第三章风电场电气二次系统1

风电场电气工程风电场电气一次系统第3章风电场电气二次系统章节设置3.1二次系统的构成3.2继电保护的基本知识3.3风电场的继电保护配置3.4风电厂的二次部分3.5升压变电站二次部分3.6升压变电站综合自动化系统3.7风电场继电保护与综合自动化系统的示例风电场电气工程风电场电气一次系统第3章风电场电气二次系统教学目标：了解风电场电气二次系统的构成，掌握二次设备和二次回路的基本功能，在对继电保护的作用、原理、要求有一定认知的基础上，基本掌握电气一次系统各种主要电气设备的继电保护整定计算方法，对中央信号系统、操作电源与控制回路、测量回路等二次回路的构成和作用有所了解，并对我国目前已普遍采用的变电站综合自动化技术有一定的认知。风电场电气工程风电场电气一次系统第3章风电场电气二次系统知识点☆电气二次设备和二次回路及其功能；★继电保护的作用、原理、设计要求及表示方法；☆各种一次设备的继电保护整定计算方法；●中央信号系统的构成和作用；●操作电源、电气设备的控制回路、测量回路；●升压变电站的综合自动化技术风电场电气工程风电场电气一次系统3.1二次系统的构成3.1.1二次设备3.1.2二次回路风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1二次设备对一次设备的工作进行监测、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低压电气设备，称为二次设备，如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.1继电器1继电器的基本结构和原理在电路中，继电器控制逻辑的实现依赖于其自身结构，即线圈和触点的基本设计。传统的电磁型继电器由线圈、触点以及它们的接线端子和可动铁片、复位弹簧组成。触点端子触点端子线圈端子线圈端子触点线圈部分可动铁片当继电器线圈带电后，继电器触点在可动铁片的带动下位置发生变化，这是线圈中流过电流所产生的电磁力吸引可动铁片的结果。i风电场电气工程风电场电气一次系统1继电器的基本结构和原理常规的电磁型继电器之外，还有晶体管继电器、静态继电器及微机型数字继电器等，线圈可以反映不同的电气量，进而用于实现触点位置的变换。通常所要反映的电气量有若干种，例如某一特定电压/电流（可以是交流也可以是直流）的有或无、大或小，等等，以此来实现对应的各种逻辑。继电器的触点也可以有不同的逻辑。根据功能和实际需要，继电器往往装设多副触点，有时候还包括不同类型的触点。继电器的线圈和触点可以分别接入不同的电路中，从而实现由线圈至触点的顺序控制。风电场电气工程风电场电气一次系统2.继电器的表示符号在专业研究和工程实践中，往往采用类似于电气主接线（一次系统）的处理方式，以简化的符号来表示继电器和二次电路。395786421继电器内部示意+220V-220V+220V-220V-220V+220V+220V-220VHDLDHAKCSB电路1电路2电路4电路3图中的继电器有8个接线端子，其线圈通过7-8端子与外部电路连接、1-2端子间为常开触点、4-6端子间接有延时闭合的常闭触点、5-9端子间为常闭触点、5-3端子间为常开触点，而端子5是端子3和9的公共端子。风电场电气工程风电场电气一次系统3.继电器的常见类型在电气二次系统中常见的继电器有：电流继电器、电压继电器、时间继电器、中间继电器、功率方向继电器、差动继电器、冲击继电器、信号继电器，等等。这些继电器的主要区别在于其控制电路的不同。风电场电气工程风电场电气一次系统（1）电流继电器电流继电器反映一次回路中的电流越限，常用于二次系统的保护回路，例如用于电机、变压器和输电线路等设备的过负荷及短路保护。它的继电器线圈接入CT的二次侧交流电流回路，触点则引出至直流控制回路，用以启动时间继电器的动作或直接触发断路器分闸。定义：使继电器动作的最小电流值称为动作电流（或起动电流）Iop。使继电器返回原位的最大电流值称为返回电流Ire。二者的比值称为继电器的返回系数，定义为电流继电器的返回系数都小于1，一般为0.85~0.9。opreIIKre风电场电气工程风电场电气一次系统（1）电流继电器21436587启动时间继电器或直接接于控制回路触发断路器QF跳闸ICIC＇QFXX线继电器端子接线图继电器接线端子2和8之间的两个线圈串联，2和8端子和继电器外部的CT交流电路相连，用于判别某线路中C相电流是否超过继电器的整定值。当电流越限时，继电器接线端子1和3之间的常开触点闭合，触发保护回路中的时间继电器动作，或直接用于控制回路中的断路器跳闸。风电场电气工程风电场电气一次系统（2）电压继电器电压继电器用于继电保护装置中的过电压保护或欠电压闭锁其线圈接入PT二次侧的交流电压小母线上，触点用于启动控制回路跳闸或与其它保护继电器组成相关保护逻辑。电压继电器引入PT二次交流电压小母线的A、C相之间的线电压，用于闭锁其它保护元件。系统正常运行时，接线端子2和8串联的线圈带有100V左右的电压，其常闭触点此时打开，实现对其它电路的闭锁；当AC之间的线电压降低到整定值时，触点闭合，将外部电路开放。ABCN至其他保护装置至其他保护装置*TV23继电器端子接线图1468闭锁其它回路风电场电气工程风电场电气一次系统（3）功率继电器：功率继电器判别某支路上流过的功率的方向，动作限值是一个角度区间。当电流和电压的相角差处于某一设定的区间内时，继电器动作。常用的采用90°接线的功率继电器如图所示，其接线端子5和6之间的电压线圈接BC相电压，而接线端子2和4之间的电流线圈接入A相电流。当电压和电流的相角差落于整定区间内时，继电器接线端子1和3之间的常开触点ABCN至其他保护装置至其他保护装置214365继电器端子接线图I*U*IaIa＇QFTVTA风电场电气工程风电场电气一次系统（4）差动继电器：用于变压器内部保护的差动继电器KD接线示意图如图所示，差动继电器KD反应被保护变压器流进、流出电流的差流，当差流越限时，继电器的常开触点闭合，保护整个变压器和引线。。风电场电气工程风电场电气一次系统（5）时间继电器常由其它继电器或控制元件启动，用以判别某一状态的持续时间，使被控设备或电路按照预定的时间动作。436521送去断路器操作机构87KM+KM-继电器端子接线图KA图为由电流继电器和时间继电器组成的带时限过电流逻辑电路当电流继电器KA触点闭合后，时间继电器的线圈带电，但接线端子4和6之间的延时闭合常开触点并不闭合，只有当KA触点持续闭合，时间继电器线圈持续带电超过时间继电器整定的时间后，4和6之间的延时闭合常开触点才闭合，给断路器操作机构发出跳闸命令。风电场电气工程风电场电气一次系统（6）中间继电器中间继电器常用于二次系统中增加某一控制电路触点数量和容量43652187BM+BM-继电器端子接线图KAKM1+KM2+KM3+断路器1操作机构断路器2操作机构断路器3操作机构KM1-KM2-KM3-当电流继电器KA触点闭合后，中间继电器的线圈带电，其三个常开触点闭合，闭合的触点用于触发多个断路器操作机构的跳闸。通过本例可以看出，使用中间继电器可以方便地实现将某一控制命令下发到多个控制回路中。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.2接触器断路器辅助触点不同于继电器触点，它是位置触点，联动于断路器位置的变化，当断路器处于分位时，常开触点为分、常闭触点为合，断路器分闸时则刚好相反。为了显示断路器的当前状态，在电动合闸回路和电动分闸回路中并联有红绿灯指示回路。在电力系统中常用红灯表示断路器处于合闸位置，绿灯表示断路器处于分闸位置；但电路连接中，却是绿灯串联高电阻接入合闸回路，而红灯串联高电阻接入分闸回路。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.2接触器SB1SB2LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU3FU4KMKMYC+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路+-QF1234SB1和断路器QF常闭辅助触点（1、2之间）、合闸接触器KM的线圈形成合闸回路；SB2和断路器QF常开辅助触点（3、4之间）、跳闸线圈YT形成跳闸回路。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.2接触器当断路器QF为分闸状态时，其常开辅助触点为分位（3、4之间），常闭辅助触点为合位（1、2之间）。绿灯由于带有电压发出平光，指示断路器当前处于分闸位置。当合闸按钮SB1按下时，接触器流过较大电流，其触点闭合，合闸线圈YC带电，将断路器QF闭合。常开触点闭合（3、4之间），而常闭触点（1、2之间）打开。触器KM的线圈都不再带电，其触点打开，合闸线圈也不再带电。红灯则发出平光，指示断路器处于合闸位置。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.3控制开关（下面4张是不是要删了）除了一些简单控制回路以外，常用控制开关来实现电路的复杂逻辑控制。手柄接线端子所示为LW15型控制开关，其正面有用于人工控制的手柄，手柄有三个位置，中间位置可以顺时针和逆时针旋转45°。其后部为接线端子，用来连接电路，最终实现对于电路的控制。手柄位置触点45°0°45°12×34××56××78×910×风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.3控制开关LDRHDYTKMQFQFRFU1FU2FU4KM+-控制小母线熔断器电动合闸回路绿灯指示回路电动跳闸回路红灯指示回路合闸回路WC+WC-123412345678WL+故障跳闸闪光指示KMQFM708+-700910SAFU3YCSA事故音响回路KA保护跳闸56应用了控制开关的断路器控制回路简化示意图风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.3控制开关上图中控制开关的引入不仅实现了断路器的合闸和分闸，还引入闪光指示回路及事故音响回路作为故障后的灯光和音响信号指示。图中还引入了外部保护电路中保护继电器的触点KA，它接入断路器控制回路中，当电气设备发生故障时，其对应保护继电器动作触发故障电气设备相关断路器跳闸，将故障设备从电力系统中切除出去。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.3控制开关断路器合闸过程：手柄一般处于0°位置，5、6间的触点闭合，此时断路器QF常开辅助触点在合位，因此WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路。LD会发出闪光。手柄顺时针旋转45°，SA1和SA2将接通，其它触点断开。KM触点闭合，导通合闸回路，使得断路器合闸。合闸后，手柄将自动返回到0°位置。此时断路器QF常开辅助触点闭合、常闭辅助触点打开。红灯指示回路中WC+、HD、R、QF3、QF4、YT、WC-形成回路，红灯平光。风电场电气工程风电场电气一次系统•3.1.1.3控制开关•故障跳闸过程：KA的闭合将直接导致：WC+、KA、QF3、QF4、YT和WC-之间形成回路，最终WC+和WC-上的电压完全作用于跳闸线圈YT上，断路器跳闸。断路器跳闸后其辅助触点的位置发生变化，将导致结果：1）事故音响回路中的M708+、SA9、SA10（此时手柄位置未发生变化）、QF5、QF6、-700导通，M708+接入中央信号回路（上图中未显示）,发出事故音响。2）WL+、SA5、SA6、LD、R、QF1、QF2、KM、WC-形成回路，绿灯闪光指示当前断路器位置异常。风电场电气工程风电场电气一次系统3.1.1.4小母线在二次系统中，除了直流电源小母线用于给不同的设备分配电能，交流电压小母线和辅助小母线主要用于集中和分配信号。直流电源小母线用于实现直流屏柜向不同的保护装置、测控装置等设备供电。交流电压小母线用于TV二次侧电压信号向不同保护测量装置的分配。小母线一般布置在控制室的屏上和配电装置内。风电场电气系统风电场主要一次设备3.1.1.5连接导体和接线端子继电器、接触器、控制开关、指示灯、各类保护和自动装置的连接需要依靠导体和接线端子来实现。装设于各类屏柜内、断路器操作机构内部的不同的二次元件之间也需要相互连接形成电路，这类屏柜或装置内部的连线一般以绝缘导线来实现。接线端子是二次系统中用于连