第八章 变电所的二次回路与自动装置

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1、第八章 变电所的二次回 路与自动装置1 1供 配 电 系 统第一节 二次回路概述 2 2本节主要内容一、二次回路的基本概念和作用二、二次回路的内容三、二次回路图的分类作业3 3二次回路的概念和作用一次设备(也称主设备)是构成电力系统的主体 ，它是直接生产、输送、分配电能的电气设备。二次设备是对一次设备进行监测、控制、调 节和保护的电气设备。一次回路指一次设备及其相互连接的回路 (又 称主回路或主系统或主电路)。二次回路指二次设备及其相互连接的回路。 4 4二次回路作用：二次回路是电力系统 安全生产、经济运行、可靠供电的重要保 障，它是发电厂和变电站中不可缺少的重 要组成部分。 5 5二 次 回

2、 路 的 内 容 控制回路 信号回路 测量回路 调节回路 继电保护及自动装置回路 操作电源系统6 6控制回路是由控制开关和控制对象(断路器、 隔离开关)的传送机构及执行(或操作)机构组成的。 其作用是对一次开关设备进行“跳”、“合”闸操作。(1)按自动化程度分：手动控制和自动控制(2)按控制距离分：就地控制和距离控制(3)按控制方式分：分散控制和集中控制(4)按操作电源性质分：直流操作和交流操作(5)按操作电源电压和电流的大小分：强电控制和弱电控制控 制 回 路7 7信号回路是由信号发送机构、传送机构和信 号器具构成的。其作用是反映一、二次设备的工 作状态。（1）按信号性质分:事故信号、预告信

3、号、指挥 信号、位置信号（2）按信号显示方式分:灯光信号和音响信号（3）按信号的复归方式分:手动复归和自动复归信 号 回 路8 8测量回路 和 调节回路测量回路是由各种测量仪表及其相关回路组 成的。其作用是指示或记录一次设备的运行参 数，以便运行人员掌握一次设备运行情况。它 是分析电能质量,计算经济指标,了解系统潮流和 主设备运行工况的主要依据。调节回路是指调节型自动装置。它是由测 量机构、传送机构、调节器和执行机构组成的 。其作用是根据一次设备运行参数的变化，实 时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行 要求。9 9继电保护及操作型自动装置回路继电保护和操作型自动装置回路是由测量机构、传 送

4、机构、执行机构及继电保护和自动装置组成的。其作 用是自动判别一次设备的运行状态，在系统发生故障或 异常运行时，自动跳开断路器，切除故障或发出异常运 行信号，故障或异常运行状态消失后，快速投入断路器 ，恢复系统正常运行。操作电源系统操作电源系统是由电源设备和供电网络组成的，它 包括直流电源和交流电源系统。其作用是供给上述各回 路工作电源。发电厂和变电站的操作电源多采用直流电 源系统，简称为直流系统，部分小型变电站也可采用交 流电源或整流电源(如硅整流电容储能或电源变换式直流 系统)。1010二次回路图的分类二次回路图的分类归总式原理图归总式原理图展开式原理图展开式原理图屏面布置图屏面布置图屏后安

5、装接线图屏后安装接线图端子排图端子排图原理图原理图安装图安装图1111原理接线图原理接线图是用来表示二次回路中各元件是用来表示二次回路中各元件 的电气联系和工作原理的电气回路图。的电气联系和工作原理的电气回路图。归归 总总 式式 原原 理理 图图展开式原理图展开式原理图1212作 业1。什么是一次回路和二次回路？2。二次回路包括哪些部分？各部分的作用是什么？ 3。二次接线图有哪些类型？1313供 配 电 系 统第二节 操作电源与所用电 1414本节主要内容一、概述二、交流操作电源三、直流操作系统四、闪光装置五、所用变压器作业1515操作电源是所用电的一部分，是供给全所开关电器的控制回路、继电保

6、护回路、自动装置和中央信号系统的最重要的电 源，在任何情况下都应保证供电的可靠性。 一、对操作电源的基本要求（1）应保证供电的可靠性，最好装设独立的直流操作电源，以免交流系统故障时，影响操作电源的正常供电。（2）应具有足够的容量，以保证正常运行时，操作电源母线( 以下简称母线)电压波动范围小于5额定值；事故时的母线电 压不低于90额定值。（3）波纹系数小于5%。（4）使用寿命、维护工作量、设备投资、布置面积等应合理。 1616二、操作电源的分类1交流操作电源2直流操作电源（1）硅整流电容储能直流电源硅整流电容储能直流电源是一种非独立式的直流电源。 它是由硅整流设备和电容器组成的。（2）蓄电池直

7、流电源蓄电池是一种独立可靠的直流电源，它不受交流电源的影响 。它是发电厂和变电站常用的操作电源。1717交流操作电源交流操作电源直接使用交流电源。 一般由电流互感器向断路器的跳闸回路供 电；由厂(站)用变压器向断路器的合闸回 路供电；由电压互感器(或厂用变压器)向 控制、信号回路供电。它只适用于不重要的终端变电站， 或用于发电厂中远离主厂房的辅助设施。18181经常性负荷经常性负荷是在各种运行状态下，由直流电源不间断供电的负荷。它包括：经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器和经常点 燃的直流照明灯，由直流供电的交流不停电电源，即逆变电源装置 等。2事故负荷事故负荷是指在事故情况下必须由直流电

8、源供电的负荷，包括事故照明、汽轮机或一些重要辅助机械的润滑油泵、发电机的氢冷 密封油泵和载波通信的备用电源等。3冲击负荷冲击负荷是断路器合闸时的短时冲击电流及此时直流母线所承 受的其他负荷(包括经常性负荷和事故负荷)电流的总和。直流负荷的分类1919是通过硅整流设备，将交流电源变换为直流电源 ，作为发电厂和变电所的直流操作电源。一、硅整流电容储能直流系统储能电容器组为了保证在交流系统发生短路故障时 ，仍然能使控制、保护及断路器可靠动作。两组整流器 U1和 U2。U1容量大，供给合闸电源；U2容量小，供给控制、保护电源。V3保证只能由U1 向U2供电。V1、V2保证储能电容器组不向直流母线供电。

9、整流操作的直流系统20202121二、储能电容器检查装置为了防止储能电容器开路或老化，即电容器容量降低或失效，应定期检查电容器的电压、泄漏电流和容量。检查装置电路图如图所示2222蓄电池的电解液不同，可分为酸 性蓄电池和碱性蓄电池两种。酸性蓄电池常采用铅酸蓄电池。酸性蓄电池一般适用于大型发电厂和 变电站。碱性蓄电池适用于中、小型发电 厂和 110kV以下的变电站。碱性蓄电池有铁镍、镉镍等几种。发电厂和变 电站常采用镉镍碱性蓄电池。蓄 电 池 直 流 系 统2323一、蓄电池的容量蓄电池的容量(Q)是蓄电池蓄电能力的重要标志。容量 Q是 指定的放电条件(温度、放电电流、终止电压)下所放出的电 量

10、称为蓄电他的容量，单位用 A h(安培小时)表示。蓄电池 放电至终止电压的时间称放电率，单位为 h(小时)率。蓄电池的容量一般分为额定容量和实际容量两种。1额定容量额定容量是指充足电的蓄电池在25oC时，以10h放电率放出的电能。2实际容量蓄电池实际容量与放电电流的大小关系甚大，以大电流放电，到达终止电压的时间就短；以小电流放电，到达终止电压的时间就长。2424二、蓄电他的直流系统及运行方式1蓄电池的直流系统蓄电池直流系统是由充电设备、蓄电池组、浮充电设备和相关的开关及测量 仪表组成。2525蓄电池组GB是由不 参加调节的基本(固定) 蓄电池(n。)和参加调节 的端电池(n)两部分组成。采用端

11、电池的目的 是为了调节蓄电池的接 入数目，以保证母线电 压稳定。端电池通过端 电池调整器进行调节， 端电池调整器的工作原 理如图所示。26262充电放电运行方式充电放电运行方式就是将已充好电的蓄电池接带全部直流负荷，即正常运行是处于放电工作状态。因为交流系统可能在蓄电池任何放电程度下发生故障，为了保证直流系统供电的可靠性，在蓄电池放 电到额定电压的7580(未放电至终止电压)时，就停止放电，准备充电。27273浮充电运行方式浮充电运行方式就是将充好电的蓄电池 GB与 浮充电整流器 U2并联运行, 即整流器U2接带母线上的经常性负荷，同时向蓄电池浮充电，使蓄电池经 常处于充满电状态，以承担短时的

12、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。28282929三、镉镍蓄电池的直流系统镉镍蓄电池按其放电电流大小分为中倍率放电型(GNZ)和高倍率放电型 (GNG)两种。中倍率放电型镉镍蓄电池与铅酸蓄电池性能相似，其设计选择可按铅酸蓄电池进行。高倍率放电型蓄电池的内阻小，瞬时放电串高达2030倍率，很适用于电磁操作机构的断路器的合、跳闸冲击。国内制造厂成套供应的镉镍蓄电池直流系统屏，适用110kv及以下电压等级的发电厂和变电站。BZGN-10S型镉镍蓄电池直流系统由充电设备、蓄电池、浮充电设备和相应的开关及仪表组成。30303131闪 光

13、信 号一、由两只继电器构成的闪光装置由两只继电器KM1，KM2相互延时实现。3232二、由闪光继电器构成的闪光装置通过电容C的充放电延时来实现的。3333所用变压器变电所的用电一般应设置专门的变压器 供电，这种变压器称为所用变压器，简称 所用变。变电所的负荷主要有室内外照明 、生活区用电、事故照明、操作电源用电 等，上述负荷一般分别设置供电回路。 3434所用变压器的接线一台设置在进 线电源处（进线 断路器外侧）， 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。另 一台所用变可接 于变电所另一进 线电源侧的高压 或低压母线上。 3535所用电源备用自动投入装置接线图 在两台所用变

14、的低压侧可采用由交流接触器构成 的备用电源自动投入装置，来确保所用电的可靠性。 3636作 业1。操作电源有哪些类型?各有什么特点？2。蓄电池直流系统有哪几种运行方式？解释并说明它们的优缺点。3。硅整流带电容储能直流系统中，两组硅整 流装置容量是否相同？为什么？说明V1、V2、 V3的作用。4。直流系统为什么要装绝缘监察装置？试举例说明。3737供 配 电 系 统第三节 高压断路器的控制回路 3838本节主要内容一、概述u控制开关与操动机构u断路器的控制回路的基本要求二、灯光监视的断路器控制信号回路 （CD、CT和CS三种情况）三、音响监视的断路器控制信号回路作业作业3939断 路 器 的 控

15、 制 方 式(1) 按自动化程度分：手动控制和自动控制(2) 按控制距离分：就地控制和距离控制(3) 按控制方式分：分散控制和集中控制(4) 按操作电源性质分：直流操作和交流操作(5) 按操作电源电压和电流的大小分：强电控制和弱电控制强电控制采用较高电压(直流 110V或 220V)和较大电流(交流5A)，弱电控制采用较 低电压(直流60v以下，交流50v以下)和较小 电流(交流0.51A)。4040控制开关又称万能开关，是控制回路中的控制 元件，由运行人员直接操作，发出命令脉冲，使 断路器合、跳闸。又称为“万能转换开关”目前发电厂、变电站常采用LW2型系列自动复 位控制开关。1。结构图控 制

16、 开 关41412。控制开关手柄的六个不同的操作位置，即PC（ 预备合闸）、C（合闸）、CD（合闸后）、PT（预 备跳闸）、T（跳闸）、TD（跳闸后）3。触点图表 424243434444操 动 机 构断路器的操作机构是断路器自身附带的跳、 合闸传动装置。分为以下几种。 （1）电磁操作机构（CD）：直流螺管式电 磁铁合闸，已储能的弹簧分闸。 由于是利用电磁力直接合闸，合闸电流很大 ，可达几十安至数百安，所以合闸回路不能直接 利用控制开关触点接通，必须采用中间接触器（ 即合闸接触器）。多适用于35kV及以下少油断路 器。 （2）弹簧操作机构（CT）：已储能的合闸弹 簧合闸，已储能的分闸弹簧分闸。多适用于真空 断路器。4545（3）液压操作机构（CY）：以压缩气体作为能 源，以液压油作为传递媒介来进行分、合闸。广泛 适用110kV及以上的少油及SF6断路器。（4）气动操作机构（CQ）：是以压缩空气为能 源推动活塞实现分、合闸。需配备空气压缩设