第七章 发电厂和变电所二次系统
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一、前言<一)发电厂变电所二次系统的基本概念1.一次系统与二次系统的概念发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。
一次设备有发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。
由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次回路,它是发电、变电和输配电的主体。
二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。
这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组成或厂<所)用低压电源供电,表明它们互相连接关系的电路称为二次接线又称二次回路。
二次回路的设备通常为低压设备。
在发电厂和变电所中,虽然一次接线是主体,但是,要实现安全、可靠、优质、经济地发、变、输配电,二次接线同样是不可缺少的重要组成部分。
特别是对于运行控制而言,二次接线显得更加重要。
2.断路器的控制回路和信号回路在发电厂和变电所内对断路器的控制,按控制地点可分集中控制和就地控制两种。
对主要设备,如发电机、主变压器、母线分段或母联、旁路断路器、35KV及以上电压的线路以及高、低压厂用工作与备用变压器等采用集中控制,对6~10kV线路以及厂用电动机等采用就地控制。
所谓集中控制就是集中在主控制室内进行控制,被控的断路器与主控制室之间一般都有几十M到几百M的距离。
所谓就地控制是指在断路器安装地点进行控制,可以大大地减少主控制室的建筑面积和节省控制电缆。
断路器的控制通常是通过电气回路来实现的,为此必须有相应的二次设备,在主控制室的控制屏上应当有能发出跳、合闸命令的控制开关,在断路器上应当有执行命令的操动机构<跳、合闸线圈)。
<二)继电保护的任务与作用原理及组成1.作用原理电力系统中发生故障和出现不正常运行情况时,系统正常运行遭到破坏,以致造成对用户的停止供电或少供电,有时甚至破坏设备。
为了预防事故或缩小事故范围,提高电力系统运行的可靠性,最大限度地保证向用户安全连续供电,在电力系统中,必须有专门的继电保护装置。
绪论二次回路的作用一次设备是构成电力系统的主体,是直接生产、输送、分配电能的电气设备。
二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备。
二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。
二次回路的内容二次回路包括一次设备的控制、测量、信号、调节、继电保护和自动装置等回路以及操作电源系统。
⒈控制回路是由控制开关和控制对象(断路器、隔离开关)的传送机构及执行(或操作)机构组成的。
分类:自动化程度 -→手动、自动控制距离 -→就地、远控控制方式 -→分散、集中操作电源性质-→直流、交流操作电源电压-→强电(直流110v或交流220v及交流5A)、弱电(直流60v,交流50v以下及交流0.5-1A)⒉信号回路是由信号发送机构、传送机构和信号器具构成的。
作用是反映一、二次设备的工作状态。
分类:信号性质 -→事故信号、预告信号、指挥信号和位置信号显示方式 -→灯光信号、音响信号复归方式 -→手动、自动⒊测量回路是由各种测量仪表及相关回路组成的。
作用是指示或记录一次设备的运行参数。
⒋调节回路是指调节型自动装置回路。
由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。
⒌继电保护及操作型自动装置回路是由测量机构、传送机构、执行机构及继电保护和自动装置组成。
作用是自动判断一次设备运行状态,在系统发生故障或异故障或异常运行时,自动跳开断路器或发出异常运行信号,故障或异常运行状态消失后,快速投入断路器,恢复系统正常工作。
⒍操作电源系统是由电源设备和供电网络组成,包括直流和交流电源系统。
第一章互感器及其二次回路互感器的作用:讲一次回路的高电压和大电流缩小成二次回路的低电压和小电流,并规范为标准值。
使测量仪表、继电保护及自动装置标准化、小型化。
将一次回路与二次回路进行电气隔离,既保证了二次设备和人身安全,又保证了维修时不必中断一次运行设备第一节电压互感器一电压互感器结构电压互感器是一种小型的变压器,其一次绕组并接与电力系统一次回路中,仪表或继电保护或自动装置的电压线圈并接于其二次绕组。
发电厂和变电所二次系统发电厂和变电所的二次系统上一篇讲述了发电厂和及变电所的一次系统,对一次系统及设备起控制、保护、调节、测量等作用的系统称为二次系统。
二次系统中的设备称为二次设备,如控制与信号器具、继电保护及自动装置、电气测量仪表、操作电源等。
二次设备及其相互间的连接电路称为二次回路或二次接线。
本篇发电厂和变电所的二次系统主要是介绍二次回路的有关知识。
第1章 二次回路图的基本知识二次回路是电力系统安全、经济、稳定运行的重要保障,是发电厂及变电站中的重要组成部分。
特别是随着机组容量和电力系统容量的增大及自动化水平的提高,二次回路及其设备将起到越来越大的作用。
第一节 二次回路的分类一、按二次回路功能划分二次回路是一个具有多种功能的复杂网络,其内容包括高压电气设备和电力线路的控制、调节、信号、测量与监察、继电保护与自动装置、同期、操作电源等系统。
1.控制回路控制回路由各种控制器具、控制对象和控制网络构成。
其主要作用是对发电厂及变电站的开关设备进行跳、合闸操作,以满足改变主系统运行方式及处理故障的要求。
2.信号回路信号回路由信号发送机构、接收显示元件及其网络构成。
其作用是准确、及时地显示出相应一次设备的工作状态,为运行人员提供操作、调节和处理故障的可靠依据。
3.测量监察回路测量与监察回路由各种电气测量仪表、监测装置、切换开关及其网络构成。
其作用是指示或记录主要电气设备和输电线路的运行参数,监察绝缘状况,作为生产调度和值班人员掌握主系统的运行情况,进行经济核算和故障处理的主要依据。
4.继电保护与自动装置继电保护与自动装置由互感器、变换器、各种继电保护及自动装置、选择开关及其网络构成。
其作用是保护主系统的正常运行,一次系统一旦出现故障或异常便自动进行处理,并发出相应信号。
由于继电保护与自动装置已形成独立的专业技术,设有专门课程进行系统讲授,所以本教材仅将有关内容作简单讲述。
5.调节回路调节回路由测量机构、传输设备、执行元件及其网络构成。
第七章 思考题及习题答案7-1 电力系统短路的分类、危害及短路计算的目的是什么?答:短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。
短路对电力系统的危害有:短路电流很大,并会电气设备使发热急剧增加,导致设备因过热而损坏;导体产生很大的电动力,有可能引起设备机械变形、扭曲甚至损坏;短路时系统电压大幅度下降,会影响电气设备的正常工作;发生不对称短路时,不平衡电流所产生的不平衡磁通会对邻近的通信系统造成干扰;短路情况严重时,会导致并列运行的发电厂失去同步,破坏系统的稳定性。
短路计算目的有:设计和选择合理的发电厂、变电所及电力系统的电气主接线;选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备及载流导体;合理配置各种继电保护和自动装置并正确地整定其参数;分析和计算在短路情况下电力系统的稳定问题。
7-2 无限大功率电源的含义是什么?由无限大电源供电的系统三相短路时,短路电流包括几种分量?有什么特点?答:无限大功率电源是指其容量为无限大、内阻抗为零的电源。
由无限大功率电源供电的系统三相短路时,短路电流包括周期分量和非周期分量。
其特点是在外电路发生短路时,电源电压基本上保持恒定,因此周期分量不随时间而变化。
7-3 什么叫短路冲击电流?它出现在短路后的哪一时刻?冲击系数的大小与什么有关? 答:短路冲击电流是指在最严重短路情况下三相短路电流的最大瞬时值。
它出现在短路发生半个周期(0.01s )时。
冲击系数与短路回路中电抗与电阻的相对大小有关。
7-4 什么是短路功率?在三相短路计算中,对某一短路点,短路功率的标幺值与短路电流的标幺值有何关系?答:短路功率等于短路电流有效值乘以短路处的正常工作电压(一般用平均额定电压)。
短路功率的标幺值与短路电流的标幺值相等。
7-5 什么是短路电流的最大有效值?与冲击系数有什么关系?答:短路电流的最大有效值是指短路后第一周的电流有效值。
它与冲击系数的关系为2)1(21−+=imp p imp K I I7-6 什么是电力系统三相短路的实用计算?分为几个方面的内容?答:电力系统三相短路的实用计算,主要是计算系统中含多台发电机、电源并非无限大功率电源供电时,三相短路电流周期分量的有效值。