QF3闭合（12支路）而SA是置“合闸后”（CD）位置，1-3、17-19通，事故音响小母线WAS与信号回路中负电源接通（成为负电源）,则起动事故音响装置,发出事故音响信号，如电笛或蜂鸣器发出声响。第20页，共27页，编辑于2022年，星期六（3）断路器的“防跳”第二节
15、第二节 高压断路器控制回路高压断路器控制回路 若没有KTL防跳继电器，在合闸后，如果控制开关SA的触点5-8或自动装置触点1K，被卡死；而此时又遇到一次系统永久性故障，继电保护使断路器跳闸，QF1闭合，合闸回路又被接通，则出现多次“跳闸合闸”现象，这种现象称为“跳跃”。如果断路器发生多次跳跃现象，会使其毁坏，造成事故扩大。所以在控制回路中增设了防跳继电器KTL。第21页，共27页，编辑于2022年，星期六防跳继电器KTL有两个线圈，一个是电流启动线圈，串联于跳闸回路，另一个是电压自保持线圈，经自身的常开触点与合闸回路并联，其常闭触点则串入合闸回路中。当用控制开关SA合闸（5-8通）或自动装置触
16、点1K合闸时，如合在短路故障上，继电保护动作，其触点2K闭合，使断路器跳闸。跳闸电流流过防跳继电器KTL的电流线圈，使其启动，KTL1常开触点闭合（自锁），KTL2常闭触点打开，其KTL电压线圈也动作，自保持。断路器跳开后，QF1闭合，如果此时合闸脉冲未解除，即控制开关SA的触点5-8或自动装置触点1K被卡死，因KTL2常闭触点已断开，所以断路器不会合闸。只有当触点5-8或1K断开后，防跳继电器KTL电压线圈失电后，常闭触点才闭合。这样就防止了跳跃现象。第22页，共27页，编辑于2022年，星期六变电所综合自动化变电所综合自动化 变电所是电力系统的重要组成部分，随着现代化计算机技术、现代化通信
17、和网络技术的发展及在电力系统中的广泛应用，变电站综合自动化技术也得到了迅速发展。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。第23页，共27页，编辑于2022年，星期六变电所综合自动化系统就是将是将变电所的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计综合为一体，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动的监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化
18、功能。变电所综合自动化变电所综合自动化 第24页，共27页，编辑于2022年，星期六一、变电所综合自动化系统的基本功能变电所综合自动化系统是多专业性的综合技术。它以微机为基础来实现对变电所传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面技术改造，实现对变电所运行管理的一次变革。其基本功能主要有以下三个方面。1.变电所微机监控子系统基本功能监控子系统取代常规的测量系统控制屏，中央信号屏和远动装置等。其主要功能如下：第25页，共27页，编辑于2022年，星期六（！）数据采集（2）事件顺序记录（3）故障记录、故障录波和测距（4）操作闭锁与控制功能（5）事件报警功能（6）人机联系功能（7）系统自诊断功能第26页，共27页，编辑于2022年，星期六 在变电站综合自动化系统中，微机保护应保持与通信、测量的独立性，既通信与测量方面的故障不影响保护正常工作。微机保护还要求保护的CPU及电源均保持独立。微机保护子系统还综合了部分自动装置的功能，如综合重合闸和低频减载功能。这种综合是为了提高保护性能，减少变电站的电缆数量。2变电站微机保护子系统基本功能3通信功能通信功能包括综合自动化系统的现场通信功能，即变电站层与间隔层之间的通信功能;综合自动化系统与上级调度之间的通信功能，即监控系统与调度之间的通信，包括四遥的全部功能。第27页，共27页，编辑于2022年，星期六