发电厂和变电站二次系统

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1、 发电厂和变电所二次系统 发电厂和变电所二次系统 发电厂和变电所的二次系统 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 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

2、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 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。 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。 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

3、的可靠依据。 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。 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。 调节回路 调节回路由测量机构、传输设备、执行元件及其网

4、络构成。其作用是调节某些主设备的工作参 数，以保证主设备及电力系统的安全、经济、稳定运行。 同期回路 同期回路由电压互感器、同期开关、同期装置构成，其作用是保证各电源在满足同期条件下投 入系统运行，在发电厂投运并列、电网联络时起关键作用。 7操作电源 操作电源由直流电源设备和供电网络构成。其作用是供给上述各二次系统的工作电源，及其他 重要设备的事故电源。 二、按发展阶段划分 二次回路技术水平的高低是发电厂及变电站生产自动化程度的重要标志，发电厂及变电站的控 制方式是二次回路技术发展的重要体现。和电力系统的发展一样，二次回路经历过从简单到复杂、 从低级到高级的发展过程。就发电厂及变电站的控制方式

5、而言，经历了以下四个发展阶段。 1.就地分散控制 就地分散控制是对每一个被控制对象设置独立的控制回路，实现一对一的控制。这种控制方式 简便易行，但不便于各机组、设备间的协调配合，适用于小型发电厂及变电站。 2.集中控制 集中控制是在发电厂或变电站内设置一个中央控制室（又称主控制室） ，对全厂（站）的主要电 气设备（如同步发电机、主变压器、高压厂用变压器、35kV 及以上电压的输电线路等）实行远方集 中控制。采用集中控制时，相应的继电保护、自动装置也安装在中央控制室内，不但可以节省控制 电缆、便于调试维护，而且会提高运行的安全性。 3.单元控制 单元控制是单机容量在 200MW 及以上发电机采用

6、的控制方式。按单元制控制时，炉、机、电按 单元制运行，设置数个单元控制室和一个网络控制室。每个单元控制室包括发电机或发电机双 绕组变压器组，高压厂用工作及备用变压器，以及其他需要集中控制的设备。在网络控制室控制三 绕组及自耦变压器，高压母线设备和 110kV 及以上高压输电线路。运行实践表明，采用单元控制有 利于运行人员协调配合，尤其是便于炉、机、电的统一指挥调度和事故处理，并可大大改善炉、机 值班人员的工作条件，是目前我国大型发电厂主要采用的控制方式。 4.综合控制 综合控制就是以电子计算机为核心，同时完成发电厂及变电站的控制、监察、保护、测量、调 节、分析计算、计划决策等功能，实现最优化运

7、行。综合控制是电力生产过程自动化水平高度发展 的重要标志。 第二节 二次回路图的阅读及绘制 第二节 二次回路图的阅读及绘制 图纸是工程的语言。二次回路图是用来详细表示二次设备及其连接的原理性电路图。它的用途 是详细理解二次电路和设备的作用原理；为测试和寻找故障提供信息；用作编制二次接线图的依据。 是发电厂及变电站的重要技术资料。 为了便于利用和管理，按用途和绘制方法的不同一般分为原理图、布置图、安装图和解释性图 四类。原理图是二次接线的原始图纸，用以表达二次回路的构成和相互动作顺序和工作原理。在我 国习惯上把原理图分为归总式和展开式两种形式。归总式原理图是一种将二次回路与有关一次设备 画在一起

8、，以整体图形符号表示二次设备，按电路实际连接关系绘制的图纸；展开式原理图是将二 次设备的线圈与触点分别用图形符号表示，按回路性质的不同分为几部分（如交流电流回路、交流 电压回路、直流回路、信号回路等）绘制的图纸。布置图和安装图将在后面讲述。解释性图是除了 原理图、布置图和安装图以外，根据实际需要绘制的图。 一、二次回路图的基本知识 二次电路图中的元件和设备，都应用国家统一规定的图形符号表示。需要时可用简化外形来表 示，元件和设备的布置可不符合实际位置。图形符号的旁边应标注项目代号，一般标注项目种类代 号。项目种类代号用一个英文字母或两个英文字母表示，在字母前加前缀“” ，在不致引起混淆的 情况

9、下，前缀可以省略（本篇二次电路图中均省略） 。 二次回路图常用的图形符号如表 3-9-1 所示，常用的项目种类代号如表 3-9-2 所示。为了区别 同类的不同设备，可在字母后加数字，如1、2 等。为了区别同一设备中同类的不同部件，如一 个继电器有几对触点，第一对触点可用1.1 表示，第二对触点可用1.2 表示。 表 3-9-1 表 3-9-2 对于元件和设备的可动部分如触点，通常表示在非激励或不工作的状态和位置。例如，继电器 和接触器在非激励状态；断路器和隔离开关在断开位置；事故、报警等开关在设备正常使用的位置。 对于在驱动部分和被驱动部分之间采用机械连接的元件和设备，如继电器的线圈和触点，在

10、二 次电路图中有集中表示法、半集中表示法和分散表示法三种表示，三种表示法的画法如表 3-9-3 所 示。 表 3-9-3 集中表示法是将设备的线圈和触点画在一起，并用虚线表示它们之间的机械连接，在线圈旁标 注设备的项目种类代号。半集中表示法与集中表示法相似，只是部分触点可分散开画，表示机械连 接的虚线允许折弯、分支和交叉。分散表示法是将同一设备的线圈和触点分散画在不同位置，为表 示它们之间的机械连接，在线圈和触点旁都标注该设备的项目种类代号。 上述内容为二次回路图的基本知识，也是阅读二次回路图的基本依据。 二、二次回路图的绘制与阅读 二次回路图常见的绘制方法有两种。一种是二次元件和设备用集中和

11、半集中表示法画出；另一 种是二次元件和设备用分散表示法画出。用后一种画法绘制的二次回路图称为展开式电路图。 图 3-9-1 为用集中表示法画出的 610kV 线路过电流保护电路图。由图可见，整套保护装置由 四只继电器1、2、3、4 组成。1、2 为电流继电器，其线圈分别接于电流互感器1、 3 的二次侧回路中。当一次电路发生相间短路时，电流互感器二次侧回路中的电流增大，当通 过继电器1 或2 线圈中的电流超过其动作值时，其触点闭合，将直流电源的正极加到时间继电器 3 的线圈上，线圈的另一端接在直流电源的负极，时间继电器3 起动，经一定时限后其延时触点 闭合，直流电源正极经信号继电器4 的线圈、断

12、路器的辅助触点2 和分闸线圈2 到负极。 分闸线圈2 通过电流时，使断路器自动分闸，将短路事故切除。信号继电器4 的线圈通过电流后 继电器起动，其触点闭合，发出信号。注意，断路器自动分闸前是闭合的，所以其常开辅助触点2 处于闭合状态；当断路器自动分闸后，辅助触点2 断开，切断分闸线圈2 中的电流。 图 3-9-1 610 k线路过电流保护电路图 用集中表示法画出的电路图能比较直观而清楚地说明保护装置的工作原理，而且图中将二次电 路和有关的一次部分画在一起，所以这种电路图能给阅图者建立一个明确的整体概念。但是，图中 线条较多，当二次电路较复杂时，不很清晰，故这种电路图仅用于简单的电路中。在工程中

13、比较广 泛地应用展开式电路图。 图 3-9-2 为 610kV 线路过电流保护展开式电路图，图中二次设备的线圈、触点以分散表示法 画出。 展开式电路图中各二次元件分解为若干部分，按其动作顺序可分成交流电流回路展开图、交流 电压回路展开图、直流控制回路和信号回路展开图等几部分。图 3-9-2 所示展开式电路图便由交流 电流回路、直流控制回路和信号回路三部分组成。属于某个回路中的设备部件应画在展开式电路图 的该部分中，于是属于同一设备的不同部件可能会画在展开式电路图的不同的回路中。每种回路又 有许多电路的支路，这些支路在绘制展开式电路图时可以垂直排列，如图 3-9-2（a）所示，也可以 水平排列，

14、如图 3-9-2（b）所示。各支路排列的顺序为：对交流回路按相序，对直流回路按动作顺 序。垂直排列时各支路自左往右排列；水平排列时各支路自上往下排列。各支路中设备的部件按实 际情况相互连接。垂直排列时自上往下画，水平排列时自左往右画。 根据展开图绘制的方法，可以得出阅读展开图要领：先看交流后看直流、自左往右看、自上往 下看。首先先按列或行一个支路一个支路的依照顺序读通，有时性质不同的支路是交错画在一起的， 要跳过无关支路、找到有关支路，把与这个支路有联系的所有支路都找到。在读具体支路时，要首 先找到继电器线圈的起动支路，然后寻找该继电器的触点支路。一个继电器往往右几对触点，所有 与该继电器有关

15、的触点支路都要找到。应一个支路一个支路的找下去，一个继电器一个继电器地看 通。 图 3-9-2 610kV 线路过电流保护展开式电路图 （a）支路垂直排列； （b）支路水平排列 下面以图 3-9-2 为例，来阅读二次回路展开图。当一次电路发生短路时，电流互感器1 和 3 二次侧电路中电流增大，电流继电器1 和2 起动。在直流控制回路中找到1 和2 的触 点，此常开触点闭合、使时间继电器3 起动。经一定延时后3 触点闭合，一方面使断路器自动分 闸，同时起动信号继电器4，4 起动后其触点闭合后发出信号。看展开式电路图要细心，要一个 支路一个支路地看通，一个继电器一个继电器地看懂，这样便可以理解整个

16、装置的工作原理。 比较图 3-9-1 与图 3-9-1 可知，展开式电路图线条清晰，便于阅读，便于了解整个装置的动作 程序和工作原理，尤其在复杂电路中更为突出，故得到广泛应用。 小结小结 二次回路是一个多功能复杂网络，包括控制回路、信号回路、测量监察回路、继电保护与自动 装置、调节回路、操作电源等。二次回路图中，各种设备都按国家统一规定的图形符号表示。二次 回路一般分为原理图、布置图、安装图和解释性图四类，原理图分为归总式和展开式两种形式，工 程中广泛应用展开图。展开图按交流电流、交流电压和直流电路分别画出，元件部件分别画在它们 所在的电路中，形成许多支路。这些支路遵循一定规律，可以垂直排列，也可以水平排列。阅读展 开图时，应“自上往下看，自左往右看” 。对展开图的画法和阅读应熟练掌握。 第二章 操作电源 第二章 操作电源 发电厂及变电站的操作电源，是为继电保护