淺論發(fā)電廠電力系統(tǒng)二次設(shè)備的配置與選擇

1、淺論發(fā)電廠電力系統(tǒng)二次設(shè)備的配置與選擇摘要：二次回路是發(fā)電廠電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行、可靠供電的重要保障，是發(fā)電廠中不可缺少的重要組成 部分。二次回路包括控制回路、信號(hào)回路、測(cè)量回路、調(diào)節(jié) 回路、繼電保護(hù)及操作性自動(dòng)裝置回路、操作電源系統(tǒng)。從 二次回路保護(hù)設(shè)備的選擇、控制和信號(hào)回路設(shè)備的選擇、控 制電纜的選擇方面予以論述。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 ；電力系統(tǒng)；二次設(shè)備；配置與選擇 作者簡(jiǎn)介：劉陽(yáng)（ 1976-），男，遼寧沈陽(yáng)人，國(guó)電東北 （沈陽(yáng)） 熱力有限公司皇姑分公司， 經(jīng)理，工程師。（遼寧 沈 陽(yáng) 110030 ）中圖分類號(hào)： TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）

2、15-0237-02發(fā)電廠的一次設(shè)備也稱為主設(shè)備，是構(gòu)成發(fā)電廠電力系 統(tǒng)的主體，是直接生產(chǎn)、輸送、分配電能的電氣設(shè)備，包括 發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電力母線、電力 電纜和輸電線路等。發(fā)電廠的二次設(shè)備是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān) 測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的電氣設(shè)備，包括測(cè)量?jī)x表、控制及 信號(hào)器具、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等。一次設(shè)備及其相互連接 的回路稱為一次回路，又稱為主回路或主系統(tǒng)或主電路，二 次設(shè)備及其相互連接的回路稱為二次回路。二次回路是發(fā)電 廠電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、可靠供電的重要保障，是 發(fā)電廠中不可缺少的重要組成部分。二次回路包括控制回 路、信號(hào)回路、測(cè)量回路、調(diào)節(jié)回路、繼電保護(hù)及操

3、作性自 動(dòng)裝置回路、操作電源系統(tǒng)。本文分別從三個(gè)方面就發(fā)電廠 電力系統(tǒng)二次設(shè)備的選擇進(jìn)行論述。一、二次回路保護(hù)設(shè)備的選擇 二次回路的保護(hù)設(shè)備用以切除二次回路的短路故障，并 作為回路檢修和調(diào)試時(shí)斷開(kāi)交、直流電源之用。保護(hù)設(shè)備一 般采用熔斷器，也可以采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)。本章只論述二次直流 回路保護(hù)設(shè)備的配置與選擇。1. 熔斷器的配置 熔斷器配置的一般原則是，二次回路發(fā)生短路故障時(shí)應(yīng) 盡量縮小其影響范圍；當(dāng)直流回路發(fā)生接地時(shí)，應(yīng)便于尋找 接地點(diǎn)；應(yīng)使接線簡(jiǎn)化，電纜芯數(shù)較少?？刂坪捅Ｗo(hù)回路的控制電源一般是從控制小母線經(jīng)過(guò) 熔斷器接至二次設(shè)備的?？刂坪捅Ｗo(hù)回路熔斷器的配置，一 是同一安裝單位（或同一高層系統(tǒng)）

4、的控制、保護(hù)和自動(dòng)裝 置一般合用一組熔斷器。 當(dāng)一個(gè)安裝單位 （如 35kV 和 110kV 饋線）內(nèi)只有一臺(tái)斷路器時(shí)，只裝一組熔斷器；當(dāng)一個(gè)安裝 單元（如三繞組變壓器或自耦變壓器）有幾臺(tái)斷路器時(shí)，各 側(cè)斷路器的控制回路分別裝設(shè)熔斷器，對(duì)其公用的保護(hù)回路 應(yīng)根據(jù)主系統(tǒng)運(yùn)行方式和反事故措施的要求，決定接于電源 側(cè)斷路器的熔斷器上或另行設(shè)置熔斷器。二是發(fā)電機(jī)出口斷 路器和自動(dòng)滅磁裝置的控制回路一般合用一組熔斷器。但對(duì) 于發(fā)電機(jī)三繞組（或自耦）變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)出口不設(shè)斷 路器時(shí)自動(dòng)滅磁裝置的控制回路應(yīng)單獨(dú)設(shè)置熔斷器；三是兩 個(gè)及以上安裝單元的公用保護(hù)和自動(dòng)裝置（如母線保護(hù)等） 應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的熔斷器。

5、對(duì)于雙回線路的公用保護(hù)也應(yīng)裝設(shè)單 獨(dú)的熔斷器。四是控制、保護(hù)和自動(dòng)裝置用的熔斷器均應(yīng)加 以監(jiān)視，一般用斷路器控制回路的監(jiān)視裝置來(lái)完成。對(duì)于單 獨(dú)裝設(shè)熔斷器的回路，一般用繼電器進(jìn)行監(jiān)視，其發(fā)信號(hào)的 觸點(diǎn)應(yīng)接至另外的電源。信號(hào)回路熔斷器的配置。每個(gè)安裝單元的信號(hào)回路（包 括隔離開(kāi)關(guān)的位置信號(hào)、事故和預(yù)告信號(hào)、指揮信號(hào)等）一 般用一組熔斷器。公用的信號(hào)回路（如中央信號(hào)等）應(yīng)裝設(shè) 單獨(dú)的熔斷器。廠用電源和母線設(shè)備信號(hào)回路一般分別裝設(shè) 公用的熔斷器。閃光小母線M100 （+）的分支線上一般不裝設(shè)熔斷器。信號(hào)回路用的熔斷器均應(yīng)加以監(jiān)視，一般用隔離 開(kāi)關(guān)的位置指示器進(jìn)行監(jiān)視，也可以用繼電器或信號(hào)燈來(lái)監(jiān) 視。

6、2. 熔斷器的選擇 熔斷器應(yīng)按二次回路最大負(fù)載電流選擇。控制、信號(hào)和 保護(hù)回路熔斷器的選擇，通常根據(jù)所采用的斷路器及操作機(jī) 構(gòu)、控制及保護(hù)回路直流電源的電壓等級(jí)來(lái)選擇。目前一般 選用 RM10 型和 RL1 型熔斷器。由于 RL1 型熔斷器具有熔 斷器顯示信號(hào)以及更換操作安全方便等特點(diǎn)，因而得到較多 的選用。各級(jí)熔斷器應(yīng)相互配合，要求上一級(jí)熔斷器熔件的 額定電流比下一級(jí)熔件電流大 23倍。合閘及電動(dòng)機(jī)回路熔斷器的選擇。斷路器合閘回路熔斷 器的作用主要是防止合閘線圈因長(zhǎng)時(shí)間帶電而被燒毀。因 此，熔斷器的額定電流一般選為合閘電流的0.250.3倍，其熔斷時(shí)間應(yīng)大于斷路器固有合閘時(shí)間。對(duì)于彈簧操作的

7、直 流電動(dòng)機(jī)回路，其熔斷器的額定電流應(yīng)躲過(guò)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電 流。二、控制和信號(hào)回路設(shè)備的選擇1.控制開(kāi)關(guān)的選擇控制開(kāi)關(guān)應(yīng)根據(jù)回路需要的觸點(diǎn)數(shù)、回路的額定電壓、 額定電流和分析容量、操作回路及操作的頻繁程度進(jìn)行選 擇。2.信號(hào)燈及附加電阻的選擇 燈光監(jiān)視控制回路的信號(hào)燈及附加電阻按下列條件進(jìn) 行選擇：當(dāng)燈泡引出線上短路時(shí)，通過(guò)跳、合閘操作線圈回 路的電流，應(yīng)小于其回路最小動(dòng)作電流及長(zhǎng)期熱穩(wěn)定電流， 一般不大于操作線圈額定電流的10%；當(dāng)直流母線電壓為其額定電壓的 95%時(shí)，加上信號(hào)燈上的電壓不應(yīng)低于信號(hào)燈額定電壓的 60% 至 70%，以保證適當(dāng)?shù)牧炼取?. 繼電器和接觸器的選擇 其一，跳、合閘回路

8、中的中間繼電器和合閘接觸器的選 擇。跳、合閘中間繼電器電流（自保持）線圈的額定電流， 按斷路器跳、合閘線圈的額定電流來(lái)選擇，并保證靈敏系數(shù) 不小于 1.5。用于 220kV 及以上斷路器的分組控制回路的跳、 合閘繼 電器通常采用 DZB-257 、DZB-12B 、YZJ1-5 、DZB-11B 型和 DZK-135 型等中間繼電器。對(duì)于電磁操作機(jī)構(gòu)的斷路器，由于合閘電流較大、不能 直接由控制開(kāi)關(guān)或繼電器的觸點(diǎn)接通斷路器的合閘線圈回 路，因此， 在合閘回路中設(shè)有中間轉(zhuǎn)換設(shè)備合閘 （直流） 接觸器。目前主要采用 CZ0-40C 型（代替 CZ9 或 CZ6 ）和 CZ0-100CX 型（代替 C

9、Z9-50 型）等直流接觸器，它們能與 各種信號(hào)燈相配合。當(dāng)控制回路需要接觸器帶有輔助觸電時(shí) 則選用 CZ0-40CA 型或 CZ0-100CA 型直流接觸器。 其二，跳、合閘位置繼電器的選擇。跳、合閘位置繼電器除 按直流額定電壓、所需觸點(diǎn)類型和數(shù)量進(jìn)行選擇外，還應(yīng)滿 足以下條件：正常情況下，通過(guò)跳、合閘操作線圈的電流不 應(yīng)大于操作回路最小動(dòng)作電流及長(zhǎng)期熱穩(wěn)定電流；當(dāng)直流母 線電壓為額定電壓的 85% 時(shí)， 繼電器的電壓不應(yīng)小于繼電器 額定電壓的 70%，以便保證繼電器可靠動(dòng)作。目前，位置繼電器通常采用 DZ-300 、 DZ-31B 或 DZ-5 型中間繼電器。 其三，自動(dòng)重合閘繼電器及其出

10、口繼電器的選擇。自動(dòng) 重合閘繼電器及其出口繼電器額定電流應(yīng)與其啟動(dòng)元件的 動(dòng)作電流相配合，并保證靈敏系數(shù)不小于1.5。在分相操作電路中，其出口接至合閘繼電器，應(yīng)按合閘繼電器電壓線圈 及其并聯(lián)的電阻來(lái)選擇。其四，“防跳”繼電器的選擇。型式的選擇應(yīng)采用啟動(dòng) 電壓保持的中間繼電器，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)不大于斷路器的固有跳 閘時(shí)間。對(duì)于 35kV 及以下的斷路器通常采用 DZB-513 、 DZB-15B 和 DZB-284 型等的中間繼電器。參數(shù)應(yīng)按以下條件進(jìn)行選擇與整定：電流啟動(dòng)線圈的額 定電流按斷路器跳閘線圈額定電流的二分之一來(lái)選擇；電壓 自保持線圈的額定電壓按直流母線的額定電壓來(lái)選擇。其五，信號(hào)繼電器及

11、附加電阻的選擇。目前較多采用的 按電磁原理構(gòu)成的 DX 型信號(hào)繼電器， 它具有機(jī)械摘牌裝置， 動(dòng)作后限號(hào)牌落下， 需要手動(dòng)復(fù)位。 它分為串聯(lián) （或稱電流） 型和并聯(lián)（或稱電壓）型兩種。串聯(lián)信號(hào)繼電器串接在中間繼電器 KC 線圈回路中，由 于 KC 線圈電阻很大， 而串聯(lián)信號(hào)繼電器 KS1 和 KS2 內(nèi)阻很 小，并要求有一定電流才能動(dòng)作。為保證信號(hào)繼電器和中間 繼電器均能正確動(dòng)作，要求在 0.8 倍額定電壓情況下，由于 信號(hào)繼電器的串接而引起的電壓降不應(yīng)大于額定電壓的10%；要求在額定電壓下，信號(hào)繼電器靈敏系數(shù)不小于1.4并聯(lián)信號(hào)繼電器的選擇條件應(yīng)根據(jù)直流額定電壓來(lái)選擇。例 如用在直流 220

12、V 系統(tǒng)中的并聯(lián)信號(hào)繼電器，選 DX-11/220 型即可。三、控制電纜的選擇1.控制電纜型式及芯線的選擇 控制電纜一般選用聚氯乙烯絕緣、護(hù)套銅芯控制電纜 （KYV 、KVV 型），也可以選用橡皮絕緣聚氯乙烯護(hù)套或氯 丁護(hù)套銅芯控制電纜（ KXV 、KXF 型）。當(dāng)有特殊要求時(shí)， 采用有防護(hù)措施的銅芯電纜。例如：對(duì)于計(jì)算機(jī)、巡檢及遠(yuǎn)動(dòng)低電平傳輸線路、數(shù)字脈沖傳 輸線路和其他有可能受到強(qiáng)烈電磁場(chǎng)干擾的測(cè)量、控制線 路，應(yīng)使用屏蔽電纜或鉛包鎧裝電纜，一般可選用聚氯乙烯 絕緣、護(hù)套信號(hào)電纜（ PVV 型）。當(dāng)屏蔽要求較高時(shí)，可選 用聚乙烯絕緣鋼帶繞包屏蔽塑料電纜（ KYP2-22 型），或選 用鉛包

13、電纜（ KXQ20 型），或選用多芯屏蔽電子計(jì)算機(jī)電纜 （ DJYVP 型）。敏感的低電平線路應(yīng)采取可降低干擾電壓的措施，如絞 線穿金屬管道等。對(duì)不耐光照的絕緣電纜（如聚氯乙烯絕緣 電纜）應(yīng)采用其他防日照措施，以防老化。在有可能遭受油 類污染腐蝕的地方應(yīng)采用耐油電纜或采用其他防油措施。為了提高直流系統(tǒng)的絕緣水平，強(qiáng)電控制電纜的額定電壓不應(yīng)低于 500V ，弱電控制電纜的額定電壓不應(yīng)低于250V 。為便于敷設(shè)，力求減少電纜的根數(shù)，控制電纜選用多芯 電纜。當(dāng)芯線截面為 1.5 平方毫米時(shí)，電纜芯數(shù)不宜超過(guò) 37 芯；當(dāng)芯線截面為 2.5 平方毫米時(shí)，電纜芯數(shù)不宜超過(guò) 24 芯； 當(dāng)芯線截面為46平

14、方毫米時(shí)，電纜芯數(shù)不宜超過(guò)10芯。弱電電纜芯數(shù)不宜超過(guò) 50芯?？刂齐娎|應(yīng)留有適當(dāng)?shù)膫溆眯揪€作為設(shè)計(jì)改進(jìn)或芯線 拆斷時(shí)用。電纜芯數(shù)及備用芯線應(yīng)按下列因素，并結(jié)合電纜 長(zhǎng)度、截面及敷設(shè)條件等綜合考慮：較長(zhǎng)的控制電纜在 7 芯 以上，截面小于 4 平方毫米時(shí)應(yīng)留有必要的備用芯，但同一 安裝單位的同一起止點(diǎn)的控制電纜中每根電纜不必都留有 備用芯，可在同類性質(zhì)的一根電纜中留用；對(duì)較長(zhǎng)的控制電 纜應(yīng)盡量減少電纜根數(shù)，同時(shí)也應(yīng)避免電纜芯的多次轉(zhuǎn)接； 一根電纜中不宜有兩個(gè)安裝單位的電纜芯，并盡量避免一根 電纜同時(shí)接至屏的兩側(cè)端子排上。在一個(gè)安裝單位內(nèi)交、直 流回路的電纜截面相同時(shí)，必要時(shí)可共用一根電纜；強(qiáng)電回 路和弱電回路不應(yīng)共用同一根電纜，以免強(qiáng)電回路對(duì)弱電回 路干擾。2.控制電纜截面的選擇 按機(jī)械強(qiáng)度要求，銅芯控制電纜芯線截面不應(yīng)小于 1.5 平方毫米。其一，電流回路控制電纜的選擇。電流回路的控制電纜 芯線截面不應(yīng)小于 2.5平方毫米，其允許電流為 20A，由于 電流互感器二次額定電流為 5A。因此，不需按額定電流校 驗(yàn)電纜芯線截面，也不需要按短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定，只需 按電流互感器準(zhǔn)確度等級(jí)所允許的導(dǎo)線阻抗來(lái)選擇電纜芯 線的截面。其二，電壓回路控制電纜的選擇。電壓回路用的控制電 纜按允許電壓降來(lái)選擇電纜芯線截面。確定電壓回路壓降的 原則為：對(duì)用戶計(jì)費(fèi)的 0.5 級(jí)電能表，其電壓回路