电力系统二次回路和自动装置
电力系统二次设备
二次回路的内容
二次回路——包括发电厂和变电站一次设备 的控制、测量、信号、调节、继电保护、自 动装置等回路以及操作电源系统。
2.信号回路：
• 发送机构，传送机构和信号器具构成 ； • 作用——反映一、二次设备的工作状态。如
灯光、音响。
3.测量回路
测量回路——由测量仪表及其相关回路组 成的。作 用 ——指示或记录一次设备的运 行参数，以便运行人员掌握一次设备的运 行情况。它是分析电能质量，计算经济指 标，了解系统潮流和主设备运行的工作情 况。
互感器：
是电力系统中供测量和保护用的设备，包括：电流互感器、
电压互感器两大类。
电流互感器
电压互感器
电压互感器
电压互感器原理：
电压互感器与外部线路的连接法
并联在线路中
电流互感器
• 原理：
电流互感器又称变流器，当一次输入额定电流 时，二次输出电流也是额定值（5A或1A）。
电流互感器与外部回路连接方式 与一次回路串联
二次设备
110kV变电站 付强
一次设备和一次回路
也称主设备，是构成电力系统的主体，它是直接生产、输 送、分配电能的电气设备，包括发电机、电力变压器、 断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线 等。 由 一次设备及相关电路连接而成的电气回路称为一 次回路（或主回路或主系统、主电路）。
二次设备
• 作用——自动判别一次设备的运行状态，在系统故障 或异常时，自动跳开断路器，或发出异常运行信号； 故障或异常运行状态消失后，快速投入断路器，恢复 系统正常运行。
继电保护自动装置及二次回路
第七章继电保护自动装置及二次回路1，下列（ D ）那些属于电气设备的不正常运行状态P 231A,单相短路 B，单相断线C，两相短路 D，系统震荡2，下列（C）不属于电力系统中的事故P 231A,对用户少送电B，电能质量降低到不能允许的程度C，过负荷D，电气设备损坏3，继电保护装置按被保护的对象分类，有电力线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、（ B ）保护P 233A,差动保护 B，母线C，后备保护 D，主保护4、一般的快速保护动作时间为（ B ）。
P233A、 B、C、 D、，（ C ）可以提高系统并联运行的稳定性、减少用户在低电压下的工作时间，减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大，P 233 A, 可靠性 B，选择性 C，速动性 D，灵敏性6，辅助保护是为了补充主保护和后备保护性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的（ C ）。
P234 A,电流保护 B，电压保护C，简单保护 D，断路器保护7，电流继电器的返回系数要求在（ D ）之间。
P 234A, B，， D，，过励磁保护属于按（D）分类。
P234A, 按被保护的对象B, 保护原理C, 保护所起的作用D, 保护所反应故障类型9、（D）是指当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现。
P234A、主保护B、远后备保护C、辅助保护D、近后备保护10，（ B ）是指当主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。
P 234 A,主保护 B，后备保护C，辅助保护 D，失灵保护11，（C）所发出的信号不应随电气量的消失而消失，要有机械或电气自保持。
P 235A,时间继电器B，中间继电器C，信号继电器D，电压继电器12，（D）的触点可以直接闭合断路器的跳闸线圈回路。
A, 电压继电器B, 电流继电器C, 差动继电器D, 中间继电器13，为保证继电保护动作的选择性，一般上下级保护动作的时限差选择（B）。
P233A, — B, —C, 1s D,14、能使继电器动合接点由断开状态到闭合状态的（ B ）电流称为动作电流。
第七章继电保护自动装置与二次回路
电流速断保护
电力线路电流速断保护是按躲过本线路末 端三相最大短路电流整定计算的。 在本线路上电流速断保护保护不到的区域 称为死区。死区内发生短路事故时由过电 流保护动作跳闸，因此过电流保护是电流 速断保护的后备保护。
继电保护用电流互感器
1、三相星形接线 三相星形接线适用于对所有短路类型都要求动作的保护装 置。
2、两相不完全星形接线方式 在中性点非直接接地的电力系统中广泛采用两相不完全星 形接线方式来实现相间短路保护。
3、两相电流差接线方式 4、三角形接线方式
三角形接线方式主要应用与Y，d接线的变压器差动保护 装置。 在正常运行或三相短路时，流过继电器线圈的电流为相电 流的 3倍，并且在相位上相差300。
常用继电器介绍
1.电磁式电流继电器KA
反应电流增大到某一定值 及以上动合（断）接点由 断开（闭合）状态到闭合 （断开）状态的继电器叫 电流继电器。
常用继电器介绍
动作电流 能使继电器动合接点由断开状态到闭合状态的 最小电流称为动作电流。
返回电流 能使继电器动合接点由闭合状态到断开状态的 最大电流称为动作电流。
动作电压
使继电器动合接点由断开到闭合状态的最小电压。
返回电压
使继电器动合接点由闭合到断开状态的最大电压。
返回系数
返回电压除以动作电压。
Kre Ure Uact
常用继电器介绍
2.低电压继电器
反应电压下降到某一整定值及以上动断接 点由断开到闭合状态的继电器
动作电压
使继电器动断接点由断开状态到闭合状态的最大电压。
电气一、二次回路的划分及特点
一、二次回路的划分及特点在变配电系统中，连接电气设备的电路，分为一次回路和二次回路。
一次回路，又称主电路、主回路、一次系统等。
它主要由一次设备组成，包括变压器、断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电容器、电抗器、母线、电力电缆、架空线路、避雷器、互感器等。
它主要起着转换电压、输送电能、分配电能的作用，相对于二次回路来讲，它的电压高、电流大。
二次回路，又称控制电路、二次接线、二次系统等。
它主要由二次设备组成，包括各种继电器、测量仪表、计量表计、控制开关、操作电源、控制电缆及控制小母线等。
它主要起着监视、测量、控制、保护及发出各种信号的作用。
如果一次系统为低压 (如交流380V)，这种二次设备又称为辅助设备。
同时通过二次回路的工作状态反映出一次设备运行的真实情况。
相对于一次回路来讲，它的电压低、电流小。
但二次设备数量多，而且二次接线远比一次接线复杂。
将二次设备按一定顺序连接起来，用来说明电气工作原理的，称为二次电路图；用来说明电气安装接线的，称为二次接线图。
如果一次系统为380V以下，二次电路图和接线图又可称为辅助电路图和辅助接线图；如果主要用于电气控制，又可称为控制电路图和控制接线图。
电气一次、二次设备组成方框图如图所示。
电气一次的分类电气一次设备根据其在生产中的作用可以分为六大类：(1)生产和转换电能的设备。
如发电机将机械能转换为电能、电动机将电能转换成机械能、变压器将电压升高或降低等，以满足输配电需要。
(2)接通或断开电路的开关电器。
如断路器、隔离开关、熔断器、接触器等。
它们用于电力系统正常或事故状态时，将电路闭合或断开。
(3)限制故障电流和防御过电压的电器。
如限制短路电流的电抗器和防御过电压的避雷器等。
(4)接地装置。
它是埋入地中直接与大地接触的金属导体及与电气设备相连的金属线。
无论是电力系统中性点的工作接地或保护人身安全的保护接地，均同埋入地中的接地装置相连。
(5)载流导体。
如裸导体、电缆等。
第二章电气二次系统概述
2、速动性（迅速性）
定义：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电网中切除。 优点： （1）提高电网的稳定性； （2）加快非故障部分的恢复供电； （3）减轻故障设备的损坏程度。 故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 保护装置的动作时间为： 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期就动作；
非电气量
测量部分：测量有关电气量,与整定值比较,给出 “是”、 “非”、“大于”、“不大于”、“等于”、 “0”、“1” 性质的一组逻辑信号,判断保护是否应该启动。 逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的 顺序或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路 器跳闸或发出报警信号，并将有关命令传达给 执行部分。
故障的对策：一旦故障发生，必须迅速而准确地切除故障 设备，保证电力系统的安全。切除故障的时间要求小到十 分之几甚至百分之几秒。 （ 2 ）异常运行状态：电力系统设备的电流过大、电压过高 等不正常状态。 异常运行状态产生的后果：电力设备的电流过大会使设备 载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和 损坏，可能发展成故障。 异常运行状态产生的对策：一旦电力系统设备发生不正常 运行状态，应该发出告警信号、减负荷或跳闸。 （ 3 ）正常状态：电力系统的电压、频率正常。不需采取措 施。
继电保护装置除了在故障和不正常运行的很短时间内动 作外，长期是不动作的，被喻为电力系统的“无声警卫”。
电力系统继电保护的作用
QF表示断路器，它的作用是接收跳闸命令后，迅速切断短 路电流。 当线路L1上发生短路故障时，继电保护迅速反应这个短路 故障，发出跳闸命令给断路器QF1，断路器QF1接收了命令后， 打开触头，切断短路电流。
4、可靠性
定义：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 包括两个方面： （1）不拒动，即可信赖性
二次回路的基本知识
二次回路的基本知识一：基本概念为满足电力生产和电力系统安全经济的需要，发电厂和变电所中配置了各种电气设备，其主要任务是生产和输送分配电能、启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的工作、迅速消除故障等.根据所起作用的不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备. 1、一次设备：直接生产、转换和输配电能的设备，称为一次设备。
主要有以下几种：（1）、进行电能生产和转换的设备，如发电机将机械能转换为电能，变压器将电压升高或降低来满足输配电的需要,电动机将电能转换为机械能.（2）、用于正常或事故时，接通和断开电路的开关设备，如断路器、隔离开关、熔断器、接触器等。
(3)、限制电流和防御过电压的设备,如限制故障电流的限流电抗器，限制过电压的避雷器，保护输电线路免受雷击的避雷线等。
（4）、载流导体及其绝缘设备，如裸导体母线、架空线、电缆、绝缘子、穿墙套管等. （5）、仪用互感器，如电流互感器和电压互感器，分别将电路中的大电流变成小电流、高电压变成低电压，供给测量仪表和保护装置使用.（6）、接地装置。
接地装置用来保证电力系统正常工作或保护人身安全，前者为工作接地，后者为保护接地。
2、二次设备：对一次设备和系统运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备,称为二次设备,主要有以下几种：（1）、测量表计,如电压表、电流表、功率表和电能表等,用来监视、测量电路的电压、电流、功率、电能等。
（2）、继电保护及自动装置。
继电保护的作用是当发生故障时，作用于断路器跳闸,将故障切除.自动装置用于实现发电厂的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动调节、输电线路自动重合闸、备用电源自动投入等。
（3)、直流电源设备，如直流发电机组、整流装置、蓄电磁组,用作直流操作、保护、监测设备的直流电源，以及事故照明用电等。
（4)、控制装置和信号装置，如实现配电装置中断路器合闸、跳闸的按钮等操作电器，断路器的位置信号灯、主控制室中用于反映电气设备状态的中央信号装置等。
一二次回路原理及特点
一二次回路原理及特点一、一次回路一次回路，也被称为主回路，是电力系统中的主要电流路径。
它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器以及输电线路等设备。
其主要功能是实现电能的传输和分配。
1. 一次回路的原理：一次回路的工作原理主要基于电磁感应和电流的传导。
当高电压或大电流通过电气设备时，会产生电磁场，进而产生电动势。
电动势的大小取决于电流和电压的大小以及设备的电气特性。
2. 一次回路的特点：（1）大电流：由于一次回路主要承担电力传输和分配的任务，其电流通常较大，以满足电力需求。
（2）高压：为了减少电能在传输过程中的损失，通常需要提高电压等级，以减小电流，降低线路损耗。
因此，一次回路通常承受高压。
（3）简单直接：由于一次回路的功能需求较为简单，主要是传输和分配电能，所以其结构通常比较直接和简单。
二、二次回路二次回路是相对于一次回路而言的，它是控制、保护和监测一次回路的系统。
二次回路主要由测量仪表、控制开关、继电器、自动装置、信号设备和补偿装置等设备组成。
1. 二次回路的原理：二次回路的工作原理是基于电磁感应定律和电路定律的。
二次回路中的电气设备主要是根据电信号进行工作的，例如电压、电流和电阻等。
当这些电信号发生变化时，电气设备会产生动作或发出信号，实现对一次回路的控制和监测。
2. 二次回路的特点：（1）小电流：二次回路的电流通常较小，这是因为二次回路主要处理的是信号和指令，而不是直接传输电能。
（2）低电压：二次回路的电压通常较低，以满足设备的安全运行和操作人员的安全。
（3）复杂：相对于一次回路，二次回路的电路更为复杂，因为其需要处理大量的信号和控制指令。
同时，二次回路中的设备也更加多样，其工作原理和应用范围也更为广泛。
（4）高可靠性：二次回路中的设备通常是冗余配置的，以确保在某个设备出现故障时，系统仍能正常运行。
此外，二次回路中的设备也经常进行定期维护和检查，以确保其可靠性和稳定性。
继电保护自动装置与二次回路
A、0.2s B、0.5s C、0.7s D、1s
48.电力线路过电流保护的动作时间一般在（D）。p244
A、0.2-0.5s B、0.5-0.8s C、0.8-1s D、1-1.2s
49.对于高压电力线路，（C）的动作时间一般取0.5s。p244
21.（B）是指当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现。P234
A、主保护B、远后备保护C、辅助保护D、近后备保护
22.辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的（C）。P234
A、电流保护B、电压保护C、简单保护D、断路器保护
23.（B）是指当主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。P234
A、1 B、2 C、3 D、4
65.微机保护装置中，模数转换回路的符号是（D）。P251
A、ALF B、S/H C、VFC D、A/D
66.微机保护装置中，采样保持回路的符号是（B）。p251
A、ALF B、S/H C、VFC D、A/D
67.微机保护装置中，模拟低通滤波器的符号是（A）。p251
A、ALF B、S/H C、VFC D、A/D
A、动断接点B、动合接点C、延时动断接点D、自保持接点
27.（B）是反应电压下降到某一整定值及以下动断接点由断开状态到闭合状态的继电器。P235
A、过电压继电器B、低电压继电器C、时间继电器D、中间继电器
28.（D）主要应用于Y，d接线的变压器差动保护装置中。P236
A、三相星形接线B、两相不完全星形接线方式
59.中小容量的高压电容器组如配置延时电流速断保护，动作时限可取（B），以便避开电容器的合闸涌流。P248
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交流操作继电保护接线方式有以下几种： ➢直接动作式 ➢利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式
A
7
➢利用速饱和变流器的接线方式 ：
A
8
第2节 断路器的控制和信号回路
一、概述
➢组成：控制回路是由控制开关和控制对象（断路器、
隔离开关）的传送机构及执行（或操作）机构组成。
➢作用：对一次开关设备进行跳、合闸操作。 ➢分类： ✓集中控制（远方控制）：在控制室内用控制开关对
电系统运行的影响。
5、操作电源的分类
直流和交流两大类。直流操作电源包括由蓄电池供
电的电源和由整流装置供电的电源两种。交流操作电源
包括由所用（站用）变压器供电的和通过仪用互感器供
电的两种。
A
3
二、二次回路的操作电源
1.概述
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。
2、二次回路分类
➢电源性质：直流回路和交流回路（交流电流回路、交
流电压回路）
➢用途：断路器控制回路、信号回路、测量和监视回路、
继电保护和自动装置回路
A
2
3、操作电源的作用
供高压断路器分合闸回路、继电保护、自动装置、
信号回路、监测系统以及其他二次回路所需要的电源。
4、操作电源的要求
可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供
蓄电池并列运行。
A
4
（2）由硅整流器供电的操作电源（电容储能式）
正常运行时由
整流器供电，当系
统发生故障时，交
流电源电压大大降
低，利用电容器C1 和C2的储能使断路 器跳闸。当故障切
除后，交、直流电
压恢复正常，电容
器又会充电，以供
断路器下一次跳闸
使用。
A
5
三、交流操作电源
对采用交流操作的断路器，应采用交流操作电源， 全部继电器、控制与信号装置均采用交流型式。
三、灯光监视的断路器控制回路和信号回路
SA：控制开关
HLG：绿灯
HLR：红灯
KLB：防跳继电器
KM1：自动重合闸出口
中间继电器的常开触点
KM0：继电保护出口中
间继电器的常开触点
HA：蜂鸣器
KO：合闸接触器线圈
YO：合闸线圈
YR：跳闸线圈
A
12
1.合闸过程 ➢手动合闸：手动合闸前，断路器QF处于跳闸状态， 控制开关手柄处于“跳闸后”位置，SA10-11接通
断路器的跳闸回路是完好的。
➢自动合闸：自动合闸时，QF在合闸位置，SA在 “跳
闸后”位置，二者不对应，触点SA14-15接通
+WF→SA14-15→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC （红光闪）
A
14
控制台上，红灯在闪光，表明断路器是自动合闸
的，将SA手柄转到“合闸后”位置，红灯变为平光。
A
13
✓“合闸”（不松手）：SA5-8、SA17-19和SA16-13接通
+WC→SA5-8→ KLB2 →QF1-2→KO→- WC（QF合闸） +WC→SA16-13→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC （红灯亮）
✓松开手柄，SA自动回到“合闸后”的位置，红灯继
续发光。
红灯亮既表明断路器正处于合闸位置，也表明
第7章 电力系统二次回路和自动 装置
➢变电所的操作电源
➢断路器的控制和信号回路
➢电气测量仪表和互感器的配置
➢电力系统常用自动装置
A
1
第1节 二次回路及其操作电源
一、概述
1、二次回路定义
用来控制、指示、检测和保护一次电路（即主电路）
运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、
监测系统、继电保护和自动化系统。
A
10
二、控制开关
控制开关是对断路器进行分合闸控制的操作元件，
主要采用LW2型控制开关。
触点号 跳闸后
1 2 5 6 9 9 10 13 14 13 17 17 18 21 21 22 ︱︱︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ ︱ 3 4 8 7 10 12 11 14 15 16 19 18 20 23 22 24
←
×
×
×
×
×
预备合闸 ↑ ×
×
×
×
×
位
合闸
↗
×
置
合闸后
↑×
× ×
××
×
××
×
预备跳闸 ←
×
××
×
×
跳闸
↙
预备操作位置：“预备合闸”和“预备跳闸”
➢操作位置：“合闸”和“跳闸”
➢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：预跳备闸A→跳闸→跳闸后
11
交流电源分为“电流源”和“电压源”。电流源 取自电流互感器；电压源取自变电所的所用变压器或 电压互感器。
采用交流操作电源可使回路单元化。每个电气元 件（线路、变压器等）都可以用本身的电流互感器作 为操作电源，从而减少二次回路之间的相互影响，相 应简化二次回路，节省操作电缆和占地面积，降低造 价。
A
6
断路器进行操作，用于35kV及以上的变电所中 。
✓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。
A
9
➢断路器控制回路的基本要求： ✓既可由控制开关进行手动跳、合闸，又可由继电保护 和自动装置自动跳、合闸； ✓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； ✓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； ✓应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置； ✓应有指示断路器控制回路完好性的监视信号； ✓在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。
+WC→SA10-11→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC（HLG亮）
绿灯亮既表明断路器正处于跳闸位置，也表明断 路器的合闸回路是完好的。
✓“预备合闸”：触点SA9-10与SA13-14接通
+WF→SA9-10→HLG→R1→QF1-2→KO→-WC（HLG闪光）
绿灯闪光表明该断路器准备合闸，以提醒运行 人员核对操作的对象是否正确。
2.直流操作电源（220V、110V、48V、24V）
（1）由蓄电池供电的直流操作电源
变电所的蓄电池主要有铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、
镍氢蓄电池。
➢优点：蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。
➢缺点：需修建有特殊要求的蓄电池室，投资大，运
行复杂，维护工作量大，可靠性低。
➢充电方式：多采用浮充电运行方式，即浮充电源与
2、跳闸过程
➢手动跳闸
✓“预备跳闸”：触点SA13-14接通
+WF→SA13-14→HLR→R2→KLB（I）→QF3-4→YR→-WC （红灯闪）
红灯闪光表明该断路器准备跳闸，以提醒运行人
员核对操作的对象是否正确。