電氣二次回路基本知識.ppt

二次回路基本知識講解,講解人：王新發(fā),2013.05.23,發(fā)電廠和變電所的電氣設備可分為一次設備、二次設備。 一次設備： 也稱主設備，是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體。它是直接生產(chǎn)、輸送與分配電能的設備，包括如：發(fā)電機、電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線、電力電纜與輸電線路等。 二次設備： 是對一次設備及系統(tǒng)進行控制、調(diào)節(jié)、保護和監(jiān)測的設備。它包括：控制設備、繼電保護和安全自動裝置、測量儀表、信號設備等。 二次回路： 二次設備按照一定規(guī)則連接起來以實現(xiàn)某種技術(shù)要求的電氣回路。,二次回路及其作用,控制回路：由控制開關(guān)與控制對象（如斷路器、隔離開關(guān)）的傳遞機構(gòu)、執(zhí)行（或操作）機構(gòu)組成。其作用是對一次設備進行“合”、“分”操作。 調(diào)節(jié)回路：是指調(diào)節(jié)型自動裝置。如由VQC系統(tǒng)對主變進行有載調(diào)壓、對電容器進行投切的裝置，發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)裝置。它是由測量機構(gòu)、傳送機構(gòu)、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構(gòu)組成。其作用是根據(jù)一次設備運行參數(shù)的變化，實時在線調(diào)節(jié)一次設備的工作狀態(tài)，以滿足運行要求。 繼電保護和自動裝置回路：是由測量回路、比較部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等組成。其作用是根據(jù)一次設備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，判斷其發(fā)生故障或異常時，自動發(fā)出跳閘命令有選擇性地切除故障，并發(fā)出相應地信號，當故障或異常消失后，快速投入有關(guān)斷路器（重合閘及備用電源自動投入裝置），恢復系統(tǒng)的正常運行。 測量回路：由各種測量儀表及其相關(guān)回路組成。其作用是指示或記錄一次設備和系統(tǒng)的運行參數(shù)，以便運行人員掌握一次系統(tǒng)的運行情況，同時也是分析電能質(zhì)量、計算經(jīng)濟指標、了解系統(tǒng)潮流和主設備運行工況的主要依據(jù)。,二次回路的范圍,信號回路：由信號發(fā)送機構(gòu)和信號繼電器等構(gòu)成。其作用是反映一、二次設備的工作狀態(tài)。 操作電源系統(tǒng)：由電源設備和供電網(wǎng)絡組成，它常包括直流電源系統(tǒng)和交流電源系統(tǒng)。其作用主要是給控制、保護、信號等設備提供工作電源與操作電源，供結(jié)主變冷卻、結(jié)水與結(jié)煤等動力設備，確保發(fā)電廠與變電所所有設備正常工作。,二次圖紙：通常分為“原理接線圖”和“安裝接線圖”。 原理接線圖：通常又分為“歸總式原理接線圖”和“展開式原理接線圖”。 1）歸總式原理接線圖：簡稱原理圖，它以整體的形式表示各二次設備之間的電氣聯(lián)接，一般與一次回路的有關(guān)部分畫在一起，設備的接點與線圈是集中畫在一起的，能綜合出交流電壓、電流回路和直流回路間的聯(lián)系，使讀圖者對二次回路的構(gòu)成及動作過程有一個明確的整體概念。,二次回路的圖紙,2）展開式原理接線圖：以分散的形式表示二次設備之間的連接。展開圖中二次設備的接點與線圈分散布置，交流電壓、交流電流、直流回路分別繪制。這種繪制方式容易跟蹤回路的動作順序，便于二次回路的設計，也容易在讀圖時發(fā)現(xiàn)回路中的錯誤。,安裝接線圖：包括屏面布置圖、屏后接線圖、端子排圖等。 屏面布置圖：表示二次設備在屏面（及屏后、屏頂）的安裝位置，一般按實際尺寸的一定比例繪制。 屏后接線圖：表示屏內(nèi)二次設備間的電氣連接關(guān)系。,端子排圖：表示屏端子排與屏內(nèi)二次設備及屏外電纜間的連接關(guān)系。,二次回路圖的邏輯性強，在繪制時遵循一定的規(guī)律，讀圖時應按一定順序進行才容易看懂。一般讀圖的規(guī)律為： 1）先交流、后直流； 2）交流看電源、直流找線圈； 3）先找線圈、再找接點，每個接點都查清； 4）先上后下、先左后右，屏外設備不能掉； 5）安裝圖紙要結(jié)合展開圖。,二次回路的讀圖,二次回路的符號 繪制二次回路的符號包括圖形符號與文字符號。 在二次回路圖中，所有斷路器和繼電器的觸點，都按照它們在正常狀態(tài)時的位置來表示。所謂正常位置是指斷路器和繼電器的線圈未通電無電壓、無外力時，它們的觸點（對斷路器系指其輔助觸點）所處的狀態(tài)。如：繼電器常開觸點（動合觸點）。,二次回路常用標準圖形文字符號,直流回路數(shù)字標號,小母線數(shù)字標號,二次回路的編號原則,二次回路常采用回路編號法、相對編號法兩種。 回路編號法：按“等電位”原則標注，在電氣回路中相同電位的回路采用同一編號。這一編號方法便于讀圖時了解回路的作用，在原理圖中運用最多。 相對編號法：按接線對側(cè)的設備名稱編號，如TWJ-1為位置繼電器的1腳，I3-7為第一安裝單元第三個元件的7腳。這種編號法便于查找該連線的趨向，常用于安裝圖中。,回路編號用3位或3位以下數(shù)字組成，需要標明回路的相別或某些主要特征時，可在數(shù)字標號的前面（或后面）增注文字符號。如1、37a、A630等。,交流回路的文字標號,數(shù)字編號的分配,回路編號應用遵循一定的規(guī)則，主要為： 1）對不同用途的直流回路，使用不同的數(shù)字范圍，如控制與保護回路用1399（400599），勵磁回路用600699。 2）保護與控制回路使用的數(shù)字按熔斷器（或小開關(guān)）分組，每一百為一組，如101199，301399等，其中正極性回路編為單數(shù)，由小至大，負極性回路編為雙數(shù)，由大至小。 3）信號回路的數(shù)字編號，按事故、位置、預告、指揮信號進行分組，按數(shù)字大小進行排列。 4）開關(guān)設備、控制回路的數(shù)字編號組，應按開關(guān)設備的數(shù)字序號選取。如1KK所在的回路選101199，3KK所在的回路選301399。 5）對接點、開關(guān)、按鈕等兩側(cè)，雖然閉合時為等電位，應不同編號，但只改變編號大小而不改變單、雙數(shù)（極性）。經(jīng)過回路中主要降壓元件（如線圈、電阻等）后改變其單、雙數(shù)（極性）。,二次設備的選擇,控制和信號回路的設備選擇 1控制開關(guān)的選擇 控制開關(guān)應根據(jù)以下三個條件選擇： （1）回路接線需要的觸點數(shù)量及觸點閉合圖表。 （2）操作的頻繁程度。 （3）回路的額定電壓、額定電流和分斷電流。 2跳、合閘回路中的中間繼電器的選擇 （1）跳、合閘位置繼電器的選擇。音響或燈光監(jiān)視的控制回路，跳、合閘回路中選擇位置繼電器的要求為： 1）在正常情況下，通過跳、合閘回路的電流應小于其最小動作電流及長期熱穩(wěn)定電流。 2）當直流母線電壓為85額定電壓時，加于繼電器的電壓不小于其額定電壓的70。,（2）跳、合閘繼電器的選擇。跳閘或合閘繼電器電流自保持線圈的額定電流，除因配電磁操作機構(gòu)的斷路器由于合閘電流大，合閘回路設有直流接觸器，合閘繼電器需按合閘接觸器的額定電流選擇外，其他跳、合閘繼電器均按斷路器的合閘或跳閘線圈的額定電流來選擇，并保證動作的靈敏系數(shù)不小于1.5。 （3）自動重合閘繼電器及其出口信號繼電器的選擇。自動重合閘繼電器及其出口信號繼電器額定電流的選擇應與其起動元件動作電流相配合，保證動作的靈敏度不小于1.5。 自動重合閘出口繼電器及信號繼電器，當其出口直接接至合閘線圈回路時，繼電器的額定電流應按合閘接觸器或斷路器合閘線圈的額定電流來選擇。,3防跳繼電器的選擇 （1）防跳繼電器的選型。電流起動電壓自保持的防跳繼電器，其動作時間應不大于斷路器的固有跳閘時間。DZK系列快速中間繼電器的動作時間不大于15ms。 （2）防跳繼電器的選擇。 1）電流起動電壓自保持的防跳繼電器，其電流線圈的額定電流的選擇應與斷路器跳閘線圈的額定電流相配合，并保證動作的靈敏度不小于1.5。 自保持電壓線圈按直流電源的額定電壓選擇。 2）電流起動線圈動作電流的整定可以根據(jù)1）所選用繼電器線圈額定電流的80整定。 這樣整定能保證當直流母線電壓降低到85時繼電器仍能可靠動作。 3）電壓自保持線圈按80額定電壓整定為宜。 在接線中應注意防跳繼電器線圈的極性。,4信號繼電器和附加電阻的選擇 l）在額定直流電壓下，信號繼電器動作靈敏度一般不小于1.4。 2）在0.8倍額定直流電壓下，由于信號繼電器的串接而引起回路的壓降應不大于額定電壓的10。 3）應滿足信號繼電器的熱穩(wěn)定要求。有可能發(fā)生幾個信號繼電器同時動作的情況時，如果選用的串聯(lián)信號繼電器不能同時滿足上述兩項要求，應選擇適當?shù)母郊与娮璨⒙?lián)在中間繼電器上。電流型信號繼電器允許長期通過的電流一般不大于3倍額定電流。 4）選擇中間繼電器的并聯(lián)電阻時，應使起動中間繼電器回路的保護繼電器觸點斷開容量不大于其允許值。,5常用信號燈及附加電阻的選擇 在燈光監(jiān)視的斷路器控制回路中，信號燈及附加電阻的選擇按以下兩個條件進行。 （1）當燈頭短路時，通過合閘回路的電流應小于其最小動作電流及長期熱穩(wěn)定電流。一般按不大于跳合閘線圈額定電流的10考慮，以防誤跳閘、誤合閘。 （2）當直流母線電壓為95的額定電壓時，加在燈泡上的電壓應為其額定電壓的6070，以保證信號燈必要的亮度。 實際上廠家生產(chǎn)帶附加電阻的信號燈，只需按信號燈的額定電壓來選擇即可。,二次回路的保護設備 （1）二次回路的保護設備用于切除二次回路的故障，保護設備一般用熔斷器，也可以用自動開關(guān)?？勺鳛樵囼灪蜋z驗時斷開電源用。 （2）控制回路的熔斷器配置原則如下： 1）當一個安裝單位內(nèi)只有一臺斷路器時，一般要共用一組熔斷器。 2）當一個安裝單位有幾臺斷路器時，應分別裝設熔斷器。 3）同一個安裝單位的控制、保護和自動裝置共用一組熔斷器。 4）熔斷器狀態(tài)需加以監(jiān)視，斷路器控制回路裝有音響或燈光監(jiān)視信號，其它回路一般要裝電源監(jiān)視繼電器。,（3）信號回路的熔斷器配置原則如下： 1）每一個安裝單位的信號回路，一般要用一組熔斷器。 2）公用的信號回路（如中央信號）， 應裝設單獨的熔斷器。 3）電壓互感器二次側(cè)熔斷器配置原則： 熔斷器必須保證在電壓互感器二次側(cè)發(fā)生短路時，熔件的熔斷時間應不小于保護動作時間，而在最大負荷時不熔斷。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置及強行勵磁用的電壓互感器二次回路不應裝設熔斷器。 （4）熔斷器電流的選擇 1）控制回路熔斷器熔件的額定電流，只按回路最大長期負荷電流來考慮。 2）合閘回路的熔斷器熔件額定電流應與合閘線圈熱穩(wěn)定電流相配合，一般為合閘沖擊電流的1/31/4倍。,二次回路導線的選擇,按機械強度要求選擇： （電纜與絕緣導線） 1）連接強電：截面不小于1.5mm2。 2）連接弱電：截面不小于0.5mm2。,按電氣性能要求選擇： 1）保護和測量的電流回路截面不小于2.5mm2 。 2）在保護的電流回路所選導線（截面）要經(jīng)電流互感器10誤差缺陷校核。 3）在電壓回路的導線（截面）要滿足計費電能表不大于0.5壓降，保護與測量不大于3壓降。 4）在操作回路中，所選導線（截面）應滿足最大壓降（含回路中電流線圈阻抗）不大于10額定電源電壓。,二次回路中低壓接觸器的選擇,一、交流接觸器的結(jié)構(gòu)與參數(shù) 按照滅弧方式分為空氣式和真空式，按照操動方式分為電磁式、氣動式和電磁氣動式。 接觸器額定電壓參數(shù)分為：380V、500V、660V 等。 電流按型式分為交流、直流。 電流參數(shù)有額定工作電流、約定發(fā)熱電流、接通電流及分斷電流、輔助觸頭的約定發(fā)熱電流及接觸器的短時耐受電流等。一般接觸器型號參數(shù)給出的是約定發(fā)熱電流。比如CJ20-63，主觸頭的額定工作電流分為63A、40A，型號參數(shù)中63指的是約定發(fā)熱電流，它和接觸器的外殼絕緣結(jié)構(gòu)有關(guān)，而額定工作電流和選定的負載電流、電壓等級有關(guān)。 交流接觸器線圈按照電壓分為36、127、220、380V等。接觸器的極數(shù)分為2、3、4、5極等。輔助觸頭根據(jù)常開常閉各有幾對，根據(jù)控制需要選擇。,交流接觸器按負荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC1 、AC2 、AC3和AC4。一類交流接觸器對應的控制對象是無感或微感負荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動機的起動和停止；三類交流接觸器的典型用途是鼠籠型異步電動機的運轉(zhuǎn)和運行中分斷；四類交流接觸器用于籠型異步電動機的起動、反接制動、反轉(zhuǎn)和點動。 我國生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品，由德國引進的西門子公司的3TB、3TF系列、BBC公司的B系列交流接觸器。,二、交流接觸器的選用原則 接觸器作為通斷負載電源的設備，接觸器的選用應按滿足被控制設備的要求進行，除額定工作電壓與被控設備的額定工作電壓相同外，被控設備的負載功率、使用類別、控制方式、操作頻率、工作壽命、安裝方式、安裝尺寸以及經(jīng)濟性是選擇的依據(jù)。 選用原則如下： （1）交流接觸器的電壓等級要和負載相同，選用的接觸器類型要和負載相適應。 （2）負載的計算電流要符合接觸器的容量等級，即計算電流小于等于接觸器的額定工作電流。 （3）按短時的動、熱穩(wěn)定校驗。線路的三相短路電流不應超過接觸器允許的動、熱穩(wěn)定電流，當使用接觸器斷開短路電流時，還應校驗接觸器的分斷能力。,（4）接觸器吸引線圈的額定電壓、電流及輔助觸頭的數(shù)量、電流容量應滿足控制回路接線要求。要考慮接在接觸器控制回路的線路長度，一般推薦的操作電壓值，接觸器要能夠在85110的額定電壓值下工作。如果線路過長，由于電壓降太大，接觸器線圈對合閘指令有可能不起反映；由于線路電容太大，可能對跳閘指令不起作用。 （5）根據(jù)操作次數(shù)校驗接觸器所允許的操作頻率。如果操作頻率超過規(guī)定值，額定電流應該加大一倍。 （6）短路保護元件參數(shù)應該和接觸器參數(shù)配合選用。選用時可參見樣本手冊，樣本手冊一般給出的是接觸器和熔斷器的配合表。,接觸器和空氣斷路器的配合要根據(jù)空氣斷路器的過載系數(shù)和短路保護電流系數(shù)來決定。接觸器的約定發(fā)熱電流應小于空氣斷路器的過載電流，接觸器的接通、斷開電流應小于斷路器的短路保護電流，這樣斷路器才能保護接觸器。實際中接觸器在一個電壓等級下約定發(fā)熱電流和額定工作電流比值在11.38之間，而斷路器的反時限過載系數(shù)參數(shù)比較多，不同類型斷路器不一樣，所以兩者間配合很難有一個標準，不能形成配合表，需要實際核算。,三、不同負載下交流接觸器的選用 為了使接觸器不會發(fā)生觸頭粘連燒蝕，延長接觸器壽命，接觸器要躲過負載啟動最大電流，還要考慮到啟動時間的長短等不利因數(shù)，因此要對接觸器通斷運行的負載進行分析，根據(jù)負載電氣特點和此電力系統(tǒng)的實際情況，對不同的負載啟停電流進行計算校合。 1控制電熱設備用交流接觸器的選用 這類設備有電阻爐、調(diào)溫設備等，其電熱元件負載中用的繞線電阻元件，接通電流可達額定電流的1.4倍，如果考慮到電源電壓升高等，電流還會變大。此類負載的電流波動范圍很小，按使用類別屬于AC-1，操作也不頻繁，選用接觸器時只要按照接觸器的額定工作電流Ith等于或大于電熱設備的工作電流1.2倍即可。,2控制照明設備用的接觸器的選用,3電動機用接觸器的選用 電動機用接觸器根據(jù)電動機使用情況及電動機類別可分別選用AC24，對于啟動電流在6倍額定電流，分斷電流為額定電流下可選用AC-3，如風機水泵等，可采用查表法及選用曲線法，根據(jù)樣本及手冊選用，不用再計算。 繞線式電動機接通電流及分斷電流都是2.5倍額定電流，一般啟動時在轉(zhuǎn)子中串入電阻以限制啟動電流，增加啟動轉(zhuǎn)矩，使用類別AC-2，可選用轉(zhuǎn)動式接觸器。 當電動機處于點動、需反向運轉(zhuǎn)及制動時，接通電流為6Ie，使用類別為AC-4，它比AC-3嚴酷的多?？筛鶕?jù)使用類別AC-4下列出電流大小計算電動機的功率。公式如下： Pe=3UeIeCOS, Ue：電動機額定電流，Ie：電動機額定電壓，COS：功率因數(shù)，：電動機效率。,對于一般設備用電動機，工作電流小于額定電流，啟動電流雖然達到額定電流的47倍，但時間短，對接觸器的觸頭損傷不大，接觸器在設計時已考慮此因數(shù)，一般選用觸頭容量大于電動機額定容量的1.25倍即可。對于在特殊情況下工作的電動機要根據(jù)實際工況考慮。如電動葫蘆屬于沖擊性負載，重載啟停頻繁，反接制動等，所以計算工作電流要乘以相應倍數(shù)，由于重載啟停頻繁，選用4倍電動機額定電流，通常重載下反接制動電流為啟動電流2倍，所以對于此工況要選用8倍額定電流。 四、小結(jié) （1）持續(xù)運行的設備。接觸器按67-75%算.即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是67-75A以下的設備。 （2）間斷運行的設備。接觸器按80%算.即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是80A以下的設備。 （3）反復短時工作的設備。接觸器按116-120%算。即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是116-120A以下的設備。,熱繼電器的選型及整定原則 熱繼電器主要用于保護電動機的過載，為了保證電動機能夠得到既必要又充分的過載保護，就必須全面了解電動機的性能，并給其配以合適的熱繼電器，進行必要的整定。一般涉及到電動機的情況有工作環(huán)境、起動電流、負載性質(zhì)、工作制、允許的過載能力等。原則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和起動的瞬間，熱繼電器應不受影響(不動作)。 熱繼電器的正確選用與電動機的工作制有密切關(guān)系。當熱繼電器用以保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍電動機的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流，然后進行調(diào)整。,對過載能力差的電動機，可將熱元件整定值調(diào)整到電動機額定電流的0.6-0.8倍。 當電動機起動時間較長、拖動沖擊負載或不允許停車時，可將熱元件整