一次二次系统、一次二次设备介绍

电力系统基础知识介绍内容一次系统二次系统一次系统内容第一部分：一次系统概述第二部分：一次设备第三部分：电气主接线第四部分：倒闸操作原则第一部分一次系统概述电力系统——由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。锅炉发电机升压变压器降压变压器电能用户输电线热能用户汽轮机抽汽电力网电力系统动力系统一次系统概述一次系统概述•一次设备：直接生产、转换、分配电能的设备。1生产和转换电能的设备：同步发电机，变压器，电动机2开关电器：断路器，隔离开关，熔断器3限流电器：串联电抗器4载流导体：母线，架空线和电缆5补偿设备：调相机，电力电容器，消弧线圈，并联电抗器6互感器7防御过电压设备：避雷线，避雷器，避雷针8绝缘子9接地装置一次系统概述水电站一次系统概述火电站一次系统概述核电站一次系统概述变电站一次系统概述——为输电线上的功率损耗正比于电流的平方。传输同样的功率，提高传输电压就可以降低线路电流，从而降低了线路损耗。为什么要采用高压输电呢？为什么常见的输电采用交流电？——由于不便于将直流电低电压升至高电压进行远距离传输，直流输电曾让位于交流输电。变电站在电力系统中位置示意图第二部分一次设备常见一次设备断路器（CircuitBreakers）用途：接通或切断负载结构：SF6，真空，空气，油，磁场原理：——高压隔离开关和低压快分开关中，采用冷却灭弧及速拉灭弧。——有填料封闭式熔断器，利用狭缝灭弧及冷却灭弧；无填料封闭式熔断器，利用速拉电弧，冷却及增大压力等方法灭弧。——低压断路器、接触器和带灭弧罩的刀开关，应用串联短弧及冷却灭弧等方法灭弧。——SF6断路器、压缩空气断路器、油断路器及负荷开关等广泛利用气体吹弧方法。——真空断路器应用真空的高绝缘强度和扩散性能灭弧。常见一次设备常见一次设备隔离开关（Switchgear）用途：——检修设备隔离高压电源：用隔离开关断口的可靠绝缘能力，将需要检修的设备与带电部分相互隔离。——倒换母线：在断口两端接近等电位的条件下，带负荷进行分闸、合闸；变换双母线或其他不长的并联线路的接线方式。——合空载电路：利用隔离开关断口在分开时将电弧拉长和空气的自然熄弧能力，分、合一定长度的母线、空载电缆或架空线路的电容电流（不超过5A），一定容量的变压器的空载励磁电流（不超过2A），以及分、合电压互感器，避雷器和消弧线圈等回路。常见一次设备常见一次设备电压互感器（PotentialTransformer）用途：——将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。用于隔离、保护、测量等。常见一次设备常见一次设备电流互感器（CurrentTransformer）用途：——电力系统广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)，它的工作原理和变压器相似。特点：(1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流．而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。常见一次设备常见一次设备避雷器（SurgeArrester）用途：——一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置（见图）。避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时,避雷器立即动作,流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；当电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。常见一次设备常见一次设备变压器（Transformer）用途：——电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。常见一次设备组成部件外壳铁芯线圈变压器油枕充油套管瓦斯继电器防爆管散热器呼吸器外壳接地分接开关常见一次设备组合电器（CompositeApparatus）——两种或两种以上的电器，按接线要求组成一个整体而各电器仍保持原性能的装置。结构紧凑，外形及安装尺寸小，使用方便，且各电器的性能可更好地协调配合。按电压高低可分为低压组合电器及高压组合电器。常见一次设备常见一次设备第三部分一次主接线什么是电气主接线电气主接线•电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线图•用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线图。对电气主接线的要求——可靠性、灵活性、经济性•供电可靠性是电力生产首要要求。事故停电的机会越小，影响的范围越小，停电的时间越短，可靠性就越高。•适应各种运行状态，并能灵活转换。不仅正常运行能安全可靠地供电，在系统故障或电气设备检修及故障时，也能并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。•主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。电气主接线主要形式单母线双母线一个半断路器接线桥形接线角形接线单元接线单母线特点：•接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。•灵活性和可靠性差。单母线接线单母线特点：•一段母线故障，另一母线不间断供电。•重要用户可双电源供电。•一段母线或母线隔离开关故障或检修，整段母线停电。•两母线负载需均衡。单母线分段接线单母线特点：•检修带旁路的断路器时，该回路可以不停电，提高了供电的可靠性。单母线分段带旁路接线双母线接线特点：•供电可靠•调度灵活•扩建方便•便于试验•投资较高•倒闸复杂，易误操作双母线接线双母线接线双母线带旁路接线特点：•断路器检修时，回路可不停电，供电可靠性高。一个半断路器接线特点：•供电可靠性高•布置简单•投资高•二次接线复杂桥形接线内桥接线特点：•投资少•线路切换方便•灵活性和可靠性较差桥形接线外桥接线特点：•投资少•主变切换方便•适于两线路功率交换情况•灵活性和可靠性较差桥形接线扩大内桥接线特点：•灵活性和可靠性较好•操作步骤多角形接线特点：•供电可靠性高•投资相对较少•二次接线复杂•不便于扩建单元接线发变组接线及发变线组接线特点：•接线简单，开关设备少，操作简便•任一元件故障需全停第四部分倒闸操作原则倒闸操作原则•基本原则：不能带负荷拉合隔离开关必须用断路器接通或断开负荷电流及短路电流，绝对禁止用隔离开关切断负荷电流。送电操作，先合电源侧隔离开关，后合负荷侧隔离开关，再合断路器；停电顺序与此相反。变压器停电时，先拉负荷侧开关，再拉电源侧开关，最后拉开两侧闸刀，送电顺序与此相反。……送电时为何要限定两侧刀闸顺序？若断路器触头意外闭合，隔离刀闸闭合负荷引起的拉弧可能造成弧光短路。•先合电源侧，后合负荷侧，可由线路断路器断开故障；跳闸和故障检修只影响本出线。•先合负荷侧，后合电源侧，则线路断路器不能断开故障，跳闸和故障检修影响整个母线。倒闸操作原则•允许用隔离开关进行的操作拉合无故障的电压互感器和避雷器拉合无故障的空载母线拉合无接地故障的变压器中性点地刀拉合无阻抗等电位的并联回路（如双母线刀闸）拉合电容电流不大于5A的10kV以下空载线路……二次系统介绍内容第一部分：概述第二部分：二次图纸第三部分：互感器第四部分：断路器和刀闸第五部分：五防闭锁回路第一部分概述概述•什么是二次系统？•为什么要学习二次系统？•二次系统有什么作用？•二次设备的范围是多大？什么是二次系统？•一次系统：对用户供电的电路，是发电、变电和输电的主体，包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等设备，这些设备相互连接构成一次系统。什么是二次系统？•二次系统：对一次系统实施测量、控制、调节、保护的电路，是发电、变电和输电的测量和控制设备，包括测量仪表、测控装置、保护装置、自动装置、远动装置……防误设备，这些设备相互连接构成二次系统。为什么要学习二次系统？•公司绝大部分产品属于二次系统，因不了解二次系统，我们付出了很多代价。产品开发需求不准现场安装调试困难现场问题处理困难二次系统的作用测量：采集、显示、记录电压、电流、功率电度等参数信号：采集、显示、记录设备状态、告警和事故信息控制：对断路器、电动刀闸等设备分合操作调节：发电机功率调节、变压器调压、无功补偿等保护：在系统或设备异常或故障时自动切除相关部分自动装置：自动重合闸、自动准同期、备用电源自投等二次设备的范围•互感器•断路器控制回路•测量表计•继电保护、测控装置、自动装置•……•监控设备•通讯设备•电气防误闭锁设备第二部分二次图纸二次回路图纸种类•图纸种类：原理图、展开图、安装图•图纸内容：图形符号如：表示继电器的线圈，表示继电器的接点文字符号：如TWJ表示跳闸位置继电器，HWJ表示合闸位置继电器。回路编号：如1－电源正极，2－电源负极，7－合闸回路，37－跳闸回路原理图+-++--展开图A421C421N421+-+至信号+-c2LH保护1LH测量10kVDL22DL安装图•先一次后二次•先交流后直流•先电源后接线•先线圈后接点•先上后下，先左后右看二次图的基本方法先一次后二次先看清一次设备情况，了解对二次的需求，再看二次具体接线。先交流后直流先电源后接线先找到电源，再顺电源向后查看回路。先线圈后接点先驱动线圈，继电器动作，接点导通，接通后续回路……先上后下，先左后右设计制图的顺序是从上到下，从左到右；电源在上，负荷在下；正电在上（或在左），负电在下（或在右）；设备和回路编号顺序从上到下，从左到右；……二次回路的编号法•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，在原理图中运用多。•相对编号法：按接线对侧的设备名称编号，这种编号法便于查找该连线的趋向，常用于安装图中。数字编号的分配回路类别标号范围备注控制与保护1～399信号700～799电流400～599母差300～399前加文字电压600～799前面加文字遥信800～899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、37、A630等。编号原则（1）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1～399（400～599），励磁回路用600～699。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101～199，301～399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。编号原则（2）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101～199，3KK所在的回路选301～399。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）。6）某些回路形成了特定编号，不能随意挪作它用。如：正负电源的101、102，红绿灯回路的135、105等。第三部分互感器电流互感器电流互感器作用•对一次系统的大电流进行隔离变换，使继电保护、自动装置和测量仪表等二次设备能够安全准确地获取一次回路电流。特点•二次电流正比于一次电流，是电流源。•二次负载阻抗很小，近似短路，一般仅几欧姆。•二次回路阻