1、第七章第七章 供配电系统的二次回路供配电系统的二次回路 第一节第一节 概述概述第二节第二节 操作电源操作电源第三节第三节 电气测量回路与绝缘监视电气测量回路与绝缘监视 （重点）第四节第四节 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制和信号回路 （重点/难点）第五节第五节 中央信号装置中央信号装置 第一节第一节 概述概述 供电系统的二次接线是指用来对一次接线的运行进行供电系统的二次接线是指用来对一次接线的运行进行控控制制、监测监测、指示指示和和保护保护的电路，亦称二次回路。的电路，亦称二次回路。分原理电路图和安装接线图分原理电路图和安装接线图(包括屏背面接线图、端子接线包括屏背面接线图、端子接线
2、图等）。图等）。二次回路按其功能分有：操作电源回路、电气测量回路二次回路按其功能分有：操作电源回路、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、中央信号与绝缘监视装置、高压断路器的控制和信号回路、中央信号装置、继电保护回路以及自动化装置等。装置、继电保护回路以及自动化装置等。二次回路按二次回路按电源性质电源性质分分直流回路直流回路交流回路交流回路交流电流回路：交流电流回路：由电流互感器供电由电流互感器供电交流电压回路：交流电压回路：由电压互感器供电由电压互感器供电 一、二次接线概念一、二次接线概念 二、二次接线图分类二、二次接线图分类 TA2:S1TA3:S1TA1:S1TA2:S
3、1X1:1X1:3X1:2X1:4TA3S1TA2TA1S1S1S2S2S2X1:1PA2:22121PA1:2X1:2PA2PA1X1:321PA3PA2:2PA3:2X1:4续上页续上页S1TA3电 流 回 路测 量 表 计S2S2S2S1S1TA1TA2PA1PA2PA3AAATA1:S2TA1:S1TA3:S2TA2:S2X16PA1:11PA1:254PA3:1PA2:132端子端子接线图接线图原理电路图原理电路图屏背面接线图屏背面接线图第二节第二节 操作电源操作电源作用：作用：正常运行时操作电源应能保证断路器的合闸和跳闸；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
4、母线电压降低甚至消失时，操作电源事故状态下，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。应能保证继电保护系统可靠地工作。性质：直流（可靠性高）性质：直流（可靠性高）交流（可靠性不高）交流（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。回路、监测装置及自动化装置等二次回路所需的工作电源。一、操作电源概念一、操作电源概念要求：操作电源应充分可靠，容量足够并具有独立性。要求：操作电源应充分可靠，容量足够并具有独立性。目前在较重要的中、大型变配电所选用的直流操作电
5、源大目前在较重要的中、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。多为带免维护铅酸蓄电池高频开关电源成套装置。二、直流操作电源二、直流操作电源充电模块充电模块监控模块监控模块直流馈电柜直流馈电柜交流配电单元交流配电单元电池室电池室绝缘监测模块绝缘监测模块小型分屏柜小型分屏柜小型一体柜小型一体柜续上页续上页高频开关直流电源原理框图高频开关直流电源原理框图续上页续上页YB2TV-TV220或110V免维护铅酸电池-+QMQ+HL2绝缘检测仪+-+-VT降压装置M380V交流电源(ATS)-+220或110VFU3FU4YB3QKFU1FU2MnM1YB1HL1微机综
6、保装置电源WP储能回路电源WCL 控制回路电源WC信号回路电源WS一一种种直直流流电电源源系系统统图图三、交流操作电源三、交流操作电源 小型小型10kV配变电所一般选用交流操作电源，可以配变电所一般选用交流操作电源，可以从所用变压器或电压互感器取得从所用变压器或电压互感器取得220V电压源。电压源。FUTVQF1QF2FuQF31412131110897vwTV 6453TI65WB(L3)SA2178234电压小母线电压互感器二次侧接地检查继电器控制电源母线转换开关及电压测量WV(L1)WV(L2)WV(L3)220V100VSA1KV WB(L1)V转换开关转换开关中间变压器中间变压器电压
7、继电器电压继电器续上页续上页 用电压互感器作交流操作电源，可靠性差，只能作为断路用电压互感器作交流操作电源，可靠性差，只能作为断路器正常跳合闸以及油浸式变压器瓦斯保护或干式变压器温度保器正常跳合闸以及油浸式变压器瓦斯保护或干式变压器温度保护的工作电源。护的工作电源。TAKCYCTI2QF去分流跳闸方式去分流跳闸方式 过电流保护的操作方式：过电流保护的操作方式：采用电流互感器作为采用电流互感器作为操作电源，作用于电流脱扣器操作电源，作用于电流脱扣器跳闸。跳闸。采用整流储能装置，将采用整流储能装置，将电流转换成电压，作用于电流转换成电压，作用于电压电压脱扣器，脱扣器，使断路器跳闸。使断路器跳闸。采
8、用不间断电源采用不间断电源UPS。作用于作用于电压脱扣器跳闸，电压脱扣器跳闸，使断使断路器跳闸路器跳闸。第三节第三节 电气测量回路与绝缘监视电气测量回路与绝缘监视 任务：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，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。保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行。要求：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。观测，经济
9、耐用等。一、电气测量回路一、电气测量回路（一）电气测量的任务与要求（一）电气测量的任务与要求（二）电气测量仪表的配置（二）电气测量仪表的配置 供电系统变配电装置中的各供电系统变配电装置中的各部分仪表部分仪表按规定要求配置。按规定要求配置。续上页续上页（三）电气测量回路示例（三）电气测量回路示例10kV线路电气测量原理电路图线路电气测量原理电路图APAPJPJPJRPJRvarhvarhTA1TA1TA3TA2TA3TA21S21S21S21S11S11S1varhPJvarhPJWhWhWV(L1)WV(L2)WV(L3)WhWhPJRPJR测 量 表 计电 压 回 路测 量 表 计电 流 回
10、 路电能表接线电能表接线续上页续上页TA4TA1TA3TA2L1,L2,L30.38kV母线380V电源进线回路电气测量原理电路图。电源进线回路电气测量原理电路图。电 流 采 样TA3TA2TA1S2S2S2S1S1S1TA4S2S1无 功 补 偿L2VL1AAAcos自动控制器至无功补偿L3cos测 量 表 计电 压 回 路测 量 表 计电 流 回 路PWPWPPFPPFPVPA3PA2PA1WWWWPWPWFU2FU3FU1续上页续上页 基于先进的数字信号处理和单片机技术的新型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数字式智能表表，集测量、显示、报警输出、参数设置和数据存储为一体
11、，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中得到应用。已逐步在重要的变配电所及其自动化工程中得到应用。TA2TA3S2S2S1S1L2L1220V220/110VL3TA1S2S1多 功 能 仪 表多 功 能 仪 表多 功 能 仪 表FU2FU3FU1电 流 回 路电 压 回 路测 量 表 计测 量 表 计测量表计工作电源下图是多功能综合数字式智能表的测量原理电路图。下图是多功能综合数字式智能表的测量原理电路图。FU3WV(L3)WV(L2)TVWV(L1)FUKVFU1 FU2PV3PV2PV1VVPV4VVw电 压 互 感 器接地信号装置dM电
12、压小母线dNvuTV绝缘检查电压表n电压表二、交流系统的绝缘监视二、交流系统的绝缘监视 利用一次系统接地后出现的利用一次系统接地后出现的零序电压零序电压给出信号或跳闸。给出信号或跳闸。第四节第四节 高压断路器的控制和高压断路器的控制和 信号回路信号回路 高压断路器的控制回路是指用控制开关或遥控命令操作断高压断路器的控制回路是指用控制开关或遥控命令操作断路器跳、合闸的回路。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。信号回路是用来指示一次系统设备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。
13、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在系统出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。出的报警信号。信号按信号按用途分用途分位置信号：位置信号：事故信号：事故信号：预告信号：预告信号：断路器的控制和信号回路要满足一定的基本要求。断路器的控制和信号回路要满足一定的基本要求。一、概述一、概述 二、采用灯光监视就地操作的断路器控制与信号回路二、采用灯光监视就地操作的断路器控制与信号回路 LW12型万能转换开关型万能转换开关 控制开关是开关柜就地控制断路器跳、合闸的操作元件。控制开关是开关柜就地控制断路器跳、合闸的操作元件。这种控制开关有六个位置：这种控制开关有六
14、个位置：两个预备操作位置（两个预备操作位置（“预备合闸预备合闸”和和“预备跳闸预备跳闸”）；）；两个操作位置（两个操作位置（“合闸合闸”和和“跳闸跳闸”）；）；两个固定位置（两个固定位置（“合闸后合闸后”和和“跳闸后跳闸后”）。）。LW2型万能转换开关型万能转换开关续上页续上页LW1216D/49.4636.6开关接点图表开关接点图表 触点号触点号1234567891011121314151617181920 手手柄柄位位置置 跳跳 闸闸 后后预备预备合闸合闸合合 闸闸合合 闸闸 后后预备预备跳闸跳闸跳跳 闸闸TA1TA3TA2QF2HWWCL(L3)FU4SQTSQTM1WCL(L1)熔断器
15、3314SA109SAR1413储 能 回 路FU3储能小母线储能位置指 示 灯储 能电 机续上页续上页断路器控制与信号回路分析：断路器控制与信号回路分析：1.手动储能合闸手动储能合闸 采用弹簧采用弹簧操动机构操动机构的断的断路器在首次合路器在首次合闸前需先储足闸前需先储足能量。能量。按钮旋钮指示灯按钮旋钮指示灯行程开关行程开关3412WC(L3)FU2YCQFSQTYTQF合 闸指示灯控 制 回 路WC(L1)21653 41SAFU13熔断器合 闸回 路控制小母线跳 闸指示灯2187413SAKA保护回路3保 护跳 闸跳 闸回 路HRHG续上页续上页QFTA2TA3TA1储足储足能量能量后
16、，后，就可就可进行进行合闸合闸操作操作。3412跳 闸回 路保 护跳 闸3保护回路KASA314781 2跳 闸指示灯控制小母线合 闸回 路熔断器3FU1HRHGSA143561 2WC(L1)控 制 回 路合 闸指示灯QFYTSQTQFYCFU2WC(L3)续上页续上页 2.手动跳闸手动跳闸QFTA2TA3TA13412续上页续上页 3.自动跳闸自动跳闸跳 闸回 路保 护跳 闸3保护回路KASA314781 2跳 闸指示灯控制小母线合 闸回 路熔断器3FU1SA143561 2WC(L1)控 制 回 路合 闸指示灯QFYTSQTQFYCFU2WC(L3)HRHGTA1TA3TA2QF3412
17、事 故 跳 闸信 号 回 路433SA14WFSQF1312SA1615WDS21321续上页续上页 断路器自动跳闸后，而控制开关断路器自动跳闸后，而控制开关SA仍处仍处于于“合闸后合闸后”位置，这种情况称为位置，这种情况称为“不对应不对应”关系。关系。事故跳闸信号回路接通，使中央信号装置事故跳闸信号回路接通，使中央信号装置发出事故音响信号。发出事故音响信号。事故信号的解除：事故信号的解除：将将SA转至转至“预备跳闸预备跳闸”“跳闸跳闸”“跳闸后跳闸后”位，使其与断路器恢复对应关系位，使其与断路器恢复对应关系。4.电气防跳电气防跳 利用利用SA的的闭锁触点闭锁触点。3412SA1合 位监 视控
18、 制 回 路YCQFSQTFU2-WCKHTKHTSQ2KHCKHTSQ1KPTKPC0 21214133SA1FU1+WCSA256KHC4231防 跳控制小母线熔断器合 闸自保持遥 控合 闸手 动合 闸跳 位监 视HGQFYTHRKHTKHTKPTKHT1782314 3KPC跳 闸指示灯遥 控跳 闸手 动跳 闸跳 闸自保持保 护跳 闸合 闸指示灯三、三、采用采用微机微机远方远方监控监控的断的断路器路器控制控制和信和信号回号回路路 远方远方就地就地防误操作防误操作联锁触点联锁触点合位继电器合位继电器合保继电器合保继电器跳保继电器跳保继电器跳位继电器跳位继电器续上页续上页微 机 综 合 保
19、护 监 控 装 置弹 簧未储能远方就地切 换控制回路断 线手 车位 置断路器位 置控制小母线-WSFU4QF+WSFU3熔断器装 置 电 源SQ3KPTKPC61 05SA22SQT信 号 输 入 回 路备 用装 置接 地信 号复 归SQT-WCLFU6HWMSQTFU5合 闸 回 路SBSAR+WCL第五节第五节 中央信号装置中央信号装置 对中央事故信号装置的要求是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在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号(电笛电笛)，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
20、置的灯光指示信号。灯光指示信号。中央信号中央信号:事故信号和预告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有能重复动作和不能重复动作两种,并能手动或自动复归。并能手动或自动复归。对中央预告信号装置的要求是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）。地点的指示信号（光字牌指示）。续上页续上页WS(L3)KAFU2HAWFSKAKAHYKAHWWS(L1)FU1SB1
21、SB2WDS信号电源监视断 路 器事故跳闸音响试验按 钮音响解除按 钮解除音响继 电 器事 故 信 号电 笛信号小母线熔断器 下图是不能重复动作的中央事故信号装置回路图，为便于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。绘在一起列于图右。断路器QF3断路器QF2断路器QF1配电装置事故跳闸信号回路324131221SA3332314SA22 14312SA1WDS343115151211616SA3QF313 4 343311511 211 216SA2SA1QF
22、1WFSQF3续上页续上页熔断器信号小母线电 铃预 告 信 号继 电 器解除音响按 钮音响解除按 钮音响试验未复归掉 牌监视电源信号WASB2SB1FU1WS(L1)HWKAKAHYKAHAFU2WS(L3)KAWPS 下图是不能重复动作的中央预告信号装置回路图，为便于下图是不能重复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。分析其工作原理，将配电装置的预告信号回路列于图右。WPSHWKS1KS2KS3WAWA变压器超高温预 告 信 号 回 路变压器超温 系统接地信号电源监视掉 牌未复归n一、电源自动切换装置第六节 微机自动控制装置n （一）电源自动投
23、入装置的作用与类型n 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，两电源都投入，互为备用。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。微机备用电源自动投入装置（自动切换装置automatic switching equipment；ASE）。n 在正常情况下，QA1闭合，QA2断开，负荷由工作电源供电。n 当工作电源故障时，ASE动作，将QA1断开，切除故障电源，然后将QA2闭合，使备用电源投入工作，恢复供电。n 正常情况下，QA1,QA2闭合，QA3断开，两个电源分别向两段母线供电。n
24、 若电源A(B)发生故障，ASE动作，将QF1n(QA2)断开，随即将QA3闭合，此时全部负荷均由B(A)电源供电。n（二）对备用电源自动投入装置的基本要求 应保证在工作电源断开后投入备用电源。工作电源故障或断路器被错误断开时，自动投入装置应延时动作。手动断开工作电源、电压互感器二次回路断线和备用电源无电压的情况下，不应起动自动投入装置。自动投入装置动作后，如备用电源投到故障上，应使保护加速动作并跳闸。应保证自动投入装置只动作一次，以免将备用电源重复投入永久性故障回路中。自动投入装置中，可设置工作电源的电流闭锁回路。n（三）微机备用电源自动投入装置的原理n微机备用电源自动投入装置的动作逻辑框图
25、 n二、自动重合闸装置n（一）概述n 运行经验表明，电力系统的故障特别是架空线路上的故障大多是暂时性的，多数能很快地自行消除。因此，采用自动重合闸装置（ARE），迅速恢复供电，从而大大提高供电可靠性。n对于架空线路来说，一次重合成功率可达6090。n（二）对自动重合闸装置的基本要求 自动重合闸装置可由保护装置或断路器控制状态与位置不对应来启动。手动或通过遥控装置将断路器断开或将断路器合闸投入故障线路上随即由保护跳闸将其断开时，自动重合闸装置均不应动作。自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定，如一次重合闸就只应实现重合一次。当断路器处于不正常状态不允许实现自动重合闸时，应将重合闸装置闭锁。n（
26、三）微机自动重合闸装置的原理n微机三相一次自动重合闸装置的动作逻辑框图 n微机自动重合闸装置的加速段保护逻辑框图 本章小结本章小结 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；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路；最后简要介绍了中央信号装置；最后简要介绍了中央信号装置。本章重点：本章重点：电气测量回路与
27、绝缘监视、高压断路器的控制和信号回路。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：本章难点：高压断路器的控制和信号回路。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；教学基本要求：了解变配电所常用操作电源、中央信号装置；理解供理解供电系统的典型二次接线；灵活运用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及以下变配电所二次接线的设计。自自 测测 题题 一、填空题一、填空题 1变变电所的信号装置按用途可分为电所的信号装置按用途可分为 、三种。三种。2二次接线按功能分有操作电源回路二次接线按功能分有操作电源回路 、以及自动
28、化装置等。以及自动化装置等。3.小型变电所交流操作电源可从小型变电所交流操作电源可从 取得，但其可靠性受一取得，但其可靠性受一次系统影响，一般不能直接作为次系统影响，一般不能直接作为 保护的电源，对这种保护通常采保护的电源，对这种保护通常采用用 操作方式。操作方式。二、简答题二、简答题 2.什么是二次接线？与一次接线什么是二次接线？与一次接线 三、分析题三、分析题 试分析教材图试分析教材图6-7所示断路器控制和信号回路的工作原理。所示断路器控制和信号回路的工作原理。接线端子接线端子电压继电器电压继电器电磁式电压继电器实物图片电磁式电压继电器实物图片文字符号：文字符号：KV图形符号：图形符号：U
29、测量线圈测量线圈动作动作触点触点常开常开触点触点常闭常闭触点触点电磁线圈电磁线圈及电磁铁及电磁铁动静触点动静触点中间变压器中间变压器文字符号：文字符号：TI图形符号：图形符号：转换开关转换开关旋转手柄旋转手柄触点盒触点盒文字符号：文字符号：SA图形符号：图形符号：6578测量仪表测量仪表cosPPFPAAVPVPWWvarhWhPJPJR单相电子式多费率单相电子式多费率电能表电能表三相电子式多费率三相电子式多费率电能表电能表普通机械表普通机械表多功能数字表多功能数字表UPS蓄电池旁路电源主电源整流器静态开关逆变器维修旁路负荷目前市场上的目前市场上的UPS应用较多的为在线式，应用较多的为在线式，
30、其其单机功率一般为单机功率一般为0.7kVA1500kVA。电能表接线电能表接线1234567DS862 100V 6APJACABCCABC1B234567DS862 100V 6APJR三相两元件有功电能表三相两元件有功电能表CABC1A234567DS862 100V 6APJACBCB2154376DX865 100V 6APJR三相两元件无功电能表三相两元件无功电能表数字式智能表数字式智能表三相电子式多功能电能表三相电子式多功能电能表三相数字式多功能仪表三相数字式多功能仪表中性点不接地的电力系统一相（如中性点不接地的电力系统一相（如C C相）接地时：相）接地时：一次系统的零序电压一次
31、系统的零序电压AUBUCUO电源电源负荷负荷C(1)AU(1)BUAUBUCU 中性点对地电压上升为相电压，非故障相对地电压上升为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。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以继续运行。但不能长期运行，以免故障扩大。但不能长期运行，以免故障扩大。(1)(1)(1)0ABC3UUUU出现零序电压出现零序电压(1)AU(1)BU(1)C0U0U按钮旋钮指示灯按钮旋钮指示灯指示灯指示灯按钮、
32、旋钮按钮、旋钮SBSARHHR HGHWY行程开关等行程开关等微动开关微动开关行程开关行程开关SQTSQT行程开关等行程开关等限位开关限位开关弹簧操动机构弹簧操动机构航空插头航空插头智能控制器智能控制器手动储能轴手动储能轴合闸按钮合闸按钮分闸按钮分闸按钮分合闸指示分合闸指示二次插件二次插件弹簧操动机构弹簧操动机构辅助开关辅助开关航空插头航空插头航空插头航空插头手动储能轴手动储能轴合闸按钮合闸按钮分闸按钮分闸按钮分合闸指示分合闸指示计数器计数器储能指示储能指示断路器断路器底盘车底盘车 采用弹簧操动机构采用弹簧操动机构的断路器是利用合闸前的断路器是利用合闸前弹簧储足的能量，克服弹簧储足的能量，克服分闸弹簧的反作用力来分闸弹簧的反作用力来合闸。合闸。
