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1、1,武汉电力职业技术学院仿真中心,单元机组电气运行,电气设备有哪些功能?如何实现对电气设备控制操作?1、单元机组电气一次系统的组成与设备有哪些?各设备的主要功能有哪些?2、发电机组电气二次系统的组成与功能?3、发电机变压器组的保护配置与保护出口方式?4、单元机组电气部分有哪些自动装置及其功能?5、如何实现电气设备控制操作?电气一、二次系统 及其与操作者的关系?如何实现对电气设备保护、控制与操作?,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,一、单元机组电气主接线与厂用电二、主要电气设备的基本原理三、发电机组与厂用电系统保护配置四、发电机组自动装置五、断路器的典型控制回路六、电气设备倒闸操作,
2、3,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,一、主接线基本概念,1、主接线：在发电厂中,为了适应各种运行方式的需要,将各种电气一次设备,如发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等根据一定的要求,按照一定次序连接成的电路,称为一次电路或电气主接线。与机组容量,设备选择,配电装置布置,保护配置,运行方式 密切相关.,2、主接线图：使用国家规定的图形符号、表示出一次电路中各种电气设备之间连接关系的图,称为一次接线图或主接线图。单线图,3、对电气主接线的基本要求,1）运行的可靠性。断路器检修时是否影响供电；设备、线路故障或检修时,停电线路和停电时间短,保证对重要用户的供电；尽量避免发电机组
3、全部停止工作的可能性等。2）具有一定的灵活性。灵活地改变运行方式,切除故障,使停电时间最短、影响范围最小。3）操作应尽可能简单、方便。操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。,4,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电1、600MW机组典型主接线,5,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电1、600MW机组电气主接线。两台机组均以发电机-变压器组单元接线方式接入500kV系统,500kV系统采用3/2断路器接线方式。发电机出口装设断路器GCB,高、低压侧绕组分别连接500kV系统及发电机出口开关侧,高压侧中性点为直接接地方式
4、。每台机组设一台50MVA分裂绕组变压器作为高压厂用变压器,一台25MVA双绕组变压器作为高压厂用公用变压器。两台机组设一台31.5MVA的双绕组变压器作为备用变压器接入220 kV系统。该系统具有如下主要特点：500kV侧任一组母线或任一个断路器检修时不影响机组运行与连续供电,也不需要进行一系列的倒闸操作,减少了误操作的机会。当一组母线发生短路时,只需跳开与该组母线相连的断路器,不会使任何连接元件（发电机组或线路）停电。靠近母线的断路器故障,只影响一回线停电。采用GCB,发电机可通过操作出口开关实现同系统的并列与解列。避免了正常启动和停机时的厂用电源切换操作,减小启动/备用变压器的容量，能快
5、速切除发电机故障提高发变组的保护水平。,6,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电2、600MW机组厂用电接线。,7,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电2、600MW机组厂用电接线。1）厂用6kV系统.6kV系统按负荷性质分为厂用工作段和公用段,#1机组设1A、1B两个工作段,#1、#2机组共设1C、2C两个公用段,均为单母线接线。正常情况下,1A、1B两段由#1机组高压厂用变供电,1C段由#1机组高压公用变供电,2C段由#2机组高压公用变供电。机组启动或故障时由高备变供电。当发变组出线与启动备用变电源不来自一个系统时,工作/备用
6、电源可能存在不同期问题。2）厂用380V系统.每台机组设锅炉、汽机、电除尘三组动力中心PC,电源由厂用6kV母线经低厂变降压后提供。锅炉、汽机PC设A、B两段,均为单母线接线。每台低厂变具有50%备用容量,即一台变压器可同时为两段PC供电。锅炉、汽机PC的两段母线通过分段开关互为备用.锅炉、汽机PC为暗备用,电除尘PC为明备用。,8,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电2、600MW机组厂用电接线。2）厂用380V系统.每台机组设锅炉、汽机、电除尘三组动力中心PC,电源由厂用6kV母线经低厂变降压后提供。锅炉、汽机PC设A、B两段,均为单母线接线。每台低厂变具有
7、50%备用容量,即一台变压器可同时为两段PC供电。锅炉、汽机PC的两段母线通过分段开关互为备用.锅炉、汽机PC为暗备用,电除尘PC为明备用。,3）在锅炉、汽机PC下还分别设有锅炉、汽机MCC,除汽机MCCA和MCCB外,其它均采用双电源供电,一路工作,一路备用。运行时一要注意负荷均匀分配,二要注意不要使低厂变并列运行。,9,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电2、600MW机组厂用电接线。4）公用电源。两台机共设1C、2C两个公用段,由两台机的高压公用变提供工作电源,由高启动/备用变提供备用电源。两台机组设两段公用PC,除灰PC、输煤PC、照明PC、化学水PC、
8、综合泵房PC,等等。一般每组PC为A、B两段,通过分段开关互为备用。5）厂用保安电源系统。每台机设有四段保安电源,即锅炉保安MCCA、MCCB和汽机保安MCCA、MCCB,均为单母线接线。正常时锅炉，汽机PC1A、PC1B分别向锅炉，汽机保安供电。故障时由柴油发电机供电。6）厂用电系统特点（1）6kV系统中性点经电阻接地方式,能及时切除系统中设备接地故障,以防止事故扩大,提高了母线供电的可靠性。（2）锅炉、汽机PC不设明备用的低厂变,而采用暗备用,一般也不设备用电源自动投入功能,反映出保证设备和系统安全优于保机组负荷的设计思想。（3）600MW及以上机组厂用电系统同期问题在运行中应予关注。,1
9、0,第一节 单元机组电气主接线,单元机组电气运行,二、典型主接线与厂用电3、本仿真机组主接线。,11,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能,12,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能1、差动保护1）主变压器差动保护：取主变压器出口断路器外侧TA62、发电机出口TA7、高厂变高压侧TA16、高公变高压侧TA44的电流信号,构成第一套差动保护；取TA63、TA8、TA17、TA45的电流信号,构成第二套差动保护,用以反应发电机出口到主变压器绕组及其引出线的相间短路故障,高压侧接地短路故障。2）发电机差动
10、保护：取发电机出口TA7、中性点TA2的电流信号,构成第一套差动保护；取TA8、TA1的电流信号,构成第二套差动保护,以反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障。3）高厂变差动保护：取高厂变高压侧TA14、高厂变A分支TA32、B分支TA37的电流信号,构成第一套差动保护；取TA17、TA35、TA40的电流信号,构成第二套差动保护,以反应高厂变绕组及其引出线的相间短路故障。4）高公变差动保护：取高公厂变高压侧TA42、低压侧TA47的电流信号,构成第一套差动保护；取TA43、TA50的电流信号,构成第二套差动保护,用以反应高公变绕组及其引出线的相间短路故障。,13,第二节 发电机组与厂用电
11、系统保护,单元机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能1、差动保护 5）发变组差动保护：取主变压器出口断路器外侧的TA62、发电机中性电侧TA2、高厂变高压侧TA16、高公变高压侧TA44的电流信号,构成第一套差动保护；取TA63、TA1、TA17、TA45的电流信号,构成第二套差动保护,用以反应发变组的全部主设备及其引出线的相间短路故障,并和各主设备的差动保护组成双重快速主保护。6）励磁变压器差动保护：取励磁变高压侧TA12、低压侧TA27的电流信号,构成第一套差动保护；取TA11、TA26的电流信号,构成第二套差动保护,以反应励磁变压器绕组及其引出线的相间短路故障。2、发电机保护1）
12、发电机定子匝间保护。检测中性点与发电机中性点直接相连、且不接地的电压互感器3TV开口三角形绕组所输出的纵向零序电压,构成定子匝间保护,作为发电机内部匝间、相间短路以及定子绕组开焊的主保护。,14,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能2、发电机保护1）发电机定子匝间保护。检测中性点与发电机中性点直接相连、且不接地的电压互感器3TV开口三角形绕组所输出的纵向零序电压,构成定子匝间保护,作为发电机内部匝间、相间短路以及定子绕组开焊的主保护。2)发电机定子接地保护。保护发电机定子绕组的单相接地故障,发电机的中性点为高阻接地,装设零序电压式和三次谐波式接地
13、保护。,15,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能2、发电机保护3)发电机转子接地保护。发电机转子一点接地保护反应发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。一点接地设有两段动作值,灵敏段动作于报警,普通段可动作于信号也可动作于跳闸。一点接地保护动作后，经延时自动投入两点接地保护(电桥),判断为两点接地时动作于跳闸。4)发电机过激磁(U/f)保护。铁芯饱和后,励磁电流急剧增大.电压信号1TV和2TV,当频率降低或电压升高时,引起铁芯的工作磁通密度过高而过热使绝缘老化的保护装置。5)发电机过电压保护。电压信号取自1TV和2TV,用于反应发电机在起动、并网、甩负
14、荷过程中,或其它各种不正常情况引起定子过电压而损坏发电机绝缘的事故。6)发电机失磁保护。失磁保护是反应发电机励磁回路故障引起的发电机异常运行,保护发电机在发生失磁或部分失磁时,防止危及发电机安全及电力系统稳定运行的保护装置。,16,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能2、发电机保护7)发电机失步保护。反应发电机失步振荡引起的异步运行,防止发电机发生失步时,造成机组受力和热的损伤及厂用电压急剧下降,使厂用机械安全受到严重威胁,导致停机、停炉严重事故。8)发电机逆功率保护。用于保护汽轮机,当主汽门误关或机组保护动作关闭主汽门而发变组出口断路器未动作时
15、,发电机将变为电动机运行,由于鼓风损失,汽轮机尾部叶片可能过热,造成汽轮机损坏。程序逆功率保护。发电机在过负荷、过励磁、失磁等各种异常运行保护动作后,采取程序跳闸,即保护动作后先关闭主汽门,由逆功率保护经主汽门接点闭锁,延时动作于跳闸,这样可以防止汽轮机超速。9)机组启停机保护。在机组启动和停止过程中,可能发生故障,而由于频率较低,可能使某些保护装置受频率变化影响而拒动。为此设置启停专用的保护。要求保护元件对电量的频率反应不敏感,只反映电量的有效值。可以反应发电机、主变压器、高厂变、高公变和励磁变的相间短路,发电机定子接地等故障。该保护动作于灭磁.,17,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元
16、机组电气运行,一、大型机组保护配置及其保护功能2、发电机保护10)断路器闪络保护。发变组在启动准备并列的过程中,发变组出口断路器两端系统电压与发电机电压的相位差处于不断变化的过程中,当某一时刻某相断路器两触头间的电压相位差为180时,其断口触头间介质可能被击穿而发生闪络。为防止因断路器两触头被击穿而设置该保护。当断路器未合闸,而定子回路出现负序电流时,经延时保护动作灭磁及启动断路器失灵保护。11)误上电(突加电压)保护。保护用于防止发电机在盘车或静止时,发生出口断路器误合闸,系统三相工频电压突然加在机端,从而引起转子过热的损伤,或由于润滑油压不足而引起的旋转轴承磨损。分三种情况：发电机盘车时,
17、未加励磁,断路器误合,造成发电机异步起动；发电机起停过程中,已加励磁,但频率低于定值,断路器误合；发电机起动过程中,已加励磁,但频率大于定值,断路器误合或非同期合闸。,18,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用1、发电机保护出口方式1)“全停I”方式：跳发变组出口开关和发电机灭磁开关,关主汽门,跳高厂变低压侧分支开关,高公变低压侧开关,起动厂用电源切换,起动失灵保护,起动故障录波,发“主保护动作”或“后备保护动作”信号至DCS及远动装置。,当系统发生故障,故障元件的保护动作而其断路器失灵拒跳时,通过故障元件的保护作用于相邻元件的断路器
18、,使之跳闸的保护,称为断路器失灵保护。失灵保护动作时应优先断开母联或分段开关,然后断开与拒动断路器连接在同一母线上的所有断路器。,采用3/2接线的系统,若中间断路器拒跳,失灵保护动作,除跳开本侧两相邻的断路器外,还要启动远方跳闸,跳开与拒动断路器相连的线路对侧断路器；若母线侧断路器拒跳,失灵保护动作,除跳开本侧相邻的中间断路器和相连的母线上所有断路器外,还要启动远方跳闸,跳开与拒动断路器相连的线路对侧断路器,若拒跳断路器与变压器相连,还要跳开变压器其它各侧断路器。,19,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用 1、发电机保护出口方式 2
19、)“全停”方式：跳发变组出口开关和磁开关,关主汽门,跳高厂变低压侧分支开关,高公变低压侧开关,起动厂用电源切换,起动故障录波,发“主保护动作”或“后备保护动作”信号至DCS及远动装置。3)“切换到全停I”方式：跳发变组出口开关和灭磁开关,关主汽门,跳高厂变低压侧分支开关,高公变低压侧开关,起动厂用电源切换,起动失灵保护,起动故障录波,发“后备保护动作”信号至DCS及远动装置。(由反应发电机异常运行的保护启动)4)“程序跳闸”方式：关主汽门,起动厂用电源切换,起动故障录波,发“后备保护动作”信号至DCS及远动装置。5）“切换厂用电”方式：起动厂用电源切换,切换发信号至DCS。6)“跳高厂变A分支
20、、闭锁切换”方式：跳A分支、闭锁A分支切换。7)“解列,逆变灭磁”方式：跳发变组出口开关,逆变灭磁,起动失灵保护,发“后备保护动作”信号至DCS及远动装置。8)“灭磁”方式：跳灭磁开关,起动故障录波,发“后备保护动作”信号至DCS及远动装置。,20,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用1、发电机保护出口方式保护功能压板,某功能压板投入时,该保护功能起作用。如上表,只有 1LP13投入时,发变组差动保护才起作用。,21,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用2、发电机保护压板的使
21、用保护功能压板,某功能压板投入时,该保护功能起作用。如上表,只有 1LP13投入时,发变组差动保护才起作用。保护出口跳闸压板,决定哪些断路器跳闸或启动哪些功能起作用。,22,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用2、发电机保护压板的使用1）关于保护压板的加用与退出。保护投入前,应先检查相应的电压、电流测量回路是否正常投入。退出保护时,应先退出保护压板,再停用相关电压回路,以防保护误动。跳闸压板投入前应先检查保护无动作出口信号和装置异常信号。发电机启停机、误上电保护在机组解列后加用,并列后退出。失磁保护、逆功率保护在升压正常后加用,解列后
22、停用。线路跳闸跳发电机保护在发电机并列后加用,解列后退出。启动失灵保护在机组并列前加用,解列后退出。引入了电压的保护在停电压互感器前,或者保护装置因故需要停用前,因先停相应的保护。例如,在停用6kV母线电压互感器时,厂变分支复合电压过流保护就需要退出,若可以改变保护功能,变为纯过流保护,则改为过流保护。修改保护定值前,应先退出保护压板。,23,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用2、发电机保护压板的使用1）关于保护压板的加用与退出。变压器重瓦斯保护,变压器运行中进行滤油、加油、更换硅胶等工作前,应申请停用,工作完毕,变压器内空气排尽后
23、方可加用；变压器大修后充电前加用,充电后停用,运行24小时若未来瓦斯信号并经排气检查却无气体后方可加用,若有信号发出或有气体,则应在排气后再运行12小时,直到确无气体后再投入跳闸压板。关汽机主汽门压板、断水保护压板,在确认汽机挂闸后投入。2）关于“失灵启动”。非电量保护不启动失灵。启动失灵是在发变组出口断路器因故拒跳的情况下不得以而采取的保护措施,它会扩大停电范围,所以动作必须可靠。非电量保护动作不启动失灵的原因如下。启动非电量保护动作接点一般不象电量保护那样在故障切除后瞬时返回,这就有可能在断路器已跳的情况下,启动失灵的信号还存在,若电流判别元件失误,可能造成失灵保护误动。,24,第二节 发
24、电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用2、发电机保护压板的使用1）关于保护压板的加用与退出。2）关于“失灵启动”。若电气回路确有故障,在非电量保护动作的同时,会有电量保护动作,可由电量保护启动失灵。例如,主变瓦斯保护动作时,绝大多数情况都会有差动、阻抗、或过流等保护动作。在非电量保护动作的同时,若没有相应电量保护动作,表明电气回路存在严重故障的可能性小,或者可能是非电量误动,运行实践表明非电量保护误动的可能性是存在的。非电量保护误动时不启动失灵,可以使接在发变组出口母线上的其它断路器继续运行。对于热机侧的故障,如汽轮机振动、轴向位移故障时,汽机保
25、护ETS动作关闭主汽门后,是逆功率保护切除发电机的。若逆功率保护动作而断路器拒动,为了汽轮机安全,逆功率保护必须启动失灵。机组厂内没有500kV母线,用发变组出口开关跳闸信号启动远方跳闸。,25,第二节 发电机组与厂用电系统保护,单元机组电气运行,二、大型发电机保护保护出口方式 与压板的使用2、发电机保护压板的使用1）关于保护压板的加用与退出。2）关于“失灵启动”。3）关于“程序跳闸”。对于反应短路故障的保护、如差动保护,应立即采用全停方式,以防止故障恶化。对后备保护或反应设备异常而动作的保护,如发电机过负荷、失磁、失步等,采用程序跳闸,即先关闭主汽门,再由逆功率保护动作解列灭磁(此保护也称为
26、程序跳闸逆功率)，这样做可以有效防止汽轮机超速。4）关于厂用电切换。6kV工作电源失去时,是否通过厂用电快切装置启动厂用电切换,考虑的主要问题是在避免备用电源重投入故障母线的前提下,尽可能保证厂用电的供给。所以除了高厂变分支复压过流和零序过流保护动作要闭锁切换外,其它保护动作一般都启动厂用电切换。(2O),26,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,一、自动同步装置1、同步原理,当发电机电压与系统电压不同步时,同步发电机出口断路器QF两侧电压差为一个脉动电压Ud,形成合闸时的冲击电流。,自动同期装置的作用是比较运行系统电压和待并发电机变压器组出口电压，当电压幅值条件不满足时，输出调压信号
27、到发电机励磁回路，增、减励磁电流以改变发电机电压；当频率条件不满足时，输出调速信号到汽轮机DEH转速控制回路，调整发电机频率;并检测与的相位差，当幅值、频率、相位均满足并列条件时，发出断路器合闸指令完成发电机并列操作。,27,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,一、自动同步装置1、同步原理,自动同期装置的作用:比较运行系统电压和待并发电机变压器组出口电压 当电压幅值条件不满足时，输出调压信号到发电机励磁回路，增、减励磁电流以改变发电机电压；当频率条件不满足时，输出调速信号到汽轮机DEH转速控制回路，调整发电机频率;当幅值、频率、相位均满足并列条件时，发出断路器合闸指令完成发电机并列操作
28、。,28,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,一、自动同步装置2、同步装置接线,29,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,一、自动同步装置2、同步装置接线1)自动准同期:将DTK置于DCS投入位时,其触点-接通,当运行人员在CRT画面上选择DCS投入时,继电器2ZJ和5ZJ励磁,ZTQ处于投入工作方式;触点2ZJ.2和2ZJ.3闭合,为同期控制装置ZTQ接通工作电源；触点5ZJ.1和5ZJ.3闭合引入发电机电压Ucf，5ZJ.2和5ZJ.4闭合,引入系统电压Ucs;再DCS启动(与YA并联),ZTQ开始同期并列控制操作;当机组满足同期条件时HJ励磁,HJ.1接通,启动断路器合闸
29、;在CRT上发”装置退出”指令,3ZJ励磁,3ZJ.1断开,ZTQ失电。2)手动准同期:用1CK调速;用2CK调压;满足同期条件时手动合闸。,30,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,二、厂用电快切装置1、快切基本原理 当工作电源进线开关跳闸后,接在失压母线上的电动机将在惯性力作用下惰走,相当于异步发电机,母线残压Um由众多电动机的电压合成,是一个幅值和频率逐步衰减的电压。假定工作电源与备用电源Ub是满足同期条件的。工作电源开关跳闸后,由于残压的频率下降,将逐渐滞后于备用电压,差压与相位差逐步增大。当两相量的相位差达到180时,幅值差最大(B点)。,1)快速切换:残压与备用电源电压幅值
30、差小于电动机最大允许启动电压时(A点以前),合上备用电源,这样既能保证电动机的安全,又不致使电动机转速下降太多,即所谓“快速切换”。小于0.2秒.,31,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,二、厂用电快切装置1、快切基本原理2)同期捕捉切换。在残压与备用电压的相位差达到360度,即第一次相位重合(C点)时合闸。这种方式就叫作“同期捕捉切换”。约为0.6秒3)残压切换。当残压下降到20%-40%额定电压后实现的切换称为“残压切换”。BZT2、快切装置的切换方式1）正常切换。双向的。,(1)并联切换。手动起动,若两侧电源满足同期条件,且开关远方可控,则并联切换条件满足,装置将先合备用(工作
31、)开关,经一定延时后再自动跳开工作(备用)开关。(2)同时切换。手动起动,先发跳工作(备用)开关命令,在切换条件满足时,发合备用(工作)开关命令。若要保证先断后合,可在合闸命令前加一定延时。正常同时切换可有“快速”、“同期捕捉”、“残压”三种切换换判断条件。,32,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,二、厂用电快切装置1、快切基本原理2、快切装置的切换方式1）正常切换。手动起动，双向的。2）事故切换。由保护起动,单向的,只能由工作电源切向备用电源。(1)事故串联切换。由保护起动,先跳工作电源开关,在确认工作开关已跳开且切换条件满足时,合上备用电源。串联切换有“快速”、“同期捕捉”、“残
32、压”三种切换判断条件。(2)事故同时切换。由保护起动,先发跳工作电源开关命令,在切换条件满足时(或经延时)发合备用电源开关命令。事故同时切换也有“快速”、“同期捕捉”、“残压”三种切换判断条件。3）不正常情况切换。装置检测到不正常情况后自行起动的切换,也是单向的,只能由工作电源切向备用电源。(1)厂用母线失电。切换判断条件为“残压”。(2)工作电源开关误跳。工作电源开关误跳开(包括人为误操作),装置将在切换条件满足时合上备用电源开关。切换判断条件为：快速、同期捕捉、残压。,33,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,二、厂用电快切装置3、快切装置的输入输出信号1）模拟量输入信号有,母线电
33、压、工作电源电压、备用电源电压。主要用于并联切换时的同期检定、串联切换时的“快切”、“同期捕捉”和“残压”条件检定。2）开关量输入信号有三类。反映相关状态,如工作/备用电源开关状态、母线TV隔离开关位置信号。是来自发电机变压器组保护回路的启动或闭锁切换的信号。是运行人员的操作信号,如运行人员启动切换操作,切换完成后的复归操作。“出口闭锁”,也是运行人员设置的,如厂用电切到备用电源、发电机停止后,为防止装置误动,运行人员可投入“出口闭锁”。,34,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,二、厂用电快切装置3、快切装置的输入输出信号3）装置的输出量信号报警信号：开关位置异常；装置异常；保护闭锁
34、；TV断线；装置失电跳/合工作电源开关指令,跳/合备用电源开关指令。该四个信号经相应的四个压板,接到工作/备用电源开关控制回路。,35,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,三、发电机组励磁自动调节系统,36,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,三、发电机组励磁自动调节系统1、UNITROL5000励磁系统组成与功能1）励磁变压器。20kV840V.2)励磁调节器(AVR)采用微机数字型,性能可靠。.根据测得的发电机电压与电流,根据实际运行需要进行PID运算得到所需脉冲,控制可控硅整流桥输出,即控制发电机励磁电流,从而控制发电机电压和无功功率。.AVR设有过励磁限制、低励磁限制、
35、V/HZ限制器、过励磁保护、失磁保护、电力系统稳定器、转子过电压保护和TV断线闭锁等单元。.系统具有AVR通道I和AVR通道两个通道,一个运行,一个备用。.每个通道都有自动电压调节(AVR)自动、励磁电流调节(FCR)手动、紧急后备手动三种运行方式。3)可控硅整流桥.由五个功率柜(EG1-EG5)组成,每个设一组整流桥 4)起励和灭磁单元.起励电源经Q03、T03、K01引入。当发电机电压上升到约10%额定电压时,起励电源由K01自动脱开。,若Uz,U,调节器输出,导通角,If,发电机输出电压U;若U Uz,U0,调节器输出,导通角,If,发电机输出电压U。,37,第三节 发电机组自动装置,单
36、元机组电气运行,三、发电机组励磁自动调节系统1、UNITROL5000励磁系统组成与功能4)起励和灭磁单元.起励电源经Q03、T03、K01引入。当发电机电压上升到约10%额定电压时,起励电源由K01自动脱开。.灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快地将磁场能量释放.灭磁开关作用是在任何情况下安全切断励磁电流,在励磁变、整流桥和发电机励磁绕组之间形成明确的电气隔离。灭磁电阻和晶闸管跨接器形成一个受控灭磁回路 实现快速灭磁。5）系统外部电源。两路交流电源、两路直流电源、一路启励电源。2、UNITROL5000系统控制操作远方操作：在励磁系统就地控制屏的控制面板上按下“REMOTE”远方操作按钮
37、,系统进入远方控制方式,只接受来自控制室的操作指令。就地操作:在控制面板上按下“LOCAL”就地操作按钮,系统进入就地控制方式,使用控制面板进行就地控制。,38,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,三、发电机组励磁自动调节系统2、UNITROL5000系统控制操作远方操作：在励磁系统就地控制屏的控制面板上按下“REMOTE”远方操作按钮,系统进入远方控制方式,只接受来自控制室的操作指令。就地操作:在控制面板上按下“LOCAL”就地操作按钮,系统进入就地控制方式,使用控制面板进行就地控制。1)励磁开关合上/断开(FCB ON/OFF)。只要没有跳闸信号,命令“ON”就可以闭合灭磁开关。命
38、令“OFF”可以断开灭磁开关,同时励磁退出,并触发晶闸管跨接器导通,使灭磁电阻切换到与转子绕组并联,以迅速灭磁。只有当发变组出口断路器在断开状态(发电机空载条件下运行)时,灭磁开关才能由远方控制来切断。来自发电机保护的跳闸指令可直接使灭磁开关跳闸。2)励磁投入/退出(EXC ON/OFF)。“EXCITATION OFF”用来立即切断发电机励磁。整流器转换为交流逆变运行,同时将灭磁电阻切换到与转子绕组并联,使发电机通过整流器逆变和灭磁电阻迅速放电。,39,第三节 发电机组自动装置,单元机组电气运行,三、发电机组励磁自动调节系统2、UNITROL5000系统控制操作2)励磁投入/退出(EXC O
39、N/OFF)。命令“EXCITATION OFF”用来立即切断发电机励磁。整流器转换为交流逆变运行,同时将灭磁电阻切换到与转子绕组并联,使发电机通过整流器逆变和灭磁电阻迅速放电。.无TRIP的条件下,命令“EXCITATION ON”可使发电机的励磁投入运行。在发出励磁投入命令时,如果灭磁开关在断开位置,就先自动闭合灭磁开关。3)通道I与通道之间的切换。两个通道都正常的情况下,可以自由进行切换;当监测到工作通道故障时,若备用通道正常,可自动切换到备用通道；若备用通道也故障,则自动切换到紧急后备FCR,并退出自动调节方式。4)自动/手动方式之间的切换。发生发电机TV回路断线、励磁过电流I段报警、
40、V/Hz限制等故障时,系统自行退出自动方式。5)增/减操作。手动方式时,用增/减指令调整励磁电流给定值；自动方式时,用增/减指令调整发电机电压给定值。(3O),40,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,一、6kV工作电源进线开关的控制回路,41,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,一、6kV工作电源进线开关的控制回路1、主要元件作用 1L，1MCB：控制电源；2L，2MCB,动力电源；CK：远方/就地方式选择开关；2LP：保护压板；HA，TA：手动合分按钮,合/分指示灯；S8、S9是开关位置信号触点,在试验位S8闭合,在工作位S9闭合。S22,S23,S3是储能弹簧状态
41、信号触点,储能满时S3.1闭合,S3.2断开.Y9是合闸线圈,Y1是分闸线圈,S1是断路器的辅助触点,分闸时S1.1闭合,S1.2断开。开关为3AH3型真空断路器,具有具有三个位置：检修位置：手车开关由柜内拉出柜外,一次触头断开,二次触头(插头)断开,开关柜内二次回路的所有小开关(保险)均应断开。试验位置：手车开关推入柜内试验位置,开关两侧一次触头断开,二次触头(插头)接通,控制柜内二次回路的保护,控制小开关(保险),保护压板,根据需要可以断开,也可以接通。工作位置：手车开关推入柜内,开关两侧一次触头闭合,控制柜内二次回路的所有小开关(保险)均应合上。,42,第四节 断路器的典型控制回路,单元
42、机组电气运行,一、6kV工作电源进线开关的控制回路2、开关合闸过程。.若CK在就地,-接通。若开关在试验位,触点S8接通。开关未合闸,S1.1闭合。若弹簧已储能,S3.1闭合。若防跳继电器未励磁K1.2闭合。当操作人员在开关柜上按下合闸按钮HA时,由电源正极1L+经1MCB、CK的触点-、HA、S8、S3.1、K1.2、S1.1、Y9、1MCB、到电源负极1L-形成回路,合闸线圈Y9励磁,断路器合闸。.动分触点QFb,备用电源开关在分闸状态时,该触点闭合。当工作电源开关在工作位时,若要就地手动合闸,备用电源开关必须在分闸状态。这也是防止非同期合闸的措施之一。.DCS系统指令合闸。如CK在远方位
43、,触点-接通。.快切装置自动合闸。,43,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,一、6kV工作电源进线开关的控制回路3、开关分闸过程。.若CK在就地,其触点-接通。开关合闸,S1.2闭合。当操作人员在开关柜上按下分闸按钮TA时,由电源正极L+经1MCB、CK的触点-、TA、S1.2、Y1、1MCB、到电源负极L-形成回路,分闸线圈Y1励磁,断路器分闸。.保护跳闸。分发变组保护跳闸和工作电源开关综合保护跳闸。2LP合上,综合保护动作,BCJ.1闭合,断路器分闸。3LP合上,发变组保护动作,断路器分闸,XJ励磁动作发信号。,44,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,二、发变组
44、出口短路器控制回路1、操作机构箱1)合闸操作回路。.假设断路器弹簧机构储能已满,且SF6压力正常。若S10选择就地,当操作人员按下机构箱上的按钮S11时,操作电源1(+)经S10的端子3-4、S11.1、K01.2、S04、S01.2、Y01、K03到操作电源1(-)形成回路,合闸线圈Y01励磁,A相断路器合闸。.若S10在远方位置,其触点1-2接通,可以接受来自断路器操作箱的远方合闸指令。.断路器合闸,S01.2断开,切断了合闸回路；.防跳,S01.1闭合,KO1励磁,K01.1自保持,K01.2断开,实现了断路器防跳功能。,45,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,二、发变组出
45、口短路器控制回路1、操作机构箱2)分闸操作回路。.就地手动分,若S10就地,按下S12,电源2(+)经S12、S10的触点7-8、K03、K02到电源2(-)形成回路,分闸继电器K02励磁。.K02励磁时,K02.1闭合。电源2(+)经K02.1、断路器动合触点S01.7、Y02到电源2(-)形成回路,Y02励磁,A相断路器分闸。.远方手动分。.保护跳闸。,46,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,二、发变组出口短路器控制回路2、断路器操作箱,47,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,二、发变组出口短路器控制回路2、断路器操作箱汇集和综合来自控制屏,DCS,保护,操作机
46、构箱的信号与控制指令,需要时向操作机构箱发出分合指令。1)手动、DCS系统合闸及重合闸。.当合闸指令出现时,端子4D84与电源正极4D1接通,继电器1SHJ、21SHJ、22SHJ、3SHJ励磁。1SHJ的三对触点1SHJ.a、SHJ.b、1SHJ.c分别送到A、B、C三相合闸回路,执行合闸操作。.21SHJ去保护回路,手动合闸于故障线路或设备,则加速跳闸。.22SHJ去重合闸回路,手动合闸于故障元件,则禁止启动重合闸。,48,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,二、发变组出口短路器控制回路2、断路器操作箱2)手动、DCS系统及保护分闸。.手动分闸时,端子4D92与电源正极4D1接
47、通,继电器1STJ、STJa、STJb、STJc励磁,分别启动两组跳闸回路。.SHJa.1闭合,经11TBIJa、12TBIJa、操作箱的端子4D93到操作机构箱的A相分闸输入端X01-21,可实现断路器分闸。.单相跳闸,保护跳闸指令直接加在n238与n17之间,启动单相跳闸。,49,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,三、发变组系统一次回路与二次回路的联系,50,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,三、发变组系统一次回路与二次回路的联系 1、一次系统 机组输出电能经主变升压后送入500kV系统。为获得机组启动电源,高备变经高压侧开关QF从老厂220kV母线取得高压电源
48、,降压后A分支经备用电源进线开关1QF、3QF分别为6kV工作1A段和6kV公用1C段母线供电,B分支经备用电源进线开关4QF为6kV工作1B段母线供电。机组正常运行时,发电机的输出由主变升压后,经发变组出口断路器DL和500kV高压输电线路向系统送电。当机组输出功率达一定数值后,可将厂用电切换为高厂变和高公变供电。高厂变低压分支经工作电源进线开关1DL、2DL分别向6kV工作1A和1B段母线供电,高公变低压侧经工作电源进线开关3DL向6kV公用1C段母线供电,高备变转入备用状态。,51,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,三、发变组系统一次回路与二次回路的联系 2、二次系统 发电
49、机励磁调节装置。机组启动时,它能根据运行人员指令,自动将发电机电压上升到额定值；机组并网时,它能接受自动同期装置的指令调节发电机电压与系统电压相等；机组并网运行时,它能自动维持发电机电压在设定值,并根据运行人员或系统指令调整发电机无功功率,还具有对励磁系统的保护功能。自动同期装置,发电机并列时,它根据从5TV得到发变组电压和从4TV得到的系统电压,输出调频指令到DEH、调压指令到AVR,以调节发电机电压和频率,当发电机满足同期并列条件时,输出合闸指令到发变组出口断路器DL的控制回路,使发电机与系统并列。发变组(包括高厂变与高公变)保护,当发变组或高厂(公)变故障时,根据故障情况,发保护动作指令
50、到发变组出口断路器DL和6kV母线工作电源进线开关1DL、2DL、3DL的断路器控制回路,以及发电机励磁调节装置。需要时还发保护启动或保护闭锁指令到厂用电快切装置。,52,第四节 断路器的典型控制回路,单元机组电气运行,三、发变组系统一次回路与二次回路的联系 2、二次系统 高备变保护。当高备变故障时,根据故障情况,发跳闸指令到高备变高压侧QF和6kV母线备用电源进线开关1QF-6QF的断路器控制回路。断路器控制回路,接受运行人员的远方/就地分、合指令,相关保护的跳闸指令,实现断路器分、合闸操作。对于6kV母线工作/备用电源进线开关,还要接受来自快切装置的分/合闸指令。6kV厂用电快切装置,本机
