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1、,第7章 工厂变电所二次回路和自动装置,7.1 二次回路概述,7.2 操 作 电 源,7.3 高压断路器控制回路,7.4 中央信号回路,7.5 测量和绝缘监测监视回路,7.6 二次回路安装接线图,小 结,7.7 自动重合闸装置(ARD),7.8 备用电源自动投入装置(APD),7.9 变电站综合自动化,二次回路概述,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。二次回路又称二次系统。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，为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。,7.1 操作电源,二次回路的操作电源主要有直流和交流两大类。直流操作电源主
2、要有蓄电池组和硅整流直流操作电源两种。对采用交流操作的断路器应采用交流操作电源，对应的所有二次回路如保护回路继电器、信号回路设备、控制设备等均采用交流形式。,一硅整流直流操作电源,硅整流直流电源在工厂变配电所应用较广，按断路器的操动机构的要求有电容储能(电磁操动)和电动机储能(弹簧操动)等类型。,硅整流电容储能直流电源系统,在一些大中型变电所中，可采用蓄电池组作直流操作电源。蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。,二. 蓄电池组直流电源系统,1） 蓄电池介绍： 酸性蓄电池：其电解液是2737的硫酸水溶液，电极是以二氧化铅（PbO2）为正极板和铅（Pb）为负极板的特制绒状铅板，所以又称为铅酸蓄
3、电池。此种蓄电池容量大、冲击放电电流大、端电压也相对较高（2.15V）；但其寿命较短（一般为810年）、占地面积大、充电时会逸出有害的硫酸气体、维护工作量大。 碱性蓄电池：其电解液是20的氢氧化钾（KOH）水溶液，电极用氢氧化镍Ni（0H）3作正极，用镉（Cd）作负极时叫镉镍蓄电池，用铁（Fe）作负极时叫铁镍蓄电池。此种蓄电池体积小、容量大、使用寿命长（可达20年左右），端电压为1.35V，无有害气体污染。在发电厂和变电所中已有广泛应用。,2） 蓄电池直流系统的运行方式 1充电放电法：(1)运行方式:对蓄电池进行周期性的充电和放电。 蓄电池充好电后，既断开充电设备，由蓄电池向直流负荷供电。（经
4、常、短时、事故） 待蓄电池放电约为7580%时，就需要进行充电。 充电设备的功率应满足蓄电池组的充电和经常性负荷的需要。（2）构成：基本电池，可调端电池，端电池调节器,充电放电法：,图4-2 端电池调整器工作原理图,图4-1 端电池调整器结构图,放电手柄,充电手柄,金属片,主触头,辅助触头,电阻,充电放电法系统图,(1)运行方式:先将蓄电池充足电，然后将充电设备与蓄电池并联在一起工作，充电设备既给直流母线的经常负荷供电，又以不大的电流向蓄电池浮充电，用来补偿由于自放电而损失的能量。 （2）特点：1 蓄电池总是处于充满电的状态，随时应付短时负荷2 蓄电池放电机会不多，每3个月进行一次放电，再进行
5、一次均衡充电，以避免硫化。3 管理维护量少，可靠性高。,2浮充电法,2.浮充电法系统图,图46 浮充电运行方式直流系统接线图,1 运行方式 ： 正常运行时：由厂（所）用变压器T或电压互感器TV供电； 事故情况下：由事故设备的电流互感器TA供给短路电流，经整流后作为操作电源。 2 复式整流的直流系统框图：,三. 复式整流装置直流系统,四 交流操作电源,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。,1继电保护的交流操作方式,(1)直接动作式,(2)去分流跳闸的操作方式,(3)速饱和变流器式,五. 所用变压器,变电所用电一般设专门
6、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。,7.2 高压断路器控制回路,一、断路器控制回路的基本要求如下：,断路器控制回路是指控制(操作)高压断路器跳、合闸的回路，直接控制对象为断路器的操动(作)机构。操动机构主要有手动操作、电磁操动机构(CD)、弹簧操动机构(CT)、液压操动机构(CY)等。,1能手动和自动合闸与跳闸。,2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断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，在合闸或跳闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合闸或跳闸电源。,4应具有防止
7、断路器多次合、跳闸的“防跳”措施。,5应具有反映断路器状态的位置信号和手动或自动合、跳闸的显示信号，断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线,二 断路器控制回路,1.控制开关 控制开关是断路器控制和信号回路的主要控制元件，由运行人员操作使断路器合、跳闸，在工厂变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关。,(1)LW2型控制开关的结构,(2) LW2型控制开关触点图表,图7.b LW2-Z/F8型控制开关触点图表,图7. a LW2-YZ/F1型控制开关触点图表,图7.3 手动操作的断路器控制和信号回路,2 手动操作的断路器控制回路,图7.4 采用电磁操作机构的断路器控制回路及其信号系统,
8、3电磁操动机构的断路器控制及信号回路,图7.41 弹簧储能操作机构的断路器控制回路,4. 弹簧操动机构的断路器控制及信号回路,7.3 中央信号回路,一. 对中央信号回路的要求,1中央事故信号装置应保证在任一个断路器事故跳闸时，能立即(不延时)发出音响信号和灯光信号或其他指示信号。,2中央事故音响信号与预告音响信号应有区别。一般事故音响信号为电笛或蜂鸣器，预告音响信号用电铃。,3中央预告信号装置应保证在任一个电路发生故障时，能按要求(瞬时或延时)准确发出信号，并能显示故障性质和地点,4中央信号装置在发出音响信号后，应能手动或自动复归(解除)音响，而灯光信号及其他指示信号应保持到消除故障为止。,5
9、接线应简单、可靠，对信号回路的完好性应能监视。,6对事故信号、预告信号及其光字牌应能进行是否完好的试验。,7企业变配电所的中央信号一般采用能重复动作的信号装置；当变配电所主结线比较简单或一般企业配电所可采用不能重复动作的中央信号装置。,(1) 事故信号当断路器发生事故跳闸时，立即用蜂鸣器（或电笛）发出较强的音响，通知运行人员进行处理。同时，断路器的位置指示灯发出绿灯闪光。,二 变电所中央信号系统的类型,(2) 预告信号当运行设备出现危及安全运行的异常情况时，如发电机过负荷、变压器过负荷 、电压回路断线等，便发出另一种有别于事故信号的音响电铃。此外，标有故障内容的光字牌点亮。(3) 位置信号包括
10、断路器位置信号和隔离开关位置信号。前者用灯光表示其合、跳闸位置，而后者则用一种专门的位置指示器表示其位置状况。,事故信号和预告信号需要反映在主控制室中，以通知值班人员及时处理，因此，事故信号和预告信号称为电气设备各种信号的中央部分“中央信号”，并集中装设在主控制室的中央信号屏上。,事故信号的作用：当断路器事故跳闸时，启动蜂鸣器（或电笛）发出音响。中央事故信号回路按操作电源可分为交流和直流两类；按复归方法可分为就地复归和中央复归两种；按其能否重复动作分为不重复动作和重复动作两种。,三 事故信号,1、中央复归不能重复动作的交流事故信号如图，当某台高压断路器事故跳闸时，相应的事故音响起动回路接通，使
11、事故音响小母线WAS接于U相电源。由于转换开关SA通常处于“工作”位置，SA的接点及接通，使电笛EW接上UW线间电压，发出音响信号。复归（即解除音响）时需人工扳动SA至“解除”位置，其接点、断开，、 闭合，解除音响信号；,同时，通过KM11和KT两只继电器的切换动作使红色信号灯RD发出闪光。如果恰在这时第二台断路器又发生事故跳闸，则不能发出音响信号。可见，这种接线是不能重复动作的。当操作机构手柄扳向对应的分闸位置，KM11常闭接点断开后，扳动SA至“工作”位置，红灯RD熄灭，恢复正常，为第二次起动做好准备。,图7.43 交流操作电源的中央信号装置原理图（a） 集中复归不能重复动作的事故信号装置
12、； （b） 集中复归不能重复动作的预告信号装置,2. 中央复归能重复动作的直流事故信号音响信号之所以能够重复动作，是利用了冲击继电器。冲击继电器有ZC型、BC型和CJ型三种，目前常用的是ZC型。图7.44为用ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作的直流事故信号电路图。当接在事故音响小母线WAS与+WS间的断路器事故音响（不对应）回路接通时，在PT一次侧有脉冲电流流过，在PT二次侧感应出一个脉冲电动势使KDR动作， KDR的常开接点闭合使KM动作并自保持,同时接点KM7-15闭合接通蜂鸣器BU发出音响信号，接点KM614闭合接通时间继电器KT，KT常开接点延时闭合后接通KM1动作，其常闭
13、接点断开KM的自保持回路，KM返回，音响自动解除。若要手动解除，可按下解除按钮SBR。SBT是试验按钮，与事故音响回路并联。试验时的动作原理和发生事故时的动作原理相同。KI1为电源监视继电器，当信号电源熔断器熔断时KI1返回并发出预告音响信号，KI2的线圈在中央预告信号回路中。,图7.44 中央复归能重复动作的直流事故信号电路图,中央预告信号是指在供配电系统中发生不正常工作状态时发出的音响信号。常采用电铃发出声响，并利用灯光和光字牌来显示故障的性质和地点。中央预告信号装置有交流和直流两种，也有不重复动作和重复动作两种。1.中央复归不能重复动作的交流预告信号图7.43（b）是交流操作电源的集中复
14、归不能重复动作的预告信号原理电路图。,四 预告信号,图7.43 交流操作电源的中央信号装置原理图（a） 集中复归不能重复动作的事故信号装置； （b） 集中复归不能重复动作的预告信号装置,当出现不正常运行状态时，如变压器发生轻瓦斯动作，瓦斯继电器接点KG闭合，经中间继电器KM2常闭接点接通电铃EB，发出音响信号，引起值班人员注意。这时可按下复归按钮SBR，使KM21继电器通电，它的所有常开接点闭合，使KM2通电动作，并进行自保持，其本身的常闭接点将电铃回路断开，音响信号停止。同时由KM2常开接点接通光字牌HL2中的两只灯泡，显示故障元件和性质。当轻瓦斯信号消失后，KG断开，KM2失电自动复归，光
15、字牌熄灭。,2.中央复归能重复动作的直流预告信号图7.45为利用ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作的预告信号装置。WFS1、WFS2为瞬时预告信号小母线，WFS3、WFS4为延时预告信号小母线，它们分别经转换开关SA1和SA2与瞬时信号冲击继电器KSH2和延时信号继电器KSH3和KSH4相连接。SA1和SA2有两个位置，在工作位置时，SA1和SA2的接点1314、1516均接通。,图7.45 能重复动作集中复归的中央预告信号电路图,当变压器轻瓦斯动作时，KG接点闭合，KSH2的脉冲变压器一次绕组从正电源经KG、HL3、WFS1和WFS2、SA1的1314、1516接点接至负电源。K
16、SH2起动，KDR闭合，KM动作，其第一个常开接点闭合并自保持，KM的第二个常开接点闭合，使KM2动作，KM2一个常开接点闭合，接通警铃EB，发出预告音响信号。KM2的另一个常开接点在图7.44中接通KT，KT接点延时接通后，KM1动作，接在图7.45中的KM1常闭接点断开，KM返回，音响自动解除。若要提前解除，可用手动解除按钮SBR进行解除。音响解除后，光字牌依旧亮着，直至不正常情况消除，起动它的继电器返回后，光字牌才熄灭。,SA1和SA2的试验位置是为了对光字牌进行检查而设置的，当SA1和SA2切换至试验位置时，其接点,，和,1112接通，1314和1516断开，WFS1、WFS2和WFS3、WFS4被直接接到正负信号母线上对光字牌进行检查。在检验回路中之所以用SA1和SA2的三对接点串联，是为了增强其开断能力。光字牌由两个灯泡组成，工作时两灯并联，损坏一个还能继续工作。检查时两灯串联，只要有一个损坏就能发现。,
