kv廠用電動機(jī)的保護(hù)控制測量和信回路的設(shè)計(jì)方案

1、目錄緒論錯(cuò)誤！未定義書簽。1.就地分散控制02.集中控制03.單元控制04.綜合自動化控制0一、6kv電動機(jī)、 控制、保護(hù)、測量和信號回路一次設(shè)備錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1工作環(huán)境01.2分析電路：錯(cuò)誤！未定義書簽。1.3電流互感器 錯(cuò)誤！未定義書簽。二、6kv電動機(jī)、控制、保護(hù)、測量和信號回路二次回路錯(cuò)誤！未定義書簽。2.1工作狀態(tài)02.2跳閘及監(jiān)視回路 錯(cuò)誤！未定義書簽。三、 電動機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1裝置參數(shù)03.2保護(hù)電流輸入03.3測量電流輸入03.4零序電流測量、保護(hù)錯(cuò)誤！未定義書簽。3.5時(shí)鐘同步信號 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.6綜合保護(hù)系統(tǒng) 錯(cuò)誤！未定義書簽。后記：錯(cuò)

2、誤！未定義書簽。致 謝： 錯(cuò) 誤！ 未 定 義 書 簽摘 要：6kv 廠用電動機(jī)的保護(hù)、控制、測量和信號回路的設(shè)計(jì)是常用電力系統(tǒng)的重要組成部分，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工藝水平的日益提高，發(fā)電廠二次系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的發(fā)展過程。在6kv 廠用電動機(jī)的二次回路技術(shù)水平的高低決定了發(fā)電廠自動化的程度?？梢?6kv 廠用電動機(jī)的保護(hù)、控制、測量和信號回路的設(shè)計(jì)已經(jīng)上升到一個(gè)新的生產(chǎn)舞臺6kv Motors pla nt protect ion, con trol, measureme nt and sig nal circuit desig n is acom mon power

3、system an importa nt comp onent of that with the continu ousdevelopme nt ofscie nee and tech no logy and the in creas ing level of tech no logy, the system has experie need two power pla ntsfrom simple to complex , from low level to high level of the developme nt process. 6 kv electric motor pla nt

4、sec ondary loop depe nds on the level of the degree of automati on ofthe pla nt. So 6 kv electric motor pla ntprotect ion, con trol,measureme ntand sig nal circuit desig n has bee n elevated to a new stage product ion關(guān)鍵詞：電動機(jī)保護(hù)(Motor Protection) 控制(control ) 測量(measurement)信號回路(sig nalloop)緒論電機(jī)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的

5、先行官。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對電力系統(tǒng)的要求也越來越高。 而現(xiàn)代電力系統(tǒng)，無論是單機(jī)容量，還是系統(tǒng)容量都越來越大，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也開始復(fù) 雜。為了更好地保證電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高電機(jī)在電廠的工作質(zhì)量，從而為 經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有力的保障，必須提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在電力系統(tǒng)中，無論是發(fā)電廠、變電站，還是用電單位，其電氣設(shè)備均可分為一次設(shè) 備和二次設(shè)備兩大類。在二次設(shè)備中廠用電動機(jī)的保護(hù)、控制、測量和信號回路的設(shè)計(jì) 是發(fā)電廠電力系統(tǒng)的重要組成部分，它不同于生產(chǎn)、傳輸和分配電能的設(shè)備的一次設(shè)備 它是起到測量、控制、監(jiān)控、保護(hù)和自動調(diào)節(jié)的二次設(shè)備。所以6kv廠用電動機(jī)的保護(hù)、控制、測量和信號回

6、路的設(shè)計(jì)是以二次系統(tǒng)進(jìn)行展開進(jìn)行的。二次回路技術(shù)的發(fā)展是從簡單的就地分散控制到由計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成的綜合控制，經(jīng) 歷了以下的四個(gè)發(fā)展階段。1就地分散控制就地分散控制，是指對每個(gè)被控制對象設(shè)置獨(dú)立對象設(shè)置獨(dú)立的控制回路，在被控制 對象的安裝地點(diǎn)進(jìn)行一對一的控制。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是回路簡單，工作可靠。其缺 點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)各機(jī)組間和同一機(jī)組哥設(shè)備的協(xié)調(diào)配合。因此只適合與小型發(fā)電廠和對自 動化程度要求不高的中、小型變電站以及大型發(fā)電廠的輔助車間和對次要用戶的供用電 線路。2集中控制集中控制，是指將全廠（所）的主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器和35KV及以上電壓等級的輸電線路等）集中在中央控制室（或稱主控制

7、室）內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中控制。這種 控制方式分為一對一的強(qiáng)電控制方式和一對多的弱電選線控制方式，適用于單機(jī)容量為100MV及以下的發(fā)電廠和35KV及以上的變電站。這種控制方式實(shí)行的是爐、機(jī)、電、分開控制的方式。除了中央控制室外，還沒有鍋 爐控制室和汽輪控制等。這種控制方式爐、機(jī)的值班條件較差，但這種控制方式的技術(shù)成熟，并為廣大電氣從業(yè)人員所熟悉。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國南方地區(qū)的許多企業(yè)已經(jīng)或計(jì)劃建設(shè)自備熱電廠，這類電廠比較適合采用集中控制方式。3單元控制單元控制是一種將爐、機(jī)、電集中在一起的控制方式。發(fā)電廠采用單元制控制方式 時(shí)，全廠設(shè)置若干個(gè)單元控制室和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制室， 每個(gè)

8、單元控制一臺或者兩臺機(jī)組的 爐、機(jī)、電的所有重要設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)控制室來實(shí)現(xiàn)對升壓站的控制和全廠各機(jī)組的協(xié) 調(diào)。單機(jī)容量為125MW及以上的火力發(fā)電廠廣泛采用單元控制方式。4綜合自動化控制綜合自動化控制是一種以計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成的集散控制系統(tǒng)， 將發(fā)電廠或者變電站的 測量、 控制、保護(hù)、信號和自動控制集中在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行。計(jì)算機(jī)除了具有邏輯分析能 力外，還具有數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)儲存的能力。因此，綜合自動化控制方式除了具備常規(guī)控 制方式的功能外，還能進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)運(yùn)算。目前我國新建的發(fā)電廠和變電站廣泛采用綜合自動化控制方式一、6kv電動機(jī)、 控制、保護(hù)、測量和信號回路 一次設(shè)備1.1 工作環(huán)境6K

9、V電動機(jī)工作于廠用電壓為6KV的電壓環(huán)境下。發(fā)電機(jī)的作用是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電動機(jī)的作用是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，拖動各種生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動化。而它的組成是由熔斷器（-FU）、斷路器（-QS）、電流互感器（-TA1）、零序電流互感器（-TA）電動機(jī)（M相互連接的，如下圖：6kVS-FU:-QS:-TA1:-TA2:M接線 方式：+6KV-FUf -QS-TA1 f -TA2MO-TA21.2分析電路:(1) 熔斷器熔斷器安裝在電路中，保證電路安全運(yùn)行的電器元件。當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時(shí)，伴隨著電流不斷升高，并且升高的電流有可能損壞電路中的電動機(jī)同時(shí)可能燒毀電路甚至造 成火災(zāi)。

10、若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高 度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。熔斷切斷 電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。(2)斷路器1、正常情況下接通和斷開高壓電路中的空載及負(fù)荷電流2、在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能與保護(hù)裝置和自動裝置相配合，迅速切斷故障電流，防止事故擴(kuò)大,從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行.從其實(shí)斷路器就是一種開關(guān)，它和其他普通開關(guān)的不同點(diǎn)主要在：適用電壓等級高 滅弧 介質(zhì)及方式，有真空，少油，多油及六氟化硫等等 滅弧能力強(qiáng)，效果好一般情況下斷路器本身不存在潤滑方面的問題，需要潤滑的常常是它的操動機(jī)構(gòu)熱繼電器作用： 熱繼電器的作用是電動

11、機(jī)過負(fù)荷時(shí)自動切斷電源，熱繼電器的構(gòu)造是兩片膨脹系數(shù)不同的金屬片構(gòu)成，電流過大時(shí)膨脹系數(shù)大的先膨脹，起到切斷電源的作 用。熱繼電器動作后有人工復(fù)位和自動復(fù)位。1.3電流互感器電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器（以下簡稱電流互感器），它的工作原理和變壓器相似。電流互感器的特點(diǎn)是：（1）一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電 流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流而與二次電流無關(guān)；（2）電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn) 行。電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定互感比：kn=11 n/I2n因?yàn)橐淮尉€圈

12、額定電流I1n己標(biāo)準(zhǔn)化，二次線圈額定電流12n統(tǒng)一為5（1或0.5）安，所以電 流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即knkN=N1/N2式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。電流互感器的作用就是用于測量比較大的電流。它是通過二次測測量一次設(shè)備的工作狀況。二、6kv電動機(jī)、控制、保護(hù)、測量和信號回路二次回路2.1工作狀態(tài)二次回路設(shè)計(jì)可以保護(hù)電動機(jī)可以在一個(gè)安全的環(huán)境下正常運(yùn)行，提供一次設(shè)備的工作狀態(tài)，控制電動機(jī)的啟停，與在故障時(shí)發(fā)出相應(yīng)的燈光提示，提醒值班人員。進(jìn)行故障的解除和檢修。合閘及監(jiān)視回路:(1)合閘手動合閘時(shí)按下-SB2時(shí)發(fā)出合閘信號這是DCS

13、斷是否允許合閘，如果允許，DCS勺允許 合閘閉合下述回路接通+SBPDCSYWKCFDXPDXADXSS1 KM(HCR這時(shí)KM(HC)合閘接觸器得到合閘信號，-KM常開觸電閉合合閘線圈-YC(HQ)得電合閘成 功，同時(shí)-K2中間繼電器常開觸點(diǎn)閉合綠燈亮。而DCS合閘把就地短接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方合閘。2.2跳閘及監(jiān)視回路跳閘與監(jiān)控回路是實(shí)時(shí)監(jiān)控廠用電動機(jī)的工作狀態(tài)，如果電網(wǎng)發(fā)生故障，可以快速動作來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的保護(hù)，防止電動機(jī)的損壞。下圖為二次電動機(jī)跳閘及監(jiān)視回路圖：就地與DCS跳閘按下SB2時(shí)-KCF(I)得到跳閘信號，這時(shí)這時(shí)-QS至DCS一個(gè)停止信號-S1閉合，-YT(TQ)跳閘線圈發(fā)出跳閘信號

14、這時(shí)跳開-KSF的常閉節(jié)點(diǎn)，閉合防跳回路的-KCF的常開結(jié)點(diǎn)，此 時(shí)-K3信號得電，-K3常開節(jié)點(diǎn)閉合紅燈亮提示跳閘成功。此時(shí)-S1在SQE的停止位置。DCS跳閘短接SB2實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方跳閘。防誤-YW手車運(yùn)行位置限位開關(guān)與-SW手車實(shí)驗(yàn)位置限位開關(guān)串聯(lián)接與-YT(TQ)跳閘線圈旁 作用是防止誤動作，保證電動機(jī)運(yùn)行正常。斷相保護(hù)與監(jiān)控當(dāng)發(fā)生斷相時(shí)，-DX常開閉合相關(guān)燈光熄滅-KS1信號繼電器發(fā)出斷相提示，提示工作人 員進(jìn)行跳閘命令低電壓跳閘、-K4n正常工作時(shí)-K4中間繼電器得電，-K4常閉節(jié)點(diǎn)是斷開，當(dāng)電壓過低時(shí)-K4閉合接通-XB2連接片發(fā)出低電壓信號提醒工作人員低電壓，是否跳閘。事故按鈕（SB

15、E）SBE是短接所有保護(hù)線路的，當(dāng)按下SBE時(shí)，所有保護(hù)被短接，不動作。提示現(xiàn)在為事故 狀 態(tài)， 值 班 人 員 應(yīng) 該 進(jìn) 行 跳 閘。三、電動機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)3.1裝置參數(shù)本設(shè)計(jì)是采用HN-2001電動機(jī)保護(hù)測控裝置裝置采集多路模擬量，分別為3相電壓、3相測量電流、3相保護(hù)電流、1路零序電壓、1路零序電流。1采集12路開關(guān)量。2裝置內(nèi)置操作回路，配置有命令合、命令跳、保護(hù)跳、告警信號、事故信號等繼電器出口；配置有裝置故障、控制回路斷線與裝置失電等繼電器指示出口。另配置有3對備用出口，并可以被靈活配置為保護(hù)跳或告警信號出口的級聯(lián)。上述繼電器出口可分別設(shè)置為電平或脈沖工作方式。通過裝置界面可控制

16、繼電器，既可用于繼電器出口測 試也可用于分合控制。3提供雙CAN或以太網(wǎng)通信接口(用戶可指定)。4配置兩路420mA直流信號輸入接口。5配置兩路420mA直流信號輸出接口并可設(shè)置輸出的參考量。6配置兩路脈沖信號輸入接口。7配置兩路脈沖信號輸出接口并可設(shè)置脈沖輸出的頻率。參數(shù)配置(1)開出方式設(shè)置：可分別設(shè)置每個(gè)繼電器出口為電平或脈沖形式輸出。(2)開入接點(diǎn)設(shè)置：可分別設(shè)置每個(gè)開入的接點(diǎn)為常開或常閉形式。(3)通信參數(shù)設(shè)置：可選擇CAN或以太網(wǎng)通信方式以匹配硬件，可設(shè)置地址與通信速度。(4)模擬量測量偏差微調(diào)：可單獨(dú)對某一路模擬量的測量結(jié)果進(jìn)行細(xì)微調(diào)整以達(dá)到精度要 求，調(diào)整后結(jié)果二調(diào)整前結(jié)果*K

17、(0.9KW1.1)。(5)電流互感器額定值與數(shù)目配置：可選擇電流互感器額定值為1A或5A,裝置根據(jù)配置的參數(shù)自動適應(yīng)電流值的顯示以及調(diào)整計(jì)算保護(hù)電流序分量與測量功率的計(jì)算公式。(6) 420mA直流信號輸出配置：裝置共提供兩路420mA直流信號輸出，每路輸出可分 別指定輸出的參考量，可選參考量包括IA IC Ua Uc Uab Uca P Q。(7)備用出口設(shè)置：裝置共提供3對備用出口，每對出口可分別配置為保護(hù)跳或告警信號 出口的級聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)繼電器出口的擴(kuò)充。(8)脈沖信號輸出配置：裝置提供兩路脈沖信號輸出，并可設(shè)置脈沖輸出的頻率。默認(rèn)第 一路為有功電量的脈沖信號輸出，第二路為無功電量的脈沖

18、信號輸出。功率計(jì)算與電量累積：裝置可統(tǒng)計(jì)總的有功電量與無功電量；提供4個(gè)可選擇的(9)電量分時(shí)間段計(jì)量功能，時(shí)間段在時(shí)間上可重疊，時(shí)間段可跨0點(diǎn)。(10)允 許 修 改 裝 置 的 操 作 密 碼下圖為交流電壓輸入接線圖: L1 -64（X12-6 4心一6 40）L1-GJ0 L2-60 L.-630 N-600地。3.2保護(hù)電流輸入(1)裝置能判斷電機(jī)的起動與運(yùn)行狀態(tài)并可實(shí)現(xiàn)起動狀態(tài)與運(yùn)行狀態(tài)自動切換。(2)起動狀態(tài)下配置有兩段定時(shí)限過流保護(hù)、定時(shí)限負(fù)序過流保護(hù)、低電壓保護(hù)。(3)運(yùn)行狀態(tài)配置有三段定時(shí)限過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、反時(shí)限過流保護(hù)、兩段定時(shí)限負(fù) 序過流保護(hù)、反時(shí)限負(fù)序過流保護(hù)、反

19、時(shí)限過熱保護(hù)、零序過電流保護(hù)、零序過電壓保 護(hù)、低電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)。另配置有失壓跳閘功能、可選擇“投退”的開入量保護(hù)功能、PT斷線檢測功能及可選擇“投退”的由開入量觸發(fā)的急停閉鎖合閘與緊急起動合閘控制功能等。(5)每種保護(hù)均可指定出口位置，保護(hù)只在指定的出口位置動作(若設(shè)置有備用出口級聯(lián) 則備用出口同時(shí)動作)。區(qū)外故障閉鎖定時(shí)限過流與負(fù)序過流保護(hù)；PT斷線閉鎖低電壓保護(hù)。(7)具有故障錄波功能。(8)裝置可與FC接觸器匹配(默認(rèn)為斷路器)。如下圖2A:4是電動機(jī)綜合保護(hù)的保護(hù)接3.3測量電流輸入通過二次側(cè)電流互感器-TA1-2D與-TA1-2C來測量一次設(shè)備的工作電流情況。實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān) 控，

20、提供相關(guān)數(shù)據(jù)量的采集，進(jìn)一步讓工作人員記錄3.4零序電流測量、保護(hù)正序、負(fù)序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象時(shí)，把三相的不 對稱分量分解成對稱分量（正、負(fù)序）及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng)，就能分解 出上述三個(gè)分量（有點(diǎn)象力的合成與分解，但很多情況下某個(gè)分量的數(shù)值為零）。對于 理想的電力系統(tǒng)，由于三相對稱，因此負(fù)序和零序分量的數(shù)值都為零（這就是我們常說 正常狀態(tài)下只有正序分量的原因）。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，三相變得不對稱了，這時(shí)就能 分解出有幅值的負(fù)序和零序分量度了（有時(shí)只有其中的一種），因此通過檢測這兩個(gè)不 應(yīng)正常出現(xiàn)的分量，就可以知到系統(tǒng)出了毛?。ㄌ貏e是單相接地時(shí)的零序分

21、量）。下圖 接線方式四、零序過電流保護(hù)：零序電流由零序 間大于動作時(shí)間則保護(hù)動作。CT輸入，零序電流大于零序電流設(shè)定值，持續(xù)時(shí)五、零序過電壓保護(hù)：零序電壓由零序PT輸入，零序電壓大于零序電壓設(shè)定值，持續(xù)時(shí)間 大 于 動 作 時(shí)間 則 保 護(hù) 動 作3.5時(shí)鐘同步信號時(shí)鐘信號是提供給同步內(nèi)存做訊號同步之用，同步記憶體的存取動作必需與時(shí)鐘信號同 步。它可以通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)信號采樣。通過GPS來實(shí)行電動機(jī)的工作監(jiān)控與動作。通過分析后我們把電動機(jī)綜合保護(hù)接入二次電圖中3.6綜合保護(hù)系統(tǒng)反時(shí)限過熱保護(hù)：該保護(hù)綜合考慮正、負(fù)序電流的發(fā)熱效應(yīng)，模擬電動機(jī)的發(fā)熱、散熱 過程，具有記憶特性，保護(hù)動作后必須經(jīng)散熱

22、才允許再次合閘。“緊急起動”開入信號 可以清除熱累積并合閘。失壓跳閘：該功能投入后與低電壓保護(hù)配合使用，可以實(shí)現(xiàn)母線失壓后有選擇的跳開某 一部分電機(jī)而保持另一部分電機(jī)。當(dāng)線電壓全低于30V，無電流，位置在合位、延時(shí)時(shí)間 到在保護(hù)跳出口動作。開入量保護(hù)：為了滿足某些特殊需要，裝置為每路開入量均設(shè)置了保護(hù)功能，若開入量 的保護(hù)功能退出時(shí)則裝置只做開入量狀態(tài)檢測；若保護(hù)功能投入則當(dāng)開入量動作時(shí)還執(zhí) 行相應(yīng)的保護(hù)。每路開入量保護(hù)均可設(shè)置保護(hù)時(shí)間與出口位置。若該開入動作并一直持 續(xù)則保護(hù)動作（不需要合位位置）。開入觸發(fā)控制功能：為配合電動機(jī)的控制，裝置特設(shè)置了“急停閉鎖、緊急起動”功 能。（1） 急停閉

23、鎖：急停閉鎖功能投入則當(dāng)急停閉鎖輸入開入量動作時(shí)將控制回 路斷開；開入量正常時(shí)將回路閉合。（2） 緊急起動：緊急起動功能投入則當(dāng)緊急起動輸入開入量動作時(shí)將電機(jī)的 反時(shí)限過熱保護(hù)的熱累積值清0并自動合閘。注：緊急起動的優(yōu)先級高于急停閉鎖；急停閉鎖不能閉鎖非經(jīng)本裝置操作回路的控制。故障錄波功能：為了便于分析故障的原因，裝置記錄每次事件（開入量保護(hù)，PT斷線等閉鎖事件除外）故障發(fā)生前后共10個(gè)周波的采樣數(shù)據(jù)（故障前6個(gè)周波、故障后4個(gè)周 波、每周波采樣24點(diǎn)），同時(shí)記錄了故障時(shí)的開入量狀態(tài)、裝置跳閘的時(shí)間、斷路器（接觸器）跳開的時(shí)間。故障發(fā)生時(shí)間指電壓、電流第一次滿足設(shè)置的定值要求，并非 保護(hù)出口的時(shí)間。通過以上闡述我們可以