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1、 第十四章 发电厂电气控制、测量与信号 大容量机组由于参数的提高、系统的复杂,因而在运行中需要监视 的参数和操作的项目大量增加。300600MW机组,需要监视的参数有 1000个以上,操作项目有500个以上。 如果用常规仪表及运行人员手动操作,其紧张程度是可想而知的。 参数变化的快速性、操作的多样性和急迫性,稍一疏忽,就可能造成重大事 故。所以随着大机组的发展,以计算机为核心的监视和控制自动化系统是大 机组所必需的。 以计算机为核心的监视和控制自动化系统功能: (1)监测系统,又称数据采集系统(DAS)。它能每秒钟将全厂1000 多个仪表量(如压力温度、电流、水位等)和1000多个开关量(如开
2、关的通断 、阀门的开闭等)自动巡回检测一次。 参数越限,报警、打印;还能在屏幕上显视几十幅系统图,供运行 人员选择,并具有操作指导功能。 DAS还有事故分析功能,顺序记录 。事故发生时,能以1ms的分 辨率,打印出各个信号发出的先后顺序,并打印出每个参数的变化过程。 定期制表,按时、日、月打出各个参数,包括最大值,最小值、平 均值、累计值。 (2)控制系统,包括分布式微机控制系统(DCS)、数字电液控制系 统(DEH)、协调控制系统(CCS)、程控系统(SCS)等。 它能使汽轮发电机组自动冲转、升速、暖机、升电压、同期、并 网、带负荷,并能按照运行人员的指令,自动改变到某一目标负荷。 CCS可
3、以将汽机和锅炉作为一个整体,协调地调节负荷,使各项 参数达到最优值。 当某一辅机故障时,能自动降低负荷到预定值(RUNBACK);当 甩负荷时,能快速返回到空负荷,维持厂用电(FCB)。 第一节 发电厂的控制方式 大机组发电厂的控制方式可分为单元控制兼网络控制 室及单元集中控制室与网络控制室相互独立的两种类型。 一、单元控制室及网络控制室的控制方式 600MW发电机组,通常将一个单元的机、炉、电的所有设备和系 统集中在一个单元控制室控制。 在单元控制室内电气部分控制的设备和元件主要有:汽轮发电机及 其励磁系统、主变压器、厂高变、高压厂备变或启备变压器、高压厂用 电源、主厂房内采用专用备用电源的
4、低压厂用变压器等。 全厂共用的设备,集中在第一单元控制室控制,而其他单元控制室 也有必要的信号及调节手段。 采用单元制方式的发电厂: 当高压网络出线较少或远景规划明确时,网控部分可设在第一单 元控制室内, 当高压网络出线较多或配电装置离主厂房较远时,一般另设网控 室。 高压网络采用一个半断路器接线时,发电机一变压器组设备较为 重要,为防止误操作,与此有关的两台断路器,集中在单元控制室控制。 二、单元控制室的布置 大型电厂单元控制室通常设计成单机一控或两机一控。 控制室内的布置,对两机一控单元控制室,炉机电屏(BTG)的布 置多采用门型布置;两台机组控制屏的布置,按相同的炉、机、电顺序 排列。
5、当在单元控制室布置网控屏时,一般将网控屏布置在第一单元 控制室两台机组控制屏的中间。网络部分的继电保护、自动装置和变压 器屏布置在继电器室内,发电机组的调节器、保护设备、自动装置及计 算机等布置电子设备室内。 600MW机组的大型电厂,通常将 集散系统的CRT布置在炉机电屏(BTG)的前 面,以便通过CRT实现全厂的控制监视。 图14-1为一种有两台600MW机组 ,单元控制室与网控室合一的平面布置方式 。从值长台看去,BTG屏、网控屏呈门型 ,网控屏在中间。 三、网控屏屏面布置 控制屏上一般有开关控制手柄或按钮、 指示灯、光字牌、仪表、调节手柄等设备。操 作设备与安装单位的模拟接线相对应,功
6、能相 同的操作设备,布置在相对应的位置上,操作 方向全厂应一致。 图14-2为网控屏屏面布置的一种布置型 式。 第二节 断路器控制 一、断路器控制方式 按其操作电源,可分为强电控制与弱电控制两种,前者一般为 110V或220V电压,后者为48V及以下电压; 按操作方式,可分为一对一控制和选线控制两种。 根据不同特点,强电控制一般分为下列三类: (1)根据控制地点,可分为集中控制与就地控制两种。 (2)按跳、合闸回路监视方式,可分为灯光监视和音响监视两种。 (3)按控制回路接线,可分为控制开关具有固定位置的不对应接线与控制 开关触点自动复位的接线两种。 弱电控制方式有以下两类: (1)弱电一对一
7、控制。重要的电力设备,如发电机一变压器组、 高压厂用变压器及启动备用变压器等,其重要性较高,但操作概率较 低,宜采用一对一控制。 (2)弱电选线控制。常用的选线方式有按钮选线控制、开关选线 控制和编码选线控制等方式。 大型发电厂高压断路器多采用弱电一对一控制方式,断路器跳 、合闸线圈仍为强电,两者之间增加转换环节。这样设计,控制屏能采 用小型化弱电控制设备、操动机构强电化、控制距离与单纯的强电控制 一样。 一次设备及一次系统 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 一次系统,它是发电、输变电和
8、配电的主体。 二次设备及二次系统 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、蓄电池组或厂(所)用低压电源供电。 表明二次设备互相连接关系的电路称为二次接线或二 次系统。 二次接线图: 原理接线图、展开接线图和安装接线图。 文字代号和图形符号 1文字代号 在设备或元件的图形符号上方或其近旁,用字母 表示出其名称。 如:断路器 QF 、 隔离开关QS、接地刀闸QSE ,避雷器F、 熔断器FU 、 电流继电器KA、电压继电 器 KV、电流互感器 TA、电压互感器 TV等 新符号 老符号 2图形符号 在原理图或展开图中所采
9、用的设备及元件,通常都用能代 表该设备及元件特征的图形来表示,使读者一看到图形便能联想到它 所代表的特征。 电流互感器 有两个铁芯和两个二次绕组 新 旧 继电器、开关 常开(动合)触点 常闭(动断)触点 图10-1 10kV线路过电流保护原理接线图 图中:TA-电流互感器;KA1、KA2-电流继电器;KT-时间继电器 ;KS-信号继电器;QF-断路器及其辅助触点;YR-跳闸线圈;QS- 隔离开关 二、原理接线图 u原理接线图:是用来表示继电保护、测量仪表和自 动装置等工作原理的一种二次接线图。 u特点:二次回路中的元件及设备以整体形式表示, 同时将相互联系的电气部件和连线画在同一张图上, 给人
10、以明确的整体概念。 u特点:将每套装置的有关 设备部件解体,按供电电 源的不同分别画出电气回 路接线图,如交流电流回 路、交流电压回路和直流 回路分开表示。于是,同 一个仪表或继电器的电流 线圈、电压线圈和接点分 别画在不同的回路里,为 了避免混淆,将同一个元 件及设备的线圈和结点采 用相同的文字标号表示。 三、展开接线图 u展开接线图(简称展开图):用来说明二次回路的动 作原理,在现场使用极为普遍。 图10-2 10kV线路过电流保护展开接线图 图中:WAS-事故音响信号小母线;WC-控制 电路电源小母线 u安装接线图包括屏面布置图、 屏背面接线图和端子排图三个组 成部分,它们相互对应,相互
11、补 充。 屏面布置图:说明屏上各个元 件及设备的排列位置和其相互间 距离尺寸的图,要求按照一定的 比例尺绘制。 四、安装接线图 u安装接线图是制造厂加工制造屏(屏盘)和现场施工 安装所必不可少的图,也是运行试验、检修和事故处理 等的主要参考图。 图10-3 10kV线路过电流保护 安装接线图:盘面布置图 屏背面接线图:在屏上配线 所必需的图,其中应标明屏上各 设备在屏背面的引出端子之间的 连接情况,以及屏上设备与端子 排的连接情况。 端子排图:表示屏上需要装 设的端子数目、类型及排列次序 以及它与屏外设备连接情况的图 。 图10-3 10kV线路过电流保护安装接 线图:盘后接线图 屏背面接线图
12、和端子排图必须 说明导线从何处来,到何处去 ,以防接错导线。 我国广泛采用“相对编号法”, 例如甲、乙两个端子需用导线 连接起来,则在甲端子旁边标 上乙端子的编号,而在乙端子 旁边标上甲端子的编号; 如果一个端子需引出两根导线 ,那么,在它旁边就标出所要 连接的两个端子编号。 图10-3 10kV线路过电流保护 安装接线图:端子排图 二、对500kV断路器控制回路的要求 (1)满足双重化的要求。通常,500kV断路器的操动机构,都配有 两个独立的跳闸回路,两跳闸回路的控制电缆也分开。 (2)跳、合闸命令应保持足够长的时间。为确保断路器可靠地跳、 合闸,即一旦操作命令发出,就应保证整个跳闸或合闸
13、过程执行完成。 (3)有防止多次跳合闸的闭锁措施。即跳、合闸操作命令一旦发出 ,只容许断路器跳、合闸一次。这就是所谓的断路器“防跳”措施,在 500kV断路器的控制接线中,常用的“防跳”接线有两种,一种是采用串联“ 防跳”,另一种是并联“防跳”。 (4)对跳合闸回路的完好性要能经常监视。 (5)能实现液压、气压和SF6浓度低等状态的闭锁。 6)应设有断路器的非全相运行保护。在500kV系统中,断路器出现 非全相运行的情况下, 因出现零序电流,有可能引起网络相邻段零序过电 流保护的后备段动作,而导致网络的无选择性跳闸。所以,当断路器出现非 全相状态时,应使断路器三相跳开。 (7)断路器两端隔离开
14、关拉合操作时应闭锁断路器操作回路。 信号系统与测量系统 一、信号系统 按信号的性质可分为以下几种: 1)事故信号表示发生事故,断路器跳闸的信号。 2)预告信号反映机组及设备运行时的不正常状态。 3)位置信号指示开关电器、控制电器及设备的位置状态。 4)继电保护和自动装置的动作信号。 5)全厂事故信号当发生重大事故时,通知各值班人员坚守岗位 、加强监视,并通知有关人员深入现场进行紧急处理。 按信号的表示方式可分为: 光信号和声音信号。光信号又分为平光信号和闪光信号以及不同颜 色和不同闪光频率的光信号。 声音信号又分为不同音调或语音的声音信号。 2事故信号和预告信号 事故信号和预告信号合称为中央信
15、号。 信号系统由单个元件构成积木式结构,接受信号数量没有限制。 信号装置采用微机闪光报警器,除具有普通报警功能外,还具备对 报警信号的追忆、记忆信号的掉电保护、报警方式的双音双色、报警音响的 自动消音等特殊功能。 装置的显示部分(光字牌)采用新型固体发光平面管(冷光源)。 该装置的特殊功能分述如下: 1)双音双色:光字牌的两种颜色分别对应两种报警音响,从视觉 、听觉上可明显区别事故信号与预告信号。报警时,灯光闪光,同时音 响发声;确认后,灯光平光,音响停;正常运行为暗屏运行。 2)动合(常开)、动断(常闭)触点可选择。 3)自动确认:信号报警若不按确认键,能自动确认,光字牌由闪 光转平光、音响停止,自动消音时间可控制。 4)通信功能:控制器具有通信线,可与计算机进行通信。 5)追忆功能:报警信号可追忆,按下追忆键,已报警的信号按其 报警先后顺序在光字牌上逐个闪亮(1个s),最多可记忆2000个信号, 追忆中报警优先。 6)清除功能: 7)掉电保护功能:记忆信号可保存60天。 8)触点输出功能:在报警信