成套电气原理及电气元器件知识简介.ppt

1、1,2008-04-15,成套电气原理及电气元器件知识简介,2,在已知的领域去发现,在未知的领域去探索,3,心声,成套能实现的功能，如何看一次图，成套包括的方案及大致原理。 我们主要需要电网系统的结构，成套中使用的元件参数如何计算和选择，二次控制中计量如何实现，有什么要求，过电压和过电流如何进行保护。 主要内容为各类综合保护仪的原理知识以及如何调试，特别是各类进口保护仪。,4,目录,电力系统知识简介 一次电气元件简介 一次电气方案简介 二次电气元件简介 二次回路原理简介 二次原理中元件选型简介 二次回路安装接线图简介,5,第一章电力系统知识简介,6,电力系统知识简介,电能来源,火力发电厂 水力

2、发电厂 核能发电厂 风力发电厂 潮汐发电厂 太阳能发电厂 磁流体发电厂 ,7,电力系统知识简介,电力系统由许多发电机，高、低压配电装置，升压和降压变电所，输、配电线路以及电力用户或用电设备连成的发电、送电、变电和用电的整体。,电力系统,电力网连接电厂、变电所和用户的各种电压等级，各种结构类型的线路。,电力系统示意图,8,电力系统知识简介,工厂供电系统,工厂供电系统由供电电源、总降压变电所(或配电所）、高压配电线路、车间变电所(或配电所）、 低压配电线路及高、低压用电设备组成。,工厂供电系统示意图,9,电力系统知识简介,变电所接受电能、 变换电压、 分配电能 的场所。,配电所接受电能、 分配电能

3、 的场所。,在变、配电所中担负输送和分配电能任务的电路称为一次电路或主电路,10,电力系统知识简介,热稳定电气设备载流导体在最大稳态短路电流作用下，其温度不超过载流导体短时的允许温度。,动稳定电气设备在冲击短路电流所产生电动力作用下，电气设备不致损坏。,11,第二章一次电气元件简介,12,一次电气元件简介,功能： 正常供电时通过负荷电流，当供电系统发生短路故障或严重过负荷时，与其相应的继电保护或自动装置配合，快速切断故障电流或过负荷。,高压断路器,电气、机械寿命： 20003000次,实物示意,绘图符号,13,一次电气元件简介,功能：配专用高压熔断器装置通断负荷电流，过负荷情况下自动跳闸，切断

4、过负荷电流。用于频繁操作场合。,高压接触器,绘图符号,实物示意,电气、机械寿命： 1000000次,14,一次电气元件简介,功能： 正常工作条件下可不频繁通断负荷电流，在短路、过负荷或失电压时能自动跳闸切断电路。,低压空气断路器,实物示意,绘图符号,15,一次电气元件简介,功能：专用高压装置中通断负荷电流，过负荷情况下自动跳闸，切断过负荷电流。,绘图符号,实物示意,高压负荷开关,配用熔断器时可以切断短路电流,16,一次电气元件简介,功能：用来隔开电源以保证高压装置检修工作的安全，或用在双母线电路中作倒闸操作开关和接通、切断不会引起隔离开关触头产生电弧的小电流电路(一般小于2A)。,绘图符号,实

5、物示意,高压隔离开关,17,一次电气元件简介,功能：当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而开断电路的开关装置。用来在电路发生过载或短路时关合和开断电路。,绘图符号,实物示意,高低压熔断器,18,一次电气元件简介,功能：用于将回路接地的一种机械式开关装置。在 正常回路条件下，不要求承载电流。,绘图符号,实物示意,高压接地开关,19,一次电气元件简介,功能：将大电流变换成小电流，或高压电流变换成低压电流(1A或5A)，供计量、检测仪表和继电器保护装置使用。,一次绘图符号,实物示意,电流互感器,二次绘图符号,20,一次电气元件简介,一次绘图符号,实物示意,电压互感器,功能：将高电

6、压变换成低电压 (100V)，供计量、检测仪表和继电器保护装置使用。,二次绘图符号,21,一次电气元件简介,功能：通过显示装置上的指示判断线路是否有高压电，同时提供适当的闭锁接点。,绘图符号,实物示意,带电显示器,22,一次电气元件简介,功能：可以有效地保护供电设备和线路的绝缘不受雷电产生的大气过电压或操作产生的过电压的危害。,绘图符号,实物示意,避雷器,23,一次电气元件简介,功能：将高电压变换成低电压 或低电压变换成高电压的设备。,绘图符号,实物示意,变 压 器,24,一次电气元件简介,触头盒,其它元件,绝缘子,电缆,消谐器,25,第三章一次电气方案简介,26,一次电气方案简介,设计依据,

7、用户提供的电气主接线图 用户提供的电气布置图 用户提供的平面布置图 用户提供的地基图 与用户签订的技术协议 招标时的报价元件清单 项目负责人的书面特殊要求 ,27,一次电气方案简介,本公司产品典型方案,进线,压变,馈线,母联,隔离,所变,接地,电容,28,一次电气方案简介,本公司产品典型方案,进线,馈线,母联,29,一次电气方案简介,一次方案组合示例,30,一次电气方案简介,一次方案组合示例,31,一次电气方案简介,一次方案组合示例,32,一次电气方案简介,设计院提供的主接线示例,33,一次电气方案简介,工厂化后的一次主接线图示例,34,第四章二次电气元件简介,35,二次电气元件简介,功能：对

8、线路中负荷使用状况进行计量、测量。,绘图符号,实物示意,表 计 类,36,二次电气元件简介,功能：反应电气回路中的二次电量及回路通断状态。,绘图符号,实物示意,继 电 器 类,37,二次电气元件简介,功能：对电气回路中通断状态进行指示。,绘图符号,实物示意,指 示 类,38,二次电气元件简介,功能：对电气回路中二次设备进行控制。,绘图符号,实物示意,控 制 开 关 类,39,二次电气元件简介,功能：对电气回路中特定状态进行控制。,绘图符号,实物示意,旋钮、按钮类,40,二次电气元件简介,功能：保护电气回路的二次设备。,绘图符号,实物示意,空气开关、熔断器类,41,二次电气元件简介,功能：对开关

9、柜设备内的环境状态进行监控， 以达到除湿、防凝露作用。,绘图符号,实物示意,温控器、加热器类,42,二次电气元件简介,功能：体现了继电器的集合，具有计量、测量、继电保护功能、远程控制、通讯等的功能，实现了变电站的综合自动化。,绘图符号,实物示意,微机保护类,43,二次电气元件简介,其它元件,压板,动态模拟指示器,照明灯,电磁门锁,44,二次电气元件简介,其它元件,导 线,接线端子,电度表接线盒,闭锁线圈,45,第五章二次回路原理简介,46,二次回路原理主要包括 测量 控制 信号 闭锁 照明 加热 压变 ,二次回路原理简介,47,二次回路原理简介,设计依据,用户提供的二次原理图 用户提供的二次端

10、子排图 用户提供的小母线图 与用户签订的技术协议 该地区的特殊要求 招标时的报价元件清单 项目负责人的书面特殊要求 ,48,二次回路原理简介,继电保护装置能反映供电系统中的电气设备发生故障或不正常工作状态，并能动作于断路器跳闸或启动信号装置发出预报信号的一种自动装置,继电保护的基本要求 选择性 速动性 灵敏性 可靠性 后备性,继电保护知识简介,49,二次回路原理简介,继电器保护类型 定时限过电流保护 反时限过电流保护 电流速断保护 零序电流保护 过负荷保护 低电压保护 差动保护 瓦斯保护 ,50,二次回路原理简介,继电器保护 常用代码及图表,51,二次回路原理简介,电流回路简介,电流互感器正常

11、工作时不允许副边开路： 因为互感器是运用电磁感应的原理进行工作的。当副边短路时，二次侧励磁产生的磁通对一次侧产生的磁通起去磁作用。开路时去磁的磁通消失，铁芯里的磁通迅速增长至严重饱和状态，而二次线圈的感应电势与磁通的增长率成正比例，则二次线圈必然感应出很高的电势。另外，铁芯损耗增加严重发热，可能烧坏互感器。,52,二次回路原理简介,测量电流回路简介,目的： 通过不同的仪表对回路负荷电流使用情况进行测量,53,二次回路原理简介,测量电压回路简介,目的： 通过不同的仪表对母线电压进行测量、计量电压输入,54,二次回路原理简介,控制回路简介,线路控制的基本要求： 电流/电压回路连接正确。 能手动或自

12、动合闸与跳闸。 应能保证断路器合闸线圈和跳闸线圈在合闸与跳闸完成后立即断电。 必须具有防止跳跃的电气闭锁。 应有能区分断路器手动及自动跳、合闸的位置信号。 应经过微型空气开关或熔断器供电。 若使用弹簧操作机构，应该有电气闭锁装置。 ,55,二次回路原理简介,控制电流回路简介,目的： 通过不同的继电器、微机保护装置对回路负荷电流情况进行监测。当回路电流发生变化时，其通过判断进行控制本设备的主回路是否断开。或发出预告/事故信号。,56,二次回路原理简介,控制电压回路简介,目的： 微机保护装置对回路电压进行监测。可以作为计量电压输入，也可以当母线系统发生接地时其通过判断进行控制本设备的主回路是否断开

13、，或发出预告/事故信号。,57,二次回路原理简介,控制断路器控制回路简介, 断路器合闸的基本条件： 回路电源接通。 电机储能完毕。 手车在试验/工作位置。 断路器在分闸状态。,58,二次回路原理简介,控制断路器储能回路简介,目的：为断路器合闸提供保障。,59,二次回路原理简介,控制断路器位置闭锁回路简介,目的：为断路器合闸提供保障。,60,二次回路原理简介,控制断路器合闸回路简介,目的：通过合闸线圈的吸合带动断路器结构联动使断路器主触头闭合。,61,二次回路原理简介,控制断路器分闸回路简介,目的：通过分闸线圈的吸合带动断路器结构联动使断路器主触头断开。,62,二次回路原理简介,控制断路器分合闸

14、控制回路简介, 防跳概念： 当手动合闸于故障线路时，断路器在继电保护作用下会立即跳闸，如此时控制开关仍处于进行合闸位置（手还未松开），则断路器跳闸后立即又合闸，合后又被继电保护跳开，.，这种多次的合、跳闸现象称断路器的“跳跃”。由于“跳跃”对断路器的使用寿命影响极大。 通过继电器TBJ联锁以实现防止“跳跃”的方法称为防跳。,63,二次回路原理简介,控制断路器分合闸控制回路简介, TBJ的作用： 为了保护出口继电器接点BCJ不被烧坏。因为断路器的常开辅助接点QF2应调整为在其主触头分离后、继电保护返回前断开，使跳闸直流回路由QF2开断，BCJ返回时不切断电流从而受到保护。但实际应用中可能由于某种

15、原因使QF2后于BCJ断开，以致烧坏BCJ接点。并联TBJ后，在跳闸过程中TBJ电流线圈动作使TBJ回路与BCJ回路并联，保护了BCJ接点。,64,二次回路原理简介,控制断路器分合闸控制回路简介, 电阻1R的作用： 由于保护出口回路BCJ串有信号继电器1XJ，为了保证信号继电器1XJ可靠动作。（1R的电阻一般只有1）,65,二次回路原理简介,控制断路器分合闸控制回路简介, 防跳概念： 通过继电器1ZJ联锁以实现防止“跳跃” 。 此思路来源于真空断路器的内部防跳。,66,二次回路原理简介,控制断路器分合闸控制回路简介, （）SM： 闪光小母线, LD、HD： 通过控制开关KK的位置状态进行监视跳

16、、合闸回路是否完好及控制开关KK的位置。,67,二次回路原理简介,控制断路器分合闸控制回路简介, 控制开关KK作用： 电气控制断路器的合、跳闸操作及控制跳、合闸回路监视信号状态。,68,二次回路原理简介,控制保护实现回路简介,通过电流回路的电流继电器辅助接点的组合实现保护出口继电器的启动、事故信号的启动，从而实现了断路器保护跳闸及发信的功能。,69,二次回路原理简介,控制断路器分合闸控制回路实例,利用微机测控保护装置实现断路器合、跳闸控制,70,二次回路原理简介,控制开关量微机输入回路实例,通过真空断路器状态、控制开关状态、接地刀闸状态、压板状态等开关量的输入，实现微机装置的远程显示、发信号及

17、控制操作,71,二次回路原理简介,信号事故回路简介,目的： 当断路器通过控制开关KK进行合闸后，当线路发生故障时，断路器跳闸后此回路接通向信号箱或中央信号系统发出事故告警信号（电铃）。,72,二次回路原理简介,信号预告回路简介,目的： 帮助发现某些不需要立即跳闸的故障或不正常工作情况，以便采取措施并加以处理，防止事故扩大。当线路发生故障时，通过回路中信号继电器接点接通向信号箱或中央信号系统发出预告告警信号（电笛）。,73,二次回路原理简介,信号事故/预告回路简介,目的： 当控制回路使用微机保护装置时，运用微机装置的集成功能，可以向信号屏发事故/预告信号。,74,二次回路原理简介,闭锁接地开关回

18、路简介,目的： 当线路侧带电显示器到高压有电时，启动带电显示器装置闭锁接点，从而使闭锁线圈GD(Y0)闭锁 。使接地开关操作手柄无法插入接地开关操作孔，从而达到了无法操作接地开关的分、合目的。 实现了“五防”中的防止带电合接地开关功能 。,75,二次回路原理简介,闭锁接地开关与后下门回路简介,目的： 当接地开关与后下门采用机械联锁时，采用图示回路(可以实现双向反闭锁）； 当接地开关与后下门采用电气联锁时，需要在后下门上安装电磁门锁（DS)，只有在接地开关闭合状态时(GDS10)才能使电磁门锁（DS）解锁（只能实现单项闭锁）。 实现了“五防”中的防止误入带电间隔功能 。,GD(S10),DS,7

19、6,二次回路原理简介,闭锁母联/隔离之间回路简介,目的： 只有在母联柜中的断路器处于分闸状态(QF)，才能进行隔离柜中隔离手车的摇进/摇出。 实现了“五防”中的防止带负荷推拉隔离手车的功能 。,77,二次回路原理简介,闭锁母联/隔离之间回路简介,目的： 当回路中有两进线、一母联方案时，只能实现三合二功能。 实现了电气联锁中的“三合二” 功能 。,78,二次回路原理简介,闭锁其余回路简介,计量柜与进线开关柜之间的电气联锁。,进线开关柜与上一级隔离刀闸之间的电气联锁。,电容器(接地变)柜与电容器(接地变)网门之间的电气联锁。,进线开关柜与PT柜中接地手车之间的电气联锁。,79,二次回路原理简介,照

20、明回路简介,目的： 通过在电缆室或继电器室增加照明灯，当检修或现场巡检时，方便查看柜内元件状态及连线。,80,二次回路原理简介,加热回路简介,目的： 通过在电缆室或开关室增加加热器及传感器，对开关柜设备内的环境状态进行自动监控， 以达到除湿、防凝露作用。,81,二次回路原理简介,电压回路简介,电压互感器正常工作时二次侧严禁短路： 因为互感器是运用电磁感应的原理进行工作的。电压互感器在正常运行时处于空载状态，负载电流接近于励磁电流，二次侧电流很小，导线很细。若二次侧短路时，较大的短路电流会烧毁二次侧线路，造成电压互感器损坏。,82,二次回路原理简介,电压回路简介,目的： 提供100V电压供微机保

21、护电压输入、计量电压输入，低电压保护启动继电器用。,83,二次回路原理简介,电压回路简介,监测到PT回路断线、低电压启动发信功能。,84,二次回路原理简介,计量柜计量回路简介,85,二次回路原理简介,指示回路简介,86,二次回路原理简介,带电显示器回路简介,带电显示器 传感器,带电显示器 装 置,87,二次回路原理简介,开关量备用/通信回路简介,开关备用辅助接 点,通讯回路,88,二次回路原理简介,工厂化后的二次原理图示例,89,第六章二次原理中元件选型简介,90,二次原理中元件选型简介,表计-选择,根据一次回路中电流互感器、电压互感器的变比选参数。,注意：表计显示均是通过二次反映的一次电流、

22、电压,91,二次原理中元件选型简介,熔断器-选择,1、熔断器额定电流 IN.FU应大于或等于所装熔体额定电流IN.FE . 即： IN.FU = IN.FE 2、正常工作时熔断器的熔体不应熔断，即： IN.FE = IW MAX (IW MAX 为通过熔体的最大工作电流） 3、在电机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流IPK作用下不应熔断，即： IN.FE = KIPK K为计算系数。当电机启动时间t8s时，取K=0.50.6. 4、对于变压器所配熔断器，熔体额定电流按照变压器一次电流的1.22倍选取。 如： RT14-20/4A gL1-15/6A,92,二次原理中元件选型简介,空气开关-选择,根

23、据回路负载大小，考虑空气开关的脱扣能力及断流能力，按照一次回路中电流的1.52倍选择 如： C65N-2P/6A L7-6/2/C,93,二次原理中元件选型简介,电压元件-选择,根据回路控制电压状况，在只有开关量输入元器件线圈时，回路中元器件必须按照电压型号选择(线圈电阻接近无穷大)。如图中LD、HD、SJ、5XJ电压均按照DC220V选型。,由于断路器跳、合闸线圈是按照电压进行控制的，因此，图中如图中LD、HD按照电压DC220V选型。,图中TBJ继电器为电压、电流型，因此，电压按照控制电压DC220V选型。,94,二次原理中元件选型简介,如左图所示：电流继电器14LJ一般根据设计院提供的资

24、料中的电流等级选择。 因为：此继电器电流的大小需要根据回路最大短路容量、电流，最小短路容量、电流，回路电阻等方面才能确定继电器的保护动作电流。,电流元件-选择,若：12LJ 为速断保护继电器 34LJ为过电流保护继电器 则34LJ继电器的电流比12LJ继电器的电流要大的多。,95,二次原理中元件选型简介,如左图所示：VS1真空断路器跳闸线圈TQ功率为198W，控制电压为DC220V。 则跳闸线圈回路电流 I=P/U =198/220 =0.9A 因为：断路器跳、合闸线圈是按照回路控制电压动作的。因此，TBJ、1XJ继电器必须为电流型(线圈电阻接近零)。考虑跳闸线圈正常工作时回路电流为0.9A，

25、因此TBJ、1XJ继电器动作电流必须小于0.9A。可以选择0.75A、0.5A、0.25A.,1XJ-DX-31A 0.5A TBJ-DZB-15 0.5A DC220V,电流元件-选择,96,二次原理中元件选型简介,如上图所示：电阻2R功率为50W，电阻为4000 回路控制电压为DC220V。 则回路电流 I=U/R = 220/4000 =0.05A 因为：根据上图所示，继电器6XJ一般选择电流型(线圈电阻接近零)。因此继电器6XJ动作电流必须小于0.05A。可以选择0.025A、0.015A、0.01A.,6XJ-DX-31A 0.015A,电流元件-选择,97,二次原理中元件选型简介,

26、如上图所示：继电器BCJ型号为：DZ-17 回路控制电压为DC220V。 经查继电器样本可知：DZ-17 在控制电压为DC220V时线圈电阻为9K, 则回路电流 I=U/R = 220/9000 =0.025A 因为：根据上图所示，继电器3XJ动作电流必须小于0.025A。可以选择0.015A、0.01A。 此电流可能导致继电器不能可靠动作。 因此，需要在继电器旁并联一只电阻。根据并联原理，电阻1R可选:功率为50W，电阻为4000 则回路电阻为：R=1/RBCJ+1/R1R = 1/9000+1/4000 = 2769 () 则回路电流 I=U/R = 220/2769 =0.08A继电器3

27、XJ可以选择0.005A、0.025A ,电流元件-选择,1R,98,第七章二次回路安装接线图简介,99,二次回路安装接线图简介,二次回路安装接线图是生产制造、现场施工、试验、验收的主要资料。 安装接线图包括仪表柜内元件布置图和端子排图。 柜内元件布置图是决定柜内各个元件安装位置。绘制依据为二次原理图纸。 端子排图是表示柜内安装端子排的数目、类型、排列次序及连线方式。绘制依据为设计院提供的端子排图。,基 本 概 念,100,二次回路安装接线图简介,元件分布布置示意,仪表门板(背时),后下门板,开关室,电缆室,继电器室,端子排放置区域,101,二次回路安装接线图简介,二次回路安装接线图中的每一个元件都必须进行标志，具体方法见左图所示。 具体内容包括： 与元件布置图相一致的安装单位编号和设备顺序编号，如I1、I2。其中罗马数字I表示安装位置编号，阿拉伯数字1、2表示设备顺序号。 与二次原理图相一致的设备、文字符号，如A、W. 与设备表中相一致的元件型号、技术参数，如16