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变电所的二次系统 发电厂及变电站的电气设备 按其作用的不同一般分为一次设备和二次设备 一次设备是直接生产 输送和分配电能的设备 如发电机 变压器 断路器 隔离开关 电力电缆 母线 输电线 电抗器 避雷器 高压熔断器 电流互感器 电压互感器等 一次设备及其相互间的连接电路称为一次接线或主接线 是构成电力系统的主体 对一次设备起控制 保护 调节 测量等作用的设备称为二次设备 如控制与信号器具 继电保护及安全自动装置 电气测量仪表 操作电源等 二次设备及其相互间的连接电路称为二次接线或二次回路 二次接线是电力系统安全 经济 稳定运行的重要保障 是发电厂及变电站电气系统的重要组成部分 发电厂及变电站的二次接线图数量很多 常见的二次接线图有三种形式 即为原理接线图 展开接线图 安装接线图 1 二次图纸识图与运用 二次图纸识图重要意义 会看变电站的常用图纸资料是变电站值班员的一项基本能力 是值班员通过自学熟悉变电站的前提条件 是分析二次回路异常或故障的基础 学习要求 掌握二次接线定义 二次接线常用图形文字符号 会读二次接线原理图 展开图及安装接线图 2 一 二次回路定义描述二次电路的图 二次设备及其相互间的连接电路 称为二次电路图 图中各元器件和设备均采用国家统一规定的图形符号和文字符号表达 变电所的二次系统 二 二次回路分类按功能分 控制回路 信号回路 测量监察回路 继电保护与自动装置回路 调节回路 同期回路 操作电源按控制方式的发展分 就地分散控制 集中控制 单元控制 综合控制 8 1二次接线图 3 三 二次回路图的类型 4 电路原理图中所有的元件和设备均处在无电 无外力作用的状态和位置 如继电器和接触器在无电压状态 断路器 隔离开关在断开位置 一 原理图1 归总式所有二次及与二次有关的一次均画在一起 2 展开式1 按顺序排列相序从 ABCN 回路从 交流电流回路交流电压回路直流回路 正极负极 信号回路其它回路 5 过电流继电器 低电压继电器 过电压继电器 常开接点 动合 常闭接点 动断 延时闭合常开接点 延时断开常开接点 延时闭合常闭接点 延时断开常闭接点 常开按钮 常闭按钮 电喇叭 信号灯 蜂鸣器 电铃 自动复归按钮 二次回路常用标准图形文字符号 6 1 1归总式原理接线图 原理接线图是用来表示二次接线各元件 仪表 继电器 信号装置 自动装置及控制开关等设备 的电气联系及工作原理的电气回路图 原理接线图在表示二次回路的工作原理时 主要有以下特点 1 二次接线和一次接线的相关部分画在一起 且电气元件以整体的形式表示 线圈与触点画在一起 能表明各二次设备的构成 数量及电气连接情况 图形直观形象 便于设计构思和记忆 2 接线图中的全部仪表 继电器等设备以整体的形式来表示 3 接线图将交流电压 电流回路和直流电源之间的联系综合的表达在一起 其缺点是不能表明元件的内部接线 端子标号及导线连接方法等 因此不能作为施工图纸 7 归总式原理接线图 原理接线图 图1 110kV线路过电流保护原理接线图 8 10kV线路的过电流保护原理接线图为例 说明这种接线图的特点 由图1 l可见 电流继电器KA经电流互感器TA的二次统组接入系统的A C相线路 当A相或C相发生短路时 电流互感器一次绕组流过短路电流I1 其二次绕组感应出I2流经电流继电器KA线圈 KA起动 其动合触点闭合 将直流操作电源正母线经时间继电器KT线圈接至负母线 KT起动 经一定时限后其延时动合触点闭合 正电源经KT触点 信号继电器KS的线圈 断路器的动合辅助触点QF以及断路器的跳闸线圈YT接至负电源 信号继电器KS和断路器QF同时起动 使断路器跳闸 并经信号继电器KS的动合触点发出信号 9 1 2展开式原理接线图 展开接线图是根据原理接线图绘制的 展开接线图是将二次设备按其线圈和触点的接线回路展开分别画出 组成多个独立回路 是安装 调试和检修的重要技术图纸 也是绘制安装接线图的主要依据 展开接线图的特点如下 1 按不同电源回路划分成多个独立回路 例如 交流回路 又分电流回路和电压回路 都是按A B C N相序分行排列的 直流回路 又分控制回路 合闸回路 测量回路 保护回路和信号回路等 在这些回路中 各继电器 装置 的动作顺序是自上而下 自左至右排列的 2 在图形的上方有对应的文字说明 回路名称 用途等 便于读图和分析 3 各导线 端子都有统一规定的回路编号和标号 便于分类查线 施工和维修 10 1 2展开式原理接线图 下面以6 10kV线路过电流保护为例说明展开接线图的特点 图l 2是根据图1 1所示的原理接线图绘制的相应展开接线图 由图1 2分析如下 1 图中右侧为与二次接线有关的一次接线图 左边为保护回路展开图 其上为交流回路 下为直流操作回路和信号回路 2 在交流回路中 电流互感器TA1的二次统组为该回路的电源 在A C相各接入一只电流继电器线圈KA1 KA2 由公共线N411连成交流回路 构成不完全星形接线 3 在直流回路中 正电源在上 负电源在下 其回路分别用101和102标出 左列上端为电流继电器的动合触点KA1 KA2 两者并接起动下端的时间继电器KT的线圈 第二列为断路器跳闸回路 第三列是信号回路 M703 M716为 掉牌未复归 光字牌小母线 11 整套保护装置动作分析如下 当线路发生短路时 电流互感器TA1的一次侧有短路电流流过 其二次侧绕组流过相应电流入 电流继电器KA1或KA2动作 在直流回路中 短路相电流继电器KA1或KA2的动合触点闭合 接通时间继电器KT的线圈回路KT延时闭合的动合触点经一定时限后闭合 接通断路器跳闸回路 断路器动合辅助触点在断路器QF合闸时是闭合的 断路器跳闸线圈YT和信号继电器KS线圈中有电流流过 使断路器跳闸 切断故障线路 同时信号继电器KS动作发出信号并掉牌 在信号回路中的带自保持的动合触点闭合 光字牌点亮 显示 掉牌未复归 灯光信号 12 4 整套保护装置动作分析如下 当线路发生短路时 电流互感器TA1的一次侧有短路电流流过 其二次侧绕组流过相应电流入 电流继电器KA1或KA2动作 在直流回路中 短路相电流继电器KA1或KA2的动合触点闭合 接通时间继电器KT的线圈回路 KT延时闭合的动合触点经一定时限后闭合 接通断路器跳闸回路 断路器动合辅助触点在断路器QF合闸时是闭合的 断路器跳闸线圈YT和信号继电器KS线圈中有电流流过 使断路器跳闸 切断故障线路 同时信号继电器KS动作发出信号并掉牌 在信号回路中的带自保持的动合触点闭合 光字牌点亮 显示 掉牌未复归 灯光信号 13 2 回路要编号交流电流回路ABCNL400 599交流电压回路ABCNL600 799直流回路正极奇数 负极偶数跳闸回路33或133合闸回路3或103 14 二 安装图 便运行 调试 检修 1 屏面布置图 位置图 标准屏 高2360mm深550mm宽600或800mm2 屏背后接线图相对编号法 若甲乙两个端子互连 则在甲端子旁注上乙端子号 在乙端子旁注上甲端子号 屏后接线图分屏内元件连接图 端子排图 15 端子表示方法 16 a 一般端子 b 连接端子 c 试验端子 d 试验连接端子 e 特殊端子 f 终端端子 g 端子板 常用端子 17 设置端子排条件 使用原则 排列顺序 等 18 包括屏侧端子接线 屏体背面设备安装接线 屏顶设备接线 举例 10KV线路定时过流保护安装接线图 19 8 2测量监察回路 一 流互 压互的配置流互配置 需要满足测量 保护 自动装置凡有断路器回路均应配置 未装断路器的发电机 变压器中性点及其出口回路也应配置 中性点直接接地系统三相配置 非直接接地系统两相配置 压互配置 满足测量 保护 自动装置 同期 绝缘监察按测量 继保 励磁 同期 绝缘监察要求 发电机出口装设三相五柱式压互 发电机自动励磁调节装置配专用互感器 三绕组变压器低压侧装两台单相压互 每段工作母线和备用母线均要装压互 若线路对侧有电源 应在一相上装压互供同期或重合闸 20 测量仪表的配置 发电机定子回路 二 电测仪表的配置 21 测量仪表的配置 发电机转子回路 22 测量仪表的配置 双绕组升压变回路 发电机 变压器单元电路内双绕组变压器 可利用发电机定子电路内的测量仪表 不再装其它仪表 23 测量仪表的配置 出线回路 24 测量仪表的配置 母线 25 测量仪表的配置 厂变回路 26 同期 作为同期用的双电压表 双频率表和整步表均装在同期盘上 或装一只组合式同期表 以供全厂机组同期用 温度测量 为了监视发电机定子绕组和铁芯的温度 应在机旁的水机自动化屏上装一组带切换开关的温度测量装置 让值班人员定时观察发电机定子绕组和铁芯各部位的温度 为了监视发电机各轴承的温度 还应装设压力表和温度表 另外 27 流互 压互配置举例 28 三 绝缘监察 要求 掌握交直流绝缘监视原理 一 直流绝缘监视 为何要装直流绝缘监察装置 29 直流绝缘监察装置电路图 直流绝缘监视的动作原理 直流电桥原理 直流母线对地绝缘良好时 R R 电桥平衡 信号继电器K不动作 当某一极的绝缘电阻下降时 电桥平衡被破坏 信号继电器K起动 其常开触点闭合 接通光字牌回路并发出音响信号 本装置缺陷 当直流母线两极绝缘下降幅度相同时 电桥仍平衡 不能发信 30 二 交流绝缘监视 根据电压表指示 可判断绝缘损坏的程度和相别 具体 正常运行时 三相电压对称 开口三角形开口端无电压 电压继电器不动作 当电网中某相发生完全接地时 开口三角形两端有约100V的零序电压 使过电压继电器动作 其常开触点闭合 接通预告信号回路 警铃响 单相接地光字牌亮 实际工程中 用小电流微机选线装置判别单相接地故障 31 8 3控制回路 一 断路器控制回路 要求 掌握带电气防跳的断路器控制回路原理 1 控制回路定义及分类定义 控制开关和操作机构间建立的电气连接回路 分类 按控制方式分 就地控制和集中控制按跳合闸回路监视方式分按操作方式分 一对一控制 一对N控制按电压等级分 强电控制 220V或110V 弱电控制 48V或24V 32 二 控制回路基本要求1 断路器的跳 合闸线圈只能短时通电 因此控制电路完成操作后应自动切断电路 2 应能指示开关的现有位置状态 并能区分进入该状态的方式 手动操作或电动操作 3 能监视控制回路自身的完好性 回路故障时应能自动报警 4 要有防跳功能 即断路器合闸于预伏故障时 继电保护跳闸的同时会自动闭锁合闸回路 5 保证运行可靠性的同时接线要简单 投资要省 三 控制回路组成 控制元件 中间环节 操作机构 33 1 控制开关一般采用万能转换开关 在220V强电控制电路中 一般采用LWX1系列强电小型控制开关或LW2系列控制开关 LW2系列 34 2 中间环节连接控制 信号 保护 自动装置 执行和电源等元件组成的控制电路 3 操作机构与控制电路相连的合闸线圈和跳闸线圈 35 四 音响监视的断路器控制回路 合闸动作过程 将SA打到预合闸位 SA的13 14节点通 闪光继电器接入 电从 SA13 14节点K2 1绿灯直至3L 则绿灯闪光 再将SA打到合闸位 其9 12节点通 电 36 从1L SA9 12节点常闭节点K1 2Q1K直至1L 则合闸接触器K励磁 K的常开节点闭合 图 c 合闸回路接通 Y1励磁 断路器合闸 合闸后 电从1L K3K1的电流线圈Q2Y2直至1L 因为K3的内阻比K1 Y2的内阻大得多 故电压基本降在K3上 则K3励磁 则K3 1闭合 而此时SA的17 20节点通 电从2L SA的17 20节点K3 1红灯 即信号灯用的SA2 4节点通 直至2L 则红灯亮 表明断路器已经合闸且跳闸回路完好 电气防跳原理 SA合闸于预伏故障时 继电保护动作 电从电从1L 继电保护节点K1I线圈Q2Y2直至1L 则 跳闸动作过程 将SA打到预分闸位 SA的17 18节点通 闪光继电器接入 电从 SA17 18节点K3 1红灯直至3L 则红灯闪光 再将SA打到分闸位 其10 11节点通 电从1L SA10 11节点K1I线圈Q2Y2直至1L 则Y2励磁 断路器跳闸 跳闸后 电从1L K2Q1K线圈直至1L 因为K2的内阻比K的内阻大得多 故电压基本降在K2上 则K2励磁 则K2 1闭合 而此时SA的14 15节点通 电从2L SA的14 15节点K2 1 经过红灯 即信号灯用的SA1 3节点通 直至2L 则绿灯亮 断路器已经分闸且合闸回路完好 37 五 灯光监视的断路器控制回路 合闸动作过程 手动预合闸时 首先将控制开关的手柄旋转至预备合闸位置 其触点9 10接通 绿灯闪光 表明合闸回路完好 然后将控制开关手柄转至合闸位置 其触点5 8闭合 使合闸线圈Y1通电 断路器合闸 合闸后 Q1断开 Q2闭合 SA16 13接点接通 电从1L 经过SA16 13 RD K1的电流线圈 断路器常开辅助接点Q2 跳闸线圈Y2直至1L 则红灯HD发平光 因为断路器合闸时 仅是合闸线圈吸引衔铁 解除已储能弹簧的锁扣 故所需要的功率不大 所以可用控制开关直接控制合闸线圈 不需要经过合闸接触器 弹簧未储能时 S11是断开的 断路器不能合闸 38 跳闸动作过程 手动分闸时 首先将控制开关的手柄旋转至预备分闸位置 其触点13 14接通 红灯闪光 表明分闸回路完好 然后将控制开关手柄转至分闸位置 其触点6 7闭合 使分闸线圈Y2通电 断路器分闸 分闸后 Q2断开 Q1闭合 SA11 10接点接通 电从1L 经过SA11 10 GN S11 Q1 直至1L 则绿灯GN发平光 电气防跳原理 同上图 39 8 4信号系统 要求 掌握重复动作的中央信号回路原理 一 信号分类 其中事故和故障信号统称中央信号 中央信号分 40 ZC 23型冲击继电器的内部电路图 二 重复动作的中央信号装置 干簧继电器结构原理图 41 三 由ZC 23型冲击继电器组成的中央信号回路原理 重复动作原理 1KS动作 相当8 16间加一脉冲 则脉冲变流器二次侧感应出电动势 使D1截止 K起励 则K常开接点闭合 则K1起励 K1 1 K1 2 K1 3同时闭合 K1 2闭合使电铃PB发声 K1 3闭合使KT起励 KT常开接点经过一段时间延时后闭合 KM起励 则KM常闭接点断开 K1V失励 K1 1 K1 2 K1 3返回 PB消声 若紧接着2KS动作则相当于又一脉冲作用 则变流器二次侧又感应电动势 使使D1截止 K起励 重复前述动作 如此实现重复动作 42 四 模块式结构新型中央信号装置 根据工程需要 可选用几个或几十个灯光盒 一个或两个音响盒 组成不同规模的模块式中央音响信号系统 能克服冲击继电器构成的中央信号动作次数有限 只能接受十多个信号 与计算机监控系统连接不方便等缺点 43 8 5同期系统 学习要求 掌握同期点设置的原则 同期的种类及其特点 掌握手动准同期原理 并列操作 将同步发电机投入电力系统并联运行 并列操作的基本要求 断路器合闸瞬间冲击电流不超过允许值 断路器合闸后 发电机能迅速进入同步 一 发电机的并列操作 二 电站同期方式和同期点的选择 1 并列方式 A 自同期 发电机在同期前不励磁 当发电机升速至系统同步的转速且稳定时合断路器 然后给发电机加励磁 发电机被强行拉入同步 并列快 简单 冲击电流大 B 准同期 先给发电机加励磁 将发电机升速 升压至与系统的频率 电压十分接近 检查相位 当两者相位差为零时合上断路器 并列慢 冲击电流小 合闸时 5 2 10 44 按自动化程度 2 同期点的设置原则 打开某台断路器 其两侧均有三相交流电 而且有可能不同期 则此点应设为同期点 实际中 发电机出口断路器 发电机 变压器高压侧断路器 三绕组变压器各电源侧断路器 两绕组变压器低压侧设同期点则高压侧同期连锁 母线联络断路器 母线分段断路器 接在母线上对侧有电源的线路断路器等 二 手动准同期装置 一 分类 45 二 同期表计接线图1T1 S型电磁式同期表 粗同期 将1V 2V 1HZ 2HZ调到相等精同期 接入S表 当其以3 4转 分的速度转到红刻度线时合上断路器 MZ 10型组合式同期表 所测量的是待并侧 系统侧的电压差 频率差 其余原理同上 三 发电机的手动准同期并列操作步骤发电机起动检查 准备 发电机各部及周围清洁 发电机出线及连接设备 保护装置 控制设备完好性 各接地线拆除否 工作票收回否 常设遮拦是否全部恢复 停电时间长还要测绝缘电阻 开水轮机进水阀发电机转动 调进水量 发电机升速ne后 投入励磁 调 升压过程中无异常 合控制盘上同期小开关 再将同期转换开关置粗同期 调u n使 f 1HZ U基本相等 再将同期转换开关精确同期 同步表工作 打开同期转换开关 同期检查继电器投入工作 同步表顺时针缓慢转至红刻度线时 合上断路器 46 10KV线路过电流保护归总式原理图 47 10KV线路过电流保护展开式原理图 48 10KV线路过电流保护展开式原理图 49 开关柜继电器室接线图 屏后 相对位置应符合 举例 b 端子板接线图 屏左侧 试验端子示意图 50 b 端子板接线图 屏左侧 试验端子示意图 51 端子排标志图例 52 安装接线图 安装接线图是控制 保护等屏 台 制造厂生产加工和现场安装施工用的图纸 也是运行试验 检修等的主