5、电气主系统及主要设备

电气主系统及主要设备•编制人:郭亚•2006年08月30日一、变配电设备及升压站二、继电保护与二次设备三、主系统的设备四、直流系统五、UPS系统提纲变配电设备及升压站•配电装置是600MW机组电厂的重要组成部分，通过它以实现电厂与主系统的连接，完成电力的输送、接受和分配。500KV等级变、配电站采用3/2断路器接线。配电装置发展方向为全封闭式，采用SF6气体作为全封闭组合电器的绝缘介质。•配电装置根据发电厂主接线的要求，由母线、隔离开关、断路器、接地刀闸、电流互感器、电压互感器、进出线套管、避雷器和必要的辅助设备等组成。•配电装置的作用：1．在正常情况下用来安全地接受、分断和分配电能。2．故障时，迅速切断故障部分，最大限度地缩小故障范围并确保系统非故障部分正常运行，以提高电力系统运行地可靠性。3．在设备检修时，隔离带电部分，确保检修人员和运行设备安全。变配电设备及升压站•2.GIS全封闭组合电器构成的室内配电装置特点：1）节省占地面积及空间SF6全封闭组合电器是以SF6气体为绝缘和灭弧介质、以优质环氧树脂绝缘子作支撑的一种新型成套配电装置，节省了大量的占地面积和空间。2）运行可靠性高SF6封闭电器由于带电部分封闭在金属外壳中，因此不受污秽、潮湿和各种恶劣气候的影响，也不会钻入小动物引起短路或接地事故。3）维护工作量小，检修间隔时间长由于是全封闭断路器，且采用SF6作为灭弧介质，对触头损坏很小。4）GIS的铝合金外壳铝合金外壳的特点是，重量轻。铝合金为非磁性材料，可减少涡流发热。5）抗震性能好全封闭电器，很少有瓷套管之类的脆性元件，设备的高度和重心较敞开式电器要低得多，且本身的金属结构具有足够的抗受外力强度，抗震性能好。6）抗干扰性能好由于金属外壳接地的屏蔽作用，能消除无线电干扰，静电感应，同时没有触及带电体的危险，有利于高压配电装置设备和人身安全。继电保护与二次设备•所谓继电保护装置，就是能反应电力系统中电气设备的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本作用是：（1）当电力系统发生故障时，能自动地，迅速地，有选择地将故障设备从电力系统切除，以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不在继续遭到损坏。（2）当电力系统发生不正常运行情况时，能自动地，迅速地，有选择地发出信号通知运行人员处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。•电力系统对继电保护的基本要求：1、选择性2、快速性3、灵敏性4、可靠性•二次设备是指对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低压电气设备。如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。•由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。•火力发电厂的二次设备按功能分为四大模块：①继电保护及自动装置。②仪器仪表及测量控制。③当地监控。④远动。继电保护与二次设备60万机组发变组继电保护配置遵循以下原则：①发电机、励磁变、主变、高压厂变和高压备变采用微机型保护装置。②发变组保护采用双重化配置，即两套独立的TA、TV检测元件，两套独立的保护装置，两套独立的断路器跳闸机构，两套独立的控制电缆，两套独立的蓄电池供电.。③发变组、高压厂变和起备变保护的出口继电器采用手动复归型，保护装置动作后闭锁相关断路器的合闸回路，必须手动复归后才能进行合闸操作。④高压厂变的过流保护不应起动厂用电源的快速切换。继电保护与二次设备发电机、励磁变屏的保护动作行为：跳闸方式作用结果有五种：跳闸方式1——全停：跳汽机、灭磁开关、发电机出口断路器。跳闸方式2——关主汽门。跳闸方式3——程序跳闸：跳汽机、主汽门关闭逆功率动作后全停。跳闸方式4——跳发电机断路器。跳闸方式5——重起动跳闸方式1、跳500KV开关、跳6KV工作开关、启动快切。①发电机差动保护；发电机过电压保护；发电机失步保护；发电机低压过流保护；发电机匝间保护；定子95％接地保护；反时限负序过流保护；发电机起停机保护；励磁变差动保护；励磁变过流保护；励磁变速断均起动跳闸方式1。②反时限过激磁保护;异步边界阻抗；发电机反时限过负荷保护均起动跳闸方式2。③逆功率及时限起动跳闸方式3④发电机突加电压保护跳闸方式4⑤发电机断路器失灵保护跳闸方式5⑥定时限过激磁保护，低频，高频，发电机定时限过负荷保护，定时限负序过流保护，定子100％接地保护（机端三次谐波），定子100％接地保护（中性点三次谐波），发电机CT断线，励磁变CT断线起动报警继电保护与二次设备厂变保护动作行为：跳闸方式动作行为有三种：跳闸方式1：跳500KV开关(双线圈)、跳6kV工作进线开关、关主汽门、跳灭磁开关、跳发电机出口开关、闭锁500kV开关合闸回路、闭锁6kV工作进线开关合闸回路、闭锁磁场开关合闸回路、起动6kV厂用电源快速切换、起动500kV开关失灵保护跳闸方式2：跳500开关(双线圈)、跳6kV工作进线开关、关主汽门、D－AVR逆变灭磁、跳发电机出口开关、闭锁500kV开关合闸回路、闭锁6kV工作进线开关合闸回路、闭锁磁场开关合闸回路、起动6kV厂用电源快速切换跳闸方式3：跳500kV开关跳闸线圈1、跳500kV开关跳闸线圈2、跳6kV工作进线开关、关主汽门、D－AVR逆变灭磁、跳发电机出口开关、闭锁500kV开关合闸回路、闭锁6kV工作进线开关合闸回路、闭锁磁场开关合闸回路、闭锁6kV厂用电源快速切换、起动500kV开关失灵保护。①高压厂变A差动保护，高压厂变A速断起动跳闸方式1②重瓦斯，本体油温过高，绕组温度过高均起动跳闸方式2③高压厂变低压过流，高压厂变A低压侧中性点零序起动跳闸方式3④高厂变高压侧过流保护起动通风⑤轻瓦斯，本体油温高，绕组温度高均报警继电保护与二次设备主变保护动作行为：跳闸方式动作行为有三种：跳闸方式1：跳500KV开关(双线圈)、跳6kV工作进线开关、关主汽门、跳灭磁开关、跳发电机出口开关、闭锁500kV开关合闸回路、闭锁6kV工作进线开关合闸回路、闭锁磁场开关合闸回路、起动6kV厂用电快速切换、起动500kV开关失灵保护跳闸方式2：跳500KV开关(双线圈)、跳6kV工作进线开关、关主汽门、D－AVR逆变灭磁、跳发电机出口开关、闭锁500kV开关合闸回路、闭锁6kV工作进线开关合闸回路、闭锁磁场开关合闸回路、起动6kV厂用电源快速切换跳闸方式3：跳500kV开关跳闸线圈1、跳500kV开关跳闸线圈2、跳6kV工作进线开关、关主汽门、D－AVR逆变灭磁、跳发电机出口开关、闭锁500kV开关合闸回路、闭锁6kV工作进线开关合闸回路、闭锁磁场开关合闸回路、闭锁6kV厂用电源快速切换、起动500kV开关失灵保护①主变差动保护，主变500kV零序电流保护，阻抗保护，反时限过激磁保护均起动跳闸方式1②重瓦斯，本体油温度计过高，绕组温度计过高起动跳闸方式2③主变三相位置不一致保护起动跳闸方式3④轻瓦斯，本体油箱温度计高，绕组温度计高，CT断线，定时限过激磁保护均起动报警⑤500kVPT断线闭锁阻抗保护、过激磁保护。主变高压侧过流保护起动通风继电保护与二次设备继电保护与二次设备•发电机及主变的几种保护简介：⑴发电机低频保护：主要用于保护汽轮机不受低频共振的影响。汽轮机各节叶片都有一共振频率，当系统频率接近或等于共振频率时，将引起叶片的共振而损坏汽轮机。⑵发电机误上电保护：以防止发电机启停机期间的误操作。⑶所谓断路器失灵保护：是指当保护跳断路器的跳闸脉冲已经发出而断路器却没有跳开（拒绝跳闸）时，由断路器失灵保护以较短的延时跳开同一母线上的其他元件，以尽快将故障从电力系统隔离的一种紧急处理办法。⑷发电机逆功率保护：主要用于保护汽轮机。当主汽门误关闭时或机炉保护动作于主汽门关闭而发电机并未从系统解列时，发电机就变成了同步电动机运行，从电力系统吸收有功功率。这种工况，对发电机并无危险。但由于汽轮机的鼓风损失，其尾部叶片有可能过热，造成汽轮机事故。因此发电机组不允许在这种状况下长期运行。(续)继电保护与二次设备㈤发电机差动保护：反应发电机定子绕组的两相或三相短路，是发电机的主保护，它的特点是灵敏度高、动作时间短、可靠性高，但它一般不能反应匝间短路故障。㈥采用3U0零序电压保护和三次谐波定子接地保护，可构成100％定子接地保护。当发电机在外部或内部发生不对称短路或当发电机供给的负荷不对称时，定子绕组就会流过负序电流。负序电流所建立的发电机气隙旋转磁场的转动方向与转子的运动方向相反，因此该磁场就以两倍的同步速度切割转子。在转子本体、阻尼条及励磁绕组中感生出倍频电流。该电流在转子中引起额外的损耗和发热，会使发电机转子严重烧伤。另一方面，负序电流的旋转磁场，产生两倍频率的交变电磁转矩，也会使机组产生100Hz的振动，引起金属疲劳和机械损伤。㈦主变高压侧零序过流保护：主变压器高压系统都是直接接地系统，在变压器接地系统侧都要配有零序过流保护，用于反应接地故障，作为本变压器及线路的后备保护。继电保护与二次设备•同期系统介绍：•发-变组系统与500kV系统的同期并网，由一套微机型自动准同期装置控制，由ECS系统发出同期命令，自动准同期装置自动调节发电机的电压、频率，当同期条件满足时自动发出合闸命令，合上发电机出口断路器，发电机系统与500kV系统同期并网。DCS上配有DEH（数字电液调速系统）。具有从汽轮机冲转直到带满负荷的全过程自动化功能。当转速接近额定转速时，DEH发出信号，自动将自动准同期装置投入，实现自动调速、自动调节电压、自动发出合闸脉冲、自动带5％初负荷等。微机同期控制器的突出特点是能自动识别差频同期和同频同期性质，确保以最短的时间和良好的控制品质促成同期条件的实现，并不失时机的捕捉到第一次出现的并网机会。•并网的确切定义：断路器联接两侧电源的合闸操作称之为并网。•发电机同期并列的条件：发电机频率与系统频率基本相同发电机电压与系统电压相等。发电机相序与系统相序相同发电机相位与系统相位相同继电保护与二次设备励磁系统介绍：⒈600MW机组的励磁系统大多采用自并励静态励磁系统，主要由接于发电机机端的励磁变压器、功率整流器、AVR柜、灭磁及过电压保护柜、起励装置等设备构成。数字式自动电压调节器（DAVR）具有手动和自动双通道，各通道之间相互独立，可随时停运任一通道进行检修。正常运行时，双自动通道都工作（按PID调节或恒无功/恒功率因数任选），但其中一个通道脉冲被闭锁；当运行脉冲通道故障时，自动切换到另一通道且封闭故障通道脉冲。如果此时备用通道也处于故障状态，则切换到备用的独立手动通道（BFCR）并按PI调节。此种设计自动通道与手动通道完全独立，保证无扰动切换。⒉可控硅整流桥共5个桥柜并联运行，当运行中退出一个柜时，其余4个柜能满足强励情况下发电机的运行工况，当运行中退出2个柜时，其余3个柜能满足额定励磁的要求。每个柜内可控硅整流桥设置如下保护与监视：a.任一个整流柜退出运行报警b.可控硅保险熔断报警（微型开关监控）c.散热器或空气过热报警d.冷却风扇故障报警e.空气流量过低报警（带风量继电器监控）⒊灭磁与过电压保护装置主要由：单极直流磁场开关、跨接器及相串的非线性电阻（触发电子板、雪崩二极管、两个正反相连接的可控硅）、碳化硅组成。其作用是在发电机正常或故障时迅速切除励磁电源并灭磁、抑制正向和反向转子过电压或出现大滑差和非全相运行时保护转子。继电保护与二次设备保护盘交机前清扫注意事项：盘柜交机前对保护装置和回路接线应进行清洁处理,以防爬电、短路等不良现象出现。注意对灰尘不能用任何溶剂进行清洗。应先用电吹风机进行吹灰，然后用软毛刷轻刷，最后再用电吹风机吹，对柜内的其他部分应先进行，对保护装置吹灰尘应放在最后。保护盘带电前应进行绝缘检查：用1000V摇表分别测量交流电流回路、直流电源回路、跳闸和合闸回路、开关量输入回路及信号回路各组回路间及各组回路对地的绝缘电阻，绝缘电阻值要求大于10MΩ。注：在测量某一组回路对地绝缘电阻时，应将其他各组回路都接地；整个二次回路的绝缘电阻检测：在保护屏端子排