1、第七章第七章 工廠供電系統的二次回路和自動裝置工廠供電系統的二次回路和自動裝置第一節第一節 二次回路及其操作電源二次回路及其操作電源一. 二次回路及其分類二. 直流操作電源第二節第二節 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制和信號回路一. 概 述二. 采用手動操作的斷路器控制和信號回路一. 電測量儀表第三節第三節 電測量儀表與絕緣監視裝置電測量儀表與絕緣監視裝置二. 絕緣監視裝置三. 采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路四. 采用彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路三. 交流操作電源一. 電力線路的自動重合閘裝置第四節第四節 供電系統的自動裝置與遠動化供電系統的自動裝置與遠動化二. 備用電

2、源自動投入裝置三. 工廠供電系統遠動化簡介一. 二次回路的安裝接線要求第五節第五節 二次回路的安裝接線和接線圖二次回路的安裝接線和接線圖二. 二次回路安裝接線圖的繪制要求與方法復習思考題復習思考題習習 題題 二二. 直流操作電源直流操作電源(一) 由蓄電池組供電的直流操作電源 蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種。 1. 鉛酸蓄電池 鉛酸蓄電池由二氧化鉛（PbO2）的正極板、鉛（Pb） 的負極板及密度為1.21.3g/cm3 的稀硫酸（H2SO4）電解液構成，容器多為玻璃。第一節第一節 二次回路及其操作電源二次回路及其操作電源一一. 二次回路及其分類二次回路及其分類工廠供電系統或變配電所的二

3、次回路（即二次電路）是指用來控制、指示、監測和保護一次電路運行的電路，亦稱二次系統，包括控制系統、信號系統、監測系統及繼電保護和自動化系統等。二次回路按其電源性質分，有直流回路和交流回路。交流回路又分交流電流回路和交流電壓回路。交流電流回路由電流互感器供電，交流電壓回路由電壓互感器供電。二次回路按其用途分，有斷路器控制（操作）回路、信號回路、測量和監視回路、繼電保護和自動裝置回路等。二次回路在供電系統中雖然是其一次電路的輔助系統，但是它對一次電路的安全、可靠、優質、經濟地運行有著十分重要的作用，因此必須予以充分的重視。二次回路的操作電源，是供高壓斷路器分、合閘回路和繼電保護裝置、信號回路、監測

4、系統及其他二次回路所需的電源。因此對操作電源的可靠性要求很高，容量要求足夠大，且要求盡可能不受供電系統運行的影響。二次回路的操作電源，分直流和交流兩大類。直流操作電源有由蓄電池組供電的電源和由整流裝置供電的電源兩種。交流操作電源有由所（站）用變壓器供電的和通過電流、電壓互感器供電的兩種。 內容提要：內容提要：本章首先講述工廠供電系統二次回路的概念及其操作電源，接著依次講述高壓斷路器的控制和信號回路、電測量儀表與絕緣監視裝置，并講述自動重合閘裝置與備用電源自動投入裝置及供電系統遠動化的基本知識，最后講述二次回路的安裝接線及接線圖的繪制方法。本章內容也是保證供電一次系統安全可靠運行的基本技術知識。

5、第七章第七章 工廠供電系統的二次回路和自動裝置工廠供電系統的二次回路和自動裝置 (二) 由整流裝置供電的直流操作電源 整流裝置主要有硅整流電容儲能式和復式整流兩種 2. 鎘鎳蓄電池鎘鎳蓄電池的正極板為氫氧化鎳Ni(OH)3 或三氧化二鎳(Ni2O3 )的活性物，負極板為鎘 (Cd)，電解液為氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鎘Cd(OH)2 、氫氧化鎳 Ni(OH)3 等堿溶液。鎘鎳蓄電池在放電和充電時的化學反應式為 鉛酸蓄電池的額定端電壓（單個）為2V。但是蓄電池充電終了時，其端電壓可達2.7V；而放電后,其端電壓可下降到1.95V。為獲得220V的操作電壓，需蓄電池的個數為n

6、 =2301.95118個。考慮到充電終了時端電壓的升高，因此長期接入操作電源母線的蓄電池個數為n1 =2302.788個，而其他n2 nn1 1188830個蓄電池則用于調節電壓，接于專門的調節開關上。采用鉛酸蓄電池組作操作電源，不受供電系統運行情況的影響，工作可靠；但是它在充電過程中要排出氫和氧的混合氣體（由于水被電解而產生的），可有爆炸危險，而且隨著氣體帶出的硫酸蒸氣，有強腐蝕性，對人身健康和設備安全都有很大的危害。因此鉛酸蓄電池組一般要求單獨裝設在一房間內，而且要考慮防腐防爆，從而投資較大，現在一般工廠供電系統中不予采用。鉛酸蓄電池在放電和充電時的化學反應式為PbO2+Pb+2H2SO

7、4 2PbSO4+2H2O 放電充電Cd+2Ni(OH)3 Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放 電充 電 由以上反應式可以看出，電解液并未參與反應，它只起傳導電流的作用，因此在放電和充電過程中，電解液的密度不會改變。鎘鎳蓄電池的額定端電壓（單個）為1.2V。充電終了時端電壓可達1.75V；放電后端電壓為1V。采用鎘鎳蓄電池組作操作電源，除了不受供電系統運行情況的影響、工作可靠外，還有其大電流放電性能好、比功率大、機械強度高、使用壽命長、腐蝕性小、無須專用房間從而大大降低投資等優點，因此它在工廠供電系統中應用比較普遍。 為了保證直流操作電源的可靠性，采用兩個交流電源和兩臺硅整流器。硅整流器U1

8、主要用作斷路器合閘電源，并向控制、信號和保護回路供電。硅整流器U2的容量較小，僅向控制、信號和保護回路供電。 逆止元件VD1和VD2的主要功能：一是當直流電源電壓因交流供電系統電壓降低而降低時，使儲能電容C1、C2所儲能量僅用于補償自身所在的保護回路，而不向其他元件放電；二是限制C1、C2向各斷路器控制回路中的信號燈和重合閘繼電器等放電，以保證其所供電的繼電保護和跳閘線圈可靠動作。逆止元件VD3和限流電阻R接在兩組直流母線之間，使直流合閘母線只向控制小母線WC供電，防止斷路器合閘時硅整流器U2向合閘母線供電。限流電阻R用來限制控制回路短路時通過VD3的電流，以免VD3燒毀。儲能電容器C1用于對

9、高壓線路的繼電保護和跳閘回路供電，而儲能電容器C2用于對其他元件的繼電保護和跳閘回路供電。儲能電容器多采用容量大的電解電容器，其容量應能保證繼電保護和跳閘回路可靠地動作。 1. 硅整流電容儲能式直流電源 如果單獨采用硅整流器來作直流操作電源，則當交流供電系統電壓降低或電壓消失時，將嚴重影響直流系統的正常工作。因此宜采用有電容儲能的硅整流電源。在供電系統正常運行時，通過硅整流器供給直流操作電源；同時通過電容器儲能，在交流供電系統電壓降低或電壓消失時，由儲能電容器對繼電器和跳閘回路放電，使其正常動作。 圖7-1是一種硅整流電容儲能式直流操作電源系統的接線圖。圖7-1 硅整流電容儲能式直流操作電源系

10、統接線C1、C2-儲能電容器 WC-控制小母線 WF-閃光信號小母線 WO-合閘小母線 由于復式整流裝置有電壓源和電流源，因此能保證供電系統在正常和事故情況下直流系統均能可靠地供電。與上述電容儲能式相比，復式整流裝置的輸出功率更大，電壓的穩定性更好。 三三. 交流操作電源交流操作電源 對采用交流操作的斷路器，應采用交流操作電源。相應地，所有保護繼電器、控制設備、信號裝置及其他二次元件均應采用交流型式。 交流操作電源可分電流源和電壓源兩種。電流源取自電流互感器，主要供電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，通常所用變壓器作為正常工作電源，而電壓互感器因其容量小，只作為

11、保護油浸式變壓器內部故障的瓦斯保護的交流操作電源。 根據高壓斷路器跳閘線圈的供電方式，交流操作又可分直接動作式（見圖6-22）和“去分流跳閘”式（見圖6-23及圖6-25），因前面已經介紹，這里不再贅述。 采用交流操作電源，可使二次回路大大簡化，投資大大減少，工作可靠，維護方便，但是它不適于比較復雜的繼電保護、自動裝置及其他二次回路。交流操作電源廣泛用于中小型工廠變配電所中采用手動操作或彈簧儲能操作及繼電保護采用交流操作的場合。 2. 復式整流的直流操作電源 復式整流器是指提供直流操作電壓的整流器電源有兩個：（1）電壓源由所用變壓器或電壓互感器供電，經鐵磁諧振穩壓器（當穩壓要求較高時裝設）和硅

12、整流器供電給控制、保護等二次回路。（2）電流源由電流互感器供電，同樣經鐵磁諧振穩壓器（也是穩壓要求較高時裝設）和硅整流器供電給控制、保護等二次回路。圖7-2 復式整流裝置的接線示意圖TA-電流互感器 TV-電壓互感器 U1、U2-硅整流器 第二節第二節 高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制和信號回路 一一. 概概 述述 高壓斷路器的控制回路，是指控制（操作）高壓斷路器分、合閘的回路。它取決于斷路器操作機構的型式和操作電源的類別。電磁操作機構只能采用直流操作電源，彈簧操作機構和手動操作機構可交直流兩用，不過一般采用交流操作電源。 信號回路是用來指示一次系統設備運行狀態的二次回路。信號按用途

13、分，有斷路器位置信號、事故信號和預告信號等。 斷路器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在一次系統事故情況下的工作狀態。一般是紅燈閃光，表示斷路器自動合閘；綠燈閃光，表示斷路器自動跳閘。此外，還有事故音響信號和光字牌等。 預告信號是在一次系統出現不正常工作狀態時或在故障初期發出的報警信號。例如變壓器過負荷或者輕瓦斯動作時，就發出區別于上述事故音響信號的另一種預告音響信號，同時光字牌亮，指示出故障的性質和地點，值班員可根據預告信號及時處理。 對斷路器的控制和信號回路有下列主要要求：(1) 應能監視

14、控制回路的保護裝置（如熔斷器）及其分、合閘回路的完好性，以保證斷路器的正常工作，通常采用燈光監視的方式。(2) 合閘或分閘完成后，應能使命令脈沖解除，即能切斷合閘或分閘的電源。(3) 應能指示斷路器正常合閘和分閘的位置狀態，并在自動合閘和自動跳閘時有明顯的指示信號。如前所述，通常用紅、綠燈的平光來指示斷路器的正常合閘和分閘的位置狀態，而用紅、綠燈的閃光來指示斷路器的自動合閘和跳閘。(4) 斷路器的事故跳閘信號回路，應按“不對應原理”接線。當斷路器采用手動操作機構時，利用操作機構的輔助觸點與斷路器的輔助觸點構成“不對應”關系，即操作機構手柄在合閘位置而斷路器已經跳閘時，發出事故跳閘信號。當斷路器

15、采用電磁操作機構或彈簧操作機構時，則利用控制開關的觸點與斷路器的輔助觸點構成“不對應”關系，即控制開關手柄在合閘位置而斷路器已經跳閘時，發出事故跳閘信號。 (5) 對有可能出現不正常工作狀態或故障的設備，應裝設預告信號。預告信號應能使控制室或值班室的中央信號裝置發出音響或燈光信號，并能指示故障地點和性質。通常預告音響信號用電鈴，而事故音響信號用電笛，兩者有所區別。圖7-3 手動操作的斷路器控制和信號回路WC-控制小母線 WS-信號小母線 GN-綠色指示燈 RD-紅色指示燈 R-限流電阻 YR-跳閘線圈(脫扣器) KM-繼電保護出口繼電器觸點QF16-斷路器QF的輔助觸點 QM-手動操作機構輔助

16、觸點 分閘時，扳下操作機構手柄使斷路器分閘。這時斷路器的輔助觸點QF3-4斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點QF1-2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器QF已經分閘。綠燈GN亮，還表示控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即綠燈GN同時起著監視控制回路完好性的作用。 在正常操作斷路器分、合閘時，由于操作機構輔助觸點QM與斷路器的輔助觸點QF5-6是同時切換的，總是一開一合，所以事故信號回路總是不通的，因而不會錯誤地發出事故信號。 當一次電路發生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器KM的觸點閉合，接通跳閘線圈YR的回路（觸點QF3-4原已閉合），使斷路器QF跳閘。隨后觸點QF3-4斷開，使紅燈R

17、D滅，并切斷YR的跳閘電源。與此同時，觸點QF1-2閉合，使綠燈GN亮。這時操作機構的操作手柄雖然仍在合閘位置，但其黃色指示牌掉下，表示斷路器已自動跳閘。同時事故信號回路接通，發出音響和燈光信號。這事故信號回路正是按“不對應原理”來接線的：由于操作機構仍在合閘位置，其輔助觸點QM閉合，而斷路器因已跳閘，其輔助觸點QF5-6也返回閉合，因此事故信號回路接通。當值班員得知事故跳閘信號后，可將操作手柄扳下至分閘位置，這時黃色指示牌隨之返回，事故信號也隨之解除。 控制回路中分別與指示燈GN和RD 串聯的電阻R1和R2，主要用來防止指示燈的燈座短路時造成控制回路短路或斷路器誤跳閘。 二二. 采用手動操作

18、的斷路器控制和信號回路采用手動操作的斷路器控制和信號回路 圖7-3是手動操作的斷路器控制和信號回路的原理圖。 合閘時，推上操作機構手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點QF3-4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器QF已經合閘。由于有限流電阻R，跳閘線圈YR雖有電流通過，但電流很小，不會動作。紅燈RD亮，還表示跳閘線圈YR回路及控制回路的熔斷器FU1、FU2是完好的，即紅燈RD同時起著監視跳閘回路完好性的作用。 三三. 采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路 圖7-4是采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路原理圖。其操作電源采用圖7-1所示的硅整流電容儲能的直流系

19、統。控制開關采用雙向自復式并具有保持觸點的LW5型萬能轉換開關，其手柄正常為垂直位置（0）。順時針扳轉45，為合閘（ON）操作，手松開即自動返回（復位），保持合閘狀態。反時針扳轉45，為分閘（OFF）操作，手松開也自動返回，保持分閘狀態。圖中虛線上打黑點() 的觸點，表示在此位置時觸點接通；而虛線上標出的箭頭（），表示控制開關SA手柄自動返回的方向。圖7-4 采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路WC-控制小母線 WL-燈光信號小母線 WF-閃光信號小母線 WS-信號小母線WAS-事故音響信號小母線 WO-合閘小母線 SA-控制開關 KO-合閘接觸器YO-電磁合閘線圈 YR-跳閘線圈 KM-繼

20、電保護出口繼電器觸點 QF16-斷路器QF的輔助觸點 GN-綠色指示燈 RD-紅色指示燈 ON-合閘操作方向 OFF-分閘操作方向 由于紅綠指示燈兼起監視分、合閘回路完好性的作用，長時間運行，因此耗電較多。為了減少操作電源中儲能電容器能量的過多消耗，因此另設燈光指示小母線WL（+），專門用來接入紅綠指示燈，儲能電容器的能量只用來供電給控制小母線WC。 當一次電路發生短路故障時，繼電保護動作，其出口繼電器觸點KM閉合，接通跳閘線圈YR回路（回路中觸點QF3-4原已閉合），使斷路器QF跳閘。隨后QF3-4斷開，使紅燈RD滅，并切斷跳閘回路，同時QF1-2閉合，而SA在合閘位置，其觸點SA5-6也閉

21、合，從而接通閃光電源WF（+），使綠燈閃光，表示斷路器QF自動跳閘。由于QF自動跳閘，SA在合閘位置，其觸點SA9-10閉合，而QF已經跳閘，其觸點QF5-6也閉合，因此事故音響信號回路接通，又發出音響信號。當值班員得知事故跳閘信號后，可將控制開關SA的操作手柄扳向分閘位置（反時針扳轉45后松開），使SA的觸點與QF的輔助觸點恢復對應關系，全部事故信號立即解除。 合閘時，將控制開關SA手柄順時針扳轉45，這時其觸點SA1-2接通，合閘接觸器KO通電（回路中觸點QF1-2原已閉合），其主觸點閉合，使電磁合閘線圈YO通電，斷路器QF合閘。斷路器合閘完成后，SA自動返回，其觸點SA1-2斷開，QF1

22、-2也斷開，切斷合閘回路；同時QF3-4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經合閘，并監視著跳閘線圈YR回路的完好性。 分閘時，將控制開關SA手柄反時針扳轉45，這時其觸點SA7-8接通，跳閘線圈YR通電（回路中觸點QF3-4原已閉合），使斷路器QF分閘。斷路器分閘后，SA自動返回，其觸點SA7-8斷開，QF3-4也斷開，切斷跳閘回路；同時SA3-4閉合，QF1-2也閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經分閘，并監視著合閘接觸器KO回路的完好性。圖7-4 采用電磁操作機構的斷路器控制和信號回路圖7-5 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-事故音響信號小母線 S

23、A-控制開關 SB-按鈕 SQ-儲能位置開關 YO-電磁合閘線圈YR-跳閘線圈 QF16-斷路器輔助觸點 M-儲能電動機 GN-綠色指示燈 RD-紅色指示燈 KM-繼電保護出口繼電器觸點 四四. 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 圖7-5是采用CT7型彈簧操作機構的斷路器控制和信號回路原理圖，其控制開關SA采用LW2或LW5型萬能轉換開關。 合閘時，先按下按鈕SB，使儲能電動機M通電運轉（位置開關SQ2原已閉合），從而使合閘彈簧儲能。彈簧儲能完成后，SQ2自動斷開，切斷電動機M的回路，同時位置開關SQ1閉合，為合閘作好準備。然后將控制開關SA手柄扳向

24、合閘（ON）位置，其觸點SA3-4接通，合閘線圈YO通電，使彈簧釋放，通過傳動機構（參看圖2-40）使斷路器QF合閘。合閘后，其輔助觸點QF1-2斷開，綠燈GN滅，并切斷合閘回路；同時QF3-4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器在合閘位置，并監視跳閘回路的完好性。 分閘時，將控制開關SA手柄扳向分閘（OFF）位置，其觸點SA1-2接通，跳閘線圈YR通電（回路中觸點QF3-4原已閉合），使斷路器QF分閘。分閘后，其輔助觸點QF3-4斷開，紅燈RD滅，并切斷跳閘回路；同時QF1-2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器在分閘位置，并監視合閘回路的完好性。 當一次電路發生短路故障時，保護裝置動作，其出口繼電器KM觸

25、點閉合，接通跳閘線圈YR回路（回路中觸點QF3-4原已閉合），使斷路器QF跳閘。隨后QF3-4斷開，紅燈RD滅，并切斷跳閘回路。由于斷路器是自動跳閘，SA手柄仍在合閘位置，其觸點SA9-10閉合，而斷路器QF已經跳閘，QF5-6閉合，因此事故音響信號回路接通，發出事故跳閘音響信號。值班員得知此信號后，可將控制開關SA手柄扳向分閘（OFF）位置，使SA觸點與QF的輔助觸點恢復對應關系，從而使事故跳閘信號解除。 儲能電動機M由按鈕SB控制，從而保證斷路器合在發生短路故障的一次電路上時，斷路器自動跳閘后不致重合閘，因而不需另設電氣“防跳” 裝置。 第三節第三節 電測量儀表與絕緣監視裝置電測量儀表與絕

26、緣監視裝置 一一. 電測量儀表電測量儀表 電測量儀表是指對電力裝置回路的運行參數作經常測量、選擇測量和記錄用的儀表以及作計費或技術經濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。 為了監視供電系統一次設備（電力裝置）的運行狀態和計量一次系統消耗的電能，保證供電系統安全、可靠、優質和經濟合理地運行，工廠供電系統的電力裝置中必須裝設一定數量的電測量儀表。 電測量儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計量儀表兩類。前者是對一次電路的電力運行參數作經常測量、選擇測量和記錄用的儀表；后者是對一次電路進行供用電的技術經濟考核分析和對電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，即各種電能表（又稱電度表）。(一) 對常用測量儀表的一

27、般要求 (1) 常測儀表應能正確地反映電力裝置的運行參數，能隨時監測電力裝置回路的絕緣狀況。 (2) 交流回路儀表的精確度等級，除諧波測量儀表外，不應低于2.5級；直流回路儀表的精確度等級，不應低于1.5級。 (3)1.5級和2.5級的常測儀表,應配用不低于1.0級的互感器。 (4) 儀表的測量范圍（量限）和電流互感器電流比的選擇，宜滿足電力裝置回路以額定值運行時，儀表的指示在標度尺的2/3處。對有可能過負荷運行的電力裝置回路，儀表的測量范圍，宜留有適當的過負荷裕度。對重載啟動的電動機及運行中有可能出現短時沖擊電流的電力裝置回路，宜采用具有過負荷標度尺的電流表。對有可能雙向運行的電力裝置回路，

28、應采用具有雙向標度尺的儀表。(二) 對電能計量儀表的一般要求 (1) 月平均用電量在1000MWh及以上或變壓器容量為2000kVA及以上高壓側計費的電力用戶電能計量點，應采用0.5級的有功電能表。月平均用電量小于1000MWh而大于100MWh或變壓器容量為315kVA及以上高壓側計費的電力用戶電能計量點，應采用1.0級的有功電能表。在315kVA以下的變壓器低壓側計費的電力用戶電能計量點、75kW及以上的電動機以及僅作為企業內部技術經濟考核而不計費的線路和電力裝置，均應采用2.0級有功電能表。 (2) 在315kVA及以上的變壓器高壓側計費的電力用戶電能計量點和并聯電力電容器組，均應采用2

29、.0級的無功電能表。在315kVA以下的變壓器低壓側計費的電力用戶電能計量點及僅作為企業內部技術經濟考核而不計費的電力用戶電能計量點，均可采用3.0級的無功電能表。 (3) 0.5級的有功電能表，應配用0.2級的互感器。1.0級的有功電能表，1.0級的專用電能計量儀表，2.0級計費用的有功電能表及2.0級的無功電能表，應配用不低于0.5級的互感器。僅作為企業內部技術經濟考核而不計費的2.0級有功電能表及3.0級的無功電能表，宜配用不低于1.0級的互感器。 總之，對常測儀表和計量儀表的要求，均應符合GB/T50063-2008電力裝置的電測量儀表設計規范的規定。(三) 變配電裝置中各部分儀表的配

30、置要求 (1) 在工廠的電源進線上，或在經供電部門同意的電能計量點，必須裝設計費的有功電能表和無功電能表，而且應采用經供電部門認可的標準的電能計量柜。為了解負荷電流，進線上還應裝設一只電流表。 (2) 變配電所的每段母線上，必須裝設電壓表測量電壓。在中性點非直接接地的電力系統中，各段母線上還應裝設絕緣監視裝置。(3) 35110/610kV的電力變壓器，應裝設電流表、有功功率表、無功功率表、有功電能表、無功電能表各一只，裝在哪一側視具體情況而定。610/310kV的電力變壓器，在其一側裝設電流表、有功和無功電能表各一只。610/0.4kV的電力變壓器，在高壓側裝設電流表和有功電能表各一只；如為

31、單獨經濟核算單位的變壓器，還應裝設一只無功電能表。(4) 310kV的配電線路，應裝設電流表、有功和無功電能表各一只。如果不是送往單獨經濟核算單位時，可不裝設無功電能表。當線路負荷在5000kVA及以上時，可再裝設一只有功功率表。(5) 380V的電源進線或變壓器低壓側，各相應裝一只電流表。如果變壓器高壓側未裝電能表時，低壓側還應裝設一只有功電能表。(6) 低壓動力線路上，應裝設一只電流表。低壓照明線路及三相負荷不平衡率大于15%的線路上，應裝設三只電流表分別測量三相電流。如需計量電能，一般應裝設一只三相四線有功電能表。對負荷平衡的三相動力線路，可只裝設一只單相有功電能表，實際電能按其計量的3

32、倍計。(7) 并聯電容器組的總回路上，應裝設三只電流表，分別測量三相電流；并應裝設一只無功電能表。圖7-6 610kV高壓線路電測量儀表電路圖a)接線圖 b)展開圖TA-電流互感器 TV-電壓互感器 PA-電流表 PJ1-三相有功電能表 PJ2-三相無功電能表 WV-電壓小母線 圖7-7 220/380V照明線路電測量儀表電路圖TA-電流互感器 PA-電流表 PJ-三相四線有功電能表 圖7-7是低壓220/380V照明線路上裝設的電測量儀表電路圖。 圖7-6是610kV高壓線路上裝設的電測量儀表電路圖。 關于電測量儀表的結構原理已在相關基礎課程電工測量中講述，此略。 二二. 絕緣監視裝置絕緣監

33、視裝置 絕緣監視裝置用于非直接接地的電力系統中，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。 635kV系統的絕緣監視裝置，可采用三個單相雙繞組的電壓互感器和三只電壓表，接成如圖2-15c的接線，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，接成如圖2-15d的接線。接成Y0的二次繞組，其中三只電壓表均接各相的相電壓。當一次電路某一相發生接地故障時，電壓互感器二次側的對應相的電壓表讀數指零，其他兩相的電壓表讀數則升高到線電壓。由指零電壓表的所在相即可得知該相發生了單相接地故障。但是這種絕緣監視裝置不能判明具體是哪一條線路發生了故障，所以它是

34、無選擇性的，只適于出線不多的系統及作為有選擇性的單相接地保護（參看第六章第五節）的一種輔助指示裝置。圖2-15d中電壓互感器接成開口三角（ ）的輔助二次繞組，構成零序電壓過濾器，供電給一個過電壓繼電器。在系統正常運行時，開口三角（ ）的開口處電壓接近于零，繼電器不動作。當一次電路發生單相接地故障時，將在開口三角（ ）的開口處出現近100V的零序電壓，使電壓繼電器動作，發出報警的燈光信號和音響信號。 必須注意：三相三芯柱的電壓互感器不能用來作絕緣監視裝置。因為在一次電路發生單相接地時，電壓互感器各相的一次繞組均將出現零序電壓（其值等于相電壓），從而在互感器鐵心內產生零序磁通。如果互感器是三相三芯

35、柱的，由于三相零序磁通是同相的，不可能在鐵心內閉合，只能經附近氣隙或鐵殼閉合，如圖7-8a所示，因此這些零序磁通不可能與互感器的二次繞組及輔助二次繞組交鏈，也就不能在二次繞組和輔助二次繞組內感應出零序電壓，從而它無法反應一次電路的單相接地故障。如果互感器采用如圖7-8b所示的三相五芯柱鐵心，則零序磁通可經兩個邊芯柱閉合，這樣零序磁通就能與二次繞組和輔助二次繞組交鏈，并在其中感應出零序電壓，從而可實現絕緣監視功能。圖7-8 電壓互感器中的零序磁通分布（只畫出互感器的一次繞組） a) 三相三芯柱鐵心 b) 三相五芯柱鐵心 圖7-9是610kV母線的電壓測量和絕緣監視電路圖。圖中電壓轉換開關SA用于

36、轉換測量三相母線的各個相間電壓（線電壓）。圖7-9 610kV母線的電壓測量和絕緣監視電路 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-預告信號小母線第四節第四節 供電系統的自動裝置與遠動化供電系統的自動裝置與遠動化 一一. 電力線路的自動重合閘裝置電力線路的自動重合閘裝置(一) 概 述 運行經驗表明，電力系統中的不少故障特別是架空線路上的短路故障大多是暫時性的，這些故障在斷路器跳閘后，多數能很快自行消除。例如雷擊閃絡或鳥獸造成的架空線路短路故障，往往在雷閃過后或鳥獸燒死以后，

37、線路大多能恢復正常運行。因此，如果采用自動重合閘裝置（auto-reclosing device,簡稱ARD），使斷路器在自動跳閘后又自動重合閘，大多能恢復供電，從而大大提高了供電可靠性，避免因停電而給國民經濟帶來的重大損失。 一端供電線路的三相ARD，按其不同特性有不同的分類方法。按自動重合閘的方法分，有機械式ARD和電氣式ARD。按組合元件分，有機電型、晶體管型和微機型。按重合次數分，有一次重合式、二次重合式和三次重合式等。 機械式ARD，適于采用彈簧操作機構的斷路器，可在具有交流操作電源或雖有直流跳閘電源但沒有直流合閘電源的變配電所中使用。電氣式ARD，適于采用電磁操作機構的斷路器，可在

38、具有直流操作電源的變配電所中使用。 工廠供電系統中采用的ARD，一般都是一次重合式，因為一次重合式ARD比較簡單經濟，而且基本上能滿足供電可靠性的要求。運行經驗證明：ARD的重合成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。因此工廠供電系統中一般只采用一次ARD。 (二) 電氣一次自動重合閘裝置的基本原理 圖7-10是說明電氣一次自動重合閘裝置基本原理的簡圖。 圖7-10 電氣一次自動重合閘裝置基本原理說明簡圖QF-斷路器 YR-跳閘線圈 YO-合閘線圈 KO-合閘接觸器 KAR-重合閘繼電器 KM

39、-繼電保護出口繼電器觸點 SB1-合閘按鈕 SB2-跳閘按鈕 手動合閘時，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QF合閘。 手動跳閘時，按下跳閘按鈕SB2，使跳閘線圈YR通電動作，使斷路器QF跳閘。 當一次電路發生短路故障時，繼電保護裝置動作，其出口繼電器觸點KM閉合，接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF自動跳閘。與此同時，斷路器輔助觸點QF3-4閉合，而且重合閘繼電器KAR啟動，經整定的時間后其延時閉合的常開觸點閉合，使合閘接觸器KO通電動作，從而使斷路器QF重合閘。如果一次電路上的故障是瞬時性的，已經消除，則可重合成功。如果短路故障尚未消除，則保護裝置

40、又要動作，KM的觸點又使斷路器QF再次跳閘。由于一次ARD采取了“防跳”措施（防止多次反復跳、合閘，圖7-10中未表示），因此不會再次重合閘。圖7-11 電氣一次自動重合閘裝置(ARD)展開式原理電路圖WC-控制小母線 SA1-控制開關 SA2-選擇開關 KAR-DH-2型重合閘繼電器(內含KT-時間繼電器、KM-中間繼電器、HL-指示燈及電阻R、電容器C 等) KM1-防跳繼電器(DZB-115型中間繼電器) KM2-后加速繼電器(DZS-145型中間繼電器) KS-DX-11型信號繼電器 KO-合閘接觸器 YR-跳閘線圈 XB-連接片 QF-斷路器輔助觸點 (三) 電氣一次自動重合閘裝置示

41、例 圖7-11是采用DH-2型重合閘繼電器的電氣一次自動重合閘裝置（ARD）展開式原理電路圖（圖中僅繪出與ARD有關的部分）。該電路的控制開關SA1采用表7-1所示的LW2型萬能轉換開關，其合閘（ON）和分閘（OFF）操作各有三個位置：預備分、合閘，正在分、合閘，分、合閘后。SA1兩側的箭頭“”指向就是這種操作程序。選擇開關SA2采用LW2-1.1/F4-X型，只有合閘（ON）和分閘（OFF）兩個位置，用來投入和解除ARD。 1. 一次自動重合閘裝置（ARD）的工作原理 系統正常運行時，控制開關SA1和選擇開關SA2都扳到合閘（ON）位置，ARD投入工作。這時重合閘繼電器KAR中的電容器C經R

42、 4充電，同時指示燈HL亮，表示控制小母線WC的電壓正常，電容器C處于充電狀態。 當一次電路發生短路故障而使斷路器QF自動跳閘時，斷路器輔助觸點QF1-2閉合，而控制開關SA1仍處在合閘位置，從而接通KAR的啟動回路，使KAR中的時間繼電器KT經它本身的常閉觸點KT1-2而動作。KT動作后，其常閉觸點KT1-2斷開，串入電阻R 5，使KT保持動作狀態。串入R 5的目的，是限制通過KT線圈的電流，防止線圈過熱燒毀，因為KT 線圈不是按長期接上額定電壓設計的。 時間繼電器KT 動作后，經一定延時，其延時閉合的常開觸點KT3-4閉合。這時電容器C對KAR中的中間繼電器KM的電壓線圈放電，使KM動作。

43、 中間繼電器KM動作后，其常閉觸點KM1-2斷開，使指示燈HL熄滅，表示KAR已經動作，其出口回路已經接通。合閘接觸器KO由控制小母線WC經SA2、KAR中的KM3-4、KM5-6兩對觸點及KM的電流線圈、KS線圈、連接片XB、觸點KM1 3-4和斷路器輔助觸點QF3-4而獲得電源，從而使斷路器QF重合閘。 由于中間繼電器KM是由電容器C放電而動作的，但C的放電時間不長，因此為了使KM能夠自保持，在KAR的出口回路中串入了KM的電流線圈，借KM本身的常開觸點KM3-4和KM5-6閉合使之接通，以保持KM的動作狀態。在斷路器QF合閘后，其輔助觸點QF3-4斷開而使KM的自保持解除。 在KAR的出

44、口回路中串聯信號繼電器KS，是為了記錄KAR的動作，并為KAR動作發出燈光信號和音響信號。斷路器重合成功以后，所有繼電器自動返回，電容器C又恢復充電。 要使ARD退出工作，可將SA2扳到分閘（OFF）位置，同時將出口回路中的連接片XB斷開。圖7-11 電氣一次自動重合閘裝置（ARD）展開式原理電路圖 (3) ARD的“防跳” 措施 當KAR出口回路中的中間繼電器KM的觸點被粘住時，應防止斷路器多次重合于發生永久性短路故障的一次電路上。 圖7-11所示ARD電路中，采用了兩項“防跳” 措施：1）在KAR的中間繼電器KM的電流線圈回路（即其自保持回路）中，串聯了它自身的兩對常開觸點KM3-4和KM

45、5-6。這樣，萬一其中一對常開觸點被粘住，另一對常開觸點仍能正常工作，不致發生斷路器“跳動”即反復跳、合閘現象。2）為了防止萬一KM的兩對觸點KM3-4和KM5-6同時被粘住時斷路器仍可能“跳動”，故在斷路器的跳閘線圈YR回路中，又串聯了防跳繼電器KM1的電流線圈。在斷路器分閘時，KM1的電流線圈同時通電，使KM1動作。當KM3-4和KM5-6同時被粘住時，KM1的電壓線圈經它自身的常開觸點KM1 1-2、XB、KS線圈、KM電流線圈及其兩對觸點KM3-4、KM5-6而帶電自保持，使KM1在合閘接觸器KO回路中的常閉觸點KM1 3-4也同時保持斷開，使合閘接觸器KO不致接通，從而達到“防跳”的

46、目的。因此這防跳繼電器KM1實際是一種分閘保持繼電器。 圖7-11 電氣一次自動重合閘裝置（ARD）展開式原理電路圖 2. 一次自動重合閘裝置（ARD）的基本要求 (1) 一次ARD只重合一次 如果一次電路故障是永久性的，斷路器在KAR作用下重合閘后，繼電保護又要動作，使斷路器再次自動跳閘。斷路器第二次跳閘后，KAR又要啟動，使時間繼電器KT動作。但由于電容器C還來不及充好電（充電時間需1525s），所以C的放電電流很小，不能使中間繼電器KM動作，從而KAR的出口回路不會接通，這就保證了ARD只重合一次。 (2) 用控制開關操作斷路器分閘時，ARD不應動作 如圖7-11所示，通常在分閘操作時，

47、先將選擇開關SA2扳至分閘（OFF）位置，其SA2 1-3斷開，使KAR退出工作。同時將控制開關SA1扳到“預備分閘”及“分閘后”位置時，其觸點SA1 2-4閉合，使電容器C先對R 6放電，從而使中間繼電器KM失去動作電源。因此即使SA2沒有扳到分閘位置（使KAR退出的位置），在采用SA1操作分閘時，斷路器也不會自行重合閘。 3. ARD與繼電保護裝置的配合 假設線路上裝有帶時限的過電流保護和電流速斷保護，則在線路末端發生短路時，電流速斷保護不動作，只過電流保護動作，使斷路器跳閘。斷路器跳閘后，由于KAR動作，將使斷路器重新合閘。如果短路故障是永久性的，則過電流保護又要動作，使斷路器再次跳閘。

48、但由于過電流保護帶有時限，因而將使故障延續時間延長，危害加劇。為了減小危害，縮短故障時間，因此一般采取重合閘后加速保護裝置動作的措施。 由圖7-11可知，在KAR動作后，KM的常開觸點KM7-8閉合，使加速繼電器KM2動作，其延時斷開的常開觸點立即閉合。如果一次電路的短路故障是永久性的，則由于KM2觸點的閉合，使保護裝置啟動后，不經時限元件，而只經KM2觸點直接接通保護裝置出口元件，使斷路器快速跳閘。ARD與保護裝置的這種配合方式，稱為ARD“后加速”。 由圖7-11還可看出，控制開關SA1還有一對觸點SA1 25-28，它在SA1手柄在“合閘”位置時接通。因此當一次電路存在著故障而SA1手柄

49、在“合閘”位置時，直接接通加速繼電器KM2，也能加速故障電路的切除。 采用了防跳繼電器KM1以后，即使用控制開關SA1操作斷路器合閘，只要一次電路存在著故障，繼電保護使斷路器跳閘后，斷路器也不會再次合閘。當SA1的手柄扳到“合閘”位置時，其觸點SA1 5-8閉合，合閘接觸器KO通電，使斷路器合閘。如果一次電路存在著故障，繼電保護將使斷路器自動跳閘。在跳閘回路接通時，防跳繼電器KM1啟動。這時即使SA1手柄扳在“合閘”位置，但由于KO回路中KM1的常閉觸點KM1 3-4斷開，SA1的觸點SA1 5-8閉合，也不會再次接通KO，而是接通KM1的電壓線圈使KM1自保持，從而避免斷路器再次合閘，達到“

50、防跳”的要求。當SA1回到“合閘后”位置時，其觸點SA1 5-8斷開，使KM1的自保持隨之解除。圖7-11 電氣一次自動重合閘裝置(ARD)展開式原理電路圖 二二. 備用電源自動投入裝置備用電源自動投入裝置(一) 概 述 在要求供電可靠性較高的工廠變配電所中，通常設有兩路及以上的電源進線。在車間變電所低壓側，一般也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（auto-put-into device of reserve-source，簡稱APD），則在工作電源線路突然停電時，利用失壓保護裝置使該線路的斷路器跳閘，并在APD作用下，使備用電源線路的斷

51、路器迅速合閘，投入備用電源，恢復供電，從而大大提高供電可靠性。(二) 備用電源自動投入的基本原理 圖7-12是說明備用電源自動投入基本原理的電氣簡圖。 假設電源進線WL1在工作，WL2為備用，其斷路器QF2斷開，但其兩側隔離開關（圖上未畫）是閉合的。當工作電源WL1斷電引起失壓保護動作使QF1跳閘時，其常開觸點QF1 3-4斷開，使原已通電動作的時間繼電器KT斷電，但其延時斷開觸點尚未及斷開。這時QF1的另一對常閉觸點QF1 1-2閉合，而使合閘接觸器KO通電動作，使斷路器QF2合閘，從而使備用電源WL2投入運行，恢復對變配電所的供電。備用電源WL2投入后，KT的延時斷開觸點斷開，切斷KO回路

52、，同時QF2的聯鎖觸點QF2 1-2斷開，切斷YO回路，避免YO長期通電（YO是按短時大功率設計的）。由此可見，雙電源進線又配備以APD時，供電可靠性大大提高。但是雙電源單母線不分段接線，如果母線上發生故障，整個變配電所仍要停電。因此對有重要負荷的場合，宜采用單母線分段供電的方式，如圖1-1的2號車間變電所。圖7-12 備用電源自動投入裝置基本原理說明簡圖QF1-工作電源進線WL1上的斷路器 QF2-備用電源進線WL2上的斷路器KT-時間繼電器 KO-合閘接觸器 YO-斷路器QF2的合閘線圈 假設電源WL1在工作，WL2在備用，即斷路器QF1在合閘位置，QF2在分閘位置。這時控制開關SA1在“

53、合閘后”位置，SA2在“分閘后”位置，它們的觸點5-8和6-7均斷開，而觸點SA1 13-16接通，觸點SA2 13-16斷開。指示燈RD1(紅燈)亮，GN1(綠燈)滅；RD2(紅燈)滅，GN2(綠燈)亮。 當工作電源WL1斷電時，電壓繼電器KV1和KV2動作，它們的觸點返回閉合，接通時間繼電器KT1，其延時閉合的常開觸點閉合，接通信號繼電器KS1和跳閘線圈YR1，使斷路器QF1跳閘，同時給出跳閘信號，紅燈RD1因觸點QF1 5-6斷開而熄滅，綠燈GN1因觸點QF1 7-8閉合而點亮。與此同時，斷路器QF2的合閘線圈YO2因觸點QF1 1-2閉合而通電，使斷路器QF2合閘，從而使備用電源WL2

54、自動投入，恢復變配電所的供電，同時紅燈RD2亮，綠燈GN2滅。 反之，如果運行的備用電源WL2又斷電時，同樣地，電壓繼電器KV3、KV4將使斷路器QF2跳閘，使QF1合閘，又自動投入電源WL1。(三) 高壓雙電源互為備用的APD電路示例 圖7-13是高壓雙電源互為備用的APD電路，采用的控制開關SA1、SA2均為表7-1所示的LW2 型萬能轉換開關，其觸點5-8只在“合閘” 時接通，觸點6-7只在“分閘” 時接通。斷路器QF1和QF2均采用交流操作的CT7型彈簧操作機構。圖7-13 高壓雙電源互為備用的APD電路 WL1、WL2-電源進線 QF1、QF2-斷路器 TV1、TV2-電壓互感器(其

55、二次側相序為a、b、c) SA1、SA2-控制開關 KV1KV4-電壓繼電器 KT1、KT2-時間繼電器 KM1、KM2-中間繼電器 KS1KS4-信號繼電器 YR1、YR2-跳閘線圈 YO1、YO2-合閘線圈 RD1、RD2-紅色指示燈 GN1、GN2-綠色指示燈 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)供電系統模擬盤一塊，盤上繪有供電系統電路圖，電路圖上每臺斷路器都裝有分、合閘狀態指示燈。在事故跳閘時，相應的指示燈(綠燈)還要閃光，指出跳閘的具體部位，同時發出音響信號。(2)數據采集和控制用計算機系統一套，包括：主機一臺，用以直接發出各項指令進行操作；打印機一

56、臺，可根據指令隨時打印出所需的數據資料；彩色顯示器(CRT)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。 三三. 工廠供電系統遠動化簡介工廠供電系統遠動化簡介(一) 概 述 隨著工業生產的發展和科學技術的進步，工廠（特別是現代化大型工廠）供電系統的控制、信號和監測工作，已開始由人工管理、就地監控發展為遠動化，實現遙控、遙信和遙測，即所謂“三遙”。 工廠供電系統的遠動化，就是由工廠的動力中心調度室對本系統所屬各變

57、配電所或其他動力設施的運行實現遙控、遙信和遙測。 工廠供電系統實現遠動化以后，不僅可提高工廠供電系統管理的自動化水平，而且可在一定程度上實現工廠供電系統的優化運行，能夠及時處理事故，減少事故停電的時間，更好地保證工廠供電系統的安全經濟運行。 工廠供電系統的遠動裝置，現在多采用微機（微型計算機簡稱）來實現。(二) 微機控制的供電系統三遙裝置簡介 微機控制的供電系統三遙裝置，由調度端、執行端及聯系兩端的信號通道等三部分組成，如圖7-14所示。 數據處理用微機的功能主要有：(1)根據所記錄的全天半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

58、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)統計和分析運行和事故情況等。圖7-14 微機控制的工廠供電系統三遙裝置框圖 3. 執行端 執行端是用邏輯電路和繼電器組裝而成的成套控制箱。每一被控點至少應裝設一臺。它的主要功能是：(1) 遙控 對斷路器進行遠距離分、合閘操作。(2) 遙信 其中一部分反應被控斷路器的分、合閘狀態以及事故跳閘的報警；另一部分反應事故預告信號，可實現過負荷、過電壓、變壓器瓦斯保護及超溫等的報警。(3) 遙測 包括電流、電壓等參數的遙測，其中可設一路電流、電壓等參數為常測，其余為定時循環檢測或自動選測。(4) 電能遙測 分別遙測有功和無功電能。

59、電能信號分別取自有功和無功電能表，表內裝有光電轉換單元，將電能表的鋁盤轉數轉換成脈沖信號送回調度端。微機在工廠供電系統中的應用，大大提高了供電系統的運行水平，使供電系統的運行更加安全、可靠、優質和經濟合理。 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；傳送距離小于1km時，也可采用控制電纜或塑料絕緣導線。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，如圖7-15所示。圖7-15 三遙裝置通道敷設示意圖 第五節第五節 二次回路的安裝接線和接線圖二次回路的安裝接線和接線圖一一. 二次回路的安裝接線要求二次回路的安裝接線要

60、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，二次回路的安裝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、柜內的導線中間不應有接頭，導線芯線應無損傷。(4) 電纜芯線和所配導線的端部均應標明其回路編號，編號應正確，字跡清楚，且不脫色。(5) 配線應整齊、清晰、美觀，導線絕緣應良好、無損傷。(6) 每個接線端子的每側接線宜為一根，不得超過2根；對于插接式端子，不同截面的兩根不得接在同一端子上；對于螺栓連接端子，當接兩根導線時，中間應加平墊片。(7) 二次回路接地應設專用螺栓。