第八章 發(fā)電廠和變電所的控制及信號

發(fā)電廠和變電所的控制與信號發(fā)電廠電氣部分課件Byblank電力系統(tǒng)及其自動化教研室第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

一、發(fā)電廠的控制方式。

發(fā)電廠控制方式主控制室方式集中控制方式模擬信號測控方式數(shù)字信號測控方式第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

一、發(fā)電廠的控制方式1．主控制室控制方式早期發(fā)電廠的單機容量小，常常采用多爐對多機（如四爐對三機）的母管制供汽方式，機爐電相關設備的控制采用分離控制，即設電氣主控制室、鍋爐分控制室和汽機分控制室。主控制室為全廠控制中心，負責起停機和事故處理方面的協(xié)調和指揮，因此要求監(jiān)視方便，操作靈活，能與全廠進行聯(lián)系

第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

一、發(fā)電廠的控制方式1．主控制室控制方式右圖為典型火電廠主控制室的平面布置圖。凡需要經(jīng)常監(jiān)視和操作的設備，如發(fā)電機和主變壓器的控制元件、中央信號裝置等須位于主環(huán)正中的屏臺上，而線路和廠用變壓器的控制元件、直流屏及遠動屏等均布置在主環(huán)的兩側。凡不需要經(jīng)常監(jiān)視的屏，如繼電保護屏、自動裝置屏及電能表屏便布置在主環(huán)的后面。開關場的主變壓器與35kV及以上的斷路器的控制與監(jiān)視均在主控制室進行；主控制室常與6-10kV配電裝置室相連，并與主廠房通過天橋連通。第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

一、發(fā)電廠的控制方式2．機爐電集中控制方式對于單機容量為20萬kW及以上的大中型機組，一般應將機、爐、電設備集中在一個單元控制室簡稱集控室控制?，F(xiàn)代大型火電廠為了提高熱效率，趨向采用亞臨界或超臨界高壓、高溫機組，鍋爐與汽機之間采用一臺鍋爐對一臺汽機構成獨立單元系統(tǒng)的供汽方式，不同單元系統(tǒng)之間沒有橫向的蒸汽管道聯(lián)系，這樣管道最短，投資較少；且運行中，鍋爐能配合機組進行調節(jié)，便于機組啟停及事故處理。第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

一、發(fā)電廠的控制方式2．機爐電集中控制方式機爐電集中控制的范圍，包括主廠房內的汽輪機、發(fā)電機、鍋爐、廠用電以及與它們有密切聯(lián)系的制粉、除氧、給水系統(tǒng)等，以便讓運行人員注意主要的生產(chǎn)過程。至于主廠房以外的除灰系統(tǒng)、化學水處理等，均采用就地控制。第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

二、變電站的控制方式變電站控制方式值班員控制方式、綜合自動化站控制中心遠方遙控方式在主控室內的集中控制和。在設備附近的就地控制變電站的控制方式按有無值班員調度中心控制開關控制方式強電控制弱電控制按控制電源電壓的高低第二節(jié)二次回路接線圖對一次設備進行測量、保護、監(jiān)視、控制和調節(jié)的設備稱為二次設備，它包括測量儀表、繼電保護、控制和信號裝置等。二次設備通過電壓互感器和電流互感器與一次設備相互關聯(lián)。二次回路是由二次設備組成的回路，它包括交流電壓回路、交流電流回路、斷路器控制和信號直流回路、繼電保護回路以及自動裝置直流回路等。二次接線圖定義：是用二次設備特定的圖形符號和文字符號來表示二次設備相互連接情況的電氣接線圖。第二節(jié)二次回路接線圖二次接線圖的表示法 有三種：①歸總式原理接線圖；

②展開接線圖；

③安裝接線圖。它們的功用各不相同。第二節(jié)二次回路接線圖二次接線圖的表示法

歸總式原理接線圖在歸總式原理接線圖（簡稱原理圖）中，有關的一次設備及回路同二次回路一起畫出，所有的電氣元件都以整體形式表示，且畫有它們之間的連接回路。這種接線圖的優(yōu)點是能夠使看圖者對二次回路的原理有一個整體概念。第二節(jié)二次回路接線圖二次接線圖的表示法無論何種二次接線圖，其上的圖形符號和文字符號都是按國家標準規(guī)定畫（列）出的。我國電力設計和運行中目前有兩套主流版本的文字和圖形符號標準在廣泛使用，一個是1964年推出的GB312一1964圖形符號標準和GB315一1964字符號標準，另一個是正在逐步推廣的GB7159一1987文字符號標準、GB/T4728一1996和DL5028一1993電氣工程制圖標準。二次接線圖常用圖形符號新舊對照表見表8一1，常用文字符號對照表見表8一2。第二節(jié)二次回路接線圖二次接線圖的表示法第二節(jié)二次回路接線圖第二節(jié)二次回路接線圖第二節(jié)二次回路接線圖第二節(jié)二次回路接線圖第二節(jié)二次回路接線圖

從圖中可以看出，一次設備和二次設備都以完整的圖形符號表示出來，能使我們對整套保護裝置的工作原理有一個整體概念。 但是這種圖存在許多缺點：(l）只能表示繼電保護裝置的主要元件，而對細節(jié)之處無法表示；(2）不能表明繼電器之間接線的實際位置，不便于維護和調試；(3）沒有表示出各元件內部的接線情況，如端子編號、回路編號等；(4）標出的直流“

+”、“一”極符號多而散，不易看圖；(5）對于較復雜的繼電保護裝置，很難表示，即使畫出了圖，也很難讓人看清楚。第二節(jié)二次回路接線圖展開接線圖(Ladderdiagram,elementarywiringdiagram)展開接線圖簡稱展開圖，完全是以另一種方式構成的接線圖，各元件被分解成若干部分。例如：圖8一3所示的10kV線路過流保護原理接線圖可用展開圖表示為圖8一4。由圖8一4可見，元件的線圈、觸點分散在交流回路和直流回路中，故分別叫作交流回路展開圖（包括交流電流回路展開圖和交流電壓回路展開圖）以及直流回路展開圖。第二節(jié)二次回路接線圖展開接線圖(Ladderdiagram,elementarywiringdiagram)在展開圖中，無論元件、線圈和觸點等都應按規(guī)定的文字符號加以注明，以便看出它們的功能。將回路中的電源、按鈕、觸點、線圈等元件的圖形符號依電流通過的方向，由左至右、由上到下順序排列起來，最后便構成完整的展開圖。在圖的右側，尚有文字說明回路的作用，可幫助了解回路的動作過程。通過圖8一4同樣能說明當10kV線路短路或過負荷時，過流保護動作跳閘的過程。由于展開圖條理清晰，能一條一條地檢查和分析，因此實際中用得最多。

第二節(jié)二次回路接線圖展開接線圖(Ladderdiagram,elementarywiringdiagram)展開圖具有如下優(yōu)點：(l）容易跟蹤回路的動作順序；(2）在同一個圖中可清楚地表示某一次設備的多套保護和自動裝置的二次接線回路，這是原理圖所難以做得到的；(3）易于閱讀，容易發(fā)現(xiàn)施工中的接線錯誤。

第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram)為了施工、運行和維護方便，在展開圖的基礎上，還應進一步繪制安裝接線圖。安裝接線圖包括屏面布置圖、屏后接線圖、端子排圖和電纜聯(lián)系圖。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram)1．屏面布置圖屏圖屏面布置應滿足下列一些要求：①凡須經(jīng)常監(jiān)視的儀表和繼電器都不要布置得太高；②操作元件（如控制開關、調節(jié)手輪、按鈕等）的高度要適中，使得操作、調節(jié)方便，它們之間應留有一定的距離，操作時不致影響相鄰的設備；③檢查和試驗較多的設備應布置在屏的中部，而且同一類型的設備應布置在一起，這樣檢查和試驗都比較方便。此外，屏面布置應力求緊湊和美觀。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram)需要指出的是，微機式繼電保護已經(jīng)廣泛地取代了基于電磁式繼電器的保護裝置，新式保護裝置的屏面布置同該圖已大不相同，屏面元件的數(shù)量已大為減少。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖

屏后接線圖是以屏面布置圖為基礎，并以原理接線圖為依據(jù)而繪制的接線圖，表明了屏內各二次設備引出端子之間的連接情況，以及設備與端子排的連接情況，它既可被制造廠用于指導屏上配線和接線，也可被施工單位用于現(xiàn)場二次設備的安裝。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖 屏后接線圖是站在屏后所看到的接線圖。 從屏后向屏體看去，看到的一般為：兩列垂直布置的端子排處于屏的兩側；處于屏頂?shù)母鞣N小母線、熔斷器和小刀閘等；眾多的二次設備的背面及其接線端子。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖(端子排)

端子排是由若干節(jié)接線端子組成，每節(jié)接線端子由絕緣座和導電片組成，導電片的兩端各有一個固定導線用的螺絲，可使兩端的導線接通。端子排的作用是：①屏內設備相隔較遠時的連接；②屏內設備與屏外設備（如電流互感器）之間的連接；第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖(端子排)③不同屏的設備之間的連接。端子排每行兩側均有相連通的端子，每個端子一般只接一根導線，必要時可接兩根。端子排中的端子一般自上而下按下列順序排列：①交流電流回路；②交流電壓回路；③直流信號回路；④直流控制回路；⑤其他回路（如自動勵磁電流和電壓回路）；⑥轉接回路（用于過渡連接：先排本安裝單位的轉接，再排其他安裝單位的轉接，最后排小母線連接用的轉接）。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖(端子排)

“安裝單位”是指在一個屏內，或屬于某個一次回路所有二次設備的總稱，或這些二次設備再按功能模塊分類后的每個子集設備的總稱（每個安裝單位都有自己的端子排）。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖(端子排)

第一條線路的所有二次設備可稱為第I安裝單位；第二條線路的所有二次設備可稱為第II安裝單位。 新型變電站的斷路器控制、繼電保護、計量和通信設備常放在同一個屏上，由于設備和端子都較多，其相應的二次設備有時可按功能單位分為三個安裝單位（保護與控制設備被畫在一起），在屏上對應設立三個端子排。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖接線方法 為了便于安裝接線，屏后接線圖采用的是“相對編號”法。 例如要連接甲、乙兩個設備，可在甲設備接線柱上標出乙設備接線柱的編號，而在乙設備接線柱上標出甲設備接線柱的編號。簡單說來，就是“甲編乙的號，乙編甲的號”。這樣，在接線和維修時就可以根據(jù)圖紙很容易地找到每個設備的各個端子所連接的對象。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖接線方法 端子排圖表格的首行說明安裝單位的編號和名稱； 其余各行要在中間位置說明端子的序號，在兩側欄標明該側端子應接的設備（多為屏外設備）編號，或所接回路編號，在另一側注明該側端子應接的屏內設備編號。

第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 2.屏后接線圖接線方法

為了避免混淆，屏上的所有設備均被編號，其構成為：①所屬安裝單位，本例均屬于I。②設備序號，即在一個安裝單位的范圍內，從屏背面自上而下，自右而左依次編號。本例中有四個設備安裝于保護屏，它們都屬于安裝單位I，序列號分別為1、2、3、4。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖(ConnectionDiagram,Wiringdiagram) 3．端子排圖和電纜聯(lián)系圖端子排圖為屏后接線圖的一個組成部分，其規(guī)則已在屏后接線圖中說明。電纜聯(lián)系圖用于表明控制室內的各二次屏臺及配電裝置端子箱之間電纜編號、長度和規(guī)格，各屏臺或配電裝置用方框表示，框內注明其名稱。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

功能：最重要的開關電器。既可以在正常情況下接通或切斷一次系統(tǒng)中的負荷電流，又可在系統(tǒng)故障的情況下切斷故障電流。斷路器合分操作、自動跳閘、重合閘的控制與監(jiān)視。接線方式：斷路器控制回路的接線方式較多，按監(jiān)視方式可分為燈光監(jiān)視的控制回路與音響監(jiān)視的控制回路。前者應用的最為普及，而后者一般只用于在電氣主接線的進出線很多的場合，以減少控制屏所用的空間。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

對控制回路的一般要求斷路器的控制回路必須完整、可靠，因此應滿足下面一些要求：

(l）斷路器的合閘和跳閘回路是按短時通電來設計的，操作完成后，應迅速自動斷開合閘或跳閘回路以免燒壞線圈。(實現(xiàn)方式：為此，在合、跳閘回路中，接入斷路器的輔助觸點，既可將回路切斷，同時，還為下一步操作做好準備。)(2）斷路器既能在遠方由控制開關進行手動合閘或跳閘，又能在自動裝置和繼電保護作用下自動合閘或跳閘。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

對控制回路的一般要求

(3）控制回路應具有反映斷路器位置狀態(tài)的信號。(例如：手動合閘或手動跳閘時，可用紅、綠燈發(fā)平光表示斷路器為合閘或跳閘狀態(tài)；紅、綠燈發(fā)閃光即表示出現(xiàn)自動合閘自動跳閘)。(4）具有防止斷路器多次合、跳閘的“防跳”裝置。(因斷路器合閘時，如遇永久性故障，繼電保護使其跳閘，此時，如果控制開關未復歸或自動裝置觸點被卡住，將引起斷路器再次合閘繼又跳閘，即出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象，容易損壞斷路器。)因此，斷路器應裝設“電氣防跳”或“機械防跳”裝置第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

對控制回路的一般要求(5）對控制回路及其電源是否完好，應能進行監(jiān)視?？刂苹芈肥褂玫碾妷?，有較高的直流電壓（220V或110V）或較低的直流電壓（48V或24V）。使用前一種電壓進行控制，叫強電控制；使用后一種電壓進行控制，叫弱電控制。一般常采用強電控制。(6）對于采用氣壓、液壓和彈簧操作的斷路器，應有對壓力是否正常、彈簧是否拉緊到位的監(jiān)視回路和動作閉鎖回路。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

二、燈光監(jiān)視的控制回路和信號回路1．控制部件在介紹斷路器控制回路和信號回路之前，應先介紹控制回路和信號回路中的三大部件：控制元件中間放大元件和操動機構。

第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

二、燈光監(jiān)視的控制回路和信號回路控制元件斷路器的合、跳閘命令是由運行人員按下按鈕或轉動控制開關等控制元件發(fā)出的。按鈕雖然簡單，但觸點數(shù)量太少，不能滿足控制回路與信號回路的需要，故目前多采用帶有轉動手柄的控制開關來發(fā)出合、跳閘命令。

第三節(jié)斷