电气二次系统简介

电气二次系统简介南京理工大学杨伟副教授E-mail:[e-mail]2019/8/9南京理工大学动力学院21一、二次系统划分及二次系统分类•电力系统:由发电厂、输配电网络和用户共同组成的。•电力系统特点:电力生产、输送、分配和使用在同一时间完成。2019/8/9南京理工大学动力学院3一次设备：直接生产、输送和分配电能钓电气设备，如发电机、变压器、输电线、电力电缆、断路器、隔离开关、母线、避雷器、电流互感器、电压互感器等。一次系统：由这些设备连接在一起构成的电路，称为一次接线或称为主接线。描述一次接线的图纸称为一次主接线图。2019/8/9南京理工大学动力学院4二次设备：对一次设备的工作状况进行监视、测量、控制、保护、调节所必需的电气设备，如监控装置、继电保护装置、自动装置、信号器具等。通常还包括电流互感器、电压互感器的二次绕组引出线和站用直流电源。这些二次设备按一定要求连接在一起构成的电路，称为二次接线或二次回路。描述二次接线的图纸称为二次接线图或二次回路图。1.控制系统2.信号系统3.测量与监察系统4.继电保护及自动装置系统5.操作电源系统2019/8/9南京理工大学动力学院51.1控制系统•控制系统的作用：对变电站的开关设备进行就地或远方跳、合闸操作，以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。•控制系统的构成:由控制器具(装置)、控制对象及控制网络构成。•在实现了综合自动化的变电站中，控制系统控制方式包括远方控制和就地控制。•远方控制有变电站端控制和调度(或集控中心)端控制方式。•就地控制有操动机构处和保护(或监控)屏处控制方式。2019/8/9南京理工大学动力学院61.2信号系统•作用：准确及时的显示出相应一次设备的运行工作状态，为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。•组成：信号发送机构、信号接受显示元件(装置)及其网络构成。状态信号实时登录信号瞬时动作信号延时动作信号自动复归信号手动复归信号断路器位置信号、各种其它开关位置信号、变压器档位信号等保护动作信号、装置故障信号、断路器监视的各种异常信号等2019/8/9南京理工大学动力学院71.3测量及监察系统•作用：指示或记录电气设备和输电线路的运行参数，作为运行人员掌握主系统运行情况、故障处理及经济核算的依据。•组成：由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。•变电站常见的有电流、电压、频率、功率、电能等的测量和交流、直流绝缘监察。2019/8/9南京理工大学动力学院81.4调节系统•作用：调节某些主设备的工作参数，以保证主设备和电力系统的安全、经济、稳定运行。•组成：由测量机构、传送设备、自控装置、执行元件及其网络构成。•常用的调节方式有手动、自动或半自动方式。2019/8/9南京理工大学动力学院91.4继电保护及自动装置系统•作用：当电力系统发生故障时，能自动、快速、有选择地切除故障设备，减小设备的损坏程度，保证电力系统的稳定，增加供电的可靠性；及时反映主设备的不正常工作状态，提示运行人员关注和处理，保证主设备完好及系境的安全。2019/8/9南京理工大学动力学院101.6操作电源系统•作用：供给上述各二次系统的工作电源，断路器的跳、合闸电源，及其他设备的事故电源等。•操作电源系统是由直流电源或交流电源供电，一般常由直流电源设备(包括蕾电池及充电机)和供电网络构成。2019/8/9南京理工大学动力学院112二次接线图的分类2.1原理图：归总式原理图、展开式原理图•归总式原理图：将二次回路与有关一次设备画在一起，以整体图形符号表示二次设备，按实际电路连接关系绘制的图。•特点：能清楚表述回路的构成和工作原理；但没有标明元件的内部接线情况，不能作为施工图纸。2019/8/9南京理工大学动力学院12电流保护归总式原理图2019/8/9南京理工大学动力学院13展开式原理图•展开式原理图(简称展开图)是将二次设备的构成元件，如线圈、触点分别用图形符号表示，按回路性质的不同分为几个部分绘制的图纸。•如交流电流回路展开图、交流电压回路展开图、直流操作回路展开图、信号回路展开图等。2019/8/9南京理工大学动力学院14•展开图特点：展开式原理图能清晰表明设备间的连接关系，便于复杂电路的绘制，广泛使用于综合自动化变电站的二次回路中。•展开图中同一个二次设备的不同元件，如线圈、触点必须标以相同的文字符号。小母线及每一回路都要按等电位的原则分别给于回路编号。2019/8/9南京理工大学动力学院152019/8/9南京理工大学动力学院162.2布置图•布置图是以整体规化和有关原理图为依据，满足二次接线设计的有关规定所绘制的图纸。•常用的有控制室平面布置图，控制屏、保护屏面布置图，控制室、配电室小母线布置图等。2019/8/9南京理工大学动力学院172019/8/9南京理工大学动力学院182.3安装接线图•作用：制造、施工、运行维护中使用。•屏背面接线图：表明屏内设备在屏背面的引出端子之间的连接情况以及引出端子与端子排之间的连接关系。•端子排图：表明屏内设备与屏外设备连接情况以及安装的端子类型、数目以及端子顺序。2019/8/9南京理工大学动力学院192019/8/9南京理工大学动力学院20相对标号法的应用2019/8/9南京理工大学动力学院212019/8/9南京理工大学动力学院223互感器•作用（1）变换作用（2）电气隔离作用（3）二次标准化2019/8/9南京理工大学动力学院233.1电压互感器二次回路3.1.1对电压互感器二次回路的要求•接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置等的具体要求。•应有一个可靠的安全接地点。•应设置短路保护。•应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。•对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。2019/8/9南京理工大学动力学院243.1.2电压互感器的接线方式(1)一个单相电压互感器接线2019/8/9南京理工大学动力学院25(2)两个电压互感器构成的V-V接线2019/8/9南京理工大学动力学院26(3)三个单相电压互感器构成的星形接线2019/8/9南京理工大学动力学院27(4)三相三柱式电压互感器的接线2019/8/9南京理工大学动力学院28(5)三相五柱式电压互感器接线2019/8/9南京理工大学动力学院293.1.3电压互感器二次侧接地•作用:安全接地。2019/8/9南京理工大学动力学院30（1）V相接地接地点位置•FU2前：•FU2后：加装击穿保险器绝缘监察•开口三角形接过电压继电器•绝缘监察电压表•绝缘破坏报警：光字牌；掉牌信号防止二次侧反馈电压：QS1使一二次同时断开2019/8/9南京理工大学动力学院31（2）中性点接地各相电压及相间电压端零序电压端零序试验端单电压表测线电压2019/8/9南京理工大学动力学院323.1.4电压互感器二次回路的切换•双母线二次电压切换•互为备用的电压互感器二次电压的切换2019/8/9南京理工大学动力学院332019/8/9南京理工大学动力学院342019/8/9南京理工大学动力学院353.2电流互感器3.2.1对电流互感器二次回路的基本要求•接线方式满足测量、保护等的具体要求。•二次回路应有可靠接地点。•应有防止二次回路开路的措施。•二次负载应满足要求。•极性连接正确。2019/8/9南京理工大学动力学院363.2.2常用接线方式2019/8/9南京理工大学动力学院373.2.3电流互感器的二次负载(1)增加连接导线的截面积。(2)将同一电流互感器的两个二次绕组串联起来使用。(3)将电流互感器的不完全星形接线改为完全星形接线；差式接线改为不完全星形接线。(4)选用二次允许负载较大的电流互感器。(5)采用二次额定电流小的电流互感器或消耗功率小的继电器等。2019/8/9南京理工大学动力学院384控制系统4.1开关设备（1）隔离开关•隔离开关，又称隔离刀闸，用QS表示。它的主要作用是隔断和切换电路，并形成可见空气间隙，以确保检修工作安全进行。另外，用隔离开关还可以按需要改变主接线的接线方式。•隔离开关没有灭弧装置，不能断开负荷电流及短路电流。2019/8/9南京理工大学动力学院39（2）负荷开关•作用：断开和接通正常运行时的负荷电流，但不能切断短路电流。•一般与高压熔断器配合用于10kV及以下电压，且不常操作的变压器或出线上。2019/8/9南京理工大学动力学院40（3）断路器•作用：断路器是电力系统中最重要的开关电器，正常运行时可以接通和切断电气设备的负荷电流，在系统故障情况下能可靠地切断短路电流。•断路器一般由动触头、静触头、灭弧装置、操动机构及绝缘支座等构成。•为实现断路器的自动控制，在操动机构中还有与断路器的传动轴联动的辅助触头。电气主接线2019/8/9南京理工大学动力学院414.2断路器控制电路的基本要求(1)断路器操作机构中的合、跳闸线圈是按短时通电设计的，故在合、跳闸完成后应自动解除命令脉冲，切断合、跳闸回路，以防合、跳闸线圈长时间通电。(2)合、跳闸电流脉冲一般应直接作用于断路器的合、跳闸线圈，但对电磁操作机构，合闸线圈电流很大(35-250A左右)，须通过合闸接触器接通合闸线圈。2019/8/9南京理工大学动力学院42(3)无论断路器是否带有机械闭锁，都应具有防止多次合、跳闸的电气防跳措施。(4)断路器既可利用控制开关进行手动跳闸与合闸，又可由继电保护和自动装置自动跳闸与合闸。(5)应能监视控制电源及合、跳回路的完好性，应对二次回路短路或负荷进行保护。2019/8/9南京理工大学动力学院43(6)应有反映断路器状态的位置信号和自动合、跳闸的不同显示信号。(7)对于采用气压、液压和弹簧操作机构的断路器，应有压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路和闭锁回路。(8)对于分相操作的断路器，应有监视三相位置是否一致的措施。(9)接线应简单可靠，使用电缆芯数应尽量少。2019/8/9南京理工大学动力学院442019/8/9南京理工大学动力学院452019/8/9南京理工大学动力学院462019/8/9南京理工大学动力学院472019/8/9南京理工大学动力学院482019/8/9南京理工大学动力学院492019/8/9南京理工大学动力学院502019/8/9南京理工大学动力学院514.3控制开关•是控制回路中的控制元件。2019/8/9南京理工大学动力学院522019/8/9南京理工大学动力学院532019/8/9南京理工大学动力学院544.4基本的断路器控制回路4.4.1强电一对一控制2019/8/9南京理工大学动力学院55电磁操作的断路器控制回路跳闸后绿灯亮预备合闸绿灯闪光合闸操作合闸后红灯亮自动合闸红灯闪光防跳闭锁回路2019/8/9南京理工大学动力学院562019/8/9南京理工大学动力学院572019/8/9南京理工大学动力学院584.4.2弱电一对一控制2019/8/9南京理工大学动力学院594.5隔离开关的控制与闭锁电路•分为就地与远方两种控制方式；•110kV及以上倒闸操作用的隔离开关，一般采用远方和就地操作；•检修用的隔离开关、接地隔离开关和母线接地器为就地操作。2019/8/9南京理工大学动力学院604.5.1隔离开关控制回路的构成原则(1)隔离开关控制回路必须受相应断路器的闭锁，以保证断路器在合闸状态下，不能操作隔离开关，即避免带电操作隔离开关。(2)隔离开关控制回路须受接地隔离开关的闭锁，以保证接地隔离开关在合闸状态下，不能操作隔离开关。(3)操作脉冲应是短时的，完成操作后，应能自动解除。(4)隔离开关应有所处状态的位置信号。2019/8/9南京理工大学动力学院614.5.2典型电路隔离开关在跳闸终端位置,s1闭合断路器在跳闸位置闭合无跳闸操作电动机回路完好就地操作2019/8/9南京理工大学动力学院624.5.3隔离开关的闭锁回路•变电所在运行中必须配备有完善的防止误操作的闭锁措施,能实现“五防”。•防止带负荷拉(合)隔离开关;•防止误分(合)断路器;•防止带电挂地线;•防止带