电力系统二次回路和自动装置

1、第7章 电力系统二次回路和自动装置,变电所的操作电源 断路器的控制和信号回路 电气测量仪表和互感器的配置 电力系统常用自动装置,第1节 二次回路及其操作电源,一、概述 1、二次回路定义 用来控制、指示、检测和保护一次电路（即主电路）运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统。 2、二次回路分类 电源性质：直流回路和交流回路（交流电流回路、交流电压回路） 用途：断路器控制回路、信号回路、测量和监视回路、继电保护和自动装置回路,3、操作电源的作用 供高压断路器分合闸回路、继电保护、自动装置、信号回路、监测系统以及其他二次回路所需要的电源。 4、操作电源的要求

2、可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。 5、操作电源的分类 直流和交流两大类。直流操作电源包括由蓄电池供电的电源和由整流装置供电的电源两种。交流操作电源包括由所用（站用）变压器供电的和通过仪用互感器供电的两种。,二、二次回路的操作电源 1.概述 操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置以及其它信号回路供电的电源。 2.直流操作电源（220V、110V、48V、24V） （1）由蓄电池供电的直流操作电源 变电所的蓄电池主要有铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池。 优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。 缺点：需修建有特殊要求的蓄电池室，投资大，运行复杂，维护工

3、作量大，可靠性低。 充电方式：多采用浮充电运行方式，即浮充电源与蓄电池并列运行。,（2）由硅整流器供电的操作电源（电容储能式）,正常运行时由整流器供电，当系统发生故障时，交流电源电压大大降低，利用电容器C1和C2的储能使断路器跳闸。当故障切除后，交、直流电压恢复正常，电容器又会充电，以供断路器下一次跳闸使用。,三、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，全部继电器、控制与信号装置均采用交流型式。 交流电源分为“电流源”和“电压源”。电流源取自电流互感器；电压源取自变电所的所用变压器或电压互感器。 采用交流操作电源可使回路单元化。每个电气元件（线路、变压器等）都可以用本身的电流

4、互感器作为操作电源，从而减少二次回路之间的相互影响，相应简化二次回路，节省操作电缆和占地面积，降低造价。,交流操作继电保护接线方式有以下几种： 直接动作式 利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式,利用速饱和变流器的接线方式 ：,第2节 断路器的控制和信号回路,一、概述 组成：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。 作用：对一次开关设备进行跳、合闸操作。 分类： 集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器进行操作，用于35kV及以上的变电所中 。 就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于610kV的变电所中。,断路器控制回路的基本要求： 既

5、可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳、合闸； 断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，防止因通电时间过长而烧坏线圈； 应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、合闸与手动跳、合闸的位置信号； 应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置； 应有指示断路器控制回路完好性的监视信号； 在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。,二、控制开关 控制开关是对断路器进行分合闸控制的操作元件，主要采用LW2型控制开关。,预备操作位置：“预备合闸”和“预备跳闸” 操作位置：“合闸”和“跳闸” 固定位置：“合闸后”和“跳闸后” 合闸操作顺序：预备合闸合闸合闸后

6、跳闸操作顺序：预跳备闸跳闸跳闸后,三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路,SA：控制开关 HLG：绿灯 HLR：红灯 KLB：防跳继电器 KM1：自动重合闸出口中间继电器的常开触点 KM0：继电保护出口中间继电器的常开触点 HA：蜂鸣器 KO：合闸接触器线圈 YO：合闸线圈 YR：跳闸线圈,1.合闸过程 手动合闸：手动合闸前，断路器QF处于跳闸状态，控制开关手柄处于“跳闸后”位置，SA10-11接通,+WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC（HLG亮）,绿灯亮既表明断路器正处于跳闸位置，也表明断路器的合闸回路是完好的。,“预备合闸”：触点SA9-10与SA13-14接通,+WFSA9

7、-10HLGR1QF1-2KO-WC（HLG闪光）,绿灯闪光表明该断路器准备合闸，以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。,“合闸”（不松手）：SA5-8、SA17-19和SA16-13接通,+WCSA5-8 KLB2 QF1-2KO- WC（QF合闸）,+WCSA16-13HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC （红灯亮）,红灯亮既表明断路器正处于合闸位置，也表明断路器的跳闸回路是完好的。,松开手柄，SA自动回到“合闸后”的位置，红灯继续发光。,自动合闸：自动合闸时，QF在合闸位置，SA在 “跳闸后”位置，二者不对应，触点SA14-15接通,+WFSA14-15HLRR2KLB（I）QF3

8、-4YR-WC （红光闪）,控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，将SA手柄转到“合闸后”位置，红灯变为平光。 2、跳闸过程 手动跳闸 “预备跳闸”：触点SA13-14接通 +WFSA13-14HLRR2KLB（I）QF3-4YR-WC（红灯闪） 红灯闪光表明该断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。 “跳闸”（不松手）：SA6-7、SA10-11接通 +WCSA6-7KLB（I）QF3-4YR-WC（QF跳闸） +WCSA10-11HLGR1QF1-2KO-WC（绿灯亮）,松开手柄，SA自动回到“跳闸后”的位置，绿灯继续发光。 绿灯亮表示断路器正处于跳闸位置，也表明断路

9、器的合闸回路是完好的。 自动跳闸 自动跳闸时，QF在跳闸位置，SA在 “合闸后”位置，二者不对应，触点SA9-10接通， +WFSA9-10HLGR1QF1-2KO-WC（绿灯闪） +WSHAR3SA1-3SA19-17QF5-6-WS （发出音响信号） 控制台上，绿灯在闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将SA手柄转到“跳闸后”位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。,3、防跳回路 作用：防止运行人员手动合闸断路器于故障线路上，断路器又被继电保护装置动作于跳闸后，断路器会出现多次连续跳、合闸的跳跃现象。 SA5-8闭合KO通电QF合闸KM0闭合KLB（I）起动KLB1-

10、2闭合KLB（U）自保持KLB3-4始终断开KO不再起动防跳,手动操作机构和弹簧操作机构的断路器控制和信号回路,SQ1,四、闪光电源的构成,KF为闪光继电器，其触点时开时闭，使闪光母线+WF上呈现断续的正电压；SB为试验按钮，按下时闪光装置动作，白色信号灯HLW亮，表示本装置工作正常。,五、事故跳闸音响信号系统 1.任务 断路器在继电保护的作用下事故跳闸后，由装在主控室的电喇叭发出声光信号，并根据信号，迅速查明事故跳闸的断路器。 2.要求 任一断路器事故跳闸后，均可由其控制回路接通共用电喇叭，发出音响； 能够在保留断路器事故跳闸闪光信号的情况下退出音响信号，以便其他断路器事故跳闸时能再次发出音

11、响信号。,3.事故跳闸音响信号回路工作原理,音响信号脉冲继电器：脉冲变流器TA+极化继电器KR KR线圈1：连接到脉冲变流器TA二次侧 KR线圈2：连接到中间继电器KM,第3节 电气测量仪表和互感器的配置 测量表计的配置 互感器的配置 电流互感器的配置 电压互感器的配置,一、电气测量仪表,检测电气量：电流、电压、有功和无功功率、频率、有功电能和无功电能。 1. 对电气测量仪表的一般要求,仪表的准确度等级选择：,用于电气设备和线路上的交流电流表、电压表、功率表的准确度不应低于2.5级，直流电流、电压表的准确度不应低于1.5级，频率表一般选用0.5级； 变电所内用于计量的有功电度表一般选用1级，无

12、功电度表一般选用2级。,测量用互感器的准确度等级选择：与电度表连接的互感器准确度应为0.5级；仅作一般电流、电压测量的互感器，准确度可为13级。,仪表的测量范围和互感器变比的选择,正常运行情况下仪表指针指示在满标度的2/3左右，并留有过负荷指示裕度。 在高压系统中，测量仪表和电度表应与继电保护装置分别接电流互感器的不同准确度的二次绕组，一般测量仪表和电度表用0.5级，继电保护装置用3级。 对于有可能出现两个方向电流的直流电路和两个方向功率的交流电路，应装设双向刻度的电流表和功率表。,2.变配电装置中各部分仪表的配置 电源进线：为了解负荷情况，需装设一只电流表。当需要计量电能时，还应装设有功电能

13、表和无功电能表各一只。 母线：每条或每段母线上必须装设一只电压表，以检查各个线电压。在小电流接地系统中中，每条或每段母线上还需加装三个绝缘监视电压表。 降压变压器：对35110kV/610kV的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只。 高压配电线路：应装设电流表、有功电能表和无功电能表各一只。,低压配电线路：,静电电容器：为了监视三相负荷是否平衡，需装设三只电流表。如需计量其无功电能，还应加装一只无功电能表。,对三相负荷平衡的低压动力线路，可只装设一只电流表； 对三相负荷长期不平衡的低压照明线路及动力和照明混合电路，应装设三只电流表。如需计量电能，还应加

14、装一只三相四线制的有功电能表； 对三相负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电能表（实际电能为其计度的3倍）。,1.电流互感器配置方式 凡是装有断路器的回路均应装设电流互感器； 在发电机、主变压器（包括大型的厂用电变压器）和110kV及以上的大电流接地系统中，三相均应装设电流互感器； 非主要回路，通常只在两相中装设电流互感器，便可满足测量仪表和继电保护的要求； 为减少装设互感器的数目，一般都采用双铁心或多铁心的电流互感器，以便同时满足测量仪表与继电保护的要求； 在升高电压（35kV及以上）侧，可以采用装在断路器两侧套管中的电流互感器。,套管式电流互感器,二、互感器的配置,2.电压互感器的配置

15、 在发电机升压变压器的低压侧装设一套V/V接法电压互感器，以满足发电机与系统并联运行的需要，同时为升压变压器回路的测量仪表供电； 在母线装设三绕组式电压互感器，接为Y0/ Y0/ （开口三角）形接线 ，其中一个星形接法二次绕组用以测量和保护所需要的线电压和对地电压，另一个二次绕组作为零序电压过滤器，以便同时满足测量仪表和继电保护的需要。 610kV母线采用三相五柱式电压互感器； 35kV及以上电压采用三个单相三绕组的互感器组。,第5节 电力系统常用自动装置 备用电源自动投入装置 自动重合闸装置,一、备用电源自动投入装置 1. 备用电源自动投入装置的作用与类型 当工作电源电压消失时，使备用电源自

16、动而迅速地投入工作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD（BZT）。 备用电源自动投入装置的基本形式 明备用接线方式：APD装在备用进线断路器上。 暗备用接线方式：APD装在母线分段断路器上。,2、对备用电源自动投入装置的基本要求 工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入； 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； APD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故障上； 当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作； 若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分次要负荷。 APD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩短停电时间；,3.

17、 备用电源自动投入装置原理,QF1工作电源进线的断路器 QF2备用电源进线的断路器 KT时间继电器 KO合闸接触器 YCQF2的合闸线圈 WL1断电QF1跳闸 QF11-2闭合，QF13-4断开KT触点延时断开KO通电动作YC通电QF2闭合QF21-2断开，KO断电,备用电源自动投入装置明备用投入方式接线图,互为暗备用投入方式接线图,正常运行时：QF1、QF2闭合，QF3在跳闸，闭锁继电器KB接通，低电压继电器KV1KV4均处于吸合状态，APD装置处于准备工作状态。 APD自动投入：若1号电源失压KV1、KV2断电 KT1接通 YR1 得电 QF1跳闸。,其常闭触点闭合KO3得电 QF3自动合

18、闸，完成了APD的任务。 其常开触点断开KB断电延时断开QF3的合闸回路，保证APD只动作一次 。,QF1跳闸后,QF3合闸于永久故障线路：KA1、KA2动作KM闭合，KB闭合YR3通电QF3跳闸,自投成功KB断开QF3过流保护解除 自投成功，线路改为单母线运行；不成功，QF3立即跳闸。 3. APD的参数整定 低电压继电器KV1（KV3）的动作电压,作用：检查工作母线电压是否正常。 当母线上引接的电抗器或者变压器后面短路时，APD不应动作，UopUrem；,当母线引出线上短路时，低电压继电器必然动作。保护将故障部分切除后，接在母线I上的电动机自起动，此时APD装置不应动作，UreUst。 通

19、常，低电压继电器KV1（或KV3）的动作电压整定为电网额定电压的25%。 低电压继电器KV2（KV4）的动作电压 作用：检查备用母线电压是否正常。 其动作电压应大于备用母线的最低工作电压，一般整定为电源额定电压的70%。 时间继电器KT1（KT2）的动作时限 作用：保证APD动作的选择性。 其动作时限应大于本级或上级变电所引出线保护的最大动作时限。,闭锁继电器KB的动作延时 作用：保证APD只动作一次。 其动作延时应大于母线分段断路器QF3的合闸时间。,二、三相自动重合闸装置 1. 概述 自动重合闸装置的概念 当架空线路上发生故障时，由继电保护装置将其迅速断开，延时后重新将故障线路自动投入的装

20、置，简称ARD（ZCH）。 装设ARD的优点 对暂时性故障，合闸成功后可保证供电的可靠性，减少停电损失。 大多数企业所用的重合闸装置为一次自动重合闸装置。,三相一次自动重合闸装置的基本要求： 除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应原则”起动ARD； ARD的起动条件为：SA在“合闸后”位置，QF在“跳闸”位置。 手动跳闸时不应重合； 手动合闸于故障线路不重合； ARD只能动作一次； ARD动作后应能自动复归，准备再次动作； ARD的动作时间应尽可能短，以减少临时停电时间，一般为0.51.5s； ARD应能实现重合闸“后加速”或“前加速”，以便与继电保护配合。,2. 三相一次

21、自动重合闸的基本工作原理 手动合闸时：按下SB1，合闸接触器KO通电，合闸线圈YO动作，断路器合闸。 手动分闸时：按下SB2，跳闸线圈YR通电动作，断路器分闸。,KT：ARD的动作时间 KM：执行元件（电压起动、电流保持） HL：信号灯 KLB：防跳继电器（电流起动、电压保持） KM1：跳闸位置继电器 KAC：加速继电器 R4、C：继电器返回时间 SA2：投入、切除ARD,正常工作时：QF合闸，SA1“合闸后”，触点SA121-23接通，SA2合闸，C经R4充满电压，C两端电压等于电源电压，HL亮。 线路短路，保护动作时：QF跳闸，QF3-4打开，QF1-2闭合KM1起动 KT线圈得电 触点K

22、T延时闭合 C向KM线圈放电 KM动作 KM1-2打开信号灯HL灭 KM3-4、KM5-6闭合KO得电 QF合闸。 若合闸成功，继电器复位，C经1015s再次充满电压，准备再次动作； 若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管KM1和KT起动，但因C两端电压太低，不能使KM动作，保证只重合一次。,手动跳闸：触点SA16-7接通YR得电 QF跳闸；触点SA121-23打开重合闸回路失去正电源，不可能动作； SA12-4接通 C经R6放电，C上的电压迅速降低。 手动合闸：触点SA15-8接通YO得电QF合闸；SA121-23接通、SA12-4断开重合闸回路获得正电源正电源经电阻R4向电容C充电，但需经电压经1015