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1、第七章 供配电系统的二次回路及其自动装置与自动化 7-1 供配电系统的二次回路及其操作电源7-2 高压断路器的控制和信号回路7-3 电测量仪表与绝缘监视装置7-4 供配电系统的自动装置7-5 高层建筑自动化系统 7-6 二次回路的接线和接线图 7-1 供配电系统的二次回路及其操作电源 二次回路：供配电系统的二次回路，是指用来控二次回路：供配电系统的二次回路，是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路。包括控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路。包括控制系统，信号系统，监测系统及继电保护和自动装置制系统，信号系统，监测系统及继电保护和自动装置等。等。二次回路的操作电源：是供给高压断路器跳
2、、合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。二次设备所需的电源。一、由蓄电池组供电的直流操作电源：一、由蓄电池组供电的直流操作电源：蓄电池也叫二次电池，可充电电池，因其电解质由强蓄电池也叫二次电池，可充电电池，因其电解质由强酸或强碱组成，因此又分成铅酸蓄电池、碱性蓄电池。按酸或强碱组成，因此又分成铅酸蓄电池、碱性蓄电池。按铅酸蓄电池中电解液存在的方式，铅酸蓄电池分为开口式铅酸蓄电池中电解液存在的方式，铅酸蓄电池分为开口式（富液）铅酸蓄电池和阀控式（贫液）密封铅酸蓄电池。（富液）铅酸
3、蓄电池和阀控式（贫液）密封铅酸蓄电池。碱性有铁镍蓄电池、镉镍蓄电池、锌银蓄电池、镍氢电池，碱性有铁镍蓄电池、镉镍蓄电池、锌银蓄电池、镍氢电池，镉镍电池使用较多。可充锂电池因良好性能目前逐步应用镉镍电池使用较多。可充锂电池因良好性能目前逐步应用于电力系统。于电力系统。（一）铅酸蓄电池：该蓄电池以方型为主，圆柱形的（一）铅酸蓄电池：该蓄电池以方型为主，圆柱形的不多不多,容器材料为玻璃、橡胶或塑料。容器材料为玻璃、橡胶或塑料。由正极板由正极板PbOPbO2 2，PbPb的负极板和的负极板和p=1.2p=1.21.3g/cm3 1.3g/cm3 的稀的稀电解液电解液H H2 2SOSO4 4 构成。充
4、、放电的化学反应式为：构成。充、放电的化学反应式为：+2 +2 +PbPb +2 +2 单个电池的单个电池的长期接于操作电源母线。长期接于操作电源母线。用于调节电压，接于专门的调压开关用于调节电压，接于专门的调压开关特点：特点：不受供电系统运行情况的影响，工作可靠。不受供电系统运行情况的影响，工作可靠。充电时排出氢和氧的混合气体及硫酸蒸气，充电时排出氢和氧的混合气体及硫酸蒸气，有爆有爆炸危险及强腐蚀性，对人体健康和设备安全有影响。炸危险及强腐蚀性，对人体健康和设备安全有影响。单独装设在专用房间，且防腐防爆，故投资很大。单独装设在专用房间，且防腐防爆，故投资很大。（二）镉镍蓄电池（二）镉镍蓄电池
5、正极板为正极板为Ni(OH)3负极板为负极板为cd，电解液为，电解液为KOH或或NaOH。充、。充、放电的化学反应式为：放电的化学反应式为：单个电池的单个电池的UN=1.2V，充电完，充电完U=1.75V。电解液未参与反应，只起传导电流的作用。电解液未参与反应，只起传导电流的作用。特点：特点：不受供电系统运行情况的影响，工作可靠。不受供电系统运行情况的影响，工作可靠。大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间，投资降低。寿命长，腐蚀性小，无需专用房间，投资降低。二、由整流装置供电的直流操作电源二、由整流装置供电的直流操
6、作电源（一）硅整流电容储能式直流电源（一）硅整流电容储能式直流电源为了避免交流供电系统运行的影响，困此不单独使用硅整流器为了避免交流供电系统运行的影响，困此不单独使用硅整流器来作直流操作电源，而是配合以电容储能。交流供电系统正常运行来作直流操作电源，而是配合以电容储能。交流供电系统正常运行时，通过硅整流器供给直流操作电源，同时通过电容器储能，当交时，通过硅整流器供给直流操作电源，同时通过电容器储能，当交流供电系统电压降低或消失时，由储能电容器对继电器和跳闸回路流供电系统电压降低或消失时，由储能电容器对继电器和跳闸回路提供电源，使其能正常动作。提供电源，使其能正常动作。U1硅整流器主要作用于断路
7、器合闸，并可向控制、信号和保护硅整流器主要作用于断路器合闸，并可向控制、信号和保护回路供电。回路供电。U2硅整流器的容量较小，作为硅整流器的容量较小，作为U1硅整流器的备用电源，硅整流器的备用电源，只向控制、信号和保护回路供电。贮能电容器多采用大容量的电解只向控制、信号和保护回路供电。贮能电容器多采用大容量的电解电容器，其容量应能保证继电保护和跳闸回路可靠动作。电容器，其容量应能保证继电保护和跳闸回路可靠动作。硅整流电容储能式直流系统接线图硅整流电容储能式直流系统接线图（二）复式整流的直流操作电源：（二）复式整流的直流操作电源：复式整流是指直流操作电压的整流电源有二：复式整流是指直流操作电压的
8、整流电源有二：电压源：由变配电所的所用变压器或电压互感器供电，电压源：由变配电所的所用变压器或电压互感器供电，经铁磁谐振稳压器经铁磁谐振稳压器(当稳压要求高时装设当稳压要求高时装设)和硅整流供电给控制、和硅整流供电给控制、信号和保护等二次回路。信号和保护等二次回路。电流源：由电流互感器供电，同样经铁磁谐振稳压器电流源：由电流互感器供电，同样经铁磁谐振稳压器(也是当稳压要求高时装设也是当稳压要求高时装设)和硅整流供电给控制、信号和保护和硅整流供电给控制、信号和保护等二次回路。等二次回路。能保证交流供电系统在正常或故障情况下直流系统均能能保证交流供电系统在正常或故障情况下直流系统均能可靠地供电。其
9、输出功率大，电压稳定性好。可靠地供电。其输出功率大，电压稳定性好。复式整流装置接线示意图复式整流装置接线示意图三、交流操作电源：三、交流操作电源：高压高压QF跳闸回路的供电方式：直接动作式和去分流跳闸式。跳闸回路的供电方式：直接动作式和去分流跳闸式。特点特点：投资少，运行维护方便，二次回路简单可靠。：投资少，运行维护方便，二次回路简单可靠。用途：采用交流操作电源，可以使二次回路大大简化，投资用途：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，但是不适合用于比较复杂大大减少，而且工作可靠，维护方便，但是不适合用于比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。用于中
10、小变配电所中断的继电保护、自动装置及其他二次回路。用于中小变配电所中断路器采用手动操作或弹簧储能操作及继电保护采用交流操作的场路器采用手动操作或弹簧储能操作及继电保护采用交流操作的场合。合。7-2 高压断路器的控制和信号回路 一、概述一、概述 1 1、高压断路器控制回路：是控制高压断路器跳、合闸的回路。、高压断路器控制回路：是控制高压断路器跳、合闸的回路。它取决于断路器操动机构的型式和操作电源的类别它取决于断路器操动机构的型式和操作电源的类别 2 2、信号回路：是用来指示一次电路运行状态的二次回路。、信号回路：是用来指示一次电路运行状态的二次回路。断路器位置信号：用来显示断路器正常工作的位置状
11、态。断路器位置信号：用来显示断路器正常工作的位置状态。信号用途信号用途 事故信号：用来显示断路器在事故情况下的工作状态。事故信号：用来显示断路器在事故情况下的工作状态。预告信号：是在一次设备出现不正常状态时或在故障初预告信号：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。期发出报警信号。二、采用手动操作的断路器控制和信号回路：二、采用手动操作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三、采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路 操作电源采用硅整流器带电容储能的直流系统，控制开操作电源采用硅整流器带电容储能的直流系统，控制开关采用双向自复式并具有保持触点的关采用双
12、向自复式并具有保持触点的LW5型万能转换开关。型万能转换开关。四、采用弹簧操动机构的断路器控制和信号回路四、采用弹簧操动机构的断路器控制和信号回路 弹簧机构是利用预先储能的合闸弹簧释放能量，使断路弹簧机构是利用预先储能的合闸弹簧释放能量，使断路器合闸。合闸弹簧由交直流两用电动机拖动储能，也可手动器合闸。合闸弹簧由交直流两用电动机拖动储能，也可手动储能。以其能量消耗低储能。以其能量消耗低,无渗漏无渗漏,环境适应性强等特点近年来环境适应性强等特点近年来得到了广泛应用。得到了广泛应用。下图是采用下图是采用CT7CT7型弹簧操动机构的断路器控制和信号回路型弹簧操动机构的断路器控制和信号回路原理图，其控
13、制开关采用原理图，其控制开关采用LW2LW2或或LW5LW5型万能转换开关。型万能转换开关。采用弹簧操动机构的断路器控制和信号回路采用弹簧操动机构的断路器控制和信号回路7-3 电测量仪表与绝缘监视装置 一、电测量仪表：监视供电系统一次设备的运行状态一、电测量仪表：监视供电系统一次设备的运行状态 计量一次系统消耗的电能计量一次系统消耗的电能 常用测量仪表：对一次电路的电力运行参数作经常测量，选常用测量仪表：对一次电路的电力运行参数作经常测量，选用途用途 择测量和记录用的仪表。择测量和记录用的仪表。电能计量仪表：对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和电能计量仪表：对一次电路进行供用电的技术经济考
14、核分析和 对电力用户用电量进行测量，计量的仪表。对电力用户用电量进行测量，计量的仪表。（一）对电测量仪表的要求：（一）对电测量仪表的要求：要求其测量范围和准确度要满足变配电装置要求其测量范围和准确度要满足变配电装置 运行监视和电能计运行监视和电能计量的要求，并力求外形美观，便于观测，经久耐用。量的要求，并力求外形美观，便于观测，经久耐用。（三）变配电装置中各部分仪表的配置要求：（三）变配电装置中各部分仪表的配置要求：1 1、在企业的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，须装、在企业的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，须装设计费的有功电度表和无功电度表，且宜采用全国统一标准的电能计量
15、设计费的有功电度表和无功电度表，且宜采用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上还应装设一只电流表。柜。为了解负荷电流，进线上还应装设一只电流表。2 2、变配电所的每段母线上必须装设电压表测量电压。在小接地电、变配电所的每段母线上必须装设电压表测量电压。在小接地电流系统中，各段母线还应装设绝缘监视装置。流系统中，各段母线还应装设绝缘监视装置。3 3、对降压、对降压T T，应装设电流表、有功电度表、无功电度表、有功功，应装设电流表、有功电度表、无功电度表、有功功率表和无功功率表。率表和无功功率表。4 4、3 310KV10KV的配电线路，应装设电流表，有功和无功电度表各一的配电线路，应装
16、设电流表，有功和无功电度表各一只。只。5 5、380V380V的电源进线或的电源进线或T T低压侧，各相应装一只电流表。若低压侧，各相应装一只电流表。若T T高压侧高压侧未装未装 电度表，低压侧还应装设有功电度表一只。电度表，低压侧还应装设有功电度表一只。6 6、低压动力线路，应装设一只电流表和一只单相有功电度表。低、低压动力线路，应装设一只电流表和一只单相有功电度表。低压照明线路及三相负荷不平衡率大于压照明线路及三相负荷不平衡率大于15%15%的线路上，应装设三只电流表的线路上，应装设三只电流表分别测量三相电流，及装设一只三相四线有功电度表。分别测量三相电流，及装设一只三相四线有功电度表。7
17、 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、并联电力电容器组的总回路上，应装设三只电流表，分别测量三相电流，并应装设一只无功电度表。三相电流，并应装设一只无功电度表。610KV高压线路电测量仪表电路图高压线路电测量仪表电路图 二、绝缘监视装置：二、绝缘监视装置：1 1、概念及装设地点：、概念及装设地点：绝缘监视装置用于小接地电流的系统中，绝缘监视装置用于小接地电流的系统中，监视该系统相对地的绝缘状况，以便及时发监视该系统相对地的绝缘状况，以便及时发现单相接地故障，设法处理，以免故障发展现单相接地故障，设法处理，以免故障发展为两相接地短路，造成停电事故。它通常装为两相接地短路，
18、造成停电事故。它通常装设在设在6 635kV35kV母线。母线。2、组成及原理：、组成及原理：（1）采用三个单相双绕组）采用三个单相双绕组TV和三只和三只PV接成如下接线：接成如下接线：（2）采用三个单相三绕组）采用三个单相三绕组TV或一个三相五芯柱三绕组或一个三相五芯柱三绕组TV接成接成如下接线：如下接线：635kV小电流接地系统的绝缘装置电路图小电流接地系统的绝缘装置电路图3、绝缘监视装置与单相接地保护的比较：、绝缘监视装置与单相接地保护的比较：两者均能监视小接地电流系统相对地的绝缘两者均能监视小接地电流系统相对地的绝缘状况，后者能具体判断发生接地故障的线路，适状况，后者能具体判断发生接地
19、故障的线路，适用于出线较多的系统，而前者只能判断哪一相发用于出线较多的系统，而前者只能判断哪一相发生了接地故障，简单经济，适于出线不多的系统生了接地故障，简单经济，适于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。7-4 供配电系统的自动装置 一、电力线路的自动重合闸装置：一、电力线路的自动重合闸装置：auto re-closing deviceauto re-closing device（一）概述（一）概述1 1、功能：、功能：ARDARD可在系统出现故障，可在系统出现故障，QFQF跳闸后，经极短时间使跳闸后，经极短时间使QFQF自动自
20、动重新合闸，迅速恢复供电，大大提高供电可靠性，避免因停电而重新合闸，迅速恢复供电，大大提高供电可靠性，避免因停电而给国民经济带来巨大的损失。给国民经济带来巨大的损失。ARD ARD是一种反事故装置，装设在架空线路出线的开关上。是一种反事故装置，装设在架空线路出线的开关上。2 2、分类：、分类：（二）（二）电电气一次气一次ARDARD的基本原理和要求：的基本原理和要求：电电气一次气一次ARDARD的原理的原理电电路路 二、备用电源自动投入装置：（二、备用电源自动投入装置：（auto-put-into device auto-put-into device of reserve-sourceof
21、reserve-source）（一）概述：（一）概述：APD APD常用于有两路进线的供电可靠性要求较高的企常用于有两路进线的供电可靠性要求较高的企业变配电所中，当其中一个电源不论什么原因失电而断业变配电所中，当其中一个电源不论什么原因失电而断开时，它可将负荷自动切换至备用电源上，使供电不致开时，它可将负荷自动切换至备用电源上，使供电不致中断。中断。（二）（二）APDAPD的基本原理的基本原理 备用电源自动投入装置的原理电路备用电源自动投入装置的原理电路 （三）适用于（三）适用于TN-STN-S低压配电系统双路电源的自动互投装置。低压配电系统双路电源的自动互投装置。X XL LS S（2 20
22、 00 0、4 40 00 0、6 60 00 0）1 1A A型型双双路路电电源源自自动动互互投投装装置置的的原原理理电电路路 三、供配电系统的运动装置：三、供配电系统的运动装置：（一）概述（一）概述:运动化运动化:由工厂的动力中心调度室对本系统所属各变配电由工厂的动力中心调度室对本系统所属各变配电所或其它动力设施的运行所或其它动力设施的运行,实现遥控、遥信、遥测和遥调。实现遥控、遥信、遥测和遥调。(二二)微机控制的供电系统运动装置简介微机控制的供电系统运动装置简介:7-5 高层建筑自动化系统一、高层建筑与智能型高层建筑的含义：一、高层建筑与智能型高层建筑的含义：1 1、高层建筑、高层建筑:
23、（1 1）1010层以上的住宅建筑层以上的住宅建筑,包括底层设置商业服务网点的包括底层设置商业服务网点的 住宅建筑。住宅建筑。（2 2）建筑高度超过）建筑高度超过24m24m的其他住宅建筑。的其他住宅建筑。（3 3）与高层建筑直接相连且高度不超过）与高层建筑直接相连且高度不超过24m24m的裙房。的裙房。2 2、智能型高层建筑、智能型高层建筑:是综合应用计算机是综合应用计算机,信息通信等方面的信息通信等方面的先进技术先进技术,使建筑物成为具有远程通信功能使建筑物成为具有远程通信功能,办公自动化功办公自动化功能和建筑物自动化功能的一种高层建筑。智能建筑的组成能和建筑物自动化功能的一种高层建筑。智
24、能建筑的组成:（1 1）远程通信系统）远程通信系统（2 2）办公自动化系统）办公自动化系统（3 3）建筑自动化系统，又称楼宇自动化系统。）建筑自动化系统，又称楼宇自动化系统。二、建筑自动化系统的应用功能与组成二、建筑自动化系统的应用功能与组成:1 1、建筑自动化系统的应用功能、建筑自动化系统的应用功能(或服务功能或服务功能)有有点。点。2 2、组成、组成:三、建筑自动化系统的网络结构三、建筑自动化系统的网络结构:（一）建筑自动化系统网络结构的规划原则（一）建筑自动化系统网络结构的规划原则:1 1、满足集中监控的需要、满足集中监控的需要2 2、与系统规模相适应、与系统规模相适应3 3、尽量减小故
25、障波及面、尽量减小故障波及面,实现实现”危险分散危险分散”原则原则.4 4、减少初投资、减少初投资5 5、系统扩散易于实现、系统扩散易于实现.（二）建筑自动化系统网络结构的选择要求（二）建筑自动化系统网络结构的选择要求:建筑自动化系统作为局域网建筑自动化系统作为局域网,宜优先选用总线型的网络拓宜优先选用总线型的网络拓扑结构。扑结构。（三）建筑自动化系统的监控系统结构（三）建筑自动化系统的监控系统结构7-6 二次回路的接线和接线图一、二次回路的接线要求：见一、二次回路的接线要求：见P326P326二、二次回路接线图的绘制：二、二次回路接线图的绘制：（一）接线图的绘制要求：（一）接线图的绘制要求：
26、接线图是用来表示成套装置或设备中各元件之间连接接线图是用来表示成套装置或设备中各元件之间连接关系的一种图形。绘制接线图应遵循关系的一种图形。绘制接线图应遵循GBGB的有关规定。的有关规定。接线图主要用于二次回路的安装接线、线路检查、维接线图主要用于二次回路的安装接线、线路检查、维修和故障处理。它通常与电路图和位置图配合使用，有时修和故障处理。它通常与电路图和位置图配合使用，有时也与接线表配合使用。也与接线表配合使用。接线图一般应表示出各个项目的相对位置、项目代号、接线图一般应表示出各个项目的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型和导线截面等内容。端子号、导线号、导线类型和导线截面等内容。
27、（二）接线图的绘制方法：（二）接线图的绘制方法：1 1、二次设备的表示方法：、二次设备的表示方法：（仪表）（仪表）（WLWL）（开关柜）（开关柜）2 2、接线端子及其表示方法：、接线端子及其表示方法：盘外的导线或设备与盘上的二次设备相连时，必须通盘外的导线或设备与盘上的二次设备相连时，必须通过端子排。端子排由专门的接线端子板组合而成。过端子排。端子排由专门的接线端子板组合而成。3 3、连接导线的表示方法：、连接导线的表示方法：二次回路接线图中端子之间的连接导线有两种表示方法：二次回路接线图中端子之间的连接导线有两种表示方法：（1 1）连接线表示法：端子之间的连接导线用连续线表示。）连接线表示法：端子之间的连接导线用连续线表示。（2 2）中断线表示法：端子之间的连接关系，不直接连接线）中断线表示法：端子之间的连接关系，不直接连接线条，而只在需相连的两端子处标注对面端子的代号，表示条，而只在需相连的两端子处标注对面端子的代号，表示两端子需相互连接。两端子需相互连接。