1、第五章 供变电装置 控制、信号、监测电路,二次设备电路概述 高压开关的控制、信号电路 中央信号系统 测量系统 绝缘监测 弱电选线控制 交、直流自用电系统,二次设备电路概述,控制方式 二次接线（电路）图供电系统中，为保障一次高压电气设备安全运行和实现对其操作控制而设置的控制、信号、监测与继电保护、自动装置等一系列低压、弱电电气设备，通常称为二次设备。用来表明二次设备相互联接的电气结线图，称为二次电路图。一般有三种表达形式：原理接线图（归总式原理图）展开接线图（展开式原理图）安装接线图 二次电路图常用符号：图形符号、文字符号 控制室,控制方式,按执行地点不同，可分为： 就地控制在一次电气设备安装地
2、点进行直接控制，断路器等位置信号也在配电间隔上显示。一般用于交流10KV以下系统。 距离控制（集中控制）在主控室内对变电所的一次电气设备集中进行控制，监测仪表和开关位置信号、中央信号及继电保护装置均配置在主控室屏台上，便于监视和管理运行。按实现方法不同，可分为一对一的分别控制方式和一对多的集中选控方式。 远动控制（遥控）在远离变电所的调度端对变电所（执行端）的电气设备进行控制。已实现远动化的系统，往往同时具备距离和远动两种控制方式。,原理接线图,特点： 图中标有相关的主电路部分，各设备元件都以整体的形式表示，并对所包括的交流电压回路、交流电流回路和直流控制、信号电路等各组成部分都一并画出。,展
3、开接线图,特点：在原理接线图基础上，将其总体形式的电路分解为交流电流、电压回路及直流回路等相对独立的各个组成部分。这时，设备元件的不同线圈与触点等，将分别绘入相应部分的回路图。读图规则：直流回路部分，力求按照各部件流通电流的顺序，即按其工作时各部件的动作次序，自上而下、由左至右地排列成行。对同一元件的不同线困、接点等应用相同的文字标注，并在展开接线图的一侧可以方便地加注文字说明，从而便于清楚地了解相应部分电路的作用。,安装接线图,特点：一般包括盘面布置图、盘后接线图和端子排接线团等组成部分。在盘后接线图和端子排接线图中，对继电器、表计等元件及其辅助端子、连接导线等，都需按其实际形状、位置尺寸成
4、比例地由盘后视绘制出来。图中不画出连接导线而是采用“相对标志”的方法加以表示。所谓“相对标志”法也就是在调子排(或设备元件)的每一端头标记出与它连接的另一端头所接设备元件(或端子排端子号码)的标志。 例图 绘制方法 比较：原理接线图使我们对装置设备的结构、原理，有一个概括、完整的认识。然而由于其完整性，致使图中连线交错重叠又不易于将元件内部接线等细节一一表达清楚。展开接线图恰恰弥补了原理接线图的这些缺陷，尤其是对于复杂装置的电路图，应用展开接线图的表达方式对于分析电路工作原理和动作过程，则具有清楚、明析的优点。安装接线图适应对二次设备装置进行制造、安装或调试、检修时使用。,安装接线图例图,安装
5、接线图绘制,应该对二次回路中每段连接导线都分别编以相应的数字代号作为标记。编号标记方法应遵循“等电位原则”，亦即在同一电位上的不同分支导线均标记同一数字代号，而在回路中具有电位差异的不同段导线则标记不同的数字代号。在交流回路中编号取为连续递增的数字，并需标示出相、序别。在直流回路中的编号数字系从正极起始依次编以奇数顺序的数字，当通过设备元件的线圈或灯具等负载，改变了导线电位的极性后，换以偶数顺序的数字。除了数字编号外还应标示出所属安装单位、电线型号并注明电线去向等。,图形符号,文字符号,控制室,牵引变电所对一次电气设备的控制操作通常采取集中控制的方式。其控制、信号、监测、保护、自动装置等二次电
6、气设备多集中装在控制室中。 在控制室里配备有各种控制盘（分类），二次电路的各种装置都分别装设在相应的控制盘上。 控制盘及其盘面布置原则。控制室布置及其与主电路设备联系示意图。 主控制盘、中央信号盘、量计盘盘面布置图实例。,控制盘分类,主控制盘：装有对断路器进行距离控制的开关、按钮、信号灯、电流表、电压表、功率表等，并在盘面上绘制出相应的模拟主电路。 继电保护盘：装有各种继电保护的电器设备，或者由专门的成套保护屏盘组合而成。 中央信号盘：装有变电所中各种事故和预告信号装置设备，如事故电笛、预告警铃、闪光装置、各种信号光字牌以及信号试验、解除按钮等。 计量盘：装有各种监测、记录仪器表计，如功率表、
7、瓦时计。 自动、运动装置盘：装有自动装置与远动装置设备、表计、信号等。不能独立成盘时，可与保护装置盘以及有关的控制盘组合在一起。 自用电盘：装有所内交、直流自用电系统的控制开关、刀闸、表计电器等。通常分别设交流自用电盘与直流自用电盘。,控制盘布置原则,控制系统在变电所内起着神经中枢的重要作用，值班人员根据控制盘上的各种仪器、表计、信号等的指示来监视、判断变电所电器设备的运行状态，并通过控制电路设备对一次电路设备进行各种控制操作。 (1)盘面上仪表、控制、信号设备与模拟主电路的布置应简单明了，便于控制、监视和维护。(2)各电气设备之间装设距离应根据正面、背面所占最小位置及布线尺寸确定的标准全面考
8、虑。(3)盘面配置应考虑盘后两侧接线端子合理安排。(4)尽量采用标准盘的布置方式，以满足经济性与可靠性等要求。,联络示意图,盘面布置图,高压开关的控制、信号回路,交、直流电力牵引装置中变压器、线路、整流机组等设备的切投，均由断路器或直流快速开关（统称高压开关）进行操作。用来完成高压开关控制、并发出位置信号的二次电路称为其控制、信号回路。 构成 基本要求 按监视方式可分为：灯光监视回路：适用于一般有人值班变电所；音响监视回路：可用于无人值班变电所或大型变电所。 隔离开关电动控制、信号回路 直流快速开关控制、信号回路,符号说明,符号说明,HD 红色信号灯 HWJ 合闸位置信号继电器LD 绿色指示灯
9、 FWJ 分闸位置信号继电器DL 断路器 FTJ 防跳继电器 (或称跳跃HQ 合闸线圈 闭锁继电器TBJ)，FQ 分闸线圈SM 闪光母线KM 控制母线SYM 事故音响小母线XS 信号小母线,控制信号回路构成,控制元件：发出跳、合闸操作命令。为满足控制、信号回路触点数量多的需要，大都采用带有转动手柄的控制开关。 中间放大元件与继电器断路器的合闸电流很大，如电磁操作机构其合闸电流可达几十到几百安，而控制信号回路电流一般为几安，二者之间需用中间放大元件转换。常用CZ型直流接触器接通合闸回路。 操作机构有电磁式、弹簧式、液压式等，都附有合闸和跳闸线圈。,控制信号回路基本要求,在合、跳闸回路中分别接入断
10、路器的辅助触点，以切断回路，并为下次操作做好准备。 应能由控制室控制开关控制进行手动跳、合闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动跳、合闸，同时能由远方调度中心发送控制命令进行跳、合闸。 具有高压开关位置状态信号、事故跳闸与自动合闸的闪光信号。事故信号的构成原理电路。 具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。 采用液压和气体操作机构时，跳、合闸回路中应分别设有液压或气体闭锁，在低于规定标准压力情况下，闭锁操作回路。断路器与隔离开关配合使用时，应有防误操作的闭锁措施。 应能监视跳、合闸控制回路及其电源的完好性。,闪光电源,闪光电源由DX-3型闪光继电器及附加电阻、电容等构成，接线简单可靠。,SG
11、J 闪光继电器 YA 实验按钮 BD 信号灯,事故信号的构成原理电路,通常事故信号由“不对应接线原则”构成，亦即由操作的控制开关的接点与断路器的位置联动辅助接点(或分闸位置继电器的正接点)，依据两者位置状态的不一致构成逻辑输出。其一、应接通断路器位置信号灯的闪光电源SM回路，致使位置信号灯发出闪光信号，参见图例。其二、应使中央信号装置的事故音响信号小母线SYM带电，见图(a)、(b)。这时应导致中央信号装置发出事故蜂呜器的音响与有关光字牌显示。,防跳措施,断路器在手动或自动装置自动合闸时如果进行操作的控制开关未复归或其接点及自动装置动作出口继电器接点卡住(卡死在闭合接通状态)将保持有效执行合闸
12、操作命令，若主电路存在短路故障引起继电保护动作，断路器分闸，那么将出现断路器发生多次“合、跳”闸的现象，应予防止。 防跳措施通常划分为电气防跳与机械防跳。一般6-10千伏级断路器多采用机械防跳，而35干伏级以上断路器多采用电气防跳。防跳继电器的电流线圈串入分闸回路，电压线圈并接合闸回路。当继电保护动作分闸时，FTJ电流线圈受电，其正接点随之闭合，并由FTJ的电压线圈受电实现自保持动作。这时由于FTJ反接点断开了合闸线圈的电路，于是可依靠反接点来实现“防跳” 。,灯光监视,合闸过程 手动合闸：标志为手柄在垂直位置且红灯发出平光。 自动合闸：信号回路按“不对应”方式构成，红灯闪亮。 跳闸过程 手动
13、跳闸：标志为手柄在水平位置且绿灯发出平光。 自动跳闸：按“不对应方式”绿灯闪亮，同时发出音响。,音响监视,合闸过程 手动合闸：手柄在垂直位置且手柄内指示灯发出平光。 自动合闸：手柄在水平位置且红灯闪亮。 跳闸过程 手动跳闸：手柄在水平位置且手柄内指示灯发出平光。 自动跳闸：手柄在垂直位置且绿灯闪亮。 音响监视,隔开控制信号回路,合闸过程：按动GHA，GHD发光完成。 跳闸过程：按动GFA，GLD发光完成。,符号说明： GHA 合闸按钮 GFA 分闸按钮 GHD 合闸位置信号灯 GLD 分闸位置信号灯,断路器与隔离开关联动,直流快速开关控制信号回路,直流供电系统的特殊情况： （以地铁直流牵引网馈
14、线快速开关为例） 通常将整流机组出线的电源快速开关称为“总闸”，而每回路直流馈线快速开关称为“分闸”，通过馈线对双边供电的牵引网供电。 当总闸跳开后，各分闸必须断开，形成对侧变电所单边供电。称为总闸与分闸的联跳。 当直流馈线或接触网发生故障时，两侧的快速开关均应跳闸。为了加速切除故障，提高供电的可靠性，一般还设有“双边联跳”，将跳闸信号通过联跳导线传送至对端变电所，使对端快速开关立即跳闸，以弥补对端延时保护带来的缺陷。 例图,直流控制信号回路例图,中央信号系统,用于集中监视变电所中电气设备的运行状态。 组成：事故信号装置：通常包括事故音响和事故闪光信号两部分。预告信号装置：所有非正常运行状态均
15、应给出预告信号。 功能与要求1事故信号装置功能。事故跳闸后应能立即发出音响信号（如蜂鸣器）并使该断路器的位置状态指示灯闪亮。2预告信号装置功能。不正常运行时，应能发出与事故音响相区别的音响信号（如警铃）并使相应光字牌亮灯。3事故信号、预告信号装置应能进行装置功能状态良好与否的试验，以便经常检查。4事故、预告信号音响应能手动或自动复归。光字牌显示则应保留至故障消除、恢复正常运行后，方允许手动或自动复归。,测量系统,牵引变电所主要测量表计功用及其配置。,绝缘监测,直流系统绝缘状况监测直流系统正、负极对地绝缘。一极对地绝缘电阻降低或一点发生接地时，一般对电路的正常运行无直接影响。但若电路中在发生接地
16、故障时，则可能引起二次设备工作失常。可设置绝缘监测装置，当发生单极一点接地（即绝缘损坏）时，及时给出预告信号，并测量对地绝缘电阻值，以便采取措施查找并消除故障。 交流系统绝缘状况监测三相小接地电流系统，单相接地故障通常允许短时持续运行，但为防止出现相间短路，应设置绝缘监测装置。三相交流系统一相接地（或绝缘电阻显著降低）时，因三相电压不对称，将产生零序分量电压。由此可构成相应的绝缘监测装置，通常由三相五柱式电压互感器获得并触发相应信号装置。,弱电选线控制,二次系统中，通常采用强电电源，即直流用220V或110V电压、交流用100V电压和5A电流作为标准电压和电流。 弱电化控制容易与控制器件的数字
17、化、集成化配合，便于提高自动化水平。我国目前弱电控制参数为：直流控制电压一般采用48V或更低电压；交流电压仍为110V，交流电流如用附加电流互感器时，一般用0.5A，但用变送器传送时，交流电流一般为010V，电流为010mA。 弱电控制可分为有触点和无触点控制，无触点控制就是应用晶体管逻辑元件代替有触点元件。 选线是指每个断路器的操作都要通过选择来完成。操作时，先用选择开关选好控制对象。常见的选择方式，是“一对一”选控，即每一线路用一选择开关或选择按钮来代替常用的控制开关，仅在全所（或一组）中，设置一个公用的控制开关。选择按钮或开关可布置在控制屏台的主结线模拟图上，可达到减少设备的目的。 选线
18、测量：选线测量对象可用少量仪表测量较多回路电气参数。,交流自用电系统交流自用电负荷主要包括主变冷却通风、蓄电池组充电硅整流设备、油处理设备、检修机具、消防水泵和室内外照明、电热设备等。直流牵引变电所还需增加整流机组的通风冷却与地下变电所室通风等设备。应由具有380/220V三相四线低压系统的自用电变压器向上述动力与照明负荷供电。 直流自用电系统操作电源是指为供给控制、信号、继电保护与自动装置、事故照明和计算机供电用不停电电源等用电设备所需的独立电源。一般应设有可靠的直流电源做操作电源，要求其电源容量和电压质量应在变电所最严重的事故情况下，保证控制、保护等用电设备的可靠工作。通常采用蓄电池组及相应充电设备，电源独立，供电可靠，不受交流系统影响。但价格昂贵，运行维护相对复杂。对中小型一般变电所和某些供电装置，按其供电重要性，应用整流操作电源和其他操作电源来取代或部分取代蓄电池组。整流操作电源可分为电容储能式整流和复式整流。,交、直流自用电系统,
