工廠供電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-THSPGC

1、第一部分 THSPGC-1 型工廠供電技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置簡介“THSPGC-1 工廠供電技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置”是根據(jù)機(jī)械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心編寫的高級電工技術(shù)、電工基礎(chǔ)(高級工適用、電工技師培訓(xùn)教材結(jié)合工廠供電和供配電技術(shù)等課程研制生產(chǎn)的。主要對教材中的35kV 總降壓變電所、10kV 高壓變電所及車間用電負(fù)荷的供配電線路中涉及的微機(jī)繼電保護(hù)裝置、備用電源自動投入裝置、無功自動補(bǔ)償裝置、智能采集模塊以及工業(yè)人機(jī)界面等電氣一次、二次、控制、保護(hù)等重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)的,通過在本實(shí)訓(xùn)裝置中的技能訓(xùn)練能在深入理解專業(yè)知識的同時,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能。并且本套實(shí)訓(xùn)裝置還有利于學(xué)生對變壓器、電動機(jī)組、電流互感器

2、、電壓互感器、模擬表記、數(shù)字電秒表及開關(guān)元器件工作特性和接線原理的理解和掌握。THSPGC-1 型工廠供電技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置如圖1-1: THSPGC-1 型工廠供電技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置(簡稱“實(shí)訓(xùn)裝置”是由操作屏和控制柜兩部分組成,他們之間通過三根航空導(dǎo)線連接。三根連接導(dǎo)線分別是:控制信號線、采集信號線、主回路連接線。整個實(shí)訓(xùn)裝置是由工廠供配電網(wǎng)絡(luò)操作實(shí)訓(xùn)面板、微機(jī)裝置控制及二次回路控制實(shí)訓(xùn)操作面板、微機(jī)線路保護(hù)及其設(shè)置單元、電秒表計(jì)時單元、微機(jī)電動機(jī)保護(hù)及其設(shè)置單元、電動機(jī)組啟動及負(fù)荷控制單元、觸摸屏控制單元、PLC 控制單元、儀表測量單元、有載調(diào)壓分接頭控制單元、無功自動補(bǔ)償控制單元、備自投控制單元、

3、接口備用擴(kuò)展單元及電源等單元構(gòu)成。整個工廠的供配電電力一次主接線線路結(jié)構(gòu)如圖1-2 所示: 本實(shí)訓(xùn)裝置模擬有35 kV、10kV 兩個不同的電壓等級的中型工廠供電系統(tǒng)。該裝置用一對方形按扭來模擬實(shí)際中的斷路器,長柄帶燈旋鈕來模擬實(shí)際中的隔離開關(guān)。當(dāng)按下面板上的紅色方形按鈕(“合閘”,紅色按鈕指示燈亮,表示斷路器處于合閘狀態(tài);按下綠色方形按鈕(“分閘”,綠色按鈕指示燈亮,表示斷路器處于分閘狀態(tài);當(dāng)把長柄帶燈旋鈕(“隔離開關(guān)”撥至豎直方向時,紅色指示燈亮,表示隔離開關(guān)處于合閘狀態(tài);當(dāng)把長柄帶燈旋鈕(“隔離開關(guān)”逆時針撥轉(zhuǎn)30 度,指示燈滅,表示隔離開關(guān)處于分閘狀態(tài)。通過操作面板上的按鈕和開關(guān)可以接

4、通和斷開線路,進(jìn)行系統(tǒng)模擬倒閘操作。整個實(shí)訓(xùn)裝置模擬圖可分為以下幾個部分:(135kV 總降壓變電所主接線模擬部分采用兩路35kV 進(jìn)線,其中一路正常供電,另一路作為備用,兩者互為明備用,通過備自投自動切換。在這兩路進(jìn)線的電源側(cè)分別設(shè)置了“WL1 模擬失電”和“WL2 模擬失電”按鈕,用于模擬外部電網(wǎng)失電現(xiàn)象。35kV 母線有兩路出線,一路送其他分廠,并在此輸電線路上設(shè)置了線路故障點(diǎn):XL-1 段上的d1、d2 處和XL-2 段上的d3 處。輸電線路的短路故障可分為兩大類:接地故障和相間故障。而相間故障中的三相短路故障對線路造成的危害又比較大也比較點(diǎn)型,因此我們在此設(shè)置的故障點(diǎn)都是模擬三相短路

5、故障,并通過裝設(shè)在此段線路上的一臺微機(jī)線路保護(hù)裝置來完成高壓線路的微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,另一路經(jīng)總降變降壓為10kV 供本部廠區(qū)使用。(210kV 高壓配電所主接線模擬部分10kV 高壓配電所中的進(jìn)線也有兩路:來自35kV 總降壓變電所的供電線路和從鄰近變電站進(jìn)來的備用電源,這兩路進(jìn)線互為暗備用(面板中“10 kV 進(jìn)線2 電壓”電壓表實(shí)際測量的是QS211后面的電壓,用于指示該線路是否失壓,模擬線路外部故障。總降變是按有載調(diào)壓器設(shè)計(jì)的,通過有載調(diào)壓分接頭控制單元實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓。在10kV 母線上還接有無功自動補(bǔ)償裝置,母線上并聯(lián)了4 組三角形接法的電容器組,對高壓母線的無功進(jìn)行集中補(bǔ)償。當(dāng)?shù)蛪?/p>

6、負(fù)荷的變化導(dǎo)致10kV 母線的功率因數(shù)低于設(shè)定值,通過無功功率補(bǔ)償控制單元,實(shí)現(xiàn)電容器組的手動、自動補(bǔ)償功能。除此外在10kV 高壓配電所的1#和2#母線上還有四路出線:一條線路去一號車間變電所;一條線路去二號車間變電所;一條線路去三號車間變電所;一條線路直接給模擬高壓電動機(jī)使用,并且于電動機(jī)供電線路上裝設(shè)了微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置以及短路故障設(shè)置單元,可以完成高壓電動機(jī)的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(3負(fù)荷部分對于工廠來說其負(fù)載屬性為“感性負(fù)荷”,所以采用三相磁盤電阻、電抗器和純感性的制冷風(fēng)機(jī)來模擬車間負(fù)荷。各組負(fù)荷都采用星形接法。其參數(shù)如下表1-1: (4 微機(jī)保護(hù)裝置及二次回路控制實(shí)訓(xùn)操作面板此部分把微

7、機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置及微機(jī)備投裝置背部接線端子及電流互感器和電壓互感器接線方法引到裝置面板上,讓學(xué)生自己動手連接裝置線路,主要目的是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際的動手能力,更好的掌握電壓、電流互感器的接線方法,使學(xué)生熟悉裝置的基本工作原理以及保護(hù)功能。該實(shí)訓(xùn)裝置具有如下特點(diǎn):1實(shí)用性強(qiáng)本裝置根據(jù)典型教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì),系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了工廠供電系統(tǒng)的受電、輸送、分配、控制、保護(hù)等實(shí)踐技能訓(xùn)練要求。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中,還能夠掌握正確的電路投切操作、倒閘操作、運(yùn)行控制以及各種運(yùn)行方式的調(diào)整操作規(guī)程。本裝置結(jié)構(gòu)清晰、運(yùn)行靈活、操作方便、安全可靠。為學(xué)生提高實(shí)踐技能建立了一個良好的實(shí)訓(xùn)平臺。2綜合性強(qiáng)本裝置綜合了與工廠供電相關(guān)的微機(jī)線路保

8、護(hù),微機(jī)電動機(jī)保護(hù),備自投和無功補(bǔ)償?shù)裙δ?。采用的是工業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)品,線路模型和電動機(jī)模型都能較典型的模擬工廠的現(xiàn)場狀況,有利于進(jìn)行理論分析和數(shù)值分析。3先進(jìn)性本實(shí)訓(xùn)裝置綜合微機(jī)繼電保護(hù)、工業(yè)觸摸屏和PLC 等微機(jī)職能檢測控制的相關(guān)技術(shù),采用分層分布式控制方式,組建成集控制、保護(hù)、測量和信號為一體的綜合自動化實(shí)訓(xùn)平臺。體現(xiàn)了當(dāng)前自動化技術(shù)和通信技術(shù)在供配電網(wǎng)的深刻變革。第二部分實(shí)訓(xùn)裝置的安全操作說明為了順利完成工廠供電實(shí)訓(xùn)裝置的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,確保實(shí)訓(xùn)時設(shè)備的安全、可靠及長期的運(yùn)行,實(shí)訓(xùn)人員要嚴(yán)格遵守如下安全規(guī)程:一、實(shí)訓(xùn)前的準(zhǔn)備1.實(shí)訓(xùn)前請?jiān)敿?xì)熟悉臺子的相關(guān)部分;2.實(shí)訓(xùn)前請先保證實(shí)訓(xùn)裝置電源處于斷開

9、狀態(tài);3.實(shí)訓(xùn)前根據(jù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書中相關(guān)內(nèi)容完成此次實(shí)訓(xùn)需要連接的相關(guān)線路;二、實(shí)訓(xùn)中注意事項(xiàng)1.嚴(yán)格按正確的操作給實(shí)訓(xùn)裝置上電和斷電。正確上電順序?yàn)?先合上控制柜上的總電源和控制電源,然后合上控制屏上的控制電源(單相空氣開關(guān)和進(jìn)線電源(三相空氣開關(guān)。正確的斷電操作為:斷開所有負(fù)載,把隔離開關(guān)打到分閘狀態(tài),確保電秒表及勵磁電源開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài),然后依次斷開控制屏上的進(jìn)線電源和控制電源,爾后斷開控制柜上的控制電源,最后斷掉總電源。2.在保證電網(wǎng)三相電壓正常情況下,將控制屏上的電源線插在實(shí)訓(xùn)控制柜上的專用插座上,把控制柜的電源線插在實(shí)驗(yàn)室中三相電的插座上,按照正確的操作給裝置上電,觀察35KV 高壓配

10、電所主接線模擬圖部分上方的兩只電壓表,使用凸輪開關(guān)觀察三相電壓是否平衡、不缺相,正常后方可繼續(xù)進(jìn)行下面的實(shí)訓(xùn)操作;3.在實(shí)訓(xùn)過程中,當(dāng)進(jìn)行微機(jī)線路保護(hù)裝置相關(guān)實(shí)訓(xùn)時,如果裝置控制斷路器QF14 跳閘,只有在故障模擬按鈕d1(或d2 或d3經(jīng)延時自動復(fù)位后我們才能去合斷路器,然后按下裝置上的復(fù)歸鍵,來完成信號的復(fù)歸操作;當(dāng)進(jìn)行微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置相關(guān)實(shí)訓(xùn)時,如果裝置控制斷路器QF27 跳閘,只有在故障模擬按鈕d4 經(jīng)延時自動復(fù)位后我們才能去合斷路器,然后按下裝置上的復(fù)歸鍵,來完成信號的復(fù)歸操作;4.實(shí)訓(xùn)過程中操作備自投、智能無功自動補(bǔ)償裝置、變頻器等裝置請先詳細(xì)閱讀附錄部分相關(guān)的使用說明書;5.在

11、對微機(jī)裝置進(jìn)行定值整定操作時請嚴(yán)格按照實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中給的值或附錄操作說明書進(jìn)行整定;6.在每次上電前要保證隔離開關(guān)處于分閘狀態(tài);7.由于本實(shí)訓(xùn)裝置設(shè)置了微機(jī)保護(hù)裝置的接線實(shí)訓(xùn),所以即使在沒有做相關(guān)保護(hù)部分實(shí)訓(xùn)的時候也要把保護(hù)裝置的線路連接起來,這樣可以給學(xué)生一個整體感覺。在沒做相應(yīng)保護(hù)裝置實(shí)訓(xùn)內(nèi)容時,即使不接保護(hù)裝置的線路也不會影響實(shí)訓(xùn)的進(jìn)行。相應(yīng)裝置的接線見第二章微機(jī)備自投裝置接線圖及對照表和第三章微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置接線圖及對照表。注意:非專業(yè)技術(shù)人員,嚴(yán)禁在臺體帶電后對臺體內(nèi)部操作!第三部分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目第一章工廠供電電氣接線圖的認(rèn)知實(shí)訓(xùn)一實(shí)訓(xùn)臺電氣主接線模擬圖的認(rèn)知 圖3-1-1-1 35kV 總

12、降壓變電所主接線模擬圖此部分采用兩路35kV 進(jìn)線,其中一路正常供電,另一路作為備用,兩者互為明備用,通過備自投自動切換。在這兩路進(jìn)線的電源側(cè)分別設(shè)置了“WL1 模擬失電”和“WL2 模擬失電”按鈕,用于模擬外部電網(wǎng)失電現(xiàn)象。35kV 母線有兩路出線,一路送其他分廠,還在該段線路上設(shè)置了故障設(shè)置按鈕,并在此輸電線路上裝設(shè)微機(jī)線路保護(hù)一臺,通過設(shè)置線路選擇及故障(三相短路模擬單元,可以完成高壓線路的微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。另一路經(jīng)總降變降壓為10kV 供本部廠區(qū)使用。(210kV 高壓配電所主接線模擬部分如圖3-1-1-2 所示: 圖3-1-1-2 10kV 高壓配電所主接線模擬圖10kV 高壓配

13、電所中的進(jìn)線也有兩路:來自35kV 總降壓變電所的供電線路和從鄰近變電站進(jìn)來的備用電源。這兩路進(jìn)線之間互為暗備用關(guān)系。總降變T 是按有載調(diào)壓器設(shè)計(jì)的,通過有載調(diào)壓分接頭控制單元(模擬按鈕、工業(yè)觸摸屏實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓。在10kV 母線上還接有無功自動補(bǔ)償裝置,母線上并聯(lián)了4 組三角形接法的補(bǔ)償電容器組,對高壓母線的無功進(jìn)行集中補(bǔ)償。當(dāng)?shù)蛪贺?fù)荷的變化導(dǎo)致10kV 母線的功率因數(shù)低于設(shè)定值,通過無功功率補(bǔ)償控制單元,實(shí)現(xiàn)電容器組的手動、自動補(bǔ)償功能。除此外在10kV 高壓配電所的1#和2#母線上還有四路出線:一條線路去一號車間變電所;一條線路去二號車間變電所;一條線路去三號車間變電所;一條線路直接給高壓

14、模擬電動機(jī)使用,還在高壓電動機(jī)進(jìn)口處設(shè)置了進(jìn)線故障(三相短路并且于電動機(jī)供電線路上裝設(shè)了微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置以及短路故障設(shè)置單元,可以完成高壓電動機(jī)的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。該裝置還配備微機(jī)備自投裝置,可以完成進(jìn)線備投和母聯(lián)備投等功能。通過操作面板上的按鈕和選擇開關(guān)可以接通和斷開線路,進(jìn)行系統(tǒng)模擬倒閘操作。本裝置用一對方形按鈕來模擬斷路器:當(dāng)按下面板上的紅色按鈕時,紅色指示燈亮,表示斷路器合閘;當(dāng)按下面板上的綠色按鈕時,綠色指示燈亮,表示斷路器分閘。用長柄帶燈開關(guān)模擬隔離開關(guān):當(dāng)把開關(guān)撥至豎直方向時,紅色指示燈亮,表示隔離開關(guān)處于合閘狀態(tài);當(dāng)把開關(guān)逆時針旋轉(zhuǎn)30度,指示燈滅,表示斷路器處于分閘狀態(tài)。三

15、、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟(1按照正確順序啟動實(shí)訓(xùn)裝置:依次合上實(shí)訓(xùn)控制柜上的“總電源”、“控制電源”和實(shí)訓(xùn)控制屏上的“控制電源”、“進(jìn)線電源”開關(guān)。(2把無功補(bǔ)償方式選擇開關(guān)撥到自動狀態(tài)。本節(jié)實(shí)訓(xùn)要求HSA-531 微機(jī)線路保護(hù)裝置、HSA-536 微機(jī)電動機(jī)保護(hù)裝置中的所有保護(hù)全部退出,微機(jī)備自投裝置設(shè)置成應(yīng)急備投狀態(tài)。(3依次合上實(shí)訓(xùn)裝置控制屏上的QS111、QS113、QF11、QS115、QF13、QS213、QF21、QS211、QS212、QF22、QS214、QS215、QF24、QS216、QF25 給10kV段母線上的用戶供電,接下來依次合上實(shí)訓(xùn)裝置控制屏上的QS217、QF26、Q

16、S218、QF27 給10kV段母線上的用戶供電,在裝置的控制柜上把電動機(jī)啟動方式選擇開關(guān)打到直接位置,然后按下電動機(jī)啟停控制部分的啟動按鈕,電動機(jī)組啟動運(yùn)行。到此,完成了本廠區(qū)的送電。接下來給其它分廠送電:依次合上QS111、QS113、QF11、QS116、QF14、QF15,這時模擬分廠指示燈亮,表明分廠送電完成。(4模擬35kV 至分廠線路上發(fā)生相間短路故障:手動按下線路XL-1 段上的短路故障設(shè)置按鈕d1,觀察控制柜上線路電流表顯示的短路電流;待d1 經(jīng)延時自復(fù)位后,手動按下線路XL-1段上的短路故障設(shè)置按鈕d2,觀察控制柜上線路電流表顯示的短路電流;待d2 經(jīng)延時自復(fù)位后,手動按下

17、線路XL-1 段上的短路故障設(shè)置按鈕d3,觀察控制柜上線路電流表顯示的短路電流。(5 模擬高壓電動機(jī)組發(fā)生故障:手動按下電動機(jī)進(jìn)線處的短路故障設(shè)置按鈕d4,觀察控制柜上高壓電動機(jī)電流表顯示的短路電流。實(shí)訓(xùn)二電氣主接線圖的認(rèn)知一實(shí)訓(xùn)目的1.了解電氣器件的代表符號;2.了解電氣接線圖的規(guī)則;二概略圖的一般規(guī)定及布局1. 一般規(guī)定(1概略圖應(yīng)該表示系統(tǒng)、分系統(tǒng)、成套裝置、設(shè)備、軟件的概貌,并表示出各主要功能件之間和(或各主要部件之間的主要關(guān)系和連接相對簡單的簡圖,通常用單線表示。(2概略圖用作進(jìn)一步設(shè)計(jì)工作的依據(jù),編制更詳細(xì)的功能圖和電路圖,也可作為教學(xué)、訓(xùn)練、操作和維修的基礎(chǔ)條件。2. 布局(1概

18、略圖應(yīng)按功能布局法繪制,圖中可補(bǔ)充位置信息。(2概略圖繪制應(yīng)布局清晰,便于理解。(3概略圖可以在功能和結(jié)構(gòu)的不同層次上繪制,較高的層次描繪總系統(tǒng),而較低的層次描述系統(tǒng)中的分系統(tǒng)。某一層次的概略圖應(yīng)包含檢索描述較低層次的文件的標(biāo)記。(4概略圖用以表示項(xiàng)目的包括方框符號在內(nèi)的圖形符號的布局,應(yīng)該做到使信息、控制、能源和材料的流程清晰,易于區(qū)分辨別,必要時每個圖形符號應(yīng)標(biāo)注參照代號。(5主要信息流方向應(yīng)從左至右,或者從上至下。三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟該實(shí)訓(xùn)裝置的電氣主接線圖如圖3-1-2-1 所示。對照控制屏上的模擬圖,熟悉各個電氣器件,并找到每個電氣器件在模擬屏上的位置。QF斷路器;QS隔離開關(guān);TA電

19、流互感器;TV電壓互感器;T變壓器 圖3-1-2-1第二章工廠變配電室值班技能培訓(xùn)實(shí)訓(xùn)一電流互感器與電壓互感器的接線方式一實(shí)訓(xùn)目的了解電流互感器與電壓互感器的接線方法二原理說明互感器(transformer是電流互感器與電壓互感器的統(tǒng)稱。從基本結(jié)構(gòu)和工作原理來說,互感器就是一種特殊變壓器。電流互感器(current transformer,縮寫為CT,文字符號為TA,是一種變換電流的互感器,其二次側(cè)額定電流一般為5A。電壓互感器(voltage transformer,縮寫為PT,文字符號為TV,是一種變換電壓的互感器,其二次側(cè)額定電壓一般為100V。(一互感器的功能主要是:(1用來使儀表、繼

20、電器等二次設(shè)備與主電路(一次電路絕緣這既可避免主電路的高電壓直接引入儀表、繼電器等二次設(shè)備,有可防止儀表、繼電器等二次設(shè)備的故障影響主回路,提高一、二次電路的安全性和可靠性,并有利于人身安全。(2用來擴(kuò)大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍通過采用不同變比的電流互感器,用一只5A 量程的電流表就可以測量任意大的電流。同樣,通過采用不同變壓比的電壓互感器,用一只100V 量程的電壓表就可以測量任意高的電壓。而且由于采用互感器,可使二次儀表、繼電器等設(shè)備的規(guī)格統(tǒng)一,有利于這些設(shè)備的批量生產(chǎn)。(二互感器的結(jié)構(gòu)和接線方案 圖3-2-1-1 電流互感器的基本結(jié)構(gòu)和接線電流互感器的基本結(jié)構(gòu)原理如圖3-2-1-1 所示。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:其一次繞組匝數(shù)很少,有的型式電流互感器還沒有一次繞組,而是利用穿過其鐵心的一次電路作為一次繞組,且一次繞組導(dǎo)體相當(dāng)粗,而二次繞組匝數(shù)很多,導(dǎo)體很細(xì)。工作時,一次繞組串聯(lián)在一次電路中,而二次繞組則與儀表、繼電器等電流線圈相串聯(lián)，形成一個閉合回路。由于這些電流線圈的 阻抗很小， 因此電流互感器工作時