工厂供电与电气控制技术第七章变电所的二次回路与自动装置

+4W5°C→SA1-2→ QF1-2→KO→- WC
QF合闸
F松开手柄，SA自动回到“合闸后”的位置。
+WL→ RD→ R→ QF3-4→YR→-WC
红灯RD亮
红灯亮既表明断路器正处于合闸位置，也表明断路器的跳闸回路是完好的。
（2） “分闸”： SA的手柄反时针扳转45°
+WC→SA7-8→QF3-4→YR→-WC
ü预备操作位置：“预备合闸”和“预备跳闸”(LW5无） ü操作位置：“合闸”和“跳闸” ü固定位置：“合闸后”和“跳闸后” 合闸操作顺序：预备合闸→合闸→合闸后 跳闸操作顺序：预备跳闸→跳闸→跳闸后 uLW型控制开关的触点图表:可查相关手册。
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2、工作原理
（1） “合闸”（不松手）： SA的手柄顺时针扳转
Ø断路器的事故跳闸回路，应按“不对应原理”接线 ； Ø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； Ø在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。
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二、采用手动操作机构的断路器控制和信号回路
如图7-6 。工作原理： (1)合闸时，推上操作手柄使断 路器合闸。断路器的辅助触点 QF3-4闭合，红灯RD亮，指示 断路器已经合闸通电。由于有 限流电阻R2，跳闸线圈YR虽 有电流通过，但电流很小，不 会跳闸。红灯RD亮，还表示跳 闸回路及控制回路电源的熔断 器FU1和FU2是完好的，即红 灯RD同时起着监视跳闸回路完 好性的作用。
三、电磁式操作机构断路器的控制回路和信号系统
图7-7是采用电磁 式操作机构断路器 的控制和信号回路 原理图。
KO:合闸接触器 YO:QF的合闸线圈 YR:QF的跳闸线圈
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图7-7 电磁式操作机构断路器的控制 和信号回路原理图
1、控制开关
u控制开关又称为“万能转换开关”，是电气工作人员对断 路器进行分、合闸控制的操作元件。 u目前变电所多采用LW2/5型控制开关，它共有6/4个位置：
F缺点：需修建有特殊要求的蓄电池室，购置大量的充电设 备和蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工 20作20/1量0/5 大，可靠性低。
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图7-2 复式整流装置接线示意图
三、交流操作电源
分为电压源和电流源 F优点：投资小、接线简单可靠、运行维护方便。 F缺点：不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其它二次回路。
u手动合闸时： SA2、 SA1打到合闸位置，触点SA15-8接通 → KO得电→ QF合闸，同时SA125-28接通，SA12-4断开，重合 闸回路获得正电源，正电源经电阻R4向电容C充电，但电压 需经10～15s才能充到操作电源电压。
触点SA125-28接通后，使加速继电器KM2动作，若线路上有 故障，则QF合闸后，继电保护随即动作，使QF瞬时动作。 这时电容两端的电压还比较低，不能使KM动作，故QF不能 重合。
红灯RD灭
+WF→SA5-6→ GR→ R→ QF1-2 → -WC
绿灯闪光
WS→SA9-10→ QF5-6 → WAS
发出音响信号
绿灯闪光，事故信号装置发出音响，表明断路器是自动跳闸的。只有将SA手柄 转到“跳闸后”位置，绿灯才变为平光，事故音响信号才停止。
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四、弹簧操作机构断路器的控制回路和信号系统
第七章 变电所的二次回路与自动装置
主要内容： 二次回路及操作电源 高压断路器的控制和信号回路 供电系统的自动装置与远动化
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第一节 二次回路及操作电源
一、概述
二次回路：指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的 电路，也称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、 继电保护和自动化系统等。 n分类 Ø按电源性质：直流回路，交流回路（分电流、电压回路） Ø按用途：QF控制回路、信号回路、继电保护回路和自动装置 回路等 n作用 一次回路的辅助系统，保障一次回路的安全、可靠、优质和经 济运行
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图7-14 备用电源自动投入的两种基本接线方式
a）明备用 b）暗备用
u对备用电源自动投入装置的基本要求
ü工作电源不论任何原因断开，备用电源应能自动投入；
ü必须在工作电源确已断开，而备用电源电压也正常时，才 允许投入备用电源。 üAPD的动作时间应尽可能短，以利于电动机的自起动和缩 短停电时间； üAPD只能动作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故 障上； ü当电压互感器的二次回路断线时，APD 不应误动作； ü若备用电源容量不足，应在APD 动作的同时切除一部分 次要负荷。
ü若合闸不成功，保护再次跳闸，尽管KT又起动，但因电容 C两端电压太低，不能使KM动作，保证只重合一次。
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u手动跳闸时：SA2、 SA1打到分闸位置，触点SA16-7接通 →YR得电→ QF跳开。此时由于触点SA121-23打开，SA12-4接 通，重合闸回路失去动作电源，不可能动作； SA12-4接通后， 电容C经R6放电，电容C上的电压迅速降低。
QF跳闸
F松开手柄，SA自动回到“跳闸后”的位置。
+WL→SA3-4→ GR→ R→QF1-2→KO→-WC
绿灯亮
绿灯亮既表明断路器正处于分闸位置，也表明断路器的合闸回路是完好的。
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（3）“事故跳闸” ：事故跳闸时，KM动作，SA在 “合闸 后”位置，则
+WC→KM→概述
u控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、隔离开关等） 的传送机构及执行（或操作）机构组成的。其作用是对一次 开关设备进行“跳”、“合”闸操作。 u信号回路是用来指示一次回路运行状态的二次回路。信号 按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号等。
u断路器的控制分为集中控制和就地控制两类： ü集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对断路器 进行操作，用于35kV及以上的变电所中 。 ü就地控制：在各个断路器安装处就地操作，用于6～10kV 的变电所中。
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u对断路器控制和信号回路的基本要求
Ø应能监视控制回路保护装置(熔断器)及其分、合闸回路完好
性，通常采用灯光监视的方式 ； Ø断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路， 防止因通电时间过长而烧坏线圈； Ø应有指示断路器状态的位置信号，而且能够区分自动跳、合 闸与手动跳、合闸的位置信号；
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操作电源是用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置以 及其它信号回路供电的电源。 ➢要求 可靠性高、容量足够大、不受供电系统运行影响 ➢分类 直流—蓄电池组/整流装置供电 交流—站用变压器、仪用互感器供电
二、直流操作电源
1. 由蓄电池供电的直流操作电源
F优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。
图7-12 电气一次自动重合闸装置基本原理说明简图
（1）手动合闸 （2）手动分闸 （3）事故跳闸及一次重合闸
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2.电气一次重合闸装置示例（图7-13）
图2702-01/130/5电气一次重合闸装置原理电路图
lKT：用于建立ARD的 动作时间 lKM：执行元件 lR4 ：充电电阻，可控 制电容C的充电速度 lR5：KT的热稳定电阻 lR6 ：电容C的放电电 阻 lR7 ：信号灯降压电阻 lHL：信号灯 lKM1：防跳继电器 lKM2：加速继电器 lKO：合闸接触器
(3)正常操作断路器分、合闸时，操作机构辅助触点QM与断路 器辅助触点QF5-6是同时切换的，故事故信号回路总是断开的。 (4)一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，出口继电器 触点KM闭合，接通跳闸回路使断路器跳闸。随后QF3-4断开， 红灯RD灭，并切断YR的电源；同时QF1-2闭合，绿灯GN亮。 在信号回路中，由于操作手柄仍在合闸位置，其辅助触点QM 闭合，而断路器已事故跳闸，QF5-6返回闭合，因此事故信号 接通，发出灯光和音响信号。 电阻R1和R2作用，除限流作用外，还有防止指示灯座短路时造 成控202制0/10回/5 路短路或断路器误跳闸的作用。
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2. 备用电源自动投入的基本原理 图7-15是备用电源自动投入装置的原理电路图。
图7-15 备用电源自动投入原理说明简图
(1)正常工作状态 断路器QF1合闸，电源WL1供电；而断路器 QF2断开，电源WL2备用。QF1的辅助触点QF13-4闭合，时间 继电器KT得电，其触点（瞬时闭合，延时断开）是闭合的，但 由于断路器QF1的另一对辅助触点QF11-2处于断开状态，因此 合闸接触器KO不会通电动作。
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三、备用电源自动投入装置
1．概述 u当工作电源电压消失时，使备用电源自动而迅速地投入工 作，以保证供电连续性的自动装置，简称APD。 u备用电源自动投入装置的基本接线方式（图7-14） ü明备用接线方式：APD装在备用进线断路器上。 ü暗备用接线方式： APD装在母线分段断路器上。
图7-8为其控制和信号 回路原理图。 弹簧机构是利用预先储 能的合闸弹簧释放能量， 使断路器合闸
工作原理： （1）合闸； （2）分闸； （3）事故跳闸。
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图7-8 利用弹簧操作机构的断路器控制和 信号回路
第四节 供电系统的自动装置与远动化
一．概述
u自动重合闸的概念：当架空线路上发生故障时，由继电保 护装置将其迅速断开，延时（0.5s）后重新将故障线路自 动投入的装置，简称ARD。 u装设ARD的好处：对暂时性故障，合闸成功后可保证供 电的可靠性，减少停电损失。
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(2)备用电源自动投入 当工作电源WL1断电引起失压 保护动作使断路器QF1跳闸时，其辅助触点QF13-4断开， 使时间继电器KT断电。在其延时断开触点尚未断开前， 由于断路器QF1的辅助触点QF11-2闭合，接通合闸接触 器KO回路，使之动作，接通断路器QF2的合闸线圈YO 回路，使QF2合闸，从而使备用电源WL2投入运行。 在KT的延时断开触点经延时（0.5s）断开时，切断KO 合闸回路。QF2合闸后，其辅助触点QF21-2断开，防止 YO长时间通电。
u对电气（三相）一次自动重合闸装置的基本要求：
Ø除遥控变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置 “不对应原则”起动ARD；
ARD的起动条件为：SA在“合闸后”位置，QF在“跳闸”位 2020/置10/5。
Ø手动跳闸时不应重合； Ø手动合闸于故障线路不重合； ØARD只能动作一次； ØARD动作后应能自动复归，准备再次动作； ØARD的动作时间应尽可能短，一般为0.5s～1.5s； ØARD应能实现重合闸“后加速”或“前加速”，以便与继 电保护配合。
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图7-6 手动操作的断路器控制和 信号回路
(2)分闸时，扳下操作手柄使断路器分闸，其辅助触点QF3-4断 开，切断跳闸回路，辅助触点QF1-2闭合，绿灯GN亮，指示断 路器已经分闸断电。绿灯GN亮，还表示控制回路的熔断器FU1 和FU2是完好的，即绿灯GN起着监视控制回路完好性的作用。
ü前加速：是指自动重合闸前加速保护动作，即当线路上发生永久性 故障时，第一次以瞬时加速跳闸，第二 次则以定时限跳闸。 ü后加速：是指自动重合闸后加速保护动作，即当线路上发生永久性 故障时，第一次带时限跳闸，第二次以瞬时加速跳闸。
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二．电气一次自动重合闸的基本工作原理
1.基本工作原理（图7-12）
普遍采用的交流操作继电保护接线方式： Ø直接动作式（图7-3）
Ø利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式（图7-4）
Ø利用速饱和变流器的接线（图7-5）
图7-3 直接动作式的交 2流020操/1作0/5保护接线图
图7-4 去分流跳闸方式的 交流操作保护接线图
图7-5 利用速饱和变流器的 交流操作保护接线图
工作原理：
u正常工作时：QF处于合闸位置，SA1处于“合闸后”位置， 其触点SA121-23接通，SA2处于合闸位置，电容C经电阻R4而 充满电压，电容C两端电压等于电源电压，信号灯HL亮。
u线路短路，保护动作时：QF跳闸，QF3-4打开，QF1-2闭合→ SA121-23 → KT线圈得电→ 其触点KT延时闭合→ 电容C向KM 线圈放电→ KM动作。 KM动作后KM1-2打开→信号灯HL 灭；KM3-4、KM5-6闭合→KO得电→ QF合闸。 ü若合闸成功，所有继电器复位，电容C经10～15s再次充满 电压，准备再次动作；