第七章
供配电系统的二次回路与自动装置
一、介绍二次回路的基本概念及其操作电源。
二、讲述高压断路器的控制和信号回路、电测量仪表和绝
缘监视装置。
三、介绍供配电系统的自动装置。
四、讲述二次回路的接线和接线图知识。
主要内容,
第一节 供配电系统的二次回路及其操作电源
供配电系统或变电所的二次回路，是指用来控制、指
示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称,二次电路”
或“二次系统”，包括控制系统、信号系统、监测系统及
继电保护和自动装置等。
二次回路按电源性质分,有直流回路和交流回路。交
流回路又分交流电流回路和交流电压回路。交流电流回路
由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。
二次回路按其用途分, 有断路控制 （ 操作 ） 回路, 信
号回路, 测量回路, 继电保护回路和自动装置回路等 。
二次回路的操作电源,
是供给高压断路器跳, 合闸回路和继电保护装置, 信号
回路, 监测系统及其他二次设备所需的电源 。 因此对二次
回路操作电源的供电可靠性要求很高, 也要求具有足够大
的容量, 且要求尽可能不受供电系统运行的影响 。
二次回路的操作电流,
分直流和交流两大类 。 直流操作电源有由蓄电池组供电
的电源和由整流装置供电的电源两种 。
一, 由蓄电池组供电的直流操作电源
蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种 。
㈠ 铅酸蓄电池 。 采用铅酸蓄电池组作为操作电源, 不受
供电系统运行情况的影响, 工作可靠；但它充电时要排出
氢和氧的混合气体 （ 水的电解所致 ）, 有爆炸危险, 而且
随着气体带出硫酸蒸气, 有强腐蚀性, 对人身健康和设备
安全都有很大影响 。 因此铅酸蓄电池组要求单独装设在专
用房间内, 而且要考虑防腐防爆, 从而投资很大, 现在一
般企业供电系统中不予采用 。
㈡ 镉镍蓄电池 。 采用镉镍蓄电池组作操作电源, 除不受
供电系统运行情况的影响, 工作可靠外, 还有大电流放电
性能好, 比功率大, 机械强度高, 使用寿命长, 腐蚀性小,
无需专用房间等优点, 从而大大降低了投资, 因此在企业
供电系统中应用比较普遍 。
二,由整流装置供电的直流操作电源
整流电源主要有硅整流电容储能形式和复式整流两种 。
㈠ 硅整流电容储能式直流电源
为了避免受交流供电系统运行的影响, 因此不单独采
用硅整流器来作直流操作电源, 而配合以电容器储能 。 下
图是一种硅整流电容储能式直流操作电源系统的结线图 。
为了保证其直流操作电源的可靠性, 采用两个交流电源和
两台硅整流器 。 如下图所示,
C1,C2— 储能电容 WC— 控制小母线 WO— 合闸小母线
㈡ 复式整流的直流操作电源
复式整流是指供直流操作电压的整流电流有二,
① 电压源 — 由变配电所的所用变压器或电压互感器
供电, 经铁磁谐振稳压器 （ 当稳压要求较高时装设 ）
和硅整流器供电给二次回路 。
② 电流源 — 由电流互感器供电, 同样经铁磁谐振稳
压器 （ 亦当稳压要求较高时装设 ） 和硅整流器供电
给二次回路 。 由于复式整流装置有电压源和电流源,
因此保证交流供电需要在正常或故障情况下直流系
统均能可靠地供电 。 与上述电容储能式相比, 复式
整流装置能输出较大功率, 电压的稳定性好 。
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 。 所
有保护继电器, 控制设备, 信号装置及其他二次元件均采
用交流型式 。
交流操作电源分电流源和电压源两种 。 电流源取自电
流互感器, 主要供电给继电保护和跳闸回路 。 电压源取自
变配电所的所用变压器或电压互感器, 通常所用变压器作
为正常工作电源, 而电压互感器容量小, 只作为油浸式变
压器瓦斯保护的交流操作电源 。 高压断路器跳闸回路的操
作电源常见的有直接动作式和去分流跳闸式 。
采用交流操作电源，可以使二次回路大大简化，投资
大大减少，而且工作可靠，维护方便，但是不适用比较复
杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源
广泛用于中小变配电所中断路器采用手动或弹簧储能操作
及继电保护采用交流操作的场合。
第二节 高压断路器的控制和信号回路
一, 概述
高压断路器控制回路, 就是控制 （ 操作 ） 高压断路
器跳, 合闸的回路 。 电磁操动机构只能采用直流操作
电源, 弹簧储能操动机构和手力操动机构可交直流两
用, 但一般采用交流操作电源 。
信号回路是指用来指示一次电路运行状态的二次回
路 。
信号按用途分, 有断路器位置信号, 事故信号和预
告信号 。
? 断路器位置信号,
用来显示断路器正常工作的位置状态 。 红灯亮,
表示断路器处在合闸通电状态；绿灯辆, 表示断路
器处在跳闸断电状态 。
? 事故信号,
用来显示断路器在事故情况下的工作状态 。 红灯闪
光, 表示断路器自动合闸通电；绿灯闪光, 表示断
路器自动跳闸断电 。 此外还有事故音响信号和光字
牌等 。
? 预告信号,
是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发
出报警信号 。
对断路器的控制和信号回路有下列主要要求,
（ 1）应能监视控制回路保护装置（熔断器）及其跳、
合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作，通常采用
灯光监视的方式。
（ 2）合闸或跳闸完成后，应能使命令脉冲解除，即能
切断合闸或跳闸的电源。
（ 3）应能指示断路器正常合闸和跳闸的位置状态，并
在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。
（ 4）断路器的事故跳闸信号回路，应按, 不对应原理,
结线。
（ 5）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应
装设预告信号。
二 采用手动操作的断路器控制和信号回路
三 采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路
下图是采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路原
理图 。 其操作电流采的硅整流电容储能电容的直流系统,
控制开关采用双向自复式并具有保持触点的 LW5型万能转
换开关, 其手柄正常为垂直位置 （ 00） 。 顺时针扳转 450为
合闸操作 （ ON）, 松手开即自动返回 （ 复位 ）, 保持合闸
状态 。 下表是如图所示控制开关 SA的触点图表, 可供参考 。
SA触点编号
1－ 2
3－ 4
5－ 6
7－ 8
9－ 10
SA
手
柄
位
置
跳闸后
↑
×
合闸
操作
↗
×
×
合闸后
↑
×
×
跳闸操
作
↖
×
×
表 如图所示控制开关 SA的触点图表
注：表中标, ×,，表示该触点接通。
WC— 控制小母线 WL— 灯光指示小母线 WF— 闪光信号小母线
WS— 信号小母线 WAS— 事故音响信号小母线 WO— 合闸小母线
SA— 控制开关 KO— 合闸接触器 YO— 电磁合闸线圈 YR— 跳闸线圈
KM— 出口继电保护触点 QF1～ 6— 断路器 QF的辅助触点 GN— 绿色指示
灯 RD— 红色指示灯 ON— 合闸操作方向 OFF— 跳闸操作方向
如图 采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路
第三节 电测量仪表与绝缘监视装置
一、电测量仪表
电测量仪表按其用途分,
有常用测量仪表和电能计量仪表两类,
前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择
测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的
技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量
的仪表，即各种类型的电能表（又称, 电度表, ）。
㈠ 对常用仪表的一般要求,
按 GBJ63— 1990,电力装置的电测量仪表装置设计规范,
规定, 对常用测量仪表及其选择有下列要求,
（ 1）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况。
（ 2）交流回路仪表的精确度等级，除谐波测量仪表外，
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。
（ 3） 1.5级和 2.5级的常用测量仪表，应配用不低于 1.0级
的互感器。
（ 4）仪表的测量范围（量限）和电流互感器变流比的选
择，宜满足当电力装置回路以额定值运行时，仪表的指示
在标度尺的 70%～ 100%处。
㈡ 对电力计量表的一般要求
按 GBJ63— 1990规定，对电能计量仪表（电能表）及其
选择有下列要求,
（ 1）月平均用电量在 1× 106kW·h及以上的电力用户电能
计量点，应采用 0.5级的有功电能表。月平均用电量小于
1× 106kW·h、在 315kV·A及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级的有功电能表。在 315kV·A
以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点,75kW及
以上的电动机以及仅作为企业内部技术经济考核而不计费
的线路和电力装置，均应采用 2.0级有功电能表。
（ 2）在 315kV·A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级的无功
电能表。 315kV·A及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企业内部技术经济考核而不计费的电
力用户电能计量点，均应采用 3.0级的无功电能表。
㈡ 对电力计量表的一般要求
按 GBJ63— 1990规定，对电能计量仪表（电能表）及其
选择有下列要求,
（ 1）月平均用电量在 1× 106kW·h及以上的电力用户电能
计量点，应采用 0.5级的有功电能表。月平均用电量小于
1× 106kW·h、在 315kV·A及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级的有功电能表。在 315kV·A
以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点,75kW及
以上的电动机以及仅作为企业内部技术经济考核而不计费
的线路和电力装置，均应采用 2.0级有功电能表。
（ 2）在 315kV·A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级的无功
电能表。 315kV·A及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企业内部技术经济考核而不计费的电
力用户电能计量点，均应采用 3.0级的无功电能表。
（ 3） 0.5级的有功电能表，应配用 0.2级的互感器。 1.0级
的有功电能表,1.0级的专用电能计量仪表,2.0级计费用
的有功电能表及 2.0级的无电能表，应配用不低于 0.5级的
互感器。仅作为企业内部技术经济考核而不计费的 2.0级
有功电能表及 3.0级的无功电能表，宜应配用不低于 1.0级
的互感器。
供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下,
（ 1）在企业的电源进线上，或经供电部门同意的电能计
量点，必须装设计费的有功电能表和无功电能表，而且采
用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上
还安装一只电流表。
（ 2）变配电所用的每段母线上，必须装设电压表测量电
压。在中性点非有效接地系统（即小接地电流系统）中，
各段母线上还应装设绝缘监视装置。如出线很少时，绝缘
监视电压表可不装设。
（ 3） 35～ 110／ 6～ 10kV的电力变压器，应装设电流表、
有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一
只，装在哪一侧视具体情况而定。 6～ 10／ 3～ 6kV的电力
变压器，在其一侧装设电流表、有功和无功电能表各一只。
6～ 10／ 0.4kV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电力变压器，还
应装设一只无功电能表。
（ 4） 3～ 10kV的配电线路应装设电流表、有功和无功电能
表各一只。如不是送往单独经济核算单位时，可不装无功
电能表。当线路负荷在 5000kV·A及以上时，可再装设一只
有功功率表。
（ 5） 380V的电源进线或变压器低压侧，各相应装一只电
流表。如果变压器高压侧未装电能表时，低压侧还应装设
有功电能表一只。
（ 6） 低压动力线路上, 应装设一只电流表 。 低压照明线
路及三相负荷不平衡率大于 15%的线路上, 应装设三只电
流表以分别测量各相电流 。 如需计量电能, 一般应装设一
只三相四线有功电能表 。 对三相负荷平衡的动力路线, 可
只装设一只单相有功电能表 。 实际电能按其计度的 3倍计 。
（ 7）并联电力电容器组的总回路上，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。
下图是 6～ 10kV高压线路上装设的电测量仪表电路图 。
下图是低压 220～ 380V照明线路上装设的电测量仪表电路
图。
a)结线图 b)展开图
TA2— 电流互感器 TV— 电压互感器 PA— 电流表
PJ1— 三相有功电能表 PJ2— 三相无功电能表 WV— 电压小母线
TA1～ TA3— 电流互感器 PA1～ PA3— 电流表
PJ— 三相四线有功电能表
二, 绝缘监视装置
绝缘监视装置用于小接地电流的系统中, 以便及时发现
单相接地故障, 设法处理, 以免故障发展为两相接地短路,
造成停电事故 。
绝缘监视装置可采用三个单相双绕组电压互感器和三只
电压表, 采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯
柱三绕组电压互感器, 接成 Y0的二次绕组, 其中三只电压
表均接各相的相电压 。
TV— 电压互感器 QS— 高压隔离开关及其辅助触点 SA— 电压转
换开关 PV— 电压表 KV— 电压继电器
KS— 信号继电器 WC— 控制小母线 WS— 信号小母线 WFS— 预告信
号小母线
如图所示电路, 还可以通过电压转换开关 SA,测量一次电路的三个
线电压 。
必须指出：作为绝缘监视用的三相电压互感器不能是三
芯柱的，而必须是五芯柱。由于单相接地而在电压互感器
铁心中引起的三相零序磁通是相同的，不可能在三芯柱的
铁芯内形成闭合回路，零序磁通只能经铁芯附近的气缝闭
合，如图所示。这零序磁通也就不可能与互感器的二次绕
组及辅助二次绕组交链，因此在二次绕组及辅助二次绕内
不会感生零序电压，从而无法反应一次侧的单相接地故障。
而五芯柱电压互感器，由于单相接地而在其铁心中引起的
三相零序磁通，可通过互感器的两个边柱形成闭合回路。
因此可在互感器二次绕组内感生零序电压，使电压继电器
KV动作，从而可实现一次系统的绝缘监视。
第四节 供配电系统的自动装置
一, 电力线路的自动重合闸装置
㈠概述
运行经验表明, 电力系统的故障特别是架空线路上的
故障大多是暂时性的, 这些故障在断路器跳闸后, 多数能
很快地自行消除 。 线路大多能恢复正常运行 。 因此, 如采
用自动重合闸装置 （ 简称 ARD）, 使断路器在跳闸后, 经
极短时间又自动重新合闸, 从而可大大提高供电可靠性,
避免因停电而给国民经济带来的巨大损失 。
自动重合闸装置按其操作方式分，有机械式和电气式；
按组成元件分，有机电型和晶体管型；按重合次数分，有
一次重合式、二次重合式和三次重合式。
供配电系统中采用的 ARD,一般是一次重合式, 因为
一次重合式, 比较简单经济, 而且基本上能满足供电可靠
性要求 。 运行经验证明, ARD的重合功率随着重合次数的
增加而显著降低 。 对架空线路来说, 一次重合成功率可达
60%～ 90%,而二次重合成功率只有 15%左右, 三次重合成
功率仅 3%左右 。 因此, 一般工矿企业的供配电系统中只采
用一次重合闸 。
㈡电气一次 ARD的基本原理和要求
（ 1）手动合闸 按下合闸按钮 SB1，使合闸接触器 KO通电
动作，按通合闸线圈 YO的回路，使断路器合闸。
（ 2）手动跳闸 按下跳闸按钮 SB2，接通跳闸线圈 YR的回
路，使断路器跳闸
（ 3）自动重合闸 当线路上发生短路故障时，保护装置
动作，其出口继电器触点 KM闭合，接通跳闸线圈 YR的回路，
使断路器跳闸。断路器跳闸后，其辅助触点 QF3— 4闭合，
同时重合闸继电器 KAR起动，经短延时接通合闸接触器 KO
回路，接触器 KO又接通合闸线圈 YO回路，使断路器重新合
闸，恢复供电。
不论哪一种 ARD电路，都应满足以下基本要求,
（ 1）用控制开关或遥控装置将短路器断开时,ARD不应该
动作。
（ 2）如一次电路出现故障使断路器跳闸时,ARD应该动作。
但一次 ARD，只应重合一次，因此应有防止断路器多次重
合于发生永久性故障的一次电路上的, 防跳, 措施。
（ 3） ARD动作后，应能自动返回，为下一次动作做好准备。
（ 4） ARD动作后，应能自动返回，为下一次动作做好准备。
二, 备用电源自动投入装置
㈠概述
在要求供电可靠性较高的企业变配电所中, 通常设有
两路及以上的电源进线, 或设有厂用自备电源 。 在车间变
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 （ 简称 APD）, 则在工作电源线路突然断电时, 利用
失压保护装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,
从而大大提高供电可靠性 。
㈡ APD的基本原理
㈢ 高压双电源互为备用的 APD电路示例
注：, ×,表示触点接通。
三, 供配电系统的运动装置
㈠概述
随着工业生产的发展和科学技术的进步，有的企业特
别大型企业供配电系统的控制、信号和监测工作，已开
由人工管理、就地监控发展为运动化，实现遥控、遥信、
遥测，即所谓, 三遥, ；如加上遥调，即所谓, 四遥, 。
供配电系统的运动装置, 现在多采用微机 （ 微型电子
计算机 ） 来实现 。
㈡ 微机控制的供电系统运动装置简介
微机控制的供电系统运动装置，由调度端,执行端及
联系两端的信号通道等三部分组成 。
1 调度端
调度端由操纵台和数据处理用微机组成 。
操纵台包括：①供电系统模拟盘，其上绘有供电系统主电
路图，主电路图上每台断路器都装有跳、合闸状态指示灯。
②数据采集和监倥用计算机系统一套，包括：主机一台，
用以发出各项指令进行操作；打印机一台，可根据指令随
时打印出所需要的数据资料；彩色 CRT（显示器）一台，
用以显示系统全部或局部的工作状态和有关数据以及各种
操作命令和事故状态等。③若干路就地常测入口，通过数
字表，将信号输入计算机，并用以随时显示全厂电源进线
的电压和功率。④通信接口，用以完成与数据处理用微机
之间的通信联络。
数据处理用微机的功能主要有,
①根据所记录的全天小时平均负荷绘出全厂用电负荷曲
线；
②按全厂有功电能、功率因数及最大需电量等计算每月
总电费；
③统计全厂高峰负荷时间的用电量；
④根据需要，统计各配电线路的用电情况；
⑤统计和分析系统的运行情况及事故情况等。
2 信号通道
信号通道是用来传递调度端操纵台与执行端控制箱
之间往返的信号用的通道，一般采用带屏蔽的电话电缆，
控制距离小于 1km时，也可才用控制电缆或塑料绝缘导
体线。通道的敷设一般采用树干式，各车间变电所通过
分线盒与之相联。
3 执行端
执行端是用逻辑电路和继电保护装置而组成的成
套装置。 它的主要功能是：控制箱。每一被控制点
至少要装设一台。
（ 1）遥控
（ 2）遥信
（ 3）遥测
（ 4）遥调
第五节 二次回路的接线和接线图
一,二次回路的接线要求
按 GB50171— 1992,电气装置安装工程 ·盘、柜及二
次回路结线施工及验收规范, 规定，二次回路的接线应
符合下列要求,
（ 1）按图施工，接线正确。
（ 2）导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压
接等，均应牢固可靠。
（ 3）盘、柜内的导线不应有接头，导体芯线应无损伤。
（ 4）电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，
编号正确，字迹清晰 且不易脱色。
（ 5）配线应整齐、清晰、美观、导体绝缘应良好，无损
伤。
（ 6）每个接线端子的每侧接线应为 1根，不得超过 2根。
（ 7）二次回路接地应设专用螺栓。
（ 8）盘、柜内的配线，电流回路应采用电压不低于
500V的铜芯绝缘导体，其截面不应小于 2.5mm2；其他回路
截面积不应小于 1.5 mm2；对电子元件回路、弱电回路采
用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度
的情况下，可采用不小于 0.5 mm2截面的绝缘导体。
用于连接门上的电器, 控制台板等可动部分的导体,
还应符合下列要求,
（ 1） 采用多股软导线, 敷设长度应有适当裕度 。
（ 2） 线束应有外套塑料管等加强绝缘层 。
（ 3） 与电器连接时, 端部应绞紧, 并应加终端附或搪锡,
不得松动, 断股 。
（ 4） 在可动部位两端应用卡子固定 。
引入盘、柜内的电缆及其芯线应符合下列要求,
（ 1）引入盘、柜的电缆应排列整齐，编号清晰，避免交
叉，并应固定牢固，不得使所接的端子排受到机械应
力。
（ 2）铠装电缆在进入盘、柜后，应将钢带切断，切断处
的端部应扎紧，并应将钢带接地。
（ 3）使用于静态保护、控制等逻辑回路的控制电缆，应
采用屏蔽电缆，其屏蔽层应按设计要求的接地方式予
以接地。
（ 4）橡胶绝缘的芯线应外套绝缘管保护。
（ 5）盘、柜内的电缆芯线，应按垂直或水平有规律地配
置，不得任意歪斜交叉连接。备用芯长应留有适当余
量。
（ 6）强、弱电回路不应使用同一根电缆，并应分别成束
分开排列。
二, 二次回路接线图的绘制
㈠ 接线图的绘制要求 应遵循 GB6988.5— 1996,电
气制图 ·接线图和接线表, 的规定，其图形符号应符合
GB4728— 1954.85,电气图用图形符号, 的有关规定，
其文字符号包括项目代号应符合 GB5094— 1985,电气
技术中的项目代号, 及 GB7159— 1987,电气技术中的
文字符号制订通则, 的有关规定。
㈡接线图的绘制方法
1,二次设备的表示方法
所有二次设备都必须按 GB5094— 1985标明其项目种类代
号 。
2,接端子的表示方法
盘（柜）外的导线或设备与盘上的二次设备相连时，必
须经过端子排。端子排由专门的接线端子板组合而成 。
接线端子板分为普通端子、连接端子、实验端子和终端端
子等形式 。
如上图 实验端子板的结构和应用
在二次回路接线图中，端子排中各种形式端子板的符号标志如
图所示。
端子（板）的文字符号为 X，端子的前缀符号为,,, 。
3 连接导线的表示方法
二次回路接线图中端子之间的连接导线有以下两种表示方
法,
1） 连续表示法 如图 a)所示 。 中断线表示法 。 如图 b)所
示 。
a) 连续线表示法 b)中断线表示法
供配电系统的二次回路与自动装置
一、介绍二次回路的基本概念及其操作电源。
二、讲述高压断路器的控制和信号回路、电测量仪表和绝
缘监视装置。
三、介绍供配电系统的自动装置。
四、讲述二次回路的接线和接线图知识。
主要内容,
第一节 供配电系统的二次回路及其操作电源
供配电系统或变电所的二次回路，是指用来控制、指
示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称,二次电路”
或“二次系统”，包括控制系统、信号系统、监测系统及
继电保护和自动装置等。
二次回路按电源性质分,有直流回路和交流回路。交
流回路又分交流电流回路和交流电压回路。交流电流回路
由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。
二次回路按其用途分, 有断路控制 （ 操作 ） 回路, 信
号回路, 测量回路, 继电保护回路和自动装置回路等 。
二次回路的操作电源,
是供给高压断路器跳, 合闸回路和继电保护装置, 信号
回路, 监测系统及其他二次设备所需的电源 。 因此对二次
回路操作电源的供电可靠性要求很高, 也要求具有足够大
的容量, 且要求尽可能不受供电系统运行的影响 。
二次回路的操作电流,
分直流和交流两大类 。 直流操作电源有由蓄电池组供电
的电源和由整流装置供电的电源两种 。
一, 由蓄电池组供电的直流操作电源
蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种 。
㈠ 铅酸蓄电池 。 采用铅酸蓄电池组作为操作电源, 不受
供电系统运行情况的影响, 工作可靠；但它充电时要排出
氢和氧的混合气体 （ 水的电解所致 ）, 有爆炸危险, 而且
随着气体带出硫酸蒸气, 有强腐蚀性, 对人身健康和设备
安全都有很大影响 。 因此铅酸蓄电池组要求单独装设在专
用房间内, 而且要考虑防腐防爆, 从而投资很大, 现在一
般企业供电系统中不予采用 。
㈡ 镉镍蓄电池 。 采用镉镍蓄电池组作操作电源, 除不受
供电系统运行情况的影响, 工作可靠外, 还有大电流放电
性能好, 比功率大, 机械强度高, 使用寿命长, 腐蚀性小,
无需专用房间等优点, 从而大大降低了投资, 因此在企业
供电系统中应用比较普遍 。
二,由整流装置供电的直流操作电源
整流电源主要有硅整流电容储能形式和复式整流两种 。
㈠ 硅整流电容储能式直流电源
为了避免受交流供电系统运行的影响, 因此不单独采
用硅整流器来作直流操作电源, 而配合以电容器储能 。 下
图是一种硅整流电容储能式直流操作电源系统的结线图 。
为了保证其直流操作电源的可靠性, 采用两个交流电源和
两台硅整流器 。 如下图所示,
C1,C2— 储能电容 WC— 控制小母线 WO— 合闸小母线
㈡ 复式整流的直流操作电源
复式整流是指供直流操作电压的整流电流有二,
① 电压源 — 由变配电所的所用变压器或电压互感器
供电, 经铁磁谐振稳压器 （ 当稳压要求较高时装设 ）
和硅整流器供电给二次回路 。
② 电流源 — 由电流互感器供电, 同样经铁磁谐振稳
压器 （ 亦当稳压要求较高时装设 ） 和硅整流器供电
给二次回路 。 由于复式整流装置有电压源和电流源,
因此保证交流供电需要在正常或故障情况下直流系
统均能可靠地供电 。 与上述电容储能式相比, 复式
整流装置能输出较大功率, 电压的稳定性好 。
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 。 所
有保护继电器, 控制设备, 信号装置及其他二次元件均采
用交流型式 。
交流操作电源分电流源和电压源两种 。 电流源取自电
流互感器, 主要供电给继电保护和跳闸回路 。 电压源取自
变配电所的所用变压器或电压互感器, 通常所用变压器作
为正常工作电源, 而电压互感器容量小, 只作为油浸式变
压器瓦斯保护的交流操作电源 。 高压断路器跳闸回路的操
作电源常见的有直接动作式和去分流跳闸式 。
采用交流操作电源，可以使二次回路大大简化，投资
大大减少，而且工作可靠，维护方便，但是不适用比较复
杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源
广泛用于中小变配电所中断路器采用手动或弹簧储能操作
及继电保护采用交流操作的场合。
第二节 高压断路器的控制和信号回路
一, 概述
高压断路器控制回路, 就是控制 （ 操作 ） 高压断路
器跳, 合闸的回路 。 电磁操动机构只能采用直流操作
电源, 弹簧储能操动机构和手力操动机构可交直流两
用, 但一般采用交流操作电源 。
信号回路是指用来指示一次电路运行状态的二次回
路 。
信号按用途分, 有断路器位置信号, 事故信号和预
告信号 。
? 断路器位置信号,
用来显示断路器正常工作的位置状态 。 红灯亮,
表示断路器处在合闸通电状态；绿灯辆, 表示断路
器处在跳闸断电状态 。
? 事故信号,
用来显示断路器在事故情况下的工作状态 。 红灯闪
光, 表示断路器自动合闸通电；绿灯闪光, 表示断
路器自动跳闸断电 。 此外还有事故音响信号和光字
牌等 。
? 预告信号,
是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发
出报警信号 。
对断路器的控制和信号回路有下列主要要求,
（ 1）应能监视控制回路保护装置（熔断器）及其跳、
合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作，通常采用
灯光监视的方式。
（ 2）合闸或跳闸完成后，应能使命令脉冲解除，即能
切断合闸或跳闸的电源。
（ 3）应能指示断路器正常合闸和跳闸的位置状态，并
在自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。
（ 4）断路器的事故跳闸信号回路，应按, 不对应原理,
结线。
（ 5）对有可能出现不正常工作状态或故障的设备，应
装设预告信号。
二 采用手动操作的断路器控制和信号回路
三 采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路
下图是采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路原
理图 。 其操作电流采的硅整流电容储能电容的直流系统,
控制开关采用双向自复式并具有保持触点的 LW5型万能转
换开关, 其手柄正常为垂直位置 （ 00） 。 顺时针扳转 450为
合闸操作 （ ON）, 松手开即自动返回 （ 复位 ）, 保持合闸
状态 。 下表是如图所示控制开关 SA的触点图表, 可供参考 。
SA触点编号
1－ 2
3－ 4
5－ 6
7－ 8
9－ 10
SA
手
柄
位
置
跳闸后
↑
×
合闸
操作
↗
×
×
合闸后
↑
×
×
跳闸操
作
↖
×
×
表 如图所示控制开关 SA的触点图表
注：表中标, ×,，表示该触点接通。
WC— 控制小母线 WL— 灯光指示小母线 WF— 闪光信号小母线
WS— 信号小母线 WAS— 事故音响信号小母线 WO— 合闸小母线
SA— 控制开关 KO— 合闸接触器 YO— 电磁合闸线圈 YR— 跳闸线圈
KM— 出口继电保护触点 QF1～ 6— 断路器 QF的辅助触点 GN— 绿色指示
灯 RD— 红色指示灯 ON— 合闸操作方向 OFF— 跳闸操作方向
如图 采用电磁操动机构的断路器控制和信号回路
第三节 电测量仪表与绝缘监视装置
一、电测量仪表
电测量仪表按其用途分,
有常用测量仪表和电能计量仪表两类,
前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择
测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的
技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量
的仪表，即各种类型的电能表（又称, 电度表, ）。
㈠ 对常用仪表的一般要求,
按 GBJ63— 1990,电力装置的电测量仪表装置设计规范,
规定, 对常用测量仪表及其选择有下列要求,
（ 1）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况。
（ 2）交流回路仪表的精确度等级，除谐波测量仪表外，
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。
（ 3） 1.5级和 2.5级的常用测量仪表，应配用不低于 1.0级
的互感器。
（ 4）仪表的测量范围（量限）和电流互感器变流比的选
择，宜满足当电力装置回路以额定值运行时，仪表的指示
在标度尺的 70%～ 100%处。
㈡ 对电力计量表的一般要求
按 GBJ63— 1990规定，对电能计量仪表（电能表）及其
选择有下列要求,
（ 1）月平均用电量在 1× 106kW·h及以上的电力用户电能
计量点，应采用 0.5级的有功电能表。月平均用电量小于
1× 106kW·h、在 315kV·A及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级的有功电能表。在 315kV·A
以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点,75kW及
以上的电动机以及仅作为企业内部技术经济考核而不计费
的线路和电力装置，均应采用 2.0级有功电能表。
（ 2）在 315kV·A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级的无功
电能表。 315kV·A及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企业内部技术经济考核而不计费的电
力用户电能计量点，均应采用 3.0级的无功电能表。
㈡ 对电力计量表的一般要求
按 GBJ63— 1990规定，对电能计量仪表（电能表）及其
选择有下列要求,
（ 1）月平均用电量在 1× 106kW·h及以上的电力用户电能
计量点，应采用 0.5级的有功电能表。月平均用电量小于
1× 106kW·h、在 315kV·A及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级的有功电能表。在 315kV·A
以下的变压器低压侧计费的电力用户电能计量点,75kW及
以上的电动机以及仅作为企业内部技术经济考核而不计费
的线路和电力装置，均应采用 2.0级有功电能表。
（ 2）在 315kV·A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级的无功
电能表。 315kV·A及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企业内部技术经济考核而不计费的电
力用户电能计量点，均应采用 3.0级的无功电能表。
（ 3） 0.5级的有功电能表，应配用 0.2级的互感器。 1.0级
的有功电能表,1.0级的专用电能计量仪表,2.0级计费用
的有功电能表及 2.0级的无电能表，应配用不低于 0.5级的
互感器。仅作为企业内部技术经济考核而不计费的 2.0级
有功电能表及 3.0级的无功电能表，宜应配用不低于 1.0级
的互感器。
供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下,
（ 1）在企业的电源进线上，或经供电部门同意的电能计
量点，必须装设计费的有功电能表和无功电能表，而且采
用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上
还安装一只电流表。
（ 2）变配电所用的每段母线上，必须装设电压表测量电
压。在中性点非有效接地系统（即小接地电流系统）中，
各段母线上还应装设绝缘监视装置。如出线很少时，绝缘
监视电压表可不装设。
（ 3） 35～ 110／ 6～ 10kV的电力变压器，应装设电流表、
有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一
只，装在哪一侧视具体情况而定。 6～ 10／ 3～ 6kV的电力
变压器，在其一侧装设电流表、有功和无功电能表各一只。
6～ 10／ 0.4kV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电力变压器，还
应装设一只无功电能表。
（ 4） 3～ 10kV的配电线路应装设电流表、有功和无功电能
表各一只。如不是送往单独经济核算单位时，可不装无功
电能表。当线路负荷在 5000kV·A及以上时，可再装设一只
有功功率表。
（ 5） 380V的电源进线或变压器低压侧，各相应装一只电
流表。如果变压器高压侧未装电能表时，低压侧还应装设
有功电能表一只。
（ 6） 低压动力线路上, 应装设一只电流表 。 低压照明线
路及三相负荷不平衡率大于 15%的线路上, 应装设三只电
流表以分别测量各相电流 。 如需计量电能, 一般应装设一
只三相四线有功电能表 。 对三相负荷平衡的动力路线, 可
只装设一只单相有功电能表 。 实际电能按其计度的 3倍计 。
（ 7）并联电力电容器组的总回路上，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。
下图是 6～ 10kV高压线路上装设的电测量仪表电路图 。
下图是低压 220～ 380V照明线路上装设的电测量仪表电路
图。
a)结线图 b)展开图
TA2— 电流互感器 TV— 电压互感器 PA— 电流表
PJ1— 三相有功电能表 PJ2— 三相无功电能表 WV— 电压小母线
TA1～ TA3— 电流互感器 PA1～ PA3— 电流表
PJ— 三相四线有功电能表
二, 绝缘监视装置
绝缘监视装置用于小接地电流的系统中, 以便及时发现
单相接地故障, 设法处理, 以免故障发展为两相接地短路,
造成停电事故 。
绝缘监视装置可采用三个单相双绕组电压互感器和三只
电压表, 采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯
柱三绕组电压互感器, 接成 Y0的二次绕组, 其中三只电压
表均接各相的相电压 。
TV— 电压互感器 QS— 高压隔离开关及其辅助触点 SA— 电压转
换开关 PV— 电压表 KV— 电压继电器
KS— 信号继电器 WC— 控制小母线 WS— 信号小母线 WFS— 预告信
号小母线
如图所示电路, 还可以通过电压转换开关 SA,测量一次电路的三个
线电压 。
必须指出：作为绝缘监视用的三相电压互感器不能是三
芯柱的，而必须是五芯柱。由于单相接地而在电压互感器
铁心中引起的三相零序磁通是相同的，不可能在三芯柱的
铁芯内形成闭合回路，零序磁通只能经铁芯附近的气缝闭
合，如图所示。这零序磁通也就不可能与互感器的二次绕
组及辅助二次绕组交链，因此在二次绕组及辅助二次绕内
不会感生零序电压，从而无法反应一次侧的单相接地故障。
而五芯柱电压互感器，由于单相接地而在其铁心中引起的
三相零序磁通，可通过互感器的两个边柱形成闭合回路。
因此可在互感器二次绕组内感生零序电压，使电压继电器
KV动作，从而可实现一次系统的绝缘监视。
第四节 供配电系统的自动装置
一, 电力线路的自动重合闸装置
㈠概述
运行经验表明, 电力系统的故障特别是架空线路上的
故障大多是暂时性的, 这些故障在断路器跳闸后, 多数能
很快地自行消除 。 线路大多能恢复正常运行 。 因此, 如采
用自动重合闸装置 （ 简称 ARD）, 使断路器在跳闸后, 经
极短时间又自动重新合闸, 从而可大大提高供电可靠性,
避免因停电而给国民经济带来的巨大损失 。
自动重合闸装置按其操作方式分，有机械式和电气式；
按组成元件分，有机电型和晶体管型；按重合次数分，有
一次重合式、二次重合式和三次重合式。
供配电系统中采用的 ARD,一般是一次重合式, 因为
一次重合式, 比较简单经济, 而且基本上能满足供电可靠
性要求 。 运行经验证明, ARD的重合功率随着重合次数的
增加而显著降低 。 对架空线路来说, 一次重合成功率可达
60%～ 90%,而二次重合成功率只有 15%左右, 三次重合成
功率仅 3%左右 。 因此, 一般工矿企业的供配电系统中只采
用一次重合闸 。
㈡电气一次 ARD的基本原理和要求
（ 1）手动合闸 按下合闸按钮 SB1，使合闸接触器 KO通电
动作，按通合闸线圈 YO的回路，使断路器合闸。
（ 2）手动跳闸 按下跳闸按钮 SB2，接通跳闸线圈 YR的回
路，使断路器跳闸
（ 3）自动重合闸 当线路上发生短路故障时，保护装置
动作，其出口继电器触点 KM闭合，接通跳闸线圈 YR的回路，
使断路器跳闸。断路器跳闸后，其辅助触点 QF3— 4闭合，
同时重合闸继电器 KAR起动，经短延时接通合闸接触器 KO
回路，接触器 KO又接通合闸线圈 YO回路，使断路器重新合
闸，恢复供电。
不论哪一种 ARD电路，都应满足以下基本要求,
（ 1）用控制开关或遥控装置将短路器断开时,ARD不应该
动作。
（ 2）如一次电路出现故障使断路器跳闸时,ARD应该动作。
但一次 ARD，只应重合一次，因此应有防止断路器多次重
合于发生永久性故障的一次电路上的, 防跳, 措施。
（ 3） ARD动作后，应能自动返回，为下一次动作做好准备。
（ 4） ARD动作后，应能自动返回，为下一次动作做好准备。
二, 备用电源自动投入装置
㈠概述
在要求供电可靠性较高的企业变配电所中, 通常设有
两路及以上的电源进线, 或设有厂用自备电源 。 在车间变
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 （ 简称 APD）, 则在工作电源线路突然断电时, 利用
失压保护装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,
从而大大提高供电可靠性 。
㈡ APD的基本原理
㈢ 高压双电源互为备用的 APD电路示例
注：, ×,表示触点接通。
三, 供配电系统的运动装置
㈠概述
随着工业生产的发展和科学技术的进步，有的企业特
别大型企业供配电系统的控制、信号和监测工作，已开
由人工管理、就地监控发展为运动化，实现遥控、遥信、
遥测，即所谓, 三遥, ；如加上遥调，即所谓, 四遥, 。
供配电系统的运动装置, 现在多采用微机 （ 微型电子
计算机 ） 来实现 。
㈡ 微机控制的供电系统运动装置简介
微机控制的供电系统运动装置，由调度端,执行端及
联系两端的信号通道等三部分组成 。
1 调度端
调度端由操纵台和数据处理用微机组成 。
操纵台包括：①供电系统模拟盘，其上绘有供电系统主电
路图，主电路图上每台断路器都装有跳、合闸状态指示灯。
②数据采集和监倥用计算机系统一套，包括：主机一台，
用以发出各项指令进行操作；打印机一台，可根据指令随
时打印出所需要的数据资料；彩色 CRT（显示器）一台，
用以显示系统全部或局部的工作状态和有关数据以及各种
操作命令和事故状态等。③若干路就地常测入口，通过数
字表，将信号输入计算机，并用以随时显示全厂电源进线
的电压和功率。④通信接口，用以完成与数据处理用微机
之间的通信联络。
数据处理用微机的功能主要有,
①根据所记录的全天小时平均负荷绘出全厂用电负荷曲
线；
②按全厂有功电能、功率因数及最大需电量等计算每月
总电费；
③统计全厂高峰负荷时间的用电量；
④根据需要，统计各配电线路的用电情况；
⑤统计和分析系统的运行情况及事故情况等。
2 信号通道
信号通道是用来传递调度端操纵台与执行端控制箱
之间往返的信号用的通道，一般采用带屏蔽的电话电缆，
控制距离小于 1km时，也可才用控制电缆或塑料绝缘导
体线。通道的敷设一般采用树干式，各车间变电所通过
分线盒与之相联。
3 执行端
执行端是用逻辑电路和继电保护装置而组成的成
套装置。 它的主要功能是：控制箱。每一被控制点
至少要装设一台。
（ 1）遥控
（ 2）遥信
（ 3）遥测
（ 4）遥调
第五节 二次回路的接线和接线图
一,二次回路的接线要求
按 GB50171— 1992,电气装置安装工程 ·盘、柜及二
次回路结线施工及验收规范, 规定，二次回路的接线应
符合下列要求,
（ 1）按图施工，接线正确。
（ 2）导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压
接等，均应牢固可靠。
（ 3）盘、柜内的导线不应有接头，导体芯线应无损伤。
（ 4）电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号，
编号正确，字迹清晰 且不易脱色。
（ 5）配线应整齐、清晰、美观、导体绝缘应良好，无损
伤。
（ 6）每个接线端子的每侧接线应为 1根，不得超过 2根。
（ 7）二次回路接地应设专用螺栓。
（ 8）盘、柜内的配线，电流回路应采用电压不低于
500V的铜芯绝缘导体，其截面不应小于 2.5mm2；其他回路
截面积不应小于 1.5 mm2；对电子元件回路、弱电回路采
用锡焊连接时，在满足载流量和电压降及有足够机械强度
的情况下，可采用不小于 0.5 mm2截面的绝缘导体。
用于连接门上的电器, 控制台板等可动部分的导体,
还应符合下列要求,
（ 1） 采用多股软导线, 敷设长度应有适当裕度 。
（ 2） 线束应有外套塑料管等加强绝缘层 。
（ 3） 与电器连接时, 端部应绞紧, 并应加终端附或搪锡,
不得松动, 断股 。
（ 4） 在可动部位两端应用卡子固定 。
引入盘、柜内的电缆及其芯线应符合下列要求,
（ 1）引入盘、柜的电缆应排列整齐，编号清晰，避免交
叉，并应固定牢固，不得使所接的端子排受到机械应
力。
（ 2）铠装电缆在进入盘、柜后，应将钢带切断，切断处
的端部应扎紧，并应将钢带接地。
（ 3）使用于静态保护、控制等逻辑回路的控制电缆，应
采用屏蔽电缆，其屏蔽层应按设计要求的接地方式予
以接地。
（ 4）橡胶绝缘的芯线应外套绝缘管保护。
（ 5）盘、柜内的电缆芯线，应按垂直或水平有规律地配
置，不得任意歪斜交叉连接。备用芯长应留有适当余
量。
（ 6）强、弱电回路不应使用同一根电缆，并应分别成束
分开排列。
二, 二次回路接线图的绘制
㈠ 接线图的绘制要求 应遵循 GB6988.5— 1996,电
气制图 ·接线图和接线表, 的规定，其图形符号应符合
GB4728— 1954.85,电气图用图形符号, 的有关规定，
其文字符号包括项目代号应符合 GB5094— 1985,电气
技术中的项目代号, 及 GB7159— 1987,电气技术中的
文字符号制订通则, 的有关规定。
㈡接线图的绘制方法
1,二次设备的表示方法
所有二次设备都必须按 GB5094— 1985标明其项目种类代
号 。
2,接端子的表示方法
盘（柜）外的导线或设备与盘上的二次设备相连时，必
须经过端子排。端子排由专门的接线端子板组合而成 。
接线端子板分为普通端子、连接端子、实验端子和终端端
子等形式 。
如上图 实验端子板的结构和应用
在二次回路接线图中，端子排中各种形式端子板的符号标志如
图所示。
端子（板）的文字符号为 X，端子的前缀符号为,,, 。
3 连接导线的表示方法
二次回路接线图中端子之间的连接导线有以下两种表示方
法,
1） 连续表示法 如图 a)所示 。 中断线表示法 。 如图 b)所
示 。
a) 连续线表示法 b)中断线表示法
