电气二次回路基本知识.ppt

二次回路基本知识讲解,讲解人：王新发,2013.05.23,发电厂和变电所的电气设备可分为一次设备、二次设备。 一次设备： 也称主设备，是构成电力系统的主体。它是直接生产、输送与分配电能的设备，包括如：发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、母线、电力电缆与输电线路等。 二次设备： 是对一次设备及系统进行控制、调节、保护和监测的设备。它包括：控制设备、继电保护和安全自动装置、测量仪表、信号设备等。 二次回路： 二次设备按照一定规则连接起来以实现某种技术要求的电气回路。,二次回路及其作用,控制回路：由控制开关与控制对象（如断路器、隔离开关）的传递机构、执行（或操作）机构组成。其作用是对一次设备进行“合”、“分”操作。 调节回路：是指调节型自动装置。如由VQC系统对主变进行有载调压、对电容器进行投切的装置，发电机的励磁调节装置。它是由测量机构、传送机构、调节器和执行机构组成。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。 继电保护和自动装置回路：是由测量回路、比较部分、逻辑部分和执行部分等组成。其作用是根据一次设备和系统的运行状态，判断其发生故障或异常时，自动发出跳闸命令有选择性地切除故障，并发出相应地信号，当故障或异常消失后，快速投入有关断路器（重合闸及备用电源自动投入装置），恢复系统的正常运行。 测量回路：由各种测量仪表及其相关回路组成。其作用是指示或记录一次设备和系统的运行参数，以便运行人员掌握一次系统的运行情况，同时也是分析电能质量、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。,二次回路的范围,信号回路：由信号发送机构和信号继电器等构成。其作用是反映一、二次设备的工作状态。 操作电源系统：由电源设备和供电网络组成，它常包括直流电源系统和交流电源系统。其作用主要是给控制、保护、信号等设备提供工作电源与操作电源，供结主变冷却、结水与结煤等动力设备，确保发电厂与变电所所有设备正常工作。,二次图纸：通常分为“原理接线图”和“安装接线图”。 原理接线图：通常又分为“归总式原理接线图”和“展开式原理接线图”。 1）归总式原理接线图：简称原理图，它以整体的形式表示各二次设备之间的电气联接，一般与一次回路的有关部分画在一起，设备的接点与线圈是集中画在一起的，能综合出交流电压、电流回路和直流回路间的联系，使读图者对二次回路的构成及动作过程有一个明确的整体概念。,二次回路的图纸,2）展开式原理接线图：以分散的形式表示二次设备之间的连接。展开图中二次设备的接点与线圈分散布置，交流电压、交流电流、直流回路分别绘制。这种绘制方式容易跟踪回路的动作顺序，便于二次回路的设计，也容易在读图时发现回路中的错误。,安装接线图：包括屏面布置图、屏后接线图、端子排图等。 屏面布置图：表示二次设备在屏面（及屏后、屏顶）的安装位置，一般按实际尺寸的一定比例绘制。 屏后接线图：表示屏内二次设备间的电气连接关系。,端子排图：表示屏端子排与屏内二次设备及屏外电缆间的连接关系。,二次回路图的逻辑性强，在绘制时遵循一定的规律，读图时应按一定顺序进行才容易看懂。一般读图的规律为： 1）先交流、后直流； 2）交流看电源、直流找线圈； 3）先找线圈、再找接点，每个接点都查清； 4）先上后下、先左后右，屏外设备不能掉； 5）安装图纸要结合展开图。,二次回路的读图,二次回路的符号 绘制二次回路的符号包括图形符号与文字符号。 在二次回路图中，所有断路器和继电器的触点，都按照它们在正常状态时的位置来表示。所谓正常位置是指断路器和继电器的线圈未通电无电压、无外力时，它们的触点（对断路器系指其辅助触点）所处的状态。如：继电器常开触点（动合触点）。,二次回路常用标准图形文字符号,直流回路数字标号,小母线数字标号,二次回路的编号原则,二次回路常采用回路编号法、相对编号法两种。 回路编号法：按“等电位”原则标注，在电气回路中相同电位的回路采用同一编号。这一编号方法便于读图时了解回路的作用，在原理图中运用最多。 相对编号法：按接线对侧的设备名称编号，如TWJ-1为位置继电器的1脚，I3-7为第一安装单元第三个元件的7脚。这种编号法便于查找该连线的趋向，常用于安装图中。,回路编号用3位或3位以下数字组成，需要标明回路的相别或某些主要特征时，可在数字标号的前面（或后面）增注文字符号。如1、37a、A630等。,交流回路的文字标号,数字编号的分配,回路编号应用遵循一定的规则，主要为： 1）对不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控制与保护回路用1399（400599），励磁回路用600699。 2）保护与控制回路使用的数字按熔断器（或小开关）分组，每一百为一组，如101199，301399等，其中正极性回路编为单数，由小至大，负极性回路编为双数，由大至小。 3）信号回路的数字编号，按事故、位置、预告、指挥信号进行分组，按数字大小进行排列。 4）开关设备、控制回路的数字编号组，应按开关设备的数字序号选取。如1KK所在的回路选101199，3KK所在的回路选301399。 5）对接点、开关、按钮等两侧，虽然闭合时为等电位，应不同编号，但只改变编号大小而不改变单、双数（极性）。经过回路中主要降压元件（如线圈、电阻等）后改变其单、双数（极性）。,二次设备的选择,控制和信号回路的设备选择 1控制开关的选择 控制开关应根据以下三个条件选择： （1）回路接线需要的触点数量及触点闭合图表。 （2）操作的频繁程度。 （3）回路的额定电压、额定电流和分断电流。 2跳、合闸回路中的中间继电器的选择 （1）跳、合闸位置继电器的选择。音响或灯光监视的控制回路，跳、合闸回路中选择位置继电器的要求为： 1）在正常情况下，通过跳、合闸回路的电流应小于其最小动作电流及长期热稳定电流。 2）当直流母线电压为85额定电压时，加于继电器的电压不小于其额定电压的70。,（2）跳、合闸继电器的选择。跳闸或合闸继电器电流自保持线圈的额定电流，除因配电磁操作机构的断路器由于合闸电流大，合闸回路设有直流接触器，合闸继电器需按合闸接触器的额定电流选择外，其他跳、合闸继电器均按断路器的合闸或跳闸线圈的额定电流来选择，并保证动作的灵敏系数不小于1.5。 （3）自动重合闸继电器及其出口信号继电器的选择。自动重合闸继电器及其出口信号继电器额定电流的选择应与其起动元件动作电流相配合，保证动作的灵敏度不小于1.5。 自动重合闸出口继电器及信号继电器，当其出口直接接至合闸线圈回路时，继电器的额定电流应按合闸接触器或断路器合闸线圈的额定电流来选择。,3防跳继电器的选择 （1）防跳继电器的选型。电流起动电压自保持的防跳继电器，其动作时间应不大于断路器的固有跳闸时间。DZK系列快速中间继电器的动作时间不大于15ms。 （2）防跳继电器的选择。 1）电流起动电压自保持的防跳继电器，其电流线圈的额定电流的选择应与断路器跳闸线圈的额定电流相配合，并保证动作的灵敏度不小于1.5。 自保持电压线圈按直流电源的额定电压选择。 2）电流起动线圈动作电流的整定可以根据1）所选用继电器线圈额定电流的80整定。 这样整定能保证当直流母线电压降低到85时继电器仍能可靠动作。 3）电压自保持线圈按80额定电压整定为宜。 在接线中应注意防跳继电器线圈的极性。,4信号继电器和附加电阻的选择 l）在额定直流电压下，信号继电器动作灵敏度一般不小于1.4。 2）在0.8倍额定直流电压下，由于信号继电器的串接而引起回路的压降应不大于额定电压的10。 3）应满足信号继电器的热稳定要求。有可能发生几个信号继电器同时动作的情况时，如果选用的串联信号继电器不能同时满足上述两项要求，应选择适当的附加电阻并联在中间继电器上。电流型信号继电器允许长期通过的电流一般不大于3倍额定电流。 4）选择中间继电器的并联电阻时，应使起动中间继电器回路的保护继电器触点断开容量不大于其允许值。,5常用信号灯及附加电阻的选择 在灯光监视的断路器控制回路中，信号灯及附加电阻的选择按以下两个条件进行。 （1）当灯头短路时，通过合闸回路的电流应小于其最小动作电流及长期热稳定电流。一般按不大于跳合闸线圈额定电流的10考虑，以防误跳闸、误合闸。 （2）当直流母线电压为95的额定电压时，加在灯泡上的电压应为其额定电压的6070，以保证信号灯必要的亮度。 实际上厂家生产带附加电阻的信号灯，只需按信号灯的额定电压来选择即可。,二次回路的保护设备 （1）二次回路的保护设备用于切除二次回路的故障，保护设备一般用熔断器，也可以用自动开关。可作为试验和检验时断开电源用。 （2）控制回路的熔断器配置原则如下： 1）当一个安装单位内只有一台断路器时，一般要共用一组熔断器。 2）当一个安装单位有几台断路器时，应分别装设熔断器。 3）同一个安装单位的控制、保护和自动装置共用一组熔断器。 4）熔断器状态需加以监视，断路器控制回路装有音响或灯光监视信号，其它回路一般要装电源监视继电器。,（3）信号回路的熔断器配置原则如下： 1）每一个安装单位的信号回路，一般要用一组熔断器。 2）公用的信号回路（如中央信号）， 应装设单独的熔断器。 3）电压互感器二次侧熔断器配置原则： 熔断器必须保证在电压互感器二次侧发生短路时，熔件的熔断时间应不小于保护动作时间，而在最大负荷时不熔断。自动调节励磁装置及强行励磁用的电压互感器二次回路不应装设熔断器。 （4）熔断器电流的选择 1）控制回路熔断器熔件的额定电流，只按回路最大长期负荷电流来考虑。 2）合闸回路的熔断器熔件额定电流应与合闸线圈热稳定电流相配合，一般为合闸冲击电流的1/31/4倍。,二次回路导线的选择,按机械强度要求选择： （电缆与绝缘导线） 1）连接强电：截面不小于1.5mm2。 2）连接弱电：截面不小于0.5mm2。,按电气性能要求选择： 1）保护和测量的电流回路截面不小于2.5mm2 。 2）在保护的电流回路所选导线（截面）要经电流互感器10误差缺陷校核。 3）在电压回路的导线（截面）要满足计费电能表不大于0.5压降，保护与测量不大于3压降。 4）在操作回路中，所选导线（截面）应满足最大压降（含回路中电流线圈阻抗）不大于10额定电源电压。,二次回路中低压接触器的选择,一、交流接触器的结构与参数 按照灭弧方式分为空气式和真空式，按照操动方式分为电磁式、气动式和电磁气动式。 接触器额定电压参数分为：380V、500V、660V 等。 电流按型式分为交流、直流。 电流参数有额定工作电流、约定发热电流、接通电流及分断电流、辅助触头的约定发热电流及接触器的短时耐受电流等。一般接触器型号参数给出的是约定发热电流。比如CJ20-63，主触头的额定工作电流分为63A、40A，型号参数中63指的是约定发热电流，它和接触器的外壳绝缘结构有关，而额定工作电流和选定的负载电流、电压等级有关。 交流接触器线圈按照电压分为36、127、220、380V等。接触器的极数分为2、3、4、5极等。辅助触头根据常开常闭各有几对，根据控制需要选择。,交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为AC1 、AC2 、AC3和AC4。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中分断；四类交流接触器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。 我国生产的交流接触器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列产品，由德国引进的西门子公司的3TB、3TF系列、BBC公司的B系列交流接触器。,二、交流接触器的选用原则 接触器作为通断负载电源的设备，接触器的选用应按满足被控制设备的要求进行，除额定工作电压与被控设备的额定工作电压相同外，被控设备的负载功率、使用类别、控制方式、操作频率、工作寿命、安装方式、安装尺寸以及经济性是选择的依据。 选用原则如下： （1）交流接触器的电压等级要和负载相同，选用的接触器类型要和负载相适应。 （2）负载的计算电流要符合接触器的容量等级，即计算电流小于等于接触器的额定工作电流。 （3）按短时的动、热稳定校验。线路的三相短路电流不应超过接触器允许的动、热稳定电流，当使用接触器断开短路电流时，还应校验接触器的分断能力。,（4）接触器吸引线圈的额定电压、电流及辅助触头的数量、电流容量应满足控制回路接线要求。要考虑接在接触器控制回路的线路长度，一般推荐的操作电压值，接触器要能够在85110的额定电压值下工作。如果线路过长，由于电压降太大，接触器线圈对合闸指令有可能不起反映；由于线路电容太大，可能对跳闸指令不起作用。 （5）根据操作次数校验接触器所允许的操作频率。如果操作频率超过规定值，额定电流应该加大一倍。 （6）短路保护元件参数应该和接触器参数配合选用。选用时可参见样本手册，样本手册一般给出的是接触器和熔断器的配合表。,接触器和空气断路器的配合要根据空气断路器的过载系数和短路保护电流系数来决定。接触器的约定发热电流应小于空气断路器的过载电流，接触器的接通、断开电流应小于断路器的短路保护电流，这样断路器才能保护接触器。实际中接触器在一个电压等级下约定发热电流和额定工作电流比值在11.38之间，而断路器的反时限过载系数参数比较多，不同类型断路器不一样，所以两者间配合很难有一个标准，不能形成配合表，需要实际核算。,三、不同负载下交流接触器的选用 为了使接触器不会发生触头粘连烧蚀，延长接触器寿命，接触器要躲过负载启动最大电流，还要考虑到启动时间的长短等不利因数，因此要对接触器通断运行的负载进行分析，根据负载电气特点和此电力系统的实际情况，对不同的负载启停电流进行计算校合。 1控制电热设备用交流接触器的选用 这类设备有电阻炉、调温设备等，其电热元件负载中用的绕线电阻元件，接通电流可达额定电流的1.4倍，如果考虑到电源电压升高等，电流还会变大。此类负载的电流波动范围很小，按使用类别属于AC-1，操作也不频繁，选用接触器时只要按照接触器的额定工作电流Ith等于或大于电热设备的工作电流1.2倍即可。,2控制照明设备用的接触器的选用,3电动机用接触器的选用 电动机用接触器根据电动机使用情况及电动机类别可分别选用AC24，对于启动电流在6倍额定电流，分断电流为额定电流下可选用AC-3，如风机水泵等，可采用查表法及选用曲线法，根据样本及手册选用，不用再计算。 绕线式电动机接通电流及分断电流都是2.5倍额定电流，一般启动时在转子中串入电阻以限制启动电流，增加启动转矩，使用类别AC-2，可选用转动式接触器。 当电动机处于点动、需反向运转及制动时，接通电流为6Ie，使用类别为AC-4，它比AC-3严酷的多。可根据使用类别AC-4下列出电流大小计算电动机的功率。公式如下： Pe=3UeIeCOS, Ue：电动机额定电流，Ie：电动机额定电压，COS：功率因数，：电动机效率。,对于一般设备用电动机，工作电流小于额定电流，启动电流虽然达到额定电流的47倍，但时间短，对接触器的触头损伤不大，接触器在设计时已考虑此因数，一般选用触头容量大于电动机额定容量的1.25倍即可。对于在特殊情况下工作的电动机要根据实际工况考虑。如电动葫芦属于冲击性负载，重载启停频繁，反接制动等，所以计算工作电流要乘以相应倍数，由于重载启停频繁，选用4倍电动机额定电流，通常重载下反接制动电流为启动电流2倍，所以对于此工况要选用8倍额定电流。 四、小结 （1）持续运行的设备。接触器按67-75%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是67-75A以下的设备。 （2）间断运行的设备。接触器按80%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是80A以下的设备。 （3）反复短时工作的设备。接触器按116-120%算。即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是116-120A以下的设备。,热继电器的选型及整定原则 热继电器主要用于保护电动机的过载，为了保证电动机能够得到既必要又充分的过载保护，就必须全面了解电动机的性能，并给其配以合适的热继电器，进行必要的整定。一般涉及到电动机的情况有工作环境、起动电流、负载性质、工作制、允许的过载能力等。原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性之下，同时在电动机短时过载和起动的瞬间，热继电器应不受影响(不动作)。 热继电器的正确选用与电动机的工作制有密切关系。当热继电器用以保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于0.951.05倍电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。,对过载能力差的电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.6-0.8倍。 当电动机起动时间较长、拖动冲击负载或不允许停车时，可将热元件整