第七章 二次回路与配电自动化

第七章二次回路与配电自动化

答案

7-1二次回路包括哪些部分？各部分的功能是什么？

答：二次回路是用来控制、指示、检测和保护一次电路运行的电路。二次回路又称为二次系统。按功能二次回路可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动化回路，为保证二次回路的用电，还有相应的操作电源回路等。

断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通、断操作，当线路发生短路故障时，电流互感器二次回路有较大的电流，相应继电保护的电流继电器动作，保护回路作出相应的动作，一方面保护回路中的出口（中间）继电器接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，断路器的辅助触点启动信号系统回路发出声响和灯光信号。另一方面保护回路中相应的故障动作回路的信号继电器向信号回路发出信号。操作电源主要是向二次回路提供所需的电源。电压、电流互感器还向监测、电能计量回路提供线路电流和电压参数。

7-2二次回路的操作电源是如何得到的？

答：断路器需要配用专门的操动机构，操动机构工作时需要电源；另外，控制回路、信号回路、保护回路的工作也需要电源，这些电源称为操作电源。操作电源有直流操作电源和交流操作电源之分。

1．直流操作电源：断路器的电磁操动机构、弹簧操动机构，变电站控制、信号、继电保护回路等均可以采用直流操作电源。

直流操作电源的取得有两种途径：

（1）采用蓄电池的直流操作电源，这种方式因供电可靠性好、体积小、重量轻、成套性强、安装维护方便而得到广泛的应用，但投资较高，其接线如图7-1所示。

（2）采用带电容储能的硅整流装置作直流操作电源，这种方式造价低，但可靠性较差，只能用于主结线简单且供电可靠性要求不高的变电站。

2．交流操作电源：交流操作不需专门的电流变换装置，投资省，建设快，二次接线简单，运行维护方便；当保护、控制、信号回路的容量不大时，保护装置的操作电源可取自电流互感器的二次侧，控制、信号回路的操作电源可取自电压互感器的二次侧。

但只有采用弹簧操动机构的断路器才能使用交流电源作操作电源，而弹簧操动机构的造价又较高；同时，采用交流操作电源的继电保护装置时，电流互感器二次负荷增加，有时不能满足保护要求；且交流继电器不配套，使交流操作的采用受到限制。因此，交流操作一般

用于能满足继电保护要求、出线回路少的小型变配电站。

7-3直流操作电源和交流操作电源有何区别？

答：直流操作电源：断路器的电磁操动机构、弹簧操动机构，变电站控制、信号、继电保护回路等均可以采用直流操作电源。

交流操作不需专门的电流变换装置，投资省，建设快，二次接线简单，运行维护方便；当保护、控制、信号回路的容量不大时，保护装置的操作电源可取自电流互感器的二次侧，控制、信号回路的操作电源可取自电压互感器的二次侧。

但只有采用弹簧操动机构的断路器才能使用交流电源作操作电源，而弹簧操动机构的造价又较高；同时，采用交流操作电源的继电保护装置时，电流互感器二次负荷增加，有时不能满足保护要求；且交流继电器不配套，使交流操作的采用受到限制。因此，交流操作一般用于能满足继电保护要求、出线回路少的小型变配电站。

7-4断路器的控制信号回路的主要功能是什么？事故信号按什么原理发出？并说明防跳线回路的工作原理。

答：断路器的控制回路是指控制（操作）断路器分、合闸的回路。可根据断路器的操动机构型式和操作电源进行分类。按操动机构分，断路器有手力式、电磁式和弹簧式等；按操作电源分，断路器有直流和交流两类。电磁操动机构只能采用直流操作电源；弹簧操动机构和手力操动机构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。

事故信号发出的两条基本原则如下：

（1）各断路器均应有事故跳闸信号。断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”接线。当采用电磁操动机构或弹簧操动机构时，利用控制开关的触点与断路器的辅助触点构成不对应关系，即控制开关在合闸位置而断路器已跳闸时，发出事故跳闸信号。

（2）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应装设预告信号。预告信号应能使控制室或值班室的中央信号装置发出音响和灯光信号，并能指示故障地点和性质。一般预告音响信号用电铃，而事故音响信号用电笛，两者有所区别。

防跳线功能具体见课本P223图7-4所示：

在没有KTL的情况下，合闸后，若出现机械故障使控制开关SA的触点5－8被卡死，同时又遇永久性故障时，继电保护使断路器分闸，断路器的辅助接点QFI闭合，合闸回路再次接通，断路器再次合闸，继电保护又使断路器分闸……这个过程循环往复，称为断路器“跳跃”。这种现象对断路器和系统都是危害很大的。因此在断路器控制回路中增加“防跳”功能。

“防跳”功能主要由继电器KTL完成。当由SA合闸接通5－8时，若遇短路故障，继电保护出口继电器ZK闭合，KTL电流线圈通电，KTLI闭合，KTLZ断开，其KTL电压线圈也通电，自保持。断路器分闸后，QFI闭合，即使5－8触点被卡死，因为KTLZ已断开，所以断路器不会合问。当58触点断开后，KTL电压线圈失电，KTLZ闭合，作好下次合闸的准备。7-5自动重合闸装置的主要作用是什么？与保护配合的前、后加速是指什么？

答：在线路上，尤其是架空线路上，由于雷电大气过电压或电网操作过电压，在线路或设备上引起放电闪络，闪络时间约40μs左右，闪络时使线路形成短路，使断路器分闸，线路停电，造成损失。人们在实践中发现，因闪络使电网出现短路故障，断路器分闸后，绝大多数短路故障已经消失，只有极少数故障是永久性的。需要检修线路或设备才能排除的故障，称为永久性故障。在电路切断后能迅速消失的故障称为瞬时性故障。据此，人们提出了自动重合闸装置，以减少瞬时性故障停电所造成的损失。

自动重合闸前加速保护如图7-7所示，ARD装置设于首段线路上，当各级线路段中任何一级线路短路时，短路点前各段线路上的过电流保护装置的起动继电器均会起动。此时，设有ARD装置的线路段WLI上的过电流保护时间环节被闭锁，其过电流保护失去选择性，瞬时跳闸。然后，ARD装置迅速动作进行重合闸操作，若重合成功，则线路继续运行；若重合不成功，则WLI上的过电流保护时间环节在ARD装置动作后即被释放，其过电流保护应按整定时限动作，因此，此时由故障线路上的过电流保护选择性动作，切除故障线路。这种自动重合闸装置与保护的配合方式称为自动重合闸前加速保护。

自动重合闸后加速保护：如图7-8所示（见书P231），每条线路上都装设ARD装置，当某条线路短路时，线路上的过电流保护装置按选择性动作跳闸。然后，该线路上的ARD装置动作进行重合闸操作，若重合成功，则线路继续运行；若重合不成功，则故障线路的过电流保护装置的时间环节会在ARD装置动作后被闭锁，此时，该过电流保护装置将瞬时动作跳闸。7-6备用电源自动投入装置的主要作用是什么？对明备用系统和暗备用系统的要求有何区别？

答：在供电安全性和可靠性需求较高的高层建筑及重要工业企业的变电站中，一般都设置两个及以上的电源，电源容量和线路均留有备用。为了实现工作电源或线路故障时，安全、迅