1、 第第6 6章章 二次系统二次系统 6.1 6.1 概述概述 6.1.16.1.1概念概念 如前所述，一次回路是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、输电线路等构成的系统，又称为一次系统，是电力系统的主体。而二次回路则是对一次回路进行监测、计量、控制、保护、及调节的系统，又称为二次系统。二次回路在供配电系统中虽然是一次回路的辅助系统，但它对一次回路的安全、可靠、优质和经济合理地运行有着十分重要的作用，是供配电系统中不可缺少的重要组成部分。二次回路的功能如图6-1所示。图6-1 供配电系统的二次回路功能示意图(点画线框内为一次回路)6.1.26.1.2
2、分类 1.按电源性质分 分为直流回路和交流回路，交流回路又分由电流互感器供电的交流电流回路和由电压互感器供电的交流电压回路。2.按用途分 分为操作电源回路、测量表计（或计量表计）和监视回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护回路和自动装置回路等。3.按表达方式分 （1）原理结线图 用来表示二次回路中各设备的电气联系和工作原理，按功能绘制，如控制回路、保护回路、信号回路等。又分为：1）归总式。采用集中表示方法，即在原理图中与一次接线有关的部分各设备是用整体的形式画在一起。当设备较多时，接线相互交叉太多，不易表示清楚，故多在介绍原理时使用。2）展开式。将每套装置的各部分按功能分开绘制，如
3、交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等。它常拆开同一仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和触点，分画在不同回路里。故必须注意将同一元件的线圈和触点用相同的文字符号表示。展开式接线图中，回路右侧附有文字说明，便于理解。其特点是条理清晰、易阅读、便分析和检查，对复杂的二次回路更显突出。实际工作中，展开图用的最多。（2）安装接线图 它是根据施工安装的要求，表示二次设备的具体位置和布线方式的图，包括平面布置图、端子排图和屏后安装接线图。安装接线图是以设备（如开关柜、继电器屏、信号屏等）为对象绘制，是生产制造、现场施工安装、维护必不可少的图纸。6.1.3 二次系统的电源 1.操作电源 （1）要
4、求 它是供给全变配电所开关电器的控制、继电保护、自动装置和中央信号等系统的电源，其基本要求如下。1）保证供电的可靠性。2）具有足够的容量。3）纹波系数小 不大于5。4）使用寿命、维护工作量、设备投资、布置面积均应合理。（2）分类 直流操作电源 1）变电站的直流负荷 按其用电特性可分为三种。经常性负荷：在各种运行状态下，由直流电源不间断地供电，比如，经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器和经常点燃的直流照明灯；由直流供电的交流不停电电源，即逆变电源装置；为弱电控制提供的弱电电源变换装置。事故性负荷：事故情况下必须由直流电源供电的负荷，包括应急照明、汽轮机或一些重要辅助机械的润滑油泵和载波通信的
5、备用电源等。冲击负荷：断路器合闸时的短时冲击电流及此时直流母线所承受的其他负荷（包括经常性负荷和事故负荷）电流的总和。2）蓄电池组供电的直流操作电源 在一些大中型变电所中，可采用蓄电池组作直流操作电源。蓄电池。铅酸蓄电池-由二氧化铅（Pb02）的正极板、铅的负极板和密度1.21.3g/cm为的稀硫酸电解液组成。单个铅酸蓄电池的额定端电压为2V，充电后可达2.7V，放电后降到1.95V。为满足220V的操作电压，需要2301.95118个，考虑到充电后端电压升高，为保证直流系统正常电压，长期接入操作电源母线的蓄电池个数为2302.788个，而1188830个蓄电池用于调节电压，接于专门的调节开关
6、上。蓄电池使用一段时间后，电压下降，需用专门的充电装置充电。它不受供电系统影响，工作可靠，但有一定危险性和污染性，需专门的蓄电池室放置，且需考虑防腐、防爆，投资大。因此，变电所现已不大采用。镉镍蓄电池-由氢氧化镍Ni(OH)3或三氧化镍（Ni2O3）的活性物质构成的正极板、镉（cd）的负极板，氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）等碱溶液构成的电解液组成。电解液仅传导电流，不参加反应，充放电过程中密度不变。单个镉镍蓄电池的端电压额定值为1.2V，充电后可达1.75V，由硅整流设备采用浮充电或强充电方式充电。镉镍蓄电池的特点是不受供电系统影响、工作可靠、腐蚀性小、大电流放电性能好、比功率大、强
7、度高、寿命长、不需专门的蓄电池室，可安装于控制室，故大中型变电所中应用普遍。阀控式密封铅酸蓄电池-它在使用过程中可以保持阀控式密封，不需加酸、加水维护，无酸雾逸出，不污染环境，腐蚀设备，电池可立放、卧放或积木式安装，不需考虑防酸问题。鉴于其优良的性能，在近几年来新型免维护的阀控式密封铅酸蓄电池组得到了迅猛发展，已成为替代普通铅酸蓄电池和镉镍电池的理想产品，推荐用于35kV及以下变电所。蓄电池的容量：在指定的放电条件下（温度、放电电流、终止电压）所放出的电量，称为蓄电池的容量（Q），单位为A.h（安培小时），是蓄电池蓄电能力的重要标志。蓄电池的容量一般分为额定容量和实际容量：额定容量指充足电的蓄
8、电池在25时，以10h放电率所能放出的电能；实际容量与放电电流、温度、电解液的密度及质量、充电程度等因素有关。放电率可用放电电流表示，也可用放电到终止电压的时间来表示，单位为h（小时）。蓄电池不允许用过大的电流放电，但可在几秒钟的短时间内承担冲击电流，此电流可比长期放电电流大很多，因此可作为电磁型操作机构的合闸电源。每一种蓄电池都有其允许的最大放电电流值，允许时间为5s。蓄电池的运行方式。充电放电方式 蓄电池供电-1QK断（2、5处于中间位置），2QK合，供电电流为I2；蓄电池充电-1QK向右（2356通），2QK合，充电电流为I1；为保证事故情况下蓄电池可靠工作，放电到容量的6070，即应向
9、蓄电池组充电，以联动的选择开关12S调整蓄电池充放电数量；整流电源供电（蓄电池停止工作）-1QK左（1245通），2QK断，供电电流I2，充放电过程为维持直流母线电压。充电放电运行方式工作的缺点是需频繁地充电，通常每隔12昼夜充电一次，蓄电池老化快，使用寿命短，运行维护较复杂，所以，这种运行方式很少采用。浮充电运行方式（见图6-2）此时1QK向右（2356通），2QK合，整流电源供给的电流为I1、的矢量和。浮充电运行方式蓄电池和浮充电硅整流设备并联工作。正常运行时，硅整流设备给负荷供电，同时以很小电流向蓄电池浮充电，用以补偿蓄电池自放电，使蓄电池经常处于满充电状态，并承担短时的冲击负荷，这大大
10、减少了充电次数。既提高了直流系统供电的可靠性，又提高了蓄电池的使用寿命，所以得到了广泛应用。图6-2 蓄电池充电放电方式简化电路图 3)硅整流直流操作电源。硅整流带电容储能的直流操作电源：单独用整流器供电，当交流供电电压降低或消失时，直接影响直流系统正常工作。而采用此方式，系统正常时整流器供电并对电容器储能；交流电压低或消失时，电容器已储能可供电。电磁式操作机构为电容储能，弹簧操作机构为电动机储能。其电容储能式硅整流直流系统示意如图6-3所示。硅整流装置的电源来自所用变压器的低压母线。为保证可靠性，采用两路电源和两台硅整流装置，其中U1容量大，主要用作断路器合闸回路电源，并可向保护和信号回路供
11、电；U2容量小，仅向控制、保护和信号回路供电。两组硅整流之间用电阻R和二极管V3隔开。V3起逆止作用，只允许合闸母线向控制母线供电，而不允许反向供电。电阻R起保护V3作用，限制控制母线短路时流过V3的电流。在直流母线上引出了若干条线路，分别向合闸回路、信号回路、保护回路等供电。在保护回路中C1、C2为储能电容器组，所储存的电能作为事故情况下继电保护回路和跳闸回路的操作电源。逆止元件V1、V2的作用是在事故情况下，交流电源电压降低引起操作电压降低时，禁止电容器向控制母线WC供电，仅向保护回路供电。为防止储能电容器开路或老化，即电容器容量降低或失效，用绝缘监视装置监视正负母线及直流回路对地绝缘电阻
12、。并定期检查电容器的电压、泄漏电流和容量。闪光装置自WC取得电源，产生断续电源供WF（“WC”与“WF”共同一母线），以作闪光信号电源。储能电容器多采用容量大的电解电容器，其容量应能保证继电保护和跳闸线圈回路可靠地动作 图6-3 硅整流带电容储能直流系统原理图 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 复式整流的直流操作电源：见图6-4，复式整流指提供直流操作电压的整流器电源有两个：电压源由所用变压器或电压互感器供电；电流源由电流互感器供电。然后经铁磁谐振稳压器（当稳压要求较高时装设）和硅整流器供电给控制等二次回路。由于复式整流装置有电压源和电流源，因此能保证供
13、电系统正常和事故情况下均能可靠地供电给直流系统。与电容储能式相比，复式整流装置的输出功率更大，电压稳定性更好。交流操作电源 交流操作电源有两种途径获得：1)所用电变压器；2)互感器 当保护、控制、信号回路的容量不大时，取自电流互感器，电压互感器的二次侧。当交流操作电源取自电流、电压互感器时，通常在电压互感器二次侧安装100/220V的隔离变压器。但用于保护的操作电源时，取自电流互感器，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。图6-4 复式整流装置的结线示意图TA电流互感器 TV电压互感器 U1、U2硅整流器 图6-5为常用的去分流跳闸操作方式的过电流保护回路原理接线。线路正常工
14、作时，由于继电器KA 的动断触点闭合，跳闸线圈YR被短接，断路器闭合运行；当线路发生过电流故障时，KA动作，其动断触点断开，它对跳闸线圈YR的分流作用失去。电流互感器二次侧电流流过YR，YR动作，则断路器分闸。图6-5 以短路时TA二次侧电流为电源的“去分流跳闸电路”原理图 交流操作系统中，按各回路的功能，也设置相应的操作电源母线，如控制母线、闪光小母线、事故信号和预告信号小母线等。各回路的电路结构与直流操作系统中相应回路的电路结构相似，原理也基本相同，差别在于交流操作系统均使用交流电气元件，直流操作系统均使用直流电气元件。交流操作电源的优点是：接线简单、投资低廉、维修方便。缺点是：交流继电器
15、性能没有直流继电器完善，不能构成复杂的保护。因此，交流操作电源一般用于满足继电保护要求，出线回路少的小型变配电站。保护要求较高的中小型变配电站，采用直流操作电源。一般所用电源直接引自该变电所的变压器0.22/0.38kV侧，重要变电所应从来自不同电源的两台变压器二次侧取得两回电源。规模大的变、配电所，设专用的所用变压器。2.变、配电所所用电源 变、配电所为维持自身的正常运转的开关操作系统、控制回路、信号回路、保护回路以及照明、维修等需要的电源，统称为所用电源。所用电源非常重要，它是变电站正常供电的基础，因此所用电源的负荷等级与变配电站供电范围的最高负荷等级相同。6.2 6.2 高压断路器的控制
16、和信号回路高压断路器的控制和信号回路 6.2.16.2.1概述概述 1.控制回路 （1）控制方式 高压断路器的控制回路指控制（操作）高压断路器分、合闸的回路，其控制方式可分为两种：1）就地控制。一般10kV及以下的断路器多采用就地控制，其控制机构就安装在执行机构所在的高压开关柜上，因而无需控制电缆；2）集中控制 35kV以上的断路器多采用集中控制。其控制机构安装在距离设备几十或几百米以外的控制室内，控制屏上有相应的灯光信号反映出断路器的位置状态，控制机构与执行机构间需通过控制电缆联络。（2）构成 1）控制机构。即发出分、合闸命令的控制开关或控制按钮，常用的控制开关是LW2系列（现以LW39取代
17、）自动复位组合开关。LW2型组合开关的结构。外形结构如图 6-6所示，触点盒共有14种，一般采用la、4、6a、20、40五种类型。图6-6 LW2系列控制开关结构 控制开关的手柄和安装面板安装在控制屏前面，与手柄固定连接的转轴上有数节（层）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4个定触点和一个旋转式动触点，定触点分布在盒四角，盒外有4个引出线端子供接线，动触点处于盒中心。一种是触点片固定在轴上，随轴一起转动，如图6-7a所示。另一种是触点片与轴有一定角度，当手柄在其自由行程内转动时触点片与轴这一定角度可保持原状，自由行程有
18、45，90，135三种。a)固定触头 b)有自由行程的触头图6-7 固定与自由行程触头结构 LW2-Z/F8-1a46a402020型控制开关（型号中F8为手柄型式）的触点图表见图6-8(图中“”表示触点闭合状态)。LW2常用的型号为LW2-Z和LW2-YZ。前者手柄内无信号灯，用于灯光监视的断路器控制回路；后者手柄内有信号灯，用于音响监视的断路器控制回路。控制开关有六种操作位置：即跳闸后（TD）、预备合闸（PC）、合闸（C）、合闸后（）、预备跳闸（）、跳闸（）。其中“合闸后”与“跳闸后”为固定位置，其他均为操作时的过度位置。图6-8 LW2-Z/F8型控制开关触点图表 2）执行机构。执行机构
19、用于驱动断路器的分、合闸，并保持控制开关在分、合状态。每台断路器都附有相应的操作机构，即高压断路器的分、合闸本身附带的跳、合闸传动装置。中小型变电所常用的操作机构有电磁式（CD型）、弹簧式（CT型）、手动式（CS型）和液压式（CY型）。上述操作机构中除手动操作机构外，都有合闸线圈。但合闸线圈需要的合闸电流相差较大，弹簧式和液压式操作机构的合闸电流一般不大于5A，而电磁式操作机构的合闸电流可达几十安到几百安。所有操作机构的跳闸线圈的跳闸电流一般都不大，当直流操作电压为110220V时约为0.55A。电磁操作机构只能采用直流操作电源，弹簧操作机构和手动操作机构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。
20、2 2.信号回路信号回路 信号回路是用来指示一次电路设备运行状态的二次回路。包括：（1）断路器位置信号 显示断路器正常工作的位置状态。一般是红灯亮，表示断路器处在合闸位置；绿灯亮，表示断路器处在分闸位置。（2）事故信号 显示断路器在事故情况下的工作状态。一般是红灯闪光，表示断路器自动合闸；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。此外还有事故音响信号和光字牌等。（3）预告信号 在一次设备出现不正常状态或故障初期发出的报警信号。如变压器过负荷或者轻瓦斯动作时，就发出区别于上述事故音响信号的另一种预告音响信号。同时光字牌亮，指示故障的性质和地点。值班员可根据预告信号及时处理。3.对控制回路和信号回路的要求 应
21、能监视控制回路保护装置（如熔断器）及其分、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作，通常采用灯光监视方式。断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸或跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸。合闸或分闸完成后，应能使命令脉冲解除，即能切断合闸或分闸的电源。应迅速自动断开合闸或跳闸回路，以免烧坏线圈。应能指示断路器正常合闸和分闸的位置状态，并在自动合闸和自动分闸时有明显的指示信号。如前所述，通常用红、绿灯的平光来指示断路器的正常位置状态，而用其闪光来指示断路器的自动分、合闸状态。断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”接线。当断路器采用手动操作机构时，如手动操作机构的辅助触点与断路器的
22、辅助触点构成“不对应”关系时（如操作机构手柄在合闸位置，而断路器已分闸），即发出事故跳闸信号。当断路器采用电磁操作机构或弹簧机构时，则利用控制开关的触点与断路器的辅助触点信号构成“不对应控制”关系（控制开关手柄在“合闸后”位置而断路器已分闸）时，发出事故跳闸信号。接线应力求简单可靠，使用电缆芯线最少。应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。对于采用液压和弹簧操作机构的断路器，应有“压力是否正常”、“弹簧是否拉紧到位”的监视和闭锁回路。对二次回路的短路及过负荷故障进行保护。#6.2.2#6.2.2弹簧操作回路弹簧操作回路 1.概述 断路器控制和信号回路有手动操作、电磁操作及弹簧操作三类，其作
23、用机理相似。现仅以弹簧操作回路为代表剖析。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。合闸弹簧由交直流两用电动机带动，也可以手动储能。2.工作原理 使用直流操作电源的弹簧操动机构的断路器控制信号回路如图6-9所示。（1）手动控制 1）手动合闸。设QF跳闸：SA至TD位（跳闸后）SA顺转90：SA至PC位（预合闸）SA再顺转45：SA至C位（合闸）10 111SAQF 合合不吧“合闸”不动作限流“断”示绿平光YC1RQFHG9 101SAQF 合合HG自WF得电HG绿闪光示QF位“不对应”合85SA合闸线圈YC得电 合“跳闸”位显示停绿灯灭“防跳”短时得电后不再得电合闸线圈断合闸
24、21QFHGYCQFQFHR红平光示QF“合闸”SA 弹簧作用13SA-16合 手松开SA自动返回“CD闸后）SA9-10合为故障时自动跳闸、“绿闪光”作好：准备”(合 图-9 弹簧操动机构的断路器控制和信号回路 WC控制小母线；WF闪光信号小母线；WO合闸小母线；WS信号小母线；WAS事故音响小母线；KCF防跳继电器；HG绿色信号灯；HR红色信号灯；HK信号继电器；R1R3-限流电阻；YC合闸线圈；YR跳闸线圈；SA控制开关；M储能电动机；Q14弹簧操动机构的辅助触点；QF13-断路器QF的辅助触点213 16QFSAQFHRQFSA 合合：“手动合闸”位设红平光示“合闸后”：“合闸后（CD
25、）”位 SA逆转90：PT（预备跳闸）位 13 14SA通HR红闪光 SA再逆转45：T（跳闸）位 6 7SA 合跳闸线圈YR通电QF跳闸 21QFQF YR短时得电后不再得电“防跳”断HR红灯灭“合闸”位显示停合HG绿平光示QF“已跳闸”SA自动返回“TD”跳闸后SA 弹簧作用松开2）手动跳闸。10 1114 1:5SASA合合为“不对应”“红闪光”做准备好“自动合闸”、HR（2）自动控制 1）自动合闸 初始位置与手动合闸时相同状态同上述1-；自动装置（自动重合闸装置或备用电源自动投入装置）动作出口执行接点K1合合闸线圈YC得电、动作QF合闸；SA仍在“TD”位 14 152SAQF 通合H
26、R红闪光 示SA与QF“不对应”SA 值班人员转HR转平光。自动跳闸 初始位置同样是断路器处于手动合闸后状态状态同上述1-（2）-；系统中出现短路故障继电保护动作出口执行接点K2闭合 213 16QFSA 合合跳闸线圈YR得电断路器QF自动跳闸示“不对应”鸣器）发事故音响（电笛或蜂事故音响装置启动”得电于“支路“与示绿闪）（见图通通WSWASQFSAHGSASA-148-619-17/3-1109 SA仍在CD位（合闸后）（3）其他措施 1）“防跳”措施 断路器的“跳跃”指当断路器合闸后，控制开关SA的触点5-8或自动装置出口接点K1被卡死，同时一次系统发生永久性故障时，断路器在继电保护作用下
27、自动跳闸，QF1闭合，断路器又合闸，而出现多次的合、跳闸现象。“跳跃”对断路器的使用寿命影响极大，因而在控制线路中增设防跳继电器KCF。防跳继电器KCF有两个线圈，一个是电流启动线圈，与跳闸线圈YR串联；一个是电压自动保持线圈KCFU，经自身的常开接点并联于合闸回路，其常闭接点串在合闸回路中。当断路器合闸于故障线路时，继电保护动作接通跳闸线圈YR的同时也接通了，使常闭触点断开，切断合闸线圈YC回路，使断路器无法合闸；其常开触点闭合接通KCFU而自保持，一直保持到SA触点5-8或K1恢复正常断开。这样就防止了断路器的“跳跃”。和R4串联的触点保护出口继电器的接点K2，防止它先于断路器的常开辅助接
28、点之前返回，断开大电流而被烧坏。2）控制线路的完好性的灯光监视。电路以灯光来监视电源及跳、合闸回路的完好性。只要控制线路完好，红灯HR及绿灯HG总会有一个点亮，若两个信号灯都不亮，则说明控制线路失电或有其他故障（如断路器辅助接点QF接触不好等）。例如绿灯HG发平光，既表示断路器处于手动跳闸位置，又表示断路器处于手动跳闸位置，又表示下一步操作的合闸回路和控制电源正常。3）“事故跳闸”的音响监视。当QF事故跳闸信号小母线WS接通事故音响小母线WAS 事故音响系统得电发出音响监视信号。4）“弹簧拉紧”监视。在合闸回路中串有操作机构的常开辅助触点Q1，只有在弹簧拉紧、Q1闭合后，才允许合闸。当弹簧未拉
29、紧时，操作机构的两对常闭触点Q2、Q3闭合，启动储能电动机M，使合闸弹簧拉紧。弹簧拉紧后，Q2、Q3断开，电动机停转，Q1闭合，为合闸作好准备。当弹簧未拉紧时，操作机构的常开辅助触点Q4闭合，发“弹簧未拉紧”的告示信号。5）“自动重合闸”配套机构。当断路器装有自动重合闸装置时，由于合闸弹簧正常运行处于储能状态，所以能可靠地完成一次重合闸的动作。如果重合闸不成功又跳闸，将不能进行第二次重合，但为保证可靠“防跳”，电路中仍装有防跳继电器KCF。6）准备“下次合闸”。作当手动或自动合闸时，利用弹簧存储的能量进行合闸，因此合闸线圈YC直接接在合闸回路中。合闸后，弹簧释放，电动机M又接通给弹簧储能，为下
30、次合闸作准备。6.3 6.3 中央信号回路中央信号回路 6.3.16.3.1概述概述 变配电所为掌握电气设备的工作状态，需用随时显示当时状况的信号。发生事故时，保护装置监测机构动作后，应发出相应灯光及音响信号，提示运行人员迅速判明事故的性质、范围和地点，以便作出正确的处理。所以，信号装置具有十分重要的作用。1.分类 中央信号装置按操作电源分有直流操作和交流操作两类。按事故音响信号的动作特征分有不重复动作和能重复动作两种。按用途来分有以下几种：（1）事故信号装置 断路器发生事故跳闸时，事故信号装置起动蜂鸣器（或电笛）发出较强声响，同时断路器的位置指示灯发出绿色闪光，事故类型光字牌点亮，指示故障的
31、位置和类型。（2）预告信号装置 当电气设备出现危及安全运行的不正常运行状态时，预告信号装置起动警铃发出有别于事故信号的另一种音响信号，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）。（3）位置信号装置 位置信号装置包括断路器位置信号（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。前者用灯光表示其合、跳闸位置；后者则用一种专门的位置指示器表示其位置状况。（4）指挥信号和联系信号装置 指挥信号和联系信号装置用于主控制室向其他控制室发出操作命令和控制室之间的联系。事故信号和预告信号一般安装在主控制室中，并集中装设在主控制室中的中央信号屏上，因此统
32、称为“中央信号”。2.对中央信号回路的要求 中央事故信号装置应保证在任一断路器事故跳闸后，立即（不延时）发出音响信号和灯光信号或其他指示信号（如亮“掉牌未复归”光字牌）。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）准确发出音响信号和灯光信号。中央事故信号与预告音响信号应有区别。一般事故音响信号用电笛或蜂鸣器，另一种预告音响信号用电铃，并使显示故障性质的光字牌点亮。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，而灯光信号及其他指示信号应保持到消除故障为止。接线应简单、可靠，应能监视信号回路的完好性。应能对事故信号、预告信号及其光字牌是否完好进行试验。6.3.
33、2 6.3.2 事故信号事故信号 中央事故信号回路按复归方法分为就地复归和中央复归；按其能否重复动作分为不重复动作和重复动作。在小型变电所中，因线路不多，多采用中央复归、不重复动作的事故信号装置，而大型变电所均采用中央复归、重复动作的事故信号装置。1.中央复归不重复动作的事故信号 如图6-10这种信号装置适于高压出线较少的中小型变配电所。图6-10 中央复归不重复动作的事故信号回路WS-信号小母线；WAS-事故音响信号小母线；1、2SA-控制开关；1SB-试验按钮；2SB-音响解除按钮；KM-中间继电器；HB-蜂鸣器 2.中央复归能重复动作的事故信号 中央复归能重复动作的事故信号回路的“能够重
34、复动作”功能是采用冲击继电器实现的。冲击继电器有ZC型、BC型和CJ型三种，图中常用KI标注。它能在已有一起事故报警的情况下，对又一起事故报警，故此回路称为“能重复动作”的回路。#6.3.3#6.3.3 预告信号预告信号 中央预告信号是指在供电系统中，发生不正常工作状态时发出的音响信号。常采用电铃发出声响，并利用灯光和光字牌来显示故障的性质和地点，通知运行人员进行处理，防止事故扩大。电气设备不正常运行情况有：变压器过负荷、变压器油温过高、变压器轻瓦斯动作、自动装置动作、事故照明切换动作、交流电源绝缘监视动作、直流回路绝缘监视动作、交流回路电压互感器熔断器熔断、直流回路熔断器熔断、直流电压过高或
35、过低、610kV配电装置各段信号动作等。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两种。图6-11 中央复归不重复动作预告信号回路图 WFS-预告音响信号小母线 1SB-试验按钮 2SB-音响解除按钮 HA-电铃 KM-中间继电器 HY黄色信号灯 HL光字牌指示灯 KS（跳闸保护回路）信号继电器触点 中央复归重复动作预告信号回路的电路结构与中央复归不重复动作的事故信号回路基本相似，区别在于“能重复动作”。a)直流闪光装置电路 b）交流闪光装置电路图6-12 闪光信号装置电路图WF闪光小母线 WS信号小母线 KF闪光继电器（DX-3,直流220V）SB试验按钮 WF白色指示灯6.
36、4 6.4 测量与绝缘监视回路测量与绝缘监视回路 6.4.1 6.4.1 测量仪表配置测量仪表配置 供配电系统的测量和绝缘监视回路是二次回路的重要组成部分，电气测量仪表的配置应符合GBJ63-1990电气测量仪表装置设计技术规程的规定，以满足电气设备安全运行的需要。1.测量目的 计费测量 主要计量用电单位的用电量（如有功电度表、无功电度表），计量仪表比其它测量仪表的准确度要求要高。状态反馈 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、有功电能、无功电能等），及测量参数的定时记录。安全监测 对交、直流系统的安全状况（如绝缘电阻、三相电压平衡等）的监测。2.配
37、置原则 应能正确反映电气设备及系统的运行状态。发生事故时，能使运行人员迅速判别发生事故的设备，并能分析出事故的性质和原因。在供配电系统每一条电源进线上，必须装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，计量柜内有计度专用电流、电压互感器。在变配电所的每一段母线上（310kV）装4只电压表：3只测量相电压、一只结合转换开关测量三相线电压。对小电流接地系统的母线，应加装一套绝缘监察装置。35/10（6）kV变压器应在高压侧或低压侧装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表和无功电度表各一只，10（6）/0.4kV的配电变压器，应在高压侧或低压侧各装设一只电流表和一
38、只有功电度表。如为单独经济核算的单位变压器，还应装设一只无功电度表。低压侧为三相四线制，则各相都应装设电流表。310kV配电线路，应装设电流表、有功电度表、无功电度表各一只，如不是单独经济核算单位时，无功电度表可不装设。当线路负荷大于5000kVA及以上时，还应装设一只有功功率表。低压动力线路上应装一只电流表。照明和动力混合供电的线路上，照明负荷占总负荷15%20%以上时，应在每相上装一只电流表。如需电能计能，一般应装设一只三相四线有功电度表。并联电容器总回路上，每相应装设一只电流表，并应装设一只无功电度表。(2)仪表测量范围 仪表测量结果的准确程度不仅与仪表准确度等级有关，而且与其测量范围有
39、关系。仪表的测量范围应与互感器变比相配合，并满足下列要求：尽量保证电气设备正常运行时，仪表指示在满量程的2/3左右；有可能过负荷的电力装置回路，仪表的测量范围宜留有适当的过负荷裕度；重载起动的电动机和在运行过程中可能出现短时冲击电流的电力装置回路，一般应采用具有过负荷标度尺的电流表；有可能出现双向运行的电力装置回路，应装设具有双向标度尺的电流表或功率表。4.电能计量仪器 测量仪表的配置示意如图6-13所示。月平均电量在1106 kWh及以上的电力用户电能计量用0.5级的有功电能表；月均用电量小于1106 kWh，在315 kVA及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量表，用1.0级的有功电能
40、表；315 kVA以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量、75 kW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，用2.0级有功电能表。在315 kVA及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量和并联电力电容器组，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及仅作为内部技术经济考核而不计费的电力用户电能计量，用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
41、计费的2.0有功电能表及3.0级的无功电能表，配用不低于1.0级的互感器。#6.4.2#6.4.2 绝缘监视装置绝缘监视装置 1.直流绝缘监察装置 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6-14中“A”、“B”两点接地会造成误跳闸情况。图6-14 两点接地引起误跳闸的情况KM保护出口继电器；QF断路器辅助触点；YR跳闸线圈 图6-15直流绝缘监察装置电路图为其原理接线。它由三只1000的电阻1R、2R、3R，两只高内阻电压表1V、2V、一只信号继电器KSE
42、以及母线电压转换开关ST、绝缘监察转换开关1SL组成。母线电压表转换开关ST有三个位置，正常时置竖直为“母线”位：其触点1-2、5-8、9-11接通；其他有“对地”位：触点1-2、5-6通；“对地”位：触点1-4、5-8通。绝缘监察转换开关1SL也是三个位置，正常时置竖直“信号”位：其触点5-7、9-11通；“位置”位：触点1-3、13-14通；“位置”位：触点2-4、14-15通。整个装置由信号和测量两部分组成。图6-15 直流绝缘监察装置电路图KSE接地信号继电器；ISL绝缘监察转换开关；ST母线电压表转换开关；R+、R-母线绝缘电阻；1R、2R平衡电阻；3R电位器 （1）正常情况 两极对
43、地绝缘电阻相等，电桥平衡，KSE中无电流流过，无信号发出。（2）异常情况 当正极或负极接地或绝缘电阻降到一定程度时，电桥失去平衡，KSE动作发出预告信号。（3）判断异常部位 值班人员得到信号后，可利用ST和2V判断出哪极接地，如(直流母线电压），则正极绝缘电阻下降，反之是负极。1）当正极绝缘电阻下降时：先将1LS转至“位置”，将1V调至读数为零，记录此时3R上的分数值X，再将1SL转至“位置”,便可从1V读得直流系统总的对地绝缘电阻，可用式(6-1)计算每极对地绝缘电阻。2.交流绝缘监察装置 此绝缘监察装置用于监察中性点不接地系统如发生单相接地故障。这种故障如未及时发现、处理，将发展为两相接地
44、短路，造成停电事故。635kV交流绝缘监察装置方案有：（1）三个单相双绕组的电压互感器和三只电压表 接成如图4-8c的接线。三只电压表均接各相的相电压。当一次电路某一相发生接地故障时，电压互感器二次侧的对应相的电压表读数指零，其他两相的电压表读数则升高到线电压。指零电压表所在相即发生单相接地故障。（2）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱三绕组电压互感器 接成如图4-8d的接线。图6-16为这种接线的具体原理电路图。1）相电压测量：接于二次绕组的三只电压表测量的是各相相电压。2）线电压测量：接于二次绕组，通过转换开关SA的一只电压表测量线电压。由SA选择此线压具体测哪两相。3）零序电压监测
45、：电压互感器开口三角形辅助二次绕组开口处接过电压继电器，构成零序电压滤过器。系统正常运行-开口处电压接近于零，继电器不动作。一次电路发生单相接地故障-将在开口三角形绕组的开口处出现近100V的零序电压，使电压继电器动作，发出报警的灯光信号和音响信号。图6-16 610kV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 三相三芯柱的电压互感器不能用来作绝缘监视装置，因为一次电路发生单相接地时，电压互感器的一次绕组均将出现同相的零序电压，这样的磁通不可能在铁心
46、内闭合，只能经附近气隙或铁壳闭合。这种零序磁通不可能与互感器的二次绕组及辅助二次绕组交链，故这时辅助二次绕组不能感应零序电压，无法反应一次电路的单相接地故障。6.5 6.5 自动装置回路 6.5.1 6.5.1 断路器的自动重合闸断路器的自动重合闸 1.概述 运行实践表明，电力系统中的不少故障，特别是架空线路上的短路故障，大多为断路器跳闸后能很快自行消除的暂时性故障。例如雷击闪络或鸟兽造成的线路短路故障，往往在闪电过后或鸟兽烧死后，线路能恢复正常运行。因此，如果采用自动重合闸装置（英文缩写为ARD，汉字拼音缩写为ZCH),使断路器自动重新合闸，迅速恢复供电，可大大提高供电可靠性。（1）分类 自
47、动重合闸装置的类型较多，单侧电源三相自动重合闸装置按其不同的特征有如下类型：1）按合闸方式。机械弹簧式：用弹簧的机械储能驱动断路器自动重合闸。电气弹簧式：用交流操作电源的弹簧操作机构驱动断路器自动重合闸。电磁式：用电磁操作机构驱动断路器自动合闸称为电气式自动重合闸装置。用于直流操作电源的电磁操作机构的断路器，必须设置直流操作电源。2）按起动方式。不对应起动。保护起动。3）按重合次数。一次重合闸。多次重合闸。4）按复归原位的方式。手动复归。自动复归。5）按与继电保护的时间配合方式。如图6-17所示。图6-17 ARD 装置与继电保护的时间配合方式 1）后加速保护：如图6-17a所示，对永久故障先
48、时限保护，重合闸后再加速（瞬时）保护，其步骤为：利用线路上设置的保护装置按照整定的动作时限切除故障部分定时限保护；相应的ARD动作，使断路器重合一次；如为瞬时性故障，重合成功；如为永久性故障，则实现无延时，即加速的第二次跳闸-瞬时保护。2）前加速保护：如图6-17 b所示，对永久性故障先加速（瞬时）保护，重合闸后再时限保护，其步骤为：不管哪段线路故障，均由装设于首端的保护动作，无延时（即加速）切断全部供电线路瞬时保护；首段装设有ARD，切断后立即重合；如为瞬时性故障，则重合成功；如为永久性故障，则由各级线路I1、I2、I3按其保护装置整定的动作时限有选择地切除故障部分定时限保护。后加速保护能快
49、速排除瞬时性故障部分，但每段线路都需装设ARD,使用设备多；前加速保护使用ARD设备少，且能瞬时排除首段瞬时部分，但重合不成功会扩大事故范围。对于不超过3个电压等级的用户供电系统架空线路ARD常采用前加速保护，以减少使用设备。在供电系统中，目前广泛采用的是单电源、三相电气、一次动作、能复归、后加速动作式的ARD。（2）基本要求 自动重合闸装置的技术性能和结线应满足下列基本要求：手控或遥控使断路器跳闸时，ARD装置不应动作；当保护装置动作或其他原因使断路器跳闸时，ARD装置均应动作。但需在故障点充分去游离后，再重合闸；自动重合次数应符合预先规定，对一次性ARD装置，应保证只重合一次，即使ARD装
50、置中任一元件发生故障或接点粘住时，也应保证不能多次重合闸；应优先采用控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸装置。同时也允许由保护装置来起动，但此时必须采用措施来保证ARD能可靠动作。无论任何原因，当控制开关处于合闸位置，而断路器实际处于断开状态时，ARD装置都应起动；ARD动作以后，应能自动复归，准备好下一次再动作。但对10kV以下的线路，如有值班人员，也可以采用手动复归；ARD装置应能在重合闸之前或重合闸之后加速继电器保护的动作，以便更好地和保护装置相配合，加速切除故障。图6-18 ARD装置展开式原理结线图2SA选择开关；1SA断路器控制开关；KAR重合闸继电器；KO合闸继电器；
