发电厂电气部分（第8章）课件.ppt

,第八章 发电厂和变电站的控制与信号,1,二次：控制,2,第一节 发电厂和变电站的控制方式,一、发电厂的控制方式,从宏观分：主控制室控制方式，机、炉、电(汽机、锅炉和电气）集中控制方式；从微观分：模拟信号测控方式，数字信号测控方式。,3,1、主控制室控制方式单机容量为10万kW以下的火电厂，一般采用母管制供汽锅炉设备、汽机设备分别安排在锅炉分控制室、汽机分控制室进行控制。全厂的主要电气设备则在主控制室进行控制主控制室为全厂的控制中心，因此，要求监视方便、操作灵活，能与全厂进行联系,4,2、单元控制室的控制方式【机、炉、电集中控制方式】单机容量为20万kW及以上的大型机组，将机、炉、电的主要设备集中在一个单元控制室控制。现代大型火电厂，为了提高热效率，趋向采用亚临界或超临界高压高温的机组，锅炉与汽机之间采用一台锅炉对一台汽机构成独立单元系统的供汽方式。,5,二、变电站的控制方式1、值班员控制方式：自动化程度低。2、无人值班的远方遥控方式：自动化程度高。按控制电源电压的高低分：强电控制和弱电控制,6,第二节 二次回路接线图,二次设备：是对一次设备及系统进行测量、控制、保护、监视和调节的设备。它包括：控制设备、继电保护和安全自动装置、测量仪表、信号设备等。,7,一、概述,1、二次回路的概念及其作用,二次回路：是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行以及为一次回路提供操作电源等功能的电路。,二次接线图：用二次设备特定的图形符号和文字符号，表示二次设备相互连接的电气接线图。,8,二次回路的符号,绘制二次回路的符号包括图形符号与文字符号。图形符号如：表示继电器的线圈，表示继电器的触点。文字符号如：KA表示电流继电器，线圈与触点的文字符号一样。注意新旧符号的对比,9,二次回路的分类,分类,10,控制回路：由控制开关与控制对象（如断路器、隔离开关）的传递机构、执行（或操作）机构组成。其作用是对一次设备进行“合”、“分”操作。,测量回路：由各种测量仪表及其相关回路组成。其作用是指示或记录一次设备和系统的运行参数，以便运行人员掌握一次系统的运行情况，同时也是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。,11,继电保护和自动装置回路：是由测量回路、比较部分、逻辑部分和执行部分等组成。其作用是根据一次设备和系统的运行状态，判断其发生故障或异常时，自动发出跳闸命令有选择性地切除故障，并发出相应地信号，当故障或异常消失后，快速投入有关断路器（重合闸及备用电源自动投入装置），恢复系统的正常运行。,12,信号回路：由信号发送机构和信号继电器等构成。其作用是反映一、二次设备的工作状态。,调节回路：是指调节型自动装置。如由VQC系统对主变进行有载调压、对电容器进行投切的装置，发电机的励磁调节装置。它是由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。其作用是根据一次设备运行参数的变化，实时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行要求。,13,操作电源系统：由电源设备和供电网络组成，它常包括直流电源系统和交流电源系统。其作用主要是给控制、保护、信号等设备提供工作电源与操作电源，主变冷却、给水与给煤等动力设备，确保发电厂与变电站所有设备正常工作。,14,2、二次回路图分类,一、二次回路的归总式原理图：标注各回路的工作原理，一、二次回路画在一起，继电器的线圈和触点画在一起，利于叙述原理，但交叉线太多。,仅在解释动作原理时，才用这种图,15,16,1、各元件在图中用整体形式来表示，并且相互联系的交流回路与直流回路都综合在一起。,2、各设备之间的联系按照实际的连接顺序画出。,3、直观，并且与有关的一次设备画在一起，设备的接点与线圈是集中画在一起的，能综合出交流电压、电流回路和直流回路间的联系，使读图者对二次回路的构成及动作过程有一个明确的整体概念。,4、元件较多时，接线相互交叉，显得零乱、复杂，实际使用时常感不便。,其特点：1、各元件在图中用整体形式来表示，并且相互联系的交流回路与直流回路都综合在一起。2、各设备之间的联系按照实际的连接顺序画出。3、直观，并且与有关的一次设备画在一起，设备的接点与线圈是集中画在一起的，能综合出交流电压、电流回路和直流回路间的联系，使读图者对二次回路的构成及动作过程有一个明确的整体概念。4、元件较多时，接线相互交叉，显得零乱、复杂，实际使用时常感不便。,17,二、二次回路的展开图：,展开图中二次设备的接点与线圈分散布置，交流电压、交流电流、直流回路分别绘制。这种绘制方式容易跟踪回路的动作顺序，便于二次回路的设计，也容易在读图时发现回路中的错误。,18,19,1）属于同一仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和触点分开画在不同的回路中。,2）元件线圈和触点等都按规定的文字符号加以注明，以便看出元件的功能。,3）任一条回路是由按钮、触点、线圈等依电流通过的方向，由左至右，由上而下顺序排列起来，最后构成完整的展开图，右侧常有文字说明，便于阅读。,特点：1）属于同一仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和触点分开画在不同的回路中。2）元件线圈和触点等都按规定的文字符号加以注明，以便看出元件的功能。3）任一条回路是由按钮、触点、线圈等依电流通过的方向，由左至右，由上而下顺序排列起来，最后构成完整的展开图，右侧常有文字说明，便于阅读。,20,直流回路和交流回路分开；交流回路分为电流回路和电压回路 直流回路中分成直流操作回路和信号回路 继电器的线圈和触头分别画在相应的回路,展开方法：,21,二次回路图的逻辑性强，在绘制时遵循一定的规律，读图时应按一定顺序进行才容易看懂。一般读图的规律为：1）先交流、后直流；2）交流看电源、直流找线圈；3）先找线圈、再找接点，每个接点都查清；4）先上后下、先左后右，屏外设备不能掉；5）安装图纸要结合展开图。,22,二次回路的安装图：标注二次回路中各个设备的安装位置以及控制电缆和二次回路的连接方式，用于指导现场施工。包括屏面布置图、屏后接线图、端子排图等。,用来作为设备制造、现场安装的实用二次接线图。也是运行、调试、检修的主要图纸。,23,安装接线图,1、屏面布置图【控制屏、保护屏】,表示二次设备在屏面（及屏后、屏顶）的安装位置，一般按实际尺寸的一定比例绘制。,24,在屏面下部布置表征一次回路的模拟图。相同安装单位的原理布置应尽量一样。操作设备一般与其安装单位的模拟接线相对应，操作方向与全厂一致。不同的电压等级的模拟母线应涂以不同的颜色以示区别。,1）控制屏,25,1）一般屏上部为测量仪表（电压表、电流表、功率表、功率因素表、频率表等），并按最高一排仪表取齐；2）屏中部为光字牌、转换开关和同期开关及其标签框，光字牌按最低一排取齐；3）屏下部为模拟接线、隔离开关位置指示器、断路器位置信号灯等。发电机控制屏台下部还有调节手轮。,26,2）保护屏,要求：满足调试、检修、监视等工作的需要，并注意排列对称整齐，各屏应横向一致屏前每个继电器下设标题框，用于标注元件的文字符号【与原理图中符号相同】,27,1）调整、检查较少、体积较小的继电器，如电流、电压、中间继电器等位于屏上部；2）调整、检查较多、体积较大的继电器，如重合闸、功率方向、差动及阻抗继电器等于屏中部；3）信号继电器、连接片及实验部件位于屏下部，以方便保护的投切、复归。屏下部离地250mm处还开有圆孔，供实验时穿线用。,28,2、屏后接线图,表明了屏内各二次设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子排的连接情况。,包括：屏内元件接线图；端子排图,29,设备的文字符号：如 电流继电器，用“TA”，电压继电器，用“TV”设备所属安装单位的编号；,1）设备编号,安装单位：是指一个屏上属于某一次回路或同类型回路的全部二次设备的总称。,30,设备的顺序号；即将一个安装单位的设备，按照屏上的顺序，从右至左【从屏背看】，从上至下依次编号。同类型设备的顺序号。若一个安装单位中有几个相同的设备，须将同类型的设备编上顺序号。,31,2）回路编号,为了便于安装，二次回路的每一段都应加以编号。目的：了解该回路的用途及进行正确的选择。回路标号由14个数字组成，对于交流回路，数字前加相别文字符号；不同用途的回路规定不同标号数字范围，反之，由标号的数字范围可知道属哪类回路。回路标号是根据等电位原则进行的，即任何时候电位都相等的那部分电路用同一标号，所以，元件或触点的两侧应该用不同的标号。具体工程中，只对引至端子排的回路加以标号，同一安装单位的屏内设备之间的连接一般不加回路标号。,32,二次回路的编号原则,二次回路常采用回路编号法、相对编号法两种。回路编号法：按“等电位”原则标注，在电气回路中相同电位的回路采用同一编号。如跳闸回路的7、分闸回路的37，电流回路的A411等。这一编号方法便于读图时了解回路的作用，在原理图中运用最多。,33,相对编号法：按接线对侧的设备名称编号，如TWJ-1为位置继电器的1脚，I3-7为第一安装单元第三个元件的7脚。这种编号法便于查找该连线的趋向，常用于安装图中。回路编号用3位或3位以下数字组成，需要标明回路的相别或某些主要特征时，可在数字标号的前面（或后面）增注文字符号。如1、37a、A630等。,34,交流回路的文字标号,35,数字编号的分配,36,回路编号应用遵循一定的规则，主要为：1）对不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控制与保护回路用1399（400599），励磁回路用600699。2）保护与控制回路使用的数字按熔断器（或小开关）分组，每一百为一组，如101199，301399等，其中正极性回路编为单数，由小至大，负极性回路编为双数，由大至小。,37,3）信号回路的数字编号，按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。4）开关设备、控制回路的数字编号组，应按开关设备的数字序号选取。如1KK所在的回路选101199，3KK所在的回路选301399。5）对接点、开关、按钮等两侧，虽然闭合时为等电位，应不同编号，但只改变编号大小而不改变单、双数（极性）。经过回路中主要降压元件（如线圈、电阻等）后改变其单、双数（极性）。,38,某些回路形成了特定编号，不能随意挪作它用。如：正负电源的101、102，红绿灯回路的135、105等。,39,3）元件端子的名称【编号】,所属安装单位号元件顺序号【即设备顺序号】接线端子编号【由元件制造厂注明】,4）端子排编号,凡屏内设备与屏外设备相连时，都要通过一些专门的接线端子，这些端子组合在起来，便称为端子排，位于屏的左右两侧。,40,（5）设备接线的编号,在安装接线图中，设备之间并不是以线条直接连接，而采用相对编号，即在每个元件的接线端子旁写上与其连接的对方元件端子的名称。甲编上乙的号，乙编上甲的号，两端相互呼应。,41,42,3、端子排图端子排图：表示屏端子排与屏内二次设备及屏外电缆间的连接关系。凡屏内设备与屏外设备相连时，都要通过一些专门的接线端子，这些端子组合在起来，便称为端子排，位于屏的左右两侧。,43,端子排表示屏上两端相互呼应，需要装设的端子数目、类型、排列次序以及端子与屏外设备连接情况的图纸。,端子排的一侧与屏内设备想连，另一侧用电缆与其他结构单元（或屏）的端子排连接。,44,45,最上面的一个端子【终端端子】：标上安装单位的编号和名称。下面的端子，在图上皆画成3格，中间一格注明端子排的顺序号，其一侧列出屏内元件端子的名称及回路编号，另一侧通常只标以引出回路的编号。,46,端子排的顺序：交流电流回路：接在试验端子中，将端子中部的连接由螺钉拧出，电流回路自动接通。交流电压回路;信号回路；直流回路；其他回路；转换回路。注：6、7、8号为连接端子，,47,断路器是用来连接电网，控制电网设备与线路的通断，送出或断开负荷电流，切除故障的重要设备，其控制回路是二次回路的重要组成部分。由于断路器的种类和型号是多种多样，故控制回路的接线方式也很多，但其基本原理与要求是相似的。,第三节 断路器的传统控制方式,48,一、对控制回路的一般要求,1、高压断路器控制回路,高压断路器控制回路：指控制(操作)高压断路器分、合闸的回路。,它取决于断路器操作机构的型式和操作电源的类别。,49,远方控制：在中央控制室里进行控制;就地控制：在各开关站做相应的操作;,50,一般对主要设备，如发电机、主变压器、母线分段或母线联络断路器、旁路断路器、35kV及以上电压的线路以及高、低压厂用工作与备用变压器等采用集中控制方式（即集中在主控制室内进行控制，被控制的断路器与主控制室之间一般有几十米到几百米的距离，又称距离控制）；610kV线路及厂用电动机等一般采用就地控制方式。,51,52,断路器的控制通常是通过电气回路来实现的，为此必须有相应的二次设备。在主控制室的控制屏台上应当有能发出跳、合闸命令的控制开关（或按钮）。在断路器上应有执行命令的操动机构。控制开关与操动机构之间是通过控制电缆连接起来的。,53,控制机构：控制开关或者控制按钮等，发出合、跳命令,操作机构或者执行机构：它是执行操作命令，使得断路器进行操作的机构（合闸和跳闸线圈）,中间传送机构：将控制机构和操作机构连接起来,54,2、信号回路,信号回路：指示一次电路设备运行状态的二次回路。,按用途分：有断路器位置信号、事故信号和预告信号等。,1）断路器位置信号：,显示断路器正常工作的位置状态。,红灯（符号RD）亮，表示断路器在合闸位置,绿灯（符号GN）亮，表示断路器在分闸位置。,55,2）事故信号：,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,绿灯闪光，表示断路器自动跳闸,3）预告信号：,一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。,56,3、高压断路器控制回路要求,1）手动和自动结合：,能够手动和自动合闸、跳闸,2）监视和保护,监视控制回路操作电源以及跳闸、合闸回路的完好性；对二次回路短路、过负荷进行保护；,3）命令自动解除,断路器操动机构中的合、跳闸是按短时通电设计，在合闸或者跳闸完成后能够自动解除命令脉冲，切断合闸或者跳闸电源。,57,4）位置信号,具有反应断路器手动和自动跳、合闸的位置信号。通常用红、绿灯的平光来指示断路器的手动合闸和分闸的位置状态，而用红、绿灯的闪光来指示断路器的自动合闸和跳闸。,5）防跳措施,具有防止断路器多次合、跳闸的防跳措施,58,二、灯光监视的控制回路和信号回路,（1）控制开关（控制元件）：,控制部件:由三部分组成：控制元件；中间放大元件；操动机构。,发出合、跳闸命令，SA开关,59,控制开关SA的触点图表,四个字母的含义：T跳闸 D后 C合闸 P预备,60,61,（2）中间放大元件因QF的合闸电流甚大，一般为50-500A，因此，不能直接用SA开关直接操作，必须通过合闸接触器（KM）进行放大，并由单独的合闸电源供电。跳闸线圈所需的电流不大，约为2-8A，可以直接用SA开关接通跳闸线圈Yoff。,62,（3）操作机构或者执行机构：它是执行操作命令，使得断路器进行操作的机构 控制回路有合闸和跳闸线圈，线圈通电后，引起连杆动作，进行合闸或跳闸,63,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 QF16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,64,（1）断路器的手动控制,A.合闸前状态：,SATD：合闸前，即跳闸后位置,回路：+WLSA3-4GNRQF1-2KOWC,触点3-4接通,QF1-2闭合，GN绿灯亮，因限流电阻R1的存在，流过合闸接触器线圈的KO的电流很小，不足以使其动作，而且绿灯亮表示合闸回路完好且断路器处于跳闸位置。,65,B手动合闸的过程,第一阶段：合闸位置,回路：+WCSA1-2QF1-2KOWC,触点1-2接通,没有R的电流作用，电流较大，KO动作，对应触点KO闭合，合闸线圈YO通电，断路器合闸动作。合闸完成后，断路器的常闭辅助触点QF1-2断开，即自动断开合闸回路，绿灯灭，而断路器的常开辅助触点QF3-4闭合,回路：+WLRDR2QF3-4YRWC,因R2的存在，使得回路电流很小，不足以跳闸线圈YR动作，因而只是RD起到指示作用，表明S处于合闸位置,66,第二阶段：合闸后 SA-CD,在控制开关内部弹簧的作用下，SA自动回到“合闸后“位置触点5-6接通，但断路器处于合闸，QF1-2断开，回路不通；RD起到指示作用，指示断路器处于手动合闸状态后作用，同时表明跳闸回路完好触点9-10接通 由于回路中QF断开，回路不通,67,C、手动跳闸,第一阶段：跳闸 SA-T,SA在PT位置逆时针旋转45触点7-8接通,回路：+WCSA7-8QF3-4YRWC,跳闸线圈接通，断路器跳闸，之后QF1-2接通，QF3-4断开，此时红灯灭掉,触点3-4接通,回路：+WLSA3-4GNR1QF1-2KOWC跳闸完成后QF1-2闭合，绿灯开始亮,68,第二阶段 跳闸后SA-TD,因限流电阻R1的存在，流过合闸接触器线圈的KO的电流很小，不足以使其动作，而且绿灯亮表示合闸回路完好且断路器处于跳闸位置,69,在弹簧作用下，SA由T回到TD位置触点7-8断开，切断断路器跳闸回路，绿灯亮，表示断路器已经分闸。,（2）断路器的自动控制,断路器的自动控制通过继电器触点KM完成，与7-8并联实现跳闸的自动控制，执行过程不再由控制开关来控制，即控制开关的位置不变化；,当发生短路故障，继电保护动作，其继电器常开触点KM闭合，由于触点KM与SA7-8并联，所以接下来断路器的跳闸过程与手动跳闸过程类似。,70,自动执行跳闸操作时，控制开关依然处于合闸后状态，,回路：+WCKMQF3-4YR,断路器跳闸，常闭辅助触点QF1-2闭合，常开辅助触点QF3-4断开，红灯RD灭，而SA还在合闸位置，SA5-6接通，,71,回路：+WFSA5-6GNRQF1-2KOWC,绿灯发闪光，但正常跳闸后为绿灯发平光，二者不一致需要人为改变,因此，自动跳闸后，指示灯指示状态与断路器的实际状态不对应，需要人为改变控制开关的位置,QF自动跳闸后，触点QF5-6接通，而开关还在合闸位置，即SA9-10接通,回路：WSSA9-10QF5-6WAS,事故音响信号接通，发出音响信号,72,73,74,断路器的防跳,跳跃：多次“跳闸合闸”第一次跳：手动或自动合闸于“永久性故障”，继电保护作用，自动跳闸。第一次合：控制开关未复归或触点5-8被卡住以及自动装置触点K1被卡住，自动合闸。第二次跳：又合闸于永久性故障，继电保护作用，自动跳闸第二次合：同第一次合循环往复跳跃的后果：损坏断路器，扩大事故解决办法：加防跳继电器KCF,75,作用：及时掌握电气设备的工作状态正常：平光，音响不发声事故：闪光，音响，光字牌 性质、范围和地点，以便作出相应处理。,第四节 传统的中央信号回路,一、中央信号回路的作用及类型,76,中央信号装置：是对全厂电气设备的信号进行集中监控的装置安装在主控制室的中央信号屏上。,77,1、作用：,继电保护或者监测装置：变电站进出线、变压器和母线等动作后：发出相应的信号来提示运行人员，能够直接反映出继电保护以及绝缘装置的状态,78,在变电站中，正常的操作和事故处理：由运行人员根据调度指令及对信号设备动作情况的分析判断来进行控制操作。其中信号装置的作用：把电气设备和电力系统的运行状况变换运行人员可以察觉的声光信号。所以，虽然信号装置不直接作用并改变设备的运行状态，但对变电站的安全运行同样重要。,79,2、中央信号类型,事故信号：断路器发生事故跳闸时，起动蜂鸣器发出报警，断路器位置指示灯闪光，事故类型光字牌点亮，指示故障的位置和类型预告信号：当电气设备异常运行时，警铃起动，标有故障性质的光字牌点亮，指示异常运行的类型,事故信号【电笛响】和预告信号【电铃响】,80,位置信号：断路器的位置（分合指示器）、隔离开关位 置信号灯。指示设备的运行状态，如开关电 器的通、断状态。其他信号：如指挥信号、联系信号和全厂信号等 指挥信号：用于主控制室向其他控制室发出操作命令 联系信号：控制室之间的联系,81,信号装置必须满足以下要求。1）信号装置的动作要准确、可靠;2）声光信号要便于运行人员注意;3）信号装置对事件的反应要及时;,82,二、中央事故信号回路,中央事故信号：断路器事故跳闸后，能够及时发出音响信号（蜂鸣器）并用光字牌灯显示出故障性质。,中央事故信号回路分类：,83,断路器跳闸具体可以由以下原因引起：1）线路或电气设备发生事故，由继电保护装置动作跳闸；2）自动无功优化、备用电源自投等自动装置来跳闸；3）继电保护或自动装置误动作、二次回路故障误跳闸或断路器自动脱扣等非正常跳闸。,84,事故信号装置应具有以下功能：1）发生断路器跳闸时应无延时发出事故音响信号，同时有相应的灯光信号（一般为相应断路器绿灯闪光）指出发生跳闸的断路器位置；,2）应立即通过远动装置，向调度系统及远方的监控系统发出遥信信号；,85,3）能手动或自动复归音响信号，能进行定期切换对声光信号进行试验，但在试验时不发遥信；4）事故时应有光信号或机械掉牌、机械变位等指示信号，指明继电保护和自动装置的动作情况；,86,5）能重复动作，当一台断路器事故跳闸后，在运行人员还没来得及确认事故及复位之前又发生了新的事故跳闸时，事故信号装置还能发出音响和灯光信号；,87,1、事故音响信号的启动,88,89,预告信号是系统或变电所中电气设备运行状态发生变化或不正常的信号，在一般变电所中，预告信号应包括以下内容。1）系统中发生各种参数的越限，如系统过电压、欠电压，系统频率异常，各种电力设备的过负荷等；,三、中央预告信号装置,2）系统出现异常的运行方式，如交流小电流接地系统的接地故障；,90,91,92,