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浙江水利水电高等专科学校
电气工程系电力教研室《发电厂电气部分》
主讲
郑晓丹
§11
测量、信号与控制系统
学习要求:掌握二次接线常用图形文字符号,会读二次接线图;掌握常用断路器控制回路 原理,掌握重复动作中央信号回路原理,掌握手动准同期原理。
§11?1
二次接线图
学习要求:掌握二次接线定义,二次接线常用图形文字符号,会读二次接线原理图及安装 接线图。 一、二次回路定义 描述二次电路的图称为二次电路图。 图中各元器件和设备均采用国家统一规定的图形符号和文字符号表达。 常用标准图形文字符号: 二、二次接线图分类
? ?归总式 ?原理图? ?展开式 ? ? ? ? ?上:测量仪表 ? ? ? ? ? ? ?控制屏?中:信号灯、按钮、控制开关 ? ?下:模拟图 ? ? ? ? ?屏面布置图? ? ? ? ?上:简单继电器 ? ? ? 安装图? ? ?保护屏?中:差动继电器 ? ? ? ? ?下:信号继电器 ? ? ? ? ? ? ? ? ?屏内元件连接图 ? ?屏后接线图? ? ? ?端子排图 ? ?
电路原理图中所有的元件和设备均处在无电、 无外力作用的状态和位置, 如继电器和接触器 在无电压状态,断路器、隔离开关在断开位置。 (一) 原理图
  1.归总式 所有二次及与二次有关的一次均画在一起。
  2.展开式
  1) 按顺序排列 相序从 A → B → C → N; 交流电流回路 → 交流电压回路 → 直流回路(正极 → 负极) → 信号回路 → 其它。
  2) 回路要编号 交流电流回路 A B C N L 4
  00~599
第十一章 测量、信号与控制系统 113
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郑晓丹
交流电压回路 A B C N L 6
  00~799 直流回路 正极奇数,负极偶数 跳闸回路 33 或 133 合闸回路 3 或 103
(二)安装图(便运行、调试、检修)
  1. 屏面布置图(位置图) 标准屏:高 2360 mm 深 550mm 宽 60 或 80mm
  2. 屏后接线图 相对编号法: 若甲乙两个端子互连, 则在甲端子旁注上乙端子号, 在乙端子旁注上甲端子号。 分屏内元件连接图、端子排图。
第十一章
测量、信号与控制系统
114
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端子表示方法:
常用端子:
常用端子结构示意图 (a) 一般端子;(b)连接端子;(c)试验端子;(d)试验连接端子;(e)特殊端子;(f)终端端子;(g)端子板
第十一章
测量、信号与控制系统
115
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端子排排列原则:
?屏内外设备互连 ? 使用原则 ?同屏内不同安装单元设备互连 等 ?屏内与屏顶设备连 ?
?交流电流回路 ? ?交流电压回路 ?信号回路 ? 顺序 ? ?直流回路 ?其它回路 ? ?转接回路 ?
例:10KV 线路过电流保护接线图
a)
开关柜继电器室接线图(屏后、相对位置应符合) ;b)端子板接线图(屏左侧) ;c)试验端子示意图
第十一章
测量、信号与控制系统
116
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§11?2
学习要求:了解电站测量仪表的常规配置。
测量系统
一、测量仪表的配置 发电机定子回路: 装设两组交流电流表,每组三相,一组装在中控室,一组装在机旁屏上(监视发电机定 子回路的电流) ; 容量不大的水轮发电机, 每组只装设一只电流表, 通常在电流表上用红线标出允许的极 限电流; 发电机出口装设电压表和频率表各一只(监视和测量发电机在起动过程中的电压和频 率,电压表带有切换开关,以便测量三个相电压和一个线电压) ; 装设两只有功功率表和一只无功功率表。 其中一只有功功率表装于机旁屏上 (监视和测 量发电机的有功和无功负荷) ; 装设三相有功电度表和无功电度表各一只 (计量发电机发出的有功和无功电能) 如果机 组兼作调相运行, 则应装设两个具有逆止装置的单向有功电度表, 以区分发电机输出和输入 的电能。 为了监视水轮机的转速, 在机旁屏上还应装有一只频率表, 该表由永磁测速发电机供电, 以便能在发电机灭磁情况下仍能监视水轮机的转速。 (二)发电机转子回路; 装设一只直流电流表(监视发电机转子回路的励磁电流,励磁电流不能超过最大允许 值) ; 装设一只直流电压表,附有切换开关(能够测量正极和负极的对地电压,以便检查转子 绕组对地绝缘情况) 。 (三)双绕组升压变压器回路(主变) 装设一只监视变压器负荷的电流表。装设有功功率表、无功功率表、有功电能表、无功 电能表各一只。为使价格低,表记应装变压器低压侧。套管中的电流互感器因为容量小,准 确度低,不宜作测量用。 (四)发电机?变压器单元电路 变压器为双绕组变压器时,可利用发电机定子电路内的测量仪表,不再装其它仪表。 (五)引出线电路
  6~10KV 出线:一只电流表、一只有功功率表、一只有功电能表。 35KV 出线: 500KW 以上的小型水电站一般均以 35KV 与电网连接。 35KV 出线上装 在 一只电流表、一只有功功率表、一只无功功率表。 110KV 出线:装三只电流表,一只有功功率表、一只无功功率表。 (六)母线 发电机的母线上装一只电压表、一只频率表,并配一只可以检查三相电压的转换开关。 主变升高电压侧各条母线上均装一只电压表,并配电压转换开关。 (七)厂变 装设一只电压表,每相装一只电流表,一只三相四线制电能表。均装在低压侧。 另外,作为同期用的双电压表、双频率表和整步表均装在同期盘上,或装一只组合式同 期表,以供全厂机组同期用。 (八)温度测量:
第十一章 测量、信号与控制系统 117
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为了监视发电机定子绕组和铁芯的温度, 应在机旁的水机自动化屏上装一组带切换开关 的温度测量装置,让值班人员定时观察发电机定子绕组和铁芯各部位的温度。 为了监视发电机各轴承的温度,还应装设压力表和温度表。 二、流互、压互的配置 按测量、继保、励磁、同期、绝缘监察要求。
§11?3
断路器控制回路
学习要求:掌握带电气防跳的断路器控制回路原理。 一、控制回路定义及分类 定义:控制开关和操作机构间建立的电气连接回路。 按控制方式分:就地控制和集中控制 按跳合闸回路监视方式分 ?
?灯光监视:位置信号灯直接接在QF跳合闸回路中 ?音响监视:用位置继电器监视QF位置
二、基本要求
  1)断路器的跳、合闸线圈只能短时通电,因此控制电路完成操作后应自动切断电路。
  2)应能指示开关的现有位置状态,并能区分进入该状态的方式:手动操作或电动操作。
  3)能监视控制回路自身的完好性,回路故障时应能自动报警。
  4)要有防跳功能。即断路器合闸于预伏故障时,继电保护跳闸的同时会自动闭锁合闸 回路。
  5)保证运行可靠性的同时接线要简单、投资要省。 三、控制开关 控制开关一般采用万能转换开关,在 220V 强电控制电路中,一般采用 LWX1 系列强电 小型控制开关或 LW2 系列控制开关。
? LW2 ? ? LW2 ? ? LW2 LW2 系列 ? LW ? 2 ? LW2 ?
? Z有自复机构及定位 ? YZ有自复机构及定位且手柄内有灯 ? W有自复机构 ? Y手柄内带信号灯,有定位 ? H手柄可取出、定位,适合同期开关
第十一章
测量、信号与控制系统
118
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LW2-Z-1a,4,6a,40,20,20/F8 之触点位置图表 (a)外形图;(b)触点位置图表
第十一章
测量、信号与控制系统
119
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LWX1-Z 型强电小型开关的外形图和触点通断图表 (a)开关外形图;(b)触头盒结构图(分闸位) ;(c)触点表 (d)触头图
四、音响监视的断路器控制回路 合闸动作过程:将 SA 打到预合闸位, SA 的 13?14 节点通,闪光继电器接入,电从 L(+) → SA13?14 节点 → K
  2.1 → 绿灯直至 3L?,则绿灯闪光。再将 SA 打到合闸位,其 9 ?12 节点通,电从 1L+ → SA9?12 节点 → 常闭节点 K
  1.2 → Q1 → K 直至 1L?,则合闸接 触器 K 励磁,K 的常开节点闭合,图(c)合闸回路接通,Y1 励磁,断路器合闸。合闸后,电 从 1L+ → K3 → K1 的电流线圈 → Q2 → Y2 直至 1L?,因为 K3 的内阻比 K
  1、Y2 的内阻 大得多,故电压基本降在 K3 上,则 K3 励磁,则 K
  3.1 闭合,而此时 SA 的 17?20 节点通, 电从 2L+ → SA 的 17?20 节点 → K
  3.1 → 红灯(即信号灯用的 SA 2?4 节点通)直至 2L ?,则红灯亮。表明断路器已经合闸且跳闸回路完好。 跳闸动作过程:将 SA 打到预分闸位, SA 的 17?18 节点通,闪光继电器接入,电从 L(+) → SA17?18 节点 → K
  3.1 → 红灯直至 3L?,则红灯闪光。再将 SA 打到分闸位,其 10 ?11 节点通,电从 1L+ → SA10?11 节点 → K1I 线圈 → Q2 → Y2 直至 1L?,则 Y2 励磁, 断路器跳闸。跳闸后,电从 1L+ → K2 → Q1 → K 线圈直至 1L?,因为 K2 的内阻比 K 的 内阻大得多,故电压基本降在 K2 上,则 K2 励磁,则 K
  2.1 闭合,而此时 SA 的 14?15 节 点通,电从 2L+ → SA 的 14?15 节点 → K
  2.
  1,经过红灯(即信号灯用的 SA 1?3 节点通) 直至 2L?,则绿灯亮。断路器已经分闸且合闸回路完好。 电气防跳原理:当 SA 合闸于预伏故障时,继电保护动作,电从电从 1L+ → 继电保护节 点 → K1I 线圈 → Q2 → Y2 直至 1L?,则
?Y 2起励, 断路器分闸 ? ? K
  1.1闭合, 起自保持 ? ? K1起励 → ? K
  1.2断开, 切断合闸回路, 达防跳目的 ? ?
另外:当继电保护动作,断路器自动分闸时,K3 的常开触点 K
  3.1 是断开的,分闸位置 继电器 K2 起动,K
  2.1 接通,控制开关处于合闸后的不对应位置,其触点 13?14 接通,则 绿灯闪光。因为 K
  2.2 接通,控制开关的触点 5?
  7、23?21 接通,则发出事故音响信号,引
第十一章 测量、信号与控制系统 120
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郑晓丹
起值班人员注意。 自动装置动作,断路器自动合闸时,K2 的常开触点 K
  2.1 是断开的,合闸位置继电器 K3 起动,K
  3.1 接通,控制开关处于分闸后的不对应位置,其触点 18?19 接通,则红灯闪 光。 当操作回路断线或熔断器 FU
  1、FU2 熔断时,则两个位置继电器 K2 和 K3 长期断电, 其常闭触点闭合,利用 K
  2.3 和 K
  3.3 串联接通控制回路断线音响回路,如图(d)所示,发出 “断线”信号。
音响监视的断路器控制回路 (a)控制回路;(b)信号回路;(c)合闸回路;(d)断线信号回路
五、灯光监视的断路器控制回路 所谓灯光监视,就是利用红、绿信号灯来监视分、合闸回路的完好性。 当机构处于未储能状态时,操动机构的常闭触点 S14 和 S15 是接通的,电动机与电源 接通,电动机起动,将弹簧逐渐拉紧,待弹簧拉紧后,即储能结束,S14 和 S15 断开,而常 开触点 S11 起动闭合,为断路器合闸做好准备。 合闸动作过程:手动预合闸时,首先将控制开关的手柄旋转至预备合闸位置,其触点 9 ?10 接通,绿灯闪光,表明合闸回路完好,然后将控制开关手柄转至合闸位置,其触点 5 ?8 闭合,使合闸线圈 Y1 通电,断路器合闸。合闸后,Q1 断开,Q2 闭合,SA16?13 接点 接通,电从 1L+经过 SA16?
  13、RD、K1 的电流线圈、断路器常开辅助接点 Q
  2、跳闸线圈 Y2 直至 1L?,则红灯 HD 发平光。因为断路器合闸时,仅是合闸线圈吸引衔铁,解除已储 能弹簧的锁扣,故所需要的功率不大,所以可用控制开关直接控制合闸线圈,不需要经过合 闸接触器。弹簧未储能时,S11 是断开的,断路器不能合闸。 跳闸动作过程:手动分闸时,首先将控制开关的手柄旋转至预备分闸位置,其触点 13 ?14 接通,红灯闪光,表明分闸回路完好,然后将控制开关手柄转至分闸位置,其触点 6 ?7 闭合,使分闸线圈 Y2 通电,断路器分闸。分闸后,Q
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