工廠供電系統二次回路和自動裝置第一頁，共39頁。

本章首先講述二次回路概念及其操作電源，接著依次講述高壓斷路器的控制與信號回路、常用的電測量儀表和絕緣監視裝置，最后介紹線路自動重合閘和備用電源自動投入裝置，并簡介工廠供電系統遠動化，最后講述二次回路的安裝接線及接線圖的繪制問題。2第二頁，共39頁。第7章工廠供電系統的過電流保護7.1二次回路及其操作電源7.2高壓斷路器的控制和信號回路7.3電測量儀表與絕緣監視裝置7.4

供電系統的自動裝置與遠程化7.5二次回路的接線和接線圖3第三頁，共39頁。7.1二次回路及其操作電源7.1.1概述一次設備(也稱主設備)是構成電力系統的主體，它是直接生產、輸送、分配電能的電氣設備。二次設備是對一次設備進行控制、指示、監測和保護的電氣設備。一次回路指一次設備及其相互連接的回路

(又稱主回路或主系統或主電路)。二次回路指二次設備及其相互連接的回路。4第四頁，共39頁。二次回路作用：二次回路是電力系統安全生產、經濟運行、可靠供電的重要保障，它是發電廠和變電站中不可缺少的重要組成部分。

電源性質交流回路直流回路分類交流電流回路交流電壓回路電流互感器供電電壓互感器供電用途斷路器控制回路信號回路測量回路繼電保護回路自動裝置回路5第五頁，共39頁。

是供給全所開關電器的控制回路、繼電保護回路、自動裝置和中央信號系統的最重要的電源，在任何情況下都應保證供電的可靠性。

7.1.2操作電源（1）應保證供電的可靠性，最好有獨立的直流操作電源。（2）應具有足夠的容量，以保證正常運行時，操作電源母線(以下簡稱母線)電壓波動范圍小于±5％額定值；事故時的母線電壓不低于90％額定值。（3）波紋系數小于5%。（4）使用壽命、維護工作量、設備投資、等應合理。對操作電源的基本要求6第六頁，共39頁。操作電源的分類

直流操作電源

（1）硅整流電容儲能直流電源

硅整流電容儲能直流電源是一種非獨立式的直流電源。它是由硅整流設備和電容器組成的。（2）蓄電池直流電源蓄電池是一種獨立可靠的直流電源，它不受交流電源的影響。它是發電廠和變電站常用的操作電源。7第七頁，共39頁。交流操作電源

交流操作電源直接使用交流電源。一般由電流互感器向斷路器的跳閘回路供電；由廠(站)用變壓器向斷路器的合閘回路供電；由電壓互感器(或廠用變壓器)向控制、信號回路供電。它只適用于不重要的終端變電站，或用于發電廠中遠離主廠房的輔助設施。8第八頁，共39頁。7.2高壓斷路器的控制和信號回路7.2.1概述高壓斷路器的控制回路就是控制（操作）斷路器分、合閘的回路。操作機構有手動式、電磁式、液壓式和彈簧儲能式。電磁式操作機構只能采用直流操作電源，手動式和彈簧儲能式可交直流兩用，但一般采用交流操作電源。信號回路是用來指示一次電路設備運行狀態的二次回路。信號按用途分，有斷路器位置信號、事故信號和預告信號9第九頁，共39頁。斷路器的位置信號用來顯示斷路器正常工作的位置狀態。一般是紅燈亮，表示斷路器處在合閘位置；綠燈亮，表示斷路器處在分閘位置。事故信號用來顯示斷路器正常工作的位置狀態，紅燈閃光，表示斷路器自動合閘；綠地閃光，表示斷路器自動跳閘。預警信號是在一次設備出現不正常狀態時或在故障初期發出的報警信號。對斷路器的控制和信號回路的主要要求引起值班人員注意10第十頁，共39頁。7.2.2采用手動操作機構的斷路器控制和信號回路11第十一頁，共39頁。7.2.3采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路12第十二頁，共39頁。7.2.3采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路WC-控制小母線WS-信號小母線WAS-事故信號小母線SA-控制開關SB-按鈕RD-紅色指示燈GN-綠色指示燈YO-合閘線圈YO-跳閘線圈QF1~6-斷路器輔助觸點SQ1、SQ2-觸能位置開關M-儲能電機13第十三頁，共39頁。7.3電測量儀表與絕緣監視裝置7.3.1電測量儀表

測量回路是變電所二次回路的重要組成部分。運行人員必須依靠測量儀表了解供配電系統的運行狀態，監視電氣設備的運行參數。電氣設備和線路的運行參數主要有：電流、電壓、頻率、電能、溫度、絕緣電阻等。相應的儀表有：電流表(A)、電壓表(V)、頻率表(Hz)、同步表、有功功率表(W)、無功功率表(var)、有功電度表(Wh)、無功電度表(varh)等。

14第十四頁，共39頁。7.3.1絕緣監視裝置絕緣監視裝置用于小接地電流的系統中，以便及時發現單相接地故障，設法處理，以免故障發展為兩相接地短路，造成停電事故。絕緣監視裝置可采用三個單相雙繞組電壓互感器和三只電壓表，也可采用三個單相三繞組電壓互感器或一個三相五芯柱三繞組電壓互感器，接成Y0的二次繞組，其中三只電壓表均接各相的相電壓。15第十五頁，共39頁。TV—電壓互感器QS—高壓隔離開關及其輔助觸點SA—電壓轉換開關PV—電壓表KV—電壓繼電器KS—信號繼電器WC—控制小母線WS—信號小母線WFS—預告信號小母線如圖所示電路，還可以通過電壓轉換開關SA，測量一次電路的三個線電壓。16第十六頁，共39頁。

必須指出：作為絕緣監視用的三相電壓互感器不能是三芯柱的，而必須是五芯柱。由于單相接地而在電壓互感器鐵心中引起的三相零序磁通是相同的，不可能在三芯柱的鐵芯內形成閉合回路，零序磁通只能經鐵芯附近的氣縫閉合。這零序磁通也就不可能與互感器的二次繞組及輔助二次繞組交鏈，因此在二次繞組及輔助二次繞內不會感生零序電壓，從而無法反應一次側的單相接地故障。而五芯柱電壓互感器，由于單相接地而在其鐵心中引起的三相零序磁通，可通過互感器的兩個邊柱形成閉合回路。因此可在互感器二次繞組內感生零序電壓，使電壓繼電器KV動作，從而可實現一次系統的絕緣監視。17第十七頁，共39頁。7.4供電系統的自動裝置與遠動化7.4.1電力線路的自動重合閘裝置㈠概述運行經驗表明，電力系統的故障特別是架空線路上的故障大多是暫時性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數能很快地自行消除。線路大多能恢復正常運行。因此，如采用自動重合閘裝置（簡稱ARD），使斷路器在跳閘后，經極短時間又自動重新合閘，從而可大大提高供電可靠性，避免因停電而給國民經濟帶來的巨大損失。自動重合閘裝置按其操作方式分，有機械式和電氣式；按組成元件分，有機電型和晶體管型；按重合次數分，有一次重合式、二次重合式和三次重合式。18第十八頁，共39頁。供配電系統中采用的ARD，一般是一次重合式，因為一次重合式，比較簡單經濟，而且基本上能滿足供電可靠性要求。運行經驗證明，ARD的重合功率隨著重合次數的增加而顯著降低。對架空線路來說，一次重合成功率可達60%～90%，而二次重合成功率只有15%左右，三次重合成功率僅3%左右。因此，一般工礦企業的供配電系統中只采用一次重合閘。㈡電氣一次ARD的基本原理和要求（1）手動合閘按下合閘按鈕SB1，使合閘接觸器KO通電動作，從而使合閘線圈YO動作，使斷路器合閘。（2）手動跳閘按下跳閘按鈕SB2，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器跳閘19第十九頁，共39頁。（3）自動重合閘當線路上發生短路故障時，保護裝置動作，其出口繼電器觸點KM閉合，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器跳閘。斷路器跳閘后，其輔助觸點QF3-4閉合，同時重合閘繼電器KAR起動，經短延時接通合閘接觸器KO回路，接觸器KO又接通合閘線圈YO回路，使斷路器重新合閘，恢復供電。20第二十頁，共39頁。不論哪一種ARD電路，都應滿足以下基本要求：（1）用控制開關或遙控裝置將短路器斷開時，ARD不應該動作。（2）如一次電路出現故障使斷路器跳閘時，ARD應該動作。但一次ARD，只應重合一次，因此應有防止斷路器多次重合于發生永久性故障的一次電路上的“防跳”措施。（3）ARD動作后，應能自動返回，為下一次動作做好準備。（4）ARD動作后，應能自動返回，為下一次動作做好準備。

21第二十一頁，共39頁。7.4.2備用電源自動投入裝置㈠概述在要求供電可靠性較高的企業變配電所中，通常設有兩路及以上的電源進線，或設有廠用自備電源。在車間變電所低壓側，大多設有與相鄰車間變電所相連的低壓聯絡線。如果在作為備用電源的線路上裝設備用電源自動投入裝置（簡稱APD），則在工作電源線路突然斷電時，利用失壓保護裝置使該線路的斷路器跳閘，而備用電源線路的斷路器則在APD作用下迅速合閘，使備用電源投入運行，從而大大提高供電可靠性。㈡APD的基本原理㈢高壓雙電源互為備用的APD電路示例22第二十二頁，共39頁。23第二十三頁，共39頁。注：“×”表示觸點接通。

24第二十四頁，共39頁。7.4.3工廠供電系統遠動化簡介㈠概述隨著工業生產的發展和科學技術的進步，有的企業特別大型企業供配電系統的控制、信號和監測工作，已開由人工管理、就地監控發展為運動化，實現遙控、遙信、遙測，即所謂“三遙”；如加上遙調，即所謂“四遙”。供配電系統的運動裝置，現在多采用微機（微型電子計算機）來實現。㈡微機控制的供電系統運動裝置簡介微機控制的供電系統運動裝置，由調度端、執行端及聯系兩端的信號通道等三部分組成。25第二十五頁，共39頁。26第二十六頁，共39頁。1調度端調度端由操縱臺和數據處理用微機組成。操縱臺包括：①供電系統模擬盤，其上繪有供電系統主電路圖，主電路圖上每臺斷路器都裝有跳、合閘狀態指示燈。②數據采集和監倥用計算機系統一套，包括：主機一臺，用以發出各項指令進行操作；打印機一臺，可根據指令隨時打印出所需要的數據資料；彩色CRT（顯示器）一臺，用以顯示系統全部或局部的工作狀態和有關數據以及各種操作命令和事故狀態等。③若干路就地常測入口，通過數字表，將信號輸入計算機，并用以隨時顯示全廠電源進線的電壓和功率。④通信接口，用以完成與數據處理用微機之間的通信聯絡。27第二十七頁，共39頁。

數據處理用微機的功能主要有：①根據所記錄的全天小時平均負荷繪出全廠用電負荷曲線；②按全廠有功電能、功率因數及最大需電量等計算每月總電費；③統計全廠高峰負荷時間的用電量；④根據需要，統計各配電線路的用電情況；⑤統計和分析系統的運行情況及事故情況等。2信號通道信號通道是用來傳遞調度端操縱臺與執行端控制箱之間往返的信號用的通道，一般采用帶屏蔽的電話電纜，控制距離小于1km時，也可才用控制電纜或塑料絕緣導體線。通道的敷設一般采用樹干式，各車間變電所通過分線盒與之相聯。28第二十八頁，共39頁。3執行端

執行端是用邏輯電路和繼電保護裝置而組成的成套裝置。它的主要功能是：控制箱。每一被控制點至少要裝設一臺。

（1）遙控

（2）遙信

（3）遙測

（4）遙調4電能遙測遙測有功和無功電能29第二十九頁，共39頁。7.5二次回路的接線和接線圖7.5.1二次回路的接線要求按GB50171—1992《電氣裝置安裝工程·盤、柜及二次回路結線施工及驗收規范》規定，二次回路的接線應符合下列要求：（1）按圖施工，接線正確。（2）導線與電氣元件間采用螺栓連接、插接、焊接或壓接等，均應牢固可靠。（3）盤、柜內的導線不應有接頭，導體芯線應無損傷。（4）電纜芯線和所配導線的端部均應標明其回路編號，編號正確，字跡清晰且不易脫色。（5）配線應整齊、清晰、美觀、導體絕緣應良好，無損傷。（6）每個接線端子的每側接線應為1根，不得超過2根。（7）二次回路接地應設專用螺栓。30第三十頁，共39頁。（8）盤、柜內的配線，電流回路應采用電壓不低于500V的銅芯絕緣導體，其截面不應小于2.5mm2；其他回路截面積不應小于1.5mm2；對電子元件回路、弱電回路采用錫焊連接時，在滿足載流量和電壓降及有足夠機械強度的情況下，可采用不小于0.5mm2截面的絕緣導體。

用于連接門上的電器、控制臺板等可動部分的導體，還應符合下列要求：（1）采用多股軟導線，敷設長度應有適當裕度。（2）線束應有外套塑料管等加強絕緣層。（3）與電器連接時，端部應絞緊，并應加終端附或搪錫，不得松動、斷股。（4）在可動部位兩端應用卡子固定。31第三十一頁，共39頁。引入盤、柜內的電纜及其芯線應符合下列要求：（1）引入盤、柜的電纜應排列整齊，編號清晰，避免交叉，并應固定牢固，不得使所接的端子排受到機械應力。（2）鎧裝電纜在進入盤、柜后，應將鋼帶切斷，切斷處的端部應扎緊，并應將鋼帶接地。（3）使用于靜態保護、控制等邏輯回路的控制電纜，應采用屏蔽電纜，其屏蔽層應按設計要求的接地方式予以接地。（4）橡膠絕緣的芯線應外套絕緣管保護。（5）盤、柜內的電纜芯線，應按垂直或水平有規律地配置，不得任意歪斜交叉連接。備用芯長應留有適當余量。（6）強、弱電回路不應使用同一根電纜，并應分別成束分開排列。32第三十二頁，共39頁。7.5.2

二次回路接線圖的繪制㈠接線圖的繪制要求應遵循GB6988.5—1996《電氣制圖·接線圖和接線表》的規定，其圖形符號應符合GB4728—1954.85《電氣圖用圖形符號》的有關規定，其文字符號包括項目代號應符合GB5094—1985《電氣技術中的項目代號》及GB7159—1987《電氣技術中的文字符號制訂通則》的有關規定。㈡接線圖的繪制方法1、二次設備的表示方法二次設備都必須按