第5章_风电场电气二次系统

风电场电气系统
风电场电气二次系统
§5.1.3.6 中间继电器 中间继电器常用于二次系统中增加某一控制电路触点数量和容量
BM+ KM1+ KA 2 1 3 5 7 BM断路器1操作机构 断路器2操作机构 断路器3操作机构
4
6
KM1KM2KM3-
KM2+
KM3+
8
继电器端子接线图
当电流继电器KA触点闭合后，中间继电器的线圈带电，其三 个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构 的跳闸。通过本例可以看出，使用中间继电器可以方便地实 现将某一控制命令下发到多个控制回路中。
相间电流速断保护的展开接线图
TAc
速 断 保 护
交 流 回 路
+
KA1 KS XB QF YT
电源 跳闸 回路 直 流 回 路
KA2 至信号 KS
信号
整个回路的布置采用从上往下、从左往右的方式来描述逻辑功 能的实现。为了便于理解，图形描述的右侧一般需要加入对回路 的文字描述。
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§5.1.2 继电器表示符号
在专业研究和工程实践中，往往采用类似于电气主接线（一次 系统）的处理方式，以简化的符号来表示继电器和二次电路。
继电器内部示意
+220V LD -220V 电路2 +220V +220V SB
KC
2 4
HA -220V 电路3 +220V 电路4 -220V 220V 电路1
1 3 9 5 7
HD
6 8
-
图中的继电器有8个接线端子，其线圈通过7-8端子与外部电 路连接、1-2端子间为常开触点、4-6端子间接有延时闭合的常 闭触点、5-9端子间为常闭触点、5-3端子间为常开触点，而端 子5是端子3和9的公共端子。
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§5.1.2 继电器表示符号
§5.2 二次部分的其它元件
§5.2.1 接触器
接触器的原理和继电器类似，电力系统中常用的电磁型的接触 器，也是依靠线圈带电来吸附触点的分合。 在电气二次部分，接触器常用于断路器的合闸，其线圈接于断 路器的操作回路，触点接入合闸回路，用以分合较大的合闸电 流。
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§5.2.1 接触器
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§5.1.3.5 时间继电器 常由其它继电器或控制元件启动，用以判别某一状态的持续时 间，使被控设备或电路按照预定的时间动作。
KM+
KA
KM2 1 3 5 7
图为由电流继电器和时间继电器 组成的带时限过电流逻辑电路
送去断路器 操作机构
4
6 8
继电器端子接线图
当电流继电器KA触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线 端子4和6之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当KA触点持 续闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间 后，4和6之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构 发出跳闸命令。
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§5.1.1继电器的结构和原理
BS HD 电路2 电路1 220V
－
+ 5V
－
+
按钮BS的触点处于打开位置，电路1 开路，继电器线圈不带电，连接于电 路2中的继电器触点处于打开位置。
当按钮按下时，电路1接通，继电 器线圈中有电流流过，产生磁场， 形成线圈对可动铁片的吸附，连接 于电路2中的继电器触点闭合，接 于电路2中的灯泡会亮起来。
WC+
WCFU2
控制小母线 熔断器
R
YT
红灯指示 回路 保护跳闸
KA FU3 + YC KM KM FU4 -
合闸回路
SA M708+ 9 10
5 QF
6 -700 事故音响回路
应用了控制开关的断路器控制回路简化示意图
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§5.2.2 控制开关
上图中控制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，还 引入闪光指示回路及事故音响回路作为故障后的灯光和音响 信号指示。
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§5.1.3.2 电压继电器 电压继电器用于继电保护装置中的过电压保护或欠电压闭锁 其线圈接入PT二次侧的交流电压小母线上，触点用于启动控 制回路跳闸或与其它保护继电器组成相关保护逻辑。
PT二次交流电压 小母线 至其它保护 装置 至其它保护 装置
A B C N
电压继电器引入PT二次交流电压 小母线的A、C相之间的线电压， 用于闭锁其它保护元件。
除电磁型继电器外还有晶体管继电器、静态继电器及微机继 电器等，分别采用二极管、集成电路和微处理器等元件来实 现相同的逻辑。 对于复杂的电气二次系统，需要采用各种不同种类的继电器 来构建二次电路，实现其控制、监视和保护等功能。
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§5.1.3 常用的继电器类型
在电气二次系统中常见的继电器有：电流继电器、电压继电器、 时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动继电器、冲 击继电器、信号继电器，等等。 这些继电器的主要区别在于其控制电路的不同。
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§5.2.1 接触器
当断路器QF为分闸状态时，其常开辅助触点为分位（3、4之 间），常闭辅助触点为合位（1、2之间）。绿灯由于带有电 压发出平光，指示断路器当前处于分闸位置。
当合闸按钮SB1按下时，接触器流过较大电流，其触点闭合， 合闸线圈YC带电，将断路器QF闭合。常开触点闭合（3、4 之间），而常闭触点（1、2之间）打开。触器KM的线圈都不 再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。红灯则发出平 光，指示断路器处于合闸位置。
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第5章 风电场电气二次系统 朱永强
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第5章 风电场电气二次系统
关注的问题 电气二次系统的概念和功能是什么？主要设备的种类有哪些？ 主要的电气二次回路，电气二次系统的图形表示方法 风电场和升压变电站电气二次系统的构成 变电站综合自动化技术 教学目标 了解电气二次部分的含义和功能，其主要设备及其原理和功能， 掌握电气二次系统的图形表示方法， 了解风电场和升压变电站电气二次系统的构成， 对我国目前普遍采用的变电站综合自动化技术有一定认知。
线圈 端子
子 触点
i
线圈部分 触点 端子
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§5.1.1继电器的结构和原理
继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而实现 由线圈至触点的顺序控制。 线圈可以反映不同的电气量，进而用于实现触点位置的变换。 通常所要反映的电气量有若干种，例如某一特定电压/电流 （可以是交流也可以是直流）的有或无、大或小，等等，以 此来实现对应的各种逻辑。 继电器的触点也可以有不同的逻辑。 依靠不同类型的线圈和不同类型的触点，继电器可以实现二 次回路中比较复杂的逻辑。
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§5.1.3.1 电流继电器
QF IC＇ 2 4 6 IC 8 1 3 5
启动时间继电器或
直接接于控制回路
触发断路器QF跳闸
7
继电器端子接线图
XX线
继电器接线端子2和8之间的两个线圈串联，2和8端子和继电 器外部的CT交流电路相连，用于判别某线路中C相电流是否超 过继电器的整定值。当电流越限时，继电器接线端子1和3之间 的常开触点闭合，触发保护回路中的时间继电器动作，或直接 用于控制回路中的断路器跳闸。
1 3 5 7 继电器端子
接线图
2 4 6 8
闭锁其它 回路
系统正常运行时，接线端子2和8串联的线圈带有100V左右的 电压，其常闭触点此时打开，实现对其它电路的闭锁；当AC 之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。
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§5.1.3.3 功率继电器： 功率继电器判别某支路上流过的功率的方向，动作限值是一个 角度区间。 当电流和电压的相角差处于某一设定的区间内时，继电器动作。
PT
至其它保护装置 至其它保护装置 常用的采用90°接线的 CT Ia 1 2 功率继电器如图所示， 3 4 其接线端子5和6之间的 I 6 U 5 电压线圈接BC相电压， a 继电器端子接线图 而接线端子2和4之间的 电流线圈接入A相电流。 当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子 1和3之间的常开触点闭合。
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§5.1.4 继电保护的接线图
§5.1.4.1 原理接线图 在二次系统的应用中常采用原理接线图来描述某一设备的继 电保护动作原理。 KS 至信号
QF
YT QF + KA2 + KA1 KA1 KS XB
KA1、KA2交流电流继电器 KS 信号继电器 断路器 断路器跳闸线圈 连接片（压板）
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§5.1 继电器
§5.1.1继电器的结构和原理
在电路中，继电器控制逻辑的实现依赖于其自身结构，即线 圈和触点的基本设计。 传统的电磁型继电器由线圈、触点以及它们的接线端子和可 动铁片、复位弹簧组成。 当继电器线圈带电后，继电器触点在 可动铁片的带动下位置发生变化，这 可动铁片 是线圈中流过电流所产生的电磁力吸 线 触点端子 圈 引可动铁片的结果。 端
触点 1
手柄
45°
分闸后 合闸后
45° ×
2 4 6 8 10 × × × × × ×
3 5 7
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9
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§5.2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 控制开关
WL+
FU1 1 3 5 7 SA QF 2 1 2 KM 4 LD 6 QF 8 HD R 3 4 电动跳闸回路 电动合闸回路 绿灯指示 回路 故障跳闸 闪光指示
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§5.2.2 控制开关
除了一些简单控制回路以外，常用控制开关来实现电路的复 杂逻辑控制。 所示为LW15型控制开关，其正面有用于人 工控制的手柄，手柄有三个位置，中间位置 可以顺时针和逆时针旋转45°。其后部为接 线端子，用来连接电路，最终实现对于电路 的控制。 手柄位置 0° 接线端子
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对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、 维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备， 称为二次设备，如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。
由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调 节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。
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§5.2.1 接触器
+
FU1 QF SB1 LD SB2 HD R + FU3 KM YC R QF 1 2 QF 3 4
FU2 KM
控制小母线
熔断器
电动合闸回路
绿灯指示 回路
电动跳闸回路
YT
红灯指示 回路
KM FU4
-
合闸回路
SB1和断路器QF常闭辅助触点（1、2之间）、合闸接触器 KM的线圈形成合闸回路；SB2和断路器QF常开辅助触点（3、 4之间）、跳闸线圈YT形成跳闸回路。
断路器辅助触点不同于继电器触点，它是位置触点，联动于断 路器位置的变化，当断路器处于分位时，常开触点为分、常闭 触点为合，断路器分闸时则刚好相反。 为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸回路 中并联有红绿灯指示回路。 在电力系统中常用红灯表示断路器处于合闸位置，绿灯表示断 路器处于分闸位置； 但电路连接中，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红灯串 联高电阻接入分闸回路。
KA2
QF YT XB
A
C
上图为10kV及35kV线路中常用的采用两相CT作为相间保护的 电流速断保护原理图。 原理接线图只描述继电保护回路搭建的基本原理
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TAa A411 C411 N411 KA1 KA2
§5.1.4.2 展开接线图 展开图对于二次回路的描述是按 照回路表示的，由于不同的回路 实现不同的功能，因此它其实是 以功能来描述二次回路的。
＇
QF
A B C N
*
I
*
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§5.1.3.4 差动继电器：
图中继电器的节点端子2、5、3及1采用星型接法，分别与变 压器高、中、低三侧的C相CT相接，在继电器内部经过变流器 汇流形成差流；差流再变换到二次绕组上，接于二次绕组的电 流继电器感应差流的大小，决定是否动作；当差流越限（时， 继电器接线端子10和12之间的常开触点闭合。
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§5.1.3.1电流继电器 电流继电器反映一次回路中的电流越限，常用于二次系统的保 护回路，例如用于电机、变压器和输电线路等设备的过负荷及 短路保护。 它的继电器线圈接入CT的二次侧交流电流回路，触点则引出 至直流控制回路，用以启动时间继电器的动作或直接触发断路 器分闸。