1、风电场电气系统风电场电气系统第第5 5章章 风电场电气二次系统风电场电气二次系统 介绍电气二次部分的含义和功能，以及电气二介绍电气二次部分的含义和功能，以及电气二次系统的主要设备及其原理，使大家了解次系统的主要设备及其原理，使大家了解风电场和风电场和升压变电站电气二次系统的构成及电气二次系统的升压变电站电气二次系统的构成及电气二次系统的图形表示方法图形表示方法，并对，并对我国目前已普遍采用的变电站我国目前已普遍采用的变电站综合自动化技术有一定的认知综合自动化技术有一定的认知。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统第第5 5章风电场电气二次系统章风电场
2、电气二次系统关注的问题关注的问题电气二次系统的概念和功能是什么？主要设备的种类有哪些？电气二次系统的概念和功能是什么？主要设备的种类有哪些？主要的电气二次回路，电气二次系统的图形表示方法主要的电气二次回路，电气二次系统的图形表示方法风电场和升压变电站电气二次系统的构成风电场和升压变电站电气二次系统的构成变电站综合自动化技术变电站综合自动化技术教学目标教学目标了解电气二次部分的含义和功能，其主要设备及其原理和功能，了解电气二次部分的含义和功能，其主要设备及其原理和功能，掌握电气二次系统的图形表示方法，掌握电气二次系统的图形表示方法，了解风电场和升压变电站电气二次系统的构成，了解风电场和升压变电站
3、电气二次系统的构成，对我国目前普遍采用的变电站综合自动化技术有一定认知。对我国目前普遍采用的变电站综合自动化技术有一定认知。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统第第5 5章风电场电气二次系统章风电场电气二次系统 对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备，维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备，称为称为二次设备二次设备，如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。，如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。由二次设备相互连接
4、，构成对一次设备进行监测、控制、调由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为节和保护的电气回路称为二次回路二次回路或或二次接线系统二次接线系统。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.1 继电器继电器 5.1.1继电器的结构和原理继电器的结构和原理 在电路中，继电器控制逻辑的实现依赖于其自身结构，即在电路中，继电器控制逻辑的实现依赖于其自身结构，即线线圈和触点的基本设计圈和触点的基本设计。传统的电磁型继电器由传统的电磁型继电器由线圈、触点以及它们的接线端子和可线圈、触点以及它们的接线端子和可动铁片、复位弹簧动铁片、复
5、位弹簧组成。组成。触点端子触点端子线圈端子 线圈端子触点线圈部分可动铁片当继电器线圈带电后，继电器触点在当继电器线圈带电后，继电器触点在可动铁片的带动下可动铁片的带动下位置发生变化位置发生变化，这，这是线圈中流过电流所产生的是线圈中流过电流所产生的电磁力吸电磁力吸引可动铁片引可动铁片的结果。的结果。i风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.1继电器的结构和原理继电器的结构和原理 继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而实现继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而实现由线圈至触点的顺序控制由线圈至触点的顺序控制。线圈线圈可以反映
6、不同的电气量，进而用于实现可以反映不同的电气量，进而用于实现触点位置的变换触点位置的变换。通常通常所要反映的电气量有若干种所要反映的电气量有若干种，例如某一特定电压，例如某一特定电压/电流电流（可以是交流也可以是直流）的有或无、大或小，等等，以（可以是交流也可以是直流）的有或无、大或小，等等，以此来实现对应的各种逻辑。此来实现对应的各种逻辑。继电器的继电器的触点触点也可以有不同的逻辑。也可以有不同的逻辑。依靠依靠不同类型的线圈和不同类型的触点不同类型的线圈和不同类型的触点，继电器可以实现二，继电器可以实现二次回路中比较复杂的逻辑。次回路中比较复杂的逻辑。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5
7、章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.1.1继电器的结构和原理继电器的结构和原理BSHD电路电路1电路电路2+5V+220V按钮按钮BS的触点处于打开位置，电路的触点处于打开位置，电路1开路，继电器线圈不带电，连接于电开路，继电器线圈不带电，连接于电路路2中的继电器触点处于打开位置。中的继电器触点处于打开位置。当按钮按下时，电路当按钮按下时，电路1接通，继电接通，继电器线圈中有电流流过，产生磁场，器线圈中有电流流过，产生磁场，形成线圈对可动铁片的吸附，连接形成线圈对可动铁片的吸附，连接于电路于电路2中的继电器触点闭合，接中的继电器触点闭合，接于电路于电路2中的灯泡会亮起来。中的灯泡会亮
8、起来。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.2 继电器表示符号继电器表示符号 在专业研究和工程实践中，往往采用类似于电气主接线（一次在专业研究和工程实践中，往往采用类似于电气主接线（一次系统）的处理方式，以系统）的处理方式，以简化的符号简化的符号来表示继电器和二次电路。来表示继电器和二次电路。395786421继电器内部示意继电器内部示意+220V-220V+220V-220V-220V+220V+220V-220VHDLDHAKCSB电路电路1电路电路2电路电路4电路电路3图中的继电器有图中的继电器有8 8个接线端子，其线圈通过个接线端子
9、，其线圈通过7-87-8端子与外部电端子与外部电路连接、路连接、1-21-2端子间为常开触点、端子间为常开触点、4-64-6端子间接有延时闭合的常端子间接有延时闭合的常开触点、开触点、5-95-9端子间为常闭触点、端子间为常闭触点、5-35-3端子间为常开触点，而端端子间为常开触点，而端子子5 5是端子是端子3 3和和9 9的公共端子。的公共端子。SBSB按下分析上图工作原理。按下分析上图工作原理。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.2 继电器表示符号继电器表示符号 除除电磁型继电器电磁型继电器外还有外还有晶体管继电器、静态继电器及微机继
10、晶体管继电器、静态继电器及微机继电器电器等，分别采用二极管、集成电路和微处理器等元件来实等，分别采用二极管、集成电路和微处理器等元件来实现相同的逻辑。现相同的逻辑。对于复杂的电气二次系统，需要采用各种不同种类的继电器对于复杂的电气二次系统，需要采用各种不同种类的继电器来构建二次电路，实现其控制、监视和保护等功能。来构建二次电路，实现其控制、监视和保护等功能。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.3 常用的继电器类型常用的继电器类型 在电气二次系统中常见的继电器有：在电气二次系统中常见的继电器有：电流继电器、电压继电器、电流继电器、电压继电器
11、、时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动继电器、冲时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动继电器、冲击继电器、信号继电器击继电器、信号继电器，等等。，等等。这些继电器的主要区别在于其这些继电器的主要区别在于其控制电路控制电路的不同。的不同。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.3.1电流继电器电流继电器 电流继电器反映一次回路中的电流继电器反映一次回路中的电流越限电流越限，常用于二次系统的保，常用于二次系统的保护回路，例如用于护回路，例如用于电机、变压器和输电线路等设备的过负荷及电机、变压器和输电线路等设备的过负荷及短路保护短路保
12、护。它的它的继电器线圈接入继电器线圈接入CT的二次侧交流电流回路的二次侧交流电流回路，触点则引出触点则引出至直流控制回路至直流控制回路，用以启动时间继电器的动作或直接触发断路，用以启动时间继电器的动作或直接触发断路器分闸。器分闸。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.1.3.1 电流继电器电流继电器21436587启动时间继电器或直接接于控制回路触发断路器QF跳闸ICICQFXX线线继电器端子接线图继电器接线端子继电器接线端子2和和8之间的两个线圈串联，之间的两个线圈串联，2和和8端子和继电端子和继电器外部的器外部的CT交流电路相连，用于判别某线
13、路中交流电路相连，用于判别某线路中C相电流是否超相电流是否超过继电器的整定值。过继电器的整定值。当电流越限时当电流越限时，继电器接线端子，继电器接线端子1和和3之间之间的常开触点闭合，触发保护回路中的时间继电器动作，或直接的常开触点闭合，触发保护回路中的时间继电器动作，或直接用于控制回路中的断路器跳闸。用于控制回路中的断路器跳闸。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.3.2 电压继电器电压继电器 电压继电器用于继电保护装置中的电压继电器用于继电保护装置中的过电压保护或欠电压闭锁过电压保护或欠电压闭锁 其其线圈接入线圈接入PT二次侧的交流电压
14、小母线二次侧的交流电压小母线上，触点用于上，触点用于启动控启动控制回路跳闸制回路跳闸或或与其它保护继电器组成相关保护逻辑与其它保护继电器组成相关保护逻辑。21436587继电器端子接线图A BCNPT二次交流电压小母线至其它保护装置至其它保护装置闭锁其它回路电压继电器引入电压继电器引入PT二次交流电压二次交流电压小母线的小母线的A、C相之间的线电压，相之间的线电压，用于闭锁其它保护元件。用于闭锁其它保护元件。系统正常运行时，接线端子系统正常运行时，接线端子2和和8串联的线圈带有串联的线圈带有100V左右的左右的电压，其常闭触点此时打开，实现对其它电路的闭锁；当电压，其常闭触点此时打开，实现对其
15、它电路的闭锁；当AC之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.3.3 功率继电器：功率继电器：功率继电器判别某支路上功率继电器判别某支路上流过的功率的方向流过的功率的方向，动作限值是一个，动作限值是一个角度区间。角度区间。当当电流和电压的相角差处于某一设定的区间电流和电压的相角差处于某一设定的区间内时，继电器动作。内时，继电器动作。A BCN至其它保护装置至其它保护装置214365继电器端子接线图I*U*IaIaQFPTCT常用的采用常用
16、的采用90接线的接线的功率继电器如图所示，功率继电器如图所示，其接线端子其接线端子5和和6之间的之间的电压线圈接电压线圈接BC相电压，相电压，而接线端子而接线端子2和和4之间的之间的电流线圈接入电流线圈接入A相电流。相电流。当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子1和和3之间的常开触点之间的常开触点风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.1.3.4 差动继电器：差动继电器：图中继电器的节点端子图中继电器的节点端子2、5、3及及1采用星型接法，分别与变采用星型接法，分别与变压器高、中、低
17、三侧的压器高、中、低三侧的C相相CT相接，在继电器内部经过变流器相接，在继电器内部经过变流器汇流形成差流；差流再变换到二次绕组上，接于二次绕组的电汇流形成差流；差流再变换到二次绕组上，接于二次绕组的电流继电器感应差流的大小，决定是否动作；当差流越限（时，流继电器感应差流的大小，决定是否动作；当差流越限（时，继电器接线端子继电器接线端子10和和12之间的常开触点闭合。之间的常开触点闭合。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.3.5 时间继电器时间继电器 常由其它继电器或控制元件启动，用以常由其它继电器或控制元件启动，用以判别某一状态的持续时判
18、别某一状态的持续时间间，使被控设备或电路按照预定的时间动作。，使被控设备或电路按照预定的时间动作。436521送去断路器操作机构87KM+KM-继电器端子接线图KA图为由图为由电流继电器和时间继电器电流继电器和时间继电器组成的带时限过电流逻辑电路组成的带时限过电流逻辑电路当电流继电器当电流继电器KA触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线端子端子4和和6之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当KA触点持触点持续闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间续闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间后，
19、后，4和和6之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构发出跳闸命令。发出跳闸命令。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.3.6 中间继电器中间继电器 中间继电器常用于中间继电器常用于二次系统中增加某一控制电路触点数量和容量二次系统中增加某一控制电路触点数量和容量43652187BM+BM-继电器端子接线图KAKM1+KM2+KM3+断路器断路器1操作机构操作机构断路器断路器2操作机构操作机构断路器断路器3操作机构操作机构KM1-KM2-KM3-当电流继电器当电流继电器KA触点闭合后，中间继电
20、器的线圈带电，其三触点闭合后，中间继电器的线圈带电，其三个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构的跳闸。通过本例可以看出，使用中间继电器可以方便地实的跳闸。通过本例可以看出，使用中间继电器可以方便地实现将某一控制命令下发到多个控制回路中。现将某一控制命令下发到多个控制回路中。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.4 继电保护的接线图继电保护的接线图 5.1.4.1 原理接线图原理接线图 在二次系统的应用中常采用在二次系统的应用中常采用原理接线图原理接线图来描述来描述某一设备的继
21、某一设备的继电保护动作原理电保护动作原理。CAKA1KA2KA1KA2XBKSKSQFQFYT至信号+-KA1、KA2交流电流继电器KS 信号继电器QF 断路器YT 断路器跳闸线圈XB 连接片（压板）上图为上图为10kV及及35kV线路中常用的采用两相线路中常用的采用两相CT作为相间保护的作为相间保护的电流速断保护原理图。电流速断保护原理图。原理接线图只描述原理接线图只描述继电保护回路搭建的基本原理继电保护回路搭建的基本原理风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.1.4.2 展开接线图展开接线图 展开图展开图对于二次回路的描述是按对于二次回路的描
22、述是按照回路表示的，由于不同的回路照回路表示的，由于不同的回路实现不同的功能，因此它其实是实现不同的功能，因此它其实是以以功能功能来描述二次回路的。来描述二次回路的。KA2KA1TAaTAcA411C411N411KA1KA2KSXBQFYTKS至信号+-交流回路速断保护直流回路电源跳闸回路信号整个回路的布置采用整个回路的布置采用从上往下、从左往右从上往下、从左往右的方式来描述逻辑功的方式来描述逻辑功能的实现。为了便于理解，图形描述的能的实现。为了便于理解，图形描述的右侧一般需要加入对回路右侧一般需要加入对回路的文字描述的文字描述。相间电流速断保护的展开接线图相间电流速断保护的展开接线图风电场
23、电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.2 二次部分的其它元件二次部分的其它元件 5.2.1 接触器接触器 接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触器，也是器，也是依靠线圈带电来吸附触点的分合依靠线圈带电来吸附触点的分合。在电气二次部分，接触器常用于在电气二次部分，接触器常用于断路器的合闸断路器的合闸，其，其线圈接于断线圈接于断路器的操作回路，触点接入合闸回路路器的操作回路，触点接入合闸回路，用以分合较大的合闸电，用以分合较大的合闸电流。流。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章
24、风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.1 接触器接触器 断路器辅助触点不同于继电器触点，它是断路器辅助触点不同于继电器触点，它是位置触点，联动于断位置触点，联动于断路器位置的变化路器位置的变化，当断路器处于分位时，常开触点为分、常闭，当断路器处于分位时，常开触点为分、常闭触点为合，断路器分闸时则刚好相反。触点为合，断路器分闸时则刚好相反。为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸回路为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸回路中中并联有红绿灯指示回路并联有红绿灯指示回路。在在电力系统中电力系统中常用红灯表示断路器处于合闸位置，绿灯表示断常用红灯表示断路器处于合闸位置，
25、绿灯表示断路器处于分闸位置；路器处于分闸位置；但但电路连接中电路连接中，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红灯串，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红灯串联高电阻接入分闸回路。联高电阻接入分闸回路。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.2.1 接触器接触器SB1SB2LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU3FU4KMKMYC+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路+-QF1234SB1和断路器和断路器QF常闭辅助触点（常闭辅助触点（1、2之间）、合闸接触器之间）、合闸接触器KM的线圈形成合闸回路；的线圈形
26、成合闸回路；SB2和断路器和断路器QF常开辅助触点（常开辅助触点（3、4之间）、跳闸线圈之间）、跳闸线圈YT形成跳闸回路。形成跳闸回路。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.1 接触器接触器 当断路器当断路器QF为分闸状态时，其常开辅助触点为分位（为分闸状态时，其常开辅助触点为分位（3、4之之间），常闭辅助触点为合位（间），常闭辅助触点为合位（1、2之间）。之间）。绿灯由于带有电绿灯由于带有电压发出平光压发出平光，指示断路器当前处于分闸位置。，指示断路器当前处于分闸位置。当合闸按钮当合闸按钮SB1按下时，接触器流过较大电流，其触点闭合，按下
27、时，接触器流过较大电流，其触点闭合，合闸线圈合闸线圈YC带电，将断路器带电，将断路器QF闭合。常开触点闭合（闭合。常开触点闭合（3、4之间），而常闭触点（之间），而常闭触点（1、2之间）打开。触器之间）打开。触器KM的线圈都不的线圈都不再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。红灯则发出平红灯则发出平光光，指示断路器处于合闸位置。，指示断路器处于合闸位置。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.2 控制开关控制开关 除了一些简单控制回路以外，常用除了一些简单控制回路以外，常用控制开关来实现电路的复控制开关
28、来实现电路的复杂逻辑控制杂逻辑控制。手柄接线端子所示为所示为LW15型控制开关，其正面有用于人型控制开关，其正面有用于人工控制的手柄，手柄有三个位置，中间位置工控制的手柄，手柄有三个位置，中间位置可以顺时针和逆时针旋转可以顺时针和逆时针旋转45。其后部为接。其后部为接线端子，用来连接电路，最终实现对于电路线端子，用来连接电路，最终实现对于电路的控制。的控制。手柄位置触 点 450 451 23 45 67 8 9 10风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.2.2 控制开关控制开关LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU4KM+-控制小母线熔断
29、器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路WC+WC-123412345678WL+故障跳闸闪光指示KMQFM708+-700910SAFU3YCSA事故音响回路KA保护跳闸56 应用了控制开关的断路器控制回路简化示意图应用了控制开关的断路器控制回路简化示意图风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.2 控制开关控制开关 上图中控制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，还上图中控制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，还引入引入闪光指示回路及事故音响回路闪光指示回路及事故音响回路作为故障后的灯光和音响作为故障后的灯光和音响信
30、号指示。信号指示。图中还引入了外部保护电路中图中还引入了外部保护电路中保护继电器的触点保护继电器的触点KA，它接入，它接入断路器控制回路中，当电气设备发生故障时，其对应保护继断路器控制回路中，当电气设备发生故障时，其对应保护继电器动作触发故障电气设备相关断路器跳闸，将故障设备从电器动作触发故障电气设备相关断路器跳闸，将故障设备从电力系统中切除出去。电力系统中切除出去。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.2 控制开关控制开关 断路器合闸过程：断路器合闸过程：手柄一般处于手柄一般处于0位置，位置，5、6间的触点闭合，此时断路器间的触点闭合，此
31、时断路器QF常开辅助触点在合位，因此常开辅助触点在合位，因此WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路。形成回路。LD会发出闪光。会发出闪光。手柄顺时针旋转手柄顺时针旋转45，SA1和和SA2将接通，其它触点断开。将接通，其它触点断开。KM触点闭合，导通合闸回路，使得断路器合闸。触点闭合，导通合闸回路，使得断路器合闸。合闸后，手柄将自动返回到合闸后，手柄将自动返回到0位置。此时断路器位置。此时断路器QF常开辅常开辅助触点闭合、常闭辅助触点打开。红灯指示回路中助触点闭合、常闭辅助触点打开。红灯指示回路中WC+、HD、R、QF3、QF4、YT、WC-形成回路，红灯平光。
32、形成回路，红灯平光。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.2.2 控制开关控制开关 故障跳闸过程：故障跳闸过程：KA的闭合将直接导致：的闭合将直接导致：WC+、KA、QF3、QF4、YT和和WC-之间形成回路，最终之间形成回路，最终WC+和和WC-上的电压完全作用于上的电压完全作用于跳闸线圈跳闸线圈YT上，断路器跳闸。上，断路器跳闸。断路器跳闸后其辅助触点的位置发生变化，将导致结果：断路器跳闸后其辅助触点的位置发生变化，将导致结果：1）事故音响回路中的）事故音响回路中的M708+、SA9、SA10（此时手柄位置（此时手柄位置未发生变化）、未发生变
33、化）、QF5、QF6、-700导通，导通，M708+接入中央信接入中央信号回路（上图中未显示）号回路（上图中未显示）,发出事故音响。发出事故音响。2）WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形形成回路，绿灯闪光指示当前断路器位置异常。成回路，绿灯闪光指示当前断路器位置异常。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.3 小母线小母线 在二次系统中，除了在二次系统中，除了直流电源小母线直流电源小母线用于给用于给不同的设备分配电不同的设备分配电能能，交流电压小母线和辅助小母线交流电压小母线和辅助小母线主要用于主要用于集中和分配信
34、号集中和分配信号。直流电源小母线直流电源小母线用于实现直流屏柜向不同的保护装置、测控装用于实现直流屏柜向不同的保护装置、测控装置等设备供电。置等设备供电。交流电压小母线交流电压小母线用于用于PT二次侧电压信号向不同保护测量装置二次侧电压信号向不同保护测量装置的分配。的分配。在发电厂及变电站中，根据控制、信号、继电保护、自动装置在发电厂及变电站中，根据控制、信号、继电保护、自动装置等的需要，可设置辅助小母线，这些小母线分别布置在等的需要，可设置辅助小母线，这些小母线分别布置在控制室控制室的屏上和配电装置内的屏上和配电装置内。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气
35、二次系统统 5.2.4 接线端子、电缆和绝缘导线接线端子、电缆和绝缘导线 继电器、接触器、控制开关、指示灯、各类保护和自动装置继电器、接触器、控制开关、指示灯、各类保护和自动装置等基本元件，需要连接成可以实现二次系统测量、控制、监等基本元件，需要连接成可以实现二次系统测量、控制、监视和保护功能的电路。这些设备的连接需要依靠视和保护功能的电路。这些设备的连接需要依靠导体和接线导体和接线端子端子来实现。来实现。常用的导体为常用的导体为绝缘导线和电缆绝缘导线和电缆，绝缘导线主要用于，绝缘导线主要用于屏内或装屏内或装置内配线置内配线，而电缆用于，而电缆用于连接距离较远的设备连接距离较远的设备。屏柜或装
36、置内部屏柜或装置内部的连线一般以的连线一般以绝缘导线绝缘导线来实现。来实现。屏柜之间屏柜之间、室内外之间室内外之间的二次设备的连接则需要采用的二次设备的连接则需要采用控制电控制电缆来缆来实现。实现。接线端子接线端子是二次系统中用于是二次系统中用于连接屏柜内部和外部的连接元件连接屏柜内部和外部的连接元件风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.2.5 成套保护装置和测控装置成套保护装置和测控装置 成套式的保护装置成套式的保护装置，即将保护元件、控制元件等集中于单一，即将保护元件、控制元件等集中于单一装置中，装设于保护、测控屏柜中提供给用户使用。装置中
37、，装设于保护、测控屏柜中提供给用户使用。用户只需要使用电缆将保护、测控屏柜和其他屏柜及断路器用户只需要使用电缆将保护、测控屏柜和其他屏柜及断路器等设备连接起来就完成了二次回路的构建。等设备连接起来就完成了二次回路的构建。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.2.5 成套保护装置和测控装置成套保护装置和测控装置所示为国外常见所示为国外常见的元件组屏方式，的元件组屏方式，微机继电器、电微机继电器、电磁型继电器、控磁型继电器、控制把手等元件都制把手等元件都布置于屏柜表面，布置于屏柜表面，一些连接需要运一些连接需要运行人员自行完成。行人员自行完成。图为我
38、国普遍采用的成套保护和测控装置，图为我国普遍采用的成套保护和测控装置，实现保护、测控功能的具体元件集成在单一实现保护、测控功能的具体元件集成在单一的装置之中，不需要运行人员关注如何连接。的装置之中，不需要运行人员关注如何连接。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统5.3 二次回路二次回路 电气二次部分的测量、监视、控制和保护功能的实现，需电气二次部分的测量、监视、控制和保护功能的实现，需要由各类继电器、控制开关、指示灯等元件搭建相应的电要由各类继电器、控制开关、指示灯等元件搭建相应的电路，这些功能不同的电路统称为路，这些功能不同的电路统称为二次回路二
39、次回路。根据所实现的功能，二次回路可以分为：根据所实现的功能，二次回路可以分为：保护回路，控制保护回路，控制回路，测量和监视回路，信号回路，为其提供电源的直流回路，测量和监视回路，信号回路，为其提供电源的直流电源系统电源系统。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.3.1 保护回路保护回路 继电保护回路继电保护回路用于实现用于实现对一次设备和电力系统的保护功能对一次设备和电力系统的保护功能，它引入它引入CT和和PT采集的电流和电压并进行分析，最终通过跳闸采集的电流和电压并进行分析，最终通过跳闸或合闸继电器的触点将相关的跳闸或合闸继电器的触点将相关
40、的跳闸/合闸逻辑传递给对应的断合闸逻辑传递给对应的断路器控制回路。路器控制回路。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统 5.3.2 控制回路控制回路 控制回路的控制回路的控制对象控制对象主要是主要是断路器、隔离开关断路器、隔离开关。控制回路不。控制回路不仅要求可以人工对被控对象进行操作，还要可以引入继电器仅要求可以人工对被控对象进行操作，还要可以引入继电器等设备的触点实现自动控制。等设备的触点实现自动控制。对于断路器和隔离开关的控制可以采用对于断路器和隔离开关的控制可以采用远方控制或就地控制远方控制或就地控制方式方式。在控制回路中需要有在控制回路中需
41、要有直流电源直流电源，这是因为控制回路中设备的，这是因为控制回路中设备的运行需要电能，同时控制回路功能的实现还依赖于运行需要电能，同时控制回路功能的实现还依赖于可以传递可以传递逻辑的电信号逻辑的电信号。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统断路器控制回路断路器控制回路 控制回路的组成控制回路的组成 控制部分控制部分:发送控制命令发送控制命令,如控制开关和保护继电器触点等如控制开关和保护继电器触点等;中间传送部分中间传送部分:传送命令和信号；传送命令和信号；执行部分（或操作机构）执行部分（或操作机构）:其作用是执行命令其作用是执行命令,即对断路器进即对
42、断路器进行行“跳跳”、“合合”闸操作。如跳、合闸线圈等。闸操作。如跳、合闸线圈等。集中控制（远方控制）：集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器进在控制室内用控制开关对断路器进行操作，用于行操作，用于35kV及以上的断路器及以上的断路器;就地控制：就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于在各个断路器安装处就地操作，用于610kV的的断路器。断路器。断路器的控制分为集中控制和就地控制两类：断路器的控制分为集中控制和就地控制两类：风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统一、对断路器控制回路的基本要求一、对断路器控制回路的基本要求既可由控制开关进
43、行手动跳、合闸，又可由继电保护和自既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；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，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；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、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；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；应有指示断路器控制回
44、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。在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统lSA：控制开关：控制开关 lHLG：绿灯：绿灯lHLR：红灯：红灯lKCF：防跳继：防跳继电器（有两个线电器（有两个线圈）圈）lK1：自动重合：自动重合 闸出口中间继电闸出口中间继电 器的常开触点器的常开触点 lKCO：继电保：继电保 护出口中间继护出口中间继 电器的常开触点电器的常开触点 lKM：合闸接触：合闸接触 器线圈器线圈lYC:合闸线圈合闸线圈lYT:跳闸线圈跳闸线圈左侧左侧“PT”、“T”
45、、“TD”分别分别表示操作手柄在表示操作手柄在“预备跳闸预备跳闸”、“跳闸跳闸”和和“跳闸后跳闸后”位置位置右侧右侧“PC”、“C”、“CD”分分别表示操作手柄在别表示操作手柄在“预备合预备合闸闸”、“合闸合闸”和和“合闸后合闸后”位置位置 风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统2.2.灯光监视的断路器控制回路和信号回路灯光监视的断路器控制回路和信号回路图图8-10为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。为灯光监视的断路器控制回路和信号回路原理图。(1)合闸过程合闸过程u手动合闸：手动合闸：手动合闸前，手动合闸前，断路器断路器QF处于跳闸状态，控
46、制处于跳闸状态，控制开关手柄处于开关手柄处于“跳闸后跳闸后”位置位置，由图，由图8-10知，知，SA10-11接通，接通，则则 正电源正电源SA10-11HLGQF1KM负电源负电源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。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。绿灯绿灯HLG亮亮F“预备合闸预备合闸”：SA转到预备合闸位，触点转到预备合闸位，触点SA9-10与与SA13-14接通，接通，闪光电源闪光电源SA9-10HLGQF1KM负电源负电源绿灯闪光绿灯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。绿灯闪光表明该断路
47、器准备合闸，以提醒运行人员核对操作的对象是否正确。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统F“合闸合闸”（不松手）：由图（不松手）：由图8-10知，知，SA5-8、SA17-19和和SA16-13接通，则接通，则正电源正电源SA5-8 KCF2 QF1KM负电源负电源KM1，KM闭合闭合合闸线圈合闸线圈YC通电通电断路器合闸断路器合闸，同时，同时正电源正电源SA16-13HLR KCFI QF2跳闸线圈跳闸线圈YT负电源负电源红灯红灯HLR亮发平光亮发平光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。红灯亮既表明断路器正处于合闸位置
48、，也表明断路器的跳闸回路是完好的。F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“合闸后合闸后”的位置，的位置，SA1-3、SA17-19和和SA16-13接通，红灯继续发平光。接通，红灯继续发平光。u自动合闸：自动合闸：K1自动闭合，断路器自动合闸自动闭合，断路器自动合闸(过程与手动合闸过程与手动合闸相同相同)，此时，此时断路器在合闸位置，断路器在合闸位置，SA在在“跳闸后跳闸后”位置，二位置，二者不对应（不一致），者不对应（不一致），触点触点SA14-15接通，则闪光电源接通，则闪光电源 SA14-15HLR KCFI QF YT负电源负电源红灯闪光红灯闪光控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自
49、动合闸的，只控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸的，只有将有将SA手柄转到手柄转到“合闸后合闸后”位置，红灯才变为平光。位置，红灯才变为平光。风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统(2)跳闸过程跳闸过程u手动跳闸：手动跳闸：F“预备跳闸预备跳闸”：SA转到预备跳闸位，转到预备跳闸位，触点触点SA13-14接通，此接通，此时时 闪光电源闪光电源SA13-14HLR KCFI QF2跳闸线圈跳闸线圈YT 负电负电源源红灯闪光红灯闪光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。红灯闪光表明该断路器准备跳闸，以提醒运行人员核对操
50、作的对象是否正确。F“跳闸跳闸”：SA转到跳闸位（不松手），转到跳闸位（不松手），SA6-7、SA10-11接通，接通，则则 正电源正电源SA6-7KCFI QF2跳闸线圈跳闸线圈YT 负电源负电源断路器跳闸，同时断路器跳闸，同时 正电源正电源SA10-11HLGQF1KM负电源负电源 F松开手柄，松开手柄，SA自动回到自动回到“跳闸后跳闸后”的位置，绿灯继续发平光。的位置，绿灯继续发平光。绿灯亮发平光绿灯亮发平光风电场电气工程风电场电气工程 第第5 5章章 风电场电气二次系风电场电气二次系统统u自动跳闸：自动跳闸：KCO自动闭合，断路器自动跳闸自动闭合，断路器自动跳闸(过程与手动过程与手动跳
