变电所二次回路.doc

工矿企业供电 第九章 第 9-13 页 第九章 变电所二次回路 本章主要介绍变电所的操作电源、断路器的控制回路及中央信号装置的种类、优缺点和工作原理。介绍了二次电路各部分的作用、相互之间的联系及各电路之间的连接关系等知识。对微机监控系统也作了简要介绍。 本章培养的能力与技能能分析操作电源、断路器控制与信号电路及中央信号装置电路的工作原理，掌握电路的分析方法。能根据变电所具体情况合理选择操作电源的种类和型号；能根据对控制和信号的要求合理选择配电装置的二次回路和中央信号装置。能对照图纸分析变电所二次电路各部分的作用、相互之间的联系及各电路之间的连接关系。能对变电所的二次回路进行操作，并能根据各种信号指示判断电路的工作状态、分析故障原因。 第一节 操 作 电 源 变电所中的测量仪表、监察装置、控制及信号装置、继电保护装置、自动装置、远动装置等所组成的电路，称为二次回路、二次电路或二次接线。二次回路所用设备称为二次设备。二次回路的任务是对一次回路及其设备的工作状态进行监视、测量、控制和保护。 变电所中为二次设备供电的电源，称为操作电源。操作电源的供电应十分可靠，它应保证在正常和故障情况下都不间断供电。操作电源有直流和交流两种，除一些小型变（配）电所采用交流操作电源外，一般变电所均采用直流操作电源。 一、直流操作电源 直流操作电源有硅整流直流电源和蓄电池直流电源两种。硅整流直流电源又分为复式整流电源、电容储能式整流电源和镉镍蓄电池式整流电源三种；蓄电池直流电源有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。 1．硅整流直流操作电源 在电力系统正常时，直流电源由硅整流器供给。当电力系统发生故障时，交流电源电压大幅度降低甚至消失，整流器的输出电压将不能使保护装置动作和断路器跳闸。此时跳闸所需电源复式整流电源是利用短路电流经稳压整流获得，当短路电流较大时，复式整流电源输出功率大，直流电压稳定；但当短路电流较小时，不能保证保护装置和断路器可靠动作，为此需用专用的电流互感器，且电流互感器的制作和调试比较麻烦，在变电所中使用较少。电容储能式整流电源是利用电容器所储能量获得跳闸电源，由于电容器储存能量有限，工作过程电压衰减快，使其使用条件受到一定的限制。但是由于其投资少，运行维护费用少，寿命长，所以在已建成的变电所中应用较多。镉镍电池式整流电源是利用镉镍电池组向保护回路放电使断路器跳闸，由于电池组本身是独立电源，比较可靠，且电池装于屏上占地面积小，运行维护方便，所以应是整流操作电源的首选产品。 下面介绍目前常用的镉镍电池硅整流直流操作电源。 图9-1为ZKA46型镉镍电池硅整流直流系统，该直流系统装有两组硅整流装置整流器1VC容量大，为合闸整流器，用作合闸回路和在2VC故障时兼作控制与信号回路的电源；整流器2VC容量小，为主控整流器，向控制和信号回路供电，并作为镉镍电池组的充电电源。 图9-3 ZKA46型镉镍电池硅整流直流系统 正常时，镉镍电池组与充电电源2VC并联按浮充电方式工作，此时2VC一方面向直流正常负荷供电，同时以很小的电流向蓄电池充电，使蓄电池经常处于充满电状态。当电力系统故障，交流电源电压降低或消失，充电电源电压低于电池组的端电压时，由镉镍电池组向继电保护回路和跳闸回路放电，使断路器跳闸。由于镉镍电池组是独立电源，工作可靠，放电容量大，所以可取代电容储能式硅整流直流系统。 合闸整流器的两个交流电源配有互投装置，以提高其可靠性。主控整流器采用磁饱和式稳压器，使控制母线电压稳定，可保证电池不致过充电或欠充电。电池为GNY型全封闭镉镍电池。 图中，在2VC的输出端接有电压继电器KV。当2VC工作正常时，其的常闭触点断开，合闸母线与控制母线分开，1VC和2VC分别供给各自的负荷用电。当2VC故障，其电压降低到一定程度时，继电器KV释放，其触点闭合，此时控制和信号回路及电池组充电的电源由1VC供给，保证了操作电源的供电可靠性。 为了防止电压继电器故障其触点KV闭合的情况下，在合闸操作或合闸回路短路时，大电流使硅整流器2VC损坏；为了防止在电力系统故障，交流电压大幅度降低或消失时，电池组向合闸回路放电，在合闸母线与控制母线之间装设了逆止二极管VD1。 母线上的电阻R，用于限制控制回路短路时，通过逆止二极管VD1的电流，起保护VD1的作用。限流电阻R1的阻值不宜过小和过大，既保证在熔断器熔断前不烧坏VD1，又不使在控制母线最大负荷时其上的压降超过额定电压的15。一般R1的阻值约为5～10Ω，VD1的额定电流不小于20A。 采用整流操作电源的变电所，要求有可靠的所用电交流电源，其中之一最好与本所电源无直接联系，以保证全所停电后，仍能实现对电源断路器的合闸操作，并保证变电所的事故照明。当无条件从所外引入所用电源时，应采用2台所用变压器，将1台所用变压器接在电源断路器的外侧，来提高所用电电源的可靠性。 2．蓄电池直流系统 蓄电池直流电源有铅酸蓄电池组和镉镍蓄电池组两种。铅酸蓄电池组由于投资大，寿命短，运行维护复杂，要求建筑面积大，在变电所中不再采用。镉镍蓄电池组直流电源所有设备都装在屏上，该屏可与变电所控制屏、保护屏合并布置，不需设蓄电池室和充电机室。它与铅酸蓄电池组比较，具有维护方便、占地面积小、寿命长、放电倍率高、机械强度高、无腐蚀性、投资少等优点。所以，目前镉镍电池直流操作电源得到广泛应用。 镉镍电池直流系统也有充电与浮充电两套整流装置，系统投入正常运行时，也以浮充电方式工作。当电力系统故障、交流电源电压降低或消失后，由蓄电池组向控制、保护与合闸回路供电。它与镉镍电池式硅整流直流系统的不同之处是，电池组可向断路器的合闸回路供电，所以其蓄电池的容量较大，一般采用GNG型烧结式镉镍蓄电池。 镉镍蓄电池长期处于浮充状态，各个电池之间由于电化学反应不均衡，会出现容量不均或不足。所以，应定期对其进行“容量恢复”，或叫镉镍蓄电池的“定期活化”。其方法是以4h制的电流放电至每只电池的端电压降为1.0V，然后以同样电流充、放电循环一次，再重新充电。如果发现蓄电池容量低于额定容量的80时，即应更换新的蓄电池。蓄电池在使用前初充电时，也以4h充电率的额定充电电流值充电。在定期活化和初充电时应使用充电用整流装置，对蓄电池充电。 蓄电池组直流操作电源是独立可靠的直流电源。它不受交流电源的影响，即使全所停电，仍可保证连续可靠地供电，而且电压质量好，容量也大，能满足复杂的继电保护和自动装置的要求和事故照明的需要。但其价格较整流型直流操作电源高，一般用在可靠性要求较高的变电所中。 3．直流系统的绝缘监察装置 当直流系统中某点接地时，直流系统虽然可继续运行，但是形成了事故隐患。当直流系统中又一点发生接地时，将可能造成信号装置、继电保护和控制回路的误动作，使断路器误跳闸或拒绝跳闸。所以，必须对直流系统的绝缘进行监察。下面以图9-2为例说明绝缘监察装置的工作原理。 图9-2 直流系统的绝缘监察装置 绝缘监察装置由监察继电器KSP、电压表PV和转换开关1SA与2SA等组成。1SA有两个位置，可分别将正合闸母线WO或正控制母线WC接入监察回路。2SA转换开关有三个位置即“母线”、“对地”和“-对地”。平时2SA置于“母线”位置，其触点1-2、5-7、9-12接通，使电压表PV接在正负直流母线之间，用以测量直流母线电压。同时监察继电器中的电压继电器KV通过触点5-7与地接通，处于监察状态。此时，正、负母线的对地绝缘电阻与监察继电器中的两个电阻R1和R2构成电桥的四个桥臂，电压继电器KV就接在桥臂的对角线上。当正、负母线对地绝缘正常时，电桥处于平衡状态，电压继电器不动作。当直流系统某一点接地时，电桥失去平衡，电压继电器KV动作，其常开触点闭合，监察继电器中的中间继电器KM有电动作，其常开触点闭合发出预告信号，光字牌发光，指示故障性质。 若将2SA转至“-对地”位置时，其触点9-12、1-4接通，电压表测量负母线对地电压；当2SA转至“对地”位置时，其触点1-2、9-10接通，电压表测量正母线对地电压。当正、负两极对地绝缘都正常时，电压表的读数均为零。当其中一极接地时，则接地一极的对地电压为零，另一极对地电压为额定电压。在非金属性接地时，电压表读数小的一极有接地故障。 二、交流操作电源 交流操作电源是指直接用交流电作为操作和信号回路的电源。它不需整流器和蓄电池，比较简单经济，便于维护，可加快变电所的建设安装速度。交流操作电源可以取自电压互感器和电流互感器。 电压互感器二次侧安装一台1OO/220V的隔离变压器，作为控制和信号回路的交流操作电源。但应注意，只有在故障和不正常运行状态时母线电压无显著变化的情况下，保护装置的操作电源才可由电压互感器供给。对于短路保护装置的操作电源不能取自电压互感器，而应取自电流互感器，利用短路电流使断路器跳闸。 目前普遍采用的交流操作继电保护的接线方式有直接动作式、间接动作去分流式和电容储能式等三种，如图9-3所示。 图9-3 交流操作继电保护的接线方式 a-直接动作式；b-间接动作去分流式；c-电容储能式 直接动作式过电流保护接线如图9-3a所示。它将断路器操作机构内的过流脱扣器YR直接接入电流互感器回路，不需另外装设过电流继电器。这种接线方式接线简单、设备少，只适用于无时限过电流保护及电流速断保护。 图9-3b为间接动作去分流式过电流保护接线。在正常情况下，过流继电器不动作，其常闭触点KA2将跳闸线圈YR短接。短路时，继电器动作，其常开触点KA1闭合，常闭触点KA2打开，电流互感器二次电流全部流入跳闸线圈YR使其动作于断路器跳闸。这种接线方式简单、经济，但要求过电流继电器触点容量要足够大。在工矿企业中一般采用GL-15或GL-16型电流继电器作为该接线方式的保护继电器。 电容储能式继电保护接线如图9-3c所示。对于过负荷等故障，因其故障电流不大，无足够的电流使眺闸线圈动作。所以在过负荷保护继电器KA动作时，利用电容器C在正常时所储能量，向跳闸线圈YR放电，使断路器跳闸来实现过负荷保护。这种接线方式适用于过负荷、低电压和变压器瓦斯保护等故障电流不大的保护装置。对于短路保护仍采用图9-3b所示的去分流式过电流保护来实现。 采用交流操作主要缺点是加大了电流互感器的负荷，有时误差不能满足要求，亦不能满足复杂的继电保护和自动装置的要求。所以，交流操作电源适用于小型变电所，这种变电所一般采用手动合闸、电动脱扣。 第二节 断路器的控制与信号回路 断路器是变电所的主要开关设备，为了通断负荷电路和改变系统的运行方式，需要对断路器进行分、合闸操作。控制断路器进行分、合闸操作的电气回路称为控制回路，反应断路器工作状态的电气回路称为断路器的信号回路。 按控制地点不同，断路器的控制方式可分为就地控制和集中控制两种。就地控制是在断路器安装地点的配电装置上对其进行控制，集中控制是在主控制室内对断路器进行控制。在工矿企业变电所中，610kV配出线的断路器一般采用就地控制，35kV及以上电压等级的断路器和610kV进线断路器和母线联络断路器采用集中控制。 一、对断路器控制与信号回路的要求 ⑴ 断路器不仅能利用控制开关手动合闸与分闸，还能由继电保护和自动装置实现自动分闸与合闸。 ⑵ 断路器的跳、合闸线圈都是按短时通过电流设计的，因此在完成断路器的分、合闸操作后应立即自动断电，以防长时通电烧坏线圈。 ⑶ 当断路器的操作机构不带防止“跳跃”的机械闭锁装置时，在控制回路中应有防止“跳跃”的电气闭锁装置。 ⑷ 信号回路应能正确指示断路器的“分闸”与“合闸”位置状态，并能区别自动分、合闸位置信号和手动分、合闸位置信号。 ⑸ 能监视控制电源及跳、合闸回路是否完好。 二、断路器的控制与信号回路 图9-4是具有灯光监视电磁操作机构的断路器的控制与信号回路。它由断路器的分、合闸控制回路，断路器的位置信号回路，启动事故音响回路，断路器合闸回路及防止断路器多次跳、合闸的“防跳”闭锁回路组成。图中小母线WC和-WC为正、负直流控制小母线；WF为闪光信号小母线；WO和-WO为正、负合闸小母线；WAS为事故音响信号小母线；-WS为负信号电源小母线；WFS为预告信号小母线。 图9-4 断路器的控制与信号回路 1．控制开关和操作机构 1）控制开关 在有人值班的变电所中，通常使用LW2-Z型转换开关对断路器进行分合闸控制。开关手柄有垂直和水平两个固定位置；有由垂直位置再顺时针旋转45和由水平位置再逆时针旋转45两个操作位置；触点的通断状态有“跳闸后”、“预备合闸”、“合闸”、“合闸后”、“预备跳闸”、“跳闸”六种。 控制开关的分、合闸操作均需两步来完成。当断路器处于分闸状态时，此时开关的操作手柄处在“跳闸后”的水平位置。进行合闸操作时，先将手柄顺时针旋转90至“预备合闸”的垂直位置，然后再顺时针旋转45至“合闸”位置，发出合闸脉冲。在合闸操作完成松开手后，操作手柄在复位弹簧的作用下自动逆时针旋转45返回到“合闸后”的垂直位置，完成了整个合闸操作过程。跳闸操作是从“合闸后”位置开始，先逆时针将手柄旋转90至“预备跳闸”的水平位置，然后再继续旋转45至“跳闸”位置发出跳闸脉冲，松开手后，手柄自动复归至“跳闸后”的水平位置。分两步对断路器进行分、合闸操作，对防止误操作具有重大意义。 2）操作机构 操作机构是断路器本身附带的跳、合闸传动装置，其种类很多，有手动操作机构、电磁操作机构、弹簧操作机构、液压操作机构、气压操作机构等，其中运用最广的是电磁操作机构。 各种操作机构的跳闸电流一般都不大（不超过10A），因此进行断路器跳闸操作时，可利用控制开关的触点直接接通跳闸线圈回路，发出跳闸命令。而合闸电流则因操作机构不同相差较大，弹簧、液压、气压等操作机构，合闸电流不大，可用控制开关触点直接接通合闸线圈回路，发出合闸命令；电磁操作机构的合闸电流很大（35～250A），合闸线圈回路不能用控制开关直接接通，必须采用中间接触器，利用接触器带灭弧装置的触点去接通合闸线圈回路。 2．断路器的手动分、合闸 1）手动合闸 断路器在分闸状态，控制开关SA在“跳闸后”位置时，其触点10-11闭合，断路器的常闭辅助触点QF1闭合，绿灯HG平光亮，表示断路器处于分闸状态和断路器合闸控制回路完好。此时因绿灯HG和电阻R1的限流作用，流过合闸接触器KO线圈的电流很小，KO不动作，断路器不会合闸。限流电阻的作用是为了防止信号灯的灯座短路时引起断路器误合闸和烧坏KO线圈。 在合闸操作时，先将开关SA的手柄顺时针旋转90至“预备合闸”位，其触点9-10闭合，将绿灯HG与闪光电源小母线WF接通，HG发出闪光，提醒操作人员操作是否正确。如果确认操作无误，可将开关SA的手柄继续顺时针旋转45至“合闸”位。此时SA开关触点9-10断开、5-8闭合，绿灯HG及限流电阻R1被短接，电路的电压全部加在合闸接触器线圈KO上，其常开触点KO1、KO2闭合，接通合闸线圈YO，使断路器合闸。 断路器合闸后，其常开辅助触点QF2闭合，使跳闸回路监视继电器KW有电吸合，跳闸回路继电器的常开触点KW1闭合；此时松开控制开关手柄，使其自动复归至“合闸后”位置，触点13-16闭合，接通红灯回路，红灯HR平光亮，表示断路器处于合闸状态和跳闸回路完好。此时因R3和KW线圈的限流作用，流过跳闸线圈YR的电流很小，断路器不会跳闸。 跳闸回路监视继电器KW除可监视跳闸回路外，还可对控制回路熔断器进行监视。当控制回路熔断器熔断时，KW释放，其常闭触点KW2闭合，将信号母线WS与预告信号母线WFS接通，使中央信号装置发出预告信号。 2）手动分闸 手动分闸时，先将开关SA手柄逆时针旋转90至“预备跳闸”位，触点13-14闭合，红灯HR与闪光电源小母线WF接通，HR发出闪光，提醒操作人员。继续将SA手柄逆时针旋转45至“跳闸”位，触点6-7闭合，继电器KW与限流电阻R3被短接，电压全部加在跳闸线圈YR上，使断路器跳闸。手松开后，手柄自动复归至“跳闸后”位置，绿灯平光亮，表明断路器已分闸且合闸控制回路完好。 2．断路器的自动跳、合闸 1）自动跳闸 当保护装置动作时，其出口中间继电器KM的触点闭合，将继电器KW和限流电阻R3短接，使断路器跳闸。 断路器事故跳闸后，必须发出事故信号，即蜂鸣器鸣响、绿灯闪光与相应信号继电器掉牌。由于事故跳闸信号回路采用不对应接线，即断路器事故跳闸后，控制开关仍在“合闸后”位置，断路器和控制开关的位置不对应。此时断路器的辅助常闭触点QF1和QF3闭合，控制开关的触点9-10、1-3和17-19闭合，所以信号母线-WS经电阻R5与事故音响母线WAS接通。由于事故音响母线WAS引到了中央信号屏，故中央信号装置的事故音响信号启动，蜂鸣器鸣响。与此同时，绿色信号灯HG被接于闪光母线WF与控制母线-WC之间而闪光。此外反映保护装置动作的信号继电器也已掉牌。 发出音响信号是告知发生了事故，闪光信号是告知哪一台断路器发生事故跳闸，信号继电器掉牌是告知故障跳闸的原因。 2）自动合闸 当备用电源自动投入装置动作时，其接于合闸回路的触点1KM将绿灯HG及限流电阻R1短接，断路器自动合闸。由于此时开关SA处于“跳闸后”位置，所以其触点14-15和跳闸回路监视继电器的常开触点KW1将红灯接于闪光母线WF，于是红灯HR闪光，发出断路器自动合闸信号。此时监视自动合闸的信号继电器掉牌，相应的光字牌燃亮，使中央信号装置发出预告音响信号（电铃响）。 要停止信号灯闪光，只需将控制开关SA手柄转到与断路器的分、合闸状态对应的位置即可。 3．断路器的防跳闭锁 断路器合闸后，由于某种原因控制开关SA的5-8触点或自动装置的触点1KM未断开（例如操作手柄未松开或触点焊住等），若此时系统有短路故障，继电保护动作使断路器跳闸，在其触点QF1闭合后，断路器又会合闸。如此断路器会出现多次跳、合闸的“跳跃”现象，使断路器毁坏，造成事故扩大。为了避免这种“跳跃”现象的发生。必须装设防跳闭锁装置。 图9-4中的KL是防跳闭锁继电器，它有两个线圈，一个为电流启动线圈，串联于跳闸回路中；一个为电压自保持线圈，并联在合闸接触器回路中。当断路器合闸于有短路故障的线路时，保护装置出口继电器的触点KM闭合，使断路器跳闸。同时跳闸电流也流过继电器KL的电流启动线圈，使KL动作，其常开触点KL1闭合，常闭触点KL2断开。此时，如果控制开关SA的5-8触点或自动装置触点1KM被卡住，则KL的电压线圈通过其触点KL1和SA的5-8触点或1KM的触点实现自保持。则KL2触点将保持断开状态，使合闸接触器KO不能吸合，避免了断路器再次合闸，防止了断路器“跳跃”现象的发生。只有断开5-8触点和1KM触点，KL的电压自保持线圈断电后，才能使合闸回路恢复正常。 R4和KL3回路的作用是确保跳闸线圈YR的电流由QF2切断，防止保护出口继电器触点KM先于QF2断开时，由KM触点切断跳闸线圈电流将其烧坏。4R的作用是当保护出口回路串有电流型信号继电器或其他继电器的电流线圈时，KL3闭合后，不会短接电流型继电器线圈，使继电器能够可靠动作。 3）闪光装置 图9-5为用闪光继电器构成的闪光装置电路图。图中点划线框内所示为闪光继电器KF，它由中间继电器KM、电容C、电阻R构成。 图9-5 由闪光继电器构成的闪光装置电路图 当断路器由继电保护动作跳闸时，其辅助触点QF1闭合，此时控制开关SA仍在“合闸后”位置，其触点9-10闭合，电容C开始充电，其两端电压逐渐升高。当电压升至KM的动作值时，KM动作，其常开触点KM2闭合，将正电源加至闪光母线WF上，绿灯HG亮。KM的常闭触点KM1断开，靠电容C对KM线圈放电，使KM保持吸合状态。当电容C两端电压降至KM的返回值时，KM返回，常开触点KM2断开，常闭触点KM1闭合，电容C又开始充电，绿灯变暗，如此重复上述过程，绿灯便一明一暗地发出闪光。 SB为试验按钮。按下SB，闪光装置动作，白色信号灯HW闪光，表示闪光装置工作正常。 第三节 中央信号装置 一、信号装置概述 1．信号装置的种类 信号装置是监视电气设备运行状态的一种声光指示装置，它是电气设备安全运行的耳目。根据其用途的不同，变电所信号装置有开关的位置信号、保护与自动装置的动作信号和中央信号三种。前两类信号已经述及，本节介绍中央信号及与其它信号之间的关系。 中央信号装置包括事故信号和预告信号，装在变电所主控制室内的中央信号屏上。当变电所任一配电装置的断路器事故跳闸时，启动事故信号；当出现不正常运行情况或操作电源故障时，启动预告信号。事故信号和预告信号都有音响和灯光两种信号装置，音响信号可唤起值班人员的注意，灯光信号有助于值班人员判断故障的性质和部位。为了从音响上区别事故和预告信号，事故信号用蜂鸣器，预告信号用电铃发出音响。 中央信号动作后，需将音响信号解除使其恢复到原来的状态，这种操作称为复归。中央信号装置的复归方法有就地复归和中央复归两种。就地复归是在发生故障的配电装置上将信号复归；中央复归是在中央信号屏上将信号复归。按照中央信号的动作性能不同，可分为重复动作与不重复动作两种。重复动作是指一个信号发出后，故障状态还未解除（音响信号已复归），如果又来一个信号，中央信号仍能发出；不重复动作是指信号发出后，故障状态未解除前，不能再发第二个信号。在大、中型企业变电所中，一般采用中央复归能重复动作的事故信号和预告信号装置。 2．对中央信号装置的要求 为了更好地监视电气设备的安全运行情况，要求中央信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反应被监视电气设备的运行状态。当被监视设备发生异常时，信号装置能自动发出音响信号和灯光信号。且信号发出后应能判断故障性质、地点和范围，并将灯光信号保持到故障消除为止。对音响信号应能根据需要手动或自动复归，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。 二、事故信号 1．中央复归能重复动作的事故信号装置 1）事故信号的接线 图9-6为中央复归能重复动作的事故与预告信号装置的原理图。在大、中型企业变电所中常采用这种接线方式。 图9-6 中央复归能重复动作的事故与预告信号回路 各断路器的事故跳闸信号回路与中央事故信号之间的接线关系一般为 ⑴ 集中控制的断路器事故跳闸信号回路，串联电阻后均并联在事故音响母线WAS与负信号电源母线-WS之间。 ⑵ 就地控制的610kV配电装置一般按母线段分组，两段母线上配电装置的事故跳闸信号回路，分别并接在引入配电装置的信号母线WS与事故音响母线WAS1和WAS2之间。配电装置中的WS母线和事故音响母线均引至控制室的中央信号屏上，然后通过各事故信号中间继电器1KAS和2KAS与负信号母线-WS连接。这种接线方式较简单，但同一段母线上配电装置事故跳闸时不能重复动作。 2）冲击继电器 能使信号装置重复动作的核心元件是冲击继电器，当通过它的电流突然增加时，它就动作，所以又称它为信号脉冲继电器。 图9-6中点划线方框内是ZC-23型冲击继电器的内部接线图。图中TP为脉冲变流器，1KR是只有一个触点的干簧继电器为执行元件，2KR是多触点的干簧继电器为出口元件。 干簧继电器主要由线圈和干簧管组成。干簧管是一只密封的玻璃管，内装的舌簧触点具有弹性并有良好的导磁性能。当线圈通电后，舌簧触点被磁化，由于两舌簧片的磁极极性不同而相互吸引，使触点闭合。当线圈电流减小到一定值时，磁力减弱，舌簧片在弹力作用下返回，触点分断。 为了防止TP一次侧电流突然减小引起干簧继电器1KR误动作，在TP两侧并联了二极管VD1和VD2，将此时产生的感应电流旁路掉。 并联于脉冲变流器TP一次侧的电容器C起抗干扰作用。 3）事故信号的工作原理 当断路器事故跳闸时，如图8-42中的差动保护动作，其事故音响启动回路见图9-4将事故音响母线WAS与信号母线-WS接通，脉冲变流器TP一次线圈有电流通过。脉冲变流器二次侧产生的脉冲感应电流使1KR动作。1KR的常开触点闭合，出口继电器2KR有电动作，其常开触点2KR1闭合自保，2KR2闭合使蜂鸣器HF有电发出音响信号。同时图9-4断路器控制回路中的绿色信号灯HG闪光，变压器控制屏上指示故障类型和部位的光字牌如1主变差动保护动作和中央信号屏上指示掉牌未复归的光字牌发光。 值班人员听到信号后，一般希望音响信号很快停止，只保留灯光信号（光字牌信号保持到保护动作情况记录完毕，闪光信号保持到故障处理完毕），避免音响信号干扰值班人员判断和处理故障。在出口继电器2KR有电动作蜂鸣器鸣响的同时，2KR的常开触点2KR3接通了时间继电器KT回路。经一段延时后，KT的触点闭合使中间继电器1KM通电吸合，其常闭触点1KM1断开，使出口继电器2KR断电释放，蜂鸣器停止音响，时间继电器KT和中间继电器1KM也断电释放，音响信号装置自动复归。手动复归音响信号时，可按下中央信号屏上的音响解除按钮1SB使音响信号装置提前复归。 当前一次音响信号解除以后，而断路器的事故音响启动回路未复归之前（转动控制开关手柄到“跳闸后”位置即可复归），当又一台断路器事故跳闸，其事故音响启动回路接通，在WAS与-WS两母线之间并入一个电阻，使通过脉冲变流器一次线圈的电流突然增加，其二次侧又感应出脉冲电流，使执行继电器1KR动作，启动音响装置，达到重复动作的目的。 610kV配电装置事故跳闸时，其事故音响启动回路接通WS与WAS1或WAS2配电装置事故音响母线，使事故信号中间继电器1KAS或2KAS通电吸合，其常开触点将一个电阻接在事故音响母线WAS与信号母线-WS之间，启动音响信号装置。 保护动作情况记录完毕以后，应及时将信号继电器掉牌手动复位，使光字牌熄灭。事故处理完以后，将断路器控制开关SA转到“跳闸后”位置，绿灯停止闪光而发平光。此时断路器方可重新合闸送电。 为了检查事故信号装置的完好性，可按下试验按钮2SB，此时如果蜂鸣器发出音响，则表明事故信号装置工作正常。 2．中央复归不能重复动作的事故信号装置 当变电所断路器数量不多，同时发生故障跳闸的可能性不大时，可采用中央复归不能重复动作的事故信号装置。这种装置的接线与能重复动作的事故信号装置的接线基本相同，只是去掉冲击继电器和断路器事故音响启动回路中串联的电阻，将蜂鸣器接在WS与WAS之间即可。不能重复动作的事故信号装置的接线及其工作原理请参考其它有关书籍。 三、预告信号 当变电所的电气设备发生故障或出现不正常运行状态时，将启动预告信号装置发出音响和灯光信号。这样值班人员可以及时发现故障和事故隐患，以便采取适当的处理措施，避免事故扩大危及系统的安全运行。 在工矿企业变电所中，常见的预告信号有 ⑴ 主变压器过负荷； ⑵ 主变压器温度过高； ⑶ 主变压器瓦斯保护动作； ⑷ 主变压器通风冷却风扇、油泵等故障； ⑸ 610kV系统单相接地； ⑹ 事故音响信号回路熔断器熔断； ⑺ 控制回路断线； ⑻ 直流系统绝缘损坏； ⑼ 直流电压过低或消失； ⑽ 电压互感器二次回路断线； ⑾ 其它不正常情况。 1．预告信号的接线 变电所中各种预告信号与中央预告信号之间的接线关系一般为 ⑴ 各断路器的控制回路断线信号回路均并联在引入配电装置的正信号电源母线WS与控制回路断线预告信号母线WFS之间如图9-4中的跳闸回路断线信号回路。 ⑵ 610kV配电装置的预告信号按母线段分组后，分别接在WS与预告信号母线WFS1和WFS2之间。 ⑶ 其它预告信号，通过光字牌接在预告信号母线1WFS和2WFS上。 ⑷ 各信号继电器的掉牌未复归信号触点均并联在掉牌未复归信号母线WS1与信号电源母线WS之间。 2．预告信号的工作原理 图9-6中转换开关SA 连接的1WFS和2WFS预告信号小母线与WS和-WS都布置在中央信号屏的屏顶。1WFS和2WFS引到各控制屏顶与控制屏的双灯光字牌HL相接。转换开关SA供检查光字牌用,它有“工作”和“试验”两个位置。当SA处于“工作”位置时，其触点13-14和15-16接通，将1WFS和2WFS连接在一起，使光字牌的两个灯泡并联接在冲击继电器2KP中脉冲变流器TP的一次线圈回路。 当变电所出现不正常运行情况时，如图8-42中轻瓦斯动作，其触点KG闭合，使电流由WS经瓦斯继电器触点KG、变压器控制屏上的光字牌、预告信号母线1WFS和2WFS、转换开关SA、和冲击继电器中脉冲变流器TP的一次线圈回到-WS。变压器控制屏上的光字牌灯亮，显示1主变压器轻瓦斯动作，同时冲击继电器动作使电铃发出音响信号。音响信号的复归可通过按压音响解除按纽4SB或通过事故信号回路的时间继电器KT自动延时复归。 音响停止后，光字牌仍然亮着，直到不正常情况消除，继电保护的相应继电器返回以后，光字牌灯泡才会熄灭。 预告信号的重复动作过程与事故信号相同,不再赘述。 图中1KV、2KV、1KS、2KS为三相五柱式电压互感器绝缘监视回路中的电压、信号继电器，装于中央信号继电器屏。1KS、2KS的常开触点接于掉牌未复归回路。 为了在运行中能检查光字牌的灯泡是否完好，可将转换开关SA转到“试验”位置，其触点13-14、15-16断开，其它触点全部接通。此时通过转换开关将预告信号小母线1WFS和2WFS分别与信号电源母线-WS和WS连接起来，使接于预告信号小母线上的光字牌灯泡与直流信号电源接通，光字牌灯泡亮。 检查光字牌时，光字牌内两只灯泡是串联的，灯光较暗，当其中一只灯泡损坏时，两只灯泡都不会发光，这样可发现已损坏的灯泡以便及时更换。由于光字牌数目较多，电流较大，为了在切换过程中不致烧坏转换开关触点，采用了6个触点串联的接线方式，以加强其切断电弧的能力。在发预告信号时，同一光字牌中的两只灯泡是并联的，故发光明亮，当其中一只灯泡损坏，仍能发出信号。 预告信号装置电源的完好性采用灯光监视。预告信号电源正常供电时，电源监视继电器2KW有电，其常开触点2KW1闭合，装在中央信号屏上的白色指示灯HW亮。当预告信号电源中断供电（如熔断器熔断）继电器2KW断电释放，其常开触点断开、常闭触点2KW2延时闭合，将白色指示灯接至闪光电源小母线WF上，使白灯闪光。 第四节 变电所微机适时监控系统 一、变电所微机监控系统的功能 变电所正常运行中，每小时都要记录设备（如主变压器）、线路等的电压、电流、功率等参数。如果负荷变动，尚需进行必要的调整和操作。特别当电力系统发生故障时，系统中的变化量很多，信息变化速度快。在这种情况下，要求值班人员能及时和准确地分析大量的变化信息，并迅速作出判断和决策是很困难的。随着变电所容量日益增大，以及微机技术应用的迅速普及，现已逐渐采用微机适时监控代替以往的人工监控。 微机监控系统，可以实现下列功能 ⑴ 电力系统正常运行时，对系统各部分的主要参数（如电压、电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等）每小时的最大值和最小值，进行自动采集、处理、打印和显示。当其中某些参数偏离规定值时，可发出越限报警。 ⑵ 定时打印电能量和负荷率。对变电所每条线路，每小时、每班、每天的电能量和负荷率进行定时打印。 ⑶ 变电所主接线和潮流的自动显示。当主接线有变更时，如某台变压器或线路的投入和切除，能在显示器屏幕上及时显示出来。 ⑷ 自动投切电容器。当系统的功率因数偏离规定值，能自动投切电容器，以实现功率因数随负荷变化而自动调整。 ⑸ 实现有载自动调压。具有带负载调压的变压器，当系统电压偏离规定值时，便自动调节变压器的分接头，改变输出电压。 ⑹ 抑制尖峰负荷。当变电所出现尖峰负荷时，能自动切除部分次要负荷，将最大负荷抑制在规定范围内。 ⑺ 对每条线路的线损，进行适时计算和打印。 ⑻ 事故综合分析。当系统发生短路时，自动记录故障发生的时间、故障线路名称、断路器跳闸的顺序以及自动重合闸的动作情况。根据所采集的这些开关量变化情况，经过综合分析，能够判断出发生短路的线路名称、继电保护的动作情况、重合闸是否成功，如未成功，是哪部分出现故障。 ⑼ 自动寻找故障点。如变电所的进出线路较长，当线路发生短路故障时，能自动测算故障点距变电所的距离。 ⑽ 自动选出接地线路。中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，当发生单相接地时，自动找出接地线路，并打印和在屏幕上显示出来。 ⑾ 通过屏幕显示和键盘，实现人机联系。 ⑿ 某些离线计算。 二、变电所微机监控系统的硬件组成 变电所微机监控系统由一台高档或中档微型机为核心，经过输入输出接口板，下接若干功能单元，每一功能单元仅完成某一规定的功能。每一单元可根据需要由若干模块组成。模块由单片机和输出输入组件构成。如电压、电流处理单元，将高速顺序采样的电压和电流瞬时值，经过一定的运算和处理，便可得出有效值，既省去了变送器，又可使测量结果准确。有些变电所还把微机监控装置与微机保护装置二者结合而成微机综合自动化系统。 图9-7为变电所自动化系统的结构图。它由后台监控单元、前台监控单元、微机保护单元和无功功率补偿单元等组成。 图9-7 微机监控系统结构 1．后台监控单元 后台监控单元由一台高档或中档微型计算机组成，它是变电所自动监控系统的管理中心，负责人机接口、信息汇总处理与显示、报表打印及运行管理、优化控制等。后台机单元配以通讯适配卡、键盘、鼠标、打印机、显示器及语言输出等辅助设备，与前台监控单元间通过串行通讯适配器进行通讯，以提高抗干扰能力和延长通讯距离。 2．前台监控单元 前台监控单元内设置模拟量处理机与开关量处理机两个子单元，微处理器采用高性能的16位系列单片机。模拟量处理机负责所有模拟信号的采样、处理、数据打包，并传输到后台管理机；开关量处理机负责所有开关信号的检测、接收各种信息和命令，并作出相应处理。 模拟量处理机与开关量处理机内部均采用局部总线结构，相互之间以并行通讯接口连接。 电压电流检测模块是变电所内电压、电流等模拟信号的入口通道，完成对模拟信号的入口隔离、越限保护、信号放大、高频抑制等预处理工作。它通过多路开关挂接在模拟量处理机子单元的局部总线上。 开关状态检测模块是变电所内开关状态等数字信号的入口通道，完成对数字信号的入口隔离、高频抑制、信号整形等预处理工作。它通过多路开关挂接在开关量处理机子单元的局部总线上。 开关操作执行模块是前台监控单元开关操作信号的出口通道，其入口通过多路开关挂接在开关量处理机子单元的局部总线上。它完成对操作信号的识别、出口隔离、信号放大等工作，并动作于相应开关的操作机构对开关进行分合闸操作。 3．微机保护单元模块 微机保护单元内部采用局部总线结构，与监控单元开关量处理机间以串行通讯接口连接。正常情况下由微机保护单元独立完成保护任务，并及时将保护的动作信息送往监控单元；当微机保护单元因故退出运行时，则由监控单元临时承担保护任务。就继电保护而言，监控单元同时起着后备保护作用，但其不对微机保护单元进行任何干涉。 4．无功补偿单元模块 无功补偿单元既可以独立完成变电所内全部无功优化补偿任务，又可以通过监控单元的模拟量处理机的串行接口实现协调优化控制。无功补偿单元的核心也是一片16位高性能单片机，负责采样处理、电压和无功补偿综合优化分析计算，并进行补偿电容器的投切操作、变压器分接头的调整操作及与监控单元的通讯等。 小 结 1．操作电源 ⑴ 操作电源是供给变电所控制、信号、保护、自动和远动装置的电源装置。 ⑵ 硅整流直流操作电源在正常时直流电源由整流器供给。当整流电源故障时，电容储能式由储能电容器供给继电保护和断路器跳闸所需直流电能；镉镍电池式由蓄电池供给继电保护和断路器跳闸所需直流电能。蓄电池直流操作电源，系统故障时，由蓄电池