GIS二次控制原理介绍20130824解析.ppt

1、Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,GIS二次控制原理介绍,课程版本,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,1,课程简介,课程名称：GIS二次控制原理介绍 授课对象：工程技术科设计员 课程目标：掌握GIS二次控制基本原理 课程时长：3小时,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,2,课程目录,第一章 GIS二次控制基本概念 第二章 GIS二次控制基本原理 第一节

2、电源原理 第二节 断路器控制原理 第三节 三工位开关控制原理 第四节 互感器原理 第五节 电气联锁原理 第六节 信号及报警原理 第三章 总结,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,3,GIS二次控制基本概念,第一章 GIS二次控制基本概念 GIS二次控制即在GIS 设备中对一次设备进行操作、控制、保护和测量。 在GIS 设备中凡是对一次设备进行操作、控制、保护、测量的设备以及各种信号装置，统称为二次设备。 二次设备及相关的线路叫二次回路。 GIS二次设备及相关的二次回路构成了GIS的二次控制系统。,Copyright

3、 Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,4,GIS二次控制基本原理,第二章 GIS二次控制基本原理 第一节 电源原理 第二节 断路器控制原理 第三节 三工位隔离开关控制原理 第四节 互感器原理 第五节 电气联锁原理 第六节 信号及报警原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,5,GIS二次控制基本原理,第一节 电源原理图 电源原理即给对一次设备进行操作、控制、保护、测量的设备以及各种信号装置提供电源。 电源回路的设计是基于用户的实际情况而灵活处理的。一般要求

4、用户提供三路或四路独立的直流220V/110V电源，一路220V或380V交流电源。其中直流电源回路分别为控制回路、信号报警回路、电机回路。如CB分闸回路为两套时，应为第二套回路单独提供一路直流电源。 如用户的直流屏提供的直流电源回路有困难时，电源的设计可采用环网形势或直流合并形式，具体设计应根据实际情况来确定。 典型的电源原理如下。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,6,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,7

5、,交流电源进,直流电源进,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,8,电源进,分段,电源进,GIS二次控制基本原理,典型的间隔电源原理图中未画出断路器控制电源，因断路器控制回路最为重要，因此单独使用的一组DC 220V电源是由控制室单独提供的(或者是直流屏的电源，或者是保护装置的电源)，国外绝大部分工程需要增加断路器控制电源回路及微型断路器。 小部分工程只要求提供交流环网，直流采用辐射供电。 间隔较多时，交流采用AC380V三相四线制，各间隔从环网中取一相，整个工程需尽可能达到三相负载平衡。 G

6、IS二次电源原理参考0SS.684.051 GIS工程电源设计原则 。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,9,GIS二次控制基本原理,第二节 断路器控制原理图 断路器是高压开关设备中最重要、最复杂的一种，既能切换正常负荷，又可排除短路故障，同时承担着控制和保护双重任务。 断路器控制回路包括：合闸回路、防跳回路、分闸回路、监视回路、电动机控制及保护回路、SF6低气压闭锁回路、电机回路、加热回路及指示回路。 断路器原理图如下:,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Righ

7、ts Reserved.,10,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,11,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,12,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,13,合闸回路说明 1. ZK1为就地远方选择开关，选择就地时，ZK1：1/2接通，ZK1:3/4断开;CZK1为CB的操作开关，CZK1：3/4为合闸接点，

8、CZK1：1/2为分闸接点。 2. PC为断路器的六位数显合闸计数器，CB每电气合闸一次，PC加1，PC有可复归和不可复归两种形式供选择。,GIS二次控制基本原理,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,14,合闸回路说明 3. 合闸回路中串有LSJ常闭接点、FTJ常闭接点、DBJ常闭接点、两个DL闭接点、并联的CK1CK2,当这些接点都处于闭合位置时，CB的合闸回路算正常。 3.1 LSJ: 当CB两侧的某个隔离开关在操作过程中时，LSJ被驱动，LSJ:21/22常闭接点断开，CB的合闸回路被

9、切断。 3.2 FTJ:当合闸操作后，合闸指令保持未复位时，FTJ被驱动， FTJ:21/22常闭接点断开. 3.3 DBJ: 当CB气室气压降低至闭锁值时，DBJ:21/22常闭接点断开。 3.4 当CB已经处于合闸状态时，其辅助接点DL：11/12、 DL：21/22都断开。 3.5 当CB的弹簧能量未储满时，CK1CK2处于断开状态。 以上五种状态闭锁了CB的合闸回路，且合闸回路监视信号将反馈给主控室，告之合闸回路不正常，执行不了合闸操作。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,15,分闸回路说明 1. CB有

10、两个分闸线圈，145KVGIS工程中大部分间隔只使用了第一个分闸回路，第二个分闸回路预留。 2. CB的第一分闸回路与合闸回路共用控制电源；如果有工程要求使用第二分闸回路，一般会为第二跳闸回路设置独立电源。,GIS二次控制基本原理,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,16,分闸回路说明 3. 两分闸回路中串有DBJ和CB的常开辅助接点DL: 3.1 DBJ: 当CB气室气压降低至闭锁值时，DBJ:21/22常闭接点断开。 3.2 当CB已经处于分闸状态时，其分闸回路中的辅助接点DL都处于断开

11、状态。 以上两种状态闭锁了CB的分闸回路，且分闸回路监视信号将反馈给主控室，告之分闸回路不正常，执行不了分闸操作。,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,17,分闸回路说明 4. 分闸回路与合闸回路不同点： 4.1 分闸回路中没有串接LSJ接点，CB的分闸无联锁条件。 4.2 分闸回路中无弹簧储能闭锁接点，只要CB合闸，对CB的分闸弹簧进行了一次储能。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,18,防跳回路说明 1.假

12、如没有FTJ回路: CB接到合闸指令（因某种原因，合闸指令一直保持未复归)，CB执行了合闸操作； 当CB接到分闸指令，CB 执行了分闸操作，因合闸指令一直保持，CB又执行合闸，如果分闸指令不断，断路器将会不断地分合，这样会降低断路器的性能甚至带来事故。,GIS二次控制基本原理,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,19,防跳回路说明 2. 有FTJ回路: CB接到合闸指令（假如因某种原因，合闸指令一直保持未复归)，断路器合闸后，其辅助开关DL:13/14闭合，驱动防跳继电器FTJ动作，FTJ:

13、1/2将闭合自保持， FTJ:21/22常闭将断开，切断了CB的合闸回路。 当CB执行分闸后，因FTJ:21/22 切断了CB的合闸回路，即使CB合闸指令保持，也执行不了合闸操作，避免了CB重复分合闸。,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,20,防跳回路说明 3. 就地远方转换开关ZK1:5/6接点的说明： 3.1 左图中CB:50与CB:51短接，ZK1:5/6接点无实际功能，无论就地还是远方操作CB合闸，都使用CB本体自身的防跳功能。 3.2 如将CB:50和CB:51短联片拆除，当ZK

14、1打在就地位置时，ZK1:5/6接通，FTJ回路正常使用，即就地操作CB时，使用就地的防跳回路，ZK1在远方位置时（ZK1:5/6断开），FTJ回路不起作用了。,GIS二次控制基本原理,监视回路 监视回路：监视回路分为合闸回路监视和分闸回路监视。 接入监视回路电流50mA，如果电流过大会造成合闸、分闸线圈误动作。 个别设计院会要求监视点需变更，如：无论就地和远方状态下都监视合闸和分闸回路；只监视CB线圈（带辅助接点），不监视DBJ、FTJ、LSJ等状态对合闸回路的影响。 合闸监视回路中另串接了FTJ接点和常闭辅助接点，原因？,Copyright Sieyuan Electric Co., Lt

15、d. All Rights Reserved.,21,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,22,电机控制及保护回路说明 1. 电机控制回路中的CK1CK2为储能限位开关，当弹簧储能未到位时，CK1:3/4和CK2:3/4都闭合，驱动ZLC（电机储能接触器），电机转动，为合闸弹簧储能。储能到位时， CK1:3/4和CK2:3/4断开，ZLC失电复归，停止储能。,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserve

16、d.,23,电机控制及保护回路说明 2. SJ(时间继电器）：ZLC通电动作开始，时间继电器开始计数，储能发生异常，25秒后储能还未结束，SJ的延时断开接点断开，切断了储能回路，故障排除后，通过FAN对时间继电器复归。,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,24,电机控制及保护回路说明 3. ZJ(中间继电器）：在储能期间，ZJ提供“储能未储能”信号。 4. CB电机控制及保护与CB控制共用电源，个别设计院会要求将电机控制及保护与电机共用电源。,GIS二次控制基本原理,Copyright Si

17、eyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,25,SF6气压闭锁回路说明 1. 闭锁回路与CB控制回路共电源 2. CB气室的密度计有报警和闭锁两级气压值：0.53MPa 报警级；0.5MPa 闭锁级 3. 当气压降低至0.5MPa时，MJ2:3/4接点闭合，DBJ通电动作，其串在合分闸回路中的常闭接点断开，闭锁CB的合分闸回路。,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,26,SF6气压闭锁回路说明 4. 个别设计院提出使用DBJ的常开接点闭锁合分

18、闸回路：气压正常时，MJ2接点为闭合状态，分合闸回路中的DBJ的常开接点闭合，CB无闭锁；当气压降低至0.5MPa时，MJ2的接点断开，DBJ复归，其常开接点断开，闭锁分合闸回路。 5. 断路器低气压报警和断路器闭锁两级报警,隔离和接地开关气室只有低压报警没有闭锁？,GIS二次控制基本原理,加热回路： 机构内装有100W加热器，受LCP柜内的温控器控制 指示回路： 指示灯与机构辅助开关串接，通过机构辅助开关变位指示断路器分合位置，合闸亮红灯，分闸亮绿灯。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,27,GIS二次控制基本

19、原理,145kV & 252kV GIS CB控制回路的区别 145kV GIS CB为一台弹簧机构，三相机械联动。 252kV GIS CB为三台弹簧机构，三相电气联动。 252kV GIS CB存在三相不一致保护（或三相不同期）： 在超过预设时间后（一般设置2.5s5s左右），若三台CB机构中，任一相或两相CB机构分合闸位置与剩余CB机构分合闸位置不同，则三相CB机构全分。此功能一般在控制柜面板上设置压板，可根据设计院及客户要求投入或退出。 252kV GIS CB三台弹簧机构的储能电机同时启动瞬间，启动电流很大，为避免此影响，设计了电机按顺序延时启动。,Copyright Sieyuan

20、 Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,28,GIS二次控制基本原理,第三节 三工位开关控制原理 三工位开关是隔离开关和接地开关集成一体的开关元件。由于隔离和接地共用一个动触头，因此共有三种工作位置：隔离分、接地分；隔离合、接地分；隔离分、接地合，这样实现了隔离和接地的机械闭锁；同时电动操动机构内部有两套驱动和控制装置，实现了隔离和接地的电气联锁。三工位开关不仅可以进行电动操作，还可以通过工装进行手动操作。 三工位开关控制回路包括：联锁回路、分合操作过程信号回路、合闸控制回路、分闸控制回路、手动操作联锁回路、电机回路、加热回路、指示回路。 三工位开关原

21、理图如下：,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,29,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,30,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,31,三工位中隔离开关控制回路说明 1. 远方控制与就地控制共电源，远方合分闸遥控信号时无源接点。 2. 合闸回路中串接有TJ12(DS分闸继电器常闭接点）、HJ21(ES合闸继电

22、器）、CK12(DS合闸限位开关）、CK13(机构挡板限位开关）、-2DL(ES的常闭辅助开关）、联锁回路。,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,32,三工位中隔离开关控制回路说明 3. 过程联锁回路并联了HJ11、TJ12、CK14，当隔离开关在电动操作或机构挡板打开时，其回路会驱动LSJ，用以闭锁CB合闸回路。 4. 隔离开关的合分闸是由电机带动的，电机正反转分别实现合闸和分闸。 接地开关与隔离开关控制原理相同，接地开关其过程联锁功能一般不使用。,GIS二次控制基本原理,Copyrigh

23、t Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,33,FES与ES的区别 1. FES机构一般简称为“快速接地开关”或“故障接地开关”，其具有关合2次100kA短路电流的能力。 2. FES一般仅配置在进线间隔中，用于防止带电误合接地开关造成事故的偶然现象。 3. 一般FES机构与高压带电显示装置（验电器）配合使用。 4. ES合分闸是由电机带动动触头来实现的，FES分合闸是由电机为弹簧储能后弹簧释放能量来实现的。,GIS二次控制基本原理,第四节 互感器原理图 互感器的作用就是将高电压和大电流按严格的比例关系转换成可以用仪表进行测量的低电压和

24、小电流，同时作为信号源供继电保护、自动装置以及计算机系统进行采集和测量。 同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。 互感器分为电流互感器和电压互感器两大类。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,34,GIS二次控制基本原理,电流互感器常见参数： 额定电流比：额定一次电流与额定二次电流之比 准确级：对电流互感器所给定的等级。互感器在规定使用条件下的误差应在规定的限值内。 额定输出（容量）：在额定二次电流及接有额定负荷条件下，互感器所供给二次电路的视在功率值（在规定功率因数下以VA表示）。 电流互感器

25、的详细内容可参考GB 1208-2006。 电磁式电流互感器原理图如下：,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,35,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,36,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,37,电压互感器常见参数： 额定电压比：额定一次电压与额定二次电压之比 准确级：对电压互感器所给定的等级。互感器在规定

26、使用条件下的误差应在规定的限值内。 额定输出（容量）：在额定二次电压及接有额定负荷条件下，互感器所供给二次电路的视在功率值（在规定功率因数下以VA表示）。 电压互感器的详细内容可参考GB 1207-2006。 电磁式电压互感器原理图如下：,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,38,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,39,GIS二次控制基本原理,第五节 电气联锁原理 开关设备的联锁系统是以

27、防止人身伤害、系统故障及设备的损坏而进行设置的。 电气联锁具体要求如下： 防止带负荷分、合隔离开关； 防止带电合接地开关； 防止接地时合断路器； 防止误分、合断路器； 防止误入带电间隔。 以上五条即是电力规程中规定的开关设备应满足的五防要求。GIS设备据此完成联锁方案的设计。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,40,GIS二次控制基本原理,GIS各元件之间的联锁方案（打开联锁参考图） 隔离开关(普通) 联锁条件:以该隔离开关附近的断路器及前后的接地开关断开为条件； 如果没有断路器的间隔应考虑以母线区分隔离开关断开

28、为条件。 母线分段隔离开关 联锁条件：该隔离开关的任何一侧母线在无压的条件（即：连接在该母线任何一侧的所有母线隔离开关在打开状态，及其前后接地开关断开的条件下）可以操作。 母线切换隔离开关 联锁条件：不分合负荷电流或构成母线环流的开关全部闭合的条件下 可以操作。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,41,GIS二次控制基本原理,接地开关（普通） 联锁条件：该接地开关前后的隔离开关断开的条件下可以操作。 线路侧接地开关 联锁条件：线路侧隔离开关断开的前提下，在线路无压的条件下可以操作。 母线接地开关 联锁条件：连接在该母线上的所有隔离开关断开的条件下可以操作。 断路器 联锁条件：断路器两侧的隔离开关为电动或电动弹簧机构的场合，以隔离开关不再操作中为条件可以合闸，但分闸操作中不设置联锁。 联锁原理图设计见下图（双母线线路间隔）。,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Reserved.,42,GIS二次控制基本原理,Copyright Sieyuan Electric Co., Ltd. All Rights Re