1、工厂供配电技术工厂供配电技术周乐挺周乐挺二一四年九月二一四年九月工厂供配电系统二次接线工厂供配电系统二次接线第第 7 7 章章 本章要求本章要求掌握二次接线的基本概念掌握二次接线的基本概念掌握二次接线图看图方法掌握二次接线图看图方法掌握操作电源系统掌握操作电源系统掌握断路器控制、信号回路、中央信号系统掌握断路器控制、信号回路、中央信号系统掌握电参数测量仪表与绝缘监察装置掌握电参数测量仪表与绝缘监察装置备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置自动重合闸装置的工作原理。自动重合闸装置的工作原理。知识点知识点工厂供配电系统二次接线的基本概念。工厂供配电系统二次接线的基本概念。操作电源系统操作电源系统
2、断路器控制和信号回路。断路器控制和信号回路。电参数测量仪表要求。电参数测量仪表要求。备用电源自动投入装置。备用电源自动投入装置。自动重合闸装置。自动重合闸装置。技能点技能点工厂供配电系统二次接线图的看图方法。工厂供配电系统二次接线图的看图方法。控制开关的触点结构。控制开关的触点结构。重点和难点重点和难点备用电源自动投入装置和自动重合闸装置备用电源自动投入装置和自动重合闸装置7.1 二次接线与接线图二次接线与接线图7.1.1 二次接线的概念二次接线的概念对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的对一次设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护的辅助设备称为二次设备辅助设备称为二次设备。二次设
3、备通过电压互感器或电流互感器与一次设备建立二次设备通过电压互感器或电流互感器与一次设备建立电的联系电的联系。其组成的电路称为二次接线，或称二次回路、其组成的电路称为二次接线，或称二次回路、二次系统。二次系统。二次接线系统按功能分为：操作电源、断路器控制回路、二次接线系统按功能分为：操作电源、断路器控制回路、信号系统、保护回路、互感器二次回路、电参数测量仪信号系统、保护回路、互感器二次回路、电参数测量仪表回路和绝缘监察装置表回路和绝缘监察装置。二次接线系统按电源性质分为：直流回路、交流回路二次接线系统按电源性质分为：直流回路、交流回路（交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电（交流电流回路
4、由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电压互感器供电）。）。图图7-1 二次接线系统图二次接线系统图7.1.2 二次接线图二次接线图二次接线图是用国家标准规定的电气设备图形符二次接线图是用国家标准规定的电气设备图形符号与文字符号绘制的，用来表示二次回路元件相号与文字符号绘制的，用来表示二次回路元件相互连接关系及其工作原理的电气简图。互连接关系及其工作原理的电气简图。包括：包括：原理原理接线图、接线图、展开展开接线图和接线图和安装安装接线图接线图1原理接线图原理接线图以元件整体形式表示二次设备间的电气连接关系，以元件整体形式表示二次设备间的电气连接关系，图中通常还画出了相应的一次设备，便于
5、用来了图中通常还画出了相应的一次设备，便于用来了解各设备间的相互关系。解各设备间的相互关系。图图7-1 二次接线系统图二次接线系统图（a）原理接线图（定时限保护）原理接线图（定时限保护）（b）展开接线图）展开接线图2 2展开接线图展开接线图展开接线图（简称展开图）：展开接线图（简称展开图）：以分散形式表示二次以分散形式表示二次设备之间的电气连接关系。设备之间的电气连接关系。通常按通常按功能电路来绘制，如控制回路、保护回路、功能电路来绘制，如控制回路、保护回路、信号回路信号回路。同一设备可能具有多个功能，因而属于同一设备可能具有多个功能，因而属于同一设备或同一设备或元件元件的不同线圈和不同触点可
6、能的不同线圈和不同触点可能画在不同回路中画在不同回路中。绘制展开接线图有很强的规律性，掌握了这些规律绘制展开接线图有很强的规律性，掌握了这些规律就会很容易看懂展开接线图。就会很容易看懂展开接线图。绘制展开接线图有如下规律：绘制展开接线图有如下规律：（1 1）直流母线或交流电压）直流母线或交流电压母线用粗线母线用粗线条表示。条表示。（2 2）各种电气元件）各种电气元件文字符号与其原理接线图文字符号与其原理接线图中中的的一致一致。（3 3）继电器作用和每一个小的）继电器作用和每一个小的逻辑回路作用逻辑回路作用都都在在展开接线图右侧注明。展开接线图右侧注明。（4 4）继电器触点和电气元件之间的）继电
7、器触点和电气元件之间的连接线段都连接线段都有回路标号。有回路标号。（5 5）同一个继电器）同一个继电器线圈和触点采用相同文字符线圈和触点采用相同文字符号号表示。表示。（6 6）各种）各种小母线和辅助小母线都有标号。小母线和辅助小母线都有标号。绘制展开接线图有如下规律：绘制展开接线图有如下规律：（7 7）对于个别继电器或触点在另一张图中表示，或）对于个别继电器或触点在另一张图中表示，或在其它安装单位中有表示，都在其它安装单位中有表示，都应在图纸中说明去向应在图纸中说明去向，对任何引进触点或回路也说明出处。对任何引进触点或回路也说明出处。（8 8）直流直流“+”+”极按奇数顺序极按奇数顺序标号标号
8、，“-”-”极则按偶极则按偶数标数标号。回路经过电气元件（如线圈、电阻、电容等）号。回路经过电气元件（如线圈、电阻、电容等）后，其标号性质随之改变。后，其标号性质随之改变。（9 9）常用的回路都有固定标号常用的回路都有固定标号，如断路器，如断路器QF跳闸回跳闸回路用路用33表示，合闸回路用表示，合闸回路用3表示等。表示等。绘制展开接线图有如下规律：绘制展开接线图有如下规律：（1010）交流回路交流回路的标号用的标号用三位数字三位数字表示表示，前面还加注，前面还加注文字符号。文字符号。交流交流电流电流标号的数字范围为标号的数字范围为400400599599电压电压回路为回路为6006007997
9、99个位数表示不同回路个位数表示不同回路十位数表示互感器组数。十位数表示互感器组数。回路使用的标号组，要与互感器文字后回路使用的标号组，要与互感器文字后“序号序号”相对相对应应电流电流互感器互感器TA的的B相相回路标号可以回路标号可以是是 B411B419电压电压互感器互感器TV2的的B相回路标号可以是相回路标号可以是 B621B629。3安装接线图安装接线图安装接线图表示安装接线图表示屏（成套装置）内或设备中各元屏（成套装置）内或设备中各元器件之间的连接关系器件之间的连接关系，在设备安装、维护时提供，在设备安装、维护时提供导线连接位置。导线连接位置。图中设备布局与屏上设备布置后的视图是一致的
10、，图中设备布局与屏上设备布置后的视图是一致的，设备、元件的端子和导线、电缆的走向均用符号、设备、元件的端子和导线、电缆的走向均用符号、标号加以标记。标号加以标记。安装接线图包括：安装接线图包括：屏面屏面布置布置图、图、屏后屏后接线接线图和图和端端子排子排图。图。3安装接线图安装接线图（1）屏面布置屏面布置图。表示设备和器件在图。表示设备和器件在屏面的安屏面的安装位置装位置。屏和屏上的设备、器件及其布置均按比。屏和屏上的设备、器件及其布置均按比例绘制。例绘制。（2）屏后接线屏后接线图。表示屏内的设备、器件之间图。表示屏内的设备、器件之间与屏外设备之间的与屏外设备之间的电气连接关系电气连接关系。（
11、3）端子排端子排图。用来表示屏内与屏外设备之间图。用来表示屏内与屏外设备之间的连接端子，同一屏内不同安装单位设备间连接的连接端子，同一屏内不同安装单位设备间连接端子以及屏内设备与安装于屏后顶部设备间连接端子以及屏内设备与安装于屏后顶部设备间连接端子的组合。端子的组合。图图7-3高压线路二次线路安装接线图高压线路二次线路安装接线图（a）屏后接线图）屏后接线图电流继电器电流继电器电流电流表表三相有功电度表三相有功电度表三相三相无功电度表无功电度表红色指示灯红色指示灯绿色指示灯绿色指示灯图图7-3高压线路二次线路安装接线图高压线路二次线路安装接线图 屏面布置图屏面布置图电流互感器电流互感器 电流互感
12、器电流互感器二次线圈二次线圈电压小母线电压小母线电源进线电源进线跳闸线圈跳闸线圈 电流互感器接线图电流互感器接线图端子排图端子排图图图7-4高压线路二次线路展开接线图高压线路二次线路展开接线图图图7-3 安装接线图安装接线图有功表有功表无功表无功表电流表电流表7.2 操作电源系统操作电源系统组成：组成：由由电源设备和供电网电源设备和供电网组成。组成。分类：分类：包括包括直流直流和和交流交流电源系统。电源系统。功能：功能：为二次接线系统中各回路为二次接线系统中各回路提供操作电源提供操作电源。直流直流操作电源：操作电源：分为分为蓄电池蓄电池组供电和组供电和整流整流装置供装置供电两种方式；电两种方式
13、；交流交流操作电源分为操作电源分为所用（站用）变所用（站用）变压器（简称压器（简称“所用所用变变”）供电和通过）供电和通过仪用互感器仪用互感器供电两种方式。供电两种方式。变电所的操作电源变电所的操作电源采用采用直流电源直流电源系统，简称系统，简称直流系统，直流系统，对小型变电所也可以采用交流电源或整流电源供电。对小型变电所也可以采用交流电源或整流电源供电。7.2.1 直流操作电源直流操作电源简称直流系统，常用作变电所的操作电源。简称直流系统，常用作变电所的操作电源。1蓄电池组蓄电池组在一些大中型变电所中使用。在一些大中型变电所中使用。主要有主要有铅酸铅酸蓄电池和蓄电池和镉镍镉镍蓄电池两种。蓄电
14、池两种。2硅整流硅整流直流操作电源直流操作电源硅整流直流电源在工厂变配电所应用较广。硅整流直流电源在工厂变配电所应用较广。按断路器操作机构的要求分为两类：按断路器操作机构的要求分为两类：电容电容储能储能(电磁电磁操作操作)电动机电动机储能储能(弹簧弹簧操作操作)图图7-6 硅整流电容储能直流系统原理图硅整流电容储能直流系统原理图U1-硅整流器硅整流器 断路器合闸电源断路器合闸电源U2-硅整流器硅整流器 向操作母线供电向操作母线供电R-限流电阻限流电阻限制电流、保护限制电流、保护V3V1-二极管二极管V2-二极管二极管V3-二极管二极管 逆止阀逆止阀QK-刀开关刀开关C1-储能电容器组储能电容器
15、组C2-储能电容器组储能电容器组WO-操作电源操作电源WC-控制小母线控制小母线WF-闪光小母线闪光小母线在直流母线上还接有绝缘监察装置和闪光在直流母线上还接有绝缘监察装置和闪光装置。装置。绝缘监察装置采用电桥结构，用以监测正绝缘监察装置采用电桥结构，用以监测正负母线或直流回路对地绝缘电阻。负母线或直流回路对地绝缘电阻。当某一母线对地绝缘电阻降低时，电桥不当某一母线对地绝缘电阻降低时，电桥不平衡，检测继电器中有足够的电流流过，继平衡，检测继电器中有足够的电流流过，继电器动作发出信号。电器动作发出信号。图图7-7 闪光装置工作原理示意图闪光装置工作原理示意图正常工作时正常工作时,闪光母线闪光母线
16、(+)WF悬空悬空，当系统或二次回路发生故障时，当系统或二次回路发生故障时，相应继电器相应继电器K1动作动作(其线圈在其他回路中其线圈在其他回路中)，K1动断触点打开，动断触点打开，K1动合触点闭合，使信号灯动合触点闭合，使信号灯HL接通闪光母线接通闪光母线(+)WF 电路电路；闪光母线闪光母线(+)WF的电压较低的电压较低，HL变暗，变暗，闪光装置电容闪光装置电容C通过正母通过正母线线+WC充电，充到一定值后，继电器充电，充到一定值后，继电器K动作，其动合触点闭合，使动作，其动合触点闭合，使闪光母线闪光母线(+)WF的电压与正母线的电压与正母线+WC相同，相同，HL变亮，动断触点变亮，动断触
17、点K打开，电容放电，使打开，电容放电，使K电压降低电压降低，到一定值后，到一定值后，K“失电失电”，动合触动合触点点K打开，闪光母线电压变低，闪光装置的电容又开始充电打开，闪光母线电压变低，闪光装置的电容又开始充电，重复，重复上述过程信号指示灯就发出闪光信号上述过程信号指示灯就发出闪光信号。动断触点动断触点动合触点动合触点从从+WC经经K向电容向电容C充电充电修改修改7.2.2 交流操作电源交流操作电源交流操作电源交流操作电源所用（站用）变压器所用（站用）变压器供电和通过供电和通过仪仪用互感器用互感器供电两种。供电两种。优点：接线简单、投资低廉、维修方便。优点：接线简单、投资低廉、维修方便。缺
18、点：交流继电器性能没有直流继电器完善，不能构缺点：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。成复杂的保护。交流操作电源有两种获得途径：一是取自所用电变压交流操作电源有两种获得途径：一是取自所用电变压器；二是当保护、控制、信号回路的容量不大时，可器；二是当保护、控制、信号回路的容量不大时，可取自电流互感器、电压互感器的二次侧。取自电流互感器、电压互感器的二次侧。7.2.2 交流操作电源交流操作电源当交流操作电源取自电流、电压互感器时，通常在电当交流操作电源取自电流、电压互感器时，通常在电压互感器压互感器二次侧安装二次侧安装100220V的隔离变压器的隔离变压器，可以取，可以取得控制回
19、路和信号回路的交流操作电源。得控制回路和信号回路的交流操作电源。用于用于保护的操作电源不能取自电压互感器，保护的操作电源不能取自电压互感器，只能取自只能取自电流互感器，这样才能利用短路电流本身进行保护，电流互感器，这样才能利用短路电流本身进行保护，并使断路器跳闸从而切除故障。并使断路器跳闸从而切除故障。对采用对采用交流操作的断路器应采用交流操作电源交流操作的断路器应采用交流操作电源。对应的对应的所有二次回路所有二次回路（如保护回路继电器、信号回路（如保护回路继电器、信号回路设备、控制设备等）设备、控制设备等）均采用交流形式。均采用交流形式。1继电保护的交流操作方式继电保护的交流操作方式图图7-
20、8 继电保护的交流继电保护的交流操作方式原理图操作方式原理图(a)直接动作式直接动作式断路器的跳闸线圈（在断路器的跳闸线圈（在动式继电器动式继电器KA）直接利用断路器手动操作机直接利用断路器手动操作机构内的过流脱扣器构内的过流脱扣器(跳闸线跳闸线圈圈)YR作为过电流继电器作为过电流继电器(启启动元件动元件)；正常运行时，流过正常运行时，流过YR的电的电流较小，流较小，YR不会动作；不会动作；当线路发生短路时，流过当线路发生短路时，流过YR的电流很大，超过的电流很大，超过YR的的动作值，动作值，YR动作，使断路器动作，使断路器跳闸。跳闸。这种操作方式简单，但灵敏这种操作方式简单，但灵敏度不高，实
21、际上较少应用度不高，实际上较少应用。图图7-8 继电保护的交流继电保护的交流操作方式原理图操作方式原理图(b)去分流跳闸的操作方式去分流跳闸的操作方式电流继电器的动断触电流继电器的动断触点将跳闸线圈短路点将跳闸线圈短路；正常运行时，跳闸线圈正常运行时，跳闸线圈YR中无电流流过；中无电流流过；去分流跳闸操作方式接线简去分流跳闸操作方式接线简单，使用了电流继电器作启单，使用了电流继电器作启动元件，提高了保护灵敏度。动元件，提高了保护灵敏度。当线路发生故障时当线路发生故障时，KA动作，其动断触点打开，动作，其动断触点打开，断开断开YR的短路分流支路，的短路分流支路，电流互感器二次电流全部电流互感器二
22、次电流全部流过流过YR，断路器跳闸。，断路器跳闸。1继电保护的交流操作方式继电保护的交流操作方式1继电保护的交流操作方式继电保护的交流操作方式图图7-8 继电保护的交流继电保护的交流操作方式原理图操作方式原理图(c)速饱和变流器式速饱和变流器式TA3速饱和变速饱和变流器（互感器）流器（互感器）当线路发生短路故障时当线路发生短路故障时，KA动作，其动合触点闭合，由动作，其动合触点闭合，由TA3提供跳闸电流使提供跳闸电流使YR通电，通电，断路器跳闸。断路器跳闸。动合动合在电流互感器二次回路中，在电流互感器二次回路中，接一个接一个(中间中间)电流互感器电流互感器TA3(速饱和速饱和)而而YR接于接于
23、TA3的的二次回路中。二次回路中。正常运行时，正常运行时，KA不动作，其不动作，其动合触点断开，动合触点断开，TA3二次回路二次回路中无电流；中无电流；2控制控制回路、回路、信号信号回路的回路的交流交流操作电源操作电源 控制回路、信号回路的操作电源可控制回路、信号回路的操作电源可取自电压互感器或取自电压互感器或所用电变压器所用电变压器，经控制变压器，将电压变成，经控制变压器，将电压变成220V或直或直接使用所用电系统的某相。接使用所用电系统的某相。在交流操作系统中的操作电源母线在交流操作系统中的操作电源母线：控制母线、闪光母线、事故信号和预告信号小母控制母线、闪光母线、事故信号和预告信号小母线
24、等。线等。交流操作系统均使用交流电器交流操作系统均使用交流电器元件，元件，直流操作系统均直流操作系统均采用直流电器采用直流电器元件。元件。（1）交流操作系统的闪光装置）交流操作系统的闪光装置交流操作系统的闪光装置有两种：交流操作系统的闪光装置有两种：由中间继电器和电磁式时间继电器组成，由中间继电器和电磁式时间继电器组成，由闪光继电器构成。由闪光继电器构成。图图7-9 交流系统闪光继电器原理接线图交流系统闪光继电器原理接线图 交流信号小母线交流信号小母线 闪光小母线闪光小母线试验按钮试验按钮白色指示灯白色指示灯（2）交流操作系统中央信号装置）交流操作系统中央信号装置中央信号分为：中央信号分为：事
25、故事故信号信号预告预告信号信号事故信号是用于故障事故信号是用于故障跳闸时的报警跳闸时的报警信号；信号；预告信号是用于预告信号是用于不跳闸故障的报警不跳闸故障的报警信号。信号。在中小型工厂供配电系统中，出线回路不多，故通常在中小型工厂供配电系统中，出线回路不多，故通常采用中央复归式不重复动作的中央信号。图采用中央复归式不重复动作的中央信号。图7-10所示所示为中央复归式不重复动作中央信号原理接线图。为中央复归式不重复动作中央信号原理接线图。（a）中央事故信号接线）中央事故信号接线图图7-10 中央复归式不重复动作中央复归式不重复动作中央信号原理接线图中央信号原理接线图预告音响信号预告音响信号解除
26、按钮解除按钮试验按钮试验按钮当断路器因事故当断路器因事故跳闸时，接通信号跳闸时，接通信号母线母线WS(a)与事与事故音响信号母线故音响信号母线WAS间的回路，电间的回路，电笛笛HA1发出声响发出声响；按下事故音响信按下事故音响信号解除按钮号解除按钮2SB后后1KM通电，通电，1KM(12)断开，断开，事故音事故音响被解除。响被解除。（b）中央预告信号接线）中央预告信号接线当线路或一次设备出当线路或一次设备出现不正常的运行状态时现不正常的运行状态时接于接于WS(a)和预告信和预告信号母线号母线WF间回路接通间回路接通图图7-10 中央复归式不重复动作中央复归式不重复动作中央信号原理接线图中央信号
27、原理接线图按下按下4SB，2KM得电，得电，2KM(12)断开，断开，KT失电，其延时闭合的动失电，其延时闭合的动合触点瞬时打开，电铃合触点瞬时打开，电铃HA2断电，预告音响被断电，预告音响被解除。解除。时间继电器时间继电器KT得电，其得电，其动合触点延时闭合，电铃动合触点延时闭合，电铃HA2通电发出预告声响，通电发出预告声响，7.2.3 变电所用变压器变电所用变压器 变电所的用电一般应设置专门的变压器供电（简变电所的用电一般应设置专门的变压器供电（简称所用变）。称所用变）。变电所的用电主要有室外照明、室内照明、生活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，这些用电区用电、事故照明、操作电源用电等，这些用电一般都分别设置供电回路。一般都分别设置供电回路。为保证操作电源的用电，所用变压器一般都接在为保证操作电源的用电，所用变压器一般都接在电源的进线处，即使变电所母线或变压器发生故电源的进线处，即使变电所母线或变压器发生故障时，所用变压器仍能取得电源。一般情况下，障时，所用变压器仍能取得电源。一般情况下，采用一台所用变压器即可。采用一台所用变压器即可。图图7-11 所用变压器接线示意图所用变压器接线示意图（a）所用供电系统）所用供电系统；（b）所用变压器接线位置）所用变压器接线位置
