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1、,Company Logo,第八章 变电所二次回路和自动装置,内容：变电所的 二次回路是保障一次回路正确、安全、可靠运行的系统。本章对其操作电源、高压断路器的控制回路、中央信号回路、测量和绝缘监视回路、二次回路安装接线图、自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等知识进行了详细的阐述，并且还介绍了变电站综合自动化的有关内容。重点： 中央信号回路 、测量和绝缘监视回路,,Company Logo,8.1 二次回路与操作电源 8.2 高压断路器控制回路 8.3 中央信号回路 8.4 测量和绝缘监视回路 8.5 自动重合闸装置（ARD） 8.6 备用电源自动投入装置(APD) 8.7 二次回路安装接线图
2、 8.8 变电站综合自动化 小结 思考题与习题,,Company Logo,8.1.1 二次回路（secondary circuit）概述,1、定义和分类：二次回路是指用来控制、指示、监测、测量和保护一次回路运行的电路，亦称二次接线二次回路按功能可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路、自动装置回路和操作电源回路等。,8.1 二次回路与操作电源,二次回路的操作电源主要有直流和交流两大类； 直流操作电源主要有蓄电池和硅整流直流操作电源。,操作电源是供高压断路器控制回路、继电保护回路、信号回路、监测装置及自动化装置等二次回路所需的工作电源。,操作电源要求：正常运行时操作电源应能保证断路器
3、的合闸和跳闸；事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，操作电源应能保证继电保护系统可靠地工作。,,Company Logo,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。原理图或原理展开图通常是按功能电路如控制回路、保护回路、信号回路来绘制的，而安装接线图是按设备如开关柜、继电器屏、信号屏为对象绘制的。,2、二次回路图的种类 二次回路图主要有二次回路原理图、二次回路原理展开图、二次回路安装接线图(包括屏背面接线图、端子接线图等）。 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 原理展开图将二次回路中
4、的交流回路与直流回路分开来画。,,Company Logo,供配电系统的二次回路功能示意图,,Company Logo,8.1.2 直流操作电源,配电所的操作电源应独立可靠，容量足够，既要满足正常情况下的信号、保护、自动装置、断路器跳合闸等二次回路的的工作需要，又要保证事故状态下继电保护动作与断路器跳闸的可靠要求。操作电源的选择应根据变配电所的重要性、规模大小及断路器操作方式决定：（1） 供电给重要负荷或规模较大（指供电容量较大或断路器台数较多）的变配电所应选用直流操作电源。（2）一次接线简单且断路器台数较少的10（6）kV变电所，可选用交流操作电源。采用普通交流操作电源时，断路器应采用弹簧储
5、能合闸和去分流合闸的操作方式。,,Company Logo,1. 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。（1）铅酸蓄电池铅酸蓄电池是由二氧化铅（PbO2）的正极板、铅的负极板和密度为1.21.3g/cm3的稀硫酸电解液组成。它在放电和充电时的化学反应式为,单个额定端电压为2V。充电后可达2.7V；放电后可下降到1.95V。为获得220V的操作电压，蓄电池的个数为 n =2301.95118个。考虑到充电终了时端电压的升高，因此长期接入操作电源母线的蓄电池个数为n1 =2302.788个，而其他n2 =nn1=11888=30个蓄电池则用于调节电压，接于专门的调节开关
6、上。,PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,,Company Logo,采用铅酸蓄电池组作操作电源，不受供电系统运行情况的影响，工作可靠；但是它在充电过程中要排出氢和氧的混合气体（由于水被电解而产生的），可有爆炸危险，而且随着气体带出的硫酸蒸气，有强腐蚀性，对人身健康和设备安全都有很大的危害。因此铅酸蓄电池组一般要求单独装设在一房间内，而且要考虑防腐防爆，从而投资较大，现在一般工厂供电系统中不予采用。 优点：工作性能可靠 缺点：危险、腐蚀、维护量大和占用空间等,,Company Logo,（2）镉镍蓄电池 镉镍蓄电池由正极板、负极板、电解液组成。正极板为氢氧化镍Ni(OH)3或
7、三氧化镍（Ni2O3），负极板为镉（Cd），电解液为氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）等碱溶液。它在放电和充电时的化学反应式为,由以上反应式可以看出，电解液并未参与反应，它只起传导电流的作用，因此在放电和充电过程中，电解液的密度不会改变。镉镍蓄电池的额定端电压（单个）为1.2V。充电终了时端电压可达1.75V；放电后端电压为1V。,Cd+2Ni(OH)3 Cd(OH)2+2Ni(OH)2,,Company Logo,采用镉镍蓄电池组作操作电源，除了不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有其大电流放电性能好、比功率大、机械强度高、使用寿命长、腐蚀性小、无须专用房间从而大大降低投资等优点
8、，因此它在工厂供电系统中应用比较普遍。 (3)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（图8-1）：必须频繁充电，蓄电池老化较快，使用寿命短，运行维护复杂。浮充电运行方式（图8-2）：蓄电池和浮充硅整流设备并联工作,,Company Logo,2. 硅整流直流操作电源:硅整流电容储能直流操作电源如果单独采用硅整流器来作直流操作电源，则当交流供电系统电压降低或电压消失时，将严重影响直流系统的正常工作。因此宜采用有电容储能的硅整流电源。,图8-3 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,在供电系统正常
9、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，在交流供电系统电压降低或电压消失时，由储能电容器对继电器和跳闸回路放电，使其正常动作。,,Company Logo,为了保证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。硅整流器U1主要用作断路器合闸电源，并向控制、信号和保护回路供电。硅整流器U2的容量较小，仅向控制、信号和保护回路供电。逆止元件VD1和VD2的主要功能：一是当直流电源电压因交流供电系统电压降低而降低时，使储能电容C1、C2所储能量仅用于补偿自身所在的保护回路，而不向其他元件放电；二是限制C1、C2向各断路器控制回路中的信号灯和重合闸继电器等放电，以保证其所供电
10、的继电保护和跳闸线圈可靠动作。逆止元件VD3和限流电阻R接在两组直流母线之间，使直流合闸母线只向控制小母线WC供电，防止断路器合闸时硅整流器U2向合闸母线供电。,,Company Logo,正常时，WF不带电，当系统或二次回路发生故障时，继电器K1动作（其线圈在其他回路），使信号灯接于WF上，利用与继电器K并联的电容器C的充放电，使继电器交替动作和释放，从而WF上电压交替升高和降低，HL发出闪光信号。,,Company Logo,硅整流直流操作电源:优点:价格便宜,与铅酸蓄电池比较占地面积小、维护工作量小、体积小、不需充电装置。缺点:电源独立性差,可靠性受交流电源影响,需加装补偿电容和交流电源
11、自动投切装置；二次回路复杂。,,Company Logo,目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电源大多为带免维护铅酸蓄电池高频开关电源成套装置。,小型分屏柜,小型一体柜,,Company Logo,续上页,高频开关直流电源原理框图,,Company Logo,续上页,一种直 流 电 源 系 统 图,,Company Logo,8.1.3 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。相应地，所有保护继电器、控制设备、信号装置及其他二次元件均应采用交流型式。 交流操作电源有两种： 电流源和电压源。 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
12、变压器或电压互感器，通常所用变压器作为正常工作电源，而电压互感器因其容量小，只作为保护油浸式变压器内部故障的瓦斯保护的交流操作电源。 取自所用电变压器；取自电流互感器、电压互感器(当保护、控制、信号回路的容量不大时)。,,Company Logo,根据高压断路器跳闸线圈的供电方式，电流互感器交流操作又可分直接动作式和“去分流跳闸”式、速饱和交流器式（也称中间电流互感器式） 1.继电保护的交流操作方式三种：直接动作方式、去分流跳闸的操作方式、速饱和交流器式。 （1）直接动作方式 故障时YR动作。简单经济，灵敏度低，实际较少应用。,,Company Logo,（3）速饱和交流器式,（2）去分流跳闸
13、的操作方式,,Company Logo,优点：接线简单、投资低廉、维修方便。 缺点：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。 使用场合：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采用直流操作电源。,,Company Logo,8.1.4 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，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，对一些重要的变电所，一般应设有两台互为备用的所用变。,,Company Logo,8.2 高压断路器控制回路,8.2.1 高压断路器控制
14、回路的要求断路器控制回路是指用控制开关或遥控命令控制（操作）高压断路器跳、合闸的回路。信号回路是用来指示一次系统设备运行状态的二次回路。 断路器控制回路的直接控制对象为断路器的操动（作）机构。操动机构主要有电磁操动机构（CD）、弹簧操动机构（CT）、液压操动机构（CY），手动操作机构（CS）等。,用来显示断路器正常工作的位置状态。,在系统出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。,用来显示断路器在事故情况下的工作状态。,,Company Logo,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； 3.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； 7.对于采用气压、液压和弹簧操动机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视和闭锁回路。,,Company Logo,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。 在变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关。,
