毕业设计-220kV变电站电气主控制系统二次回路设计(2)

沈阳工程学院毕业设计（论文）

在一起，又称为发电厂升压站，它把发电机电压升高，经高压输电线路把电能送到远处的负荷区，或与其他的高压变电所联结成统一的电力网系统。降压变电站按性质和规模将划分为区域变电所、地方变电所、终端变电所三种 Ⅰ、区域变电站（一次变）

主要特点是电压等级高，进出回路多，变压器容量大，在系统中地位比较重要。其高压侧均在110kV以上，低压侧也在35kV以上，它由大电网供电，通过降压后主要向地方变电站供电

Ⅱ、地方变电站（二次变）

地方变电站多由区域变电所或发电厂供电，主要向终端变电站供电，它的高压侧一般为10—110kV，低压侧多为6—10kV

Ⅲ、区域变电站

多是工矿企业变电所和农村的乡镇变电站，它的高压侧多为10--35KV，低压侧为3—10kV和0.4/0.22kV系统。终端变电所主要由地方变电站或发电厂供电，降压后直接向各种用电设备供电

1.2 二次回路的作用

发电厂和变电站的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备（也称主设备）是构成电力系统的主体，是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自动装置等。二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得电的联系。二次设备及其相互联系的回路称为二次回路。

二次回路是电力系统安全生产、经济运行、可靠供电的重要保障，是发电厂和变电站中不可缺少的重要组部。

1.3 二次回路的分类和组成

发电厂和变电站的二次回路按其性质和功能分为：控制回路、信号回路、测量回路、调节回路、继电保护操作型自动装置回路以及操作电源系统等几大类。

1.3.1 控制回路

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。控制回路按自动化程度可分为手动控制和自动控制两种；按控制距离可分为就地控制和距离控制两种；按控制方式可分为分散控制和集中控制两种，分散控制均为一对一控制，集中控制有一对一控制和一对N的选线控制；按操作电源性质可分为直流操作和交流操作两种；按操作电源电压和电流的大小可分为强电控制和弱电控制两种，强电控制采用较高电压（直流110V或220V）和较大电流（交流5A），弱电控制采用较低电压（直流60V以下，交流50V以下）和较小

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220kV变电站电气主控制系统二次回路设计

电流（交流0.5-1A）。

1.3.2 信号回路

信号回路是由信号发送机构、传送机构和信号器具构成的。其作用是反应一、二次设备的工作状态。信号回路按信号性质分为事故信号、预告信号、指挥信号和位置信号四种；按信号显示方式可分为灯光信号和音响信号两种；按信号的复归方式可分为手动复归和自动复归两种。 1.3.3 测量回路

测量回路是由各种测量仪表及其先关回路组成的。其作用是指示或记录一次设备的运行参数，以便运行人员掌握一次设备运行情况。它是分析电能质量、计算经济指标、了解系统潮流和主设备运行工况的主要依据。

1.3.4 调节回路

调节回路是指调节型自动装置回路。它是由测量机构、传送机构、调节器和执行组成。其作用是根据一次设备运行参数的变化，实时在线调节一次设备的工作状态，以满足运行要求。

1.3.5 继电保护操作型自动装置回路

继电保护操作型自动装置回路是由测量机构、传送机构、执行机构及继电保护和自动装置组成。其作用是自动判别一次设备的运行状态，在系统发生故障或异常运行时，自动跳开断路器（切除故障）或发出异常运行信号，故障或运行状态消失后，快速投入断路器，恢复系统正常运行。

1.3.6 操作电源系统

操作电源系统是由电源设备和供电网络组成包括直流电源和交流电源系统。其作用是供给上述各回路工作电源。发电厂和变电站的操作电源多采用直流电源系统，简称为直流系统，部分小型变电站也可采用交流电源和整流电源。

1.4 对二次回路的基本要求

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1.4.1 对控制回路的基本要求

发电厂和变电站宜采用强电一对一控制接线。变电站也可采用弱电一对一控制方式。110kV及以下变电站也可采用选线控制。控制回路宜采用控制开关具有固定位置的接线。对遥控及无人值班变电站的控制回路，宜采用控制开关自动复位的接线。 (1)断路器的控制回路应满足下列要求：

1）应有电源监视。并能监视跳、合闸回路的完整性。

2）应能指示断路器合闸与跳闸的位置状态，自动合闸或跳闸时应有明显信号。 3）合闸或跳闸完成后应使命令脉冲自动解除。 4）有防止断路器“跳跃”的电气闭锁装置。 5）接线应简单可靠，使用电缆芯最少。

断路器宜采用双灯制接线的灯光监视控制回路。断路器在合闸位置时红灯亮，跳闸位置时绿灯亮。500kV变电站断路器采用弱电控制时也可采用单灯制接线。

在配电装置就地操作的断路器，可只装设监视跳闸回路的位置继电器，用红、绿灯作位置指示灯，正常时暗灯运行，事故时绿灯闪光，并向控制室或驻所值班室发出声、光信号。

(2) 当断路器采用电流起动的“防跳”接线时，应满足以下要求：

1)防跳继电器的动作时间，不应大于跳闸脉冲发出至断路器辅助触点切断跳闸回路的时间。

2)一般利用防跳继电器的常开触点，对跳闸脉冲予以自保持。当保护跳闸回路串有信号继电器时，该防跳继电器触点应串接其电流自保持线圈。当选用的防跳继电器无电流自保持线圈时，亦可接适当电阻代替，电阻值应保证信号继电器能可靠动作。

3)当发电厂与变电站有两组蓄电池时，对具有两个独立跳闸系统的断路器，应由二组蓄电池的直流电源分别供电。当保护有两组出口继电器时，也应由不同的出口继电器分别接至两个跳闸绕组。

4)分相操动机构的断路器，当设有综合重合闸或单相重合闸装置时，应满足事故时单相和三相跳、合闸的功能。其它均应采用三相操作控制。

5)主接线为一个半断路器接线时，为使二次接线运行，调试方便，每串的二次接线宜分成五个安装单位。当为线线串时，每条出线各为一个安装单位，每台断路器各为一个安装单位；当为线路变压器串时，变压器、出线，每台断路器各为一个安装单位。当线路接有并联电抗器时，并联电抗器可单独作为一个安装单位。

6)500kV倒闸操作用的隔离开关应能远方及就地操作；检修用的隔离开关、接地刀闸和母线接地器宜就地操作。220kV及以下电压的隔离开关，接地刀闸和母线接地器宜就地控制。隔离开关、接地刀闸和母线接地器都必须有操作（闭锁措施，严防电气误操作。防电气误操作回路的电源应单独设置。

7)液压或空气操动机构的断路器，当压力降低至规定值时，应相应闭锁重合闸、合闸及跳闸回路。对液压操动机构的断路器，宜不采用压力降低至规定值后自动跳闸的接线。弹簧操动机构的断路器应有弹簧拉紧与否的闭锁。

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8)对具有电流或电压自保持的继电器，如防跳继电器等，在接线中应标志极性。

1.4.2 对测量回路的基本要求

发电厂和变电站电测量仪表的设置应符合《电测量仪表装置设计技术规程》SDJ9—87的有关规定。

当发电厂和变电站装设有遥测装置或计算机或者技术上必要时，测量仪表采用经变送器的二次仪表。此时，二次仪表、遥测和计算机宜共用变送器。发电机的远方测温装置，宜装设在汽机控制屏上。调相机的远方测温装置的装设地点，应根据调相机的值班方式确定变压器的远方测温装置， 宜装设在相应的变压器控制屏上。

直流屏布置在控制室主环外时，宜在中央信号控制屏上增设直流母线电压表。

测量回路可为强电也可为弱电。弱电测量参数，电流回路可选0.5A或1A；电压回路宜为100V；当为二次仪表时，应与变送器输出参数一致。

对具有返回屏的控制方式，常测表计宜布置在返回屏上，选测表计宜布置在控制台的立面上。对运行需要经常监视的常测表计(发电机的有功、无功功率表等)及同步表计等也可布置在控制台的立面上。

当电流互感器二次侧接有常测与选测表计时，宜先接常测表计，后接选测表计。

选测接线不宜直接切换电流互感器的二次回路，宜通过中间变流器或变送器的二次侧来进行切换。

选测按钮宜分组装设(如按电压等级分组)，同一选测组内各安装单位的按钮之间应有闭锁。

1.5 二次回路的发展简史及展望

近年来随着机组容量的增大，自动化水平的提高以及计算器和微机技术的应用，发电厂及变电站的检测和控制技术得到迅速发展。

发电站和变电站控制水平的提高是监控技术发展的主要体现。发电厂和变电站控制水平的发展过程是一个从分散到集中，从单元到综合，从低级到高级的过程，大体经历了一下四个阶段。

1.5.1 就地分散控制

就地分散控制是在被控制对象所在地，运行人员就敌对被控制对象进行监视和控制。这种控制方式简单易于实现，但不便于机组或各设备之间的协调控制。就地分散控制一般适应于小型发电厂和变电站。在大、中型发电厂和变电站中，只适用于6-10V屋内配电装置主设备的控制。

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1.5.2 电气集中控制

电气集中控制是在主控制室或网络控制室，运行人员对全厂（站）的主要电气设备集中进行监视和控制。

在主控制是主要是对发电机、主变压器、高压母线设备、高压厂用工作变压器与备用变压器和35KV以及上输电线路进行监视和控制。这种集中控制方式一般用于单机容量为100MW及以下的发电厂和35KV及以上的变电站。

在网络控制是主要是对三绕组变压器及自耦变压器、高压母线设备和110KV及以上输电线路进行监视和控制。这种网络集中控制方式通常与单元控制相配合。

1.5.3 单元控制

单元控制是在单元控制室，运行人员对本单元的机、电、炉主要设备进行监视和控制。单元控制一般用于单机容量为200MW及以上发电厂。

发电厂采用单元控制时，可根据机组台数设置数个单元控制室，根据发电厂主系统接线复杂程度不设置或设置网络控制室（主系统接线不太复杂时，可不设网络控制室，而在单元控制室另设网络控制屏）。每个单元控制是控制一台或两台机、电、炉的主要设备。集中电气主设备包括：发电机或发电机——变压器组、高压厂用工作变压器和备用变压器等。

单元控制便于机、电、炉的统一调度和事故处理，有利于运行人员的协调配合，是目前我国大型发电厂广泛采用的控制方式。

电气集中控制和单元控制均属于集中控制。

1.5.4 综合控制

综合控制是以电子计算机为核心，同时实现全厂（站）的监视、控制、测量、调节、保护、分析判断和计划决策等功能。综合控制能更好地实现个单元的协调配合，提高控制质量和自动化水平，并在整个电力生产、输送过程中实现最佳控制，使机组的安全生产达到最优状态，因而是最高级的集中控制方式。

目前，我国大容量的发电厂和高压、超高压变电站已开始采用了计算机监控系统，特别是变电站综合自动化系统的应用，更标志着我国监控和控制技术发展到了一个新水平。

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