二次回路及直流系统

发电厂的控制方式发电厂电气二次设备与回路的基本概念蓄电池组的运行方式测量回路断路器的控制回路信号回路第9章发电厂二次回路2/4/20231大板热电培训电气发电厂的控制方式发电厂的控制方式发电厂的电气一次设备，有的是就地控制，有的是集中控制。2/4/20232大板热电培训电气主控制室的控制方式：单机容量100MW及以下的火电厂采用。全厂主要的电气一次设备在主控制室进行控制，锅炉及汽轮机设备则分别安排在锅炉间和汽机间的控制室或控制屏上进行控制。2/4/20233大板热电培训电气主控制室的平面布置图1：发电机、变压器、中央信号控制屏台2：线路控制屏3：厂用变压器控制屏4：直流屏、远动屏5：继电保护及自动装置屏6：同步小屏7：值班台2/4/20234大板热电培训电气单元控制室的控制方式：容量为200MW及以上机组的火电厂采用。全厂的机、炉、电等主要设备都集中在一个单元控制室进行控制。2/4/20235大板热电培训电气单元控制室的平面布置图1、2：炉、机、电控制屏3：网络控制屏4、5：运行人员工作台6：值长台7、8：发电机辅助屏9：消防设备10、11：计算机12、13：打字机2/4/20236大板热电培训电气单元控制室的控制范围：主厂房中的汽轮机、发电机、锅炉、厂用电以及与它们有密切联系的制粉、除氧、给水等系统。2/4/20237大板热电培训电气2/4/20238大板热电培训电气2/4/20239大板热电培训电气集中控制的特点2/4/202310大板热电培训电气网络控制室的设置2/4/202311大板热电培训电气二次设备：对一次设备进行监视、测量、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的电气设备。电气二次设备与回路的基本概念2/4/202312大板热电培训电气二次回路：电气二次设备按一定顺序或要求相互连接构成的电气回路。按二次设备各种不同的用途可分为：继电保护二次回路、自动装置二次回路、控制系统二次回路、测量仪表二次回路、信号装置二次回路等。发电厂的电气二次回路2/4/202313大板热电培训电气表明电气二次设备相互连接关系的电路图称为二次接线图。常用的有原理接线图、展开接线图和安装接线图。二次接线图中的国标图形、文字符号和回路编号规定电气二次接线图2/4/202314大板热电培训电气原理接线图以元件的整体形式表示二次设备间的电气联系，并将与其有关的电流、电压回路和直流回路，以及一次接线有关的部分综合在一起。2/4/202315大板热电培训电气35kV线路过电流保护原理接线图2/4/202316大板热电培训电气集中式原理图的优、缺点集中式原理图的优点是：整体观念清楚明确，表示和叙述电气联系和动作原理方便。常用于继电保护和自动装置的原理分析和二次回路的初步设计。集中式原理图的缺点是：元件和连线较多时，线条相互交叉，显得凌乱；同时，标记不全，有些细节在图上没有表示出来，因而不能用于施工、安装和运行。2/4/202317大板热电培训电气展开接线图按供电给二次接线的每个独立电源来划分，将属于同一仪表、继电器等的电流、电压线圈和触点分别画在不同的回路里。展开接线图绘制按交流电流回路、交流电压回路、直流操作回路和信号回路等顺序从上到下、从左到右排列。2/4/202318大板热电培训电气35kV线路过电流保护展开接线图2/4/202319大板热电培训电气展开式原理图的规则和特点二次设备按统一规定的图形符号和文字符号画出按供给二次设备的各个独立电源划分回路，各回路在图上分开表示2/4/202320大板热电培训电气交流回路：分为交流电流回路（保护、测量、自动装置等）和交流电压回路（保护、测量、自动装置、同期等）；直流电路：分为操作回路（断路器、隔离开关、灭磁开关、机组及其辅助设备等）、信号回路（位置、事故、预告、指挥信号等）和保护回路（发电机、变压器、线路、母线、电动机保护等）。各种回路说明2/4/202321大板热电培训电气继电器和接触器的线圈和接点、仪表的电流和电压线圈、控制开关的各对接点、断路器和隔离开关的各个辅助接点，都分开画在所属的回路中，但同一设备的文字符号必须相同。二次设备的连接次序从左到右，动作顺序从上到下，接线图的右侧有相应的文字说明。2/4/202322大板热电培训电气开关电器的触点采用开关断开时的状态，继电器的接点采用线圈不通电时的状态（即不带电表示法）。二次设备之间的连接按等电位原则和规定的数字进行标号。继电器的线圈和接点不在同一张图上时，要注明引来或引出处。2/4/202323大板热电培训电气展开图回路标号2/4/202324大板热电培训电气安装接线图安装接线图是二次接线的主要施工图，也是提供厂家制造二次屏的图纸。施工图经过施工和试运行检验并加以修正后，就成为对二次回路进行维护、试验和检修的基本图纸。2/4/202325大板热电培训电气安装接线图包括屏面布置图、端子接线图、屏后接线图和二次设备现场安装接线图。在作出展开式原理图后，根据选用的设备，作出屏内设备的屏面布置图，然后再按屏作出端子接线图，厂家根据原理图、屏面图和端子图作出屏后接线图，即可制作屏柜。2/4/202326大板热电培训电气电气二次回路的操作电源发电厂或变电所中，开关控制、继电保护、自动装置和信号设备所使用的电源称操作电源。2/4/202327大板热电培训电气对操作电源的要求供电可靠，交流系统发生事故情况下仍能保证连续供电；电源容量足够，电源电压的波动不应超过允许的范围。2/4/202328大板热电培训电气电气二次回路的操作电源直流电源：发电厂中，向继电保护、自动装置、控制、信号、远动、通信、断路器跳、合闸线圈和其它二次设备供电的直流工作电源。2/4/202329大板热电培训电气蓄电池的结构和工作特性发电厂中的蓄电池组是由多个蓄电池串联组成的，串联的个数取决于直流系统的工作电压。常用的蓄电池有酸性蓄电池和碱性蓄电池。铅酸蓄电池直流电源镉镍蓄电池直流电源2/4/202330大板热电培训电气铅酸蓄电池直流电源镉镍蓄电池直流电源2/4/202331大板热电培训电气固定防酸隔爆式蓄电池（GGF）密封阀控式蓄电池（GFM）2/4/202332大板热电培训电气1．直流系统的电源直流系统应向控制负荷和动力负荷提供可靠、稳定的电源。控制负荷包括控制、信号、保护和自动装置。动力负荷主要为直流电动机和事故照明负荷等。2/4/202333大板热电培训电气蓄电池的电压等级有：控制负荷专用蓄电池，其电压为110V。动力负荷专用蓄电池，其电压为220V。动力负荷和控制负荷共享蓄电池组时，其电压可为220V或110V。当变电所采用弱电控制方式时，蓄电池组电压为48V。2/4/202334大板热电培训电气2．交流不停电电源（UPS）用的备用电源作为UPS的备用电源可有两种方式，一种为与直流系统共享蓄电池，由直流母线引接电缆至UPS装置，大型发电厂和区域变电所直流系统的UPS容量较大，多采用此方式，此时发电厂和变电所直流系统的蓄电池要考虑UPS装置的负荷；另一种为UPS专用蓄电池，小容量的UPS常采用此方式，蓄电池一般由UPS配套提供。2/4/202335大板热电培训电气发电厂的系统通信或厂内通信，为保证通信设备不间断供电，必须装设可靠的通信直流电源系统。通信电源可设置专用蓄电池或由交流不停电电源（UPS）供电。蓄电池作电源时，组数可为1组或2组（当为2组蓄电池供电时，每组容量为总容量的50％），蓄电池容量一般按1～3h计算。通信用直流系统电压一般为48V。3．通信用直流系统的电源2/4/202336大板热电培训电气直流系统电压的确定发电厂按DL/T5044--1995《火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定》规定的原则确定：控制负荷专用蓄电池组（对于网络控制室可包括其他直流负荷）的电压采用110V。动力负荷专用蓄电池组的电压宜采用220V。控制负荷和动力负荷共享的蓄电池组的电压宜采用220V。2/4/202337大板热电培训电气国内以往设计的发电厂和变电所的直流电压大多数为220V。引进的国外技术和设备的发电厂大多数采用220V和110V两种电压，前者用于动力负荷，后者用于控制负荷。2/4/202338大板热电培训电气国内近期设计的发电厂已广泛采用110V和220V两种电压，大、中型变电所采用220V或110V，而小型无人值班变电所多采用110V。110V和220V在技术、经济上各有优劣，应根据工程具体情况通过比较确定。2/4/202339大板热电培训电气110V和220V的比较及应用范围（1）110V直流系统要求绝缘水平较低，提高了运行的安全性。采用微机保护和计算机监控系统时，110V继电器或断路器辅助触点断开时的干扰电压幅值下降，可提高设备工作的可靠性。通常220V中间继电器或断路器跳、合闸线圈的线圈匝数多、导线细，容易断线和出现较高的电流突变量、产生高频过电压或振荡，这对计算机弱电回路是很危险的，故采用110V较有利。2/4/202340大板热电培训电气（2）如果控制负荷与动力负荷的电源采用220V与110V分开，由于110V的直流网络较小，接地几率相对全厂均用一个220V的直流网络时小，提高了控制系统的可靠性。同时，动力负荷如电动机起动等电流变化大，引起电压波动范围大，故220V与110V分开，提高了控制系统的供电质量。2/4/202341大板热电培训电气（3）110V控制回路电缆截面较220V大。大型发电厂的变电所，超高压配电装置面积大，控制距离长，直流电压采用110V时的控制电缆截面大约是220V的4倍，增加控制电缆投资。（4）220V直流电源对中、小容量发电厂和变电所的事故照明比较有利，接线简单，因通常我国照明电压采用220V，如用110V直流系统作事故照明备用电源时，要用逆变电源装置或其它方法解决事故照明的供电问题，较为复杂。2/4/202342大板热电培训电气（5）如只采用110V或220V一种电压等级时，110V蓄电池个数少，占地面积小，比用220V的安装和维护工作简单。但如果220V与110V两种电压共存时，增加了蓄电池组数，布置也较困难。2/4/202343大板热电培训电气决定直流系统电压时，除应进行技术比较外，还应考虑用电设备离控制地点的距离、控制电缆的截面和长度及电气设备的电压等因素，以取得运行可靠、投资合理的效果。2/4/202344大板热电培训电气蓄电池组正常以浮充方式运行，直流系统母线电压为直流系统额定电压的105％，即220V系统母线电压为230V，110V系统母线电压为115V，48V系统母线电压为50V。2/4/202345大板热电培训电气发电厂和变电所的直流系统为单母线或单母线分段接线，系统中的蓄电池组数按以下原则确定：蓄电池组数和个数2/4/202346大板热电培训电气对于设有主控制室的发电厂，当装机容量为100MW及以上时，宜装设两组蓄电池，其它情况下可装设一组蓄电池。2/4/202347大板热电培训电气采用单元控制室控制方式时，每台机组可装设一组蓄电池。容量为200MW及以上机组，且其升高电压为220kV及以下时，每台机组可装设一组控制和动力合并供电的蓄电池组，或两组控制和动力分别供电的蓄电池组。容量为300MW及以上机组，每台机组宜装设三组蓄电池，其中两组供控制负荷，一组供动力负荷，或装设控制和动力负荷合并供电的两组蓄电池。2/4/202348大板热电培训电气发电厂的网络控制室或单元控制室设网络控制设备时，对500kV系统或规划容量为800MW及以上发电厂的220kV网络部分，一般装设两组蓄电池，对控制负荷和动力负荷合并供电。其它情况的网络控制部分可装设一组蓄电池，此时可由单元控制室的直流系统线引接一根联络电缆，作网络控制部分的备用。2/4/202349大板热电培训电气决定蓄电池组数的因素保证对直流负荷供电的可靠性，当大型发电厂和超高压变电所的继电保护装置和断路器的跳闸回路要求双重化时，控制回路最好也实现双重化。此时一般装设两组或以上蓄电池组，以保证运行的可靠性。2/4/202350大板热电培训电气当机组为单元制系统的大容量发电厂，直流系统应按单元配置，每台机组各自设蓄电池组，向本机组的直流负荷供电；当发电厂设网控室或由单元控制室设网络控制时，应设单独的蓄电池组，专供高压配电装置网络部分的直流负荷。对500kV系统及重要的220～330kV系统，一般装设两组蓄电池；220kV以下网络部分可只装设一组蓄电池，但要求由单元控制室的直流系统母线上引入一馈线作为备用电源。2/4/202351大板热电培训电气大容量发电厂的直流动力负荷功率较大，起动时直流母线电压波动较大，对控制回路产生不利影响，同时为缩小控制回路直流网络的范围，减少直流系统接地机会，可将动力负荷和控制回路分别由不同蓄电池供电，动力负荷由220V供电，动力电缆截面可以减小，技术经济比较是合理的，控制负荷由一组或两组110V蓄电池供电，蓄电池容量可选得较小，对供电可靠性与保证电压质量都有好处。2/4/202352大板热电培训电气蓄电池组的运行方式直流电源的设置发电厂的直流系统是发电厂厂用电中最重要的一部分，应保证在任何事故情况下都能可靠和不间断地向其用电设备供电。2/4/202353大板热电培训电气发电厂直流系统中，通常采用蓄电池组作为直流电源。大机组的电厂中设置有多个彼此独立的直流系统，如单元控制室直流系统、网控室直流系统和输煤直流系统等。2/4/202354大板热电培训电气单元控制室直流系统一般每台发电机组设置两套110V直流电源系统，统称110V直流系统，为继电保护、控制操作、信号设备及自动装置等直流负荷供电。其主要负荷是控制操作回路设备，所以又称操作电源。2/4/202355大板热电培训电气直流负荷的分类：经常性负荷、冲击性负荷和事故直流负荷2/4/202356大板热电培训电气蓄电池组的运行方式充、放电运行方式：蓄电池组充足电后就与充电装置断开，由蓄电池组单独向经常性的直流负荷供电，并在厂用电事故停电后向事故照明和直流电动机等供电。2/4/202357大板热电培训电气浮充电运行方式：充电器经常与蓄电池组并列运行，充电器除供给经常性直流负荷外，还以较小的电流—浮充电电流向蓄电池组进行浮充电，以补偿蓄电池组的自放电损耗，使蓄电池经常处于完全充足电的状态，蓄电池组仅向冲击性负荷供电。充电器的交流电源消失后，所有直流负荷完全由蓄电池组供电。2/4/202358大板热电培训电气2/4/202359大板热电培训电气直流系统中其它设备绝缘监察和电压监视装置蓄电池放电装置保护电器和隔离电器2/4/202360大板热电培训电气1．绝缘监察和电压监视装置直流系统应设置绝缘监察和电压监视装置，当直流系统发生接地故障或绝缘水平低于规定值及母线电压过高或过低时，发出警告信号。2/4/202361大板热电培训电气目前常用的有继电器构成的电桥原理的绝缘监察装置（ZJD-4型、LBD-20T型、JDD5131A型和WZJ型等集成电路或微机构成的装置，有的装置还兼有电压监视功能）及电压继电器构成的电压监视装置（DY-2、DCM-1、2DY型和JY型等集成电路或微机构成的装置）。它们一般装设在直流母线上，对一组蓄电池的单母线分段通过切换开关切换也可只设一套。2/4/202362大板热电培训电气微机型的绝缘监察装置一般均设有接地自动巡检功能，能准确地判断接地发生的回路，迅速地寻找接地点、处理接地故障，但每个支线要装设传感组件，接线较复杂，故只对大容量的发电厂及超高压变电所的支路多、范围较大时，才装设自动巡检装置。2/4/202363大板热电培训电气发电厂的蓄电池组是作为控制、信号、继电保护及自动装置的直流电源。经电缆送到主控制室直流屏顶上的直流母线，再由直流母线分别引出作为控制电源、信号电源及合闸电源。2/4/202364大板热电培训电气测量回路互感器的配置电流互感器的配置：凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。电压互感器的配置：通常装设在发电厂的母线上。2/4/202365大板热电培训电气2/4/202366大板热电培训电气绝缘监察回路交流绝缘监察直流绝缘监察2/4/202367大板热电培训电气交流绝缘监察利用中性点非直接接地系统单相接地时，系统中出现零序电压，经电压继电器发出信号。2/4/202368大板热电培训电气交流绝缘监察原理接线图信号2/4/202369大板热电培训电气交流一点接地的查找2/4/202370大板热电培训电气直流绝缘监察直流系统运行中，发生一点接地不影响直流系统的运行。2/4/202371大板热电培训电气2/4/202372大板热电培训电气2/4/202373大板热电培训电气2/4/202374大板热电培训电气2/4/202375大板热电培训电气2/4/202376大板热电培训电气接地的原因二次回路连接、设备元件组装不合理或错误。二次回路、设备绝缘不合格、或性能下降或年久未修、严重老化、或存在损伤缺陷。二次回路及设备工作环境较潮湿或密封不良易进水等。人员误碰或有小动物进入或金属物件掉在元件上等都易发生。设备技术改造后没用的直流电缆没有采取相关措施处理，或处理不合格也易造成。2/4/202377大板热电培训电气直流接地的危害性直流正接地有造成保护误动作的可能。直流负接地时，如果回路中再有一点发生接地，就可能使跳闸或合闸回路短路，造成保护或断路器拒动。直流系统正负极各有一点接地，会造成短路使熔断器熔断或烧毁继电器，使保护及自动装置、控制回路失去电源。2/4/202378大板热电培训电气直流一点接地的查找先初步分析接地原因，是天气还是当天有人在工作，如不是就要根据现场实际情况确定接地范围对不重要的支路可用“瞬时停电法”查找，对重要负荷的可用“转移负荷法”查找，顺序一般为先对有缺陷支路，后一般支路，先户外，后户内；先对不重要后对重要回路；先对新投运设备，后对投运已久的设备，并随时与调度联系，由两人配合进行。2/4/202379大板热电培训电气接地查找时的注意事项工作中必须两人配合进行，查找时要采取措施防止直流回路另一点接地，造成不必要的事故。在试拉控制或重要保护回路电源时要经调度同意，退出可能误动的保护，断开时间最好控制在3S内。取下熔断器时要先正后负，投入相反。接地故障是否消失要通过信号、表计、光字牌全面综合确定才行。试拉电源时，保证不使直流母线失去电压。查找过程中，出现故障，应立即将停电的直流负荷送电。确定接地点后应立即消除。2/4/202380大板热电培训电气断路器的控制回路断路器的控制方式就地控制集中控制2/4/202381大板热电培训电气断路器控制回路的组成断路器的合、跳闸操作由运行人员旋转控制开关进行控制。根据操作要求，使控制开关的触点选择接通断路器合闸或跳闸线圈所在电路，分别启动断路器的操作机构，执行断路器的合、跳闸操作。2/4/202382大板热电培训电气断路器的控制回路由控制元件、中间放大元件和操作机构组成。2/4/202383大板热电培训电气控制开关自动或保护中间传递中间放大合闸线圈跳闸线圈传动机构合或分合或分合分操作机构反馈信号控制元件2/4/202384大板热电培训电气2/4/202385大板热电培训电气2/4/202386大板热电培训电气断路器的控制回路以双灯控制回路手动合闸为例说明2/4/202387大板热电培训电气2/4/202388大板热电培训电气断路器的跳跃现象和控制回路的防跳措施断路器的跳跃现象当操作断路器合闸时，如合闸于故障线路，继电保护立即动作跳闸。但操作人员仍把手柄打在合闸位置，接通合闸回路，断路器再次合闸；合闸后，又接通跳闸回路，断路器又再次跳闸。这样多次跳合叫做跳跃。2/4/202389大板热电培训电气2/4/202390大板热电培训电气2/4/202391大板热电培训电气闪光继电器构成的闪光装置2/4/202392大板热电培训电气信号回路按用途可分为：位置信号、事故信号、预告信号以及其他类信号装置。2/4/202393大板热电培训电气位置信号的主要作用：指示断路器的跳合闸位置和隔离开关的分、合闸位置。2/4/202394大板热电培训电气中央信号装置分为事故信号和预告信号两种。2/4/202395大板热电培训电气事故信号的主要作用：在断路器事故跳闸时，能及时地发出音响信号，并使相应的断路器灯光位置信号闪光。2/4/202396大板热电培训电气预告信号的主要作用：在运行设备发生异常现象时，瞬时或延时发出音响信号，并使光字牌显示出异常状况的内容。2/4/202397大板热电培训电气发电厂电气系统的计算机监控单元机组的电气系统采用DCS控制时，在单元控制室内，电气、热控的自动化水平宜协调一致。2/4/202398大板热电培训电气计算机监控范围1）发电机变压器组或发电机变压器线路组；2）发电机励磁系统；3）厂用高压电源，包括单元工作变压器和起动/备用或公用/备用变压器；4）单元低压变压器及