电力系统课程设计-备用电源自投入装的设计.doc

电力系统综合课程设计 设计题目： 备 用 电 源 自 投 入 装 置 的 设 计 前 言 随着技术和经济的发展，对供电的质量、连续性和可靠性的要求越来越高。在工厂供电系统中，为了提高供电可靠性和连续性，常采用备用电源自动投入装置（APD）。备用电源自动投入装置（APD）是当工作电源因故障断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将用户切换到备用电源上去，从而使用户不至于被停电的一种自动装置，简称备自投。当工作电源无论什么原因失电时，边启动，将备用电源自动投入，迅速恢复供电。备用电源自动投入装置在保证供电连续性方面取得了较好的成效，在电力系统中被广泛采用。本课程设计即是对二级负荷工厂备用电源自动投入装置（）的设计。 目 录前言一、 备用自投入装置的方案设计 1（一）装置设计要求及设计依据 1 （二） 装置的初步设计及注意事项 1 二、备用电源自投入（）装置的整定计算 3(一）低电压继电器的动作电压值的整定 3（二）时间继电器动作时限的整定 3 三、二次元器件的选择 3四、绘制装置的二次原理展开图 4 （一）备用电源的投入方式及电压回路 4（二）QF1、QF2二次原理展开图 6（三）合闸及信号指示回路 7五、总结 8 参考文献 9 一、 备用自投入装置的方案设计（一）装置设计要求及设计依据、设计要求 要求认真分析所给课题，并作相应的短路计算，然后根据工厂对备用电源提出的要求，设计满足要求的备用电源自投入（APD）装置，并作相应的整定计算 ，最后按要求绘制图纸并写出设计说明书。2、设计依据 某厂供电等级为二级负荷，与供电部门达成协议，由两回35KV线路进行供电，一回线路来自距工厂15Km的地区变电站35KV母线，经架空专线 引来，作为主电源；另一回线路来自邻厂35KV母线，经电缆线路引入本厂，作为后备电源。要求设计一个备用电源自投入（APD）装置，并使之具有以下功能：（1）当主电源失电而备用电源有电时，APD装置应能自动切除主电源，投入备用电源，若备用电源无电，则APD装置不应动作；（2）备用电源投入后，若主电源来电，则经一分钟延时后，自动切除备用电源；（3）手动投入备用电源，则APD装置不应动作。（二）APD装置的初步设计及注意事项1、初步设计 （1）投入方式：分段断路器APD。 （2）APD启动方式：采用（四只）低电压继电器来检测工作母线电压的状况。 （3）APD 低电压起动回路。 （4）设置防止断路器多次合闸的“跳跃”闭锁装置。 （5）设置独立的手动合闸回路。 （6）工作电源和备用电源跳闸回路和合闸回路的设计（联锁），主要考虑的是断路器的投入或切除，实现主电源和备用电源的相互配合，。 （7）采用转换开关，以手柄的位置决定各回路工作状态，以实现元件、控制环节的相互配合。 （8）延时机构：采用时间继电器。 （9）信号回路。 2、注意事项 （1）只有在工作电源断开后，备用电源方可以投入。其目的是提高APD装置动作的成功率。措施：备用电源自动投入装置的前提是工作电源断路器断开，备用电源断路器的合闸部分应该由工作电源的常闭辅助触点来启动（即互锁）。主触点，辅助触点 （2）工作母线电压无论因任何原因消失时，备用电源自动投入装置均应动作。工作回路不论何种原因失电时，备用电源自动投入装置都应延时动作，以保证母线迅速恢复供电。工作母线失电的原因：变压器故障；断路器误跳；工作母线短路；出线故障未被出线断路器断开；工作电源消失 （3）保证APD装置只动作一次，投于故障跳闸后不应再投，以免事故扩大，且应加速故障的切除。说明：永久性故障时，多次动作将会导致系统受到短路电流的冲击，造成损害 （4）APD装置的动作时间应使负荷停电时间尽可能短。措施：设定APD装置的动作时间为0.5S-1.5 （5）手动断开工作电源或手动投入备用电源时，APD装置不应该动作，以免发生事故。处理办法：按控制开关与断路器位置“不对应”关系启动重合闸。 （6）备用电源无电压时APD装置不应动作。二、备用电源自投入（）装置的整定计算 (一）低电压继电器的动作电压值的整定、变压器后发生故障时，低电压继电器不应动作。因为在此处发生短路时，母线电压虽然下降，但残压相当高，APD 装置不应动作。 UOP = U/(KKKU) 式中U母线上的残余电压； KK可靠系数，取1.11.3； KU电压互感器的变比。2、起动电压应躲过电动机自起动的最低电压 ，也就是在母线引线发生故障时，相应继电器将故障切除后，在电动机自起动的情况下，低电压继电器应返回。 UOP 1。 取以上两式中最小值作为整定值。根据经验，低电压继电器动作电压的整定值约为额定值的25%，即UOP = 0.25UN。（二）时间继电器动作时限的整定 当系统内发生使低电压继电器动作的短路故障时，应由系统保护切除故障而不应使APD装置动作，此动作时限应满足下式：t=tmax+t式中tmax当系统内发生使低电压继电器动作的短路故障时，切除该短路故障的系统保护最大动作时间；t时间级差，取0.50.7 S。 三、二次元器件的选择1、断路器QF1、QF2、QF3采用DW835型户外高压多油断路器。该断路器适用于额定电压35KV的电力系统，作为发电厂、变电站电力设备和电力线路的控制和保护用。它与同级电压的多油断路器相比，具有体积小、重量轻、用油少、结构简单、性能优越及检修方便等优点。2、电压互感器TV1、采用JDJ235型户外油浸式电压互感器3、低电压继电器KV1、 采用JL-2型交流继电器，主要用于无线电和自动装置，作为扩大控制范围用。4、时间继电器采用JSJR1系列时间继电器，本系列继电器适用于交流5060，电压为24，48，110，220V和直流24，48，110V电路中。通常用在自动或半自动控制系统中，按预定的时间使控制元件动作。5、接触器KMC1、KMC2采用CJ10A、20A、40A型空气电磁式交流接触器。该继电器为5060 HZ、电压至50V、电流至40A的一般任务用，主要供远距离接通和分断线路用。6、低压熔断器采用RL1系列螺旋式熔断器。7、转换开关采用LW2X型控制开关。四、 绘制装置的二次原理展开图（一）备用电源的投入方式及电压回路 如图1，为进线备自投装置。正常运行时，线为工作线路（经架空专线引入）投入，线为备用线路（由邻厂经电缆线路引入）。断路器QF1,QF3处于合位置，QF2处于分位置。当主线路电压消失或降低时，若QF1处于合位置，APD动作，经延时T1后将QF1断开，确认跳后合上QF2；若QF1处于分位置，经延时T2后合上QF2。 、备用电源的投入方式 2、电压回路（二）QF1、QF2二次原理展开图(三)合闸及信号指示回路 指示灯回路五、总结随着电力综合自动化技术的不断发展，备自投的实现方式已经出现了极大的变化。加上微机型继电保护和PLC等装置在电力自动化领域得以广泛应用备自投的逻辑及其在现阶段的实现方法与过去相比有很大改进。 在实际工作中，常常将备用电源自动投入简称为“备自投”。备自投的全部逻辑功能有的由专用的一台或几台装置实现，有的是由微机型继电保护装置在完成保护功能的同时来兼作备自投，而由常规继电器组合来实现的方式已经非常少见。最近市场上又出现一种新的智能式备用电源自投装置，其特征是具有可编程序控制器电路、信号量输入电路、信号输出电路，信号量输入电路包括开入量信号采集输入电路、交流电压及交流电流模拟量变送器，信号量的输入分别连接的输入端子，的输出端子分别与信号输出电路连接。利用工业化部件实现备用电源自动投入，智能化程度高，编程方便灵活，运行可靠性高，减轻用户工作量，适应于变电站综合自动化和无人值班的发展需要。同时，随着电力工业的飞速发展，电力系统的容量不断增加、电压等级不断提高、所跨区域不断扩大，对系统安全稳定的需求越来越迫切，能满足区域电网安全稳定控制（简称安控）需要的安控装置和微机备自投也因其突出的优点得到日益广泛的应用。参考资料1 王宁会主编电气工程师（供配电）实务手册机械工业出版社，2006.22 上海市电子电器技术协会主编常用高低压电器手册上海科学技术出版社，1992.8 3 张玉