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1高赐威高赐威东南大学电气工程学院东南大学电气工程学院EE--mail:mail:ciwei.gao@seu.edu.cnciwei.gao@seu.edu.cn动能专业本科生课程“发电厂电气设备”2007-2008学年东南大学SOUTHEASTUNIVERSITY发电厂电气二次设备东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-2目录目录•概述•发电厂电气控制与信号•继电保护•发电厂电气自动装置2概概述述东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-4电气二次系统的内容电气二次系统的内容•二次设备对一次设备的工作进行检测、控制、调节、保护及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的电气设备。测量仪表继电器控制操作开关按钮自动控制设备计算机信号设备控制电缆交直流电源设备•二次系统由互感器二次侧交流供电的全部交流回路和由直流电源的正极到负极的大部分直流回路。控制回路监测回路调节回路信号回路保护回路操作回路励磁回路3东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-5在控制、信号、保护和监测设备中以低电压，弱电流来代替原来一般的强电式电压和电流。选线化弱电化二次设备的四化二次设备的四化以一个控制开关通过切换开关有选择地操作若干个被控对象或对若干个被控对象进行分组操作的方法。选控、选测远动化电气设备的远距离监测和控制技术---四遥电子化新电子技术和各种无触点元件---微机发电站综自东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-6发电厂二次系统发电厂二次系统测量表计（安装在控制室）继电保护装置断路器控制装置信号装置作用于信号自动装置测量信息整定值调速系统同期合闸励磁系统CT1DL1BPT1CT2DL2CT3PT24东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-7继电器继电器是一种能自动动作的电器，当控制它的物理量达到一定数值时，能使被控制的物理量突然变化。分类定义根据物理量根据反应原理根据物理量电量：暗电量：电流、电压、阻抗、功率温度、转速、压力过量继电器低量继电器机电继电器晶体管型继电器东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-8二次回路接线图二次回路接线图1)表示工作原理；展开式原理接线图归总原理接线图交流电流回路2)表示各元器件的电气联系；交流电压回路直流操作回路信号回路IIT+++至信号1TAa1TAcA411C4111KA2KAN411A相过流C相过流公共线交流电流回路+_1KA2KAKTKS133QFYRKT102时间继电器回路跳闸回路直流电流回路KSWAUWSP信号回路5东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-9安装接线图安装接线图•平面布置图•屏背面接线图•端子排图•控制电缆联系图•控制电缆清册东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-10二次回路的电源系统二次回路的电源系统目前发电厂中广泛采用蓄电池作为直流操作电源。交流电源直流电源CT二次侧作为交流电流二次设备的电流源PT二次侧作为交流电压二次设备的电压源独立性内阻抗放电时间和放电容量自放电额度容量昀大放电电流值运行方式（充电放电方式、浮充电方式）6东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-11二次回路的电源系统二次回路的电源系统目前发电厂中广泛采用蓄电池作为直流操作电源。交流电源直流电源CT二次侧作为交流电流二次设备的电流源PT二次侧作为交流电压二次设备的电压源独立性内阻抗放电时间和放电容量自放电额度容量昀大放电电流值运行方式（充电放电方式、浮充电方式）发电厂电气控制与信号发电厂电气控制与信号7东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-13发电厂控制方式发电厂控制方式¾单机10万kW以下主控制室控制方式¾全厂电气集中控制¾要求监视方便，操作灵活¾单机容量20万kW以上¾机、炉、电集中在一个单元控制室控制。单元控制室的控制方式¾一台锅炉和一台汽机构成独立的单元系统，不同的单元系统间没有横的联系。东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-14断路器的控制回路断路器的控制回路中间放大操作手柄现场控制屏台上由操作手柄远距离控制断路器操作手柄断路器合分8东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-15对控制的要求对控制的要求¾能手动自动跳¾能反映位置¾能监视控制回路完好¾能防跳¾单相跳¾接线简单东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-16昀原始控制回路昀原始控制回路断路器控制回路接线图断路器控制回路接线图+HM-HMGDLHQTQHCRD12341AN2AN5678RD+KM-KM9东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-17昀原始控制回路昀原始控制回路断路器控制回路接线图断路器控制回路接线图78653421+KM-KMRDRDHCTQ1AN(分)2AN(合)RDRD+HM-HMHCHQ东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-18电气中央信号电气中央信号¾当主设备发生事故，如发电机内部短路使断路器跳闸时。事故信号¾灯光信号¾音响信号¾用于反映机组及设备运行时的不正常状态，但该状态不立即造成设备损坏和危及人身安全。¾也有灯光和音响信号组成，但延时启动，延时可调，防误动预告信号中央信号装置，是对全厂电气设备的信号进行集中监控的装置，安装在主控制室内中央信号屏上。10继电保护继电保护东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-20继电保护的一般问题继电保护的一般问题能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并作用于断路器或发出信号的一种信号。继电保护装置的作用继电保护装置的定义¾在极短的时间内发现故障，并使断路器动作，由选择地切除故障部分。¾反应设备的不正常状态，根据状态发信号、减负和或跳闸。11东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-21基本原理基本原理电气量¾电流增大发生故障判断故障电气量改变实现保护电流增大¾电流降低电流增大¾电流、电压之间相位角发生变化方向保护比值、阻抗保护非电气量¾瓦斯保护¾温度保护输入信号测量逻辑执行输出信号工作流程东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-22继电保护的基本要求继电保护的基本要求选择性尽量缩小停电范围，采用后备保护快速性0.02~0.04s各种状态下不误动灵敏性各种状态下可靠运行，一般以灵敏系数KS表示可靠性对于故障状态下保护输入量增大时动作的继电保护：KS=(保护区内故障时反应量的昀小值)/(保护动作量的整定值)对于故障状态下保护输入量减小时动作的继电保护：KS=(保护动作量的整定值)/(保护区内故障时反应量的昀大值)12东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-23继电保护的基本要求继电保护的基本要求DL-5DL-6DL-8DL-4DL-7DL-2DL-1DL-3d-1d-2d-3d-1故障DL-1、DL-2跳d-2故障DL-5跳d-3故障DL-6，后备DL-5跳东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-24大型汽轮机组继电保护配置要求大型汽轮机组继电保护配置要求¾昀大限度地保证机组安全和昀大限度地缩小故障破坏范围¾尽可能避免不必要的突然停机¾对某些异常工况采用自动处理装置，特别要避免保护装置误动作和拒绝动作¾特别要避免保护装置误动作和拒绝动作13东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-25大型汽轮机组继电保护的可能配置大型汽轮机组继电保护的可能配置不正常运行情形不正常运行情形不正常运行过负荷造成危害的异常工况过负荷保护外部元件短路引起的过电流异常运行保护用以反应各种可能造成危害的异常工况，但这些工况不会或不能很快造成机组的直接破坏装设一套专用继电器，不设后备保护东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-26大型汽轮机组继电保护的可能配置大型汽轮机组继电保护的可能配置故障（短路）故障（短路）过电流保护定子绕组相间短路，导致失火，昀严重。纵差动保护定子绕组单相接地，可使铁芯局部熔化，使故障扩大为相间短路。单相接地保护定子绕组一相匝间短路，线圈局部过热。过电流保护励磁回路一点或两点接地，使发电机发生机械振动。过电流保护转子失去励磁电流。短路保护用以反应各种被保护区域内发生的各种短路故障，这些故障将造成机组的直接破坏。为防止保护装置拒动，设主保护，后备保护14东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-27保护装置的控制对象保护装置的控制对象故障、不正常状态不同，则处理方法、控制对象亦不同，对发电机双绕组变压器组有：全停解裂灭磁解列断开高压侧断路器。减出力减小原动机输出功率发信号对双母线接线，断开母联断路器，缩小故障波及范围断开高压侧断路器，灭磁，断开高压厂用变压器低压侧断路器。停汽机、锅炉，断开高压侧断路器，灭磁，断开高压厂用变压器低压侧断路器，使机炉及其辅机停止工作。东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-28发电机保护的配置发电机保护的配置--纵差动保护纵差动保护发电机内部相间短路是发电机内部昀严重的故障。在发电机内部及靠近断路器出口处装设变比相同的CT、1LH、2LH。纵差动保护是根据保护元件始端及末端电流数值和相位的原理而构成的。环流相连、异性相接，差动回路内接CT。**1LH2LHIII•II•CT**15东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-29发电机保护的配置发电机保护的配置--纵差动保护纵差动保护正常时保护范围外短路II=IIIIK=I1-I2=0IzdIunbIK=I1-I2≠0保护范围内短路IK=I1+I2=(II+III)/nL=ID/nLIKIzd**1LH2LHIII•II•CT**2I&1I&**1LH2LHIII•II•**D1CT1I&2I&**1LH2LHIII•II•CT**D22I&1I&东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-30保护的配置保护的配置--纵差动保护纵差动保护电流互感器的变比选择正常/保护范围外短路I1=I2=II/KTA1=III/KTA2IzdIunbIK=I1-I2≠0保护范围内短路IK=I1+I2=II/KTA1+III/KTA2IzdKKDIKI1I2IIIIITA1TA2保护范围内短路KDIKI1I2IIIIITA1TA2K保护范围外短路KTKT=?16东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-31发电机发电机--双绕组变压器双重快速保护双绕组变压器双重快速保护变发组纵差东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-32纵差保护实际接线纵差保护实际接线1LH2LHDLTQ-DL11234III++去信号去MK灭磁17东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-33变压器的故障状态变压器的故障状态瓦斯保护纵差电流速断单相接地短路导致油箱爆炸零序保护外部绝缘套管及引出线上的多相短路，单相接地短路内部绕组的多相短路，单相的匝间短路东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-34变压器的不正常工作状态变压器的不正常工作状态瓦斯保护纵差电流速断尖峰负荷等引起的过负荷报警油箱油面降低外部短路引起的过电流报警变压器油温过高18东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-35继电保护部分的重点继电保护部分的重点整定值保护范围继电保护的原理继电保护的执行方式某种保护动作启动时的物理量的昀大（小）标准值发电厂电气自动装置发电厂电气自动装置19东南大学电气学院高赐威-发电厂电气-第四章发电厂电气二次设备-37概概述述电力系统自动化分为三个不