教材配套电子教案发电厂变电所电气设备刘宝贵 马仕海 编制中国电力出版社第十章 发电厂和变电所 的控制与信号中国电力出版社第一节 发电厂的控制方式 我国火电厂的控制方式可分为： 主控制室的控制方式； 单元控制室的控制方式。中国电力出版社一、主控制室的控制方式主控制室为全厂的控制中心，全厂的主 要电气设备都在这里进行控制，锅炉设备及汽机设备则分别安排在锅炉间和汽 机间的控制室或控制屏上进行控制。中国电力出版社火电厂主控制室的平面布置图 1一发电机、变压器、中央 信号控制屏台；2一线路控制屏；3一厂用变压器控制屏；4一直流屏、远动屏；5一继电保护及自动装置屏； 6一同步小屏；7一值班台中国电力出版社二、单元控制室的控制方式单机容量为20万KW及以上的大型机组，常将机、 炉、电的主要设备集中在一个单元控制室控制。机、炉、电集中控制的范围，包括主厂房内的汽轮机、发电机、锅炉、厂用电以及与它们有密切 联系的制粉、除氧、给水系统等，以便让运行人 员注意主要的生产过程。至于主厂房以外的除灰系统、化学水处理等，均 采用就地控制。中国电力出版社两台大型机组的单元控制室平面布置图 l、2一炉、机、电控制屏 ；3一网络控制屏；4、5一运行人员工作台；6一值长台；7、8一发电机辅助屏；9一消防设备；10、11一计算机； 12、13一打字机中国电力出版社两台大型机组的单元控制室平面布置特点主环为曲折式布置，中间为网络控制屏， 而两台机组的控制屏台，分别按炉、机、电顺序位于主环的两侧，计算机装在后面 机房内。中国电力出版社第二节 二次接线图一. 二次接线图 的定义二次设备 :在发电 厂和变电 所中，对电气一次设备 的工作进行监测 、控制 、调节 、保护，以及为运行、维护 人 员提供运行工况或生产指挥信号所需的 电气设备 叫二次设备 。中国电力出版社二次接线图二次接线图:电气二次设备按一定顺序和 要求相互连接构成的电路。主要包括：监测回路、控制回路、信号 回路、保护回路、调节回路、操作电源 回路和励磁回路等。中国电力出版社弱电化、选线化、远动化和电子化1.弱电化在控制、信号、保护和监测设备中以低电压，弱电流来代替原来一般的强电式电压和电流。2.选线化以一个控制开关通过切换开关有选择地操作若 干个被控对象或对若干个被控对象进行分组操 作的方法。中国电力出版社弱电化、选线化、远动化和电子化3.远动化电气设备的远距离监测和控制技术，一般也可称为遥测 、遥信、遥调和遥控技术。 4.电子化采用新电子技术和各种无触点元件，提高二次设备动作 的灵敏性和可靠性，这也是采用计算机技术为基础，把 以微型计算机为中心的发电厂综合自动化推进到一个崭 新的阶段。中国电力出版社2.二次接线图的形式1)二次接线图一般有三种形式，原理接线图，展 开接线图和安装接线图。2)二次接线图中的图形符号、文字符号和回路编 号：图形符号和文字符号用以表示和区别接线 图中各个电气设备，回路编号用以区别各电气 设备间互相连接的各种回路。中国电力出版社二次接线图的形式3）开关电器和继电器触点的正常位置： 指开关电器在断开位置及继电器线圈中没有电流(或电流很小未达到动作电流)时， 它们的触点和辅助触点所处的状态。中国电力出版社二次接线图的形式常开触点或常开辅助触点，是指继电器线 圈不通电或开关电器的主触点在断开位置时，该触点是断开的。常闭触点或常闭辅助触点，是指继电器线 圈不通电或开关电器主触点在断开位置时 ，该触点是闭合的。中国电力出版社1)原理接线图 原理接线图是用来表示继电保护、测量仪表和 自动装置等的工作原理的。以元件的整体形式表示二次设备间的电气联系 ，并将与其有关的电流、电压回路和直流回路 ，以及一次接线有关部分综合在一起。接线的特点是使看图者对整个装置的构成有一 个明确的整体概念。中国电力出版社6lOkV线路两相式过电流保护的原理图 中国电力出版社6lOkV线路两相式过电流保护的原理图p原理图中属于一次设备的包括：母线、隔离开关 、断路器1、UW相的电流互感器2和线路等。p组成过电流保护的二次设备及连接关系是：两只电流继电器3，4的线圈分别串接到对应U、W相电 流互感器2的二次侧，其两对常开触点并联后接 到时间继电器5的线圈上，时间继电器5延时闭合 的常开触点与信号继电器6的线圈串联后，通过 断路器常开辅助触点7接到断路器1的跳闸线圈8 上。 中国电力出版社6lOkV线路两相式过电流保护的原理图p对二次接线部分应表示出交流回路的全部，直流 回路电源可只标出正、负极。p所有电气设备都用国家统一规定的图形符号表示 ，它们之间的联系应按照实际的连接顺序画出。p原理图能给出保护装置和自动装置总体工作概况，它能清楚地表明二次设备中各元件形式、数量 、电气联系和动作原理。 中国电力出版社原理图的不足u 它对于一些细节并未表示清楚。例如未画出各 元件的内部接线、元件编号和回路编号。直流电源仅标出电源的极性，没有具体表示出是从哪一 组熔断器下面引来的。 u关于信号在图中只标出了“至信号”而没有画出 具体的接线。 u只有原理图不能进行二次接线的施工，特别对复 杂的二次设备，如发生故障，更不易发现和寻找 。 中国电力出版社2)展开接线图 展开图是按供电给二次接线每个独立电源来划分 的，将每套装置的交流电流回路，交流电压回路和直流回路分开来表示。 属于同一仪表或继电器的电流线圈、电压线圈和 触点分开画在不同的回路里。 为了避免混淆，属于同一元件的线圈和触点采用 相同的文字标号。中国电力出版社2)展开接线图l 绘制展开图时，一般是分成交流电流回路、交流 电压回路、直流操作回路和信号回路等几个主要 组成部分。l 每一部分又分成许多行。交流回路按U、V、W的相 序，直流回路按继电器的动作顺序依次从上到下 地排列。l 在每一回路的右侧通常有文字说明，以便于阅读 。 中国电力出版社6lOkV线路过电流保护展开图中国电力出版社3)安装接线图是在原理图和展开图的基础上进一步绘制的，主 要包括屏面布置图、屏背面接线图和端子排图等三部分。控制电缆联系图与电缆清册也可视为安 装接线图的一部分。(1)屏面布置图。屏、台、盘上各个设备的排列、 布置等根据运行操作的合理性并适当考虑到维护 和施工的方便而决定，必须按照设备尺寸和设备 之间的距离按比例尺寸进行绘制。中国电力出版社3)安装接线图(2)屏背面接线图 n 它标明了屏上各个设备引出端子之间的连接情况，以及设备与端子排间的连接情况，它是一种指导屏上配线所必需的图纸。n 图中各个设备都编有一定的顺序号和代号，设备的接线柱上也加以标号，此标号完全与产品上的 位置相对应。中国电力出版社3)安装接线图每个接线柱上还注有明确的去向，即为了 说明两设备相互连接的关系，可在甲设备接线柱上标出乙设备接线柱的号，而乙设 备接线柱上标出甲设备接线柱的号。就是“甲编乙的号，乙编甲的号”，表明 此甲乙设备对应两接线柱之间要连接起来 。中国电力出版社3)安装接线图(3)端子排图端子排图是表示屏上两端相互呼应，需要装设的端子数目、类型及排列次序以及它与屏外设 备连接情况的图纸。在端子接线图中，端子的视图应从布线时面对端子的方向。 中国电力出版社端子排接线图的例子中国电力出版社国际通用的二次接线图 (1)单元接线图。表示成套装置或设备中一 种结构单元内连接关系的接线图，称为单元接线图。(2)互连接线图。这是表示成套装置或设备 中的各个结构单元之间连接关系的一种接 线图。中国电力出版社单元接线图中国电力出版社国际通用的二次接线图(3)端子接线图。这与前述的安装接线图中 的端子排图是一致的。(4)电缆配置图。此图中示出各单元之间的 外部二次电缆敷设和路径情况，并注有电 缆的编号、型号和连接点，它是进行二次 电缆敷设的重要依据。中国电力出版社三、电气二次接线的操作电源 分为直流电源和交流电源。所有直流回路均由 直流电源供电，而交流回路则由交流电源供电。1)直流电源发电厂中广泛采用蓄电池组(主要是固定型防酸隔爆式的铅酸蓄电池)作为直流操作电源。蓄电池组直流工作电压一般为220V或llOV，有 时也采用48V或24V。中国电力出版社三、电气二次接线的操作电源2)交流电源供电给交流二次设备的电源即为二次交流电源，就是互感器的二次侧。交流电流二次设备均接在电流互感器的二次侧 ，作为电流互感器的二次负荷，而交流电压二次设备均接在电压互感器的二次侧，作为电压 互感器的二次负荷。 中国电力出版社四、二次接线图中的图形符号和文字符号 1）图形符号:二次接线图中，任何一个设备或元件 ，须用具有一定特征的图形符号来表示，使接线 图清晰实用。2）文字符号:二次接线图中，为了标明各种设备或 元件的名称、类型和功能，应在设备或元件的近 旁标注上规定的文字符号。有基本文字符号和辅 助文字符号。 中国电力出版社四、二次接线图中的图形符号和文字符号除基本文字符号外，有时还用辅助文字符 号来表示电气设备的功能、状态和特征，如“ON”表示闭合，“OFF”表示断开， “RD”表示红色，“GN”表示绿色等，从 而使设备更容易辨识。中国电力出版社第三节 断路器的控制与信号接线 中国电力出版社第四节 中央信号 中央信号包括中央事故信号和中央预告信号。一、中央事故信号中央事故信号的作用是，当主设备发生重大事 故，如发电机内部短路使断路器跳闸，则应发 出闪光信号，并启动电喇叭，发出音响。 中国电力出版社灯光信号逻辑回路图中国电力出版社音响信号逻辑回路图 中国电力出版社二、中央预告信号设备运行中出现危及安全的异常情况时， 如变压器过负荷、母线接地、电压回路断线等，便发出预告信号，提醒值班人员注 意，进行适当处理。中国电力出版社二、中央预告信号预告信号也由灯光信号和音响信号组成。其接线及动作原理与事故信号相同。不同之处仅是音响为延时启动(在08s范围内 可调)，小于延时的动作信号，便不会发出音响 ，以免造成误动。音响信号的频率为f2，使得预告信号电喇叭发 出的响声与事故信号电喇叭的响声不同，便于 识别。中国电力出版社第五节 发电厂和变电所的弱电控制按控制电压区分，控制方式可分为：1)强电控制。直流电压为220V或110V；2)弱电控制。直流电压为48V、24V或 12V 。中国电力出版社发电厂和变电所的弱电控制弱电控制分为：弱电小开关一对一控制；弱电按钮或开关选线控制；弱电无触点编码选线控制。目前，大、中型电厂和变电所常采用弱电 按钮选线控制。中国电力出版社弱电按钮选线控制选线:是指每个断路器的操作都要通过选择来完成。每一条线路用一个选择按钮(或选择开关)来代 替常用的控制开关，仅在全厂(或一组)中，设 置一个公用的控制开关。中国电力出版社弱电按钮选线控制进行选控时，先操作选择按钮(或选择开 关)，使被控对象的控制回路接通，再转动公用的控制开关，即可发出“分”、“ 合”闸命令。 选择按钮(或选择开关)可布置在控制屏台 上的主接线模拟图上。 中国电力出版社具有返回屏的选控回路中国电力出版社第六节 火电厂的计算机监控系统 一、火电厂监控系统的基本电气监控功能数据的采集和处理；发电机、变压器组或发电机、变压器、线 路组顺序控制；厂用电源系统的顺序控制；通过CRT和键盘(或鼠标)实现的软手操；中国电力出版社火电厂的计算机监控系统一、火电厂监控系统的基本电气监控功能5.事故顺序记录和追忆；自动发电控制；自动电压控制；故障和异常及越限报警；在线显示、实时打印和拷贝；中国电力出版社火电厂的计算机监控系统操作指导与培训；系统自诊断和自恢复；时钟同步；性能计算和统计报表。 中国电力出版社二、大型火电厂微机监控系统的结构大型火电厂微机监控系统的结构示例 系统为开放式、分层分布式结构，由厂级 监控级、单元机组公用系统/辅助车间 监控级、功能组控制级和现场驱动层(图 中未画出)组成。中国电力出版社大型火电厂微机监控系统结构图中国电力出版社1.厂级监控级的功能主要实现