发电厂及变电站的二次回路

努力学习积极进取为电力工业培养高级应用型人才本课程讲授发电厂及变电站的二次回路的构成及其工作原理。主要内容包括：互感器及其二次回路；操作电源；断路器的控制和信号电路；隔离开关的控制和闭锁电路；中央信号及其它信号系统；同步系统等内容。先行课程：发电厂电气部分、继电保护及电工工艺实习（二次配线）。考核要求：总学时24学时，平时出勤、提问及听课表现共计20分，无故缺席3次以上无平时成绩；作业5次，每次8分共计40分；考试（测验）共计40分。课程内容介绍及考核要求发电厂及变电站的二次回路绪论发电厂及变电站的二次回路一、二次回路的作用和地位1、一次设备是构成电力系统的主体，是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等。2、二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制与信号器具、继电保护和自动装置等。一次设备及其相互连接的回路称为一次回路。二次设备及其相互连接的回路称为二次回路。二、二次回路的内容包括发电厂和变电站一次设备的控制、测量、信号、调节、继电保护和自动装置等回路以及操作电源系统。由控制开关和控制对象(断路器、隔离开关)的传送机构及执行机构组成。作用是对开关设备进行“跳、合闸”操作。控制回路按自动化程度可分为：手动控制和自动控制；按控制距离可分为：就地控制和距离控制；按控制方式可分为：分散控制和集中控制；按操作电源性质可分为：直流操作和交流操作；按操作电源电压和电流的大小可分为：强电控制和弱电控制。1、控制回路2、信号回路由信号发送机构、传送机构和信号器具构成。其作用是反映一、二次设备的工作状态。信号回路按信号性质分为：事故信号、预告信号、指挥信号和位置信号四种；按信号显示方式分为：灯光信号和音响信号两种；按信号的复归方式分为：手动复归和自动复归两种。3、测量回路指调节型自动装置。由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。作用是根据一次设备运行参数的变化，实时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行要求。由各种测量仪表及其相关回路组成。作用是指示或记录二次设备的运行参数，以便运行人员掌握一次设备运行情况。它是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。4、调节回路5、继电保护及操作型自动装置回路由测量机构、传送机构、执行机构及继电保护和自动装置组成。作用：自动判别一次设备运行状态，在系统发生故障或异常运行时，自动跳开断路器或发出异常运行信号，故障或异常运行状态消失后，快速投入断路器，恢复系统正常运行。6、操作电源系统由电源设备和供电网络组成，包括直流电源和交流电源系统。作用是供给上述各回路工作电源。发电厂和变电站的操作电源多采用直流电源系统，简称直流系统。绪论绪论发电厂及变电站的二次回路三、监测和控制技术的发展随着机组容量的增大，自动化水平的提高以及计算机和微机技术的应用，监测和控制技术迅速发展。其发展过程是一个从分散到集中，从单元到综合，从低级到高级的过程。1、就地分散控制是在被控对象所在地，运行人员就地对被控对象进行监视和控制。控制方式简单且易于实现，不便于各机组或各设备之间的协调控制。一般适应于小型发电厂和变电站。在大、中型发电厂和变电站中，只适用于6~10kV屋内配电装置主设备的控制。2、电气集中控制是在主控制室或网络控制室，运行人员对全厂(站)的主要电气设备集中进行监视和控制。在主控制室主要是对发电机、主变压器、高压母线设备、高压厂用工作变压器与备用变压器和35kV及以上输电线路进行监视和控制。这种集中控制方式一般用于单机容量为100MW及以下的发电厂和35kV及以上的变电站。在网络控制室主要是对三绕组变压器及自耦变压器、高压母线设备和110kV及以上输电线路进行监视和控制。网络集中控制方式通常与单元控制相配合。3、单元控制在单元控制室，运行人员对本单元的机、炉、电主要设备进行监视和控制。单元控制一般用于单机容量为200MW及以上发电厂。便于机、炉、电统一调度和事故处理，有利于运行人员协调配合，是目前我国大型发电厂广泛采用的控制方式。4、综合控制以计算机为核心，同时实现全厂(站)的监视、控制、测量、调节、保护、分析判断和计划决策等功能。更好地实现各单元的协调配合，提高控制质量和自动化水平，并在整个电力生产、输送过程中实现最佳控制，使机组的安全生产和经济运行达到最优状态。我国大容量的发电厂和高压、超高压变电站已采用了计算机监控系统，特别是变电站综合自动化系统的应用，更标志着我国监测和控制技术发展到了一个新水平。第一章互感器及其二次回路发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路本章主要内容介绍互感器作用；对电流、电压互感器二次回路的基本要求；电压互感器二次回路的短路保护；电压互感器二次回路断线信号装置；电压互感器二次电压切换电路；电流互感器二次负载。互感器的作用(1)将一次回路的高电压和大电流缩小成二次回路的低电压和小电流，并规范为标准值。这样可使测量仪表、继电保护及自动装置标准化、小型化。(2)将一次回路与二次回路进行电气隔离，既保证了二次设备和人身安全，又保证了维修时不必中断一次运行设备。发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路1.1电压互感器一、电压互感器的结构(一)JSJW-10三相五柱式电压互感器结构特点：1、五柱式铁芯2、一次三相绕组3、二次三相绕组主二次绕组和辅助二次绕组(二)JDJ-10型油浸式单相电压互感器(三)JDC5-220型单相油浸式电压互感器(四)JCC型串级式电压互感器(五)TYD电容式电压互感器在被测线路的某相与地之间串入电容器C1和C2，C1和C2按反比分压，C2上电压UC2为WNWNCUnUCCCU2112发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路二、电压互感器的特点1、电压互感器二次绕组的额定电压当一次绕组电压等于额定值时，二次额定线电压为100V,额定相电压为100/3。辅助二次绕组额定相电压：用于35kV及以下中性点不直接接地系统为100/3V；用于110kV及以上中性点直接接地系统为100V。2、电压互感器正常运行时近似空载状态电压互感器二次负载，是测量仪表、继电保护及自动装置的电压线圈，电压线圈导线较细，负载阻抗较大，负载电流很小。所以电压互感器正常运行时近似于空载运行的变压器。3、电压互感器二次侧不允许短路由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现危险的过电流，将损坏二次设备和危及人身安全。4、电压互感器的变比N2N121TVUUn35kV及以下中性点不直接接地系统110kV及以上中性点直接接地系统V3100/V3100/Un1NTV100V/V3100/Un1NTV发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路三、电压互感器的极性及接线方式(一)电压互感器的极性TV的极性端采用减极性法标注。TV一、二次绕组的极性决定于绕组的绕向；TV一、二次绕组电压相位决定于绕组的绕向和对绕组始末端的标注方法，我国按一、二次电压相位相同的方法标注极性端，这种标注方法称为减极性标注法。极性端是指在同一瞬间，端子H1有正电位时，端子K1也有正电位，则两端子有相同的极性。1U2U发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路(二)电压互感器的接线方式发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路032131)(1UnUUUnUUUUTVLLLTVWVUmn(1)35kV及以下中性点不直接接地系统VUnUnUTVLTVmn1003/100331310)1(2(2)110kV及以上中性点直接接地系统VUnUUnUUnUnUUUnULTVLLTVLLTVTVLLLTVmn1001)(1)(131)(1232)1(3)1(20)1(3)1(2)1(1辅助二次绕组作用构成零序电压滤过器，开口三角端子输出电压L1UL3UL2U)1(L3U)1(L2U0)1(L1U03UL1UL3U0)1(L1U03UL2U)1(L3U)1(L2U发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路1-2电压互感器二次回路一、对电压互感器二次回路的要求二、电压互感器二次回路的短路保护(1)电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。(2)应装设短路保护。(3)应有一个可靠的接地点。(4)应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。(5)双母线上电压互感器，应有可靠的二次切换回路。TV正常运行时，近似于空载状态，若二次回路短路，会出现危险的过电流，将损坏二次设备和危及人身安全。必须在TV二次侧装设熔断器或低压断路器。1．装设熔断器在35kV及以下中性点不直接接地系统中，一般不装设距离保护，不用担心在TV二次回路末端短路时，因熔断器熔断较慢而造成距离保护误动作。可在二次绕组各相引出端装设熔断器作为短路保护。熔断器选择原则(1)在TV二次回路内发生短路时，熔断器熔体的熔断时间应小于继电保护的动作时间。(2)熔断器熔体的额定电流应整定为二次最大负载电流的1.5倍。对于双母线系统，应考虑一组母线停止运行时，所有电压回路的负载全部切换至另一组电压互感器上。2．装设自动开关110kV及以上中性点直接接地系统，通常装有距离保护,如果在远离电压互感器的二次回路上发生短路故障时,由于二次回路负载阻抗较大，短路电流较小，熔断器不能快速熔断，但在短路点附近电压比较低或等于零，可能引起距离保护误动作。应在二次绕组各相引出端装设快速自动开关作为短路保护。自动开关选择原则(1)自动开关脱扣器动作电流应整定为1.5~2.0I2fmax。(2)当TV运行电压为90%UN时，在二次回路末端经过渡电阻发生两相短路，而加在继电器线圈上的电压低于70%UN时，能瞬时动作于跳闸。(3)脱扣器的断开时间≤0.02s.注意在中性线和辅助二次绕组回路中，均不装设熔断器或自动开关。正常运行时，中性线和辅助二次绕组回路中，没有电压或只有很小的不平衡电压；同时此回路也难以实现对熔断器和自动开关的监视。由TV二次回路引到继电保护屏去的分支回路上,为保证继电保护工作的可靠性，不装设熔断器；引到测量仪表回路去的分支回路上，应装设熔断路。发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路三、电压互感器二次回路断线信号装置由于TV二次输出端装有短路保护,故当短路保护动作或二次回路断线时,与其相连的距离保护可能误动作。利用零序电压原理构成的断线信号装置为避免在电压回路断线情况下,又发生外部故障造成距离保护无选择性动作,装设电压回路断线信号装置,当二次回路断线时，发出断线信号,及时发现并处理。1、正常运行2、一相或二相断线由于N′与N等电位,辅助二次回路电压也等于零,断线信号继电器K不动作。由于N'与N之间出现零序电压,而辅助二次回路仍无电压,断线信号继电器K动作，发出断线信号。3、三相断线在N‘与N之间无零序电压出现,K将拒绝动作,不发信号。为此在熔断器或自动开关的任一相上并联一电容器,当三相同时断开时,电容器C仍串接在一相电路中,则N'与N之间仍有电压,可使信号继电器K动作,仍能发出断线信号。电容器C的电容值选取当TV二次回路接有2套距离保护时,取4μF；接有4套时取8μF。必须经过现场模拟试验,即在TV最大负载时三相断线和最小负载时电容器C并联的一相断线串接在一相电路中,则N'与N之间仍有电压,可使信号继电器K动作,仍能发出断线信号。4、一次系统接地故障在N′与N之间出现零序电压,同时在辅助二次回路中也出现零序电压,此时断线信号继电器K的两组线圈L1和L2所产生的零序磁势大小相等,方向相反,合成磁通等于零,K不动作。发电厂及变电站的二次回路第一章互感器及其二次回路四、电压互感器二次回路安全接地35kV及以下中性点不直接接地系统,一般不装设距离保护。V相接地对保护影响较小。为简化二次回路,二次绕组一般采用V相接地。1、V相接