回路及自动装置.ppt
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1、供配电技术,第8章 变电所的监控系统 和自动装置,第八章 变电所的监控系统和自动装置,8.1 变电所的操作电源8.2 变电所的控制回路8.3 变电所的信号回路 8.4 绝缘监察装置和测量仪表8.5 变电所常用自动装置8.6 变电站综合自动化简介,8.1 变电所的操作电源,操作电源是用来对断路器的分、合闸回路,继电保护装置以及其它信号回路供电的电源。,一、概述,可分为直流操作电源和交流操作电源两大类。,二、直流操作电源,1.由蓄电池供电的直流操作电源,优点:蓄电池的电压与被保护的网络电压无关。缺点:需修建有特殊要求的蓄电池室,购置大量的充电设备和蓄电池组,辅助设备多,投资大,运行复杂,维护工作量
2、大,可靠性低。,8.1 变电所的操作电源,2.由硅整流器供电的操作电源,硅整流电容储能式直流操作电源(图7-1),硅整流器U1:采用三相桥式整流。硅整流器U2:采用单相桥式整流。,正常运行时由整流器供电,当系统发生故障时,交流电源电压大大降低,利用电容器C1和C2的储能使断路器跳闸。,复式整流装置(图7-2),正常运行时由整流器供电,当系统发生故障时,利用短路故障电流经过整流作为操作电源。,整流装置既可由“电压源”(所用变压器或电压互感器)供电,也可由“电流源”(电流互感器)供电。,图7-1 硅整流电容储能式直流系统接线,8.1 变电所的操作电源,三、交流操作电源,优点:投资小、接线简单可靠、
3、运行维护方便。缺点:不适用于较复杂的继电保护、自动装置及其它二次回路等。,图7-2 复式整流装置接线示意图,直接动作式(见图7-3)利用继电器常闭触点去分流跳闸线圈方式(图7-4)利用速饱和变流器的接线方式(图7-5),8.1 变电所的操作电源,图7-3 直接动作式的交流操作保护接线图,图7-4 去分流跳闸方式的交流操作保护接线图,图7-5 利用速饱和变流器的交流操作保护接线图,思考:速饱和变流器与电流互感器的区别是什么?,电流互感器的二次侧不允许开路;速饱和变流器可以在开路下使用。,采用速饱和变流器的目的:,当短路时限制流入跳闸线圈的电流;减小电流互感器的二次负荷阻抗。,8.2 变电所的控制
4、回路,一、概述,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。其作用是对一次开关设备进行“跳”、“合”闸操作。,集中控制(远方控制):在控制室内用控制开关对断路器进行操作,用于35kV及以上的变电所中。就地控制:在各个断路器安装处就地操作,用于610kV的变电所中。,断路器的控制分为集中控制和就地控制两类:,8.2 变电所的控制回路,对断路器控制回路的基本要求,既可由控制开关进行手动跳、合闸,又可由继电保护和自动装置自动跳、合闸;断路器跳闸或合闸完成后,应能自动切断跳闸或合闸回路,防止因通电时间过长而烧坏线圈;应有指示断路器状态的位置信号,而且能够区分
5、自动跳、合闸与手动跳、合闸的位置信号;应有防止断路器多次连续跳、合闸的跳跃闭锁装置;应有指示断路器控制回路完好性的监视信号;在满足以上基本要求的前提下,应力求简单、可靠。,8.2 变电所的控制回路,二、控制开关,控制开关又称为“万能转换开关”,是电气工作人员对断路器进行分、合闸控制的操作元件。,目前变电所多采用LW2型控制开关,它共有六个位置:,预备操作位置:“预备合闸”和“预备跳闸”操作位置:“合闸”和“跳闸”固定位置:“合闸后”和“跳闸后”,合闸操作顺序:预备合闸合闸合闸后,跳闸操作顺序:预跳备闸跳闸跳闸后,LW2型控制开关的触点图表:见表7-1。,8.2 变电所的控制回路,四、闪光电源的
6、构成,DX-3型闪光继电器的内部结构与接线如图7-7所示。,图7-7 由DX-3型闪光继电器构成的闪光电源,图中,KF为闪光继电器,其触点时开时闭,使闪光母线+WF上呈现断续的正电压;SB为试验按钮,按下时闪光装置动作,白色信号灯HLW亮,表示本装置工作正常。,8.3 变电所的信号回路,一、概述,1信号装置的分类,断路器位置信号:用来指示断路器正常工作的位置状态,一般用红灯亮表示断路器处于合闸位置;绿灯亮表示断路器处于跳闸位置。事故信号:用来指示断路器事故跳闸时的状态,包括灯光信号(绿灯闪光)和音响信号(蜂鸣器)。预告信号:用来指示运行设备出现不正常运行时的报警信号包括音响信号(电铃)和光字牌
7、。,其中,事故信号和预告信号是电气设备各信号的中心部分,通常称为中央信号,它们集中装设在中央信号屏上。,8.3 变电所的信号回路,2对中央信号回路的基本要求,所有有人值班的变电所,都应在控制室内装设中央事故信号和预告信号装置;断路器事故跳闸时,能及时发出音响信号(蜂鸣器),并使相应的位置指示灯闪光,亮“掉牌未复归”光字牌。发生不正常工作状态时,能及时发出区别于事故音响的另一种音响(警铃),并使显示故障性质的光字牌点亮。中央事故信号与预告音响信号应有区别,一般事故信号用蜂鸣器(电笛),预告信号用电铃;音响信号应能重复动作,并能手动或自动复归,而故障性质的指示灯仍保留。,8.3 变电所的信号回路,
8、二、事故信号装置,1简单的事故信号装置,就地复归的事故音响信号装置(图7-8),缺点:在解除事故音响信号的同时,闪光信号也被解除了,不利于值班人员处理事故。,任一台断路器自动跳闸后,蜂鸣器HA发出音响。将SA手柄将转到“跳闸后”位置,即可解除事故音响信号。,图7-8 就地复归的事故音响信号装置接线图,可见:就地复归是通过解除断路器不对应起动回路来解除音响信号。,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,一、绝缘监察装置,1.直流系统的绝缘监察装置(图7-12),直流系统发生一点接地时,没有短路电流流过,熔断器不会熔断,仍能继续运行。,直流系统为何设置绝缘监察装置?,但是,这种接地故障必须及早发现并处理,
9、否则当出现两点接地时可能引起信号回路、控制回路、继电保护及自动装置回路不正确动作。,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,R1=R2=R3=1000SA1:母线电压表转换开关,有三个位置;SA2:绝缘监察转换开关,有三个位置;PV2:母线电压表;PV1:用于测量系统总的绝缘电阻,表盘上有欧姆刻度。,图中:,即“母线”、“正对地”和“负对地。平时,其手柄置于“母线”位置,触点1-2、5-8、9-11接通,PV2可测量正、负母线电压,指示为220V。,即“信号”、“测量位置I”和“测量位置II”。平时,其手柄置于“信号”位置,触点5-7和9-11接通,使电阻R3被短接。此时SA1的9-11也是接通的,信
10、号继电器KS投入工作。,图7-12 直流系统绝缘监察装置接线图,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,二、电气测量仪表,1.对电气测量仪表的一般要求,仪表的准确度等级选择:,用于电气设备和线路上的交流电流表、电压表、功率表的准确度不应低于2.5级,直流电流、电压表的准确度不应低于1.5级,频率表一般选用0.5级;变电所内用于计量的有功电度表一般选用1级,无功电度表一般选用2级。,测量用互感器的准确度等级选择:与电度表连接的互感器准确度应为0.5级;仅作一般电流、电压测量的互感器,准确度可为13级。,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,仪表的测量范围和互感器变比的选择:正常运行情况下仪表指针指示在满标度的
11、2/3左右,并留有过负荷指示裕度。在高压系统中,测量仪表和电度表应与继电保护装置分别接电流互感器的不同准确度的二次绕组,一般测量仪表和电度表用0.5级,继电保护装置用3级。对于有可能出现两个方向电流的直流电路和两个方向功率的交流电路,应装设双向刻度的电流表和功率表。,2.变配电装置中各部分仪表的配置,电源进线:为了解负荷情况,需装设一只电流表。当需要计量电能时,还应装设有功电能表和无功电能表各一只。,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,母线:每条或每段母线上必须装设一只电压表,以检查各个线电压。在小电流接地系统中中,每条或每段母线上还需加装三个绝缘监视电压表。,图7-14为610kV母线电压测量和
12、绝缘监视的原理图。,降压变压器:对35110kV/610kV的电力变压器,应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只。高压配电线路:应装设电流表、有功电能表和无功电能表各一只。,图7-15为 610kV高压线路电气测量仪表的接线原理图。,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,图7-14 610kV母线电压测量和绝缘监视的原理图,8.4 绝缘监察装置和测量仪表,说明:图中无功电度表为60接线,其特点是在电压线圈中人为地串联了一个附加电阻,使电压线圈的阻抗角由原来的90减小为60,即电压线圈中的电流滞后电压60。,图7-15 610kV高压线路电气测量仪表的接线原理图,8.4 绝
13、缘监察装置和测量仪表,低压配电线路:,静电电容器:为了监视三相负荷是否平衡,需装设三只电流表。如需计量其无功电能,还应加装一只无功电能表。,对三相负荷平衡的低压动力线路,可只装设一只电流表;对三相负荷长期不平衡的低压照明线路及动力和照明混合电路,应装设三只电流表。如需计量电能,还应加装一只三相四线制的有功电能表;对三相负荷平衡的动力线路,可只装设一只单相有功电能表(实际电能为其计度的3倍)。,8.5 变电所常用自动装置,一、三相自动重合闸装置,1概述,自动重合闸的概念:当架空线路上发生故障时,由继电保护装置将其迅速断开,延时(0.5)后重新将故障线路自动投入的装置,简称ARD。,装设ARD的好
14、处:对暂时性故障,合闸成功后可保证供电的可靠性,减少停电损失。,对三相一次自动重合闸装置的基本要求:,除遥控变电所外,应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不对应原则”起动ARD;,ARD的起动条件为:SA在“合闸后”位置,QF在“跳闸”位置。,8.5 变电所常用自动装置,防跳继电器KLB的作用:防止触点SA5-8被粘住或KM动作后其常开触点KM3-4、KM5-6被粘住时,且线路上发生永久性故障,出现断路器多次重合闸现象。,3自动重合闸与继电保护的配合,ARD前加速保护方式(图7-17),优点:只需装设一套ARD装置,设备投资少。缺点:合闸不成功会扩大事故范围,主要用于35kV及以下线路。,图7
15、-17 重合闸前加速保护动作原理图,8.5 变电所常用自动装置,ARD后加速保护方式(图7-18),优点:能快速切除永久性故障,不会扩大事故范围。缺点:在每个断路器处都装有一套ARD装置,投资大,主要用于35kV以上线路。,4ARD的参数整定,ARD的动作时间:指从断路器跳开到发出重合闸脉冲的间隔时间,也就是时间继电器KT延时触点的整定时限。,图7-18 重合闸后加速保护动作原理图,8.5 变电所常用自动装置,ARD的动作时间应满足以下三个条件:,应大于故障点电弧及周围介质的去游离时间;应大于断路器及操作机构复归原位、准备重合闸的时间;应大于线路对侧断路器切断故障电流的时间。,对于35kV及以
16、下线路,重合闸时间可取0.81s;110 kV线路可取1s或再长一些。,ARD的返回时间:是指电容C经电阻R4充电至中间继电器KM动作电压的时间,通常取1525s。,8.5 变电所常用自动装置,当工作电源电压消失时,使备用电源自动而迅速地投入工作,以保证供电连续性的自动装置,简称APD。,备用电源自动投入装置的基本形式(图7-19),二、备用电源自动投入装置,1概述,明备用接线方式:APD装在备用进线断路器上。暗备用接线方式:APD装在母线分段断路器上。,对备用电源自动投入装置的基本要求,工作电源不论任何原因断开,备用电源应能自动投入;,图7-19 备用电源自动投入的两种基本接线方式a)明备用
17、 b)暗备用,8.5 变电所常用自动装置,8.5 变电所常用自动装置,必须在工作电源确已断开,而备用电源电压也正常时,才允许投入备用电源。APD的动作时间应尽可能短,以利于电动机的自起动和缩短停电时间;APD只能动作一次,以免将备用电源重复投入到永久性故障上;当电压互感器的二次回路断线时,APD 不应误动作;若备用电源容量不足,应在APD 动作的同时切除一部分次要负荷。,8.5 变电所常用自动装置,时间继电器KT1(或KT2)的动作时限:应大于本级或上级变电所引出线保护的最大动作时限。闭锁继电器KB的动作延时:应大于母线分段断路器QF3的合闸时间。,三、按频率自动减负荷装置,1概述,频率降低的
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