继电保护及二次系统

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1、课题课题7 断电保护及二次系统断电保护及二次系统7.1 继电保护的基本知识继电保护的基本知识7.2 线路的继电保护线路的继电保护7.3 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护7.4 二次系统接线图二次系统接线图7.5 中央信号系统中央信号系统7.6 断路器控制回路及信号系统断路器控制回路及信号系统7.7 绝缘监察装置和电气测量仪表绝缘监察装置和电气测量仪表7.8 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置7.4 二次系统接线图二次系统接线图变电所的电气设备通常可分为一次设备和二次设备两大类。二次设备是指计量和测量表计、控制及信号、继电保护装置、自动装置、远动装置等，这些设备构成了变电所的二次系

2、统。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互相连接关系的电路称为二次回路或二次接线。二次回路按电源的性质可分为交流回路和直流回路。7.4.1 原理接线图和安装接线图原理接线图和安装接线图交流回路是由电流互感器、电压互感器和所用变压器供电的全部回路；直流回路是由直流电源（硅整流、蓄电池组、电容储能放电等）的正极到负极的全部回路。二次回路按用途可分为操作电源回路、测量表计（及计量表计）回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。 为了便于了解二次回路的工作原理，便于安装、接线、查线、试验以及运行维护，通常需要借助于二次回路接线图。二次回路接线图按用途可分为归总式

3、原理接线图、展开式原理接线图和安装接线图。对继电保护，通常三种接线图都要有；对控制、测量、信号等回路，一般只需要展开式原理接线图和安装接线图。 1.原理接线图（1） 归总式原理接线图归总式原理接线图是用来表示继电保护、测量表计、控制信号和自动装置等工作原理的二次接线图，简称原理图。原理图采用的是集中表示方法，即在原理图中各元件是用整体的形式与一次接线有关元件画在一起，使全套装置构成一个整体的概念，可清楚地表示各元件之间的电气联系和动作原理。例如图7.12（a）中继电器的图形符号采用一个方框，上面用附有该继电器所控制的触点表示。 （2） 展开式原理接线图展开式原理接线图简称展开图，其特点是将每套

4、装置的交流电流回路、交流电压回路和直流回路分开来表示，这样，同一元件的电流线圈、电压线圈和触点就经常可能被拆开，分别画在不同的回路里。例如图7.12（b）中的电流继电器KA1、KA2，其电流线圈接在交流电流回路中，而它们的触点则接在直流回路中，为了避免混淆，将同一元件的线圈和触点采用相同的外文符号表示。展开图的表示方式是将电路分成交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路分别进行绘制，对同一回路内的线圈和触点则按电流通过的路径自左至右排列，交流回路按U、V、W的相序自上至下排列，直流回路按动作顺序自上至下排列。在每一行中各元件的线圈和触点是按实际连接顺序排列的。在每一回路的右侧附有文字

5、说明，以便阅读。展开图的特点是条理清晰，易于阅读，能逐条地分析和检查。对复杂的二次回路，展开图的特点更显得突出，因此，在实际工作中展开图用得最多。2.安装接线图根据电气施工安装的要求，表示二次设备的具体位置和布线方式的图形称为安装接线图，简称安装图。安装图包括屏面布置图、端子排接线图和屏后接线图。（1） 屏面布置图 变电所常用的控制屏、继电保护屏、仪表屏和直流屏等，其屏面布置图应满足下列要求： 屏中凡需经常监视的仪表和继电器都不应布置得太高； 屏中的操作元件，如控制开关、调节手轮、按钮等的高度要适中，以保证操作调节方便，它们之间应保持一定的距离，操作时不致影响相邻的设备； 屏中经常要检查和试验

6、的设备应布置在屏的中部，而且同一类型的设备应布置在一起，便于检查和试验。此外，应力求布置紧凑和美观。（2） 端子排接线图屏内设备和屏外设备相连接时，都要通过一些专用的接线端子和电缆来实现，这些接线端子组合起来称为端子排。一般控制屏和保护屏的端子排是垂直排列的，并分列于屏的左右两侧。端子排的一般形式如图7.34所示，最上面标出安装单位名称、端子排代号和安装项目代号。下面的端子在图上画成三格，中间一格注明端子排和顺序号，一侧列出屏内设备的代号及其端子号，另一侧标明引至设备的代号和端子号。图7.34中端子1、2、3为试验端子，端子11、12为连接端子，其余端子为一般端子和终端端子。当端子排垂直排列时

7、，自上而下依次为交流电流回路、交流电压回路、信号回路、控制回路、其他回路和转接回路，这样排列既可节省导线，又利于查线和安装。（3） 屏后接线图屏后接线图是配合现场安装施工时使用的，图中所有设备都按顺序编号，设备拉线柱上也加标号，同时还注有明确的去向，以使施工安装人员便于安装和检查。一般标出项目（如元件、器件、单元、组件或成套设备等）的相对位置、代号、端子号、导线号、类型、截面等内容。看得见的项目用实线表示，看不见的项目用点画线表示其外部轮廓。图7.12两相两继电器式定时限过电流保护装置电路图（a） 集中表示（总归式）电路图；（b） 分开表示（展开式）电路图 图7.34端子排接线图 图7.35所

8、示为某供电线路定时限过电流保护综合图，供练习读图使用。原理图和展开图前几节已分别介绍过，在此重点介绍安装图的阅读。阅读安装图（屏后接线图或端子排接线图）时，应对照展开图，根据展开图阅读顺序从上到下、每行从左到右进行。7.4.2 二次接线图案例二次接线图案例（1） 对照展开图了解接线图由哪些设备组成从图7.35（d）端子排接线图中左上方的设备符号可以了解到，此图为号安装单位；从图7.35（c）屏后接线图可知，屏上装有六个设备，即KA1、KA2、KT、KM、KS和XB；屏顶装有四条小母线，即WC+、WC-、WS+、WS-以及两个熔断器FU1、FU2。 （2） 看交流回路图7.35（b）中，电流互感

9、器TA1、TA2和中性线N通过控制电缆112#三根总线连接到端子排1#、2#、3#试验端子，再分别接到屏上KA1的接线柱和KA2的接线柱，构成继电保护交流回路。（3） 看直流回路图7.35（c）、（d）中，控制电源从屏顶直流控制小母线WC+、WC-，经熔断器FU1和FU2分别引到端子排的5#、10#连接端子，5#端子与屏上KA1接线柱连接，在屏上通过KA1接线柱与KA2接线柱连接。在图7.35（c）中可以看到KA1接线柱标以I2-1，即KA2接线柱的标号；而KA2的接线柱标以I1-1，即KA1接线柱的标号，从图7.35（b）展开图上看， KA2、KA1的一端并联后与KT连接，即在屏后接线图中，

10、KA1接线柱上标出I2-3，在KA2接线柱上标I1-3，然后由KA2接线柱标I3-7与KT接线柱相连接；KT接线柱与端子排9#端子连接，8#、9#、10#为连接型端子，所以KT的接线柱接通了控制小母线WC-。端子排的5#、6#端子亦为连接型端子，由6#端子与屏上的KT接线柱连接，并通过此接线柱与KM接线柱连接，KM接线柱与端子排的10#端子相连，使得KM线圈接通了WC-。KM接线柱与KT接线柱相连接，正电源WC+及KM接线柱与KS接线柱相连。KS接线柱与XB接线柱相连，XB接线柱与端子排12#端子相连，经111#电缆引到断路器辅助触点QF。8#端子经111#电缆引到跳闸线圈YR，使YR得负电源

11、WC-。以上构成继电保护的直流回路。（4） 看信号回路图7.35（c）中，屏顶信号小母线WS+和WS-引到端子排13#、14#端子，这两个端子分别在屏与KS接线柱、连接，构成信号回路。图7.35某供电线路定时限过电流保护综合图(a) 原理图；(b) 展开图；(c) 屏后接线图；(d) 端子排接线图 7.5 中央信号系统中央信号系统断路器是变电所中主要的开关设备，每台高压断路器都附有相应的操作机构，用以驱动断路器的分、合闸，并保持在分、合状态。按其控制地点来分，有就地控制和集中控制，一般10 kV及以下的断路器多采用就地控制，而35 kV及以上的断路器多采用集中控制。集中控制是运行人员在距设备几

12、十米或几百米以外的控制室内用控制开关（或按钮）通过控制回路进行断路器的分、合闸操作。7.5.1 断路器控制回路和信号系统的构成断路器控制回路和信号系统的构成控制回路和信号系统的构成：断路器控制回路由控制元件和操作机构两部分组成。（1）控制元件运行人员按下按钮或转动控制开关等控制元件发出合、跳闸命令。一般因按钮的触点数量太少而不能满足控制和信号回路的需要，所以目前多采用带有转动手柄的控制开关，操作断路器合闸或跳闸。目前常用的控制元件是LW2系列或LW5系列控制开关，其外形结构如图7.36所示。 供配电系统常用的控制开关有LW2-Z型和LW2-YZ型。前一种手柄内无信号灯，用于灯光监视的断路器控制

13、回路；后一种手柄内有信号灯，用于音响监视的断路器控制回路。此类控制开关有六个操作位置，即跳闸后、预备合闸、合闸、合闸后、预备跳闸、跳闸。其触点图表分别表示于图7.37和图7.38。图表中“”表示触点是闭合状态。（2） 操作机构操作机构是高压断路器本身附带的跳、合闸传动装置。变电所中常用的操作机构有手动式（CS型）、电磁式（CD型）、弹簧式（CT型）和液压式（CY型）。上述操作机构中除手动操作机构外，都具有合闸线圈，但需要的合闸电流相差较大，弹簧式和液压式合闸电流一般不大于5 A，而电磁式操动机构的合闸电流可达几十安到几百安；所有操作机构的跳闸线圈，其跳闸电源一般都不大，当操作电压为110220

14、 V时直流为0.55 A。图7.36LW2系列控制开关结构图图7.37LW2-Z/F8型控制开关触点图表 图7.38LW2-YZ/F1型控制开关触点图表 （1） 断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电设计的，所以操作完成后应迅速自动断开合闸或跳闸回路，以免烧坏线圈。（2） 断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸。（3） 控制回路应具有反映断路器处于合闸和跳闸的位置状态信号。7.5.2 对对断路器控制回路和信号系统的基本要求断路器控制回路和信号系统的基本要求（4） 具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。（5） 应能监视控制回路及其电源是否完好。

15、（6） 控制回路应力求简单可靠，使用电缆芯线最少。断路器控制回路的接线方式较多，按监视方式可分为灯光监视的控制回路与音响监视的控制回路。前者多用于中、小型变电所，后者常用于大型变电所。1.灯光监视断路器控制回路和信号系统所谓灯光监视断路器控制回路和信号系统，是指利用指示灯的工作状态（发出平光或发出闪光）来监视断路器控制回路和信号系统的工作状态。下面以工厂供电系统常见的几种操作系统加以分析和说明。7.5.3 灯光、音响监视灯光、音响监视断路器控制回路和信号系统断路器控制回路和信号系统（1） 手动操作系统断路器手动操作机构普遍采用CS2型。断路器采用手动操作机构时只能就地控制。图7.39所示为手动

16、操作的断路器控制和信号回路，该控制回路采用交流操作电源。断路器合闸时，推上操作机构手柄。此时断路器的辅助常开触点QF3-4闭合，红灯RD亮，指示断路器处于合闸位置。由于有限流电阻R2，跳闸线圈YR只有很小电流流过，不会动作。同时，红灯RD亮还表示跳闸回路中跳闸线圈YR和控制回路熔断器FU1、FU2是完好的（即红灯RD亮还起着监视跳闸回路完好性的作用）。另外，在QF34闭合的同时，QF12断开，绿灯GN灭。断路器分闸时，扳下操作机构手柄。此时断路器的辅助常开触点QF3-4断开，红灯RD灭，并切断路闸回路；同时，断路器辅助常闭触点QF1-2闭合，绿灯GN亮，指示断路器处于分闸位置。绿灯GN亮还表示

17、控制回路熔断器FU1、FU2是完好的（即绿灯GN亮还起着监视交流操作电源回路完好性的作用）。信号回路中QM为操作机构辅助常开触点，当操作手柄在合闸位置时闭合，在分闸位置时断开；而断路器辅助常闭触点QF5-6则在断路器分闸时闭合，合闸时断开。因此，在断路器正常操作合、分闸时，由于QM与QF5-6总是同时切换，所以事故信号回路总是不通，不会误发事故信号。但当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口触点KA闭合，通过已闭合的QF3-4接通跳闸线圈YR，使断路器跳闸；而这时操作手柄仍在合闸位置时，表示断路器是自动跳闸-，信号回路接通，发出事故音响和灯光信号。这种操作机构辅助常开触点与断路器辅助

18、常闭触点构成“不对应”关系的电路称为不对应起动回路。（2） 电磁操作系统图7.40所示为采用直流操作电源的电磁操作机构的断路器控制回路及信号系统。采用电磁操作机构可以对断路器远距离集中控制，即电磁操作机构随断路器安装在一处，集中控制的控制开关则安装在控制室内的控制屏上，实现远距离控制。灯光监视断路器控制回路和信号系统中，断路器及控制回路的工作状态是用灯光来监视的。只要控制回路完好，总会有一个信号灯点亮，若所有信号灯都不亮，则说明控制回路失电或有其他故障（如断路器辅助点QF接触不良等）。当绿灯GN发出平光时，既表示断路器处于正常分闸位置，又表示下一步操作的合闸回路和控制电源正常。当红灯RD发出平

19、光时，既表示断路器处于正常位置，又表示下一步操作的跳闸回路和控制电源正常。当绿灯GN发出闪光时，既表示断路器已处于自动跳闸位置，又表示下一步操作的合闸回路和控制电源正常。当红灯RD发出闪光时，既表示断路器已处于自动合闸位置，又表示下一步操作的跳闸回路和控制电源正常。下面分不同情况说明图7.40所示系统的工作过程。该控制回路采用LW5型控制开关。 操作断路器合闸时，将控制开关SA手柄顺时针扳转45，这时其触点接通，合闸接触器KO通电（其中QF12原已闭合），其主触点闭合，使电磁合闸线圈YO通电，断路器合闸。合闸完成后，控制开关SA自动返回零位，其触点断开，断路器辅助触点QF12也断开，绿灯GN灭

20、，并切断合闸电源；同时QF34闭合，红灯RD亮（发出平光），指示断路器在合闸位置，并监视着跳闸回路的完好性。 操作断路器分闸时，将控制开关SA反时针扳转45，这时其触点接通，跳闸线圈YR通电（QF3-4原已闭合），使断路器分闸。分闸完成后，SA自动返回零位，其触点断开，断路器辅助触点QF3-4也断开，红灯RD灭，并切断合闸电源；同时SA的触点闭合，QF1-2也闭合，绿灯GN亮（发出平光），指示断路器在分闸位置，并监视着合闸回路的完好性。由于红绿指示灯兼起监视分、合闸回路完好性的作用，长时间投入工作，耗电较多，为了减少控制小母线WC的过多消耗，因此这种回路设有灯光指示小母线WL和闪光信号小母线W

21、F，专门作为红绿指示灯平光指示和闪光指示。 当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器触点KA闭合，接通跳闸线圈YR回路（QF3-4原已闭合），使断路器跳闸，随后QF3-4断开，红灯RD灭，并切断跳闸电源；同时QF1-2闭合，而SA在合闸原位置，其触点也闭合，因而接通闪光电源WF（+），使绿灯GN闪光，表示断路器已自动跳闸。由于断路器自动跳闸，SA仍在合闸后位置，其触点闭合，而断路器已跳闸，其触点QF5-6也闭合，因此接通事故音响信号回路，又发出事故跳闸的音响信号。值班员得知此信号后，可将控制开关SA手柄扳向分闸位置，使SA的触点与QF的辅助触点恢复“对应”关系，全部事故信号立即

22、解除。 当手动合闸于故障线路时，断路器在继电保护作用下会立即跳闸，如这时控制开关仍处于合闸位置（手还未松开），则断路器跳闸后立即又合闸，合闸后又被继电保护跳开这种多次的合、跳闸现象称为断路器的“跳跃”。“跳跃”对断路器的使用寿命影响极大，其防止的办法是在控制回路中增加防跳继电器，分别设在控制回路的合闸和跳闸回路中。有了防跳继电器后，当断路器合闸于故障线路时，就可防止断路器的跳跃现象。（3） 弹簧储能操作系统图7.41所示为采用CT8型弹簧储能操作机构的断路器控制回路。弹簧操作机构是靠弹簧所储存的能量来驱动断路器合闸的。弹簧的储能既可以手动也可以电动，电动储能采用450 W单相交流两用串激式整流

23、电动机。弹簧储能电动操作机构的出现为变配电所采用交流操作创造了条件，目前正广泛应用。图7.41中控制开关SA采用LW5型，SL1、SL3和SL2分别是电动机行程开关的常开限位接点和常闭限位接点。弹簧储能电动机M由按钮SB控制。红、绿信号灯RD、GN分别接入跳、合闸回路，用以监视熔断器和跳、合闸回路的完好性。控制开关SA的接点SA13和SA1719以及断路器常闭接点QF3组成不对应接线的起动事故音响回路，以实现正常合闸后自动跳闸时发出事故音响信号。下面简要分析该控制回路的工作过程。 弹簧电动储能当弹簧释放能量以后，其常闭行程限位接点SL2闭合，按下按钮SB接通储能电动机M，使弹簧再次储能。当储能

24、结束后，SL2自动断开，切断电动机储能回路；同时，常开限位接点SL3闭合，白灯WH亮，表示储能结束；另外，常开限位接点SL1闭合，为正常合闸做好准备，保证在弹簧储能完毕才能合闸。 操作断路器正常合闸将控制开关SA手柄扳到合闸位置，其接点SA5-8接通，合闸电磁铁YO通电，其衔铁动作，使储能弹簧在释放能量的过程中将断路器合闸。合闸完成后，SA自动返回零位，其接点SA5-8断开，断路器辅助触点QF1也断开，绿灯GN灭，并切断合闸电磁铁电源；同时QF2闭合，红灯RD亮，指示断路器在合闸位置，并监视跳闸回路的完好性。操作断路器分闸及一次电路发生短路故障时的工作过程与电磁操作的断路器控制回路和信号系统工

25、作过程相似，读者可自行分析。灯光监视断路器控制回路和信号系统的优点是结构简单，红绿灯指示断路器合、跳闸位置明显，适用于中、小型工厂变电所和发电厂。当用于大型工厂变电所和发电厂时，由于信号灯太多，某一控制回路失电灯光全暗而不易被发现。为此，在大型工厂变电所和发电厂内常用音响监视的断路器控制回路和信号系统。2.音响监视断路器控制回路和信号系统所谓音响监视断路器控制回路和信号系统，是指利用音响（电铃、电笛、蜂鸣器等）发出预告信号，结合灯光指示信号来监视断路器控制回路和信号系统的工作状态。图7.42为电磁操作机构的音响监视断路器控制回路原理图，与灯光监视断路器控制回路的区别如下：(1) 断路器的位置信

26、号只用一个装在控制开关SA手柄中的信号灯代替，从而减少了一半信号灯。利用信号灯光特征和手柄位置判断断路器的实际位置。当灯光为平光时，表示断路器的实际位置和控制开关手柄位置相对应；当灯光为闪光时，断路器的实际位置与控制开关手柄位置不对应。(2) 利用合闸位置继电器KOS代替红色信号灯RD，跳闸位置继电器KRS代替绿色信号灯GN，当控制回路熔断器熔断，KOS和KRS都失电返回，其常闭接点接通中央预告音响信号回路，发出音响信号，运行人员根据手柄内灯光的熄灭来判断哪一回路断线。(3) 控制回路和信号回路完全分开，控制开关SA采用LW2YZ型，其第一个接点盒是专门装设信号灯的。从图7.42可以看出，无论

27、SA的控制手柄在哪个位置，信号灯总是和外边电路连通的。(4) 在事故音响回路中，由于用KRS代替了QF常闭辅助接点，而KRS是安装在控制室内，从而省去了一根控制电缆芯线。下面简要分析图7.42控制回路的工作过程。（1） 操作断路器合闸将控制开关SA手柄扳向合闸位置，其接点SA9-12接通，合闸接触器KO通电（其中KFJ2、QF1均原已闭合），KO的常开触点闭合，使电磁合闸线圈YO通电，断路器QF合闸。合闸完成后，SA自动返回零位，其接点SA9-12断开，QF1也断开，切断合闸电源回路。同时SA的接点SA20-17也接通，通过已闭合的KOS常开接点使SA内的信号灯点亮，指示QF处于正常合闸位置。

28、（2） 操作断路器分闸将控制开关SA手柄扳向分闸位置，其接点SA10-11接通，通过防跳继电器KFJ的电流线圈（）及原已闭合的QF2接通跳闸线圈YR的回路，使断路器QF跳闸。跳闸完成后，SA自动返回零位，其接点SA1011断开，QF2也断开，切断跳闸电源回路。由于合闸位置继电器KOS线圈失电，因此KOS常开接点断开，切断SA内的信号灯电路，使其熄灭，指示断路器处于正常分闸位置。（3） 当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器接点KPO闭合，通过信号继电器KS的线圈、KFJ的电流线圈（）及原已闭合的QF2接通跳闸线圈YR的回路，使断路器QF跳闸。随后QF2断开，切断跳闸回路电源。

29、QF故障跳闸后，其辅助触点QF1恢复闭合，使跳闸位置继电器KRS通电，KRS常开接点闭合，此时SA仍在合闸后位置，其接点SA13-16是闭合的，因而接通闪光电源+WF，使SA内的信号灯闪光，指示断路器QF因故障已自动跳闸。 由于跳闸位置继电器KRS的常开接点已恢复闭合，且SA仍在合闸后位置，其接点SA5-7、SA21-23均已闭合，因此又接通事故音响小母线WAS电源，发出事故跳闸音响信号-。运行值班人员得知此音响信号后，可将控制开关SA手柄扳向分闸位置，使SA的接点与分闸位置继电器接点恢复对应关系，全部事故信号（闪光及音响）立即解除。图7.42由防跳继电器KFJ组成断路器防“跳跃”闭锁回路。K

30、FJ有两个线圈，一个为电流线圈（起动用），另一个为电压线圈U（自保持用），任一线圈通电时继电器都可以动作。当手控合闸将断路器合于故障点时，保护装置的出口继电器的常开接点KPO闭合，KFJ电流线圈通电并起动，其常开接点KFJ1闭合，此时如果断路器控制开关SA手柄仍在合闸位置，则SA9-12仍然接通，于是KFJ的电压线圈U通电并且自保持。它的常闭接点KFJ2断开，切断合闸回路，从而保证断路器不再合闸，防止了“跳跃”。防跳继电器KFJ自保持直至合闸命令解除，SA9-12断开，KFJ的电压线圈U断电后电路才恢复原来状态。对于容量大、进出线回路多的大型变电所，采用音响监视断路器控制回路和信号系统有一定的

31、优点，因为断路器的分、合闸位置继电器接点可代替断路器的辅助接点，使控制室与断路器操作机构联系的电缆芯数减少，从而既节约投资，又减少维护。图7.39手动操作的断路器控制和信号回路图7.40采用电磁操作机构的断路器控制回路及其信号系统图7.41弹簧储能操作机构的断路器控制回路图7.42高压断路器音响监视的控制回路7.6 中央信号系统中央信号系统(1) 事故信号当断路器发生事故跳闸时，立即用蜂鸣器（或电笛）发出较强的音响，通知运行人员进行处理。同时，断路器的位置指示灯发出绿灯闪光。7.6.1 变电所中央信号系统的类型变电所中央信号系统的类型（2） 预告信号当运行设备出现危及安全运行的异常情况时，如发

32、电机过负荷、变压器过负荷 、电压回路断线等，便发出另一种有别于事故信号的音响电铃。此外，标有故障内容的光字牌点亮。（3） 位置信号包括断路器位置信号和隔离开关位置信号。前者用灯光表示其合、跳闸位置，而后者则用一种专门的位置指示器表示其位置状况。事故信号和预告信号需要反映在主控制室中，以通知值班人员及时处理，因此，事故信号和预告信号称为电气设备各种信号的中央部分“中央信号”，并集中装设在主控制室的中央信号屏上。事故信号的作用是：当断路器事故跳闸时，启动蜂鸣器（或电笛）发出音响。中央事故信号回路按操作电源可分为交流和直流两类；按复归方法可分为就地复归和中央复归两种；按其能否重复动作分为不重复动作和

33、重复动作两种。7.6.2 事故信号事故信号1.中央复归不能重复动作的交流事故信号图7.43是交流操作电源的中央信号装置原理图。图7.43（a）为集中复归不能重复动作的事故音响信号原理电路图。当某台高压断路器事故跳闸时，相应的事故音响起动回路接通，使事故音响小母线WAS接于U相电源。由于转换开关SA通常处于“工作”位置，SA的接点及接通，使电笛EW接上UW线间电压，发出音响信号。复归（即解除音响）时需人工扳动SA至“解除”位置，其接点、断开，、闭合，解除音响信号；同时，通过KM11和KT两只继电器的切换动作使红色信号灯RD发出闪光。如果恰在这时第二台断路器又发生事故跳闸，则不能发出音响信号。可见

34、，这种接线是不能重复动作的。当操作机构手柄扳向对应的分闸位置，KM11常闭接点断开后，扳动SA至“工作”位置，红灯RD熄灭，恢复正常，为第二次起动做好准备。2.中央复归能重复动作的直流事故信号 音响信号之所以能够重复动作，是利用了冲击继电器。冲击继电器有ZC型、BC型和CJ型三种，目前常用的是ZC型。 图7.44为用ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作的直流事故信号电路图。当接在事故音响小母线WAS与+WS间的断路器事故音响（不对应）回路接通时，在PT一次侧有脉冲电流流过，在PT二次侧感应出一个脉冲电动势使KDR动作， KDR的常开接点闭合使KM动作并自保持 同时接点KM7-15闭合

35、接通蜂鸣器BU发出音响信号，接点KM614闭合接通时间继电器KT，KT常开接点延时闭合后接通KM1动作，其常闭接点断开KM的自保持回路，KM返回，音响自动解除。若要手动解除，可按下解除按钮SBR。SBT是试验按钮，与事故音响回路并联。试验时的动作原理和发生事故时的动作原理相同。KI1为电源监视继电器，当信号电源熔断器熔断时KI1返回并发出预告音响信号，KI2的线圈在中央预告信号回路中。 图7.43交流操作电源的中央信号装置原理图 （a） 集中复归不能重复动作的事故信号装置；（b） 集中复归不能重复动作的预告信号装置 图7.44中央复归能重复动作的直流事故信号电路图中央预告信号是指在供配电系统中

36、发生不正常工作状态时发出的音响信号。常采用电铃发出声响，并利用灯光和光字牌来显示故障的性质和地点。中央预告信号装置有交流和直流两种，也有不重复动作和重复动作两种。1.中央复归不能重复动作的交流预告信号图7.43（b）是交流操作电源的集中复归不能重复动作的预告信号原理电路图。7.6.3 预告信号预告信号当出现不正常运行状态时，如变压器发生轻瓦斯动作，瓦斯继电器接点KG闭合，经中间继电器KM2常闭接点接通电铃EB，发出音响信号，引起值班人员注意。这时可按下复归按钮SBR，使KM21继电器通电，它的所有常开接点闭合，使KM2通电动作，并进行自保持，其本身的常闭接点将电铃回路断开，音响信号停止。同时由

37、KM2常开接点接通光字牌HL2中的两只灯泡，显示故障元件和性质。当轻瓦斯信号消失后，KG断开，KM2失电自动复归，光字牌熄灭。2.中央复归能重复动作的直流预告信号图7.45为利用ZC-23型冲击继电器构成的中央复归能重复动作的预告信号装置。WFS1、WFS2为瞬时预告信号小母线，WFS3、WFS4为延时预告信号小母线，它们分别经转换开关SA1和SA2与瞬时信号冲击继电器KSH2和延时信号继电器KSH3和KSH4相连接。SA1和SA2有两个位置，在工作位置时，SA1和SA2的接点、均接通。当变压器轻瓦斯动作时，KG接点闭合，KSH2的脉冲变压器一次绕组从正电源经KG、HL1、WFS1和WFS2、

38、SA1的、接点接至负电源。KSH2起动，KDR闭合，KM动作，其第一个常开接点闭合并自保持，KM的第二个常开接点闭合，使KM2动作，KM2一个常开接点闭合，接通警铃EB，发出预告音响信号。KM2的另一个常开接点在图7.44中接通KT，KT接点延时接通后，KM1动作，接在图7.45中的KM1常闭接点断开，KM返回，音响自动解除。若要提前解除，可用手动解除按钮SBR进行解除。音响解除后，光字牌依旧亮着，直至不正常情况消除，起动它的继电器返回后，光字牌才熄灭。延时预告信号的动作原理基本上和瞬时预告信号相同。ZC-23型冲击继电器不具有冲击自动返回特性。为防止外部短路引起的短暂不正常情况下误发信号，增

39、加了反向串接的冲击继电器KSH4。当外部短路时，交流电压下降，使“电压回路断线”光字牌点亮。KSH3和KSH4变流器的一次侧都有电流流过，二次侧也都感应出脉冲电动势，但KSH4的二次脉冲电动势被短路，不起作用。KDH3动作，起动KM3并自保持。 KM3第二常开接点闭合使KT2起动。如果在KT2未闭合前不正常情况消失，则流过KSH3和KSH4变流器一次线圈的电流突然消失，将在其二次侧感应出负向脉冲电动势。这时KSH3的二次电动势被短路，不起作用，而KSH4动作后接通KM4，KM4动作并自保持。KM4第二常开接点动作后切断KM3的自保持回路，KM3返回，使音响信号不会误发。SA1和SA2的试验位置

40、是为了对光字牌进行检查而设置的，当SA1和SA2切换至试验位置时，其接点,，和,接通，和断开，WFS1、WFS2和WFS3、WFS4被直接接到正负信号母线上对光字牌进行检查。在检验回路中之所以用SA1和SA2的三对接点串联，是为了增强其开断能力。光字牌由两个灯泡组成，工作时两灯并联，损坏一个还能继续工作。检查时两灯串联，只要有一个损坏就能发现。图7.43交流操作电源的中央信号装置原理图 （a） 集中复归不能重复动作的事故信号装置；（b） 集中复归不能重复动作的预告信号装置 图7.44中央复归能重复动作的直流事故信号电路图图7.45能重复动作集中复归的中央预告信号电路图7.7 绝缘监察装置和电气

41、测量仪表绝缘监察装置和电气测量仪表1.绝缘监察装置的作用610 kV供配电系统属小电流接地系统。该系统发生一相接地时，接地相对地电压降低，甚至下降为零，非接地相对地电压升高到线电压，这样则可能在绝缘薄弱地方引起击穿，造成相间短路。绝缘监察装置的作用就是在小电流接地系统中用以监视该系统相对地的绝缘状况。当系统发生相接地或电气设备、母线等对地绝缘降低到一定值时，绝缘监察装置发出预告信号，通知7.7.1 绝缘监察装置绝缘监察装置运行值班人员采取相应措施，以维护电气设备的正常绝缘水平，确保其安全运行。2.绝缘监察装置的原理电路图7.46（a）、（b）所示为用于低压系统的绝缘监察装置。系统正常工作时，电

42、压表的读数相同；当系统发生一相接地时，接地相电压表读数下降甚至为零，正常相电压升高。因此，通过电压表的读数就可以判断哪一相接地。图7.46（c）所示为采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱三绕组电压互感器构成的610 kV系统绝缘监察装置。电压互感器的一次绕组接成完全星形，其中性点接地；电压互感器二次侧有两个绕组，其中一个主要绕组接成完全星形，中性点接地，三只电压表接成相对地接线；另一个辅助绕组接成开口三角形，并在开口处接一只过电压继电器KV,借以反映接地时出现的零序电压。正常运行时，系统三相电压对称，没有零序电压，三相对地电压表的读数相等，均为相电压。电压互感器TV辅助二次绕组的各相电压

43、对称，大小为1003V，开口三角形两端电压近似为零，过电压继电器KV不动作。当变电所610 kV母线上任一条出线发生一相接地故障时，接地相的电压表读数降低或为零，而其他两相对地电压升高到线电压，开口三角形两端的电压相量和不再为零，其大小为正常运行时的3倍，即31003=100 V，使过电压继电器KV动作，发出系统一相接地预告信号。值班人员根据预告信号及电压表的指示，可判断系统哪一相发生接地，但是不能判断是哪一条线路接地，这时可采用依次断开各条线路的办法来寻找接地点。其操作过程为：断开某条线路时，系统接地消除，三个电压表指示相同，则可判断该条线路某点接地，此时派人查出具体接地点，转移负荷，停电处

44、理。上述交流绝缘监察装置简单易行，但给出的预告信号没有选择性。因此一般适用于线路数目不多，允许短时一相接地，且负荷可以中断供电的系统中，而工厂供电系统大多数符合上述要求，故得到广泛应用。图7.46绝缘监察装置（a） 、(b)低压系统绝缘监察装置；（c） 6-10 kV系统绝缘监察装置电气测量仪表按其用途分为常用测量仪表和计量仪表两类。（1） 对常用测量仪表的一般要求（据GBJ 631990） 常用测量仪表应能正确反映电力装置的运行参数，能随时监测电力装置回路的绝缘状态。 交流回路仪表的精确度等级不应低于2.5级；直流回路仪表的精确度等级不应低于1.5级。 1.5级和2.5级的常用测量仪表应配用

45、不低于1.0级的互感器。 7.7.2 电气测量仪表电气测量仪表 仪表的测量范围和电流互感器变流比的选择，宜满足供电系统额定值的条件运行时仪表的指示在标度尺的70%100%处。对有可能过负荷运行的电力装置回路，仪表的测量范围宜留有适当的过负荷裕度。对重载起动的电动机和运行中有可能出现短时冲击电流的电力装置回路，宜采用具有过负荷标度尺的电流表。对有可能双向运行的电力装置回路，应采用具有双向标度尺的仪表。 (2) 对电能计量仪表的一般要求（据GBJ 631990） 月平均用电量在1106 kWh及以上的电力用户电能计量点，应采用0.5级的有功电度表。月平均用电量小于106 kWh、在315 kVA及

46、以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点，应采用1.0级有功电度表。在315 kVA及以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点，75 kW及以上的电动机以及仅作为工厂内总经济技术考核而不计费的线路和电力装置回路，均采用2.0级有功电度表。 在315 kVA及以上的变压器高压侧计费的电力用户电能计量点和并联电力电容器组，均应采用2.0级无功电度表。在315 kVA以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点及仅作为工厂内部技术经济考核而不计费的线路和电力装置回路，均采用3.0级无功电度表。 0.5级的有功电度表应配用0.2级的互感器。1.0级的有功电度表、1.0级专用电能计量仪表、2.0级计费

47、用的有功电度表及2.0级的无功电度表，应配有不低于0.5级的互感器。仅作为工厂内部技术经济考核而不计费的2.0级有功电能表和3.0级的无功电能表，均应配用不低于1.2级的互感器。（3） 根据国家标准有关规定，变配电装置中各部分仪表配置要求如下： 在电源进线上或经供电部门同意的电能计量点，必须装设计费用的三相有功电能表和无功电能表，宜采用全国统一的电能计量柜。为了解负载电流，进线上还应装设一只电流表。 变配电所的每段母线上必须配置一只电压表测量电压。在中性点非有效接地（即小接地电流）的电力系统中，各段母线还应装设绝缘监视装置。如果出线很少时，绝缘监视装置可不装设。 35110/610 kV的电力

48、变压器应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表、无功电能表各一只， 装在哪一侧视具体情况而定。 610/36 kV 的电力变压器，在其一侧装设电流表、有功电能表、无功电能表各一只。610/0.4 kV的电力变压器,在高压侧装设电流表和有功电能表各一只，如为单独经济核算单位的变压器，还应装设一只无功电能表。 310 kV的配电线路应装设电流表、有功电能表和无功电能表各一只。如果不是单独经济核算单位时，可不装无功电能表。当线路负荷在5000 kVA及以上时，可再装设一只无功电能表。 380 V的电源进线或变压器低压侧各应装设一只电流表。如果变压器高压侧未装设电能表时，则低压侧还应装设有功电

49、能表一只。 低压动力线路上应装设一只电流表。低压照明线路及三相负载不平衡度大于15%的线路上应装设三只电流表分别测量三相电流。如需计量电能，一般应装设一只三相四线有功电能表。对负荷平衡的动力线路，则可只装一只单相有功电能表，其实际电能为计量值3倍计。 并联电力容器组的总回路上应装设三只电流表，分别测量各相电流，并应装设一只无功电能表。上述测量及计量仪表的配置装设可参见表7.3（见P224）。图7.47是610 kV高压配电线路上装设的电气测量仪表电路图。图7.47610 kV高压配电线路上装设的电气测量仪表电路图 7.8 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置1.APD的作用在要求供电可靠性

50、较高的变配电所中，通常设有两路或以上的电源进线，或者设有自备电源。在企业的车间变电所低压侧，大多设有与相邻车间变电所相连的低压联络线。如果在作为备用电源的线路上装设备用电源自动投入装置（Auto-put-into device of reserve-source,缩写为APD），则在工作电源线路突然断电时，利用失压保护装7.8.1 APD装置的作用及分类装置的作用及分类置使该线路的断路器跳闸，而备用电源线路的断路器则在APD作用下迅速合闸，使备用电源投入运行，从而大大提高供电的可靠性，保证对用户的不间断供电。2.APD的分类工厂供电系统中的APD有以下三种基本方式：（1） 备用线路自动投入装置

51、图7.48（a）所示为备用线路APD。正常运行时由工作线路供电，当工作线路因故障或误操作而失电时，APD便起动将备用线路自动投入。这种方式常用于具有两条电源进线，但只有一台变压器的变电所。（2） 分段断路器自动投入装置图7.48（b）所示为母线分段断路器APD。正常运行时一台变压器带一段母线上的负荷，分段断路器QF5是断开的。当任一段母线因电源进线或变压器故障而使其电压消失（或降低）时，APD动作，将故障电源的断路器QF2（或QF4）断开，然后合上QF5恢复供电。这种接线的特点是两个线路变压器组正常时都在供电，故障时又互为备用（热备用）。 （3） 备用变压器自动投入装置图7.48（c）所示为备

52、用变压器APD。正常时T1和T2工作，T3备用。当任一台工作变压器发生故障时，APD起动将故障变压器的断路器跳开，然后将备用变压器投入。这种接线的特点是备用元件平时不投入运行，只有当工作元件发生故障时才将备用元件投入（冷备用）。图7.48备用电源自动投入的基本方法（a） 备用线路APD；（b） 分段断路器APD；（c） 备用变压器APD （1） 工作电源不论何种原因消失（故障或误操作）时，APD应动作。（2） 应保证在工作电源断开后，备用电源电压正常时，才投入备用电源。（3） 备用电源自动投入装置只允许动作一次。（4） 电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。（5） 备用电源自动投入装置的

53、动作时间应尽量缩短，以利于电动机的自起动和减少停电对生产的影响。7.8.2 对对APD装置的基本要求装置的基本要求1.高压APD装置 对610 kV高压系统的重要负荷，可采用两个电源进线断路器互投的APD装置。（1） 原理接线 610 kV两路电源进线断路器互投的APD装置，其原理展开图如图7.49所示，图中只画出有关电路。7.8.3 APD装置的典型接线装置的典型接线该一次电路的两路电源进线断路器为QF1和QF2，其操作机构可采用CT-7型弹簧储能式交流操作机构，交流操作电源可取自一次电路中的两组电压互感器，其过电流保护可采用反时限或定时限保护（以上一次电路及过电流保护在图7.49中均未画出

54、）。这种APD 装置能做到两路进线电源互为备用，两路断路器QF1和QF2可以互投。（2） 工作过程 供电线路正常运行时，假设断路器QF1处于合闸状态，其常开辅助触点5、6接通，红色指示灯RD1点亮，指示QF1处于合闸状态；断路器QF2（作为备用电源）处于分闸状态，其常闭辅助触点11、12闭合，绿色指示灯GN2点亮，指示QF2处于分闸状态。此时低电压继电器KV1KV4的线圈（图中未画出）均通电，其常闭触点均断开，切断了APD装置起动回路的时间继电器KT1和KT2。采用两只电压继电器使其触点串联是为了防止为其供电的电压互感器一相熔断器熔断而使APD装置误动作。当断路器QF1控制的一路工作电源停电时

55、，因工作电源失去电压而使低电压继电器KV1和KV2失电，其常闭触点接通，起动时间继电器KT1（即APD起动），经事先整定的延时后，KT1动作，其常开触点1、2闭合，信号继电器KS1动作，通过连接压板XB1及已闭合的QF1常开辅助触点5、6，使断路器QF1跳闸线圈YR1通电，从而QF1跳闸。QF1跳闸后，其常开辅助触点5、6断开，红灯RD1熄灭，同时切断路闸线圈YR1电源。 QF1的常闭辅助触点3、4恢复闭合，绿灯GN1点亮，指示QF1处于分闸位置。QF1跳闸的同时，其常闭辅助触点7、8也恢复闭合，通过信号继电器KS4、中间继电器KM2的常闭触点7、8，QF2的常闭辅助触点11、12，使断路器的

56、合闸线圈KO2通电（即APD动作），从而使QF2合闸，则备用电源开始供电。QF2合闸后，其常开辅助触点13、14闭合，红灯RD2点亮，指示QF2处于合闸位置；同时QF2的常开辅助触点9、10也闭合，KM2线圈通电，KM2的常开触点5、6闭合使其自保持，其常闭触点7、8断开，切断其合闸回路，从而保证了QF2只动作一次。该动作称为断路器防跳跃动作，即为“防跳跃闭锁”。如果QF2为工作电源，QF1为备用电源，则APD装置的工作过程与上述完全相同。 该电路由于采用交流操作电源，因此在工作电源消失而备用电源无电时，由于无操作电源，从而保证了APD装置不应动作的要求。该电路的不足之处是：当QF1（工作电源

57、）因过电流保护装置的动作而跳闸时，QF2（备用电源）仍会自动投入，使第二路电源再投入故障点。改进的方法是：将QF1过电流保护继电器的常开触点串入QF2的合闸回路，因为当QF1保护动作跳闸时能闭锁QF2的合闸回路，从而使QF2不会再投入故障点。2.低压APD装置低压APD装置大都由低压断路器（自动开关）或交流接触器构成。（1） 原理接线图7.50是两路低压电源互为备用的APD展开图。该电路中采用电磁式操作的DW10型低压断路器。图中熔断器FU1和FU2后面的二次回路分别是低压断路器QF1和QF2的合闸回路，该回路设置了控制两路断路器互换的组合开关SA1和SA2。FU3和FU4后面的二次回路分别是

58、QF1和QF2的跳闸回路。FU5和FU6后面的二次回路分别是QF1和QF2的失压保护和跳、合闸指示回路。图7.50所示的两路低压电源互为备用的APD展开图两边是完全对称的。（2） 工作过程 如果要WL1电源供电，WL2电源作为备用，可先将闸刀开关QK1QK4合上，再合上组合开关SA1，这时低压断路器QF1的合闸线圈YO1靠合闸接触器KO1而接通，QF1合闸，使WL1电源投入运行。这时中间继电器KM1被加上电压而动作，其常闭触点断开，使跳闸线圈YR1回路断开；同时指示QF1处于合闸位置的红灯RD1点亮，绿灯GN1熄灭。接着合上组合开关SA2，做好WL2电源自动投入的准备。此时指示QF2合、分闸位

59、置的红灯RD2熄灭，绿灯GN2点亮。如果WL1工作电源因故障突然断电，则中间继电器KM1失电而返回，其常闭触点恢复闭合，接通跳闸线圈YR1的回路，使断路器QF1跳闸，同时QF1的常闭辅助触点9、10恢复闭合，接通QF2的合闸回路，使QF2合闸，投入备用电源WL2。此时指示断路器QF1和QF2合、分闸位置的指示灯转换为：红灯RD1熄灭，绿灯GN1点亮（说明QF1处于分闸位置）；红灯RD2点亮，绿灯GN2熄灭（说明QF2处于合闸位置）。如果WL2作为工作电源供电，WL1作为备用电源，则工作过程与上述情况完全相同。图7.50中时间继电器KT1或KT2的作用是：在断路器QF1或QF2合闸后，经过预定延时，切断QF1和QF2的合闸回路，防止其合闸线圈YO1或YO2长期通电。按钮SB1和SB2是用来分别手动控制断路器QF1和QF2跳闸的。该电路还具有电源失压保护功能，当两路电源任意一路失压低于一定数值时，其对应的中间继电器KM1或KM2因失电返回，从而使相应的断路器QF1和QF2跳闸。上述两路低压电源互为备用的电路不仅适用于变电所低压母线，而且对于重要的低压用电设备（如重要负荷的电动机、事故照明等）也是适用的。图7.49610 kV两路电源进线断路器互投APD装置展开图 图7.50两路低压电源互为备用的APD展开图