電力的基本概念
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- 發(fā)布時(shí)間:2014/1/25 14:36:11
- 作者:銀河電氣
電力是以電能作為動(dòng)力的能源。既是是當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代我們?nèi)匀粚?duì)電力有著持續(xù)增長(zhǎng)的需求,因?yàn)槲覀儼l(fā)明了電腦、家電等更多使用電力的產(chǎn)品。不可否認(rèn)新技術(shù)的不斷出現(xiàn)使得電力成為人們的必需品。
一、輸電
電能的傳輸。它和變電、配電、用電一起,構(gòu)成電力系統(tǒng)的整體功能。通過(guò)輸電,把相距甚遠(yuǎn)的(可達(dá)數(shù)千千米)發(fā)電廠和負(fù)荷中心聯(lián)系起來(lái),使電能的開(kāi)發(fā)和利用超越地域的限制。和其他能源的傳輸(如輸煤、輸油等)相比,輸電的損耗小、效益高、靈活方便、易于調(diào)控、環(huán)境污染少;輸電還可以將不同地點(diǎn)的發(fā)電廠連接起來(lái),實(shí)行峰谷調(diào)節(jié)。輸電是電能利用優(yōu)越性的重要體現(xiàn),在現(xiàn)代化社會(huì)中,它是重要的能源動(dòng)脈。
輸電線(xiàn)路按結(jié)構(gòu)形式可分為架空輸電線(xiàn)路和地下輸電線(xiàn)路。前者由線(xiàn)路桿塔、導(dǎo)線(xiàn)、絕緣子等構(gòu)成,架設(shè)在地面上;后者主要用電纜,敷設(shè)在地下(或水下)。輸電按所送電流性質(zhì)可分為直流輸電和交流輸電。19世紀(jì)80年代首先成功地實(shí)現(xiàn)了直流輸電,后因受電壓提不高的限制(輸電容量大體與輸電電壓的平方成比例)19世紀(jì)末為交流輸電所取代。交流輸電的成功,迎來(lái)了20世紀(jì)電氣化時(shí)代。20世紀(jì)60年代以來(lái),由于電力電子技術(shù)的發(fā)展,直流輸電又有新發(fā)展,與交流輸電相配合,形成交直流混合的電力系統(tǒng)。
輸電電壓的高低是輸電技術(shù)發(fā)展水平的主要標(biāo)志。到20世紀(jì)90年代,世界各國(guó)常用輸電電壓有220千伏及以下的高壓輸電330~765千伏的超高壓輸電,1000千伏及以上的特高壓輸電。
二、變電
電力系統(tǒng)中,發(fā)電廠將天然的一次能源轉(zhuǎn)變成電能,向遠(yuǎn)方的電力用戶(hù)送電,為了減小輸電線(xiàn)路上的電能損耗及線(xiàn)路阻抗壓降,需要將電壓升高;為了滿(mǎn)足電力用戶(hù)安全的需要,又要將電壓降低,并分配給各個(gè)用戶(hù),這就需要能升高和降低電壓,并能分配電能的變電所。所以變電所是電力系統(tǒng)中通過(guò)其變換電壓、接受和分配電能的電工裝置,它是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶(hù)的中間環(huán)節(jié),同時(shí)通過(guò)變電所將各電壓等級(jí)的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái),變電所的作用是變換電壓,傳輸和分配電能。變電所由電力變壓器、配電裝置、二次系統(tǒng)及必要的附屬設(shè)備組成。
變壓器是變電所的中心設(shè)備,它利用電磁感應(yīng)原理。
配電裝置是變電所中所有的開(kāi)關(guān)電器、載流導(dǎo)體輔助設(shè)備連接在一起的裝置。其作用是接受和分配電能。配電裝置主要由母線(xiàn)、高壓斷路器開(kāi)關(guān)、電抗器線(xiàn)圈、互感器、電力電容器、避雷器、高壓熔斷器、二次設(shè)備及必要的其他輔助設(shè)備所組成。
二次設(shè)備是指一次系統(tǒng)狀態(tài)測(cè)量、控制、監(jiān)察和保護(hù)的設(shè)備裝置。由這些設(shè)備構(gòu)成的回路叫二次回路,總稱(chēng)二次系統(tǒng)。
二次系統(tǒng)的設(shè)備包含測(cè)量裝置、控制裝置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、直流系統(tǒng)及必要的附屬設(shè)備。
三、配電
1.電力系統(tǒng)電壓等級(jí)與變電站種類(lèi)
電力系統(tǒng)電壓等級(jí)有220/380V(0.4 kV),3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。隨著電機(jī)制造工藝的提高,10 kV電動(dòng)機(jī)已批量生產(chǎn),所以3 kV、6 kV已較少使用,20 kV、66 kV也很少使用。供電系統(tǒng)以10 kV、35 kV為主。輸配電系統(tǒng)以110 kV以上為主。發(fā)電廠發(fā)電機(jī)有6 kV與10 kV兩種,現(xiàn)在以10 kV為主,用戶(hù)均為220/380V(0.4 kV)低壓系統(tǒng)。
根據(jù)《城市電力網(wǎng)規(guī)定設(shè)計(jì)規(guī)則》規(guī)定:輸電網(wǎng)為500 kV、330 kV、220 kV、110kV,高壓配電網(wǎng)為110kV、66kV,中壓配電網(wǎng)為20kV、10kV、6 kV,低壓配電網(wǎng)為0.4 kV(220V/380V)。
發(fā)電廠發(fā)出6 kV或10 kV電,除發(fā)電廠自己用(廠用電)之外,也可以用10 kV電壓送給發(fā)電廠附近用戶(hù),10 kV供電范圍為10Km、35 kV為20~50Km、66 kV為30~100Km、110 kV為50~150Km、220 kV為100~300Km、330 kV為200~600Km、500 kV為150~850Km。
2.變配電站種類(lèi)
電力系統(tǒng)各種電壓等級(jí)均通過(guò)電力變壓器來(lái)轉(zhuǎn)換,電壓升高為升壓變壓器(變電站為升壓站),電壓降低為降壓變壓器(變電站為降壓站)。一種電壓變?yōu)榱硪环N電壓的選用兩個(gè)線(xiàn)圈(繞組)的雙圈變壓器,一種電壓變?yōu)閮煞N電壓的選用三個(gè)線(xiàn)圈(繞組)的三圈變壓器。
變電站除升壓與降壓之分外,還以規(guī)模大小分為樞紐站,區(qū)域站與終端站。樞紐站電壓等級(jí)一般為三個(gè)(三圈變壓器),550kV /220kV /110kV。區(qū)域站一般也有三個(gè)電壓等級(jí)(三圈變壓器),220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到用戶(hù),大多數(shù)為兩個(gè)電壓等級(jí)(兩圈變壓器)110kV /10 kV或35 kV /10 kV。用戶(hù)本身的變電站一般只有兩個(gè)電壓等級(jí)(雙圈變壓器)110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV,其中以10kV /0.4kV為最多。
3.變電站一次回路接線(xiàn)方案
1)一次接線(xiàn)種類(lèi)
變電站一次回路接線(xiàn)是指輸電線(xiàn)路進(jìn)入變電站之后,所有電力設(shè)備(變壓器及進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)等)的相互連接方式。其接線(xiàn)方案有:線(xiàn)路變壓器組,橋形接線(xiàn),單母線(xiàn),單母線(xiàn)分段,雙母線(xiàn),雙母線(xiàn)分段,環(huán)網(wǎng)供電等。
2)線(xiàn)路變壓器組
變電站只有一路進(jìn)線(xiàn)與一臺(tái)變壓器,而且再無(wú)發(fā)展的情況下采用線(xiàn)路變壓器組接線(xiàn)。
3)橋形接線(xiàn)
有兩路進(jìn)線(xiàn)、兩臺(tái)變壓器,而且再?zèng)]有發(fā)展的情況下,采用橋形接線(xiàn)。針對(duì)變壓器,聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)斷路器之內(nèi)為內(nèi)橋接線(xiàn),聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個(gè)進(jìn)線(xiàn)斷路器之外為外橋接線(xiàn)。
4)單母線(xiàn)
變電站進(jìn)出線(xiàn)較多時(shí),采用單母線(xiàn),有兩路進(jìn)線(xiàn)時(shí),一般一路供電、一路備用(不同時(shí)供電),二者可設(shè)備用電源互自投,多路出線(xiàn)均由一段母線(xiàn)引出。
5)單母線(xiàn)分段
有兩路以上進(jìn)線(xiàn),多路出線(xiàn)時(shí),選用單母線(xiàn)分段,兩路進(jìn)線(xiàn)分別接到兩段母線(xiàn)上,兩段母線(xiàn)用母聯(lián)開(kāi)關(guān)連接起來(lái)。出線(xiàn)分別接到兩段母線(xiàn)上。
單母線(xiàn)分段運(yùn)行方式比較多。一般為一路主供,一路備用(不合閘),母聯(lián)合上,當(dāng)主供斷電時(shí),備用合上,主供、備用與母聯(lián)互鎖。備用電源容量較小時(shí),備用電源合上后,要斷開(kāi)一些出線(xiàn)。這是比較常用的一種運(yùn)行方式。
對(duì)于特別重要的負(fù)荷,兩路進(jìn)線(xiàn)均為主供,母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi),當(dāng)一路進(jìn)線(xiàn)斷電時(shí),母聯(lián)合上,來(lái)電后斷開(kāi)母聯(lián)再合上進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)。
單母線(xiàn)分段也有利于變電站內(nèi)部檢修,檢修時(shí)可以停掉一段母線(xiàn),如果是單母線(xiàn)不分段,檢修時(shí)就要全站停電,利用旁路母線(xiàn)可以不停電,旁路母線(xiàn)只用于電力系統(tǒng)變電站。
6)雙母線(xiàn)
雙母線(xiàn)主要用于發(fā)電廠及大型變電站,每路線(xiàn)路都由一個(gè)斷路器經(jīng)過(guò)兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)分別接到兩條母線(xiàn)上,這樣在母線(xiàn)檢修時(shí),就可以利用隔離開(kāi)關(guān)將線(xiàn)路倒在一條件母線(xiàn)上。雙母線(xiàn)也有分段與不分段兩種,雙母線(xiàn)分段再加旁路斷路器,接線(xiàn)方式復(fù)雜,但檢修就非常方便了,停電范圍可減少。
4.變配電站二次回路
1)二次回路種類(lèi)
變配電站二次回路包括:測(cè)量、保護(hù)、控制與信號(hào)回路部分。測(cè)量回路包括:計(jì)量測(cè)量與保護(hù)測(cè)量??刂苹芈钒ǎ壕偷厥謩?dòng)合分閘、防跳聯(lián)鎖、試驗(yàn)、互投聯(lián)鎖、保護(hù)跳閘以及合分閘執(zhí)行部分。信號(hào)回路包括開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、事故跳閘信號(hào)與事故預(yù)告信號(hào)。
2)測(cè)量回路
測(cè)量回路分為電流回路與電壓回路。電流回路各種設(shè)備串聯(lián)于電流互感器二次側(cè)(5A),電流互感器是將原邊負(fù)荷電流統(tǒng)一變?yōu)?A測(cè)量電流。計(jì)量與保護(hù)分別用各自的互感器(計(jì)量用互感器精度要求高),計(jì)量測(cè)量串接于電流表以及電度表,功率表與功率因數(shù)表電流端子。保護(hù)測(cè)量串接于保護(hù)繼電器的電流端子。微機(jī)保護(hù)一般將計(jì)量及保護(hù)集中于一體,分別有計(jì)量電流端子與保護(hù)電流端子。
電壓測(cè)量回路,220/380V低壓系統(tǒng)直接接220V或380V,3KV以上高壓系統(tǒng)全部經(jīng)過(guò)電壓互感器將各種等級(jí)的高電壓變?yōu)榻y(tǒng)一的100V電壓,電壓表以及電度表、功率表與功率因數(shù)表的電壓線(xiàn)圈經(jīng)其端子并接在100V電壓母線(xiàn)上。微機(jī)保護(hù)單元計(jì)量電壓與保護(hù)電壓統(tǒng)一為一種電壓端子。
目前新型的功率傳感器將取代傳統(tǒng)的互感器作為測(cè)量用,例如基于光纖傳輸?shù)?a target="_blank">
SP變頻功率傳感器,采用
前端數(shù)字化技術(shù),既可以測(cè)量電壓、電流信號(hào),而且有很強(qiáng)抗干擾能力。
3)控制回路
?。?)合分閘回路
合分閘通過(guò)合分閘轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作,常規(guī)保護(hù)為提示操作人員及事故跳閘報(bào)警需要,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選用預(yù)合-合閘-合后及預(yù)分-分閘-分后的多檔轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。以使利用不對(duì)應(yīng)接線(xiàn)進(jìn)行合分閘提示與事故跳閘報(bào)警,國(guó)家已有標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)。采用微機(jī)保護(hù)以后,要進(jìn)行遠(yuǎn)分合閘操作后,還要到就地進(jìn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)位操作,這就失去了遠(yuǎn)分操作的意義,所以應(yīng)取消不對(duì)應(yīng)接線(xiàn),選用中間自復(fù)位的只有合閘與分閘的三檔轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。
?。?)防跳回路
當(dāng)合閘回路出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行分閘,或短路事故未排除,又進(jìn)行合閘(誤操作),這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)斷路器反復(fù)合分閘,不僅容易引起或擴(kuò)大事故,還會(huì)引起設(shè)備損壞或人身事故,所以高壓開(kāi)關(guān)控制回路應(yīng)設(shè)計(jì)防跳。防跳一般選用電流啟動(dòng),電壓保持的雙線(xiàn)圈繼電器。電流線(xiàn)圈串接于分閘回路作為啟動(dòng)線(xiàn)圈。電壓線(xiàn)圈接于合閘回路,作為保持線(xiàn)圈,當(dāng)分閘時(shí),電流線(xiàn)圈經(jīng)分閘回路起動(dòng)。如果合閘回路有故障,或處于手動(dòng)合閘位置,電壓線(xiàn)圈起啟動(dòng)并通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)自保持,其常閉接點(diǎn)馬上斷開(kāi)合閘回路,保證斷路器在分閘過(guò)程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)將電流線(xiàn)圈自保持,這樣可以減輕保護(hù)繼電器的出口接點(diǎn)斷開(kāi)負(fù)荷,也減少了保護(hù)繼電器的保持時(shí)間要求。
有些微機(jī)保護(hù)裝置自己已具有防跳功能,這樣就可以不再設(shè)計(jì)防跳回路。斷路器操作機(jī)構(gòu)選用彈簧儲(chǔ)能時(shí),如果選用儲(chǔ)能后可以進(jìn)行一次合閘與分閘的彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)(也有用于重合閘的儲(chǔ)能后可以進(jìn)行二次合閘與分閘的彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)),因?yàn)閮?chǔ)能一般都要求10秒左右,當(dāng)儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)經(jīng)常處于斷開(kāi)位置時(shí),儲(chǔ)一次能,合完之后,將儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)再處于斷開(kāi)位置,可以跳一次閘;跳閘之后,要手動(dòng)儲(chǔ)能之后才能進(jìn)行合閘,此時(shí),也可以不再設(shè)計(jì)防跳回路。
?。?)試驗(yàn)與互投聯(lián)鎖與控制
對(duì)于手車(chē)開(kāi)關(guān)柜,手車(chē)推出后要進(jìn)行斷路器合分閘試驗(yàn),應(yīng)設(shè)計(jì)合分閘試驗(yàn)按鈕。進(jìn)線(xiàn)與母聯(lián)斷路,一般應(yīng)根據(jù)要求進(jìn)行互投聯(lián)鎖或控制。
?。?)保護(hù)跳閘
保護(hù)跳閘出口經(jīng)過(guò)連接片接于跳閘回路,連接片用于保護(hù)調(diào)試,或運(yùn)行過(guò)程中解除某些保護(hù)功能。
?。?)合分閘回路
合分閘回路為經(jīng)合分閘母線(xiàn)為操作機(jī)構(gòu)提供電源,以及其控制回路,一般都應(yīng)單獨(dú)畫(huà)出。
4)信號(hào)回路
(1)開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)由合閘與分閘指示兩個(gè)裝于開(kāi)關(guān)柜上的信號(hào)燈組成:經(jīng)過(guò)操作轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不對(duì)應(yīng)接線(xiàn)后接到正電源上。采用微機(jī)保護(hù)后,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)取消了不對(duì)應(yīng)接線(xiàn),所以信號(hào)燈正極可以直接接到正電源上。
?。?)事故信號(hào)有事故跳閘與事故預(yù)告兩種信號(hào),事故跳閘報(bào)警也要通過(guò)轉(zhuǎn)化開(kāi)關(guān)不對(duì)應(yīng)后,接到事故跳閘信號(hào)母線(xiàn)上,再引到中央信號(hào)系統(tǒng)。事故預(yù)告信號(hào)通過(guò)信號(hào)繼電器接點(diǎn)引到中央信號(hào)系統(tǒng)。采用微機(jī)保護(hù)后,將斷路器操作機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)與信號(hào)繼電器的接點(diǎn)分別接到微機(jī)保護(hù)單元的開(kāi)關(guān)量輸入端子,需要有中央信號(hào)系統(tǒng)時(shí),如果微機(jī)保護(hù)單元可以提供事故跳閘與事故預(yù)告輸出接點(diǎn),可將其引到中央信號(hào)系統(tǒng)。否則,應(yīng)利用信號(hào)繼電器的另一對(duì)接點(diǎn)引到中央信號(hào)系統(tǒng)。
?。?)中央信號(hào)系統(tǒng)為安裝于值班室內(nèi)的集中報(bào)警系統(tǒng),由事故跳閘與事故預(yù)告兩套聲光報(bào)警組成,光報(bào)警用光字牌,不用信號(hào)燈,光字牌分集中與分散兩種。采用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后,可以不再設(shè)計(jì)中央信號(hào)系統(tǒng),或?qū)⑵浜?jiǎn)化,只設(shè)計(jì)集中報(bào)警作為計(jì)算機(jī)報(bào)警的后備報(bào)警。
5.變配電站繼電保護(hù)
1)變配電站繼電保護(hù)的作用
變配電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障(三相短路、兩相短路、單相接地等)和出現(xiàn)不正?,F(xiàn)象時(shí)(過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測(cè)量回路斷線(xiàn)等),迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報(bào)警,從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度,保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
2)變配電站繼電保護(hù)的基本工作原理
變配電站繼電保護(hù)是根據(jù)變配電站運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過(guò)繼電保護(hù)的整定值(給定值)或超限值后,在整定時(shí)間內(nèi),有選擇的發(fā)出跳閘命令或報(bào)警信號(hào)。
根據(jù)電流值來(lái)進(jìn)行選擇性跳閘的為反時(shí)限,電流值越大,跳閘越快。根據(jù)時(shí)間來(lái)進(jìn)行選擇性跳閘的稱(chēng)為定時(shí)限保護(hù),定時(shí)限在故障電流超過(guò)整定值后,經(jīng)過(guò)時(shí)間定值給定的時(shí)間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護(hù)。
可靠系數(shù)為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算繼電器保護(hù)動(dòng)作值時(shí),要將計(jì)算結(jié)果再乘以可靠系數(shù),以保證繼電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確與可靠,其范圍為1.3~1.5。
發(fā)生故障時(shí)的最小值與保護(hù)的動(dòng)作值之比為繼電保護(hù)的靈敏系數(shù),一般為1.2~2,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要進(jìn)行選擇。
3)變配電站繼電保護(hù)按保護(hù)性質(zhì)分類(lèi)
4)變電站繼電保護(hù)按被保護(hù)對(duì)象分類(lèi)
?。?)發(fā)電機(jī)保護(hù)
發(fā)電機(jī)保護(hù)有定子繞組相間短路,定子繞組接地,定子繞組匝間短路,發(fā)電機(jī)外部短路,對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷,定子繞組過(guò)電壓,勵(lì)磁回路一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地,失磁故障等。出口方式為停機(jī),解列,縮小故障影響范圍和發(fā)出信號(hào)。
?。?)電力變壓器保護(hù)
電力變壓器保護(hù)有繞組及其引出線(xiàn)相間短路,中性點(diǎn)直接接地側(cè)單相短路,繞組匝間短路,外部短路引起的過(guò)電流,中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷,油面降低,變壓器溫度升高,油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。
(3)線(xiàn)路保護(hù)
線(xiàn)路保護(hù)根據(jù)電壓等級(jí)不同,電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同,輸電線(xiàn)路以及電纜或架空線(xiàn)長(zhǎng)度不同,分別有:相間短路、單相接地短路、單相接地、過(guò)負(fù)荷等。
(4)母線(xiàn)保護(hù)
發(fā)電廠和重要變電所的母線(xiàn)應(yīng)裝設(shè)專(zhuān)用母線(xiàn)保護(hù)。
(5)電力電容器保護(hù)
電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線(xiàn)短路,電容器組和斷路器之間連接線(xiàn)短路,電容器組中某一故障電容切除后引起的過(guò)電壓、電容器組過(guò)電壓,所連接的母線(xiàn)失壓。
?。?)高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)
高壓電動(dòng)機(jī)有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過(guò)負(fù)荷、定子繞組低電壓、同步電動(dòng)機(jī)失步、同步電動(dòng)機(jī)失磁、同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。
6.微機(jī)保護(hù)裝置
1)微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)
?。?)可靠性高:一種微機(jī)保護(hù)單元可以完成多種保護(hù)與監(jiān)測(cè)功能。代替了多種保護(hù)繼電器和測(cè)量?jī)x表,簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)柜與控制屏的接線(xiàn),從而減少了相關(guān)設(shè)備的故障環(huán)節(jié),提高了可靠性。微機(jī)保護(hù)單元采用高集成度的芯片,軟件有自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)糾錯(cuò)功能,也有提高了保護(hù)的可靠性。
?。?)精度高,速度快,功能多。測(cè)量部分?jǐn)?shù)字化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各種事件以m s來(lái)計(jì)時(shí),軟件功能的提高可以通過(guò)各種復(fù)雜的算法完成多種保護(hù)功能。
?。?)靈活性大,通過(guò)軟件可以很方便的改變保護(hù)與控制特性,利用邏輯判斷實(shí)現(xiàn)各種互鎖,一種類(lèi)型硬件利用不同軟件,可構(gòu)成不同類(lèi)型的保護(hù)。
(4)維護(hù)調(diào)試方便,硬件種類(lèi)少,線(xiàn)路統(tǒng)一,外部接線(xiàn)簡(jiǎn)單,大大減少了維護(hù)工作量,保護(hù)調(diào)試與整定利用輸入按鍵或上方計(jì)算機(jī)下傳來(lái)進(jìn)行,調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
?。?)經(jīng)濟(jì)性好,性能價(jià)格比高,由于微機(jī)保護(hù)的多功能性,使變配電站測(cè)量、控制與保護(hù)部分的綜合造價(jià)降低。高可靠性與高速度,可以減少停電時(shí)間,節(jié)省人力,提高了經(jīng)濟(jì)效益。
2)微機(jī)保護(hù)裝置的種類(lèi)
?。?)微機(jī)保護(hù)裝置共有四大類(lèi)。
?。?)線(xiàn)路保護(hù)裝置
微機(jī)線(xiàn)路保護(hù)裝置 微機(jī)電容保護(hù)裝置 微機(jī)方向線(xiàn)路保護(hù)裝置
微機(jī)零序距離線(xiàn)路保護(hù)裝置 微機(jī)橫差電流方向線(xiàn)路保護(hù)裝置
(3)主設(shè)備保護(hù)裝置
微機(jī)雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置 微機(jī)三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置
微機(jī)變壓器后備保護(hù)裝置 微機(jī)發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置 微機(jī)發(fā)電機(jī)后備保護(hù)裝置
微機(jī)發(fā)電機(jī)后備保護(hù)裝置 微機(jī)電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置 微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置
微機(jī)廠(站)用變保護(hù)裝置
?。?)測(cè)控裝置
微機(jī)遙測(cè)遙控裝置 微機(jī)遙信遙控裝置 微機(jī)遙調(diào)裝置 微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置
微機(jī)備自投裝置 微機(jī)PT切換裝置 微機(jī)脈沖電度測(cè)量裝置
微機(jī)多功能變送測(cè)量裝置 微機(jī)解列裝置
?。?)管理裝置單元
通信單元 管理單元 雙機(jī)管理單元
3)微機(jī)保護(hù)裝置功能
微機(jī)保護(hù)裝置的通用技術(shù)要求和指標(biāo)(工作環(huán)境、電源、技術(shù)參數(shù)、裝置結(jié)構(gòu))以及主要功能(保護(hù)性能指標(biāo)、主要保護(hù)功能、保護(hù)原理、定值與參數(shù)設(shè)定,以及外部接線(xiàn)端子與二次圖)詳見(jiàn)相關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。
7. 220/380V低壓配電系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
1)220/380V低壓配電系統(tǒng)特點(diǎn)
?。?)應(yīng)用范圍廣,現(xiàn)在工業(yè)與民用用電除礦井、醫(yī)療、危險(xiǎn)品庫(kù)等外,均為220/380V,所以應(yīng)用范圍非常廣泛。
?。?)低壓配電系統(tǒng)一般均為T(mén)N—S,或TN—C—S系統(tǒng)。TN—C系統(tǒng)為三個(gè)相線(xiàn)(A、B、C)與一個(gè)中性線(xiàn)(N),N線(xiàn)在變壓器中性點(diǎn)接地或在建筑物進(jìn)戶(hù)處重復(fù)接地。輸電線(xiàn)為四根線(xiàn),電纜為四芯,沒(méi)有保護(hù)地線(xiàn)(PE),少一根線(xiàn)。設(shè)備外殼,金屬導(dǎo)電部分保護(hù)接地接在中性線(xiàn)(N)上,稱(chēng)為接零系統(tǒng),接零系統(tǒng)安全性較差,對(duì)電子設(shè)備干擾大,設(shè)計(jì)規(guī)范已規(guī)定不再采用。
TN—S系統(tǒng)為三個(gè)相線(xiàn),一個(gè)中性線(xiàn)(N)與一個(gè)保護(hù)地線(xiàn)(PE)。N線(xiàn)與PE線(xiàn)在變壓器中性點(diǎn)集中接地或在建筑物進(jìn)戶(hù)線(xiàn)處重復(fù)接地。輸電線(xiàn)為五根,電纜為五芯。中性線(xiàn)(N)與保護(hù)地線(xiàn)(PE)在接地點(diǎn)處連接在一起后,再不能有任何連接,因此中性線(xiàn)(N)也必須用絕緣線(xiàn)。中性線(xiàn)(N)引出后如果不用絕緣對(duì)地絕緣,或引出后又與保護(hù)地線(xiàn)有連接,雖然用了五根線(xiàn),也為T(mén)N—C系統(tǒng),這一點(diǎn)應(yīng)特別引起注意。TN—S或TN—C—S系統(tǒng)安全性好,對(duì)電子設(shè)備干擾小,可以共用接地線(xiàn)(CPE),,采用等電位連接后安全性更好,干擾更小。所以設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定除特殊場(chǎng)所外,均采用TN—S或TN—C—S系統(tǒng)。
?。?)220/380V低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)現(xiàn)在仍采用低壓斷路器或熔斷器。所以220/380V只有監(jiān)控沒(méi)有保護(hù)。監(jiān)控包括電流、電壓、電度、頻率、功率、功率因數(shù)、溫度等測(cè)量(遙測(cè)),開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài),事故跳閘,報(bào)警與事故預(yù)告(過(guò)負(fù)荷、超溫等)報(bào)警(遙信)與電動(dòng)開(kāi)關(guān)遠(yuǎn)方合分閘操作(遙控)等三個(gè)內(nèi)容(簡(jiǎn)稱(chēng)三遙),而沒(méi)有保護(hù)。
?。?)220/380V低壓配電系統(tǒng)一次回路一般均為單母線(xiàn)或單母線(xiàn)分段,兩臺(tái)以上變壓器均為單母線(xiàn)分段,有幾臺(tái)變壓器就分幾段,這是因?yàn)橛脩?hù)變電站變壓器一般不采用并列運(yùn)行,這是為了減小短路電流,降低短路容量,否則,低壓斷路器的斷開(kāi)容量就要加大。
?。?)220/380V低壓配電系統(tǒng)進(jìn)線(xiàn)、母聯(lián)、大負(fù)荷出線(xiàn)與低壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)因容量較大,一般一路(1個(gè)斷路器)占用一個(gè)低壓柜。根據(jù)供電負(fù)荷電流大小不同,一個(gè)低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)有兩路出線(xiàn)(安裝兩個(gè)斷路器),四路出線(xiàn)(安裝四個(gè)斷路器),以及五、六、八與十路出線(xiàn),不象高壓配電系統(tǒng)一個(gè)斷路器占用一個(gè)開(kāi)關(guān)柜。因此低壓監(jiān)控單元就要有用于一路、兩路或多路之分,設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)每個(gè)低壓開(kāi)關(guān)的出線(xiàn)回路數(shù)與低壓監(jiān)控單元的規(guī)格來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(6)低壓斷路器除手動(dòng)操作外,還可以選用電動(dòng)操作。大容量低壓斷路器一般均有手動(dòng)與電動(dòng)操作,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用帶遙控的低壓監(jiān)控單元,小容量低壓斷路器,設(shè)計(jì)時(shí),大多數(shù)都選用只有手動(dòng)操作的斷路器,這樣低壓監(jiān)控單元的遙控出口就可以不接線(xiàn),或選用不帶遙控的低壓監(jiān)控單元。
2)220/380V低壓配電系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
?。?)220/380V低壓配電系統(tǒng)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)首先根據(jù)一次系統(tǒng)及用戶(hù)要求進(jìn)行遙測(cè)、遙信及遙控設(shè)計(jì)。
(2)測(cè)量回路設(shè)計(jì)
A 測(cè)量部分的二次接線(xiàn)與高壓一樣,電流回路串聯(lián)于電壓互感器二次回路,電壓回路并聯(lián)于電壓測(cè)量回路。由于220/380V低壓配電系統(tǒng)沒(méi)有電壓互感器,電壓測(cè)量可以直接接到220/380V母線(xiàn)上,和電度表電壓回路一樣一般可以不加熔斷器保護(hù),但柜內(nèi)接線(xiàn)應(yīng)盡量短,有條件時(shí)最好加熔斷器保護(hù),以便于檢修。
B 電度測(cè)量可選用自帶電源有脈沖輸出的脈沖電度表,對(duì)于有計(jì)算功率與電度功能的低壓監(jiān)控單元,只作為內(nèi)部計(jì)費(fèi)時(shí),可以不再選用脈沖電度表。
C 選用有顯示功能的低壓監(jiān)控單元,可以不再設(shè)計(jì)電流、電壓表,選用不帶顯示功能的低壓監(jiān)控單元時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)電流或電壓表,不應(yīng)兩種都設(shè)計(jì)。
?。?)信號(hào)回路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)時(shí),低壓斷路器要增加一對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)接到低壓監(jiān)控單元開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸入端子上。有事故跳閘報(bào)警輸出接點(diǎn)的,再將其接到低壓監(jiān)控單元事故預(yù)告端子上。
?。?)遙控回路設(shè)計(jì)
低壓監(jiān)控系統(tǒng)的遙控設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,電動(dòng)操作的低壓斷路器都有一對(duì)合分閘按鈕,只要將低壓監(jiān)控單元合分閘輸出端子分別并在合分閘按鈕上即可,必要時(shí),可設(shè)計(jì)一個(gè)就地與遙控操作轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),防止就地檢修開(kāi)關(guān)時(shí),遙控操作引起事故。
?。?)供電電源與通信電纜設(shè)計(jì)
低壓監(jiān)控單元電源為交流220V供電,耗電量一般只有幾瓦,設(shè)計(jì)時(shí)將其電源由端子上引到一個(gè)220V/5A兩極低壓斷路器上,再引到開(kāi)關(guān)柜端子上,然后統(tǒng)一用KVV—3×1.0電纜集中引到低壓柜一路小容量出線(xiàn)上。需要時(shí)可加一個(gè)UPS電源。
通信電纜一般距離不超過(guò)200米可選用KVV—3×1.0普通屏蔽控制電纜,超過(guò)200米時(shí)應(yīng)選用屏蔽雙絞線(xiàn)(最好選帶護(hù)套型)或計(jì)算機(jī)用通信電纜。
8.變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
1)系統(tǒng)組成
高壓采用微機(jī)保護(hù),低壓采用監(jiān)控單元,再用通信電纜將其與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)之后就可以組成一個(gè)現(xiàn)代化變配電站管理系統(tǒng)——變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。
2)變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容
A高壓微機(jī)保護(hù)單元(組屏或安裝在開(kāi)關(guān)柜上)選型及二次圖設(shè)計(jì)。
B低壓微機(jī)監(jiān)控單元(安裝在開(kāi)關(guān)柜上)選型及二次圖設(shè)計(jì)。
C管理計(jì)算機(jī)(放在值班室,無(wú)人值班時(shí)可放在動(dòng)力調(diào)度室)選型。
D模擬盤(pán)(放在值班室或調(diào)度室)設(shè)計(jì)。
E上位機(jī)(與工廠計(jì)算機(jī)或電力部門(mén)調(diào)度聯(lián)網(wǎng))聯(lián)網(wǎng)方案設(shè)計(jì)。
F通信電纜設(shè)計(jì)(包括管理計(jì)算機(jī)與上位機(jī))。
3)管理計(jì)算機(jī)
管理計(jì)算機(jī)可根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行配置。
4)模擬盤(pán)
用戶(hù)要求有模擬盤(pán)時(shí),可以設(shè)計(jì)模擬盤(pán),小系統(tǒng)可以用掛墻式,大系統(tǒng)用落地式,模擬盤(pán)尺寸根據(jù)供電系統(tǒng)一次圖及值班室面積來(lái)決定。模擬盤(pán)采用專(zhuān)用控制單元,將其通信電纜引到管理計(jì)算機(jī)處。模擬盤(pán)還需要一路交流220V電源,容量只有幾十瓦,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)與管理計(jì)算機(jī)電源一起考慮。
5)變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)主要功能
變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的管理計(jì)算機(jī)通過(guò)通信電纜與安裝在現(xiàn)場(chǎng)的所有微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元進(jìn)行信息交換。管理計(jì)算機(jī)可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改,隨時(shí)接受微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元傳上來(lái)的遙測(cè)、遙信與事故信息。管理計(jì)算機(jī)就可通過(guò)對(duì)信息的處理,進(jìn)行存盤(pán)保存,通過(guò)記錄打印與畫(huà)面顯示,還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析,通過(guò)遙信可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理事故,減少事故停電時(shí)間,通過(guò)遙控可以合理調(diào)配負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行,從而為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了必須的條件。
管理計(jì)算機(jī)軟件要標(biāo)準(zhǔn)化,操作要簡(jiǎn)單方便,人機(jī)界面好,組態(tài)方便,用戶(hù)使用與二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單,容易掌握。
9.變配電站組成和安全要求
變配電站是接受、變換和分配電能的環(huán)節(jié),是企、事業(yè)單位的動(dòng)力樞紐。變配電站一旦發(fā)生事故必將帶來(lái)重大損失。再者,變配電站裝有大量高壓設(shè)備和低壓設(shè)備,而且密集度很高,安全問(wèn)題比較特殊。因此,保證變配電站的安全運(yùn)行是十分重要的。