電氣二次控制回路基礎(chǔ)分析

【摘要】電力系統(tǒng)的二次控制回路的功能是控制、保護(hù)、測(cè)量、調(diào)節(jié)一次回路，二次控制回路在電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行過(guò)程中，作用重要。如何對(duì)二次控制回路進(jìn)行操作、控制至關(guān)重要。文章對(duì)二次控制回路的概念、現(xiàn)狀及主要元器件做了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】二次控制回路;功能;分析

電力系統(tǒng)既往檢修機(jī)制已無(wú)法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性、安全性需求。因此，探討二次控制回路功能就提上了日程。

一、電氣二次控制回路概述

二次控制回路（secondary control circuit）實(shí)際上是一個(gè)低壓回路，其主要包括了隔離開(kāi)關(guān)與斷路器的電氣閉鎖回路、操作電源回路、繼電保護(hù)回路、開(kāi)關(guān)控制及信號(hào)回路、測(cè)量回路等全部低壓回路。

二次控制回路是由電路中的二次元器件互相聯(lián)結(jié)而成的，其功能在于對(duì)一次設(shè)備提供調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)。二次控制回路中的元器件通常包括刀閘開(kāi)關(guān)、熔斷器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器、測(cè)量監(jiān)視器及自動(dòng)裝置等，這些元器件經(jīng)由電纜形成連接電路。

因?yàn)槎慰刂苹芈窚y(cè)量、調(diào)節(jié)、保護(hù)、控制、監(jiān)視電力系統(tǒng)中一次回路內(nèi)所有電器設(shè)備的參數(shù)指標(biāo)、工作狀況。所以，凡是自動(dòng)裝置、繼電保護(hù)、控制操作信號(hào)、監(jiān)視測(cè)量表等經(jīng)由電纜連接而成的回路，統(tǒng)稱(chēng)其為二次回路（也叫二次接線(xiàn)）。

電力系統(tǒng)中，電能生產(chǎn)、分配、輸送等需大量電氣設(shè)備，經(jīng)過(guò)電纜組合、構(gòu)成發(fā)電、輸電、配電主系統(tǒng)，基于主系統(tǒng)可靠、連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行所需，其運(yùn)行方式會(huì)不時(shí)變化，而其運(yùn)行狀況也需適時(shí)監(jiān)控。如果系統(tǒng)內(nèi)某個(gè)元器件產(chǎn)生運(yùn)行故障，要能迅速發(fā)現(xiàn)、替換掉此元器件，這樣才能保證電力系統(tǒng)、設(shè)備安全、平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。監(jiān)護(hù)、發(fā)現(xiàn)、替換功能要由主系統(tǒng)之外的電氣設(shè)施才可以實(shí)現(xiàn)。這些主系統(tǒng)之外的電氣設(shè)備就是二次控制回路中的主要設(shè)備，這些設(shè)備連接成為電氣二次控制回路后，便可以用于測(cè)量、監(jiān)視、控制、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、通信以及各種自動(dòng)化系統(tǒng)等，用于保證主系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

電氣二次控制回路是變電站、配電站、發(fā)電廠(chǎng)等安全運(yùn)行、生產(chǎn)、維護(hù)的重要構(gòu)成部分，其對(duì)于電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行功能重大。經(jīng)驗(yàn)表明，良好的電氣控制二次回路會(huì)對(duì)電氣一次系統(tǒng)的安全運(yùn)行實(shí)施全面的監(jiān)測(cè)、報(bào)警、控制、保護(hù)，是快速、準(zhǔn)確、可靠地預(yù)報(bào)和切除故障，使電氣一次系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。

二、電氣二次控制回路現(xiàn)狀

二次控制回路內(nèi)涵廣泛，但回路中的基本元器件是互感器二次電路以及控制、信號(hào)、測(cè)量、同步、保護(hù)、直流等系統(tǒng)元件，這些元器件的基本功能一直保持穩(wěn)定，其基本的工作原理、連接方式基本維持不變。從技術(shù)范疇來(lái)看，現(xiàn)今的二次控制回路歷經(jīng)數(shù)十年的科技發(fā)展，變化較大，以往單一的強(qiáng)電控制形式已發(fā)生了根本性改變，例如，變電所或發(fā)電廠(chǎng)中的二次控制回路，目前已不再僅僅是強(qiáng)電控制，而是形成了強(qiáng)電控制、弱電控制以及微機(jī)控制等各種不同控制方式同時(shí)存在的局面。再比如，二次控制回路中傳統(tǒng)的多觸點(diǎn)萬(wàn)能開(kāi)關(guān)業(yè)已為如今結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單的切換開(kāi)關(guān)或控制開(kāi)關(guān)所取代。電力系統(tǒng)革新在保持穩(wěn)步運(yùn)行基礎(chǔ)上，可謂時(shí)刻發(fā)展變化。這種變化的趨勢(shì)表現(xiàn)在，由以往零散、單純、龐大的電磁繼電器等，向當(dāng)今的集成、小微、晶體管保護(hù)設(shè)備等方面發(fā)展。

特別是近代科技發(fā)展，電子科技、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，升級(jí)更迭頻繁，這些進(jìn)步技術(shù)于變電所、發(fā)電廠(chǎng)等電力系統(tǒng)的二次控制回路的應(yīng)用已經(jīng)讓當(dāng)代電力系統(tǒng)走上發(fā)展的快車(chē)道，一臺(tái)電腦便可以將電力系統(tǒng)的管理、運(yùn)行、保護(hù)、信號(hào)、測(cè)量、控制等所有功能融合，電力系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化綜合系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控下的信息共享系統(tǒng)，這就從根本上徹底顛覆了常規(guī)的電力系統(tǒng)二次控制回路中元器件安裝調(diào)試復(fù)雜、設(shè)備龐雜、功能獨(dú)立等弊端，從而使得電力系統(tǒng)前所未有地更加安全、便利。

三、電氣二次控制回路重點(diǎn)

電氣二次控制回路這個(gè)低壓電路中，開(kāi)關(guān)，熔斷器，接觸器，起動(dòng)器，繼電器（包括熱繼電器、時(shí)間繼電器）等是其關(guān)鍵構(gòu)成元件。下面簡(jiǎn)要介紹一下開(kāi)關(guān)（主要指刀開(kāi)關(guān)）、熔斷器兩種元件。

開(kāi)關(guān)（刀開(kāi)關(guān)），是二次控制回路中極其簡(jiǎn)單的手動(dòng)控制元件，其功能是切斷或接通電路。從操作方式來(lái)看，開(kāi)關(guān)包括遠(yuǎn)距離連桿操作式開(kāi)關(guān)與直接手柄操作式開(kāi)關(guān);從刀級(jí)數(shù)來(lái)講，包括單極開(kāi)關(guān)、雙極開(kāi)關(guān)、三極開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)通常控制5.5千瓦、380伏以下小電機(jī)，操作過(guò)程中，因?yàn)殡姍C(jī)起動(dòng)電流較大，開(kāi)關(guān)通常挑選（3-5）異步電機(jī)額定電流為宜。

熔斷器也是電氣二次控制回路中一種最簡(jiǎn)單的保護(hù)性元器件，其功能主要是短路保護(hù)。從其滅弧形式看，包括填料式熔斷器及無(wú)填料式熔斷器兩類(lèi);從其結(jié)構(gòu)來(lái)看，包括了開(kāi)啟式熔斷器、半封閉式熔斷器及封閉式熔斷器三種類(lèi)型;

不同的電氣二次控制回路中，根據(jù)功能需要不同，其低壓控制元器件的種類(lèi)、數(shù)量、型號(hào)也存在著一定的差別，但是，開(kāi)關(guān)，熔斷器，接觸器，起動(dòng)器，繼電器等是基本的設(shè)備，必不可少。

由于電力系統(tǒng)的二次控制回路通常處于強(qiáng)電磁環(huán)境下，所以，強(qiáng)化管理已成為必須。以變電站為例來(lái)講，一直以來(lái)，由于變電站內(nèi)的直流系統(tǒng)二次控制回路受到各種因素影響，開(kāi)關(guān)無(wú)故障跳閘現(xiàn)象發(fā)生頻繁，這就在相當(dāng)程度上干擾了一次設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及公眾生活造成很大影響。

正是基于上述原因，近年來(lái)，探索電氣二次控制回路系統(tǒng)的抗干擾能力就成了電力行業(yè)所要面對(duì)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)此也多次展開(kāi)調(diào)研、論證，以求找到良好的應(yīng)對(duì)之策。

目前，專(zhuān)家們的觀點(diǎn)是：先行分類(lèi)客觀存在的干擾信號(hào)（依據(jù)干擾信號(hào)耦合方式，干擾信號(hào)分為：二次控制回路自身所致干擾、地電位差所致干擾、輻射耦合所致干擾、感性耦合所致干擾、容性耦合所致干擾）。其次，分類(lèi)查找各種干擾源，探索干擾源給二次控制回路帶來(lái)的耦合原理。與此同時(shí)，專(zhuān)家們還探討了數(shù)字化對(duì)于二次控制回路的干擾現(xiàn)象。從干擾耦合機(jī)理來(lái)展開(kāi)二次控制回路中的跳閘模擬分析，歷經(jīng)多次試驗(yàn)，專(zhuān)家得出結(jié)論，那就是，二次跳閘回路如果受到影響，抑或二次系統(tǒng)故障后，由于存在雜散電容等，都有可能引發(fā)二次跳閘，而且，雜散電容越大，越容易引起二次回路異動(dòng)。專(zhuān)家同時(shí)認(rèn)為，環(huán)境、電纜長(zhǎng)度、電力設(shè)備運(yùn)行頻率等都是致使二次控制回路發(fā)生故障的可能性因素，而且已經(jīng)有部分懷疑被專(zhuān)家所論證，比如上述的變電站雜散電容問(wèn)題，就是一個(gè)實(shí)例。

有鑒于此，專(zhuān)家們給出了諸如變電站一類(lèi)的電氣二次控制回路中所存在的故障排除措施，比如，實(shí)施多種耦合抑制，設(shè)備進(jìn)行接地處理，優(yōu)化電纜敷設(shè)等等，同時(shí)，專(zhuān)家還建議設(shè)備研發(fā)、制造、生產(chǎn)者要著力提升設(shè)備性能，提升二次控制回路中元器件的運(yùn)行可靠性

四、總結(jié)

對(duì)于電氣二次控制回路的重要性來(lái)說(shuō)，已不言而喻，一次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，電力系統(tǒng)的安全保障與二次控制回路息息相關(guān)，沒(méi)有二次控制回路的有效運(yùn)行，也就談不上電力系統(tǒng)的平穩(wěn)、安全。因此，電力系統(tǒng)內(nèi)的二次控制回路工作必須要引起高度重視。

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作者簡(jiǎn)介：陳梁松（1984—），男，安徽淮南人，助理工程師，研究方向：二次回路控制系統(tǒng)。