第八章 發(fā)電廠和變電站的控制及信號(hào)

發(fā)電廠電氣部分電子教案第八章

發(fā)電廠和變電站的控制與信號(hào)發(fā)電廠和變電站的控制方式斷路器的控制與信號(hào)回路

主要內(nèi)容第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

一、發(fā)電廠的控制方式

宏觀

主控制室方式機(jī)爐電(汽機(jī)、鍋爐和電氣)集中控制方式微觀

模擬信號(hào)測(cè)控方式數(shù)字信號(hào)測(cè)控方式

共存方向第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式

1．主控制室控制方式

圖8-1典型火電廠主控制室的平面布置圖

特征凡需要經(jīng)常監(jiān)視和操作的設(shè)備，位于主環(huán)正中的屏臺(tái)上，而線路和廠用變壓器的控制元件、直流屏及遠(yuǎn)動(dòng)屏等均布置在主環(huán)的兩側(cè)。凡不需要經(jīng)常監(jiān)視的屏布置在主環(huán)的后面。主控制室常與6～10kV配電裝置室相連，并與主廠房通過(guò)天橋連通。環(huán)形第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式2．機(jī)爐電集中控制方式指機(jī)組的機(jī)、爐、電設(shè)備集中在一個(gè)單元控制室控制。

（單機(jī)容量為20萬(wàn)kW及以上的大中型機(jī)組）

主廠房?jī)?nèi)的汽輪機(jī)

發(fā)電機(jī)鍋爐廠用電聯(lián)系密切的制粉、除氧、給水系統(tǒng)等控制的范圍

在集中控制方式下，常設(shè)有獨(dú)立的高壓電力網(wǎng)絡(luò)控制室，實(shí)際就是一個(gè)升壓變電站控制室，主變壓器及接于高壓母線的各斷路器的控制與信號(hào)均設(shè)于網(wǎng)絡(luò)控制室。第一節(jié)發(fā)電廠和變電站的控制方式圖8—2某大型機(jī)組的機(jī)爐電集中控制室場(chǎng)景

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

值班員控制方式調(diào)度中心綜合自動(dòng)化站控制中心遠(yuǎn)方遙控方式。有無(wú)值班員控制開(kāi)關(guān)控制

計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)控制主控制室內(nèi)的集中控制設(shè)備附近的就地控制

分類強(qiáng)電控制：工作電壓DC1l0V或220V弱電控制：工作電壓為DC48V(個(gè)別為24V)控制電源電壓的高低一般只用于控制開(kāi)關(guān)所在的操作命令發(fā)出回路和電廠的中央信號(hào)回路第二節(jié)二次回路接線圖

二次設(shè)備：對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、保護(hù)、監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)的設(shè)備。它包括測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)、控制和信號(hào)裝置等。二次設(shè)備通過(guò)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：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(hào)直流回路、繼電保護(hù)回路以及自動(dòng)裝置直流回路等。二次接線圖：用二次設(shè)備特定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)來(lái)表示二次設(shè)備相互連接情況的電氣接線圖。

圖形符號(hào)和文字符號(hào)都是按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定畫(huà)(列)出的。二次接線圖常用圖形符號(hào)新舊對(duì)照表見(jiàn)表8-1，常用文字符號(hào)對(duì)照表見(jiàn)表8-2。第二節(jié)二次回路接線圖二次接線圖的表示法：①歸總式原理接線圖②展開(kāi)接線圖③安裝接線圖三種！一、歸總式原理接線圖

有關(guān)的一次設(shè)備及回路同二次回路一起畫(huà)出，所有的電氣元件都以整體形式表示，且畫(huà)有它們之間的連接回路。特征第二節(jié)二次回路接線圖舉例

圖8—3l0kV線路過(guò)電流保護(hù)原理接線圖原理：

當(dāng)線路發(fā)生短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)，至少流經(jīng)A相和C相電流互感器之一的二次側(cè)電流顯著增大，當(dāng)超過(guò)電流繼電器KA1或KA2的定值時(shí)，KA1或KA2(有時(shí)二者同時(shí))動(dòng)作，致使其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，從而導(dǎo)致KT時(shí)間繼電器線圈通電。在經(jīng)歷KT所整定的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間后，KT的動(dòng)合延時(shí)閉合觸點(diǎn)合上，又因斷路器現(xiàn)處合閘位置，故其動(dòng)合輔助觸點(diǎn)在合位，這樣KS和YT動(dòng)作，從而引起QF跳閘，并由KS發(fā)跳閘信號(hào)，以便于值班員確認(rèn)保護(hù)已動(dòng)作。第二節(jié)二次回路接線圖優(yōu)點(diǎn)：能夠使看圖者對(duì)二次回路的原理有一個(gè)整體概念。缺點(diǎn)：①只能表示繼電保護(hù)裝置的主要元件，而對(duì)細(xì)節(jié)之處無(wú)法表示；②不能表明繼電器之間接線的實(shí)際位置，不便于維護(hù)和調(diào)試；③沒(méi)有表示出各元件內(nèi)部的接線情況，如端子編號(hào)、回路編號(hào)等；④標(biāo)出的直流“+”、“一”極符號(hào)多而散，不易看圖；⑤對(duì)于較復(fù)雜的繼電保護(hù)裝置很難表示，即使畫(huà)出了圖也很難讓人看清楚。

原理接線圖主要用于體現(xiàn)二次裝置的整體工作原理及其組成，無(wú)法說(shuō)明各元件之間的具體連接情況(接線端子和回路)。原理圖的用途是有限的。第二節(jié)二次回路接線圖二、展開(kāi)接線圖

二次電路按交流和直流分開(kāi)畫(huà)電路的每個(gè)元件在回路中又被分解成若干部分特征圖8-4l0kV線路過(guò)電流保護(hù)展開(kāi)圖

在展開(kāi)圖中，無(wú)論元件、線圈和觸點(diǎn)等都應(yīng)按規(guī)定的文字符號(hào)加以注明，以免發(fā)生理解錯(cuò)誤。將回路中的電源、按鈕、觸點(diǎn)、線圈等元件的圖形符號(hào)依電流通過(guò)的方向，由左至右、由上到下順序排列起來(lái)，最后便構(gòu)成完整的展開(kāi)圖。在圖的右側(cè)附有文字說(shuō)明回路的作用。第二節(jié)二次回路接線圖優(yōu)點(diǎn)：①容易跟蹤回路的動(dòng)作順序；②在同一個(gè)圖中可清楚地表示某一次設(shè)備的多套保護(hù)和自動(dòng)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(cuò)誤。由于展開(kāi)圖條理清晰，能一條一條地檢查和分析，因此實(shí)際中用得最多。第二節(jié)二次回路接線圖三、安裝接線圖

安裝接線圖：屏面布置圖

屏后接線圖端子排圖和電纜聯(lián)系圖。

1．屏面布置圖

展示在控制屏(臺(tái))、繼電保護(hù)屏和其他監(jiān)控屏臺(tái)上二次設(shè)備布置情況的圖紙，是制造商加工屏臺(tái)、安裝二次設(shè)備的依據(jù)。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(shí)不致影響相鄰的設(shè)備；③檢查和試驗(yàn)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(yàn)都比較方便。屏面布置應(yīng)力求緊湊和美觀。第二節(jié)二次回路接線圖圖8-5110kV線路控制屏屏面布置圖圖8-6繼電保護(hù)屏屏面布置圖第二節(jié)二次回路接線圖2．屏后接線圖屏后接線圖是以屏面布置圖為基礎(chǔ)、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。制造廠用于指導(dǎo)屏上配線和接線施工單位用于現(xiàn)場(chǎng)二次設(shè)備的安裝作用屏的兩側(cè)一般有垂直布置的端子排處于屏頂?shù)母鞣N小母線熔斷器和小隔離開(kāi)關(guān)一些二次設(shè)備的背面及其接線端子視覺(jué)信息第二節(jié)二次回路接線圖（1）端子排組成：若干節(jié)接線端子

每節(jié)接線端子絕緣座

導(dǎo)電片：

兩端各有一個(gè)固定導(dǎo)線用的螺絲，可使兩端的導(dǎo)線接通。①屏內(nèi)設(shè)備相隔較遠(yuǎn)時(shí)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；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(gè)端子一般只接一根導(dǎo)線，必要時(shí)可接兩根。作用：第二節(jié)二次回路接線圖排列（自上而下）：①交流電流回路；②交流電壓回路；③直流信號(hào)回路；④直流控制回路；⑤其他回路(如自動(dòng)勵(lì)磁電流和電壓回路)；⑥轉(zhuǎn)接回路(用于過(guò)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，最后排小母線兜接用的轉(zhuǎn)接)。第二節(jié)二次回路接線圖(2)“安裝單位”：指在一個(gè)屏內(nèi)，或?qū)儆谀硞€(gè)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(gè)子集設(shè)備的總稱。每個(gè)安裝單位都有自己的端子排。即端子排數(shù)量等于安裝單位數(shù)量！

為了便于安裝接線，屏后接線圖采用的是相對(duì)編號(hào)。

（3）相對(duì)編號(hào)

指相互連接的設(shè)備端子標(biāo)明對(duì)方的端子號(hào)。即“甲編乙的號(hào)，乙編甲的號(hào)”。

優(yōu)點(diǎn)：在接線和維修時(shí)就可以根據(jù)圖紙很容易地找到每個(gè)設(shè)備的各個(gè)端子所連接的對(duì)象。設(shè)備編號(hào)構(gòu)成：

①所屬安裝單位。②設(shè)備序號(hào)。③設(shè)備的文字符號(hào)。第二節(jié)二次回路接線圖圖8-7相對(duì)編號(hào)法的應(yīng)用實(shí)例

安裝單位編號(hào)和名稱端子的序號(hào)屏內(nèi)設(shè)備編號(hào)其它設(shè)備或回路編號(hào)試驗(yàn)端子連接端子第二節(jié)二次回路接線圖應(yīng)當(dāng)指出，單獨(dú)看屏后接線圖是不易看懂的，應(yīng)結(jié)合展開(kāi)圖來(lái)看。交流回路一般標(biāo)有回路號(hào)[如圖8—7(a)中的A411、C411、N411]。交流電流回路數(shù)字范圍為400～599交流電壓回路為600～799其中個(gè)位表示不同回路，十位表示互感器組號(hào)，另外，微機(jī)保護(hù)控制一般為整屏供貨，通常只提供端子排接線圖。第二節(jié)二次回路接線圖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(gè)組成部分，前已述。

電纜聯(lián)系圖用于表明控制室內(nèi)的各二次屏臺(tái)及配電裝置端子箱之間電纜編號(hào)、長(zhǎng)度和規(guī)格第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式用以實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器合分操作或自動(dòng)跳閘、重合閘的控制與監(jiān)視。一、對(duì)控制回路的一般要求

原則：斷路器的控制回路必須完整、可靠。(1)斷路器的合閘和跳閘回路是按短時(shí)通電來(lái)設(shè)計(jì)的。操作完成后，應(yīng)迅速自動(dòng)斷開(kāi)合閘或跳閘回路以免燒壞線圈。(2)斷路器既能進(jìn)行手動(dòng)合閘和跳閘，又能自動(dòng)合/跳閘。(3)應(yīng)具有反映斷路器位置狀態(tài)的信號(hào)。

(4)具有防止斷路器多次合、跳閘的“防跳”裝置。

？

(5)應(yīng)能監(jiān)視控制回路及其電源是否完好。(6)對(duì)于采用非電磁操作的斷路器，應(yīng)有對(duì)壓力、彈簧狀態(tài)值是否正常的監(jiān)視回路和動(dòng)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(hào)回路——較為普及1．?dāng)嗦菲骺刂圃?、中間放大元件以及操動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)斷路器控制元件。

傳統(tǒng)的燈光監(jiān)視控制回路常采用LW2-Z型控制開(kāi)關(guān)，而音響監(jiān)視控制回路采用LW2-YZ型控制開(kāi)關(guān)，其中后者的操作手柄內(nèi)裝有信號(hào)燈。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式型號(hào)及其含義

第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式結(jié)構(gòu)型式

型號(hào)表示意義LW2－YZ帶定位及自動(dòng)復(fù)位有信號(hào)燈（有保持接點(diǎn)）LW2－Y帶定位及信號(hào)燈LW2－Z帶定位及自動(dòng)復(fù)位LW2－W帶自動(dòng)復(fù)位LW2－H帶定位及可取出鑰匙手柄LW2帶定位第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式圖8—8LW2-Z型控制開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式

第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式LW2-Z型控制開(kāi)關(guān)的手柄

兩個(gè)固定位置

兩個(gè)操作(旋轉(zhuǎn)至最大角度)位置

①垂直位：預(yù)備合閘和合閘后②水平位：預(yù)備跳閘和跳閘后。合閘操作跳閘操作（2）中間放大元件——電磁式操動(dòng)機(jī)構(gòu)如CZ0-40型直流接觸器。（3）操動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁式（CD）——35KV及以上液壓式（CY）彈簧式（CT）110KV及以上第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式2.控制和信號(hào)回路（1）手動(dòng)合/跳閘（2）自動(dòng)合/跳閘圖8—9電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)燈光監(jiān)視的斷路器控制回路和信號(hào)回路展開(kāi)圖

自動(dòng)裝置動(dòng)作后，斷路器的實(shí)際狀態(tài)與控制開(kāi)關(guān)的位置狀態(tài)不對(duì)應(yīng)，通過(guò)閃光信號(hào)告知運(yùn)行人員進(jìn)行調(diào)整。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式(3)“防跳”措施。35kV及以上的斷路器常采用“電氣防跳”。專設(shè)防跳繼電器：DZB-115型。DZB－115型為電流動(dòng)作電壓保持繼電器。

端子圖及內(nèi)接線圖（背視）DZB－100系列中間繼電器（以下簡(jiǎn)稱繼電器），作為輔助繼電器，用于直流操作的保護(hù)回路中，以增加主保護(hù)的觸點(diǎn)容量和數(shù)量。

第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式三、其他類型的斷路器控制回路和信號(hào)回路

1．音響監(jiān)視的斷路器控制回路和信號(hào)回路——進(jìn)出線較多場(chǎng)合

音響監(jiān)視的斷路器控制回路和信號(hào)回路采用LW2一YZ型控制開(kāi)關(guān)，且跳合閘回路共用控制開(kāi)關(guān)手柄中的信號(hào)燈，其工作原理與燈光監(jiān)視的斷路器控制回路相似，區(qū)別是用合閘位置繼電器代替了紅燈，用跳閘位置繼電器代替了綠燈。實(shí)際工程中使用較少。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式2．分相操作的斷路器控制回路

要求：相應(yīng)的控制回路既能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)三相操作，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)單相或三相跳/合閘。特點(diǎn)：①控制開(kāi)關(guān)一般采用LW2一z型，回路中增加了三相合閘繼電器和三相跳閘繼電器，將三相合跳閘命令部分與單相合跳閘回路部分分開(kāi)，且每相均設(shè)單獨(dú)的合閘跳閘回路；②每相設(shè)一個(gè)電流啟動(dòng)、電壓保持的“防跳”繼電器；③三相共用一套紅綠燈，為不失去對(duì)合閘和跳閘回路完好性的監(jiān)視功能，在每相的合閘回路中增加了一個(gè)合閘位置繼電器，在跳閘回路中增加了一個(gè)跳閘位置繼電器；④操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的油壓是有工作范圍的，降到一定值時(shí)既不允許合閘也不允許跳閘，所以在三相合閘和跳閘回路中串人了壓力監(jiān)察繼電器的觸點(diǎn)，以便在油壓過(guò)低時(shí)閉鎖合跳閘；⑤為保持油壓正常，配有油泵電．動(dòng)機(jī)啟動(dòng)回路。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式3．傳統(tǒng)的弱電控制回路

——較少應(yīng)用！指控制與信號(hào)的電源電壓。形式：弱電一對(duì)一控制弱電有觸點(diǎn)選擇控制弱電無(wú)觸點(diǎn)選擇控制弱電編碼選擇控制共同點(diǎn)：①布置緊湊，單位面積可布置的控制回路多，可縮小控制室的面積，電纜投資??；②制造工藝要求較高，且運(yùn)行中需要定期清掃，否則會(huì)因二次設(shè)備及接線之間的距離小而引發(fā)短路，這正是弱電控制使用較少的原因。第三節(jié)斷路器的傳統(tǒng)控制方式各自的特點(diǎn)

(1)弱電一對(duì)一控制。每一個(gè)斷路器有一套獨(dú)立的控制回