電氣二次回路入門(陳宇泉)-07.5.24

電氣二次回路入門

2007年5月24日陳宇泉一、認識二次回路電力系統(tǒng)的電氣設備按其用途不同一般可分為一次設備和二次設備兩大類。

1、一次設備是指參加發(fā)、輸、配電能的系統(tǒng)中使用的電氣設備，如發(fā)電機、變壓器、電力電纜、輸電線、斷路器、隔離開關、電流互感器、避雷器等。由這些設備連接在一起構成的電路，稱之為一次接線或稱主接線。

2、二次設備是指對一次設備的工況進行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)、保護，為運行人員提供運行工況或生產(chǎn)指揮信號所需要的電氣設備，如測量儀表、繼電器、控制及信號器具、自動裝置等。這些設備，通常由電流互感和電壓互感器的二次繞組的出線以及直流回路，按著一定的要求連接在一起構成的電路，稱之為二次回路或二次接線。二次回路一般包括：控制回路、繼電保護回路、測量回路、信號回路、自動裝置回路。二、一次回路與二次回路的聯(lián)系互感器（包括電流互感器TA和電壓互感器TV）是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和故障說明?；ジ衅鞯淖饔檬牵海?）、將一次回路的高壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷海?00V）和小電流（5A或1A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。（2）、使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均均接地，從而保證了設備和人身的安全。電流互感器的工作原理：

電流互感器工作原理與變壓器相似，有以下特點：（1）、一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無關。（2）、電流互感器的二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。注意：在運行中電流互感器的二次側禁止開路。電壓互感器的工作原理

按電壓互感器工作原理可分為電磁式和電容分壓式兩種。電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同，其特點是：（1）容量很小，類似一臺小容量變壓器，但結構上要求有較高的安全系數(shù)。（2）二次側所接測量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很大，互感器在近于空載狀態(tài)下運行。注意：在運行中電壓互感器二次側禁止短路。電容式電壓互感器的主要作用是將取自系統(tǒng)中的電壓給同期或無壓檢定重合閘以及載波通信、高頻保護使用。三、二次回圖的類型

二次回路圖的常用的有：

1、原理接線圖（簡稱原理圖）

2、展開接線圖（簡稱展開圖）

3、安裝接線圖（簡稱安裝圖）原理圖和展開主要用于了解二次回路的構成原理和分析二次回路的各種故障原因。安裝圖包括屏面布置、屏后接線和端子排。主要用于設備訂貨、現(xiàn)場安裝和檢修維護。對我們來說要側重點了解原理圖和展開圖。1、原理接線圖（簡稱原理圖）

原理圖用來表示控制信號、測量儀表、保護和自動裝置的工作原理。在原理圖中，各二次設備是以整體的形式與一次接線有關部分畫在一起，并將電流回路、電壓回路和直流回路聯(lián)系起來。這樣，使整個裝置在一次與二次之間，交流與直流之間，形成一完整而直觀的概念。這種接線圖對了解二次回路動作原理是有利的，特別是初次接觸二次回路的讀者來說都是樂意使用的原理圖。但它的缺點是當元件較多時，接線繁雜，互相交叉，使人眼花繚亂，易產(chǎn)生誤讀，而且元件端子及連線又無標號，特別是當只需要了解某一回路的情況時，反而感到不便，做一般只是在解釋動作原理時，才使用接線圖。2、展開接線圖（簡稱展開圖）展開圖是將各元件內(nèi)部各線圈和觸點按其所處的不同性質的回路分解成若干部分，然后按回路分類繪出線圈或觸點之間的連接關系圖。例如，一個過電流保護繼電器，其電流線圈與電流互感器連接在一起，開成交流電流回路，而其觸點則歸并到直流回路或保護回路。由于同一元件的線圈和觸點分散在不同回路中，初學者很不習慣。但是展開圖使得各個不同性質的回路接線變得十分簡單、清晰，便于查找和分析故障，深受專業(yè)人員的歡迎，因此實際中使用得最多的。四、二次回路展開圖的繪制原則（1）、二次回路中所有設備的觸點位置規(guī)定都應按“正常狀態(tài)”（我們經(jīng)常所說的“常態(tài)”）繪出，即以設備不帶電狀態(tài)（如斷路器在跳閘狀態(tài)、繼電器在未通電動作狀態(tài)）下的各觸點位置繪出。（2）、二次設備分成線圈和觸點等部件后，屬于同一個二次設備的所有部件應標以同一文字符號。例如，中間繼電器KM的線圈和觸點都要標以KM，以便查找，這些文字符號都要符合國家標準的規(guī)定

（3）在同一電氣回路中，若有多個同類型設備，則應在文字符號后加注不同數(shù)字符號以資區(qū)別。如電流回路中有三個電流繼電器，則應分別標上KA1、KA2和KA3。不同電氣回路中同一設備的編號用平身阿拉數(shù)字表示，放在設備文字符號的前面。（4）二次設備的各組部件，要分別繪在相應回路中，按照電流從電源流出的先后順序從左到右排成行，行與行之間也應盡量按動作的先后次序從上到下排列。為了便于閱讀，一般在展開圖的右邊對應用文字標明每行或一部分回路的名稱和用途。

（5）、二次回路的標號：為了閱讀、安裝和檢修的方便，二次回路通常都用標號來表示該回路的性質和同途。二次回路展開圖中各線段的標號按“等電位的原則”標注，即在同一回路中具有同一電位的線段標以同一標號，而經(jīng)觸點、電阻、電容或線圈等元件分隔的線段，則應視為不同電位的線段而標以不同的標號。按水平方向繪制的回路，標號應盡量從左到右或從左、右到中間。對于交流回路，一般按從左到右順序連續(xù)標號。對于直流回路，奇數(shù)表示正極性，偶數(shù)表示負極性，一般從左、右兩向中間標號，即正電源從左向右按奇數(shù)

順序編號，負電源從右向左按偶數(shù)順序編號，遇有電容、電阻或線圈等主要降壓元件時，應變換極性，該元件兩端分別按規(guī)定標以奇、偶不同標號。在二次回路中，為了便于記憶，對于某些特定的部分，并不完全按順序編號，而是給予專用的標號。例如，合閘回路線段常標以3、103、203或303；至于跳閘線圈的線段一般標以33、133、233或333；合閘監(jiān)視回路標以5、105、205、305等；跳閘回路監(jiān)視標以35、135、235、335等。五、二次設備常用的文字符號及圖形符號

新符號舊符號1、繼電器KJ2、接觸器KMC3、熔斷器FURD4、電流互感器TALH5、電壓互感器TVYH6、信號燈HLXD7、黃色指示燈HYUD8、紅色指示燈RDHD9、綠色指示燈GNLD10、合閘按鈕SBCHA

新符號舊符號11、跳閘按鈕SBTTA12、熱繼電器（熱偶）KRRJ12、合閘線圈LCHQ13、跳閘線圈LTTQ14、刀開關QKKD15、合閘繼電器KONHJ16、跳閘繼電器KTRTJ17、中間繼電器KCZJ18、保護出口繼電器KOUBCJ繼電器的工作原理和結構繼電器的工作原理就是當某一輸入量(如電壓、電流、溫度、速度、壓力等)達到預定數(shù)值時，使它動作，以改變控制電路的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)既定的控制或保護的目的。在此過程中，繼電器主要起了傳遞信號的作用。繼電器一般由電磁鐵、可動銜鐵、線圈觸點、反作用彈簧等構成。線圈的觸點通常有若干對常開和常閉觸點。常見繼電器有電流繼電器、電壓繼電器、時間繼電器、信號繼電器、中間繼電器、差動繼電器等。中間繼電器的作用增加接點數(shù)量，這是最常見的用法。在一些控制回路中，常會出現(xiàn)這樣的情況，控制要求需要使用接觸器的常閉接點才能達到控制目的，但是接觸器本身所帶的常閉接點已經(jīng)用完了，無法完成控制任務。這時可以將一個中間繼電器與原來的接觸器線圈并聯(lián)，用中間繼電器的常閉接點去控制相的元件，達到所需要的控制目的。增加接點容量：雖然中間繼電器的接點容量不是很大，但也具有一定的帶負載能力，同時其驅動所需要的電流又很小，因此可以用中間繼電器來擴大接點容代替小型接觸器：中間繼電器的觸點具有一定的帶負荷能力，當負載容量比較小時，可以用來替代小型接觸器。比如卷簾門的控制。常態(tài)：就是開關或繼電器不帶電的狀態(tài)常開觸點：就是在開關或繼電器不帶電的狀態(tài)下觸點是打開的。常閉觸點：就是在開關或繼電器不帶電的狀態(tài)下觸點是閉合的。延時閉合的常開觸點：就是繼電器帶電后，延時閉合的常開觸點。（時間繼電器）延時閉合的常閉觸點：就是繼電器失電后，延時閉合的常閉觸點。延時斷開的常開觸點：就是繼電器失電后，延時斷開的常閉觸點。延時斷開的常閉觸點：就是繼電器帶電后，延時斷開的常閉觸點。六、閱讀展開圖的基本步驟（1）先一次后二次。通常在二次回路展開圖中都繪有與二次回路相應的一次回路示意圖。所謂先一次后二次是指：在閱讀二次回路圖時，先了解一次回路。因為二次回路是為一次回路服務的，只有對一次回路有了一定的了解后，才能更好地掌握二次回路的結構和工作原理。在閱讀一次回路時應了解：①一次回路的構成情況：如保護和控制對象是變壓器、線路還是電動機？變壓器是雙繞組還是三繞組？回路中有幾臺斷路器和幾組隔離開關？有幾組電流或電壓互感器以及它們的編號？對于電流互感器還應了解其裝設地點、保護范圍等，注意隔離開

關是否帶有輔助開關。②了解一次回路的運行方式和特殊要求。（2）先交流后直流。所謂先交流后直流，就是說先應了解交流電流回路和交流電壓回路，從交流回路中可以了解互感器的接線方式、所設的保護繼電器和儀表的數(shù)量以及所接的相別。掌握交流回路的情況，對于閱讀保護回路展開圖尤為重要。（3）先控制后信號。相對于信號回路來說，控制回路與一次回路、交流回路、電壓回路以及保護回路具有理密切的聯(lián)系，回此了解控制回路展開圖尤為重要

（4）先電源后接線。先判斷電源是交流電源還是直流電源，看交流二次回路時從A極到N極，看直流二次回路從正極到負極，本著這樣的思路看圖，就不至于無從下手了。（5）先線圈后觸點。就是說找到繼電器的線圈后，再找出與之相應的觸點。根據(jù)觸點的閉合或開斷引起回路變化的情況，再進一步分析直至查清整個邏輯回路的動作過程。（6）從左到右，由上到下。在了解直流回路時，應按照從左到右、由上到下的動作順序閱讀，再輔以展開圖右邊的文字說明，就能比較容易地掌握二次回路的構成和動作過程。

值得指出的是，以上順序也不是絕對的，有時還需要反復地進行閱讀和分析才能掌握回路的工作原理。另外，展開圖雖然是按照不同回路分別繪制的，但是在閱讀時，特別是在閱讀直流回路時，不要孤立地去分析直流回路的動作情況，一定要在腦海里將其與一次設備動作情況、交流回路以及其他回路聯(lián)系起來分析。例如，研究斷路器控制回路時，一定要把控制開關的操作與斷路器的跳、合情況聯(lián)系起來；分析保護回路一定要裝保護范圍和、繼電器的交流回路動作情況聯(lián)系起來；研究聯(lián)鎖回路時，要將工作電動機控制回路與備用電動機的聯(lián)鎖回路聯(lián)系起來。這樣才能全面地、系統(tǒng)地掌握二次回路展開圖的有關內(nèi)容。七、舉例討論#1機盤車電機1A凝結水泵#1機6KV工作A段1MCA母線PT#1機盤車電機開關的位置狀態(tài)說明汽機盤車電機開關是抽屜式開關，開關有兩個位置：工作位置、檢修位置，開關本體的操作把手有三個位置：分閘位置、試驗位置、合閘位置。由圖可知，二次回路電源是單相交流的，來自開關的上側（1）開關在檢修位置時，開關與電源側和負何側都有是斷開的。（2）開關在工作位置且操作把手在分閘位置時，開關與電源側是斷開的，但開關與負荷相連接，此狀態(tài)可以測量電機的絕緣。（3）開關開關在工作位置且操作把手在試驗位置時，開關與電源側是斷開的，開關的二次側是接通的，此狀態(tài)可以做開關的分合閘試驗。（4）開關在工作位置且操作把手在合閘位置時，開關與電源接通，二次回路也是接通，此時開關為送電狀態(tài)。盤車電機的啟?？刂疲?）程控合閘：程控熱工觸點合上---TA就地合閘按鈕---接觸器C勵磁---接觸器的常開輔助觸點合上---電機起動。（2）就地合閘：HA就地合閘按鈕合上---TA就地合閘按鈕---接觸器C勵磁---接觸器的常開輔助觸點合上---電機起動。（3）程控跳閘：程控熱工觸點斷開---TA就地合閘按鈕---接觸器C失磁---接觸器的常開輔助觸點打開---電機停運。（4）就地分閘：TA就地合閘按鈕---接觸器C失磁---接觸器的常開輔助觸點合上---電機停運。（5）熱偶跳閘：熱偶動作觸點斷開---接觸器C失磁---接觸器的常開輔助觸點合上---電機停運。防跳繼電器TBJ的作用防跳躍繼電器TBJ：這種繼電器有兩個繼圈，一個供啟動用的流線圈，接在跳閘回路；另一個是自保持用的電壓線圈，通過本身的常開觸點接入合閘回路。當合閘過程中，保護出口繼電器BCJ觸點閉合，開關跳閘，并起動防跳繼電器TBJ。若開關把手（合閘按鈕）未復歸或者觸點被卡住，由于防跳繼電器的常開觸點已經(jīng)閉合，致使TBJ的電壓線圈（在合閘回路的TBJ）帶電，起自保持作用。另外，TBJ的常閉觸已經(jīng)斷開，能避免合閘接觸器HC帶電，就防止了開關發(fā)生“跳躍”，從而起到防跳的作用。TBJ的常開觸點與BCJ的觸點并在一起的作用：是為了防止保護出口繼電器BCJ的觸點被燒壞。因為自動跳閘時，BCJ的觸點可能較開關的輔助觸點C（串在TQ前的觸點C）先斷開，以致電弧燒壞。由于有TBJ的常開觸點與它并聯(lián)，即使BCJ的觸點先斷開，也不會燒壞，而且還有跳閘出口存在。雙位繼電器的結構及工作原理當繼電器線圈勵磁動作時，一組觸點閉合，另一組觸點斷開。繼電器可動系統(tǒng)由磁路中的永久磁鐵自保持。當左邊的線圈供給正確極性的直流電時，鐵芯中產(chǎn)生磁通，與永久磁鐵的磁通方向相反，迫使繼電器轉換到另一個位置，此時與線圈串聯(lián)觸點斷開，電源被切斷，繼電器靠永久磁鐵保持在動作后的位置上。開關的分合閘控制（1）程控合閘：遠方熱工合閘觸點合上---HJ繼電器勵磁---HJ繼電器的常開觸點閉合---TBJ的常閉觸點---開關的常閉觸點C---HC合閘線圈勵磁---開關合閘。（2）就地合閘（只有開關在試驗位置時）：HA合閘按鈕合上---開關的位置輔助觸點---TBJ的常閉觸點---開關的常閉觸點C---HC合閘線圈勵磁---開關合閘。（