电气二次系统简介.ppt

1、电气二次系统简介,南京理工大学 杨伟 副教授 E-mail:,2020/7/19,南京理工大学动力学院,2,1 一、二次系统划分及二次系统分类,电力系统:由发电厂、输配电网络和用户共同组成的。 电力系统特点:电力生产、输送、分配和使用在同一时间完成。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,3,一次设备：直接生产、输送和分配电能钓电气设备，如发电机、变压器、输电线、电力电缆、断路器、隔离开关、母线、避雷器、电流互感器、电压互感器等。,一次系统：由这些设备连接在一起构成的电路，称为一次接线或称为主接线。描述一次接线的图纸称为一次主接线图。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,4,二次设备

2、：对一次设备的工作状况进行监视、测量、控制、保护、调节所必需的电气设备，如监控装置、继电保护装置、自动装置、信号器具等。通常还包括电流互感器、电压互感器的二次绕组引出线和站用直流电源。,这些二次设备按一定要求连接在一起构成的电路，称为二次接线或二次回路。 描述二次接线的图纸称为二次接线图或二次回路图。,控制系统 信号系统 测量与监察系统 继电保护及自动装置系统 操作电源系统,2020/7/19,南京理工大学动力学院,5,1.1 控制系统,控制系统的作用：对变电站的开关设备进行就地或远方跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。 控制系统的构成:由控制器具(装置)、控制对象及控制网

3、络构成。 在实现了综合自动化的变电站中，控制系统控制方式包括远方控制和就地控制。 远方控制有变电站端控制和调度(或集控中心)端控制方式。 就地控制有操动机构处和保护(或监控)屏处控制方式。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,6,1.2 信号系统,作用：准确及时的显示出相应一次设备的运行工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。 组成：信号发送机构、信号接受显示元件(装置)及其网络构成。,状态信号 实时登录信号,瞬时动作信号 延时动作信号,自动复归信号 手动复归信号,断路器位置信号、各种其它开关位置信号、变压器档位信号等,保护动作信号、装置故障信号、断路器监视的各种异常信号

4、等,2020/7/19,南京理工大学动力学院,7,1.3 测量及监察系统,作用：指示或记录电气设备和输电线路的运行参数，作为运行人员掌握主系统运行情况、故障处理及经济核算的依据。 组成：由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。 变电站常见的有电流、电压、频率、功率、电能等的测量和交流、直流绝缘监察。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,8,1.4 调节系统,作用：调节某些主设备的工作参数，以保证主设备和电力系统的安全、经济、稳定运行。 组成：由测量机构、传送设备、自控装置、执行元件及其网络构成。 常用的调节方式有手动、自动或半自动方式。,2020/7/19,南京理工大学动力学

5、院,9,1.4 继电保护及自动装置系统,作用：当电力系统发生故障时，能自动、快速、有选择地切除故障设备，减小设备的损坏程度，保证电力系统的稳定，增加供电的可靠性；及时反映主设备的不正常工作状态，提示运行人员关注和处理，保证主设备完好及系境的安全。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,10,1.6 操作电源系统,作用：供给上述各二次系统的工作电源，断路器的跳、合闸电源，及其他设备的事故电源等。 操作电源系统是由直流电源或交流电源供电，一般常由直流电源设备(包括蕾电池及充电机)和供电网络构成。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,11,2 二次接线图的分类,2.1 原理图：归总式原理图

6、、展开式原理图 归总式原理图：将二次回路与有关一次设备画在一起，以整体图形符号表示二次设备，按实际电路连接关系绘制的图。 特点：能清楚表述回路的构成和工作原理；但没有标明元件的内部接线情况，不能作为施工图纸。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,12,电流保护归总式原理图,2020/7/19,南京理工大学动力学院,13,展开式原理图,展开式原理图(简称展开图)是将二次设备的构成元件，如线圈、触点分别用图形符号表示，按回路性质的不同分为几个部分绘制的图纸。 如交流电流回路展开图、交流电压回路展开图、直流操作回路展开图、信号回路展开图等。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,14,展开

7、图特点：展开式原理图能清晰表明设备间的连接关系，便于复杂电路的绘制，广泛使用于综合自动化变电站的二次回路中。 展开图中同一个二次设备的不同元件，如线圈、触点必须标以相同的文字符号。小母线及每一回路都要按等电位的原则分别给于回路编号。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,15,2020/7/19,南京理工大学动力学院,16,2.2 布置图,布置图是以整体规化和有关原理图为依据，满足二次接线设计的有关规定所绘制的图纸。 常用的有控制室平面布置图，控制屏、保护屏面布置图，控制室、配电室小母线布置图等。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,17,2020/7/19,南京理工大学动力学院,1

8、8,2.3 安装接线图,作用：制造、施工、运行维护中使用。 屏背面接线图：表明屏内设备在屏背面的引出端子之间的连接情况以及引出端子与端子排之间的连接关系。 端子排图：表明屏内设备与屏外设备连接情况以及安装的端子类型、数目以及端子顺序。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,19,2020/7/19,南京理工大学动力学院,20,相对标号法的应用,2020/7/19,南京理工大学动力学院,21,2020/7/19,南京理工大学动力学院,22,3 互感器,作用 （1）变换作用 （2）电气隔离作用 （3）二次标准化,2020/7/19,南京理工大学动力学院,23,3.1 电压互感器二次回路,3.1

9、.1 对电压互感器二次回路的要求 接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置等的具体要求。 应有一个可靠的安全接地点。 应设置短路保护。 应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。 对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,24,3.1.2 电压互感器的接线方式,(1)一个单相电压互感器接线,2020/7/19,南京理工大学动力学院,25,(2)两个电压互感器构成的V-V接线,2020/7/19,南京理工大学动力学院,26,(3)三个单相电压互感器构成的星形接线,2020/7/19,南京理工大学动力学院,27,(4)三相三柱式电压

10、互感器的接线,2020/7/19,南京理工大学动力学院,28,(5)三相五柱式电压互感器接线,2020/7/19,南京理工大学动力学院,29,3.1.3 电压互感器二次侧接地,作用:安全接地。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,30,（1）V相接地,接地点位置 FU2前： FU2后：加装击穿保险器,绝缘监察 开口三角形接过电压继电器 绝缘监察电压表 绝缘破坏报警：光字牌；掉牌信号,防止二次侧反馈电压：QS1使一二次同时断开,2020/7/19,南京理工大学动力学院,31,（2）中性点接地,各相电压及相间电压端 零序电压端 零序试验端,单电压表测线电压,2020/7/19,南京理工大学动

11、力学院,32,3.1.4 电压互感器二次回路的切换,双母线二次电压切换 互为备用的电压互感器二次电压的切换,2020/7/19,南京理工大学动力学院,33,2020/7/19,南京理工大学动力学院,34,2020/7/19,南京理工大学动力学院,35,3.2 电流互感器,3.2.1 对电流互感器二次回路的基本要求 接线方式满足测量、保护等的具体要求。 二次回路应有可靠接地点。 应有防止二次回路开路的措施。 二次负载应满足要求。 极性连接正确。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,36,3.2.2 常用 接线方式,2020/7/19,南京理工大学动力学院,37,3.2.3 电流互感器的二次

12、负载,(1)增加连接导线的截面积。 (2)将同一电流互感器的两个二次绕组串联起来使用。 (3)将电流互感器的不完全星形接线改为完全星形接线；差式接线改为不完全星形接线。 (4)选用二次允许负载较大的电流互感器。 (5)采用二次额定电流小的电流互感器或消耗功率小的继电器等。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,38,4 控制系统,4.1 开关设备 （1）隔离开关 隔离开关，又称隔离刀闸，用QS表示。它的主要作用是隔断和切换电路，并形成可见空气间隙，以确保检修工作安全进行。另外，用隔离开关还可以按需要改变主接线的接线方式。 隔离开关没有灭弧装置，不能断开负荷电流及短路电流。,2020/7/1

13、9,南京理工大学动力学院,39,（2）负荷开关,作用：断开和接通正常运行时的负荷电流，但不能切断短路电流。 一般与高压熔断器配合用于10kV及以下电压，且不常操作的变压器或出线上。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,40,（3）断路器,作用：断路器是电力系统中最重要的开关电器，正常运行时可以接通和切断电气设备的负荷电流，在系统故障情况下能可靠地切断短路电流。 断路器一般由动触头、静触头、灭弧装置、操动机构及绝缘支座等构成。 为实现断路器的自动控制，在操动机构中还有与断路器的传动轴联动的辅助触头。,电气主接线,2020/7/19,南京理工大学动力学院,41,4.2 断路器控制电路的基本要

14、求,(1)断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，故在合、跳闸完成后应自动解除命令脉冲，切断合、跳闸回路，以防合、跳闸线圈长时间通电。 (2)合、跳闸电流脉冲一般应直接作用于断路器的合、跳闸线圈，但对电磁操作机构，合闸线圈电流很大(35-250A左右)，须通过合闸接触器接通合闸线圈。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,42,(3)无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。 (4)断路器既可利用控制开关进行手动跳闸与合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳闸与合闸。 (5)应能监视控制电源及合、跳回路的完好性，应对二次回路短路或负荷进行保护。,2020/7

15、/19,南京理工大学动力学院,43,(6)应有反映断路器状态的位置信号和自动合、跳闸的不同显示信号。 (7)对于采用气压、液压和弹簧操作机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。 (8)对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施。 (9)接线应简单可靠，使用电缆芯数应尽量少。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,44,2020/7/19,南京理工大学动力学院,45,2020/7/19,南京理工大学动力学院,46,2020/7/19,南京理工大学动力学院,47,2020/7/19,南京理工大学动力学院,48,2020/7/19,南京理工大学动力学院,4

16、9,2020/7/19,南京理工大学动力学院,50,2020/7/19,南京理工大学动力学院,51,4.3 控制开关,是控制回路中的控制元件。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,52,2020/7/19,南京理工大学动力学院,53,2020/7/19,南京理工大学动力学院,54,4.4 基本的断路器控制回路,4.4.1 强电一对一控制,2020/7/19,南京理工大学动力学院,55,电磁操作的断路器控制回路,跳闸后绿灯亮,预备合闸 绿灯闪光,合闸操作,合闸后 红灯亮,自动合闸 红灯闪光,防跳闭锁回路,2020/7/19,南京理工大学动力学院,56,2020/7/19,南京理工大学动力学

17、院,57,2020/7/19,南京理工大学动力学院,58,4.4.2 弱电一对一控制,2020/7/19,南京理工大学动力学院,59,4.5 隔离开关的控制与闭锁电路,分为就地与远方两种控制方式； 110kV及以上倒闸操作用的隔离开关，一般采用远方和就地操作； 检修用的隔离开关、接地隔离开关和母线接地器为就地操作。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,60,4.5.1 隔离开关控制回路的构成原则,(1)隔离开关控制回路必须受相应断路器的闭锁，以保证断路器在合闸状态下，不能操作隔离开关，即避免带电操作隔离开关。 (2)隔离开关控制回路须受接地隔离开关的闭锁，以保证接地隔离开关在合闸状态下，

18、不能操作隔离开关。 (3)操作脉冲应是短时的，完成操作后，应能自动解除。 (4)隔离开关应有所处状态的位置信号。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,61,4.5.2 典型电路,隔离开关在跳闸终端位置,s1闭合,断路器在跳闸位置闭合,无跳闸操作,电动机回路完好,就地操作,2020/7/19,南京理工大学动力学院,62,4.5.3 隔离开关的闭锁回路,变电所在运行中必须配备有完善的防止误操作的闭锁措施,能实现“五防”。 防止带负荷拉(合)隔离开关; 防止误分(合)断路器; 防止带电挂地线; 防止带地线合隔离开关; 防止误人带电间隔。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,63,1操作闭

19、锁内容,(1)各主电路隔离开关的操作闭锁。闭锁的目的是防止带负荷拉(合)隔离开关和防止带接地点合隔离开关。 (2)各接地隔离开关的操作闭锁。闭锁的目的是防止在带电的情况下，合接地隔离开关。 (3)各母线接地器的操作闭锁。闭锁的目的是防止在母线带电的情况下，合母线接地器。 主隔离开关、接地隔离开关、母线接地器的操作闭锁条件，主要取决于其所在回路的电气接线。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,64,2闭锁装置,为了实现隔离开关的操作闭锁，除在隔离开关、接地隔离开关、母线接地器的控制电路中串入相应的辅助常闭触点外，还需在操作机构上设置专门的闭锁装置。,2020/7/19,南京理工大学动力学院

20、,65,（1）电磁锁,2020/7/19,南京理工大学动力学院,66,（2）微机防误闭锁装置,2020/7/19,南京理工大学动力学院,67,3.闭锁电路,2020/7/19,南京理工大学动力学院,68,2020/7/19,南京理工大学动力学院,69,5 变配电所的信号系统,变电所的信号装置，供值班人员经常监视所内各种设备和系统的运行状态。 按信号的性质可分为以下几种： (1)事故信号：发生事故时，断路器事故跳闸的信号。 (2)预告信号：一次或二次设备偏离正常运行状态的信号。 (3)位置信号：表示断路器、隔离开关、变压器的调压开关等开关设备触头位置的信号。 (4)继电保护和自动装置的动作信号。

21、 其中事故信号和预告信号又统称为中央信号。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,70,按信号的表示方式，又可分为光信号和声音信号。 光信号又分为平光信号和闪光信号以及不同颜色不同闪光频率的光信号。 声音信号又可分不同音调或语言的声音信号. 在有人值班的变电所，正常操作和事故处理，由变电所的值班人员与控制、信号设备的有机配合来实现。其中信号装置的作用是把电气设备和电力系统的运行状态变换成人的感官能接受的声光信号。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,71,5.1 信号装置的基本要求,（1）信号装置的动作要准确可靠 （2）声光信号要明显 不同性质信号之间有明显区别 信号装置的动作与未动

22、作应明显区别 应准确反映发生不正常状态或事故的设备及性质、内容。 （3）信号装置的反应速度要快,2020/7/19,南京理工大学动力学院,72,5.2 事故信号和预告信号装置的功能,5.2.1 事故信号装置的功能 一、故信号是变电所内发生事故时断路器跳闸的信号。断路器事故跳闸可能由以下原因引起： (1)线路或电气设备发生故障，由继电保护装置动作跳闸。 (2)继电保护或自动装置误动作跳闸。 (3)控制回路故障误跳闸。 无论由那种原因引起的事故跳闸，值班人员都应立即知道并应迅速采取措施处理事故。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,73,二、事故信号装置的功能,(1)发生事故时应无延时地发出音响信号，同时有相应的灯光信号指出发生事故的对象。 (2)事故时应立即起动远动装置，发出遥信。 (3)能手动或自动地复归音响信号，能手动试验声光信号，但在试验时不发遥信。 (4)事故时应有指明继电保护和自动装置动作情况的光信号或其他形式的信号。 (5)能自动记录发生事故的时间。 (6)能重复动作，当一台断路器事故跳闸后，在值班人员没有来得及确认事故之前，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。 (7)事故时，应能启动计算机监控系统。,2020/7/19,南京理工大学动力学院,74,5.2.2 预告信号装置的功能,预告信号是变电所中电气设备发生不正常运行状态