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1、第七章 工厂供电系统的二次回路和自动装置,第一节 二次回路及操作电源 第二节 高压断路器的控制和信号回路 （重点/难点） 第三节 电气测量仪表与绝缘监视 第四节 供电系统的自动化 第五节 二次回路的接线和接线图,供电系统的二次接线,第一节 二次回路及操作电源,定义：供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，亦称二次回路。,一、二次回路概念,二次回路的分类：,蓄电池组,硅整流装置,供电系统的二次接线,第一节 二次回路及操作电源,二次回路按其用途分有： 高压断路器控制回路 高压断路器的信号回路 测量回路与绝缘监视装置 中央信号装置 继电保护回路以及自动化装置等。,供电系统
2、的二次接线,二、操作电源,操作电源的作用： 正常运行时操作电源应能保证断路器的合闸和跳闸； 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。,操作电源的分类：直流操作电源（可靠性高） 交流操作电源（可靠性不高）,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。,1、操作电源概念,对操作电源的要求：操作电源应充分可靠，容量足够并具有独立性。,供电系统的二次接线,2、直流操作电源,直流操作电源的类型： 直流操作电源,蓄电池,硅整流装置,铅酸蓄电池,镉镍蓄电池,硅整流电容储能式,复式整流式,供电系统的二次接线,2、直
3、流操作电源,小型分屏柜,小型一体柜,（一）蓄电池组供电的直流操作电源,供电系统的二次接线,新型高频开关直流电源原理框图,供电系统的二次接线,（二）由整流装置供电的直流操作电源,1、硅整流电容储能式直流电源,WO：合闸小母线 WC：控制小母线 WF：闪光小母线,硅整流电容储能式直流电源的示意图,供电系统的二次接线,2、复式整流的直流操作电源,优点：比硅整流电容贮能式输出功率大，电压的稳定性也更好。,复式整流是指提供直流操作电压的整流电源有以下两种： （1）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(当稳压要求高时装设)和硅整流供电给控制、信号和保护等二次回路。 （2）电流源
4、 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)和硅整流供电给控制、信号和保护等二次回路。,复式整流装置的接线示意图,供电系统的二次接线,三、交流操作电源,小型10kV以下变配变电所的二次回路一般选用交流操 作电源。,交流操作电源的类型：电流源和电压源。 电流源：由电流互感器获得，主要供电给继电保护和跳闸 回路。 电压源：由变配电所使用的变压器或电压互感器获得，通常变电所的变压器作为正常工作电源，而电压互感器因容量小，一般只作为油浸式变压器瓦斯保护的交流操作电源或干式变压器温度保护的工作电源。 优点:二次回路大大简化，投资少，维护方便。,供电系统的二次接线,第二节 高压断路器
5、的控制和信号回路,高压断路器的控制回路：是指断路器跳闸、合闸的回路。,高压断路器的信号回路：是用来指示高压断路器运行状 态的二次回路。,用来显示断路器正常工作的位置状态。,用来显示断路器在事故情况下的工作状态。,在系统出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。,一、概述,供电系统的二次接线,第二节 高压断路器的控制和信号回路,断路器的控制和信号回路所满足的基本要求：,1、应能监视控制回路中的保护装置（熔断器）及其分、合闸回路完好性。 2、分、合闸操作完成后，立即断开分、合闸的电源。 3、应能指示断路器正常分、合闸的位置状态，并在自动合闸和自动跳闸时有如前所述的明显指示信号。 4、断路器的事故
6、跳闸回路，应按“不对应原理”接线 5、对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。预告信号应能使控制室的中央信号装置发出音响和灯光信号，并能指示故障地点和性质。,供电系统的二次接线,二、手力式操作机构断路器的控制和信号回路,GN亮:指示断路器已分闸，同时监视着熔断器FU1和FU2的完好性。 RD亮:断路器已合闸，同时监视着跳闸回路及熔断器FU1和FU2的完好性。 QM：操作机构辅助常开触点。,控制回路,事故信号回路,供电系统的二次接线,三、电磁式操作机构断路器的控制和信号回路,WL：灯光信号小母线 WS：信号小母线 WAS：信号音响小母线 WO：合闸小母线 WF:闪光小母线 KO：
7、合闸接触器 YO：电磁合闸线圈 YR：跳闸线圈,采用电磁操作机构的断路器控制和信号回路,供电系统的二次接线,四、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在首次合闸前需先储足能量。储足能量后，就可进行合闸操作,SQ2,供电系统的二次接线,第三节 电测量仪表与绝缘监视装置,电测量仪表的类型：测量仪表、计量仪表,一、电测量仪表,电测量仪表的定义 ：对电力装置回路的电力运行参数作经常测量、选择测量、记录用的仪表和做计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。,电测量仪表的任务： 监视供电系统的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行。,供电系
8、统的二次接线,第三节 电测量仪表与绝缘监视装置,对电测量仪表的要求： 对电气测量仪表，要保证其测量范围和准确度满足变配电设备运行监视和计量的要求，并力求外形美观，便于观测，经济耐用等。,一、电测量仪表,电气测量仪表的配置,供电系统变配电装置中的各部分仪表按规定要求配置。,供电系统的二次接线,续上页,电气测量回路示例,10kV线路电气测量原理电路图,电能表接线,供电系统的二次接线,续上页,380V电源进线回路电气测量原理电路图。,供电系统的二次接线,续上页,基于先进的数字信号处理和单片机技术的新型数字式智能表，集测量、显示、报警输出、参数设置和数据存储为一体，已逐步在重要的变配电所及其自动化工程
9、中得到应用。,下图是多功能综合数字式智能表的测量原理电路图。,供电系统的二次接线,二、绝缘监视装置,绝缘监视装置的作用：用于小电流接地的电力系统中，以便及时发现单相接地故障，以免单相接地故障发展为两相接地故障。,供电系统的二次接线,二、绝缘监视装置,特点：绝缘监视装置的动作无选择性，只适用于出线不多的系统。,供电系统的二次接线,二、绝缘监视装置,利用一次系统接地后出现的零序电压给出信号或跳闸。,供电系统的二次接线,三、采用微机远方监控的断路器控制和信号回路,远方,就地,防误操作 联锁触点,合位继电器,合保继电器,跳保继电器,跳位继电器,供电系统的二次接线,续上页,供电系统的二次接线,一、电力系
10、统的自动重合闸装置（简称ARD）,第四节 供电系统的自动装置与远动化,1、ARD的类型： 按自动重合闸装置分：机械式、电气式 按组成元件分：机电型、晶体管型、微机型 按合闸次数分：一次重合闸、二次重合闸、三次重合闸,供电系统的二次接线,2、电气一次自动重合闸的基本工作原理,O,M,R,供电系统的二次接线,二、备用电源自动投入装置（简称APD）,（一）备用电源自动投入装置的作用与类型,作用：用于两路及以上电源进线的变配电所中，提高供电可靠性。,工作电源与备用电源的接线方式可分为两大类： 明备用: 指在正常时，备用电源不投入工作，只有在工作电源 发生故障时才投入工作。 暗备用: 指在正常时，两电源
11、都投入，互为备用。,供电系统的二次接线,明备用,在正常情况下，QF1闭合，QF2断开，负荷由工作电源供电。,当工作电源故障时，APD动作，将QF1断开，切除故障电源，然后将QF2闭合，使备用电源投入工作，恢复供电。,供电系统的二次接线,暗备用,正常情况下，QF1,QF2闭合，QF3断开，两个电源分别向两段母线供电。,若电源A(B)发生故障，APD动作，将QF1 (QF2)断开，随即将QF3闭合，此时全部负荷均由B(A)电源供电。,供电系统的二次接线,续上页,1）不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并投入备用电源； 2）必须在工作电源确已断开、而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源；
12、 3）APD应只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中； 4）当电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。,（二）对备用电源自动投入装置的基本要求,供电系统的二次接线,续上页,（三）备用电源自动投入装置的原理,O,+,供电系统的二次接线,接线端子,供电系统的二次接线,第五节 二次回路的接线和接线图,一、二次回路的接线要求 1）按图施工接线正确 2）导线与电气元件之间采用螺栓连接、插接、焊接或压接，均应牢固可靠。 3）控制盘和控制柜内的 导线不应有接头。 4）电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路号，编号应正确，字迹清晰且不易退色。 5）配线应整齐、清晰、美观、导线绝缘应良好，无损伤
13、。 6）每个接线端子的每侧接线宜为1根，不得超过2根；对于插接式端子，不同截面的两根导线不得接在同一端子上；对于螺栓连接的端子，当接2根导线时，中间应加平垫片。 7）二次回路接地应设装用的螺栓。 8）盘、柜内的二次回路配线，电源回路应采用电压不低于500V的铜芯绝缘导线，其截面积不应小于2.5平方毫米；其他回路的不应小于1.5平方毫米；对电子元件回路、弱电回路采用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度的情况下，可采用不小于0.5平方毫米截面的绝缘导线。,供电系统的二次接线,第五节 二次回路的接线和接线图,用于连接盘、柜门上的电器、控制台板等可动部位的导线还应符合下列要求： 1）应采用
14、多股软线，敷设长度应有适当裕度。 2）线束应有外套塑料管等加强绝缘层。 3）与电器连接时，端部应绞紧，并应加终端附件或搪锡，不得松散、断股。 4）在可动部位两端应用卡子固定。 引入盘、柜内的电缆及其芯线应符合下列要求： 1）引入盘、柜内的电缆应排列整齐，编号清晰、避免交叉，并应固定牢靠，不得使所接的端子排受到机械应力。 2）铠装电缆在进入盘柜内，应将钢带切断，切断处的端部应扎紧，并应将钢带接地。 3）使用于静态保护、控制等逻辑回路的控制电缆，应采用屏蔽电缆，其屏蔽层应按设计要求的接地方式接地。 4）橡胶绝缘的芯线应外套绝缘管保护。 5）盘柜内的电缆芯线，应垂直或水平有规律的配置，不得任意歪斜交
15、叉连接，备用芯长度应有适当的余量。 6）强弱电回路不应使用同一棵电缆，并应分别成束分开排列。,供电系统的二次接线,第五节 二次回路的接线和接线图,二、二次回路接线图的绘制要求与方法 二次回路接线图定义：表示成套设备或设备中各元器件之间连接关系的一种简图，称为二次接线图或安装接线图。 绘制要求： 标注方法： （一）二次设备的表示方法 1）用图形符号表示的电器元件，称为项目，用种类代码（）表示。 2）说明该元件属于的一次线路，用位置代码表示（+）。 3）说明该一次线路由哪一控制控制装置，用高层代码（=）表示,供电系统的二次接线,第五节 二次回路的接线和接线图,二、二次回路接线图的绘制要求与方法 （
16、二）接线端子的表示方法 接线端子的类型：普通端子、连接端子、试验端子。 普通端子：用来连接由盘外引至盘上或由盘上引至盘外的导线。 连接端子：用来连接有分支的二次回路导线。 试验端子：用来不断开二次回路的情况下，对仪表继电器进行试验。 端子排的项目代号为：“X” 端子前缀符号为 ：“：”,供电系统的二次接线,第五节 二次回路的接线和接线图,二、二次回路接线图的绘制要求与方法 （三）连线导线的表示方法 接线图上连接导线的表示方法： 连续线表示法、中断线表示方法,供电系统的二次接线,端子接线图,电气原理图,屏背面接线图,四、二次接线图,电气原理图、安装接线图,供电系统的二次接线,第四节 中央信号装置
17、,对中央事故信号装置的要求是： 在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号(电笛)，并在控制屏或配电装置上有表示事故跳闸的具体断路器位置的灯光指示信号。,中央信号: 事故信号和预告信号 有能重复动作和不能重复动作两种,并能手动或自动复归。,对中央预告信号装置的要求是： 当供电系统发生故障和不正常工作状态但不需立即跳闸的情况时，应及时发出音响信号（电铃），并有显示故障性质和地点的指示信号（光字牌指示）。,供电系统的二次接线,续上页,下图是不能重复动作的中央事故信号装置回路图，为便于分析其工作原理，将变配电所的所有断路器事故跳闸信号回路绘在一起列于图右。,供电系统的二次接线,续上页,下图是不能重复
18、动作的中央预告信号装置回路图，为便于分析其工作原理，将配电装置的预告信号回路列于图右。,供电系统的二次接线,本章小结,本章是本课程的重点，也是从事供电工程设计与运行必备的基础知识。 本章首先讲述了供电系统一次接线的概念、变配电所的操作电源 ；其次重点讨论了电气测量回路与绝缘监视装置、高压断路器的控制和信号回路 ；最后简要介绍了中央信号装置 。 本章重点：电气测量回路与绝缘监视、高压断路器的控制和信号回路。 本章难点：高压断路器的控制和信号回路。 教学基本要求：了解变配电所常用操作电源、中央信号装置；理解供电系统的典型二次接线；灵活运用10kV及以下变配电所二次接线的设计。,供电系统的二次接线,
19、思考题与习题解答提示,6-1 提示：参见教材P133。 6-2 提示：参见教材P132 P136。 6-3 提示：参见教材P136 P137。 6-4 提示：参见教材P139。 6-5 提示：参见教材P140。 6-6 提示：参见教材P140和P144。 6-7 提示：参照教材P141P142和P144。 6-8 提示：参照教材146。,供电系统的二次接线,自 测 题,一、填空题 1变电所的信号装置按用途可分为 、 、 三种。 2二次接线按功能分有操作电源回路 、 、 、 以及自动化装置等。 3. 小型变电所交流操作电源可从 取得，但其可靠性受一 次系统影响，一般不能直接作为 保护的电源，对这
20、种保护通常采 用 操作方式。 二、简答题 1什么是操作电源？对其有何要求？ 2. 什么是二次接线？与一次接线有何联系？ 三、分析题 试分析教材图6-7所示断路器控制和信号回路的工作原理。,供电系统的二次接线,接线端子,供电系统的二次接线,电压继电器,电磁式电压继电器实物图片,电磁线圈 及电磁铁,动静触点,供电系统的二次接线,中间变压器,供电系统的二次接线,转换开关,旋转手柄,触点盒,供电系统的二次接线,测量仪表,单相电子式多费率电能表,三相电子式多费率电能表,普通机械表,多功能数字表,供电系统的二次接线,UPS,目前市场上的UPS应用较多的为在线式， 其单机功率一般为0.7kVA1500kVA
21、。,供电系统的二次接线,电能表接线,三相两元件有功电能表,三相两元件无功电能表,供电系统的二次接线,数字式智能表,三相电子式多功能电能表,三相数字式多功能仪表,供电系统的二次接线,中性点不接地的电力系统一相（如C相）接地时：,一次系统的零序电压,中性点对地电压上升为相电压，非故障相对地电压上升为线电压，因此，电气设备对地绝缘应按线电压考虑。,故障后线电压保持不变（见相量图），因而三相电气设备可以继续运行。但不能长期运行，以免故障扩大。,出现零序电压,供电系统的二次接线,按钮旋钮指示灯,指示灯,按钮、旋钮,供电系统的二次接线,行程开关等,微动开关,行程开关,行程开关等,限位开关,供电系统的二次接线,弹簧操动机构,采用弹簧操动机构的断路器是利用合闸前弹簧储足的能量，克服分闸弹簧的反作用力来合闸。,供电系统的二次接线,端子接线图,原理电路图,屏背面接线图,供电系统的二次接线,