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、測量、調(diào)節(jié)一次回路，二次控制回路在電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行過程中，作用重要。如何對二次控制回路進行操作、控制至關(guān)重要。文章對二次控制回路的概念、現(xiàn)狀及主要元器件做了簡要分析。

【關(guān)鍵詞】二次控制回路;功能;分析

電力系統(tǒng)既往檢修機制已無法實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟性、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）實際上是一個低壓回路，其主要包括了隔離開關(guān)與斷路器的電氣閉鎖回路、操作電源回路、繼電保護回路、開關(guān)控制及信號回路、測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，其功能在于對一次設(shè)備提供調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)測、保護。二次控制回路中的元器件通常包括刀閘開關(guān)、熔斷器、按鈕、行程開關(guān)、接觸器、繼電器、測量監(jiān)視器及自動裝置等，這些元器件經(jīng)由電纜形成連接電路。

因為二次控制回路測量、調(diào)節(jié)、保護、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、工作狀況。所以，凡是自動裝置、繼電保護、控制操作信號、監(jiān)視測量表等經(jīng)由電纜連接而成的回路，統(tǒng)稱其為二次回路（也叫二次接線）。

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、安全運行所需，其運行方式會不時變化，而其運行狀況也需適時監(jiān)控。如果系統(tǒng)內(nèi)某個元器件產(chǎn)生運行故障，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)運轉(zhuǎn)。監(jiān)護、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，便可以用于測量、監(jiān)視、控制、繼電保護、安全自動裝置、通信以及各種自動化系統(tǒng)等，用于保證主系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運行。

電氣二次控制回路是變電站、配電站、發(fā)電廠等安全運行、生產(chǎn)、維護的重要構(gòu)成部分，其對于電力系統(tǒng)的安全、可靠運行功能重大。經(jīng)驗表明，良好的電氣控制二次回路會對電氣一次系統(tǒng)的安全運行實施全面的監(jiān)測、報警、控制、保護，是快速、準確、可靠地預(yù)報和切除故障，使電氣一次系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟運行的重要保證。

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、測量、同步、保護、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)電廠中的二次控制回路，目前已不再僅僅是強電控制，而是形成了強電控制、弱電控制以及微機控制等各種不同控制方式同時存在的局面。再比如，二次控制回路中傳統(tǒng)的多觸點萬能開關(guān)業(yè)已為如今結(jié)構(gòu)更為簡單的切換開關(guān)或控制開關(guān)所取代。電力系統(tǒng)革新在保持穩(wěn)步運行基礎(chǔ)上，可謂時刻發(fā)展變化。這種變化的趨勢表現(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、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)發(fā)展迅猛，升級更迭頻繁，這些進步技術(shù)于變電所、發(fā)電廠等電力系統(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)展的快車道，一臺電腦便可以將電力系統(tǒng)的管理、運行、保護、信號、測量、控制等所有功能融合，電力系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)自動化綜合系統(tǒng)、計算機監(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

電氣二次控制回路這個低壓電路中，開關(guān)，熔斷器，接觸器，起動器，繼電器（包括熱繼電器、時間繼電器）等是其關(guān)鍵構(gòu)成元件。下面簡要介紹一下開關(guān)（主要指刀開關(guān)）、熔斷器兩種元件。

開關(guān)（刀開關(guān)），是二次控制回路中極其簡單的手動控制元件，其功能是切斷或接通電路。從操作方式來看，開關(guān)包括遠距離連桿操作式開關(guān)與直接手柄操作式開關(guān);從刀級數(shù)來講，包括單極開關(guān)、雙極開關(guān)、三極開關(guān)。開關(guān)通?？刂?.5千瓦、380伏以下小電機，操作過程中，因為電機起動電流較大，開關(guān)通常挑選（3-5）異步電機額定電流為宜。

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

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、數(shù)量、型號也存在著一定的差別，但是，開關(guān)，熔斷器，接觸器，起動器，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電磁環(huán)境下，所以，強化管理已成為必須。以變電站為例來講，一直以來，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，開關(guān)無故障跳閘現(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，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)所要面對的一個現(xiàn)實問題，業(yè)內(nèi)專家學(xué)者對此也多次展開調(diào)研、論證，以求找到良好的應(yīng)對之策。

目前，專家們的觀點是：先行分類客觀存在的干擾信號（依據(jù)干擾信號耦合方式，干擾信號分為：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，分類查找各種干擾源，探索干擾源給二次控制回路帶來的耦合原理。與此同時，專家們還探討了數(shù)字化對于二次控制回路的干擾現(xiàn)象。從干擾耦合機理來展開二次控制回路中的跳閘模擬分析，歷經(jīng)多次試驗，專家得出結(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。專家同時認為，環(huán)境、電纜長度、電力設(shè)備運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)有部分懷疑被專家所論證，比如上述的變電站雜散電容問題，就是一個實例。

有鑒于此，專家們給出了諸如變電站一類的電氣二次控制回路中所存在的故障排除措施，比如，實施多種耦合抑制，設(shè)備進行接地處理，優(yōu)化電纜敷設(shè)等等，同時，專家還建議設(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行可靠性

四、總結(jié)

對于電氣二次控制回路的重要性來說，已不言而喻，一次設(shè)備的穩(wěn)定運行，電力系統(tǒng)的安全保障與二次控制回路息息相關(guān)，沒有二次控制回路的有效運行，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。

參考文獻

[1]王曉亮.超高壓電網(wǎng)二次設(shè)備狀態(tài)評估方法研究[D].蘭州交通大學(xué)，2013.

[2]馮智.關(guān)于火電廠電氣一次設(shè)備狀態(tài)檢修的探討[D].華南理工大學(xué)，2010.

[3]李宏博.變電站弱電系統(tǒng)防雷保護研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2009.

[4]王春蕓.繼電保護二次回路狀態(tài)檢測與評估[D].浙江大學(xué)，2009.

[5]馮子韜.變電站二次設(shè)備電磁兼容性能的評估[D].河北工業(yè)大學(xué)，2008.

[6]李石，李振宇.基于大型集控站監(jiān)控系統(tǒng)下的二次設(shè)備狀態(tài)檢修方案[J].繼電器，2007（14）.

[7]李鋼，劉平，孫集偉，王寧.變電站及電廠直流系統(tǒng)二次回路干擾分析[J].華北電力技術(shù)，2007（09）.

作者簡介：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)。