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(guān)設(shè)備的控制采用分離控制，即設(shè)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(fù)責(zé)起停機和事故處理方面的協(xié)調(diào)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(shè)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(cè)。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(guān)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(yīng)將機、爐、電設(shè)備集中在一個單元控制室簡稱集控室控制。現(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(gòu)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(diào)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(nèi)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(xué)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(nèi)的集中控制和。在設(shè)備附近的就地控制變電站的控制方式按有無值班員調(diào)度中心控制開關(guān)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(shè)備進行測量、保護、監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)的設(shè)備稱為二次設(shè)備，它包括測量儀表、繼電保護、控制和信號裝置等。二次設(shè)備通過電壓互感器和電流互感器與一次設(shè)備相互關(guān)聯(lián)。二次回路是由二次設(shè)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(shè)備特定的圖形符號和文字符號來表示二次設(shè)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(guān)的一次設(shè)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定畫（列）出的。我國電力設(shè)計和運行中目前有兩套主流版本的文字和圖形符號標(biāo)準(zhǔn)在廣泛使用，一個是1964年推出的GB312一1964圖形符號標(biāo)準(zhǔn)和GB315一1964字符號標(biāo)準(zhǔn)，另一個是正在逐步推廣的GB7159一1987文字符號標(biāo)準(zhǔn)、GB/T4728一1996和DL5028一1993電氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)。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(shè)備和二次設(shè)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(xì)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(diào)試；(3）沒有表示出各元件內(nèi)部的接線情況，如端子編號、回路編號等；(4）標(biāo)出的直流“

+”、“一”極符號多而散，不易看圖；(5）對于較復(fù)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(gòu)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(yīng)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(gòu)成完整的展開圖。在圖的右側(cè)，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(dāng)10kV線路短路或過負(fù)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(shè)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(chǔ)上，還應(yīng)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(yīng)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(guān)、調(diào)節(jié)手輪、按鈕等）的高度要適中，使得操作、調(diào)節(jié)方便，它們之間應(yīng)留有一定的距離，操作時不致影響相鄰的設(shè)備；③檢查和試驗較多的設(shè)備應(yīng)布置在屏的中部，而且同一類型的設(shè)備應(yīng)布置在一起，這樣檢查和試驗都比較方便。此外，屏面布置應(yīng)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(chǔ)，并以原理接線圖為依據(jù)而繪制的接線圖，表明了屏內(nèi)各二次設(shè)備引出端子之間的連接情況，以及設(shè)備與端子排的連接情況，它既可被制造廠用于指導(dǎo)屏上配線和接線，也可被施工單位用于現(xiàn)場二次設(shè)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(cè)；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(shè)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(dǎo)電片組成，導(dǎo)電片的兩端各有一個固定導(dǎo)線用的螺絲，可使兩端的導(dǎo)線接通。端子排的作用是：①屏內(nèi)設(shè)備相隔較遠時的連接；②屏內(nèi)設(shè)備與屏外設(shè)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(shè)備之間的連接。端子排每行兩側(cè)均有相連通的端子，每個端子一般只接一根導(dǎo)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(zhuǎn)接回路（用于過渡連接：先排本安裝單位的轉(zhuǎn)接，再排其他安裝單位的轉(zhuǎn)接，最后排小母線連接用的轉(zhuǎn)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(nèi)，或?qū)儆谀硞€一次回路所有二次設(shè)備的總稱，或這些二次設(shè)備再按功能模塊分類后的每個子集設(shè)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(shè)備可稱為第I安裝單位；第二條線路的所有二次設(shè)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(shè)備常放在同一個屏上，由于設(shè)備和端子都較多，其相應(yīng)的二次設(shè)備有時可按功能單位分為三個安裝單位（保護與控制設(shè)備被畫在一起），在屏上對應(yīng)設(shè)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(shè)備，可在甲設(shè)備接線柱上標(biāo)出乙設(shè)備接線柱的編號，而在乙設(shè)備接線柱上標(biāo)出甲設(shè)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(shè)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(cè)欄標(biāo)明該側(cè)端子應(yīng)接的設(shè)備（多為屏外設(shè)備）編號，或所接回路編號，在另一側(cè)注明該側(cè)端子應(yīng)接的屏內(nèi)設(shè)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(shè)備均被編號，其構(gòu)成為：①所屬安裝單位，本例均屬于I。②設(shè)備序號，即在一個安裝單位的范圍內(nèi)，從屏背面自上而下，自右而左依次編號。本例中有四個設(shè)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(nèi)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(nèi)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(guān)電器。既可以在正常情況下接通或切斷一次系統(tǒng)中的負(fù)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(yīng)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(yīng)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(shè)計的，操作完成后，應(yīng)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(zhǔn)備。)(2）斷路器既能在遠方由控制開關(guān)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(yīng)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(guān)未復(fù)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(yīng)裝設(shè)“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(yīng)能進行監(jiān)視。控制回路使用的電壓，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(yīng)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(yīng)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(gòu)。

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(zhuǎn)動控制開關(guān)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(zhuǎn)動手柄的控制開關(guān)來發(fā)出合、跳閘命令。

第三節(jié)斷