发电厂电力系统哈尔滨第十章

发电厂及变电站电气部分,三峡大学电气与新能源学院CollegeofElectricalEngineering&NewEnergy,第10章发电厂变电站的自动化系统与二次回路,发电厂变电站内二次设备传统按功能可分为测量装置、监控装置、故障录波、继电保护、自动装置和远动等六大类，如图101所示。,自动化系统的主要作用是：1)要想变电站正常运行，就必须实时地对数据进行采集、分析和处理，同时为工作人员观测到这些数据提供窗口，监控系统实现了这些功能。2)工作人员可以通过监控系统向现场的执行机构下达控制命令(包括开关的分闸、合闸等)，从而实现通过计算机对变电站的运行进行有效控制。同时，监控系统还起到了对远程设备进行参数调节、修改以及向上级电力调度系统发送数据、向中心监控系统上传电力系统的数据等作用。3)监控系统使得电力系统运行的各种异常及状态的变化都能迅速得到响应，从而为电力系统的安全提供了保证。,按照出现的时间顺序可将变电站自动化系统分为3个阶段：1)传统的自动化方式。2)面向功能设计的集中式RTU加常规继电保护方式。3)以计算机技术为基础的自动化方式。,第一节变电站自动化系统,1.以计算机技术为基础的自动化系统1.1计算机监控系统,1)实时数据采集2)操作控制3)同期4)报警5)事件顺序记录(SOE)与事故追忆(PDR)6)画面生成及显示7)在线计算及制表8)电能量处理9)远动10)时钟同步11)系统自诊断与自恢复12)人机联系,1.2变电站自动化系统,在计算机监控系统的基础上，增加相关的自动化功能就构成了变电站自动化系统。增加的自动化功能主要包括：1)防误闭锁功能2)程序化控制3)自动无功电压控制(AVC)4)低频减负荷控制5)备用电源自动投入控制6)与其他系统接口,1.3综合自动化系统,变电站综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。,(1)监控子系统(2)自动装置子系统(3)微机保护子系统(4)远动及数据通信,2.变电站综合自动化系统的结构形式从结构形式上来划分有集中式、分布式、分散(层)分布式。从物理位置上来划分有集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。,2.1集中式综合自动化系统,集中式结构的综合自动化系统：指采用不同档次的计算机，扩展其外围接口电路，集中采集变电站的模拟量、开关量和数字量等信息，集中进行计算与处理，分别完成微机监控、微机保护和一些自动控制等功能。,集中式结构最大的缺点是：1)每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出故障，影响面大；2)软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦；3)组态不灵活，影响了批量生产，不利于推广；4)集中式保护与长期以来采用一对一的常规保护相比，不直观，不符合运行和维护人员的习惯，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。,2.2分层(级)分布式系统集中组屏的综合自动化系统,分层式结构：是将变电站信息的采集和控制分为管理层、站控层和间隔层三个级分层布置。,间隔层按一次设备组织，一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制和继电保护部分。站控层的主要功能就是作为数据集中处理和保护管理，担负着上传下达的重要任务。管理层由一台或多台微机组成，这种微机操作简单方便，界面汉化，使运行值班人员极易掌握。,结构特点如下：1)可靠性高，可扩展性和灵活性高；2)二次电缆大大简化，节约投资也简化维护量；3)分布式系统为多CPU工作方式，各装置都有一定数据处理能力，从而减轻了主控制机的负担；4)继电保护相对独立；5)具有与系统控制中心通信功能。6)适合于老站改造。,主要缺点：安装时需要的控制电缆相对较多，增加了电缆投资。,2.3分散分布式系统与集中相结合的综合自动化系统结构,分层分散式结构的变电站综合自动化系统突出的优点如下：,1)简化变电站二次部分配置，缩小控制室的面积；2)减少了施工和设备安装工程量；3)简化了变电站二次设备之间的互连线，节省了大量连接电缆；4)分层分散式结构可靠性高，组态灵活，检修方便。,采用分层分散式的结构可以降低总投资，是变电站综合自动化系统的发展方向。,3.变电站的控制方式,110kV及以下常采用无人值班的远方遥控方式，220kV及以上一般采用值班员控制方式，可兼作集控站,按照自动化的程度又可分为手动控制和自动控制。,4.无人值班变电站,无人值班变电站内不设置运行和维护的值班人员，运行监测及主要控制操作由远方控制端进行，设备采取定期巡视维护的变电站就是无人值班变电站，它属于变电站的一种管理模式。,4.1无人值班变电站的自动化系统,在变电站综合自动化系统的基础上，增加相关的辅助功能就构成了无人值班变电站的自动化系统。增加的辅助功能主要包括：1)视频监控系统2)安防系统3)环境监控系统,4.2无人值班变电站自动化系统的构成,(1)远方控制端：远方监控系统设置在控制中心的部分，即为远方控制端。,当无人值班变电站数量不多时，一般采用调度端变电站直接监控结构；当无人值班变电站数量较多时，一般设控制中心，该控制中心可单独设置，或设在被监控变电站群的某一中心变电站，也可与调度中心合设在一起，实现调度端控制中心变电站间接监控结构。,(2)远方监控终端：远方监控系统设置在被监控变电站内的部分，即为远方监控终端。无人值班变电站内一般不设置独立的计算机监视设备(运行值班员工作站)。计算机监控终端实现信息采集、处理、发送，命令接受、输出和执行，远动终端具备与继电保护装置和远方控制端及所内调试计算机(接口)的通信功能。,控制中心与被控变电站之间提供必要的通信手段，以保证电网调度自动化系统、控制中心自动化系统、变电站自动化系统互相之间的可靠通信。,4.3无人值班变电站的调控,变电站计算机监控系统具有手动控制和自动控制两种控制方式。,手动控制包括调度通信中心控制、站内主控室控制、就地手动控制。自动控制包括顺序控制和调节控制。,为防止控制混乱，无人值班变电站的同一被控设备在同一时间只允许由一个控制端对其实施遥控，上述控制方式可相互切换并自动闭锁。,采用远方控制的包括：无人值班变电站内的断路器、倒闸隔离开关、负荷开关、有载调压分接开关、主变压器中性点接地隔离开关，站内控制方式只是作为远方遥控的备用控制手段。,现场直接控制的包括：检修隔离开关、接地刀闸、母线接地器、直流及站用电设备UPS、消防保安设备等。,对有有载调压和无功投切要求的变电站，根据上级管理站提供的母线电压和无功功率的运行情况，按分层分区平衡原则，由变电站自动化系统对无功补偿设备和有载调压分接开关进行自动联调。,4.4无人值班变电站自动化系统的结构模式,(1)对供电连续性要求不高(指允许停电的)的10kV、35kV、66kV一般城镇或农村变电站(I类变电站)：一般包括遥测、遥信、防止误操作、人机联系、自诊断等功能，对重要的断路器也可设遥控功能，但一般不设遥调功能；计算机型电流电压保护，和监控系统合并集中配置；分散布置或集中布置方式。,(2)对110kV终端用户变电站，35kV、66kV城镇居民企业密集的区域变电站(II类变电站)：一般包括遥测、遥信、遥调、防止误操作、人机联系、自诊断和管理等功能；保护和监控分布式配置；分散布置或集中布置方式。,(3)对220kV终端变电站，110、66、35kV重要的负荷枢纽点区域变电站(III类变电站)：一般包括遥测、遥信、遥调、遥控、防止误操作、人机联系、自诊断和管理等功能；保护、监控等二次系统分布式配置；分散布置或分层布置方式，且以双机配置为主。,第二节发电厂自动化系统,1.水电厂的自动化系统,自动化系统采集的各种电量和非电量应包括：为保证设备安全和电能质量而需经常监视的量；需要定时打印记录、制表上报或存档备查的量；完成自动化系统功能所需要的其他量。,1.1自动化系统的主要功能1)数据采集2)数据处理3)报警处理4)控制与调节5)人机接口6)运行管理7)系统自诊断及自恢复,1.2自动化系统的结构模式,水电厂有以下几种类型的监控系统：(1)全计算机系统,(2)以计算机为主、常规设备为辅的监控系统,1)监控系统的电厂级采用计算机作为唯一的监控设备，计算机系统高度可靠，与电厂的安全运行密切相关的设备双重化设置，电厂级采用双机，双机互为热备用；2)为了方便运行，中控室设模拟屏，信息来自计算机系统。监控系统一般采用分层分布式结构，分层分布式结构的监控系统一般采用星形网络、总线网络或环形网络，必要时可采用双重化网络。,1)电厂的正常运行完全依靠计算机系统，计算机系统中与电厂的安全运行密切相关的设备双重化设置；,(3)计算机为辅、常规设备为主的监控系统,(2)以计算机为主、常规设备为辅的监控系统,2)中控室设简化的模拟屏，屏上仅设需经常监视的仪表和各安装单元的总事故、总故障信号，信息直接来自生产过程。也可以在模拟屏(必要时也可在控制台)上设置少量的操作、调整开关，作为电厂级控制手段的备用。,(3)计算机为辅、常规设备为主的监控系统,1)电厂的中控室有完整的常规监控设备(模拟屏和控制台)；2)计算机系统主要完成常规监控设备不能完成的某些功能，例如自动经济运行、电厂主要运行参数的监视、电厂运行数据处理和事件顺序记录等；3)一般设单机系统，也可采用专功能计算机装置。,梯调监控系统与被控电厂的计算机监控系统通过远程通信联网。2)梯调的计算机监控系统直接与被控电厂的各现地控制单元联系，不设电厂级的计算机集中监控装置。3)梯调设计算机监控系统，梯调的计算机监控系统与各被控电厂的计算机远动终端联接，计算机远动终端一般具有现地监控功能。,1.3梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统,梯调的计算机监控系统一般采用双机或冗余的多计算机系统，梯调与被控电厂之间的通道双重化，高度可靠。按集中控制设计的梯级水电厂及水电厂群的计算机集中监控系统可采用以下三种方式之一：,这种方式适用于被控电厂容量较大、厂内单独设置计算机监控系统的情况；,这种方式适用于机组台数少，电气接线简单的情况；,控制方式有以下两种：1)梯调控制：2)现地控制：,这是电厂的经常运行方式，在此方式下，电厂的经常监视、操作由梯调值班人员负责；电厂值班人员一般仅负责设备的巡视检查、日常维护以及紧急事故处理等；,在梯调计算机监控系统发生故障或电厂与梯调失去联系的情况下，电厂的经常监视操作改由电厂值班人员负责，电厂中央控制室有必要的监控设备。,2.火电厂的计算机监控系统,2.1发电厂的控制方式,控制方式可分为,1)主控制室的控制方式2)单元控制室的控制方式,主控制室为全厂的控制中心，全厂的主要电气设备都在这里进行控制，锅炉设备及汽机设备则分别安排在锅炉间和汽机间的控制室或控制屏上进行控制。电气监控范围包括：发电机、变压器、线路、厂用电源等主设备的投切、调整或切换。,单机容量为200MW及以上的大型机组，常将机、炉、电的主要设备集中在一个单元控制室控制。,机、炉、电集中控制的范围，包括主厂房内的汽轮机、发电机、锅炉、厂用电以及与它们有密切联系的制粉、除氧、给水系统等，以便让运行人员注意主要的生产过程。,主厂房以外的除灰系统、化学水处理等，均采用就地控制。,连续采集和处理所有与机组有关的重要测点信号及设备状态信号，及时向操作人员提供有关的运行信息，实现机组安全经济运行。实现对锅炉、汽轮机、发电机及辅助系统的过程参数进行连续自动调节的控制系统的总称。实现机、电、炉及其辅助设备启、停或开、关的操作及对某一工艺系统或主要辅机按一定规律进行控制的系统。,2.2机组监控系统(DCS),国内重要信号及设备状态的监视、报警，事故顺序记录(SOE)，厂用电动机的顺序控制(SCS)，发电机及厂用电顺序控制，网控等部分基本进入DCS。,1)数据采集系统(DAS)2)模拟量控制系统(MCS)3)开关量控制(OCS)和顺序控制系统(SCS)4)锅炉炉膛安全监控系统(FSSS),4)锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启停、切投，并能在危急工况下，跳闸相关设备或迅速切断进入炉膛的全部燃料(包括点火燃料)，防止发生爆燃、爆炸等破坏性事故的安全保护和顺序控制系统。,包括燃烧器控制系统(BCS)和燃料安全系统(FSS)。,BCS：提供对油燃烧器和煤燃烧器的安全点火、投运和切除的连续监视和控制功能，提供适合电厂使用且操作灵活的自动化装置，提供风箱、冷却风机等设备的控制功能。FSS：防止由炉膛内燃料和空气混合物产生的不安全工况，提供炉膛吹扫、油燃料系统泄漏试验、燃料跳闸等功能，必要时，切除燃料系统，并避免锅炉受压部件过热。,厂级监控信息系统(SIS)位于机组级DCS系统与厂级MIS系统的中间，起着承上启下的作用。,主要为火力发电厂建立全厂生产过程实时/历史数据库平台、为全厂实时生产过程综合优化服务的实时生产过程监控和管理的信息系统。,1)实时数据服务、全厂综合性能计算与分析、全厂有功负荷和无功负荷优化调度、机组优化控制、机组寿命管理、状态监视、故障诊断和操作指导；2)根据电网调度指令进行机组实时负荷分配，实施自动发电控制(AGC)的功能。3)厂级监控信息系统可通过远程数据通道与电网调度系统相连，还为厂级管理信息系统(包括发电侧报价辅助系统)提供生产过程信息。,SIS以实时监控为主，同时兼有实时信息管理的作用。厂级监控主要实现全厂实时生产过程管理，其主要功能有：,2.3厂级监控信息系统(SIS),第三节互感器,1.概述,互感器是连接一次设备和二次监控及保护系统的桥梁。,1.1互感器的作用,1)互感器将一次回路的高电压和大电流变换成二次回路所需要的低电压和小电流，并规范为标准值。这样可使测量仪表、继电保护及自动装置标准化、小型化。,电压互感器的二次电压已统一为100(或)V，电流互感器的二次电流已统一为5A，1A或0.5A，,2)通过互感器将一次回路与二次回路进行电气隔离，既保证了二次设备和人身安全，又保证了维修时不必中断一次运行设备。,互感器,互感器,1.2电磁式互感器的工作原理,电磁式电压互感器实际上是一种小型的变压器，电磁式电流互感器实际上是一种小型的变流器。它们的工作原理与变压器类似，其实质就是一台变压器。,由于励磁支路的存在，互感器存在误差，此误差不仅包括幅值误差还包括相位误差，,在互感器二次侧必须有一个可靠的接地点，通常称之为安全接地或保护接地。,1.3互感器的极性,互感器一、二次绕组的极性决定于绕组的绕向，而一、二次绕组电压的相位决定于绕组的绕向和对绕组始末端的标注方法。减极性标注法：按一、二次电压相位相同的方法标注极性端。,极性端：指在同一瞬间，端子H1有正电位时，端子K1也有正电位，则两端子有相同的极性。,电流“头进头出”,2.电磁式电流互感器(TA),电流互感器把一次侧的大电流I1转变成标准的二次侧小电流。,电磁式电流互感器的特点：(1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。,测量用电流互感器在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器。,2.1电流互感器的类型,1)按功能划分：电流互感器分为测量用电流互感器和保护用电流互感器两类。测量用电流互感器分为一般用途和特殊用途(S类)两类；保护用电流互感器分为P类和TP类，TP类适用于短路电流具有非周期分量时的暂态情况。,保护用电流互感器保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路以保护供电系统的安全。保护用微型电流互感器的工,作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感器主要要求：1、绝缘可靠，2、足够大的准确限值系数，3、足够的热稳定性和动稳定性。,2)按安装地点可分为户内式和户外式,35kV及以上多制成户外式，并以瓷套为箱体，以节约材料，减轻质量和缩小体积；20kV及以下多制成户内式。,3)按安装方式可分为穿墙式、支柱式和套管式。,穿墙式装设在穿过墙壁、天花板和地板的地方，并兼作套管绝缘子用；支持式安装在地面上或支柱上；套管式安装在35kV及以上电力变压器或落地罐式断路器的套管绝缘子上。,4)按绝缘方式分为干式、浇注式和油浸式。,干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内使用；浇注式利用环氧树脂作绝缘浇注成型，适用于35kV及以下的户内使用；油浸式用于户外。,5)按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。6)按变流比可分为单变流比和多变流比。,一组电流互感器一般具有多个二次绕组(铁芯)用于供给不同的仪表或继电保护装置。各个二次绕组的变比通常是相同的。电流互感器可通过改变一次绕组串并联实现不同变比。某些特殊情况下，各二次绕组也可采用不同变比，这种互感器称为复式变比电流互感器。某些情况下，也可采用二次绕组抽头实现不同变比。,LDZJ10,LA10,LMZB6-10,LFZ1-10,LAJ10,10kV树脂浇注绝缘电流互感器,LRD235DW2(装入式),浇注绝缘互感器,（1）LDZ1-10、LDZJ1-10型环氧树脂浇注绝缘单匝式电流互感器。,（2）LMZBJ-10、LMZB-10型环氧树脂浇注绝缘单匝母线式电流互感器。,（3）LFZB-10型环氧树脂浇注绝缘有保护级复匝式电流互感器。,（4）LQZ-35型环氧树脂浇注绝缘线圈式电流互感器。,油浸式电流互感器,（1）LJW、LCDZ型户外油浸式瓷绝缘电流互感器,（2）LB、LAB型户外油浸式电流互感器,（3）L型户外油浸式电流互感器,2.2电流互感器的结构,电流互感器按结构可分为以下四种：1)单匣单铁芯电流互感器一次绕组为单根粗导线，穿过一个圆形铁芯后，串入一次回路中；二次绕组绕于铁芯上。2)多匣单铁芯电流互感器一次绕组为多匣，穿过一个圆形铁芯后，串入一次回路中；二次绕组绕于铁芯上。3)多匣双铁芯电流互感器一次绕组为多匣，同时穿过两个圆形铁芯后，串入一次回路中；二次绕组绕于各自的铁芯上。4)零序电流互感器一次绕组为三个(三相)单匣，同时穿过一个圆形铁芯，然后串入一次回路中；二次绕组绕于铁芯上。,2.3电流互感器的接线,电流互感器的接线方式根据测量仪表、继电保护及自动装置的要求而定。常见的接线方式有以下三种：,2.3.1三相星形接线方式,(1)接线方式：,图108三相星形接线,正常运行时，在三相负载中分别流过二次绕组的相电流为：,(2)特点,流过负载的电流等于流过二次绕组的电流，因此接线系数(或称电流分配数)kco等于1；三相电流、对称时，在与N的连接线中无电流；能反映各种类型短路故障。,(3)应用,这种接线方式，既可用于测量回路，又可用于继电保护及自动装置回路，应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。,(2)特点,(3)应用,流过负载的电流等于流过二次绕组的电流，因此接线系数也等于1；三相电流(、)对称时，在N与N的连接线中流过V相电流，但在一次系统发生不对称短路时，NN连接线中流过的电流往往不是真正的B相电流；不能反映L2相接地故障。,应用在35kV及以下中性点不直接接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。,2.3.2两相V形接线方式,(1)接线方式：,a接线方式b电流相量图图109两相V型接线,2.3.3三相零序接线方式,(1)接线方式：,图1010三相零序接线,流过负载K的电流等于三个电流互感器二次电流的相量和，即,零序电流互感器，正常运行(或对称短路)时，二次负载电流为,当一次系统发生接地短路时，二次负载电流为,(2)应用这种接线方式主要用于继电保护及自动装置回路，测量仪表回路一般不用。,2.4电流互感器的主要参数,2.4.1二次绕组的额定电流,当一次绕组流过额定电流时，二次绕组的额定相电流分别为5A、1A或0.5A。,2.4.2变比,若电流互感器一次绕组为l匝，额定相电流为，二次绕组为2匝，额定相电流为，则变比nTA为,电流互感器的变比等于一、二次额定相电流之比，并与一、二次绕组匣数成反比。,2.4.3误差及准确级,(1)误差,1)电流误差2)相位差,电流误差I为二次电流相对于一次电流幅值误差的百分数，即,相位差为旋转的二次侧电流相量与一次电流相量的相角之差，以分为单位，并规定二次侧相量超前于一次侧相量时角误差为正，反之为负。,影响此误差的因素主要为一次电流的大小和二次负载的大小。,(2)准确级,电流互感器的准确级：指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时，电流的最大误差，用百分数“%”表示。,准确级分为0.2，0.5，1，3，10(10P或10P10或l0P20)等五级。,0.2，0.5，1级为测量级；3，10(10P、l0P10、10P20)为保护级，10P中的“P”表示保护，10P10、10P20后边的10和20表示一次电流与额定电流的倍数，,测量级电流互感器在一次系统正常运行时工作。若一次系统发生短路时，希望电流互感器较早饱和，以便保护测量仪表不会因为二次电流过大而损坏。,1)测量级电流互感器的准确级,EX：0.5级表示一次电流为额定值时，电流误差极限为0.5%，相位差极限为30。,保护级电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称，P类标准准确级为：5P，10P，5PR和10PR。,保护级电流互感器在一次系统短路时工作。要求在可能出现的短路电流范围内，并在规定的二次负载情况下，最大误差极限不超过相应的准确级。,2)保护级电流互感器的准确级,EX：10P表示短路电流与额定电流倍数时，在保证二次负载阻抗Z2不超过允许值Zal情况下，电流误差极限为10%，相位差一般不作规定。,2.4.4额定容量,电流互感器的额定容量：指在二次电流为额定值，二次负载为额定阻抗时，二次侧输出的视在功率。,电流互感器额定二次负荷值为2.5100VA，共有12个额定值。同一台电流互感器在不同的准确级工作时，有不同的额定容量和额定负载阻抗。,2.5电流互感器的选择,2.5.1型式选择,620kV屋内配电装置中的电流互感器，应采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构的户内式产品。35kV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的户外独立式电流互感器；,在有条件时，应采用装设于电力变压器、断路器中的套管式电流互感器。选用母线式电流互感器时，应校核其窗口允许穿过的母线尺寸。,2.5.2额定电压和额定电流选择,(1)电流互感器一次回路额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即,(2)电流互感器一次回路额定电流不应小于所在回路的最大持续工作电流，即,(3)电流互感器二次额定电流，可以根据二次负荷要求分别选用5A、1A或0.5A。,2.5.3准确级和额定容量选择,(1)为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，应按最高级别来确定互感器的准确级。,(2)电流互感器的误差与其二次负荷有关。同一台电流互感器，应用于不同的准确级，具有不同的额定容量。若二次负荷超过某一准确级的额定容量时，准确级便将相应降低。,(3)为使所选的准确级在运行中能得到保证，必须进行二次负荷校验。,首先应正确拟定电流互感器及其二次测量仪表、继电器的接线方式，力求各相负荷均衡，并要求其最大一相二次负荷S2不超过与该准确级相应的电流互感器额定容量S2N。,即,二次负荷ZL2包括串联在互感器二次回路中的：,1)测量仪表电流线圈的电阻，可由其线圈的消耗功率求得；2)继电器电流线圈的电阻，可由其线圈消耗功率求得；3)连接导线的电阻，为未知量，决定于连接导线的长度、截面积和电阻率；4)连接导线与测量仪表等的接线端子之间的接触电阻，一般取为。,2.5.4热稳定校验,电流互感器热稳定能力常以tpro=1s允许通过一次额定电流IN1的倍数Kr来表示，故热稳定应按下式校验,2.5.5动稳定校验,电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值()的倍数Kd(动稳定电流倍数)，表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验,对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度。瓷套上的作用力可由一般电动力公式计算，故外部动稳定应满足,式中Fy作用于电流互感器瓷帽端部的允许力；l电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距；a电流互感器的相间距离。0.5表示互感器瓷套端部承受该跨上电动力的一半。,2.6电流互感器的配置,1)为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依具体情况按二相或三相配置。当测量仪表与保护装置共用一组电流互感器时，宜分别接于不同的二次绕组。2)对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。保护接入电流互感器二次绕组的分配，应注意避免当一套线路保护停用而线路继续运行时，出现电流互感器内部故障时的保护死区。3)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线侧或变压器侧。,4)为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。当采用一台半断路器接线时，对独立式电流互感器每串宜配置三组。,图1011互感器配置示意图,3.电磁式电压互感器,电压互感器经常又被称作TV，它把一次侧的高电压转变成标准的二次侧低电压。其一次绕组并接于电力系统一次回路中，电压额定值不低于3kV。,电磁式电压互感器的特点容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；电压互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。,电压互感器的二次侧负载不允许短路，否则就有被烧毁的危险，故一般在其二次侧装设熔断器或自动开关作短路保护。为了防止电压互感器本身出现故障而影响电网的正常运行，其一次侧一般也需装设熔断器和隔离开关。,对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。,3.1电磁式电压互感器的分类,电压互感器按其特征分类如下：1)根据安装地点的不同，可分为户内式和户外式；2)根据相数的不同，可分为单相式和三相式，只有20kV以下才有三相式；3)按每相绕组数的不同，可分为双绕组式和三绕组式；4)按绝缘方式的不同，可分为干式、浇注式、油浸式、SF6气体绝缘式等。,SF6电压互感器有两种结构形式，一种是为GIS配套使用的组合式，另一种为独立式。独立式增加了高压引出线部分，包括一次绕组高压引出线、高压瓷套及其夹持件等。,浇注式电压互感器,JDZ10型浇注式单相电压互感器,浇注式结构紧凑、维护简单，适用于335kV的户内产品，随着户外用树脂的发展，亦将逐渐在大于35kV户外产品上采用。,油浸式电压互感器,（1）JSJW-10型油浸式三相五柱电压互感器。（2）JCC-20型串级式电压互感器。（3）JDXN35电压互感器。,SF6气体绝缘电压互感器,SF6气体绝缘电压互感器,3.2电压互感器的结构,除单相式电压互感器外，常用的电压互感器还有以下三种：,3.2.1三相五柱式电压互感器,图1012三相五柱电压互感器结构图,主二次(三相)绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上，连接成星形接线，其引出端A2、B2、C2向二次回路负载提供三相电压。中性点N2是否接地，根据二次回路的要求而定。,辅助二次(三相)绕组，分别绕于铁芯中部的三个芯柱上，连接成开口三角形接线，形成零序电压滤过器，,三相五柱式电压互感器由于既能检测一次系统的相电压、线电压，又能检测零序电压，因此广泛应用在电力系统中。,3.2.2三相三柱式电压互感器,三相三柱式电压互感器是由三柱铁芯(即图1012中铁芯去掉左右两个边柱)和一、二次绕组组成。,一次(三相)绕组分别绕于铁芯的三个芯柱上，连接成星形接线，其引出端A1、B1、C1并联接于一次回路中。二次(三相)绕组也分别绕于三个芯柱上，连接成星形接线，其引出端A2、B2、C2向二次回路负载提供三相电压。,注意：不允许普通三相三柱式电压互感器一次侧中性点接地，故无法测量相对地电压，也不能作绝缘监视用。,三相三柱式电压互感器主要应用在35kV及以下中性点不直接接地系统中。,3.2.3电容式电压互感器,电容式电压互感器主要由电容分压器和电磁单元组成，原理接线图如图1013所示。,电容分压器由瓷套、电容芯子C1、C2、电容器油和金属膨胀器组成，电磁单元由装在密封油箱内的变压器T，补偿电抗器L和阻尼装置D组成。,L是串联补偿电抗，用于减小或消除电容输出的内阻抗，从而减小误差,T是中间变压器，实际上是一台电磁式电压互感器，用于将较高的电压UC2变换为额定二次电压，供给测量仪表和继电器使用；,阻尼绕组D用来消除可能产生的铁磁谐振过电压；,F是放电间隙，当分压电容C2上出现异常过电压时，F先击穿，以保护补偿电抗器、分压电容器和中间变压器。,(1)电容分压的原理根据电路原理，C1和C2按反比分压，C2上电压为,式中n分压比，n=C1/(C1+C2)；被测线路的相对地电压。,a、b两点间内阻抗Z等于,为了减少Z，则在a、b回路中加入电抗器L进行补偿。,当时，,在Z=0时，输出(即电压互感器一次侧)电压与阻抗Z无关，即,(2)电容式电压互感器的缺点：输出容量较小、影响误差的因素较多，误差特性比电磁式电压互感器差，误差较大，二次电压在一次系统短路时，不能迅速、真实地反映一次电压的变化。,(3)电容式电压互感器的优点：结构简单、体积小、重量轻、占地少、成本低，且电压愈高效果愈显著。电容式电压互感器的运行维护也较方便，且其中的分压电容还可兼作载波通信的耦合电容，因此广泛用于1101000kV中性点直接接地系统中。,3.3电压互感器的接线,(1)单相接线,用一台单相电压互感器来测量某一相对地电压和相间电压。,(2)VV接线用两台单相电压互感器接成不完全星形(也称VV接线)，用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。,(3)Y，yn接线三相三柱式电压互感器Y，yn接线，用于测量线电压。,(4)YN，yn，3U0接线三相五柱式电压互感器的YN，yn，3U0接线，测量线电压和相电压，用作绝缘监察装置，广泛应用于小接地电流电网中。,必须指出，普通三相三柱式的电压互感器是不允许作这种测量的。,(5)YN，yn，d接线用三个单相三绕组电压互感器接成的YN，yn，d接线，它广泛用于3220kV系统，其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。,在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，为了测量相对地的电压，电压互感器的一次绕组必须接成星形，且中性点必须接地。在360kV电网中，采用三只单相三绕组(接地专用)电压互感器便可满足要求，在320kV电网中，为了节约投资，也常采用三相五柱式电压互感器来测量相对地电压。335kV电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高压电网。在110kV及以上配电装置中，电压互感器只经过隔离开关与电网连接。,3.4电压互感器的主要参数,3.4.1二次绕组额定电压,当电压互感器一次绕组电压等于额定值时，二次额定线电压为100V，额定相电压为。对三相五柱式电压互感器辅助二次绕组额定相电压：用于35kV及以下中性点不直接接地系统为；用于110kV及以上中性点直接接地系统为100V。,3.4.2误差,(1)电压误差电压误差为二次电压的测量值U2与额定互感比Ku的乘积，按此值与实际一次电压U1之差，而以后者的百分数fu表示：,(2)相位误差,相位误差为旋转180的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角，并规定超前于时相位差为正，反之为负。,电压互感器的误差与二次负载、功率因数和一次电压等运行参数有关。,3.4.3准确级,电压互感器的准确等级：是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大值。,二次侧接有计费电度表的应选用0.5级互感器。因母线电压互感器为母线段中各接线单元公用，其中必有计费测量，故宜选用0.5级。1级用于盘式仪表和技术上用的电能表，3级用于继电保护上。,3.4.4额定容量,由于电压互感器误差与负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。额定容量是指对应于最高准确级的容量。电压互感器按照在最高工作电压下长期工作容许的发热条件，还规定了最大容量。,3.5电压互感器的选择,3.5.1选择种类和型式,电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，,635kV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式；110220kV配电装置一般采用串级式电磁式电压互感器；220kV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。对中性点非直接接地系统，需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱或三个单相式电压互感器。35kV及以上只有单相式电压互感器。,3.5.2工作电压选择,为确保电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应满足下列条件：,电压互感器的二次电压选择，母线TV的电压采用星形接法，一般采用57V绕组，母线TV零序电压一般采用100V绕组三相串接成开口三角形。线路TV一般装设在线路A相，采用100V绕组。,电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。,3.5.3准确级及额定容量选择,按照电压互感器的准确级不低于所接仪表的准确级来选择。根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小。,电压互感器的额定二次容量(对应于所要求的准确级)SN2应不小于电压互感器的二次负荷S2，即,式中分别为各仪表的视在功率、有功功率和无功功率；cos分别为各仪表的功率因数。,由于电压互感器三相负荷常不相等，为了满足准确级要求，通常以最大相负荷进行比较。计算电压互感器一相的负荷时，必须注意电压互感器和负荷的接线方式。,3.6电压互感器的配置,1)母线。除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。当需要用旁路断路器代替出线断路器实现同期操作时，可以在旁路母线上，装设一台单相式电压互感器。2)线路。35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。,3)发电机。一般装设23组电压互感器，一组用于自动调节励磁装置，另一组供测量仪表、同期和保护装置使用。当电压互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的电压互感器，专供测量仪表使用。大、中型发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100定子接地保护。4)变压器。变压器低压侧有时为了满足同期或保护的要求，设有一组电压互感器。当主接线为一台半断路器接线时，线路和变压器回路宜装设三相电压互感器；母线宜装设一相电压互感器。,第四节二次接线,二次接线：测量仪表、自动装置、继电保护、远动及控制等二次设备通常与互感器的二次绕组、开关设备的直流控制回路或厂用站用的低压回路连接起来，它们构成的回路称为二次回路，接线称二次接线。,1.二次接线中的文字和图形符号,(1)二次接线图二次接线图：也称二次回路(其中包括辅助回路)图，是描述二次回路的图纸。它用国家规定的元件文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示二次设备的基本组成和连接关系。,(2)二次接线的图纸的形式,原理图(归总式原理接线图)、原理展开图、安装接线图(包括：互连接线图、端子接线图、电缆配置图),在二次接线图中，断路器、隔离开关、接触器的辅助触头及继电器的触点，所表示的位置是这些设备在正常状态的位置。,正常状态：是指断路器、隔离开关、接触器及继电器处于断路和失电状态。常开、常闭触点：是指这些设备在正常状态即断路或失电状态下辅助触点分别是断开或闭合的。,(3)文字符号文字符号：在二次接线图中，为了标明各种设备或元件的名称、类型和功能。应在设备或元件的近旁上规定的文字符号。,2.原理图和原理展开图,2.1原理图,原理(归总式)接线图反映了整个装置(回路)的完整概念。在原理接线图中，有关的一次设备及其回路同二次回路一起画出，所有的电气元件都以整体形式表示，且画有它们之间的连接线路。,优点：能够使看图者对二次回路的原理有一个整体概念，主要用于了解测量表计回路、控制信号回路、保护回路和自动装置回路的动作原理，,缺点是原理图中各回路相互交叉，不能表明各元件的实际位置，不能表明元件的内部的端子及回路细节等，画出的图繁乱，使用不便。,a10kV过电流保护原理图,2.2原理展开图,(1)原理展开图：简称展开图，在展开图中电源、按钮、触点、线圈等元件的图形符号，依电流流通的方向，由上到下，从左至右排列起来，就构成了完整的展开图。,(2)原理图和原理展开图的关系,原理展开图按照原理图中的继电器等元件电气回路的特性，把继电器分成线圈、触点两部分，不同部分分别布置在相互独立的电流回路中，线圈和触点用不同的图形符号表示，但属于同一元件的线圈和触点却按照同一文字符号标注。,(3)原理展开图的分类：按二次接线的各个独立电源划分，依次为交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路、信号回路等，各元件的线圈和接点按实际动作顺序排列。,交流回路展开图：一般指的是交流电流回路和交流电压回路的接线图。直流回路展开图：指的是控制回路、保护回路、信号回路等接线图。,a10kV过电流保护原理图,(4)展开图的下优点：容易跟踪回路的动作顺序；在同一幅图中可清楚地表示出某一设备的多套保护和自动装置的二次回路，这是原理图难以做到的；易于阅读，容易发现施工中的接线错误。,3.二次回路编号,(1)进行回路编号的目的：便于安装、运行和维护，二次接线展开图设计完成后，二次回路的所有元件之间的连线都要进行标号。以便于安装图的设计和满足安装、检修等工作的要求。,(2)回路编号的作用：表明该回路的性质和用途。,(3)二次回路编号的方式：二次回路编号采用数字和文字结合的方式，按照“等电位原则”进行编号。,等电位原则：就是在电气回路中，连接于一个点上的所有连线均给以相同的回路编号。展开图的每个元件(包括触点、线圈、端子排的端子等)之间的线段都标号。,二次回路编号一般由三个及以下的数字组成，对于交流回路为了区分相别，在数字前面加上A、B、C、N等文字符号；对于不同用途的回路规定了编号的数字范围；对于比较重要的常见回路都给予了固定的编号。,二次回路的编号主要有直流回路编号、交流回路编号和小母线编号三种型式。,(1)直流回路标号,编号的基本方法是：1)对于不同用途的直流回路，使用不同的数字范围。2)控制和保护回路使用的数字标号，按熔断器所属的回路进行分组，每一百个数分为一组。如101199，201299，301399，其中每段里面先按正极性回路(编为奇数)由小到大，再编负极性回路(偶数)由大到小，如100，101，103，133，.，142，140，.3)信号回路的数字标号组，应按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。4)开关元件、控制回路的数字标号组，应按开关元件的数字序号进行选取。,例如：有3个控制开关1KK、2KK、3KK，则1KK对应的控制回路数字标号选101、199，2KK对应的控制回路数字标号选201、299，3KK对应的控制回路数字标号选301、399。,5)正极回路线段按奇数标号，负极回路线段按偶数标号。每经过回路的主要压降元(部)件(如线圈、绕组、电阻等)后，即行改变其极性，其奇偶顺序随之改变。对不能标明极性或其极性在工作中改变的线段，可任选奇数或偶数。6)对于某些特定的主要回路通常给予专用的标号组。,例如：正电源为101、201，负电源为102、202；合闸回路中的绿灯回路为105、205、305、405。跳闸回路中的红灯回路编号为35、135、235，等等。,(2)交流回路标号电流、电压互感器二次回路编号按一次系统中相对应的互感器编号来分组。,1)交流回路由表示相别的字母和三位数字编号组成，使用时，按规定的编号范围依次编写即可，不分单双号。每组互感器分配10个号。2)对于不同用途的交流回路，使用不同的数字组。,A4XX、B4XX、C4XX、N4XX：为TA二次电流回路的A、B、C、N相。特征为标号以4开头。A6XX、B6XX、C6XX、N6XX：为TA二次电压回路的A、B、C、N相，特征为标号以6开头。,回路类别：控制、保护、信号回路、电流回路、电压回路标号范围1399400599600799。,电流回路的数字标号，一般以十位数字为一组，如A401A409，B401B409、C401C409、A591A599等。几组并联的电流互感器的并联回路，应取数字组中较小的一组数字标号。不同相的电流互感器并联时，并联回路应选任何一组电流互感器的数字组进行标号。电压回路的数字标号，应以十位数字为一组。如A601A609，B601B609、C601C609、A791A799，以供一个单独的互感器回路标号之用。,3)电流互感器和电压互感器的回路，均须在分配给2的数字标号范围内，自互感器引出端开始，按顺序编号。,例如：“TA”的回路标号用411419，“2TV”的回路标号用621629等。,4)某些特殊的交流回路(如母线电流差动保护公共回路、绝缘监察继电器电压表的公共回路等)给予专用的标号组。,(3)小母线标号电路图中的小母线常用粗实线表示，并注以文字符号。,“+”和“-”分别表示控制回路正、负电源；“M708”表示事故音响信号小母线；“-700”表示信号回路负极电源，其作用是当断路器QF事故跳闸后，信号电源-700经过联锁开关SA接至M708上，启动蜂鸣器发出音响信号。,一般由制造厂家根据展开图、正面、背面所布置的元器件相应位置而绘制的图纸，图中每个元件都有按一定顺序的编号，元件的接线端子(柱)也有标号，此标号完全与产品的实际位置对应，每个接线端子还注明连接的去向。,为了施工、运行、维护的方便。,4.安装接线图,(1)绘制安装接线图的目的：,(2)安装接线图：,(3)安装接线图不仅反映元件间的电气连接关系，而且反映二次接线图中的各电器设备与元件的所在位置。它是制造安装的主要图纸，也是运行、调试和检修的主要参考图纸。,(4)安装接线图一般包括屏面布置图、屏后布置图、屏背面接线图和端子排图。,4.1屏面布置图,(1)屏面布置图：指从屏的正面看将各安装元件和仪表的实际安装位置按比例画出的正视图，它是屏背面接线图的依据。,(2)展示在控制屏、继电保护屏和其它监控屏台上二次设备布置情况的图纸。,4.2端子排图,(1)端子：相