工廠變配電所的操作電源、控制及信號回路課題五任務1二次回路及二次回路接線圖任務2工廠變配電所的操作電源任務3高壓斷路器的控制及信號回路壓任務1二次回路及二次回路接線圖任務目標◆

了解二次回路接線圖的類型及特點。◆

能讀懂簡單的二次回路原理圖。任務引入二次回路是對一次回路起控制、調節、測量和保護作用的回路，是實現變配電所安全、經濟、穩定運行的重要保障。隨著變配電所自動化水平的提高，二次回路將起到越來越大的作用。二次回路以二次回路接線圖形式繪制出來，是現場工作人員進行安裝、調試、檢修、試驗、維護等工作的重要技術資料。如圖所示為10kV線路過電流保護原理圖（原理接線圖，屬于二次回路接線圖的一種）。10kV線路過電流保護原理圖一、二次回路的類型二次回路的任務是反映一次系統的工作狀態，控制和調整一次設備，并在一次系統發生事故時使故障部分退出運行。二次回路按照功能可分為控制回路、信號回路、測量回路、保護回路以及自動裝置等回路；按照電路類別分為直流回路、交流電流回路和交流電壓回路。相關知識二、二次回路接線圖反映二次回路工作原理及設備連接關系的圖樣稱為二次回路接線圖。1.二次回路接線圖的基本知識二次回路接線圖中的元件和設備都應用國家統一規定的圖形符號表示。下表所列為二次回路接線圖中常用的圖形符號及文字符號。二次回路接線圖中常用的圖形符號二次回路接線圖中常用的圖形符號二次回路接線圖中常用的圖形符號二次回路接線圖中常用的文字符號二次回路接線圖中常用的文字符號2.二次回路接線圖的分類（1）原理接線圖。原理接線圖簡稱原理圖，是用來表示二次回路各元件之間的連接關系及工作原理的圖樣，如圖所示。10kV線路過電流保護原理圖（2）展開接線圖。展開接線圖簡稱展開圖，展開圖以回路為基礎，將二次回路元件的線圈和觸點分畫在不同的回路中。為了避免混淆，屬于同一元件的觸點和線圈應標注相同的文字符號。如圖所示為10kV線路過電流保護展開圖。從圖中可以看到，主回路斷路器跳閘方式分為速斷和延時斷開兩種，這主要是為了應對不同的過電流方式。10kV線路過電流保護展開圖（3）安裝接線圖。安裝接線圖簡稱安裝圖，它是施工用圖樣，也是檢修、運行、試驗等工作的主要參考圖樣。1）柜面布置圖。柜面布置圖是柜面開孔安裝設備時用的，因此柜面布置圖中設備尺寸及設備間距離都要按比例準確地繪出。2）端子排圖。端子排是由專門的接線端子組合而成的，用于配電柜之間的連接或配電柜與外部設備的連接。接線端子分為普通端子、連接端子、試驗端子和終端端子等形式。3）柜背面接線圖。柜背面接線圖是安裝施工時的用圖。應注意的是，柜背面接線圖為背視圖，看圖時左、右方向剛好與柜面布置圖相反。任務2工廠變配電所的操作電源任務目標◆

了解操作電源的作用。◆

了解操作電源的類型及特點。任務引入工廠變配電所為工廠的用電設備提供的交流供電電源稱為動力電源；變配電所自身的開關設備的控制、繼電保護、自動裝置和信號裝置所使用的電源則稱為操作電源。由于操作電源專門供給二次設備使用，因此也稱其為二次回路操作電源。一、儲電式直流操作電源這是一種與電力系統運行方式無關的獨立電源系統，在變配電所完全停電的情況下，仍能在一定的時間內（通常為2h）可靠供電，因此它具有很高的供電可靠性。以往大中型變配電所多采用鉛酸蓄電池作為操作電源和事故照明電源，其可靠性高，放電能力強。如圖所示為封閉式免維護鉛酸蓄電池直流操作電源。相關知識封閉式免維護鉛酸蓄電池直流操作電源a）直流操作電源柜b）柜內免維護蓄電池c）電池組存電狀態顯示二、交流操作電源交流操作電源直接使用交流電源作為二次回路的工作電源，分為電流源和電壓源兩種。電流源取自電流互感器，主要供給繼電保護和跳閘回路；電壓源取自變配電所的所用變壓器或電壓互感器，因互感器容量小，通常以所用變壓器為正常電源，供電給控制與信號設備。交流操作電源接線簡單、維護方便、投資少，但其技術性能尚不能完全滿足大中型變配電所的要求，主要用于小型變配電所。交流操作電源供電的繼電保護裝置主要有以下兩種操作方式。1.電流互感器供給操作電源當電氣設備發生短路事故時，短路電流經電流互感器的一次繞組，在電流互感器的二次繞組端子上產生一個很大的電流，這個電流可以供給二次回路作為操作電源。按動作方式不同，操作方式可分為直接動作式和“去分流跳閘”式。（1）直接動作式。如圖a所示，利用斷路器手動操作機構內的過電流脫扣器（跳閘線圈）YR，直接動作于斷路器QF跳閘。這種操作方式簡單經濟，但保護靈敏度低，實際上較少應用。操作方式a）直接動作式b）“去分流跳閘”式（2）“去分流跳閘”式。如圖b所示，正常運行時，電流繼電器KA的常閉觸點將跳閘線圈YR短路分流，YR無電流通過，斷路器QF不會跳閘；當一次系統發生故障時，電流繼電器KA動作，其常閉觸點斷開，從而使電流互感器的二次電流全部通過YR，致使斷路器QF跳閘。這種操作方式的接線也比較簡單，且靈敏可靠，但要求電流繼電器KA觸點的容量足夠大。2.電壓互感器或所用變壓器供給操作電源和電流互感器供給操作電源相反，電壓互感器或所用變壓器供給操作電源只適用于正常運行或接近正常運行的情況，不適合發生短路特別是嚴重短路事故的情況。因為當短路發生時，母線電壓下降，由電壓互感器或所用變壓器提供的操作電源電壓降低，使開關操作困難，短路故障不能被及時切除，從而引發更大的事故。因此其被限制使用，在10kV的小型工廠中，電流互感器供電的方式采用得比較多。任務3高壓斷路器的控制及信號回路任務目標◆

了解斷路器控制回路的基本要求。◆

掌握LW系列控制開關的使用方法。◆

會分析斷路器控制回路的動作過程。◆

掌握變電所信號回路的類型、作用及基本要求。任務引入斷路器的控制回路就是控制斷路器跳閘、合閘的電路。工廠變配電所小容量的斷路器可采用就地手動操作的方式，但大多數的高壓斷路器采用遠距離控制的方式，即在控制室利用控制開關進行操作。為了實現對斷路器的控制，首先必須有發出控制信號的控制元件，由它們發出斷路器的跳、合閘命令；再經傳遞跳、合閘命令的中間傳送機構；最后傳遞給執行跳、合閘命令的斷路器操作機構。其中，合閘操作的操作功率較大，需要功率放大。典型的采用電磁操作機構的斷路器控制回路，可用如圖所示的框圖表示其構成情況。斷路器控制回路框圖一、斷路器控制元件1.斷路器的控制開關在斷路器的控制信號發出部分里有一種手動控制方式，其控制元件就包括手動操作的控制開關，文字符號為SA。控制開關是控制回路中的主要元件，一般多采用帶有操作手柄的控制開關。運行人員通過手動轉動控制開關，就能發出操作命令，對斷路器進行合閘或跳閘的操作，當然，對于斷路器的合閘或跳閘操作，轉動控制開關的方向是相反的。這里只介紹LW2-Z型的控制開關，其外形如圖所示。相關知識LW2-Z型控制開關外形圖中控制開關正面是一個面板和操作手柄，安裝在柜的正面，與操作手柄軸相連的有數個觸點盒，安裝在柜面板背后，每個觸點盒有四個定觸點和兩個動觸點。LW2-Z型控制開關觸點圖表LW2-Z型控制開關手柄轉動擋數一般為6擋，包括兩個預備位置：“預備合閘”和“預備跳閘”；兩個操作位置：“合閘”和“跳閘”，這兩個位置自動復歸；兩個固定位置：“合閘后”和“跳閘后”。LW2-Z型控制開關觸點圖表見下表。LW2-Z型控制開關觸點圖表在斷路器的控制電路中，表示觸點通斷狀況的圖形符號如圖所示，其中水平線是開關的接線端子引線，六條垂直虛線表示手柄六個不同的操作擋位，即PC（預備合閘）、C（合閘）、CD（合閘后）、PT（預備跳閘）、T（跳閘）和TD（跳閘后）。水平線下方的黑點表示該對觸點在此位置時是閉合的。LW2-Z型控制開關觸點通斷圖形符號2.控制開關的操作（1）合閘操作。先將操作手柄于跳閘后位置順時針旋轉90°，使手柄處于預備合閘位置，再將手柄順時針旋轉45°，發出合閘操作信號，合閘后手立即松開，手柄在彈簧的作用下回彈，處于合閘后位置，合閘完畢。（2）跳閘操作。先將操作手柄逆時針旋轉90°，使操作手柄處于預備跳閘位置，再將手柄逆時針旋轉45°，發出跳閘信號，跳閘后手立即松開，手柄在彈簧的作用下回彈，處于跳閘后位置，跳閘完畢。二、斷路器的控制電路1.斷路器的基本控制電路如圖所示為斷路器的基本控制電路，其操作方式分為自動、手動兩種。斷路器的基本控制電路（1）電路中各元件介紹。如上圖所示電路中的各元件功能如下。+WC、-WC———控制電源小母線。+WO、-WO———合閘電源小母線。KMC———合閘接觸器。YR———跳閘線圈。YC———合閘線圈。SA———控制開關。K1、K2———繼電保護自動觸點。QF1、QF2———被操作斷路器的輔助觸點。（2）斷路器基本控制電路的動作原理1）手動合閘。合閘前的起始狀態：斷路器處于跳閘狀態，其輔助動斷觸點QF1接通，輔助動合觸點QF2斷開；控制開關SA手柄處于“跳閘后”位置。合閘操作時，先順時針轉動斷路器控制開關SA手柄90°，使SA手柄處于“預備合閘”位置。再將SA手柄繼續順時針轉45°到“合閘”位置，觸點SA（5—8）接通。KMC得電吸合，其常開觸點接通，合閘線圈YC得電，操作機構使斷路器合閘。這時可聽到合閘操作的動作聲響，此時手松開，SA手柄回彈到垂直位置，即“合閘后”位置。2）手動跳閘。跳閘前的起始狀態：斷路器處于合閘狀態，其輔助動斷觸點QF1斷開，輔助動合觸點QF2接通；SA手柄處于“合閘后”位置。跳閘操作時，先逆時針轉動斷路器控制開關SA手柄90°，使SA手柄處于“預備跳閘”位置。再將SA手柄繼續逆時針轉45°到“跳閘”位置，觸點SA（6—7）接通，跳閘線圈YR得電，操作機構使斷路器跳閘。這時可聽到跳閘操作的動作聲響，此時手松開，SA手柄回彈到水平位置，即“跳閘后”位置。2.具有電磁操作機構用燈光監視并具“防跳”功能的斷路器控制電路

在上述斷路器基本控制電路中，如果控制開關SA或自動觸點K1被粘連，而斷路器又合閘于永久性設備或線路上，則繼電保護動作使斷路器跳閘時，斷路器輔助動斷觸點QF1閉合，合閘回路接通，斷路器又合閘，QF2又導通。由于故障一直存在，斷路器再次跳閘。這樣多次發生的“跳合”現象稱為“跳躍”，這是絕對不允許的，因此控制電路須具有防跳措施。（1）電路中各元件介紹。如圖所示電路中各元件的功能如下。帶電磁操作機構用燈光監視并具“防跳”功能的斷路器控制電路+WC、-WC———控制電源小母線。+WO、-WO———合閘電源小母線。WAS———事故音響信號小母線。+WS、-WS———信號電源小母線。WF———閃光信號小母線。KMC———合閘接觸器。KCF———防跳繼電器，其作用是防止斷路器的“跳躍”。YR———跳閘線圈。YC———合閘線圈。SA———控制開關。K1、K2———繼電保護自動觸點。QF1、QF2、QF3———被操作斷路器的輔助觸點。（2）斷路器控制電路的動作原理1）手動合閘。合閘前的起始狀態：斷路器處于跳閘狀態，其輔助動斷觸點QF1、QF3接通，輔助動合觸點QF2斷開；控制開關SA手柄處于“跳閘后”位置，觸點SA（10—11）、SA（14—15）是接通的。綠燈HG發平光，表明斷路器在跳閘位置，同時說明合閘回路完好。2）手動跳閘。跳閘前的起始狀態：斷路器處于合閘狀態，其觸點QF1、QF3斷開，觸點QF2接通；SA手柄處于“合閘后”位置，觸點SA（9—10）、SA（13—16）、SA（17—19）是接通的。紅燈發平光。3）自動跳閘。自動跳閘前的起始狀態：斷路器處于合閘狀態，其觸點QF1、QF3斷開，觸點QF2接通；SA手柄處于“合閘后”位置，觸點SA（9—10）、SA（13—16）、SA（17—19）是接通的。當一次系統發生故障時，相應的保護動作后，K2閉合，紅燈HR和電阻R2被短接，全電壓加到YR上，使YR勵磁動作，操作機構使斷路器跳閘；同時QF2斷開，紅燈HR熄滅，QF1、QF3閉合，此時斷路器處于跳閘狀態，而SA手柄處于“合閘后”位置，觸點SA（9—10）、SA（1—3）、SA（19—17）是接通的，啟動中央事故信號裝置中的蜂鳴器發出音響，警告運行人員斷路器事故跳閘。4）自動合閘。自動合閘前的起始狀態：斷路器處于手動跳閘狀態，其觸點QF1、QF3接通，觸點QF2斷開；SA手柄處于“跳閘后”位置，觸點SA（10—11）、SA（14—15）是接通的。5）防止跳躍。為消除“跳躍”，在該電路中