供电整流所二次系统接线及原理

1、 供电整流所供电整流所 二次系统接线及原理二次系统接线及原理20142014年年3 3月月丁久彦丁久彦第一章 总述 变电站的电气设备分位一次设备和二次设备。一次设备是构成电力系统的主体，是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括输电线路、断路器、隔离开关、变压器、母线、整流柜等。二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制机信号器具、继电保护和自动装置等。二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得联系。 二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站不可缺少的重要组成部分。 在连城铝业公司整流所中，包含有两大系统，整流系统和辅

2、助动力用电系统 整流系统的主要功能是把电网中输送过来的交流电转换为直流电，以满足冶炼企业电解槽用电要求。在交流电转变为直流电的过程中的主要原理是三相桥式整流电路。同时，为保证交流电转化为直流电后电流的稳定供给，利用稳流系统平稳电流，以保证供给的直流电流平稳。在上述转化过程中，为满足其主要设备的工艺要求，保证安全平稳运行，引入一些辅助设备，目前，最主要的辅助设备为整流变压器的油风冷系统和硅整流柜的水冷系统（通常采用水水冷系统和水风冷系统两种） 动力用电系统主要完成对整个厂区动力用电的供给，目前我公司动力系统的主要设备包含有4台220KV动力变压器以及6KV供电系统。 根据上述，结合冶炼企业整流所

3、运行特点，我主要从以下几方面的内容做讲解：1、动力供电系统二次原理 2、整流系统原理 3、稳流系统原理4、辅助系统的主要原理及应用 5、继电保护原理希望我的讲述能够对你们带来一定的帮助第二章 动力供电系统二次原理及变压器保护 2.1动力供电系统概述 动力供电系统述冶炼企业最终要的电力生产系统，没有了动力供电系统，整流系统无从谈起，动力供电系统承担着真个冶炼企业生产所需的所有动力电量供给，包括整流所所内自用电系统。一般情况下，根据各个生产系统生产用电重要性的要求，分位重要负荷和一般负荷，重要负荷都是双电源系统供电，一般负荷根据情况要求可以配置双电源，也可以配置单电源。当然，整流所所内自用电系统为

4、双电源供给，动力变主系统图动力变主系统图 图右为动力变系统的主系统图，从图中我们不难看出动力变系统不仅仅是简单的一台降压变压器，组成整个系统的有220KV断路器、隔离刀（DS）、接地刀（ES）、6KV高压开关，中刀、避雷器等一次设备，还有起保护、监测的一些设备，如电流互感器、控制回路、测量回路、信号回路等二次设备。 我公司动力电系统供电方式为单母线分段带母联系统供给。其主要的接线方式图如下由左图可以看出，在单母线分段带母线的接线方式中，其中最主要的二次设备为电流互感器和电压互感器，对于一般的保护和测量回路，一般都要用到起二次电流和二次电压信号，电流互感器每个回路上都有，但电压互感器一段母线上只

5、有一个，利用怎样的接线方式才能利用到每个支路中呢？2.2常见的单母线分段带母联供电系统电压互感器的接线原理2.3 动力变压器保护原理 1. 瓦斯保护 瓦斯保护是变压器的主要保护之一,能有效灵敏的反应变压器内部故障。轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成,作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成,作用于跳闸。正常运行时,瓦斯继电器充满油,开口杯浸在油内,处于上浮位置,干簧触点是断开的。 瓦斯保护能反应变压器箱内的内部故障,包括铁芯过热烧伤、油面降低等,如果变压器绕组产生少数线匝的匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上却并不

6、大,因此差动保护没有反应,但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应,这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。 我公司200KA动力变压器及500KA 动力变压器瓦斯保护均为变压器本体主保护，其中轻瓦斯属于报警信号。重瓦斯属于跳闸信号。 2. 压力释放保护 压力释放保护是变压器的非电气量保护之一，当变压器内部发生故障时，变压器油和绝缘材料就会因高温产生大量的气体，变压器油箱内压力剧增，当压力达到压力释放器的动作值时，压力释放保护就会动作，作用于变压器各侧断路器跳闸的同时，也发出相应的信号。 3. 变压器温度保护 变压器运行过程中，总有部分损耗（如铜损、铁损、介质损耗等）使变压器各部分温度升高，这样会加速变

7、压器绝缘的老化，缩短其使用寿命，故变压器都设有冷却系统，来控制温度，当冷却系统有故障或其他原因产生温高超过限定值时，会发出告警或延时跳闸，我公司要求动力变压器运行顶层油温不得高于85度（允许升温55度)。当高于85度时发出报警信号。 2.3 变压器差动保护变压器差动保护 差动保护是变压器的主保护，主要是反应内部短路的保护。它是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。 变压器差动保护是

8、防止变压器内部故障的主保护。其接线方式，按回路电流法原理，把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流，变压器正常运行或外部故障，如果忽略不平衡电流，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器，当流入继电器的电流大于动作电流，保护动作断路器跳闸。差动分为比率差动和瞬时差动。 2.3.1基本原理基本原理 图右表示双绕组变压器纵差保护的单线原理图。变压器两侧分别装设电流互感器TA1和TA2，并按图中所示极性关系进行连接。正常运行或外部（如图a中d1点）故障时，差动继电器KD中的电流等于两侧电流互感器二次电流之差，要使这种情况下流过差动继电器的电流为零，应恰当选择两侧电流互感器的变比。由于二次额定电流

9、一般为5A，所以电流互感器的变比为：一次额定电流/二次额定电流，UN/5。忽略变压器的励磁电流，则在正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为零。当变压器内部，如图b中d2点故障时，流入差动继电器的电流为变压器两侧流向短路点的短路电流（二次值）之和。 注：目前我公司220系统动力变引入的差动保护为比率差动和差动速断保护，但由于200KA整流所与500KA整流所动力变二次侧高压开关柜内电流互感器安装位置不同，200KA整流所电流互感器 安装于6KV断路器二次侧，故差动保护范围包含6KV侧断路器，而500KA整流所电流互感器安装于6KV断路器一次侧，保护范围不包括6KV侧断路器。2.3.2差动速

10、断保护（瞬时差动） 反应变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程 : IdI1 (Id为动作电流值；I1为差动保护定值) 2.3. 3比率差动变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。其能可靠的躲过外部故障时的不平衡差动电流。保护原理见图所示：I 0 ：为差动保护动作的门槛值，一般取变压器额定电流的 0.21.6 倍（其定值 I 0 应大于最大负荷时差动回路的不平衡电流值）。

11、I Z0 ：为制动电流的最小值，即制动门槛，一般取 I Z0 = I n 。K ：为比率制动系数（即比率制动特性斜率）可在 0.20.7 之间选取，一般取值为 0.5 。比例制动差动保护动作方程如下：1 ） I Z I Z0 时， I d I 0 ，保护动作2 ）当 I Z I Z0 时， I d I 0 +K(I Z - I Z0 ) ，保护动作第三章 整流的基本原理及整流柜保护3.1 整流系统中最核心的设备就是硅整流柜，其原理是利用三相桥式整流电路，把交流电转化为直流电系统。硅整流柜中的重要元器件为普通硅整流元件（二极管），但目前也陆续开始使用可控硅整流元件（晶闸管）。一般用普通硅整流元件

12、制作的整流柜，其特点是输出电压不可控。而可控硅整流，输出电压可控，但需要用触发电路来控制。 普通贵整流元件可控硅整流元件3.2 三相桥式整流电路 三相桥式整流电路一般用在大功率整流和获得脉动长度更小的整流电压，在桥式整流电路中，各个二极管对电源电压变化而轮流导通的次序和负载电压变化的波形图需右图所示。 而对于冶炼企业所用的整流柜，是利用同相逆并联的三相桥式整流电路3.3 同相逆并联三相桥式整流电路第四章 稳流系统原理 对于电解冶炼行业，电解系列直流电流的平稳度既是影响电解产量的重要因素，也是提高产量、降低电耗的重要因素。目前我国电解冶炼行业整流系统采用的整流系统一般为二极管整流柜，而二极管整流

13、过程中对电流的平稳不保持都不是特别的有效。故引入稳流系统。在电解生产过程中对电解槽产生的效应起到抑制，来保证电解系列电流的平稳度。 通常情况下，稳流系统采用的调节方式为有载开关粗调，饱和电抗器细调。 稳流系统的主要设备包括：变压器有载开关，饱和电抗器，稳流控制柜，直流电流传感器，偏移绕组、控制绕组等。变压器有载开关粗调控制 整流变压器变压器可以在变压器运行（负载）状态下，通过有载开关随时对电压进行调整，以改变变压器二次输出电压，从而控制硅整流器二极管的导通范围，一次来起到对二次输出电流的控制。 一般情况下，有在开关在选择是可以根据自身生产技术要求，来进行生产， 通过对有载开关的升降级来进行调节

14、变压器二次电压的输出。 500KA整流所整流机组采用的有载开关为德国MR公司的VRCI1 001-170/C-16951G真空开关，可以实现实现95级有载连续调压，其调压范围：5105。 有载开关的控制方式选在为自动控制和手动控制两种，目前有载开关的控制方式是手动远方控制。 有载开关分由控制器，传动电机，传动杆，有载开关本体组成，需要进行升级或降级调节是，通过上位机发出调级指令，由有载开关控制器驱动传动电机，带动传动杆转动，对有载开关进行一次升级或降级操作， 有载调压开关采用AC电机，并设现场和远程电动控制和数码位置指示装置。另外设置就地手动操作方式。在提供有载调压开关时同时提供远程数字型位置

15、显示编码器，可以按规范要求完成远程显示。一般情况下考虑到紧急超载条件，有载调压开关的额定最小电流取值不小于调压整流变压器额定值的最大分接电流的1.15倍。当变压器内部发生故障时，有载开关禁止进行操作，在稳流系统中，有载开关粗调是与饱和电抗器的细调配合使用。饱和电抗器细调控制 首先，饱和电抗器细调控制需要采集的信号有：系列电流各机组输出电流，变压器二次交流输出电流，稳流控制系统采用N1结构形式，即N台整流机组每台配置N台稳流控制系统，实现单机组的小闭环稳流控制。稳流大闭环控制由一台总稳流控制系统实现总稳流控制系统与各个机组稳流控制系统实现双以太网实现数据传输和交换。控制方式的选择及系统信息的显示可由上位机实现。逻辑图如右图：单机组饱和电抗器细调稳流控制原理单机组稳流控制原理是将机组直流输出电流反馈到PLC，与机组的给定值进行比较，然后进行PID程序控制，并根据PMW脉宽调制功能出发脉冲，控制功率器件IGBT输出控制电流到饱和电抗器的控制绕组，从而改变饱和电抗器的调压深度，达到