第八章 变电所二次回路和自动装置ppt课件.ppt

CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 8 8变电站综合自动化小结思考题与习题 CompanyLogo 8 1 1二次回路 secondarycircuit 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 CompanyLogo 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的交流回路与直流回路分开来画 CompanyLogo 供配电系统的二次回路功能示意图 CompanyLogo 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能合闸和去分流合闸的操作方式 CompanyLogo 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 2 1 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 230 1 95 118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 230 2 7 88个 而其他n2 n n1 118 88 30个蓄电池则用于调节电压 接于专门的调节开关上 PbO2 Pb 2H2SO42PbSO4 2H2O CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 3Cd OH 2 2Ni OH 2 CompanyLogo 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 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 CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 CompanyLogo 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自动投切装置 二次回路复杂 CompanyLogo 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 CompanyLogo 续上页 高频开关直流电源原理框图 CompanyLogo 续上页 一种直流电源系统图 CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 CompanyLogo 3 速饱和交流器式 2 去分流跳闸的操作方式 CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 CompanyLogo 8 2高压断路器控制回路 8 2 1高压断路器控制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 CompanyLogo 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 CompanyLogo 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 1 LW2型控制开关结构 LW2型万能转换开关 8 2 2电磁操动机构的断路器控制回路 CompanyLogo 控制开关的手柄和安装面板 安装在控制屏前面 与手柄固定联接的转轴上有数节触点盒 安装于屏后 触点盒的节数 每节内部触点形式不同 和形式可以根据控制回路的要求进行组合 每个触点盒内有四个静触点和一个旋转式动触点 静触点分布在盒的四角 盒外有供接线用的四个引出线端子 动触点位于盒的中心 动触点根据凸轮和簧片形状以及在转轴上安装的初始位置可组成14种形式的触点盒 其代号为1 1a 2 4 5 6 6a 7 8 10 20 30 40 50等 1 1a 2 4 5 6 6a 7 8型触点是随转轴转动的动触点 10 40 50型触点在轴上有45 的自由行程 20型触点在轴上有90 的自由行程 30型触点在轴上有135 的自由行程 当手柄转动角度在其自由行程内时 动触点可保持在原来位置上不动 只有当手柄转动角度达到其自由行程时 静 动触点的接通位置才改变 具有自由行程的触点切断能力较小 只适用于信号回路 CompanyLogo LW2 Z 1a 4 6a 40 F8开关接点图表 2 LW2型控制开关触点图表 P195 CompanyLogo 操作方法为 当断路器为断开状态 操作手柄置于 跳闸后 的水平位置 需进行合闸操作时 首先将手柄顺时针旋转90 至 预备合闸 位置 再旋转45 至 合闸 位置 此时4型触点盒中的触点5 8接通 发合闸脉冲 断路器合闸后 松开手柄 操作手柄在复位弹簧作用下 自动返回至 合闸后 的垂直位置 进行跳闸操作时 是将操作手柄从 合闸后 的垂直位置逆时针旋转90 至 预备跳闸 位置 再继续旋转45 至 跳闸 位置 此时4型触点盒中的触点6 7接通 发跳闸脉冲 断路器跳闸后 松开手柄使其自动复归至 跳闸后 的水平位置 这样 合 跳闸操作分两步进行 可以防止误操作 CompanyLogo 这种控制开关有六个位置 两个预备操作位置 预备合闸 和 预备跳闸 两个操作位置 合闸 和 跳闸 两个固定位置 合闸后 和 跳闸后 CompanyLogo 在断路器的控制及信号电路中 表示触点通断情况的图形符号如图所示 图中六条垂直虚线表示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 水平线即端子引线 水平线下方位于垂直虚线上的黑点表示该对触点在此位置是闭合的 图LW2 Z la 4 6a 40 20 20 F8控制开关的触点通断图形符号 CompanyLogo 2 电磁操动机构的断路器控制回路 CompanyLogo 1 断路器的手动控制 手动合闸断路器处于跳闸状态 控制开关SA处于 跳闸后TD 位置 10 11通 HG绿灯亮 发平光 表明断路器是断开状态 合闸回路完好又表明控制回路的熔断器 和 完好回路 控制开关SA顺时针旋转90 至 预备合闸PC 位置 触点9 10通 绿灯HG发闪光 断路器仍处于断闸后状态 SA顺时针旋转45 置于 合闸C 位置 SA的5 8通 使合闸接触器KM动作 合闸线圈YO通电 断路器合闸 断路器辅助触点QF1断开使绿灯熄灭 QF2闭合 红灯亮 当松开SA后 SA自动回到 合闸后CD 位置 13 16通 红灯发平光 表明断路器手动合闸 同时表明跳闸回路完好及控制回路的熔断器 和 完好 CompanyLogo 手动跳闸控制开关SA逆时针旋转90 置于 预备跳闸PT 位置 13 14接通闪光母线 使红灯HR发出闪光 SA继续旋转45 而置于 跳闸T 位置6 7通 使跳闸线圈YR接电 断路器跳闸 断路器辅助触点QF2断开使红灯熄灭 QF1闭合 绿灯发平光 当松开SA后 SA自动回到 跳闸后TD 位置 10 11通 绿灯发出平光 表明断路器手动跳闸 又表明合闸回路完好 CompanyLogo 跳闸后 9 10通 绿灯发出闪光 提醒运行人员断路器已跳闸 当运行人员将控制开关置于 跳闸后 的对应位置时 绿灯发平光 当断路器因故障跳闸时 保护出口继电器触点3K闭合 6 7触点被短接 YR通电 断路器跳闸 HG发出闪光 表明故障跳闸 同时KS通电后发出信号 2 断路器的自动控制自动装置的继电器触点1K和2K 分别与5 8 6 7并联 的闭合分别实现合 跳闸控制 合闸后13 14通 红灯发出闪光 提醒运行人员断路器已合闸 当运行人员将控制开关置于 合闸后 的对应位置时 红灯发平光 同时表明跳闸回路完好 CompanyLogo 3 断路器的 防跳 当断路器合闸后 在控制开关SA触点5 8或自动装置触点K1被卡死的情况下 如遇到永久性故障 继电保护动作使断路器跳闸 QF1闭合 合闸回路又接通 则会出现多次跳 合闸现象 这种现象称为 跳跃 如果断路器发生多次跳跃 会使其毁坏 造成事故扩大 所谓 防跳 就是采取措施来防止这种跳跃的发生 跳闸电流流过防跳继电器KTL的电流线圈 使其启动 KTL1常开触点闭合 经防跳继电器KTL的电压线圈自锁 KTL2常闭触点打开 其KTL电压线圈也动作 自保持 防止了跳跃现象 CompanyLogo 弹簧操动机构有使用交流操作电源和直流操作电源两种 8 2 3弹簧操动机构的断路器控制回路 弹簧操作机构是利用预先储能的合闸弹簧释放能量 使断路器合闸 这种机构不需配备附加设备 弹簧储能时耗用的功率小 用1 5kW的电动机储能 因而合闸电流小 合闸回路可直接用控制开关触点接通 目前广泛使用于少油断路器 真空断路器和SF6断路器 合闸弹簧由交直流两用电动机带动 也可以手动储能 储能电动机M由按钮SQ1 SQ3控制 从而保证断路器合在发生短路故障的一次电路上时断路器自动跳闸后不可能误重合闸 因而不需另设电气 防跳 装置 CompanyLogo 1 交流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制回路 CompanyLogo 合闸前 先按下按钮QK 使储能电动机M通电 位置开关SQ2原已闭合 从而使合闸弹簧储能 储能完成后 SQ2自动断开 切断M的回路 同时位置开关SQ1闭合 为合闸作好准备 合闸时 将控制开关SA手柄扳向合闸 ON 位置 其触点SA5 8接通 合闸线圈YO通电 使弹簧释放 通过传动机构使断路器QF合闸 合闸后 其辅助触点QF1断开 绿灯GN灭 并切断合闸电源 同时QF2闭合 红灯RD亮 指示断路器在合闸位置 并监视跳闸回路的完好性 分闸时 将控制开关SA手柄扳向分闸 OFF 位置 其触点SA6 7接通 跳闸线圈YR通电 回路中触点QF2原已闭合 使断路器QF分闸 分闸后 其辅助触点QF2断开 红灯RD灭 并切断分闸电源 同时QF1闭合 绿灯GN亮 指示断路器在分闸位置 并监视回路的完好性 CompanyLogo 2 直流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制回路 CompanyLogo 供配电系统中 保护装置或监测装置动作后都要通过信号系统发出相应的信号提示运行人员 这个信号系统称为中央信号系统 中央信号系统有以下几种类型 1 事故信号断路器发生事故跳闸时 启动蜂鸣器 或电笛 发出声响 同时断路器的位置指示灯发出闪光 事故类型光字牌亮 指示故障的位置和类型 2 预告信号当电气设备出现不正常运行状态时 启动警铃发出声响信号 同时标有故障性质的光字牌点亮 指示不正常运行状态的类型 如变压器过负荷 控制回路断线等 8 3中央信号回路 3 位置信号位置信号包括断路器位置 如灯光指示或操动机构分合闸位置指示器 和隔离开关位置信号等 4 指挥信号和联系信号用于主控制室向其它控制室发出操作命令和控制室之间的联系 CompanyLogo 1 中央事故信号装置应保证在任一断路器事故跳闸后 立即发出音响信号和灯光信号 2 中央预告信号装置应保证在任一电路发生故障时 能按要求 瞬时或延时 发出音响信号和灯光信号 3 中央事故音响信号与预告音响信号应有区别 一般事故音响信号电笛或蜂鸣器 预告音响信号用电铃 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 而灯光信号及其它指示信号应保持到消除故障为止 5 接线应简单 可靠 应能监视信号回路的完好性 6 应能对事故信号 预告信号及其光字牌是否完好进行试验 7 中央信号一般采用重复动作的信号装置 8 3 1对中央信号回路的要求 CompanyLogo 中央事故信号按操作电源分为交流和直流操作电源两类 按事故音响信号的动作特性分为不能重复动作和能重复动作两类 按复归方法分为就地复归和中央复归 8 3 2中央事故信号回路 CompanyLogo 1 中央复归不重复动作的事故信号回路 若某断路器 1QF 因事故跳闸 事故信号回路起动 蜂鸣器HB发出声响 按2SB复归按钮解除音响 若此时2QF又发生了事故跳闸 蜂鸣器将不会发出声响 这就叫做 不能重复动作 能在控制室手动复归称中央复归 1SB为试验按钮 用于检查事故音响是否完好 CompanyLogo 2 中央复归重复动作的事故信号回路 重复动作 是利用控制开关与断路器辅助触点之间的不对应回路中的附加电阻和信号冲击继电器 或信号脉冲继电器 KI来实现的 CompanyLogo 8 3 3中央预告信号回路 中央预告信号装置有直流和交流两种 也有不重复动作和重复动作的两种 当供电系统中发生不正常工作状态时 继电保护动作 其触点K闭合 使预告音响信号 电铃 HA和光字牌HL同时动作 值班员得知预告信号后 可按下按钮SB2 使中间继电器KM通电动作 其触点KM1断开 解除电铃HA的音响信号 同时其触点KM2闭合 使KM线圈自保持 其触点KM3闭合 使黄色信号灯HY亮 提醒值班员发生了不正常工作状态 而且尚未消除 当不正常工作状态消除后 继电保护触点K返回 光字牌HL的灯光和黄色信号灯HY也同时熄灭 但在头一个不正常工作状态未消除时 如果又发生另一个不正常工作状态时 电铃HA不会再次动作 1 中央复归不重复动作预告信号回路 CompanyLogo 当系统发生不正常工作状态时 如变压器过负荷 经一定延时后 KS触点闭合 回路 WS KS HL WFS KM1 HA WS接通 电铃HA发出音响信号 同时HL光字牌亮 表明变压器过负荷 1SB为试验按钮 2SB为音响解除按钮 2SB被按下时 KM得电动作 KM1打开 电铃HA断电 音响被解除 KM2闭合自锁 在系统不正常工作状态未消除之前KS HL KM2 KM线圈一直是接通的 当另一个设备发生不正常工作状态时 不会发出音响信号 只有相应的光字牌亮 CompanyLogo 2 中央复归重复动作预告信号回路 CompanyLogo 当SA在工作位置时 若系统发生不正常工作状态 如过负荷动作1K闭合 WS经1K 1HL 两灯并联 SA的13 14 15 16 KI到 WS 使冲击继电器KI的脉冲变流器一次绕组通电 发出音响信号 同时光字牌HL1亮 SA在试验位置时 试验回路为 WS 12 11 9 10 8 7 2WFS HL光字牌 两灯串联 1WFS 1 2 4 3 5 6 WS 所有光字牌亮 表明光字牌灯泡完好 如有不亮表示光字牌灯泡坏 更换灯泡 预告信号音响部分的重复动作也是靠突然并入启动回路一电阻 使流过冲击继电器的电流发生突变来实现 启动回路的电阻是用光字牌中的灯泡 CompanyLogo 8 4 1测量仪表配置电测量仪表是指对电力装置回路的运行参数作经常测量 选择测量和记录用的仪表以及作计费或技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称 为了监视供电系统一次设备 电力装置 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 工厂供电系统的电力装置中必须装设一定数量的电测量仪表 电气测量的目的 1 计费测量 2 对供电系统中运行状态 技术经济分析所进行的测量 如电压 电流 有功功率 无功功率 及有功电能 无功电能测量等 8 4测量和绝缘监视回路 CompanyLogo 3 对交 直流系统的安全状况如绝缘电阻 三相电压是否平衡等进行监测 电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两大类 CompanyLogo 1 变配电装置中测量仪表的配置 1 在供配电系统每一条电源进线上 必须装设计费用的有功电度表和无功电度表及反映电流大小的电流表 通常采用标准计量柜 计量柜内有计算专用电流 电压互感器 2 在变配电所的每一段母线上 应装设电压表4只测量电压 在中性点非直接接地的电力系统中 各段母线上还应装设绝缘监视装置 如果高压出线很少时 绝缘监视电压表可不装设 只装信号 3 35 110 6 10kV的电力变压器应在高压侧或低压侧装设电流表 有功 无功功率表 有功 无功电度表各一只 装在哪一侧视具体情况而定 6 10 3 10kV的电力变压器 在其一侧装设电流表 有功和无功电能表各一只 6 10 0 4kV的电力变压器 在高压侧装设电流表和有功电能表各一只 如为单独经济核算单位的变压器 还应装设一只无功电能表 CompanyLogo 4 3 10kV配电线路上 装设电流表 有功 无功电度表各一只 如果不是送往单独经济核算单位时 可不装设无功电能表 当线路负荷在5000kVA及以上时 可再装设一只有功功率表 5 低压动力线路上 应装设一只电流表 低压照明线路及三相负荷不平衡率大于15 的线路上 应装设三只电流表分别测量三相电流 如需计量电能 一般应装设一只三相四线有功电能表 对负荷平衡的三相动力线路 可只装设一只单相有功电能表 实际电能按其计量的3倍计 6 380V的电源进线或变压器低压侧 各相应装一只电流表 如果变压器高压侧未装电能表时 低压侧还应装设有功电能表一只 7 并联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能表 CompanyLogo 图是6 10kV高压线路上装设的电测量仪表电路图 图6 10kV高压线路电测量仪表电路图a 接线图b 展开图TA 电流互感器TV 电压互感器PA 电流表PJ1 三相有功电能表PJ2 三相无功电能表WV 电压小母线 CompanyLogo 图是低压220 380V照明线路上装设的电测量仪表电路图 图220 380V照明线路电测量仪表电路图TA 电流互感器PA 电流表PJ 三相四线有功电能表 CompanyLogo 2 仪表的准确度要求 1 交流电流 电压表 功率表可选用1 5 2 5级 直流电路中电流 电压表可选用1 5级 频率表0 5级 2 电度表及互感器准确度配置见表8 2 对常用测量仪表的一般要求常测仪表应能正确地反映电力装置的运行参数 能随时监测电力装置回路的绝缘状况 交流回路仪表的精确度等级 除谐波测量仪表外 不应低于2 5级 直流回路仪表的精确度等级 不应低于1 5级 1 5级和2 5级的常测仪表 应配用不低于1 0级的互感器 对电能计量仪表的一般要求月平均用电量在1 106kW h及以上的电力用户电能计量点 应采用0 5级的有功电能表 CompanyLogo 月平均用电量小于1 106kW h 在315kVA及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点 应采用1 0级的有功电能表 在315kVA及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点和并联电力电容器组 均应采用2 0级的无功电能表在315kVA以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点 75kW及以上的电动机以及仅作为企业内部技术经济考核而不计费的线路和电力装置 均应采用2 0级有功电能表 3 0级的无功电能表 0 5级的有功电能表 应配用0 2级的互感器 1 0级的有功电能表 1 0级的专用电能计量仪表 2 0级计费用的有功电能表及2 0级的无功电能表 应配用不低于0 5级的互感器 仅作为企业内部技术经济考核而不计费的2 0级有功电能表及3 0级的无功电能表 宜配用不低于1 0级的互感器 CompanyLogo 以上对常测仪表和计量仪表的要求 均为GBJ63 1990 电力装置的电测量仪表设计规范 的规定 3 仪表的测量范围 量限 和电流互感器变流比的选择 宜满足当电力装置回路以额定值运行时 仪表的指示在标度尺的2 3 70 100 处 对有可能过负荷运行的电力装置回路 仪表的测量范围 宜留有适当的过负荷裕度 对重载启动的电动机及运行中有可能出现短时冲击电流的电力装置回路 宜采用具有过负荷标度尺的电流表 对有可能双向运行的电力装置回路 应采用具有双向标度尺的仪表 CompanyLogo 1 两点接地的危害在直流系统中 正 负母线对地是悬空的 当发生一点接地时 并不会引起任何危害 但必须及时消除 否则当另一点接地时 会引起信号回路 控制回路 继电保护回路和自动装置回路的误动作 如图所示 8 4 2直流绝缘监视回路 CompanyLogo 2 直流绝缘监视装置回路图它是利用电桥原理进行监测的 整个装置可分为信号部分和测量部分 当绝缘电阻下降到一定值时 流过继电器KSE线圈中的电流增大 继电器KSE动作 其常开触点闭合 发出预告信号 光字牌亮 同时发出音响信号 利用转换开关ST和电压表2V 可判别哪一极接地 利用转换开关1SA和电压表1V 读直流系统总的绝缘电阻 计算每极对地绝缘电阻 CompanyLogo 直流绝缘监视装置原理接线图 CompanyLogo 3 绝缘监视装置 绝缘监视装置用于非直接接地的电力系统中 以便及时发现单相接地故障 设法处理 以免故障发展为两相接地短路 造成停电事故 在变电所每段母线上装一只三相五柱电压互感器或三只单相三绕组电压互感器 在接成Y的二次绕组上接三只相电压表 在接成开口三角形的二次绕组上接一只电压继电器 系统发生单相接地故障时 接地相对地电压近似为零 非故障相对地电压升高倍 近似为线电压 同时 开口三角形绕组两端电压也升高 近似为100V 电压继电器动作 发出单相接地信号 因此 绝缘监视装置又称为零序电压保护 CompanyLogo 运行人员可根据接地信号和电压表读数 判断哪一段母线 哪一相发生单相接地 但不能判断哪一条线路发生单相接地 因此绝缘监视装置是无选择性的 只能采用依次拉合的方法 判断接地故障线路 只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指示装置 CompanyLogo 图6 10kV母线的电压测量和绝缘监视电路TV 电压互感器QS 高压隔离开关及其辅助触点SA 电压转换开关PV 电压表KV 电压继电器KS 信号继电器WC 控制小母线WS 信号小母线WFS 预告信号小母线 图是6 10kV母线的电压测量和绝缘监视电路图 图中电压转换开关SA用于转换测量三相母线的各个相间电压 线电压 CompanyLogo 8 5自动重合闸装置 ARD 运行经验证明 架空线路上的故障大多数是瞬时性短路 如雷电放电 潮湿闪络 鸟类或树枝的跨接等 这些故障虽然引起断路器跳闸 但短路故障后 若断路器再合闸 便可恢复供电 从而提高了供电的可靠性 自动重合闸装置就是利用这一特点 自动重合闸装置 auto reclosingdevice 简称ARD 是当断路器跳闸后 能够自动地将断路器重新合闸的装置 自动重合闸装置按动作方法可分为机械式 适于采用弹簧操作机构的断路器 和电气式 适于采用电磁操作机构的断路器 按重合次数来分有一次重合闸 二次或三次重合闸 用户变电所一般采用一次重合闸 CompanyLogo 工厂供电系统中采用的ARD 一般都是一次重合式 基本上能满足供电可靠性的要求 运行经验证明 ARD的重合成功率随着重合次数的增加而显著降低 对架空线路来说 一次重合成功率可达60 90 而二次重合成功率只有15 左右 三次重合成功率仅3 左右 因此工厂供电系统中一般只采用一次ARD CompanyLogo 8 5 1对自动重合闸装置的要求 1 手动或遥控操作断开断路器及手动合闸于故障线路 断路器跳闸后 自动重合闸不应动作 2 除上述情况外 当断路器因继电保护动作或其它原因而跳闸时 自动重合闸装置均应动作 3 自动重合次数应符合预先规定 即使ARD装置中任一元件发生故障或接点粘接时 也应保证不多次重合 4 应优先采用由控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸 同时也允许由保护装置来起动 但此时必须采取措施来保证自动重合闸能可靠动作 5 自动重合闸在完成动作以后 一般应能自动复归 准备好下一次再动作 有值班人员的10kV以下线路也可采用手动复归 6 自动重合闸应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护的动作 CompanyLogo 电气一次自动重合闸装置示例电气一次自动重合闸装置基本原理说明简图如图8 15a 8 5 2电气一次自动重合闸装置 图8 15a电气一次自动重合闸装置基本原理说明简图YR 跳闸线圈YO 合闸线圈KO 合闸接触器KAR 重合闸继电器KM 继电保护出口继电器触点SB1 合闸按钮SB2 跳闸按钮 手动合闸时 按下合闸按钮SB1 使合闸接触器KO通电动作 从而使合闸线圈YO动作 使断路器QF合闸 手动跳闸时 按下跳闸按钮SB2 使跳闸线圈YR通电动作 使断路器QF跳闸 CompanyLogo 当一次电路发生短路故障时 继电保护装置动作 其出口继电器触点KM闭合 接通跳闸线圈YR回路 使断路器QF自动跳闸 与此同时 断路器辅助触点QF3 4闭合 而且重合闸继电器KAR启动 经整定的时间后其延时闭合的常开触点闭合 使合闸接触器KO通电动作 从而使断路器QF重合闸 CompanyLogo 如果一次电路上的故障是瞬时性的 已经消除 则可重合成功 如果短路故障尚未消除 则保护装置又要动作 KM的触点又使断路器QF再次跳闸 由于一次ARD采取了 防跳 措施 防止多次反复跳 合闸 因此不会再次重合闸 CompanyLogo 图8 15是采用DH 2型重合闸继电器的电气一次自动重合闸装置 ARD 展开式电路图 图中仅绘出ARD有关的部分 该电路的控制开关1SA采用表8 1所示的LW2型万能转换开关 其合闸 ON 和分闸 OFF 操作各有三个位置 预备分 合闸 正在分 合闸 分 合闸后 选择开关2SA采用LW2 1 1 F4 X型 只有合闸 ON 和分闸 OFF 两个位置 用来投入和解除ARD CompanyLogo CompanyLogo 1 ARD的工作原理线路正常运行时 控制开关1SA和选择开关2SA都扳到合闸 ON 位置 ARD投入工作 这时重合闸继电器KAR中的电容器C经4R充电 同时指示灯HL亮 表示控制小母线WC的电压正常 C处于充电状态 当一次电路发生短路故障而使断路器QF自动跳闸时 断路器辅助触点QF1 2闭合 而控制开关1SA仍处在合闸位置 从而接通KAR的启动回路 使KAR中的时间继电器KT经它本身的常闭触点KT1 2而动作 KT动作后 其常闭触点KT1 2断开 串入电阻5R 使KT保持动作状态 串入5R的目的 是限制通过KT线圈的电流 防止线圈过热烧毁 因为KT线圈不是按长期接上额定电压设计的 时间继电器KT动作后 经一定延时 其延时闭合的常开触点KT3 4闭合 这时电容器C对KAR中的中间继电器KM的电压线圈放电 使KM动作 CompanyLogo 中间继电器KM动作后 其常闭触点KM1 2断开 使指示灯HL熄灭 这表示KAR已经动作 其出口回路已经接通 合闸接触器1KM由控制小母线WC经2SA KAR中的KM3 4 KM5 6两对触点及KM的电流线圈 KS线圈 连接片XB 触点KM13 4和断路器辅助触点QF3 4而获得电源 从而使断路器QF重合闸 由于中间继电器KM是由电容器C放电而动作的 但C的放电时间不长 因此为了使KM能够自保持 在KAR的出口回路中串入了KM的电流线圈 借KM本身的常开触点KM3 4和KM5 6闭合使之接通 以保持KM的动作状态 在断路器QF合闸后 其辅助触点QF3 4断开而使KM的自保持解除 同时后加速继电器2KM也因KM7 8闭合而启动 2KM辅助触点闭合 CompanyLogo 若故障为瞬时性的 此时故障应已消失 继电保护不会再动作 则重合闸成功 断路器重合成功以后 QF1 2断开 KAR内所有继电器自动返回 但后加速继电器2KM触点延时打开 若故障为永久性的 则继电保护动作 速断或过电流动作 1KT常开闭合 经2KM的延时打开触点接通跳闸回路跳闸 QF1 2闭合 KT重新动作 但由于C还来不及充电 KM不能动作 自动重合闸只重合一次 在KAR的出口回路中串联信号继电器KS 是为了记录KAR的动作 并为KAR动作发出灯光信号和音响信号 要使ARD退出工作 可将2SA扳到分闸 OFF 位置 同时将出口回路中的连接片XB断开 CompanyLogo 2 一次ARD的一些基本要求 1 一次ARD只重合一次如果一次电路故障是永久性的 断路器在KAR作用下重合后 继电保护动作又会使断路器自动跳闸 断路器第二次跳闸后 KAR又要启动 使时间继电器KT动作 但由于电容器C还来不及充好电 充电时间需15 25s 所以C的放电电流很小 不能使中间继电器KM动作 从而KAR的出口回路不会接通 这就保证ARD只重合一次 2 手动跳闸时 重合闸不应重合用控制开关操作断路器分闸时 ARD不应动作 通常在分闸操作时 先将选择开关2SA扳至分闸 OFF 位置 其2SA1 3断开 使KAR退出工作 同时将控制开关1SA的手柄扳到 预备分闸 及至 分闸后 位置时 其触点1SA2 4闭合 使C先对6R放电 从而使中间继电器KM失去动作电源 CompanyLogo 因此即使2SA没有扳到分闸位置 使KAR退出的位置 在采用1SA操作分闸时 断路器也不会自行重合闸 3 ARD的 防跳 措施当KAR出口回路中的中间继电器KM的触点被粘住时 应防止断路器多次重合于发生永久性短路故障的一次电路上 图8 15所示ARD电路中 采用了两项 防跳 措施 1 在KAR的中间继电器KM的电流线圈回路 即其自保持回路 中 串联了它自身的两对常开触点KM3 4和KM5 6 这样 万一其中一对常开触点被粘住 另一对常开触点仍能正常工作 不致发生断路器 跳动 反复跳 合闸 现象 CompanyLogo 2 考虑到万一KM的两对触点KM3 4和KM5 6同时被粘住时断路器仍可能 跳动 故在断路器的跳闸线圈YR回路中 又串联了防跳继电器KTL的电流线圈 在断路器分闸时 KTL的电流线圈同时通电 使KTL动作 当KM3 4和KM5 6同时被粘住时 KTL的电压线圈经它自身的常开触点KTL1 2 XB KS线圈 KM电流线圈及其两对触点KM3 4 KM5 6而带电自保持 使KTL在合闸接触器1KM回路中的常闭触点KTL3 4也同时保持断开 使合闸接触器1KM不致接通 从而达到 防跳 的目的 因此这防跳继电器KTL实际是一种分闸保持继电器 CompanyLogo 4 ARD与继电保护的配合方式ARD与继电保护配合的主要方式目前在供配电系统为重合闸后加速保护方式 重合闸后加速保护就是当线路上发生故障时 保护首先按有选择性的方式动作跳闸 断路器重合后 若重合于永久性故障 则加速保护动作 切除故障 CompanyLogo 在要求供电可靠性较高的工厂变配电所中 通常设有两路电源进线 在车间变电所低压侧 一般也设有与相邻车间变电所相连的低压联络线 备用电源自动投入装置就是当主电源线路中发生故障而断电时 利用失压保护装置使该线路的断路器跳闸 并在APD作用下 能自动而迅速将备用电源投入运行以确保供电可靠性的装置 简称APD auto put intodeviceofreserve source 简称APD 8 6备用电源自动投入装置 APD CompanyLogo 8 6 1对备用电源自动投入装置的要求1 工作电源不论何种原因消失 故障或误操作 时 APD应动作 2 应保证在工作电源断开后 备用电源电压正常时 才投入备用电源 3 备用电源自动投入装置只允许动作一次 4 电压互感器二次回路断线时 APD不应误动作 5 采用APD的情况下 应检验备用电源过负荷情况和电动机自起动情况 如过负荷严重或不能保证电动机自起动 应在APD动作前自动减负荷 6 当备用电源自投于故障母线时 应使其保护装置加速动作 以防扩大事故 7 备用电源自动投入装置的时限整定值应尽可能短 可保证负载中电动机自启动的时间要求 通常为1 1 5s CompanyLogo 8 6 2备用电源自动投入装置 由于变电所电源进线及主接线的不同 对所采用的备用电源自动投入装置要求和接线也有所不同 下面以两台变压器互为备用时的自动投入装置为例进行介绍 1 主电源与备用电源方式的APD接线当主 工作 电源进线因故障断电时 失压保护动作 使1QF跳闸 时间继电器KT失电 其触点延时打开 故在其打开前 合闸接触器KM得电2QF的合闸线圈YO通电 备用电源被投入 2YO CompanyLogo 2 互为备用电源的APD接线 当1WL工作时 1QF在合闸位置 SA1的触点5 8 6 7断开 16 13接通 QF1的辅助触点中常闭触点断开 常开触点闭合 2WL为备用 2QF在跳闸位置 SA2的触点5 8 6 7 13 16均断开 指示灯1HR 红灯 亮 1HG 绿灯 灭 2HR 红灯 灭 2HG 绿灯 亮 当工作电源1WL断电时 电压继电器1KV和2KV动作 它们的触点返回闭合 接通时间继电器1KT 其延时闭合的常开触点闭合 接通信号继电器1KS和跳闸线圈1YR 使断路器1QF跳闸 同时给出跳闸信号 红灯1HR因触点1QF5 6断开而熄灭 绿灯1HG因触点1QF7 8闭合而点亮 与此同时 断路器2QF的合闸线圈2YO因触点1QF1 2闭合而通电 使断路器2QF合闸 2QF的合闸线圈2YO经1SA16 13 1QF1 2 4KS 2KM常闭触点 2QF7 8 WC b 通电使2QF合上 从而使备用电源2WL自动投入 恢复变配电所的供电 同时红灯2HR亮 绿灯2HG灭 反之 如果运行的备用电源2WL又断电时 同样地电压继电器3KV 4KV将使断路器2QF跳闸 使1QF合闸 又自动投入电源1WL CompanyLogo CompanyLogo 8 7二次回路安装接线图 8 7 1二次回路安装接线图基本知识1 接线图的绘制要求绘制接线图应遵循GB6988 5 86 的规定 其图形符号应符合GB4728 84 85 的有关规定 其文字符号包括项目代号应符号GB5094 85 及GB7159 87 中的的有关规定 CompanyLogo 2 原理展开图的回路编号回路编号通常由三个或三个以内的数字组成 不同用途的回路规定了编号的数字范围 表8 3和表8 4列出我国目前采用的回路编号范围 表8 3直流回路编号范围 表8 4交流回路编号范围 CompanyLogo 直流回路编号方法是先从正电源出发 以奇数顺序编号 直到最后一个有压降的元件为止 交流回路编号为了区别相别 在数字前面应加上A B C N U V W N 等符号 电流互感器和电压互感器是按它们在一次接线中的顺序来分组标号的 例如 在主接线图中有一条线路上装有两组电流互感器 其中一组供继点保护用 其顺序号为1LH 回路号应取A411 A419 B411 B419 C411 C419 N411 N419 另一组供测量仪表用 其顺序号为2LH 回路号应取A421 A429 B421 B429 C421 C429 N421 N429 以下类推 交流回路编号不分奇数和偶数 从电源处开始按顺序编号 CompanyLogo 3 二次设备的表示方法二次设备一般用项目代号来表示 项目代号由高层代号 位置代号 种类代号 又称设备文字符号 和端子代号4部分构成 高层代号是指系统或设备中较高层次的项目 用前缀 加字母代码和数字表示 如 S1 表示较高层次的装置S 位置代号按规定 位置代号以项目的实际位置 如区 室等 编号表示 用前缀 加数字或字母表示 可以有多项组成 如 3 A 5 表示3号室内A列第5号屏 种类代号一个电气装置一般有多种类型的电器元件组成 如继电器 熔断器等 为明确识别这些器件 项目 所属种类 设置了种类代号 用前缀 加种类代号和数字表示 如 K1 表示顺序编号为1的继电器 常用种类代号见本节前所列电气设备文字符号表 端子代号用来识别电器 器件连接端子的代号 用前缀 加端子代号字母和端子数字编号 如 Q1 2 表示开关 隔离 Q1的第2个端子 X1 2 则表示端子排X1的第二个端子 CompanyLogo 为简化起见 在供电系统二次回路安装接线图中 二次设备只用设备文字符号和端子代号表示 1 安装单位安装单位是指一个屏上属于某一次回路或同类型回路的全部二次设备的总称 为了区分同一屏中属于不同安装单位的二次设备 设备上必须标以安装单位的编号 用罗马字 表示 例如 屏上有两条线路的二次设备 第一条线路的二次设备叫做I安装单位 第二条线路的二次设备叫做 安装单位 2 设备的顺序号对同一个安装单位内的设备按从右到左 从屏背面看 从上到下的顺序编号 如I1 I2 I3等 当屏中只有一个安装单位时 直接用数字编号 如1 2 3等 CompanyLogo 同型设备的顺序号 若一个安