第十章-发电厂和变电所电气二次回路

1、第十章 发电厂和变电所电气二次回路,第一节 发电厂和变电所的控制方式,第二节 二次接线图,第三节 断路器控制回路的基本接线,第四节 中央控制信号,一、发电厂的控制方式 发电厂电气设备的控制，按控制地点可分为： 1）就地控制，即在设备安装地点进行控制； 2）集中控制，即将主要设备的控制集中在主控制室或单元控制室及网络控制室进行。 1主控制室控制方式 单机容量为 100MW 及以下的中、小型火电机组采用。主要电气设备在主控制室进行控制，锅炉、汽机设备则分别在锅炉控制室和汽机控制屏控制。 主控制室为全厂的控制中心，要求监视方便、操作灵活，并能够与全场进行联系。,第一节 发电厂和变电所的控制方式,图

2、10-1 火电厂主控制室的典型平面布置图,主环一般采用 形布置。 主环正中：发电机、主变压器、母联断路器、分段断路器、中央信号等的控制屏；,主环两侧：35kV 及以上线路、专用旁路断路器、厂用变压器、直流系统、远动系统等的控制屏； 主环后面：不需要经常监视的继电保护及自动装置屏、电能表屏等。 主控制室的位置，应使控制电缆最短，并使运行人员的联系方便。对于小型发电厂，一般设在主厂房的固定端；对于中型发电厂，一般与主厂房分开，而与 610kV 主配电装置相连，与主厂房之间有天桥连通。 2单元控制室的控制方式 单机容量为 200MW 及以上的大型火电机组，广泛采用单元控制室的控制方式。单机容量为 1

3、25MW 的火电机组也宜采用。 这种控制方式是将同一单元的炉、机、电的主要设备集中在一个控制室控制。其优点是有利于运行人员协作配合，有利于炉、机、电的统一指挥、安全经济运行及事故处理，改善炉、机的值班条件。,通常每个单元控制室控制 12 台机组。当主接线较简单、110kV 及以上的线路较少或机组最终台数只有 2 台时，电网的控制可设在第一单元控制室内；否则，应另设网络控制室。 单元控制室控制的设备为：主厂房内的锅炉、汽轮机、发电机-双绕组变压器单元、发电机励磁系统、高压厂用工作及备用变压器、主厂房内采用明备用的低压厂用变压器及与它们有密切联系的制粉、除氧、给水系统等；全厂公用设备集中在第一单元

4、控制室控制。单元控制室的网控屏或网络控制室控制的设备为：三绕组变压器或自耦变压器（联络变压器）、高压母线设备、110kV 及以上线路、并联电抗器等。,单元控制室一般设在主厂房炉、机间的适中位置，以方便运行操作和处理事故。 单独网控室的布置与变电所控制室的布置相同。,图 10-2 单元控制室平面布置图,二、变电所的控制方式 变电所的控制方式分为有人值班和无人值班两种方式。220kV 枢纽变电所、330500kV 变电所宜为有人值班方式，设主控制室；220kV 终端变电所、110kV 及以下的变电所宜为无人值班方式，不设主控制室，可设二次设备间。 变电所控制室一般采用 型、 型或直列式布置。主环的

5、正面一般采用直列式布置；当屏（屏台）超过 9 块时，也可采用弧形布置。主变压器、联络变压器、母线设备、调相机及中央信号装置的控制屏布置在主环正面；35kV 及以上的线路控制屏、并联静补装置控制屏等可根据规划确定 布置在主环正面或侧面；继电保护和装置屏一般布置在主环后面。 变电所 型控制室平面布置图与图 10-1 相似。,第二节 二次接线图,一、二次接线图的内容 二次接线图是用国家标准所规定的二次设备图形、文字符号表示二次设备相互连接的电气接线图。 二次接线图内容包括： （1）交流回路。 1）交流电流回路：由电流互感器的二次绕组与测量仪表和继电器的电流线圈串联组成； 2）交流电压回路：由电压互感

6、器的二次侧引出的小母线与测量仪表和继电器的电压线圈并联组成。 （2）直流回路。由直流小母线、熔断器、控制开关、按钮、继电器及其触点、断路器辅助开关的触点、声光信号元件、连接片（俗称压板）等设备组成。,二、二次接线图的表示方法及图形、文字符号 （1）原理接线图。包括：归总式原理接线图；展开式原理接线图。 （2）安装接线图（即施工图）。包括：屏面布置图；屏后接线图。,三、原理接线图 原理接线图是表示二次回路工作原理的接线图。 1归总式 特点：将二次接线与一次接线的有关部分绘在一起，各元件用整体形式表示；相互联系的交流电流回路、交流电压回路（本例未绘出）及直流回路都综合在一起，并按实际连接顺序绘出。

7、,图10-3 610kV线路过电流保护 归总式原理图,优点：清楚地表明各元件的形式、数量、相互联系和作用，使读者对装置的构成有一个明确的整体概念，有利于理解装置的工作原理。 缺点：当元件较多时，接线相互交叉，画面零乱；没有给出元件内部接线，没有元件端子及回路编号，使用不方便；直流部分仅标出电源极性，没有具体表示从哪组熔断器引来；信号部分只标出“至信号”，未表示出具体接线。 2展开式原理接线图 特点：交流电流回路、电压回路（本例未绘出）及直流回路分开表示；属于同一仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和触点分开画，采用相同的文字符号，有多副触点时加下标；交、直流回路各分为若干行，交流回路按相的顺序画，

8、直流回路基本上按元件的动作顺序从上到下排列。每行中各元件的线圈和触点按实际连接顺序排列。每回路右侧有文字说明，引至端子排的回路加有编号。,优点：接线清晰，便于阅读，易于了解整套装置的动作程序和工作原理，便于查找和分析故障。实际工作中用得最多。 缺点：元件展开后，需要读者在多张图纸中寻找元件的相关部分，易造成动作过程分析不完整。,图10-4 610kV线路过电流保护 展开图,四、安装图 安装图是表示二次设备的具体安装位置和布线方式的图纸。安装单位是指二次设备安装时所划分的单元，一般是按主设备划分。 在一块屏上属于某个一次设备或某套公用设备的全部二次设备称为一个安装单位。 安装单位名称以汉字表述，

9、如发电机、变压器等；安装单位编号则以罗马数字表述，如、等。 1屏面布置图 是表示二次设备的尺寸、在屏面上的安装位置及相互距离的图纸。应按比例绘制（一般为 1:10）。,图10-5 35kV 线路控制屏 屏面布置图,图10-6 继电保护屏 屏面布置图,（1）应满足的要求 1）凡需监视的仪表和继电器都不要布置得太高； 2）对于检查和试验较多的设备，应位于屏中部，同类设备应布置在一起，以方便检查和试验； 3）操作元件的高度要适中，相互之间要留有一定的间距，以方便操作和调节； 4）力求布置紧凑、美观。相同安装单位的平面布置应尽可能一致；同一屏上的若干安装单位，其设备一般按纵向划分。 （2）控制屏屏面布

10、置图。 1）上部为测量仪表，并按最高一排仪表取齐； 2）中部为光字牌、转换开关和同期开关等及其标签框，光字牌按最低一排取齐； 3）下部为模拟接线、QS 位置指示器、QF 位置指示灯、QF 控制开关等。发电机控制屏台下部还有励磁调节手轮。,模拟母线按表10-3涂色。 （3）继电器屏屏面布置图。 屏面上设备一般有各种继电器、连接片、试验部件及标签框。 1）调整、检查较少、体积较小的继电器，如电流、电压、中间继电器等，位于屏的上部； 2）调整、检查较多、体积较大的继电器，如重合闸、功率方向、差动、阻抗继电器等，位于屏的中部； 3）信号继电器、连接片及试验部件等位于屏下部，便于保护的投切、复归。屏下部

11、离地250mm处开有 50mm的圆孔，供试验时穿线用。,表 10-3 控制屏屏面模拟母线涂色,2屏后接线图 屏后接线图是表明屏后布线方式的图纸。它是根据屏面布置图中设备的实际安装位置绘制，但系背视图，及其左右方向与屏面布置图相反；屏后两侧有端子排，屏顶有小母线，屏后上方的特制钢架上有小刀闸、熔断器和个别继电器等；每个设备都有“设备编号”，设备的接线柱上都加有标号和注明去向，即“相对编号” 。屏后接线图不要求按比例绘制。 （1）设备编号。 通常在屏后接线图各设备图形的左上方都贴有一个圆圈，表明设备的编号。 （2）回路标号。 回路加标号的目的是：了解该回路的用途及进行正确的连接。回路标号由 14

12、个数字组成，对于交流回路，数字,图 10-7 屏后接线图设备编号示例,前加相别文字符号；不同用途的回路规定不同标号数字范围，反之，由标号数字范围可知道属哪类回路。 回路标号是根据等电位原则进行，即任何时候电位都相等的那部分电路用同一标号。具体工程中，只对引至端子排的回路加以标号，同一安装单位的屏内设备之间的连接一般不加回路标号。,（3）端子排编号。 屏内设备与屏外设备之间的连接，屏内设备与屏后上方直接接至小母线的设备的连接，各安装单位主要保护的正电源的引接，同一屏上各安装单位之间的连接及经本屏转接的回路等，都要通过一些专门的接线端子，这些接线端子的组合称为端子排。,图 10-8 端子排表示方法

13、示意图,1）最上面一个端子，标出安装单位编号（罗马数字表示，同时也代表该端子排的设备编号）及名称（汉字）。 2）下面的端子在图上皆画成三格，从左（屏内侧）至右（屏外侧）各格的含义如下： 第一格表示屏内设备的文字符号及设备的接线柱号； 第二格表示端子的顺序号和型号； 第三格表示安装单位的回路编号和屏外或屏顶引入设备的文字符号及接线柱号。其中回路编号也可在第一格表示。 3）端子按用途分成以下几类： 一般端子：用于连接屏内、外端子； 试验端子：用于需接入试验仪表的电流回路，为电流互感器二次回路专用；,连接型试验端子：用于在端子上需要相互连接的电流试验回路； 连接端子：用于上下端子间连接构成回路； 标

14、准端子：用于屏内、外导线直接连接； 特殊端子：用于需要很方便地断开的回路，如事故回路、预告回 路、至闪光小母线的回路等； 终端端子：用于固定端子或分隔不同安装单位的端子排； 隔板：在不需要标记的情况下作绝缘隔板，并作增加绝缘强度用。,（4）设备接线编号。 普遍采用“相对编号法”，即在需要连接的两个接线柱上分别标出对方接线柱的编号。 屏后接线的依据是展开图，所以，读屏后接线图应结合展开图进行。从图中可看出相对编号法的应用。,图 10-9 10kV 线路过电流保护的 安装接线图,一、控制开关 用于强电一对一控制的控制开关多采用 LW2 系列万能密闭转换开关。该系列开关除了在控制回路中用做控制开关外

15、，还在各种测量、信号、自动装置及监察装置等回路中用做转换开关。 LW2 系列不同用途的开关，外形和基本结构相同。 LW2Z 型控制开关，其结构包括：操作手柄、面板、触点盒、主轴、定位器、限位机构、自复机构等。 触点盒一般有数节,装于转轴上；每节触点盒都有四个定触点和一副动触片；手柄通过主轴与触点盒连接。手柄操作为旋转式，定位器用来使手柄固定位置，可以每隔 90或者 45设一个定位；限位机构用来限制手柄的转动；自复机构使手柄能自动从某个操作位置回复到原来的固定位置。 有多种不同型式的触点盒，可据需要自由组合：无自由行程、有45的自由行程、有90的自由行程、有 135的自由行程等型式。,第六节 断

16、路器控制回路的基本接线,二、对控制回路的基本要求及分类 1基本要求 （1）应能用控制开关进行手动合、跳闸，且能由自动装置和继电保护 实现自动合、跳闸。 （2）应能在合、跳闸动作完成后迅速自动断开合、跳闸回路。 （3）应有反映断路器位置状态（手动及自动合、跳闸）的明显信号。 （4）应有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。 （5）应能监视控制回路的电源及其合、跳闸回路是否完好。 2分类 （1）按监视方式可分为： 灯光监视的控制回路 多用于中、小型发电厂和变电所。 音响监视的控制回路 常用于大型发电厂和变电所。,（2）按电源电压可分为： 强电控制 其直流电压为 220V 或 110V。 弱电控制

17、其直流电压一般为 48V。 三、灯光监视的断路器控制和信号回路 1带电磁操动机构的断路器控制和信号回路 （1）手动合闸过程 1）合闸操作前，SA 在“分闸后”位置。 FU1 SA(11-10)HGQF1KMFU2 HG 平光,图10-26 带电磁操动机构的断路器控制回路,2）SA 转至“预备合闸”位置。 M100()SA(9-10)HGQF1KMFU2 HG 闪光 3）SA 转至“合闸”位置。 FU1SA(5-8)KCF2QF1KMFU2 KM 动作 当 QF 完成合闸后 FU1SA(13-16)HRKCFIQF2YTFU2 HG 灭，HR 平光 4）SA 返回到“合闸后”位置。 FU1SA(

18、13-16)HRKCFIQF2YTFU2 HR 保持平光 （2）手动跳闸（与手动合闸操作相似） 1）分闸操作前，SA 在“合闸后”位置。 SA(13-16)HRQF1KM HR 平光 2）SA 转至“预备分闸”位置。 M100()SA(13-14)HRKCFIQF2YTFU2 HR 闪光,3）SA 转至“分闸”位置。 FU1SA(6-7)KCFIQF2YTFU2 YT 动作，使QF 分闸 当 QF 完成分闸后 FU1SA(11-10)HGQF1KMFU2 HR 灭，HG 平光 4）SA 返回到“分闸后”位置。 FU1SA(11-10)HGQF1KMFU2 HG 保持平光 （3）自动合闸（备自投

19、、自动重合闸等） 当自动装置动作后 FU1KCKCF2QF1KMFU2 HG 灭，KM 动作，使 QF 自动合闸,M100(+)SA(1415)HRKCFI QF2YT HR 闪光 （4）自动跳闸 继保动作后 FU1KCOKSKCFIQF2YTFU2 YT 动作，QF 自动跳闸；KCFI 防跳；KS 动作发信；HR 灭 跳闸后 M708SA(13)SA(1917)QF3 事故音响动作，蜂鸣器响 （5）“防跳”装置 合闸时（含手动和自动），断路器合闸于永久性故障，继电保护动作（KCO 闭合）于分闸；如由于某种原因造成 SA （5-8）或 KC 未复归（断开），则断路器会再次合闸，永久性故障使得断

20、路器再次分闸；断路器的多次分、合闸现象，为断路器的跳跃现象。,断路器的跳跃将导致其电气寿命和机械寿命的缩短。 断路器的防跳措施有：机械防跳和电气防跳。 电气防跳的工作原理： KCOKSKCFIQF2YT YT 动作 QF 自动跳闸的同时，KCFI动作 KCF2 开断开KM 动作回路“防跳”动作 KCF1 合KCFV动作“防跳”自保持， 直到SA(58)或KC 断开，即跳跃条件不成立 KCF3 合防止KCO 先于KCF3 断开时，烧损 KCO 触点 2带弹簧操动机构的断路器控制回路 弹簧操动机构是预先利用电动机使合闸弹簧拉紧储能，合闸线圈 YC的作用是释放合闸弹簧，来实现断路器的合闸动作。,图1

21、0-27 带弹簧操作机构的断路器控制回路,接线及工作原理与“带电磁操动机构的断路器控制回路” 的不同点是： （1）弹簧操动机构是预先利用电动机使合闸弹簧拉紧储能，合闸线圈的作用是在合闸时使锁扣转动，释放合闸弹簧，,最终实现断路器合闸。因此，其合闸电流较电磁操动机构的合闸电流小得多，可以由控制开关SA的触点直接控制合闸线圈YC，而不需要合闸接触器。 （3）在图中，储能弹簧触点 DT1DT4 为弹簧未拉紧时的状态；当弹簧拉紧时，状态相反。 （4）在合闸回路中，串入了常开触点 DT1，在弹簧未拉紧时，DT1 断开，合闸回路被闭锁而不能合闸；只有弹簧拉紧，DT1 闭合后，才能进行合闸。 （5）在电动机

22、 M 的回路中，串入了储能弹簧常闭触点 DT2、DT3，在断路器合闸时弹簧释放能量后闭合，启动 M 重新给弹簧储能，大约几秒钟后弹簧拉紧，储能结束，DT2、DT3 断开，电动机停运，DT1 闭合，为下一次合闸作准备。 （6）利用常闭触点 DT4 构成弹簧未储能信号回路。当弹簧未拉紧（包括储能过程）时，DT4 闭合，发出“弹簧未储能”预告信号。,3带液压操动机构的断路器控制回路 液压操动机构是利用液压储能作为断路器分、合闸的动力；分、合闸线圈只是分别作用于机构中的分、合闸电磁阀，其电流小，均可以 SA 直接控制。 但由于是液压储能，在控制回路中增加了相应的压力闭锁和监视。 其中，微动开关和压力继

23、电器触点所对应的压力整定值关系如下： 压力过高（KP2）油泵停止（CK3）油泵启动（CK2）合闸闭锁（CK1）跳闸闭锁（CK4）压力过低（KP1）。机构的正常油压应维持在启、停泵整定压力之间。 接线及工作原理与“带电磁操动机构的断路器控制回路” 的不同点是：,（1）在合闸回路串入触点 CK1，压力高于“合闸闭锁”值时，CK1 闭合，允许合闸；压力低至“合闸闭锁”值及以下时，CK1 断开，切断合闸回路，实现合闸闭锁。 （2）在跳闸回路中串入 2KC 的常开触点。压力高于“跳闸闭锁”值时，CK4 闭合，2KC 启动，其常开触点闭合，允许跳闸；压力低至“跳闸闭锁”值及以下时，CK4 断开，KC 返回

24、，其常开触点切断跳闸回路，实现跳闸闭锁。 （3）“压力过低”时，压力继电器常闭触点 KP1 闭合；“压力过高”时，压力继电器常开触点 KP2 闭合。两者均启动 3KC，由常开触点 3KC1 发出“压力异常”信号；同时，常闭触点 3KC2 断开，KM 返回，切断了油泵电动机M 启动回路。当压力过低（甚至突然降为零）时，可以防止动力的慢分闸（可导致断路器爆炸或烧毁）。压力在“过低”、“过高”之间，即压力在正常范围内时，KP1、KP2 均断开，3KC 失磁。,（5）压力低至“油泵启动”值时，常开触点 CK2 闭合，（压力在正常范围内时，3KC 不动作，常闭触点 3KC2 闭合），KM 启动，并经常开

25、触点 CK3及常开触点 KM1 自保持，主触点 KM2、KM3 启动油泵电动机 M，同时辅助常 开触点 KM4 发“油泵电动机启动”信号。当压力高于“油泵启动”值时，CK2 断开；当压力升高到“油泵停止”值时，CK3 打开，油泵停止升压。 由此保持油液的压力在一定范围内。,四、音响监视的控制回路（带电磁操动机构）,图10-29 音响监视的断路器（带电 磁操动机构）控制回路,1接线及工作原理与“带电磁操动机构的断路器控制回路” 有所不同。 （1）以跳闸位置继电器 KCT 代替绿灯 HG，以合闸位置继电器 KCC 代替红灯HR； （2）断路器的位置信号回路与控制回路是分开的，且只用一个安放在控制开

26、关手柄内的指示灯； （3）在位置信号灯回路及事故音响信号启动回路中，分别用 KCT 和KCC 的常开触点代替断路器的辅助触点，节省控制电缆。 （4）由于自由一个信号灯，所以将 KCT 和KCC 移到信号灯前面。,2工作原理 （1）手动合闸。 1）合闸操作前，SA 在“分闸后”位置 FU1KCTQF1KMFU2 KCT 动作 700FU3SA（15-14）KCT1SA（1-3）及灯FU2 700 灯平光 2）SA 转至“预备合闸”位置。 M100（）SA（13-14）KCT1SA（2-4）及灯R灯闪光 3）SA 转至“合闸”位置 FU1SA（9-12）KCF2QF1KMFU2 KCT 失电，信号

27、灯灭；KM 和YC 动作，QF 合闸 QF 合闸完成后 FU1KCCKCFIQF2YT FU2 KCC 动作,700FU3SA（17-20）KCC1SA（2-4）及灯R700 灯平光 4）SA 返回“合闸后”位置 700FU3SA（17-20）KCC1SA（2-4）及灯R700 灯平光 （2）手动跳闸。其操作过程及原理与手动合闸完全相似。 （3）自动合闸自动装置动作，KC1 闭合 FU1KC1KCF2QF1KMFU2 KCT 失电，信号灯灭；KM 和YC 动作，QF 合闸 M100(+)SA(18-19)KCC1SA（1-3）及灯R700 灯闪光 （4）自动跳闸 FU1KC1KCFIQF2YT

28、FU2 YT 动作，QF 自动跳闸；KCC 被短接，灯灭,跳闸后 M708R2SA(5-7)SA(21-23)KCT2700 蜂鸣器响 （5）音响监视 利用 KCC、KCT 的触点来监视电源、控制回路熔断器及分、合闸回路的完好性。 1）KCT 能监视合闸回路是否完好。 分闸位置，KCT 动作，常闭触点 KCT3 断开；但KCC不动作，常闭触点KCC2 闭合。当合闸回路断线（例如 KM 开路）、电源消失、熔断器动作等，KCT失电返回，KCT3 闭合。此时有KCC2 和KCT3 同时闭合时，接通断线预告信号小母线 M713，启动预告信号装置，发出音响信号（电铃）。同时，KCT1的断开将使得该回路的

29、信号灯熄灭，供运行人员了解哪个断路器的控制回路故障。 2）KCC 能监视跳闸回路是否完好。,中央信号由事故信号和预告信号组成。分别用来反映电气设备的事故及异常运行状态。中央信号是控制室控制的所有安装单位的公用装置。 一、事故信号 事故信号的作用是：当断路器发生事故跳闸时，发出信号，通知运行人员及时处理。事故信号包括音响信号和灯光信号。其中，音响信号为蜂鸣器；灯光信号包括断路器的位置信号灯、继电保护动作的光字牌等。 事故信号装置有个别复归、不能重复动作和中央复归、能重复动作两类。前者用于小型变电所及小型发电厂的炉、机、给水等控制屏；后者用于大中型厂、所。 能重复动作的事故信号装置的主要元件是冲击继电器（或称脉冲继电器）。在强电控制中，常用的冲击继电器有三类：由极化继电器作为执行元件的JC 系列、由干簧继电器作为执行元件的 ZC 系列及由半导体构成的 BC系列。,第十一节 中央信号,图10-47 用JC-2型冲击继电器构成的中央事故信号回路,图示为用JC-2 型冲击继电器构成的中央事故信号回路。 虚框内为冲击继电器的内部电路，它包括：具有双线圈和双位置的极