《电气二次系统》PPT课件.ppt

第四章 电气二次系统,电气工程基础,内容,电气二次回路基本概念,1,断路器的控制与信号回路,2,中央信号,3,发电厂变电所的操作电源,4,4.1 电气二次回路基本概念,电气工程的设备分为一次设备和二次设备1、一次设备：直接生产、输送和分配电能的设备。如：发电机、变压器、输电线、断路器、互感器、电缆、避雷针等。2、二次设备：对一次设备进行测量、监视和操作控制的设备。如：继电器、仪表及自动装置等。二次设备按一定要求连接在一起构成的电路称为二次接线或二次回路。描述二次接线的图称为二次回路图。,一、二次回路经常分为以下回路：1、控制回路 2、信号回路 3、测量与检测回路 4、继电保护和自动装置回路 5、为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。,1、控制回路（1）作用：对一次设备进行“开”、“合”控制。（2）组成：由控制开关和控制对象组成。分为手动和自动控制，近距离和远距离控制，分散和集中控制，直流和交流控制。2、信号回路（1）作用：各种信号（事故、预告、指挥、位置等）的显示和复归。（2）组成：由信号发生、发送和传送机构组成。分为手动复归和自动复归，灯光和音响信号。,4.1.1 控制方式和回路回路,3、调节回路（1）作用：根据一次设备的状态进行实时在线调节。（2）组成：由测量、传送、调节和执行机构组成。4、监测回路（1）作用：测量、指示或记录一次设备的运行参数。（2）组成：测量仪表和辅助电路组成。5、继电保护和操作自动化回路（1）作用：根据一次回路设备的运行状态，断开和合上断路器，消除故障和异常。（2）组成：由检测、传送和执行及继电保护自动装置组成。,6、操作电源回路（1）作用：提供上述回路所需的电源。（2）组成：直流电源或交流整流电源。二、控制方式 1、就地控制 在电气设备安装地进行直接控制，适用于10kv以下的电气设备。2、距离控制 在主控制室对变电所的一次设备进行控制。3、远动控制 在远离变电所的调度端对设备技能型遥控。,供配电系统的二次回路功能示意图,一、二次回路图 表明二次设备互相连接关系的电路称为二次回路图（或二次接线图）。二、二次回路图的种类 二次回路图主要有原理接线图、展开接线图和安装接线图。1、二次回路原理图用来表示继电保护、断路器控制、信号等回路的工作原理。2、原理展开图将二次回路中的交流回路与直流回路分开来画。,4.1.2 二次回路图和分类,3、安装接线图画出了二次回路中各设备的安装位置及控制电缆和二次回路的连接方式，是现场施工安装、维护必不可少的图纸。4、绘制方式 原理图或原理展开图通常是按功能电路如控制回路、保护回路、信号回路来绘制的；安装接线图是按设备如开关柜、继电器屏、信号屏为对象绘制的。,原理接线图：是用来表示继电保护、测量仪表和自动装置等工作原理的一种二次接线图。特点：二次回路中的元件及设备以整体形式表示，同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上，给人以明确的整体概念。,4.1.3 原理接线图,KA:电流继电器 KT:时间继电器 KS:信号继电器,展开接线图（简称展开图）：用来说明二次回路的动作原理，在现场使用极为普遍。,特点：将每套装置的有关设备部件解体，按供电电源的不同分别画出电气回路接线图，如交流电流回路、交流电压回路和直流回路分开表示。为了避免混淆，将同一个元件及设备的线圈和结点采用相同的文字标号表示。对于较复杂的电路具有表达清晰的优点。,4.1.4 展开接线图,安装接线图是制造厂加工制造屏（屏盘）和现场施工安装所必不可少的图，也是运行试验、检修和事故处理等的主要参考图。,包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图三个组成部分，它们相互对应相互补充。屏面布置图：说明屏上各个元件及设备的排列位置和其相互间距离尺寸的图，按照一定的比例尺绘制。屏背面接线图：在屏上配线所必需的图，其中应标明屏上各设备在屏背面的引出端子之间的连接情况，以及屏上设备与端子排的连接情况。,4.1.5 安装接线图,端子排图：表示屏上需要装设的端子数目、类型及排列次序以及它与屏外设备连接情况的图。,举例 机床继电器控制原理图,SB K,K 1ST,1ST G,G KT,2STT Z,Z,Z KT,KT 3ST T,K：快进继电器 限位开关1ST、2ST、3STG：工进继电器 常闭Z：中间继电器 常开KT：时间继电器 继电器 常开T：快退继电器 常闭SB：自动复位按键,SB K,K 1ST,1ST G,G KT,2STT Z,Z,Z KT,KT 3ST T,工作过程：1、SB按下，K接通，K常开触点闭合，机床快进。2、遇到限位开关1ST，常闭触点开启，K断开停止快进；1ST常开触点接通，G接通开始工进。3、遇到限位开关2ST，2ST常开触点接通，中间继电器Z工作，使Z 常开触点闭合，时间继电器KT工作进行计时，当计时时间到，KT常闭触点开启，工进继电器G停止工作。4、同时，与快退继电器T串接的触点KT闭合，T导通，机床快退，遇限位开关3ST后停止。,4.2 断路器的控制与信号回路,断路器控制信号回路是控制(操作)高压断路器跳、合闸的回路。由控制部分、中间放大元件与继电器、操作机构组成。操动机构主要有手动操作、电磁操动机构(CD)、弹簧操动机构(CT)、液压操动机构(CY)等。一、断路器控制回路的基本要求如下：1能手动和自动合闸与跳闸。2能监视控制回路操作电源及跳、合闸回路的完好性；应对二次回路短路或过负荷进行保护。,3断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，在合闸或跳闸完成后，应能自动解除命令脉冲，切断合闸或跳闸电源。4应具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”措施。5应具有反映断路器状态的位置信号和手动或自动合、跳闸的显示信号，断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线。6对于采用气压、液压和弹簧操动机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视和闭锁回路。,控制开关：完成开关的跳、合闸操作。操作人员转动控制开关的手柄完成操作的执行。对在工厂变电所中常用的是LW2型系列自动复位控制开关。(1)LW2型控制开关的结构,二、断路器控制开关的构成,触点盒有1a、4、6a、20、40 五种类型，每一种触点盒都有2个固定位置和2个复归位置。固定位置是指手柄转到该位置时保持在该位置，复归位置指手柄转到该位置，当运行人员松开手柄时，在弹簧的作用下会复归到原来起始的位置。开关合闸的操作顺序：（1）合闸 预备合闸 合闸 合闸后（2）跳闸 预备跳闸 跳闸 跳闸后,(2)LW2型控制开关触点图表 共有“跳闸后”、“预备合闸”、“合闸”、“合闸后”、“预备跳闸”、“跳闸”6个位置，其中“跳闸后”和“合闸后”为固定位置，其它为操作时的过渡位置。,三、断路器控制回路与信号回路及操作,见书P105 图,1、断路器的手动控制(P105 图）手动合闸 断路器处于跳闸状态，控制开关SA处于“跳闸后”位置，HG绿灯亮，发平光,表明断路器是断开状态，合闸回路完好又表明控制回路的熔断器FU和FU完好回路。控制开关SA顺时针旋转90，至“预备合闸”位置，触点9-10通，绿灯HG发闪光。SA顺时针旋转45置于“合闸”位置。SA的5-8通，使合闸接触器KM动作，合闸线圈YO通电，断路器合闸。绿灯熄灭，红灯亮。当松开SA后，SA自动回到“合闸后”位置，13-16通，红灯发平光，表明断路器手动合闸，同时表明 跳闸回路完好及控制回路的熔断器FU和FU完好。,手动跳闸 控制开关SA逆时针旋转90置于“预备跳闸”位置，13-14接通闪光母线，使红灯HR发出闪光。SA继续旋转45而置于“跳闸”位置6-7通，使跳闸线圈YR接电，断路器跳闸，红灯熄灭，绿灯发平光。当松开SA后，SA自动回到“跳闸后”位置，10-11通，绿灯发出平光，表明断路器手动跳闸，又表明合闸回路完好。,2、断路器的自动控制（1）自动合闸 当自动合闸系统动作时，中间继电器KM1闭合，使KO吸合断路器合闸。自动合闸时红灯会闪烁，以示和手动合闸的区别。,（1）自动跳闸 当系统出现故障时，中间继电器KM0闭合，使跳闸线圈YR动作，将断路器切断。自动合闸时绿灯发出闪光，表明断路器自动跳闸，又表明合闸回路完好。,3、断路器的“防跳”出现多次“跳闸合闸”现象，称为“跳跃”。跳闸电流流过防跳继电器KTL的电流线圈，使其启动，KTL1常开触点闭合（自锁），KTL2常闭触点打开，其KTL电压线圈也动作，自保持。防止了跳跃现象。,4.3 中央信号回路,变电所信号：断路器位置信号、事故信号和预告信号。事故信号和预告信号是电气设备信号的中心部分，通常称为中央信号系统。中央信号系统有以下几种类型：1.事故信号 断路器发生事故跳闸时，启动蜂鸣器发出声响，同时断路器的位置指示灯发出闪光。,2.预告信号 当电气设备出现不正常运行状态时，启动警铃发出声响信号，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和位置，如变压器过负荷、控制回路断线等。3.指挥信号和联系信号 用于主控制室向其它控制室发出操作命令和控制室之间的联系。,一、对中央信号回路的要求 1.中央事故信号装置应保证在任一断路器事故跳闸后，立即发出音响信号和灯光信号；2.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）发出音响信号和灯光信号；3.中央事故音响信号与预告音响信号应有区别。一般事故音响信号电笛或蜂鸣器，预告音响信号用电铃；,4.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，而灯光信号及其它指示信号应保持到消除故障为止；5.所有有人值班的变电所都应在控制室内安装中央信号装置；6.中央信号一般采用重复动作的信号装置。,二、中央事故信号回路 按事故音响信号的动作特性分为不能重复动作和能重复动作两类；按复归方法分为就地复归和中央复归。,1、就地复归事故信号装置,+WS WAS-WS,HA,SA1 SA1 QF1,SA2 SA2 QF2,1 3 19 17,就地复归:通过解除断路器启动回路解除事故音响信号。,(1)正常时，1-3和19-17接通，QF1和QF2断开，HA不通。(2)当断路器跳闸，使断路器辅助触点接通，WS和WAS联通，HA发声报警。(3)解除时值班人员将断路器手柄转动跳闸后，事故解除。但解除时灯光信号也熄灭，不利于判断事故原因和发生地点。,1.中央复归不重复动作的事故信号回路,若某断路器（1QF）因事故跳闸，事故信号回路起动，蜂鸣器HB发出声响。按SB2复归按钮，中间继电器KM启动，使KM3-4闭合，KM1-2断开，解除音响。若此时2QF又发生了事故跳闸，蜂鸣器将不会发出声响，这就叫做“不能重复动作”。能在控制室手动复归称中央复归。SB1为试验按钮，用于检查事故音响是否完好。,2、中央复归不能重复的事故信号装置,KM：中间继电器,HA,KM,SB1（实验按钮）,SB2（解除按钮）,2.中央复归重复动作的事故信号回路,2、中央复归能重复动作的事故信号装置,TA,“重复动作”是利用控制开关与断路器辅助触点之间的不对应回路中的附加电阻和信号冲击继电器（或信号脉冲继电器）来实现的。1、电路组成：（1）ZC-23型冲击继电器：由TA 脉冲变流器、一次侧二极管VD1和电容C、二次侧KR继电器、二极管VD2构成。功能：当一次侧电流变化时，二次侧会有感应电流，可使KR继电器吸合。（2）KM1中间继电器1 有KM11-2、3-4、5-6 三组触点。,KM11-2接通，保持KM1的导通、KM13-4接通蜂鸣器、KM15-6 接通时间继电器。（3）KM2中间继电器2 当KM2接通，切断KM1的通路，使KM13-4断开，解除音响信号。2、工作原理（1）断路器跳闸时，QF1闭合使TA接通有电流流过，在次级感应出脉冲电流，使KR继电器吸合。（2）KR接通使中间继电器KM1的KM11-2和KM13-4吸合，蜂鸣器HA发出音响。并使时间继电器KT吸合开始计时。（3）延时一段时间后，延时触点KT闭合触发KM2，KM2吸合使KM2的闭合触点断开，切断KM1通路，音响信号解除。,中央预告信号回路是指在供配电系统中，发生不正常工作状态下发出音响和灯光信号，帮助值班人员发现隐患防止事故扩大。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。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的两种。,1.中央复归不重复动作预告信号回路,三、中央预告信号回路,KM1 2,KM3 4,KM,KM5 6,SB2,SB1,HLY,HL,SB1：实验按钮SB2：解除按钮,KM:中间继电器,HLY:黄灯,HL：光字牌,HA,K,K:继电器,当系统发生不正常工作状态，继电器K闭合，电路经+WS、K、HL、WFS使光字牌亮，提示发生故障的设备；并经KM1-2、HA、-WS使HA发音，提醒值班人员发生了预告信号。当按下解除按钮SB2时，中间继电器KM动作，KM1-2打开，切断音响报警，接通KM23-4（保持KM2接通）和KM5-6，接通黄灯HLY，表明系统不正常状态尚未解除。只有当异常情况得到处理，使中间继电器KM断开，KM5-6断开，黄灯熄灭，说明故障解除。此电路的缺点是不能重复动作。,4.3 发电厂变电站的操作电源,二次回路的操作电源主要有直流和交流两大类。直流操作电源主要有蓄电池和硅整流直流操作电源两种。对采用交流操作的断路器应采用交流操作电源，对应的所有二次回路如保护回路继电器、信号回路设备、控制设备等均采用交流形式。,为保证供电和变电所的操作和运行，需要大量辅助设备和控制设施，因此要设置满足上述设备要求、供电可靠的操作电源。操作电源：给控制、信号、继电保护与自动装置、事故照明和计算机系统等供电所设立的独立电源。,一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。蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。优点：独立电源，与被保护的电网电压无关。缺点：投资较大，需要充电设备和蓄电池组，修建具有特殊要求的蓄电池室，辅助设备多，可靠性差。,4.4.1 直流操作电源,二硅整流直流操作电源 硅整流直流电源在工厂变配电所应用较广，其优点是：节省开支、建设安装速度快、运行维护方便。缺点：当一次回路发生故障，交流电压会下降，使整流无法工作。需要增加储能装置。按断路器的操动机构的要求有电容储能(电磁操动)和电动机储能(弹簧操动)等类型。P113图为硅整流电容储能直流系统原理图。,1、硅整流直流电源的组成（P113图）由交流电源、硅整流器和补偿电容组成。2、各部分的作用（1）隔离变压器T1起隔离交直流的作用（2）U1用于控制断路器，容量较大采用三相桥式整流；U2用于控制回路供电，采用单相桥式整流。电容C和电阻R用于过压保护。（3）U1和U2间接R1和VD3将2边隔离，起保护作用。,当采用交流断路器时，继电器、控制欲信号装置也需要采用交流形式，应采用交流操作电源。交流操作电源可有两种途径获得：取自所用电变压器；当保护、控制、信号回路的容量不大时，可取自电流互感器、电压互感器的二次侧。优点：接线简单、投资低廉、维修方便。缺点：交流继电器性能没有直流继电器完善，不能构成复杂的保护。使用场合：在小型变配电所中应用较广，而对保护要求较高的中小型变配电所采用直流操作电源。,4.4.2 交流操作电源,交流操作电源,1继电保护的交流操作方式,(1)直接动作式 YR直接动作数QF断开,(2)去分流跳闸的操作方式 电流继电器工作使YR动作,(3)速饱和变流器式 TA3为速饱和变流器,2控制回路、信号回路的交流操作电源,(1)交流操作系统的闪光装置,交流系统闪光继电器原理接线图,(2)交流操作系统中央信号装置 中央信号分事故信号和预告信号。事故信号是用于故障跳闸时的报警信号，预告信号是用于不跳闸故障的报警信号。,中央复归式不重复动作中央信号原理接线图,