第八章 发电厂和变电站的控制及信号

发电厂电气部分电子教案第八章

发电厂和变电站的控制与信号发电厂和变电站的控制方式断路器的控制与信号回路

主要内容第一节发电厂和变电站的控制方式

一、发电厂的控制方式

宏观

主控制室方式机炉电(汽机、锅炉和电气)集中控制方式微观

模拟信号测控方式数字信号测控方式

共存方向第一节发电厂和变电站的控制方式

1．主控制室控制方式

图8-1典型火电厂主控制室的平面布置图

特征凡需要经常监视和操作的设备，位于主环正中的屏台上，而线路和厂用变压器的控制元件、直流屏及远动屏等均布置在主环的两侧。凡不需要经常监视的屏布置在主环的后面。主控制室常与6～10kV配电装置室相连，并与主厂房通过天桥连通。环形第一节发电厂和变电站的控制方式2．机炉电集中控制方式指机组的机、炉、电设备集中在一个单元控制室控制。

（单机容量为20万kW及以上的大中型机组）

主厂房内的汽轮机

发电机锅炉厂用电联系密切的制粉、除氧、给水系统等控制的范围

在集中控制方式下，常设有独立的高压电力网络控制室，实际就是一个升压变电站控制室，主变压器及接于高压母线的各断路器的控制与信号均设于网络控制室。第一节发电厂和变电站的控制方式图8—2某大型机组的机炉电集中控制室场景

第一节发电厂和变电站的控制方式二、变电站的控制方式

值班员控制方式调度中心综合自动化站控制中心远方遥控方式。有无值班员控制开关控制

计算机键盘控制主控制室内的集中控制设备附近的就地控制

分类强电控制：工作电压DC1l0V或220V弱电控制：工作电压为DC48V(个别为24V)控制电源电压的高低一般只用于控制开关所在的操作命令发出回路和电厂的中央信号回路第二节二次回路接线图

二次设备：对一次设备进行测量、保护、监视、控制和调节的设备。它包括测量仪表、继电保护、控制和信号装置等。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备相互关联。二次回路：由二次设备组成的回路，它包括交流电压回路、交流电流回路、断路器控制和信号直流回路、继电保护回路以及自动装置直流回路等。二次接线图：用二次设备特定的图形符号和文字符号来表示二次设备相互连接情况的电气接线图。

图形符号和文字符号都是按国家标准规定画(列)出的。二次接线图常用图形符号新旧对照表见表8-1，常用文字符号对照表见表8-2。第二节二次回路接线图二次接线图的表示法：①归总式原理接线图②展开接线图③安装接线图三种！一、归总式原理接线图

有关的一次设备及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回路。特征第二节二次回路接线图举例

图8—3l0kV线路过电流保护原理接线图原理：

当线路发生短路或过负荷时，至少流经A相和C相电流互感器之一的二次侧电流显著增大，当超过电流继电器KA1或KA2的定值时，KA1或KA2(有时二者同时)动作，致使其动合触点闭合，从而导致KT时间继电器线圈通电。在经历KT所整定的延时动作时间后，KT的动合延时闭合触点合上，又因断路器现处合闸位置，故其动合辅助触点在合位，这样KS和YT动作，从而引起QF跳闸，并由KS发跳闸信号，以便于值班员确认保护已动作。第二节二次回路接线图优点：能够使看图者对二次回路的原理有一个整体概念。缺点：①只能表示继电保护装置的主要元件，而对细节之处无法表示；②不能表明继电器之间接线的实际位置，不便于维护和调试；③没有表示出各元件内部的接线情况，如端子编号、回路编号等；④标出的直流“+”、“一”极符号多而散，不易看图；⑤对于较复杂的继电保护装置很难表示，即使画出了图也很难让人看清楚。

原理接线图主要用于体现二次装置的整体工作原理及其组成，无法说明各元件之间的具体连接情况(接线端子和回路)。原理图的用途是有限的。第二节二次回路接线图二、展开接线图

二次电路按交流和直流分开画电路的每个元件在回路中又被分解成若干部分特征图8-4l0kV线路过电流保护展开图

在展开图中，无论元件、线圈和触点等都应按规定的文字符号加以注明，以免发生理解错误。将回路中的电源、按钮、触点、线圈等元件的图形符号依电流通过的方向，由左至右、由上到下顺序排列起来，最后便构成完整的展开图。在图的右侧附有文字说明回路的作用。第二节二次回路接线图优点：①容易跟踪回路的动作顺序；②在同一个图中可清楚地表示某一次设备的多套保护和自动装置的二次接线回路，这是原理图所难以做得到的；③易于阅读，容易发现施工中的接线错误。由于展开图条理清晰，能一条一条地检查和分析，因此实际中用得最多。第二节二次回路接线图三、安装接线图

安装接线图：屏面布置图

屏后接线图端子排图和电缆联系图。

1．屏面布置图

展示在控制屏(台)、继电保护屏和其他监控屏台上二次设备布置情况的图纸，是制造商加工屏台、安装二次设备的依据。要求①凡须经常监视的仪表和继电器都不要布置得太高；②操作元件的高度要适中，使得操作、调节方便，它们之间应留有一定的距离，操作时不致影响相邻的设备；③检查和试验较多的设备应布置在屏的中部，而且同一类型的设备应布置在一起，这样检查和试验都比较方便。屏面布置应力求紧凑和美观。第二节二次回路接线图图8-5110kV线路控制屏屏面布置图图8-6继电保护屏屏面布置图第二节二次回路接线图2．屏后接线图屏后接线图是以屏面布置图为基础、以原理接线图为依据而绘制的接线图。

表明了屏内各二次设备引出端子之间的连接情况；以及设备与端子排的连接情况。制造厂用于指导屏上配线和接线施工单位用于现场二次设备的安装作用屏的两侧一般有垂直布置的端子排处于屏顶的各种小母线熔断器和小隔离开关一些二次设备的背面及其接线端子视觉信息第二节二次回路接线图（1）端子排组成：若干节接线端子

每节接线端子绝缘座

导电片：

两端各有一个固定导线用的螺丝，可使两端的导线接通。①屏内设备相隔较远时的连接；②屏内设备与屏外设备(如电流互感器)之间的连接；③不同屏的设备之间的连接，端子排每行两侧均有相连通的端子，每个端子一般只接一根导线，必要时可接两根。作用：第二节二次回路接线图排列（自上而下）：①交流电流回路；②交流电压回路；③直流信号回路；④直流控制回路；⑤其他回路(如自动励磁电流和电压回路)；⑥转接回路(用于过渡连接，先排本安装单位的转接，再排其他安装单位的转接，最后排小母线兜接用的转接)。第二节二次回路接线图(2)“安装单位”：指在一个屏内，或属于某个一次回路所有二次设备的总称，或这些二次设备再按功能模块分类后的每个子集设备的总称。每个安装单位都有自己的端子排。即端子排数量等于安装单位数量！

为了便于安装接线，屏后接线图采用的是相对编号。

（3）相对编号

指相互连接的设备端子标明对方的端子号。即“甲编乙的号，乙编甲的号”。

优点：在接线和维修时就可以根据图纸很容易地找到每个设备的各个端子所连接的对象。设备编号构成：

①所属安装单位。②设备序号。③设备的文字符号。第二节二次回路接线图图8-7相对编号法的应用实例

安装单位编号和名称端子的序号屏内设备编号其它设备或回路编号试验端子连接端子第二节二次回路接线图应当指出，单独看屏后接线图是不易看懂的，应结合展开图来看。交流回路一般标有回路号[如图8—7(a)中的A411、C411、N411]。交流电流回路数字范围为400～599交流电压回路为600～799其中个位表示不同回路，十位表示互感器组号，另外，微机保护控制一般为整屏供货，通常只提供端子排接线图。第二节二次回路接线图3．端子排图和电缆联系图

端子排图为屏后接线图的一个组成部分，前已述。

电缆联系图用于表明控制室内的各二次屏台及配电装置端子箱之间电缆编号、长度和规格第三节断路器的传统控制方式用以实现对断路器合分操作或自动跳闸、重合闸的控制与监视。一、对控制回路的一般要求

原则：断路器的控制回路必须完整、可靠。(1)断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电来设计的。操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈。(2)断路器既能进行手动合闸和跳闸，又能自动合/跳闸。(3)应具有反映断路器位置状态的信号。

(4)具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置。

？

(5)应能监视控制回路及其电源是否完好。(6)对于采用非电磁操作的断路器，应有对压力、弹簧状态值是否正常的监视回路和动作闭锁回路。第三节断路器的传统控制方式二、灯光监视的控制回路和信号回路——较为普及1．断路器控制元件、中间放大元件以及操动机构(1)断路器控制元件。

传统的灯光监视控制回路常采用LW2-Z型控制开关，而音响监视控制回路采用LW2-YZ型控制开关，其中后者的操作手柄内装有信号灯。第三节断路器的传统控制方式型号及其含义

第三节断路器的传统控制方式结构型式

型号表示意义LW2－YZ带定位及自动复位有信号灯（有保持接点）LW2－Y带定位及信号灯LW2－Z带定位及自动复位LW2－W带自动复位LW2－H带定位及可取出钥匙手柄LW2带定位第三节断路器的传统控制方式图8—8LW2-Z型控制开关结构图第三节断路器的传统控制方式

第三节断路器的传统控制方式LW2-Z型控制开关的手柄

两个固定位置

两个操作(旋转至最大角度)位置

①垂直位：预备合闸和合闸后②水平位：预备跳闸和跳闸后。合闸操作跳闸操作（2）中间放大元件——电磁式操动机构如CZ0-40型直流接触器。（3）操动机构电磁式（CD）——35KV及以上液压式（CY）弹簧式（CT）110KV及以上第三节断路器的传统控制方式2.控制和信号回路（1）手动合/跳闸（2）自动合/跳闸图8—9电磁操动机构灯光监视的断路器控制回路和信号回路展开图

自动装置动作后，断路器的实际状态与控制开关的位置状态不对应，通过闪光信号告知运行人员进行调整。第三节断路器的传统控制方式(3)“防跳”措施。35kV及以上的断路器常采用“电气防跳”。专设防跳继电器：DZB-115型。DZB－115型为电流动作电压保持继电器。

端子图及内接线图（背视）DZB－100系列中间继电器（以下简称继电器），作为辅助继电器，用于直流操作的保护回路中，以增加主保护的触点容量和数量。

第三节断路器的传统控制方式三、其他类型的断路器控制回路和信号回路

1．音响监视的断路器控制回路和信号回路——进出线较多场合

音响监视的断路器控制回路和信号回路采用LW2一YZ型控制开关，且跳合闸回路共用控制开关手柄中的信号灯，其工作原理与灯光监视的断路器控制回路相似，区别是用合闸位置继电器代替了红灯，用跳闸位置继电器代替了绿灯。实际工程中使用较少。第三节断路器的传统控制方式第三节断路器的传统控制方式2．分相操作的断路器控制回路

要求：相应的控制回路既能实现手动三相操作，又能实现自动单相或三相跳/合闸。特点：①控制开关一般采用LW2一z型，回路中增加了三相合闸继电器和三相跳闸继电器，将三相合跳闸命令部分与单相合跳闸回路部分分开，且每相均设单独的合闸跳闸回路；②每相设一个电流启动、电压保持的“防跳”继电器；③三相共用一套红绿灯，为不失去对合闸和跳闸回路完好性的监视功能，在每相的合闸回路中增加了一个合闸位置继电器，在跳闸回路中增加了一个跳闸位置继电器；④操动机构中的油压是有工作范围的，降到一定值时既不允许合闸也不允许跳闸，所以在三相合闸和跳闸回路中串人了压力监察继电器的触点，以便在油压过低时闭锁合跳闸；⑤为保持油压正常，配有油泵电．动机启动回路。第三节断路器的传统控制方式3．传统的弱电控制回路

——较少应用！指控制与信号的电源电压。形式：弱电一对一控制弱电有触点选择控制弱电无触点选择控制弱电编码选择控制共同点：①布置紧凑，单位面积可布置的控制回路多，可缩小控制室的面积，电缆投资小；②制造工艺要求较高，且运行中需要定期清扫，否则会因二次设备及接线之间的距离小而引发短路，这正是弱电控制使用较少的原因。第三节断路器的传统控制方式各自的特点

(1)弱电一对一控制。每一个断路器有一套独立的控制回