第二章___厂用电系统13-101

第二章___厂用电系统13-101 第二章 厂用电系统 第一节 厂用电基本接线形式 发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电的电量，大都由发电厂本身供给。其耗电量与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及其燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之 ,,8,。降低厂用电率可以降低电能成本，同时相一。一般凝汽式电厂的厂用电率为5 应增大了对系统的供电量。 一、厂用电源及其引接方式 发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足电厂各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中都以启动电源兼作备用电源。根据电动机的容量需要，有的电厂厂用电采用6KV和400V两个电压等级;有的电厂厂用电采用10KV、3KV与380V(或称10.5KV、3.15KV与400V)三个电压等级。配电原则是2000KW及以上的电动机采用10KV电压供电，200,2000KW的电动机由3KV电压供电，200KW以下的电动机采用400V电压供电。原则上，前者可使厂用电系统简化、设备减少，但许多2000KW以上的大容量电动机接在6.3KV母线上，也会带来设备选择和运行方面的问题。如:厂用电负荷中最大的8000KW电动给水泵的起动就要考虑许多因素。 为了提高热力系统的循环效率，许多电厂的给水泵都采用汽动给水泵，此时只配一台30,容量的电动给水泵作为启动和备用;但也有全部采用电动给水泵的。究竟是否全部采用电动给水泵，对厂用电系统的接线、电压等级、厂用变压器容量的选择等都有影响。 13 1(厂用工作电源及其引接 对于大容量机组，各机组的厂用工作电源必须是独立的，是保证机组正常运行最基本的电源，要求供电可靠，而且要满足整套机炉的全部厂用负荷要求，并可能还要承担部分公用负荷。 600MW机组都采用发电机,变压器组单元接线，并采用分相封闭母线。机组厂用电 即从发电机出口经高压厂用工作变压器源都从发电机至主变压器之间的封闭母线引接， (简称高厂变)将发电机出口电压降至所要求的厂用高压。一般在600MW机组的厂用分支上(主变高压侧)也不装设断路器，主要是因为要求的开断电流很大，断路器难于选择，也不装隔离开关，只设可拆连接片，以供检修和调试用。为提高供电可靠性，厂用分支也都采用分相封闭母线。 在这种接线方式下，发电机、主变、高厂变以及相互连接的导体，任何元件故障都要断开主变高压侧的断路器并停机。因此，仅当发电机处于正常运行时，才能对厂用负荷供电;在发电机处于停机状态、启动时发电机电压未建立之前或停机使电压下降时，都不能对厂用负荷供电。这就说明，需要另外设置独立可靠的启动和停机用的电源。停机电源是指保证发电机安全停机的某些厂用负荷继续运行一段时间所需的电源。 如果发电机出口装有断路器，则发电机启动和停机时，只要断开发电机出口断路器，厂用负荷仍可从系统经主变压器，再经高厂变供电。 低压400V厂用工作电源，由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。 2(厂用备用电源与启动电源 厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后备作用。备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电下仍能从系统获得厂用电源。 启动电源一般是指机组在起动或停运过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供电源。 600MW机组的厂用备用电源，一般采用启动电源兼备用电源的方式设置，而且一般14 都从系统经启动,备用变压器(如果它带有厂用公用负荷，则又常简称其为公备变)引接，从220KV系统引接具有很高的可靠性。这种电源除起备用电源和启动电源的作用外，也承担了发电机停机电源的作用。 这种由启动兼备用的电源变压器，从备用的角度看是一种明备用(另一种是暗备用)，平时不接通高压厂用母线，不带机组负荷，当工作电源故障断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替故障的工作电源，承担全部厂用负荷。 启动,备用变压器平时是否处于运行工况，要看其平时是否带公用负荷。如果全厂的公用负荷由各机组的工作变压器分担，启动,备用变压器平时不带公用负荷，则启动,备用变压器平时不投入，一次侧断开，可省去空载损耗，其容量也可减小;但工作变压器容量稍有增大，故障时动作的断路器较多，可靠性略有降低。另一种方式是:启动,备用变压器平时带有较多的公用负荷，容量较大，而工作变压器的容量相应减小，启动,备用变压器替代工作电源时，动作的断路器较少，可靠性有所提高，但启动,备用变压器将长期带电，使损耗增加。 对600MW机组，一般每两台机组设一套公用的启动,备用变压器。 对于低压400V的备用电源，与低压工作电源的引接相似，也从高压厂用母线(亦称中压厂用母线)经低压变压器引接，但低压工作电源与备用电源取自高压厂用母线的不同分段上。 3(事故保安电源 对大容量发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机，应设置事故保安电源，以满足事故保安负荷的连续供电。 对600MW机组单元厂用备用电源(启,备变)，通常接于220KV系统，供电的可靠性已相当高，但仍需设置后备的备用电源，即事故保安电源。采用的事故保安电源通常是:蓄电池组和柴油发电机。 (1)蓄电池组。它是一种独立而十分可靠的保安电源。蓄电池组不仅在正常运行时承担控制操作、信号设备、继电保护等直流负荷，而且在事故情况下，仍能提供直流保 15 安负荷用电，如:润滑油泵、氢密封油泵、事故照明等。同时，还可经过逆变器将直流变为交流，兼作交流事故保安电源，向不允许间断供电的交流负荷供电。由于蓄电池容量有限，故不能带很多的事故保安负荷，且持续供电时间一般不超过l小时。 (2)柴油发电机。它是一种广泛采用的事故保安电源，当失去厂用电源时，柴油发电机能在10,15s之内向保安负荷供电。一般每台600MW机组厂用负荷设置一套400V、三相、50Hz柴油发电机组，作为交流事故保安电源。当一个发电厂有两个以上单元机组时，各个单元机组的柴油发电机保安母线之间也可设置联络线，以保证互为备用。 (3)外接电源。当发电厂附近有可靠的变电所或者有另外的发电厂时，事故保安电源还可以由附近的变电所或发电厂引接，作为第三备用电源。 4. 交流不停电电源(UPS) 交流不停电电源UPS(Uninterruptible Power System)一般为单相或三相正弦波输出，为机组的计算机控制，数据采集系统，重要机、电、炉保护，测量仪表及重要电磁阀等负荷，提供与系统隔离防止干扰的、可靠的不停电交流电源。正常情况下来自400V事故保安电源，特殊情况下由直流220V系统逆变为交流220V，继续供电。 二、600MW机组厂用电基本接线形式 厂用电接线方式合理与否，对机、炉、电的辅机以及整个发电厂的工作可靠性有很大影响。厂用电的接线应保证厂用供电的连续性，使发电厂能安全满发，并满足运行安全可靠、灵活方便等要求。 600MW机组通常都为一机一炉单元式设置，采用机、炉、电为单元的控制方式，因此，厂用系统也必须按单元设置，各台机组单元(包括机、炉、电)的厂用系统必须是独立的，而且采用多段(两段或四段)单母线供电。 1(高压厂用电系统基本接线 高压厂用电系统，是指高厂变和启,备变以下3,10KV电压等级的厂用电系统。600MW机组单元高压厂用电系统的接线，与采用的电压等级数、高厂变的型式和台数、启,备变的型式和台数、启,备变平时是否带公用负荷等因素有关。国内600MW机组 16 图2,1 600MW机组高压厂用电系统接线(一) 电厂的高压厂用系统 接线，基本上可分如下两种: 第一种接线，如图2,1，高压厂用电采用6KV一个电压等级，设置一台高压厂用三相三绕组(或分裂中压绕组)的工作变压器、两台三相双绕组启,备变，启,备变平时带公用负荷。这种厂用电接线的主要特点是: (1)机组单元(机、炉、电)厂用负荷由两段高压厂用母线(1A和1B)分担，正常运行由高厂变供电，有双套或更多套设备的，可均匀地分接在两段母线上，以提高可靠性。高厂变不带公用负荷，故其容量较小。 (2)公用负荷由两段厂用公用母线(C1和C2)分担。正常运行时，两台启,备变各带一段公用母线(亦称公用段)，两段公用母线分开运行。由于该厂的启,备变经常带公用负荷，故也称其为“公备变”。 (3)当一台启,备变停役或由于其他设备有异常使一台启,备变不能运行时，可由另一台启,备变带两段公用母线。因此，对公用负荷而言，两台启,备变是互为备用的电源。在这种接线方式中，三相三绕组(或分裂绕组)工作变压器也可用两台三相双绕组工作变压器所代替，但需作技术经济比较。 17 第二种接线，如图2,2，每个机组单元设置两台三绕组或分裂绕组的工作变压器，每两台机组设公用的两台三绕 组或分裂绕组变压器作启动兼 备用变压器。这种接线的特点 是:工作电源经两台三绕组或 分裂中压绕组变压器，分接至 四段高压厂用母线，既带机组 单元负荷，又带公用负荷。启,备变 图2,2 600MW机组高压厂用电系统接线(二) 平时不带负荷。 这种高压厂用电系统接线形式，既可用于采用6KV一个电压等级的接线，也可用于采用10.5KV和3.15KV两个电压等级的高压厂用电系统接线。 2(400V厂用电系统基本接线 600MW机组单元低压厂用电系统，其工作电源和备用电源都从高压厂用母线上引接，对于设有10.5KV和3.15KV两级高压厂用电的，一般从10.5KV母线上引接。400V(或380V)低压厂用电系统，通常在一个单元中设有若干个动力中心(简称PC)和由PC供电的若干个电动机(马达)控制中心(简称MCC)。一般容量在75,200KW之间的电动机和150,650KW之间的静态负荷接于动力中心(PC)，容量小于75KW的电动机和小功率加热器等杂散负荷接于电动机控制中心(MCC)。从电动机控制中心又可接出至车间就地配电屏(PDP)，供本车间小容量杂散负荷。 400V各动力中心，如汽轮机PC、锅炉PC、除灰PC、水处理PC等，基本接线为单母线分段。每一个400V的PC单元设两段母线，每段母线通过一台低压厂用变压器供电，两台变压器的高压侧分别接至厂用高压母线的不同分段上。两段低压母线之间设一联络断路器。工作电源与备用电源之间的关系，采用暗备用方式，即两台低压厂用变压器(简称低厂变)互为备用，一台低厂变故障或其他原因停役时，另一台低厂变能满足同时带两段母线的负荷运行的要求。也就是说，一台低厂变退出工作后，可合上两段母线的联18 络断路器，由另一台低厂变带两段母线的负荷。但在正常运行时，一般两台低厂变是不能并联工作的，即不可合上联络断路器，因为PC的所有设备的短路容量均按一台低厂变提供的短路电流选择的。 3(400V保安MCC基本接线 对于在 图2,3交流保安MCC基本接线 (a)保安MCC有二个电源;(b)保安MCC有三个电源 失去正常厂用电的事故中，会危及机组主、辅机安全，造成永久性损坏的负荷，即机组的保安负荷，由专门设置的保安电动机控制中心(MCC)对其集中供电。每台600MW机组设置一台柴油发电机作为交流保安负荷的备用电源(也称交流保安电源)。600MW机组单元一般设置有汽轮机保安MCC和锅炉保安MCC，也有只设一段母线的保安MCC，基本接线如图2,3所示。图(a)中保安MCC每段有二个电源。正常运行时，每段保安MCC由机组单元低压厂用动力中心供电。当保安MCC失电时，柴油发电机自动投入，一般15s 19 内可向失电的保安MCC恢复供电。图(b)中保安段母线有三路电源，即机组单元厂用PC、公用PC、柴油发电机。正常运行时，由机组单元厂用PC供电;当保安MCC母线失电时，自动切换至公用PC供电，同时启动柴油发电机。如果柴油发电机电压已达到额定值(约经10s)，而保安MCC母线仍然为低电压，则由柴油发电机发出切除公用PC供电命令，改由柴油发电机供电。 为了确保柴油发电机处于完整的备用状态，对柴油发电机应定期进行带负荷试验。柴油发电机一般不允许在厂用电系统并列运行(防止短路容量超过400V开关设备的额定值)，因此，柴油发电机还必须配置一套试验负荷装置。 第二节 厂用电系统中性点接地方式 一、高压厂用电系统的中性点接地方式 高压(3KV、6KV、10KV)厂用电系统中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关:当接地电容电流小于10A时，可采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式;当接地电容电流大于10A时，可采用中电阻接地方式，也可采用电感补偿(消弧线圈)或电感补偿并联高电阻的接地方式。目前电厂的高压厂用电系统多采用中性点经电阻接地的方式。 高压厂用电系统采用中性点不接地方式的主要特点是: (1)发生单相接地故障时，流过故障点的电流为较小的电容性电流，且三相线电压仍基本平衡。 20 (2)当高压厂用电系统的单相接地电容电流小于10A时，一般允许继续运行，为处理这种故障争取了时间。 (3)当高压厂用电系统的单相接地电容电流大于10A时，接地处的电弧(非金属性接地)不易自动消除，将产生较高的电弧接地过电压(可达额定相电压幅值的3.5倍)，并容易发展为多相短路。故接地保护应动作于跳闸，中断对厂用设备的供电。 (4)实现有选择性的接地保护比较困难，需要采用灵敏的零序方向保护。以往采用反应零序电压的母线绝缘监视装置，在发现接地故障时，需对馈线逐条拉闸才能判断出故障回路。 (5)无需中性点接地装置。这种中性点不接地方式应用在单相接地电容电流小于10A的高压厂用电系统中比较合适。但为了降低间隙性电弧接地过电压水平和便于寻找接地故障点，采用中性点经高电阻或中电阻接地方式更好。 中性点经高电阻或中电阻接地的主要特点是: (1)选择适当的电阻，可以抑制单相接地故障时非故障相的过电压倍数不超过额定相电压幅值的2.6倍，避免故障扩大。 (2)当发生单相接地故障时，故障点流过一固定的电阻性电流，有利于确保馈线的零序保护动作。 (3)接地总电流小于15A时(大电阻接地方式，一般按I?I原则选择接地电阻)，RC 保护动作于信号;接地总电流大于15A时，改为中电阻接地方式(增大I)，保护动作R于跳闸。 (4)需增加中性点接地装置。 二、低压厂用电系统中性点接地方式 低压厂用电系统中性点接地方式主要有两种:中性点直接接地方式和中性点经高电阻接地方式。600MW机组单元厂用400V系统，多采用中性点经高电阻接地的方式，但也有采用中性点直接接地方式的。 低压厂用电系统经高电阻接地的主要特点是: 21 (1)当发生单相接地故障时，可以避免开关立即跳闸和电动机停运，也不会使一相的熔断器熔断造成电动机两相运行，提高了低压厂用电系统的运行可靠性。 (2)当发生单相接地故障时，单相电流值在小范围内变化，可以采用简单的接地保护装置，实现有选择性的动作。 (3)必须另外设置照明、检修网络，需要增加照明和其他单相负荷的供电变压器，但也消除了动力网络和照明、检修网络相互间的影响。 (4)不需要为了满足短路保护的灵敏度而放大馈线电缆的截面。 (5)接地电阻值的大小以满足所选用的接地指示装置动作为原则，但不应超过电动机带单相接地运行的允许电流值(一般按10A考虑)。 低压厂用电系统中性点经高电阻接地与接地指示之一:当采用发光二极管作高阻接地指示灯时，可取中性点接地电阻为44Ω。在变压器出口发生单相金属性接地时，出现最大的单相接地故障电流，取最大电容性电流为1A，最大电阻性电流为230V,44Ω?5.2A，则总的接地电流最大值约为5.3A(为电容性电流与电阻性电流的相量和)。单相接地电流的最小值，可从最长的供电电缆末端发生接地故障时求得。若按长300m、截 2面3?4mm铝芯电缆电阻为2.32Ω，并计及接地装置的接地电阻(取10Ω)，则求得接地故障电流最小值为220V,(44，2.32，10)Ω?3.9A。由于接地电流保持在3.9,5.3A范围内，满足接地指示灯发亮的要求(接地电流1A时，指示灯亮;接地电流1.5A时，指示灯全亮)。 低压厂用电系统采用中性点经高电阻接地的一种接线，即在变压器380V侧中性点连接44Ω接地电阻，并可在变压器的进线屏上控制，改变接地方式(不接地或经电阻接地两种)。中性点还经常接一只电压继电器，用来发出网络单相接地故障信号。信号发送到运行人员值班处，运行人员获悉信号后，首先到中央配电装置室投入接地电阻(当原来是不接地方式运行时)，屏上高电阻接地指示灯发亮的回路，即为发生接地的馈钱。如故障发生在去车间的干线上，运行人员应到车间盘检查。当某一支路的高电阻指示灯发亮时，即表明该支路发生接地。若所有支路都未发现接地故障，即说明接地发生在车22 间盘母线上。此外，为了防止变压器高、低压绕组间击穿或380V网络中产生感应过电压，在380V侧中性点上，与接地电阻并列装设一只击穿熔断器。 岱海电厂一期厂用电系统接地方式采用: 10.5KV系统:中性点经10.2Ω中电阻接地，单相接地电流控制在600A左右，保护动作于跳闸。 Ω，总故障电流3.15KV系统:中性点经容量为30KVA变压器接地，二次侧电阻0.41限制在15A以下，保护动作于信号。 400V系统接地方式待定。有两种选择:一是全部中性点直接接地。二是除照明和检修用380,220V电源系统为中性点直接接地、保护动作于跳闸外，其余均采用高阻接地。 以下是两个类似系统的接地方式:(仅供参考) 1. 平圩电厂 10.5KV系统，中性点经中电阻接地，单相接地电流控制在600A左右，保护动作于跳闸。 3.15KV系统，中性点经高电阻接地，单相接地电流控制在5,10A，保护动作于信号。 400V系统，中性点经高电阻接地，采用中性点变比为400,100的单相变压器接地，二次侧接电阻5.4Ω，保护动作于信号。 2. 北仑港电厂 10.5KV系统，中性点经10.1Ω中电阻接地，单相接地电流控制在400,1500A左右，保护动作于跳闸。 3.15KV系统，中性点经变压器高电阻接地，二次侧接电阻，总故障电流限制在15A以下，保护动作于信号。 400KV系统，分二类:汽轮机、锅炉、出灰的400V 低压厂用变压器，中性点经20Ω高电阻接地，总故障电流限制在15A以下，保护动作于信号;升压变电所的400V低压厂用变压器，中性点为直接接地。 23 第三节 厂用变压器的选择及其综合保护 厂用变压器的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动兼备用变压器的选择。选择内容一般包括:变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。 额定电压，根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压而确定。 工作变压器的台数与型式，主要与高压厂用母线的段数有关。而母线的段数又与高压厂用母线的电压等级有关。当只有6KV一种电压等级时，,般分两段;当10KV与3KV电压等级同时存在时，则分四段(10KV两段和3KV两段)。当只有6KV一种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用一台全容量的分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供两段母线;或选用两台50,容量的双绕组变压器，分别供两段母线。如出现10KV和3KV两种电压等级时，高压厂用工作变压器可选用两台50,容量的三绕组变压器，分别供四段母线。 下面介绍厂用变压器的容量选择。 对于600MW机组大型电厂，各厂的厂用负荷大小也可能不同，这与机炉类型、燃料种类和供水情况等有关。超临界机组的电动给水泵电机容量比同容量亚临界机组的电动给水泵电机容量约大50,左右;燃煤电厂因具有制粉系统，比燃油的耗电量大。另外，各种燃料的发热量不同，需要空气量也不同，风机的容量就不同。这几类负荷都是大容量负荷。 600MW机组电厂，各单元机组厂用电系统是独立的，当厂用工作变压器和启,备变台数，以及公用负荷正常由谁负担确定后，统计各段母线所接负荷，按照主机满发的要求，便可选出各台高压厂用变压器的容量。 变压器的阻抗是选择厂用工作变压器的一个重要指标。厂用工作变压器的阻抗要求比一般动力变压器的阻抗大，这是因为要限制变压器低压侧的短路容量，否则将影响到开关设备的选择。一般要求阻抗应大于10,。但是，阻抗过大又将影响厂用电动机自起动的困难。厂用工作变压器如果选用分裂绕组型式，则能在一定程度上缓和上述矛盾，24 因为分裂绕组变压器在正常工作时具有较小阻抗，而分裂绕组出口短路时则具有较高的电抗。 下面进一步介绍厂用变压器容量选择问题。 一、厂用电负荷分类 厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，按其重要性可分为四类: (1)?类厂用负荷。凡是属于单元机组本身运行所必需的负荷，短时停电会造成主辅设备损坏、危及人身安全、主机停运及影响大量出力的负荷，都属于?类负荷。如:火电厂的给水泵、凝结水泵、循环水泵、引风机、送风机、给粉机等。通常，它们设有两套或多套相同的设备。例如:?2?100,表示有2套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行就能使主机带满负荷;正常运行时，一套运行，另一套备用或检修，可以互相联锁切换，如凝结水泵、工业水泵、疏水泵等。?2?50,表示有两套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带50,的负荷;正常运行时，2套同时运行，没有备用，其中一套因故障停运时，则主机降低出力到50,，如引风机、送风机、一次风机等。?3?50,表示有3套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带50,负荷;正常运行时，2套运行，另一套备用或检修，可以互相联锁切换;其中一套停运时，不影响主机的出力，如真空泵、电动给水泵。?2?50,，1?30,表示有3套相类似的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带50,或30,负荷;正常运行时，2套50,的设备运行，另一套30,的设备为备用，可以互相联锁切换。其中一套停运时，主机可带100,或80,负荷，如给水泵。?5?30,表示5套相同的辅助设备，每一套辅助设备运行能使主机带30,负荷;正常运行时，4套运行，主设备带满负荷运行时尚有一定的裕度，另有一套备用或检修，可以互相联锁切换;如遇两套同时停运时，主机尚能带90,负荷，如磨煤机、给煤机等。这些负荷分别接到两个独立电源的母线上，并设有备用电源，当工作电源失去，备用电源就立即自动投入。 (2)?类负荷。允许短时停电(几分至几个小时)，恢复供电后，不致造成生产紊 25 乱的厂用负荷，属于?类厂用负荷。此类负荷一般属于公用性质负荷，不需要24小时连续运行，而是间断性运行，如上煤、除灰、水处理系统等的负荷。一般它们也有备用电源，常用手动切换。 (3)?类厂用负荷。较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上不方便者，都属于?类厂用负荷。如修配车间、试验室、油处理室等负荷。通常由一个电源供电，在大型电厂中，也常采用两路电源供电。 (4)事故保安负荷。在200MW及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较高，要求在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。按对电源要求的不同它又可分为:直流保安负荷，如发电机的直流润滑油泵、直流密封油泵等;交流不停电保安负荷，如实时控制用的计算机;允许短时停电的交流保安负荷，如盘车电动机、交流润滑油泵、交流密封油泵、除灰用事故冲洗水泵、消防水泵等。为满足事故保安负荷的供电要求，对大容量机组应设置事故保安电源。通常，事故保安负荷是由蓄电池组、柴油发电机组、燃汽轮机组或具有可靠的外部独立电源作为其备用电源。 二、厂用负荷的计算原则 计算变压器的容量时，不但要统计变压器连接分段母线上实际所接电动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的，是连续运行的还是断续运行的。为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运行方式进行分类。并常用下列名词来加以区分。 经常负荷,,每天都要使用的电动机; 不经常负荷,,只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷; 连续负荷,,每次连续运转2小时以上的负荷; 短时负荷,,每次仅运转10,120min的负荷; 断续负荷,,反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷。 变压器母线分段上负荷计算原则如下: 26 (1)经常连续运行的负荷应全部计入。如吸风机、送风机、电动给水泵、循环水泵、凝结水泵、真空泵等电动机。 (2)连续而不经常运行的负荷应计入。如充电机、事故备用油泵、备用电动给水泵等电动机。 (3)经常而断续运行的负荷亦应计入。如疏水泵、空压机等电动机。 (4)短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。如行车、电焊机等。但在选择变压器时，变压器容量应留有适当裕度。 (5)由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。 除了考虑所接的负荷因素外，还应考虑:?自启动时的电压降;?低压侧短路容量;?再有一定的备用裕度。 附主要厂用负荷表见表2,1: 27 表2,1 主要厂用负荷表 名称 负荷类别 运行方式 备注 盘车电动机 保安 不经常、连续 顶轴油泵 保安 不经常、短时 交流润滑油泵 保安 不经常、连续 浮充电装置 保安 经常、连续 机炉自控电源 保安 经常、连续 吸风机 I 类厂用负荷 I 送风机 用于送风时为I 排粉机 I(?) 经常、连续 无煤粉仓时为I 磨煤机 (I)? 无煤粉仓时为I 给煤机 (I)? I 给粉机 I 射水泵(或真空泵) 经常、连续 I 凝结水泵 经常、连续 I 循环水泵 经常、连续 用汽动给水泵无此项 I 给水泵 经常、连续 I 备用给水泵 不经常、连续 28 充电机 ? 不经常、连续 浮充电装置(硅整流) ? 经常、连续 空压机 ? 经常、短时 变压器冷却风机 ? 经常、连续 I 通信电源 经常、连续 输煤皮带 碎煤机 ? 经常、连续 磁铁分离器 灰浆泵 碎渣机 ? 经常、连续 电气除尘器 I 中央循环水泵 经常、连续 I 消防水泵 不经常、短时 与工业水泵合用时 生活水泵 (?)、? 经常、短时 为? 冷却塔通风机 ? 经常、连续 化学水处理室 (I)、? 经常(或短时)、连续 中央修配问 ? 经常、连续 大于300MW机组 电气试验室 ? 不经常、短时 为 I 起重机械 ? 不经常、断续 三、6KV/0.4KV干式变压器保护 6KV/0.4KV干式变压器保护采用南京东大金智公司生产的WDZ-440型低压变压器综 29 合保护测控装置，用于低压变压器的综合保护和测控。对特大型低压变压器(5600KVA 及以上，或主保护灵敏度校验要求不合格者)需加装与之配套的WDZ-441低压变压器微 机差动保护装置。装置可配置独立的操作回路和防跳回路，适用于各种出口的变压器回 路。 (一)主要保护功能 1、高压侧电流速断保护 其动作判据为: I=max(I，I，I)，I=-(I+I) maxabcbac I,I sdmax t,t sd 式中，I:A、B、C相电流(I，I，I)最大值(A) maxabc I:速断动作电流(A) sd t:整定的速断保护动作时间(s) sd 2、高压侧电流限时速断保护 其动作判据为: I,I maxxssd t,t xssd 式中，I:限时速断动作电流(A) xssd t:整定的限时速断保护动作时间(s) xssd 30 3、高压侧过流保护 其动作判据为: I,I maxgl t,t gl式中，I:整定的高压侧过流动作值(A) gl t:整定的高压侧过流动作时间(s) gl 4、高压侧过负荷保护 装置提供低压变压器高压侧过负荷保护，其时间特性可选择定时限、正常反时限、 非常反时限或超常反时限四种动作时间特性之一。 5、高压侧负序过流一段保护 其动作判据为: I,I 221dz t,t 21dz 式中，I:负序过流一段电流动作值(A) 21dz t:负序过流一段保护动作时间(s) 21dz 6、高压侧负序过流二段保护 其动作判据为: I,I 222dz t,t 22dz 式中，I:负序过流二段电流动作值(A) 22dz 31 t:负序过流二段保护动作时间(s) 22dz 7、高压侧接地保护 采用零序电流互感器获取低压变压器的高压侧零序电流，构成低压变压器的高压侧单相接地保护。为防止在低压变压器较大的零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流Imax作制动量。零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供I=0.02A和I=0.2A两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I=0.02A;0e0e0e中性点大电流接地时，取I=0.2A。 0e 8、低压侧零序过流保护 低压变压器低压侧中性线电流经变换后，输入CPU系统，构成变压器低压侧零序过流保护，为了方便与下一级保护相配合，保护具有四种时间特性可供选择。 (1)定时限零序过流保护 (2)正常反时限零序过流保护 (3)非常反时限零序过流保护 (4)超常反时限零序过流保护 9、非电量保护 非电量保护主要用于轻、重瓦斯或温度保护，作为常开接点的开关量输入，驱动电源由本装置提供(+24V)。外部接点闭合时就启动相应的非电量保护。本装置提供三个常开接点的非电量开关量输入。每种非电量保护可选择跳闸或发信，并可独立整定其动作时间。 (二)WDZ—440保护装置的主要画面显示 1、装置主画面 32 定值区号保护实时时钟 02-03-26 SET=1年 月 日 13:08:37 No=04时 分 秒低压变压器保护装置地址 Ia= 0.00A Ic= 0.00A实时显示的交 I2= 0.00A保护装置型号流量有效值 I0l= 0.00A 装置主画面 如上图所示，装置正常运行时，初始画面显示当前的日期、时间，该保护装置的型号，定值区号，装置地址，以及各交流量的有效值。 2、动作显示 动作报告序号 动作元件的动作时刻 02-03-27 No.005年 月 日 16:18:26.613 C故障相时 分 秒 毫秒 高侧过流保护 Ia= 0.00A Ib= 5.02A Ic= 5.00A动作保护事件动作时的故障量 I2= 2.92A 动作报告显示画面就是故障时的显示主画面，如图上所示。装置故障的时候，动作报告画面显示动作的时间、保护事件、故障相、故障量等信息。上图是跳闸报告，预警报告类似。 3、统计报告显示 统计报告显示画面如下: 统计报告保护跳闸次数 P_Trip 0保护合闸次数 P_Close 0遥控跳闸次数 YK_Trip 0遥控合闸次数 YK_Close 0 Reset 0复位次数 33 第四节 厂用电源的切换及微机厂用电切换技术 前面已述，厂用负荷设有两个电源，即工作电源和备用电源。在正常运行时，厂用负荷母线由工作电源供电，而备用电源处于断开状态。 对于大容量机组，由于采用发电机,变压器组单元接线，机组单元厂用工作电源从发电机出口引接，而发电机出口一般又不装设断路器，为了发电机组的起动尚需设置起动电源，并将起动电源兼作备用电源。在此情况下，机组起动时，其厂用负荷需由启,备变供电，待机组起动完成后，再切换至由工作电源(接至发电机出口的工作变压器)供电;而在机组正常停机(计划停机)时，停机前又要将厂用负荷母线从工作电源切换至备用电源供电，以保证安全停机。此外，在厂用工作电源发生事故(包括高压厂用工作变压器、发电机、主变压器、汽轮机等事故)而被切除时，又要求备用电源尽快自动投入。因此，厂用电源的切换在发电厂中是经常发生的。 对于600MW机组电厂的厂用工作电源与事故备用电源之间的切换有很高的要求:其一，厂用电系统的任何设备(电动机、断路器等)不能由于厂用电的切换而承受不允许的过载和冲击;其二，在厂用电切换过程中，必须尽可能地保证机组的连续输出功率、机组控制的稳定和机炉的安全运行。 600MW机组的厂用备用电源一般接220KV电网。如果厂内没有装设500KV与220KV之间的联络变压器，则厂用工作电源与备用电源之间可能有较大的电压差和相角差。电压差可以用备用变压器的有载分接开关来调节。相角差则决定于电网的潮流，是无法控制的。按照实践经验，当相角差小于15?时，厂用电切换造成电磁环网的冲击电流是厂用变压器所能承受的。否则，就只能改变运行方式或者采用快速自动切换。 一、厂用电失电影响与切换分析 厂用母线的工作电源由于某种故障而被切除，即母线的进线断路器跳闸后，由于连接在母线上运行的电动机的定子电流和转子电流都不会立即变为零，电动机定子绕组将34 产生变频反馈电压，即母线存在残压。残压的大小和频率都随时间而降低，衰减的速度与母线上所接电动机台数、负荷大小等因素有关。另一方面，电动机的转速下降。失电后，电动机转速逐渐下降的过程称为惰行。电动机转速下降的快慢主要决定于负荷和机械常数。一般经0.5s后转速约降至(0.85,0.95)倍额定转速，若在此时间内投入备用电源，一般情况下，电动机能较迅速地恢复到正常稳定运行。 如果备用电源投入时间太迟，停电时间过长，电动机转速下降多，且不相同，不仅会影响电动机的自起动，而且将对机组运行工况产生严重影响。因此，厂用母线失电后，应尽快投入备用电源。另一方面，从减小备用电源自动投入时刻对参与自起动的电动机的冲击电流考虑，还必须分析母线残压与备用电源电压之间的相位关系。 电动机的自起动就是正常运行时，其供电母线电压突然消失或显著降低时，如果经 ,1.5s)在其转速未下降很多或尚未停转以前，厂用母线电压又过短时间(一般为0.5 恢复到正常(比如电源故障排除或备用电源自投)，电动机就会自行加速，恢复到正常运行。 电厂中有许多重要设备的电动机都要参与自起动，以保障机、炉运行少受影响。因为有成批的电动机同时参与自起动，很大的电流会在厂用变压器和线路等元件中引起较大的电压降，使厂用母线电压下降很多。这样，就有可能使母线电压过低，导致一些电动机的电磁转矩小于机械阻力转矩而无法起动，还有可能因起动时间过长而引起电动机过热，甚至危及电动机的安全和寿命以及厂用系统的稳定。所以为保证自起动能够实现，根据电动机的容量和端电压或母线电压等条件做了一些措施: 1. 电动机正常起动时，各电动机错开起动时间，厂用母线最低允许值为额定电压的80% 。 2. 自起动时，厂用母线最低允许值为额定电压的65,70% 。 3. 限制参与自起动的电动机数量，对不重要设备的电动机加装低电压保护，延时0.5s断开，不参加自起动。 4. 阻力转矩为定值的重要设备的电动机:因它只能在接近额定电压下起动，也不 35 参加自起动。对这些机械设备，电动机均可采用低电压保护。当厂用母线电压低于临界值(电动机的最大转矩下降到等于阻力转矩)时，把它们从母线上断开。这样，可改善未曾断开的重要电动机自起动条件。 5. 对重要的机械设备，应选用具有高起动转矩和允许过载倍数较大的电动机。 6. 在不得已的情况下，可切除两段母线中的一段母线，使整个机组能维持50,负荷运行。 二、厂用电源的切换方式 厂用电源的切换方式，除按操作控制分手动与自动外，还可按运行状态、断路器的动作顺序、切换的速度等进行区分。 1(按运行状态区分 (1)正常切换。在正常运行时，由于运行的需要(如开机、停机等)，厂用母线从一个电源切换到另一个电源，对切换速度没有特殊要求。 (2)事故切换。由于发生事故(包括单元接线中的高厂变、发电机、主变压器、汽轮机和锅炉等事故)，厂用母线的工作电源被切除时，要求备用电源自动投入，以实现尽快安全切换。 2(按断路器的动作顺序区分 (1)并联切换。在切换期间，工作电源和备用电源是短时并联运行的，它的优点是保证厂用电连续供给，缺点是并联期间短路容量增大，增加了断路器的断流要求。但由于并联时间很短(一般在几秒内)，发生事故的机率低，所以在正常的切换中被广泛采用。但应注意观测工作电源与备用电源之间的电压差和相角差。 (2)断电切换(串联切换)。其切换过程是:一个电源切除后，才允许投入另一个电源，一般是利用被切除电源断路器的辅助触点去接通备用电源断路器的合闸回路。因此厂用母线上出现一个断电时间，断电时间的长短与断路器的合闸速度有关。其优缺点与并联切换相反。 (3)同时切换。在切换时，切除一个电源和投入另一个电源的脉冲信号同时发出。36 由于断路器分闸时间和合闸时间的长短不同以及本身动作时间的分散性，在切换期间，一般有几个周波的断电时间，但也有可能出现1,2周波两个电源并联的情况。所以在厂用母线故障及在母线供电的馈线回路故障时应闭锁切换装置，否则投入故障供电网会因短路容量增大而有可能造成断路器爆炸的危险。 3(按切换速度区分 (1)快速切换。一般是指在厂用母线上的电动机反馈电压(即母线残压)与待投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许承受的合闸冲击电流前合上备用电源。快速切换的断路器动作顺序可以是先断后合或同时进行，前者称为快速断电切换，后者称为快速同时切换。 (2)慢速切换。主要指残压切换，即工作电源切除后，当母线残压下降到额定电压的20,,40,后合上备用电源。残压切换虽然能保证电动机所受的合闸冲击电流不致过大，但由于停电时间较长，对电动机自起动和机、炉运行工况产生不利影响。慢速切换通常作为快速切换的后备切换。 国内在大容量机组厂用电源的切换中，厂用电电源的正常切换，一般采用并联切换。事故切换，一般采用断电切换，而且切换过程不进行同期检定，在工作电源断路器跳闸后，立即联动合上备用电源断路器。这是一种快速断电切换，但实现安全快速切换的一个条件是:厂用母线上电源回路断路器必须具备快速合闸的性能，断路器的固有合闸时间一般不要超过5个周波(0.1s)。在有的电厂中，事故切换也采用快速同时切换。 三、600MW机组单元厂用电源切换简介(仅供参考) 在此仅对平圩电厂、北仑港电厂和石洞口第二电厂的厂用电源切换作些介绍。 600MW机组都采用发电机,变压器单元接线，厂用电系统工作电源由发电机出口引接，而发电机出口未装断路器，起动,备用变压器都从220KV母线或系统引接。各厂的厂用高压系统的电气接线不同，厂用电源切换各电厂有所不同。 (一)平圩电厂的厂用电源切换 平圩电厂的厂用电系统工作电源与启动,备用电源之间的切换方式，采用美国的设 37 计原则，即:由于工作电源(或厂用母线的残余电动势)与启动,备用电源之间可能出现非同期情况，故采用带有同期检定厂用母线的快速自动切换装置，并带有“慢速断电切换”作后备。据此原则，采用了美国GE公司生产的SLJ21型同期检测装置，作为厂用母线的同期快速切换及手动慢速切换。 1(自动切换(事故切换) 正常情况下，SLJ21型同期检测装置中的两组线圈，分别接在厂用母线及启动,备用变压器的TV二次回路中。当工作电源与启动,备用电源之间的电动势夹角?20?时，该装置将发出合闸脉冲信号去启动备用电源断路器的合闸回路。当工作电源断路器事故跳闸时，其辅助触点将接通备用电源断路器合闸回路，使备用电源快速投入，即实现快速切换。若两电源之间的电动势夹角,20?，SLJ21将发出一闭锁合闸脉冲，此时，即使工作电源失去，备用电源断路器也无法合闸，只有当厂用母线残压衰减到20,额定电压时，SLJ21中的低电压继电器动作，才能接通备用电源断路器合闸回路，此即所谓“慢速断电切换方式”。 由于启动,备用电源断路器采用的是西门子真空断路器，其合闸时间仅为5个周波，而启动,备用电源系统正常情况下与发电机,变压器系统是联网的，即工作电源电动势与启动,备用电源电动势基本上是同相位的，故当工作电源失去时，厂用母线上的残余电动势(母线上接有几台大容量电动机)在5个周波时间内很少会将两电动势夹角拉开20?，故对真空断路器实现快速切换的成功率是很高的，国内外同类型电厂已有此运行经验。 采用闭锁合闸两电动势夹角为20?，是从事故快速切换和正常手动并联切换两方面考虑的。当启动,备用电源和工作电源之间的电动势夹角为20?时，两电动势之间的电动势差大约为0.34标么值。并联切换时，这个电压将通过启动,备用变压器和厂用工作变压器绕组产生一循环电流，这个电流由于存在时间短不会产生大的影响，它不会使厂用母线上的电压下降过大，电动机暂态电流也比较小，且持续时间短。 慢速切换方式考虑母线电压降至20,额定电压时，才实行切换，是因为母线残压下38 降到20,所需的时间大约为1,5s。在此期间，部分电动机已被低电压保护切除，以满足部分重要电动机的自起动。另外，当母线残压下降到20,额定电压时，对同期相位已无要求，即使最严重的反相(180?)情况也不会对备用变压器及电动机造成危害。 2(手动切换(正常切换) 正常情况下，需将工作电源切换至启动,备用电源供电方式时，只要将工作电源断路器断开，则启动,备用电源断路器经上述同期检定后将自动投入。当发电机起动并网运行后，厂用母线供电需由启动,备用电源供电转为厂用工作电源供电，此时只需将工作电源断路器合上(经同期检定)，其断路器辅助触点将自动跳开启动,备用电源断路器。在切换期间将出现两个电源短时并联运行。 (二)北仑港电厂的厂用电源切换 1(正常切换 厂用电源的正常切换采用手动准同期方式，用于发电机组正常启动或停机过程中，中压厂用母线供电从启,备变切换到厂总变或由厂总变切换到启,备变的正常切换操作。该切换采用瞬时并列法(即并联切换)。当厂用电源需从启,备变切换到由厂总变供电时，合上工作电源断路器的同期开关，利用手动同期监视表计进行同期监视，如同期条件满足，同期检定继电器的动作，操作对应的操作开关手柄对应的工作电源断路器合上，厂总变和启,备变并列运行，手柄复位后，自动跳开对应的备自电源断路器。并列运行时间取决于操作手柄复位时间，如并列运行超过1,2s，会发出指令，令工作电源断路器跳闸。从工作电源正常切换到备用电源时，其操作与上述类似。 2(事故快速切换 对中压厂用母线的供电还设有快速切换，当发电机、主变压器和厂总变保护动作出口跳中压厂用母线工作电源断路器的同时，也向中压厂用母线备用电源断路器发出合闸指令，并经快速同期检测继电器检定后，发出合闸脉冲，合上中压厂用母线备用电源断路器。这种切换属快速同时切换。 3(厂用400V电源切换方式 39 厂用400V系统，在正常运行方式下，成对的低压厂用母线分段运行，互为暗备用。为防止成对的低压厂用变压器并列运行，其中的联络断路器均与低压厂用母线进线断路器设有闭锁装置。只有在母线分段时(联络断路器处于断开状态)，低压厂用母线进线断路器才能手动操作合闸或母线不分段(联络断路器处于合闸状态)，一段的进线断路器断开，则另一段的进线断路器能手动操作合闸。只有在任一台进线断路器断开后，联络断路器才能合上。 对于备用电源自动投入装置，由于该厂建设划分为若干岛(相当于车间或分场)分开招标，各承包商有各自的做法。汽轮机岛的做法为:当低压厂用变压器差动保护动作，则实现备用电源自动投入，即跳开故障变压器所在回路的母线进线断路器，并自动合上联络断路器。除灰岛的做法为:低压厂用母线联络断路器与进线断路器之间设有联锁回路，当母线的进线断路器跳闸后，使联络断路器自动合上。锅炉岛的做法为:进线断路器与联络断路器之间采用机械式钥匙联锁，只有进线断路器跳闸后，才允许合联络断路器，没有备用电源自动投入的功能。顺便提及，该厂低压厂用变压器的高、低压断路器均设有联锁装置，即只有在高压侧断路器合闸后，才允许低压侧断路器合闸，高压侧断路器跳闸后连动跳低压侧断路器。在具体做法上，也各家有各自的方案，如汽轮机岛、锅炉岛、煤岛采用断路器触点联锁，除灰岛则采用无电压检定联锁。 (三)石洞口第二电厂的厂用电源切换方式 1(6KV厂用电源的正常切换(手动切换) 厂用高压6KV的工作电源与启动,备用电源，正常切换(开机或停机)时，采用经同步检定的手动短时并联切换法，需手动操作同期开关和控制开关。切换回路中未设备用电源断路器合上后联动跳工作电源断路器的回路。因此，要求手动合闸备用电源断路器后，应立即手动跳开工作电源断路器，两电源并联时间的长短取决于这一操作。 2(6KV厂用电源的自动切换 (1)快速切换和慢速切换。 1)当机组与系统并列运行时，因机组内部发生故障(包括锅炉、汽轮机、发电机、40 主变压器、厂总变等)由有关保护继电器或自动装置动作，跳开发电机,变压器组的500KV断路器、发电机磁场开关和6KV工作电源断路器时，快速自动合上厂用母线的备用进线断路器，将厂用母线切换至备用电源供电，母线失电时间约为60ms。 2)该厂机组联锁也设有快速切换(FAST CUT BACK)回路，当系统发生故障，保护动作切除发电机,变压器组500KV的两只断路器，但发电机磁场开关和其他母线工作电源断路器(母线进线断路器)仍然处于合闸位置，机组转入仅带厂用负荷运行，以实现系统故障消除后迅速恢复对系统供电。在此情况下，如果因某种内部故障或快速削减厂用负荷失灵，引起机组保护出口跳闸(包括跳开厂用母线的进线断路器)，则启动厂用电源切换。若系统故障，发电机,变压器组500KV断路器跳闸至6KV母线进线断路器跳闸的时间,0.5s，则启动“快速切换”;若上述过程时间?0.5s，则闭锁了快速切换回路，而启动“慢速切换”回路，作为后备切换。该厂的“慢速切换”定为6KV母线残压下降至额定电压的30,以下时才起动。 (2)自动快速切换的方式与特点。 1)在快速切换的起动回路中，是用厂用母线工作电源断路器(即厂总变低压侧至6KV母线的断路器，也称其为常用进线断路器)快速转换的常闭辅助触点来启动备用电源断路器的合闸，这是“快速断电切换”方式。其优点是:?当发电机与系统并联运行时，由于机组内部故障或由于其他原因使工作电源断路器跳闸时，均能简单、可靠、迅速地合上备用电源断路器，?备用电源断路器的合闸必须在常用断路器断开时才可进行，避免了带故障合上备用电源断路器，也就避免了两个不同电源的并列运行。 2)在快速切换过程中，母线失电时间约60ms。6KV厂用母线常用进线断路器及备用进线断路器均采用具有高速、高能操动机构的VCP,W型真空断路器。根据制造厂提供的资料:断路器主触头的断开时间、断路器辅助动断触点的返回时间、备用电源断路器主触头的合闸时间等，如图2,4所示。 3)快速切换不经同期闭锁，亦未设滑差闭锁。其考虑是:?采用快速切换，母线失电时间仅60ms左右，电动机速度下降不多，滑差较小;?因母线失电时间极短，母 41 线残压与原系统电压相角差不可能拉开较大角度;?从系统来说，经计算，在极端情况下，工作电源与启动,备用电源之间的最大相角差?14?(切换时的初始相角可能的最大值)。 由于快速切换未经同期闭锁，可简化切换回路，提高切换的可靠性。但必须排除非同期下误投切的可能性。 0V厂用电源的切换 3(40 主要的厂用400V母线均采用两段母线供电。当任一段母线失电后，可手动遥控或就地合上联络断路器，没有装设备用电源自动投入装置。 4(保安母线供电电源的切换 保安母线接有确保机组安全的重要负荷，它有三个供电电源，按一定的顺序自动切换，以确保重要负荷的连续供电。 四、岱海电厂600MW机组微机厂用电切换技术简介 厂用电源的切换按电压等级分380V系统和6KV系统。岱海电厂厂用电源的切换装置均为南京东大金智公司生产。其中380KV系统采用MFC2031-1型微机备用电源自投装置，6KV系统采用MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置。现分别介绍如下: 一、MFC2031-1型微机备用电源自投装置 1. 概述 装置采用INTEL16位单片机80C196KC，全中文液晶显示菜单，性能优越，用户界面友好。装置具有完善的软硬件抗干扰措施，并具备485及RS232通信接口。 MFC2031-1型微机厂用低压备自投装置适用于发电厂低压厂用系统1个备用段(或备用 进线)备1个工作段的场合，也可用于其它1备1场合。 2. 原理简介 42 2.1系统接线图 典型的厂用低压电源系统如图1所示。 2.2 备自投原理 正常运行时，1DL合，1ZKK合，2ZKK分，2DL分(冷备用)或合(热备用)。当 进行自投时，先跳1ZKK，确认1ZKK分开后，再合2D L和2ZKK。 2.2.1 备自投就绪状态 当以下条件满足时，约10秒后备自投自动进入就绪状态: , 1DL合，1ZKK合，2ZKK分 , 1PT电压正常，2PT电压正常 6KV工作段 1DL 1ZKK 380V母线 1HJD2ZKK 1PT 2DL2PT 6KV备用段 图1 低压厂用电源系统示意图 2.2.2备自投的起动原则有 , 1DL跳闸，备自投起动，先联跳1ZKK，确认其跳开后，合2DL和 2ZKK。 , 1ZKK跳闸，备自投起动，合2DL和2ZKK。 , 380V母线三相失压，电压低于整定值U达整定延时时间T后，备自投起动，先跳21 1ZKK，确认其跳开后再合2DL和2ZKK。 2.2.3备自投的闭锁原则有 , 刚完成一次自投动作后。信号:“备投动作”、“备投闭锁”。 , 1DL、1ZKK和2DL、2ZKK均合上或均打开时，备自投无法进行自投。信号:“备投 43 闭锁”、“开位异常”。 , 备用无压，即2PT电压低于整定值U时，将不进行自投。信号“备投闭锁”、“备3 用无压”。该功能可根据需要进行投退。 , 备自投起动后，在发出跳1ZKK命令约0.6s后，若1ZKK辅助接点信号未返回，装置 将认为1ZKK拒动，为防止备用电源投入故障而不再发合2ZKK和2DL的命令。信号: “备投闭锁”、“开位异常”。 , 装置检测到1PT之1相或2相断线后，将自行闭锁自投。信号“备投闭锁”。液晶 显示“异常报告”中出现“PT断相”。 , 装置自检出CPU模块故障后，将自行闭锁自投。信号:“备投闭锁”、“装置故障”。 , “外部闭锁”接点闭合时，信号:“备投闭锁” 装置在以上闭锁情况下，将不再响应起动命令，不能作自投。在排除故障或情况消失后装置将自动复归，重新进入就绪状态，准备下一次自投。 2.2.4合2ZKK和2DL的条件 , ZKK已跳开 , 1PT三相电压低于残压整定值U 1 3.主要功能 MFC2031-1型微机备用电源自投装置的主要功能如下。 3.1自投功能 , 工作电源进线开关1ZKK跳闸后，自投备用电源。 , 工作母线失压，跳开工作电源，自投备用电源。 3.2联跳自投功能 , 工作电源进线开关1DL跳闸时，联锁跳开1ZKK，断开工作电源，自投备用电源。 联跳由1DL辅助接点起动。 3.3闭锁功能 , 动作一次后自行闭锁 , 备用无压，装置将闭锁(该功能可根据需要进行投退) , PT 断线，装置将闭锁 , 自检结果异常，装置将闭锁 , 工作、备用进线开关位置异常，装置将闭锁 3.4 自动复归功能 当就绪状态的条件满足时，装置能自动进入就绪状态，不须人工复归。 3.5测量显示功能 , 液晶显示380V母线电压U，U，U或U，U，U ABCABBCCA , 液晶显示备用电源电压U(或U、U) ACBCCA , 面板灯指示工作、备用电源开关合、分位置 44 , 当装置检测到有闭锁或故障情况时，液晶屏上将自动推出“异常报告”画面， 显示闭锁或故障原因。如果是装置内部故障，面板“装置故障”灯将点亮。也 可通过液晶菜单上的“异常报告”子菜单查看闭锁及故障情况。 3.6 传动试验功能 本装置可利用液晶菜单中的“试验”子菜单进行备自投动作试验，共可以进行三种试验:“高跳”起动、“低跳”起动及“失压”起动。这样，可以在不需外部输入信号的条件下，进行传动试验，试验装置出口及信号回路的完好性。 3.7 PT断线监视 当380V母线一相或二相电压断线时，装置将闭锁告警。 3.8 备用电源监视 当备用电源失电时，装置将闭锁告警。 3.9 事件追忆 在液晶显示“追忆”子菜单中，将显示最近10次自投动作的时间、动作原因、动作时有关测量值及出口命令执行情况等参数，可供事故分析参考。该10组事件具有掉电保持功能。 3.10 密码管理 装置内对重要操作如整定值修改、传动试验等均设密码锁功能，以防止误操作。对密码本身也具有修改功能。本装置出厂密码设置为1000，用户可以根据需要自行修改。 3.11 通讯功能 本装置具有两个通信接口，一个是485接口，可接入DCS系统或其它上位机系统，进行数据交换;另一个是232接口，可直接插上便携式电脑，利用便携机上的专业应用软件进行参数设定或动作保存分析等。 3.12自检功能 2 装置的CPU、RAM、ROM、EPROM和AD发生故障时，装置将闭锁告警。 3.12 时钟 装置内部设有硬件实时时钟，以记录装置动作时间等。该时钟可以由面板操作或上位系统进行校时，装置预留有GPS校时接口。 4. 液晶菜单说明 4.1 主菜单 按“,”“ ,”键，可选择子菜单,按确认键进入子菜单。 1.测量显示 2.定值设置 3.试验 45 4.追忆 5.校时 6.密码设置 7.异常报告 4.2 测量显示子菜单 装置将实时显示工作段Uab，Ubc，Uca，备用段Uab的值，该值为二次百分值，电压基准值为100V，例如:Uab=90%，即表示Uab二次电压值为90V。按“取消”键返回 主菜单。 Uab= 80.0% Ubc= 80.0% Uca= 80.0% Ua = 80.0% 01-06-01 12:10:10 4(3 定值设置子菜单 所有整定参数均储存在E2PROM中，平时，E2PROM允许写入开关应 拨向OFF，以免外界强干扰改写定值，需要修改定值时，将开关拨向ON，并输入软件密码。具体步骤为:打开面板，将最左边CPU插件外侧的小开关拨向ON(下方),按“,”“ ,”上下键可以选择，按“取消”键返回主菜单。当光标在数字键区域时，当连续按加减键时，数字可连续加减。定值输入完后必须按“确认”键确认，此时，合理定值将被写入装置的非易失ROM中，为保证可靠性，装置内部自动检查整定定值范围，越限定值将无法整定进装置。整定完所有的参数，重新检查无误后，将CPU板小开关拨回OFF。注意:修改定值时必须逐个定值确认。 密码 ?0000 母线残压U1=0050% 母线失压U2=0060% 备用无压U3=0040% 失压延时T=0500ms 通信地址 0001 整定范围: , U%:0----60%， 1 380V母线电压残压，在工作电源开关已跳开，且母线电压低于该值时，发出合46 备用电源开关命令。 , U%: 10%---80%， 2 380V母线失压整定值。当母线三相电压低于该值且达整定延时T1时，装置起动 自投。 , U%:20%---100%， 3 备用无压检定值。当备用电源电压低于该值时，装置将闭锁自投。 , T(ms):20---5000 1 失压起动延时。当母线三相电压低于U2%时间达T1时，装置自行起动，跳开工 作电源，投入备用电源。 , 通信地址: 0----255。 4(4 试验子菜单 进入试验状态后，此时输入正确口令后，通过移动光标，按下确认键，以检验装置的跳、合闸动作是否正确。按下取消键退出。 注意:此时出口动作情况与实际完全一致，因此，必须在确实需要的情况下作此试 验。 密码 ?0000 低跳:OK 失压:OK 高跳:OK 4(5 追忆子菜单 追忆显示时，按“,”“ ,”上下键可以翻屏，按“+” 、“-” 键可选择组号，按“取消”键返回主菜单。 第00组 动作时间: 2001-06-01 12:10:10:201 原因: 高跳 出口: 异常 动作时测量值: Uab= 80.0% Ubc= 80.0% Uca= 80.0% Ua= 80.0% 4(6 校时子菜单 47 按 “,”“,”键，可选择要修改的日历、时钟位,按“+”“-” 键修改，按 确认键确认, 按“取消”键返回主菜单。 2001-06-01 12:10:10 4. 7 密码设置 ,”“,”“,”键，可选择要修改的位,按“+”“-” 键修改，按 按“,”“ 确认键确认,按“取消”键返回主菜单。 旧密码:0000 新密码:0000 确认 :0000 4(8 异常报告 按“取消”键返回主菜单。 闭锁: 无 出错: 无 5(运行说明 要保证装置处于正常工作状态，必须具备以下条件: , 装置有电 , 装置不处于闭锁状态 因此运行巡检时必须检查装置是否处于闭锁状态，当面板“备投闭锁”指示灯亮时 或输出信号“备投闭锁”时，说明装置处于闭锁状态，具体原因可查看装置面板及 液晶中“异常报告”栏，不外乎以下几种: , 装置动作以后，电源尚未倒回。面板“备投动作”指示灯亮。 , PT断线。异常报告中出现“PT断线”。 , 备用无压。面板“备用无压”灯亮。 , 开位异常，即工作进线开关或备用进线开关均合上或均打开，或动作过程中工 作、备用开关存在拒动现象。面板“开位异常”灯亮。 48 , 装置内部故障。面板“装置故障”灯亮。 , “外部闭锁”接点处于闭合状态。 以上情况排除原因后，可按“复归”按钮解除，(不是面板复位键)，或等若干时 间后由装置自动复归。 二、MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置 1、概述 以往厂用电切换一般采用工作开关辅助接点直接(或经低压继电器、延时继电器)起动备用电源投入。这种方式，若合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差较大，或可能接近180:，将对电动机造成很大的合闸冲击。对加固定延时的切换方式，也因切换时系统运行方式、厂用负荷、故障类型等因素，不能可靠保证躲过反相点合闸。如待残压衰减到一定幅值后投入备用电源，则由于断电时间过长，母线电压和电动机的转速都下降很大，将严重影响锅炉运行工况，在这种情况下，一方面有些辅机势必退出运行，另一方面，备用电源合上后，由于电动机成组自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而导致自起动困难，甚至被迫停机停炉。 MFC2000-2型快切装置在硬件上采用了更为合理的双CPU架构，主从CPU分工协调，既保证了切换可靠性，又保证了切换速度及配置的灵活性;在软件上，采用汇编和C相结合的先进技术，既满足了速度要求，又充分发挥了C的强大功能;在功能上，增加了分支电流测量录波等其它实用功能;在人机界面方面，采用大液晶显示屏，中文菜单，能直接显示主接线并实时显示各种运行参数和状态;在通信方面，既有485口接入DCS系统，又有232口接便携机，并开发了上位机应用软件，可在便携机上进行实时监测、定值修改以及录波分析、储存打印等功能。 2、快速切换、同期捕捉切换、残压切换原理 快速切换 假设有图1所示的厂用电系统，工作电源由发电机端经厂用高压工作变压器引入， 49 备用电源由电厂高压母线或由系统经起动/备用变引入。正常运行时，厂用母线由工作电源供电，当工作电源侧发生故障时，必须跳开工作电源开关1DL，合2DL，跳开1DL时厂用母线失电，由于厂用负荷多为异步电动机，电动机将惰行，母线电压为众多电动机的合成反馈电压，称其为残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减。 3DL 4DL1DL 2DL 图, 厂用电一次系统(一段)简图 图, 母线残压特性示意图 以极坐标形式绘出的某300MW机组6KV母线残压相量变化轨迹(残压衰减较慢的情况)如图2所示。图中V 为母线残压，V 为备用电源电压，?U为备用电源电压与母DS 线残压间的差拍电压。合上备用电源后，电动机承受的电压U 为: M U = X / (X ，X) ?U (1) MMSM 式中，X--母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗. M X--电源的等值电抗. S 50 令K, X /(X，X，则 MSM ) U,K?U (2) M 为保证电动机安全自起动, U应小于电动机的允许起动电压, 设为1.1 倍额定电M 压U，则有: De K?U ,1.1 U (3) De ?U(,),1.1 / K (4) 设K,0.67，则?U(,),1.64。图,中，以A为圆心，以1.64为半径绘出弧线A',A''，则A',A''的右侧为备用电源允许合闸的安全区域，左侧则为不安全区域。若取K,0.95，则?U(,),1.15，图,中B',B''的左侧均为不安全区域。 假定正常运行时工作电源与备用电源同相，其电压相量端点为A，则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在A,B段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。 图2中，快速切换时间应小于0.2S，实际应用时，B点通常由相角来界定，如60:，考虑到合闸回路固有时间，合闸命令发出时的角度应小于60:，即应有一定的提前量，提前量的大小取决于频差和合闸时间，如在合闸固有时间内平均频差为1Hz，合闸时间为100ms，则提前量约为36:。 快速切换的整定值有两个，即频差和相角差，在装置发出合闸命令前瞬间将实测值与整定值进行比较，判断是否满足合闸条件。由于快速切换总是在起动后瞬间进行，因此频差和相差整定可取较小值。 同期捕捉切换 图2中，过B点后BC段为不安全区域，不允许切换。在C点后至CD段实现的切换以前通常称为“延时切换”或“短延时切换”。前面已分析过，用固定延时的方法并不可靠。最好的办法是实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源 51 电压向量第一次相位重合时合闸，这就是所谓的“同期捕捉切换”。以上图为例，同期捕捉切换时间约为0.6S, 对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。若能实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对电动机的自起动也很有利，因此时厂母电压衰减到65,,70,左右，电动机转速不至于下降很大，且备用电源合上时冲击最小。 需要说明的是，同期捕捉切换之“同期”与发电机同期并网之“同期”有很大不同，同期捕捉切换时，电动机相当于异步发电机，其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场，而转子不存在外加原动力和外加励磁电流。因此，备用电源合上时，若相角差不大，即使存在一些频差和压差，定子磁场也将很快恢复同步，电动机也很快恢复正常异步运行。所以，此处同期指在相角差零点附近一定范围内合闸(合上)。 在实现手段上，同期捕捉切换有两种基本方法:一种基于“恒定越前相角”原理，即根据正常厂用负荷下同期捕捉阶段相角变化的速度(取决于该时的频差)和合闸回路的总时间，计算并整定出合闸提前角，快切装置实时跟踪频差和相差，当相差达到整定值，且频差不超过整定范围时，即发合闸命令，当频差超范围时，放弃合闸，转入残压切换。这种方法缺点是合闸角精确度不高，且合闸角随厂用负载变化而变化。另一种基于“恒定越前时间”原理，即完全根据实时的频差、相差，依据一定的变化规律模型，计算出离相角差过零点的时间，当该时间接近合闸回路总时间时，发出合闸命令。该方法从理论上讲，能较精确地实现过零点合闸，且不受负荷变化影响。但实用时，需解决不少困难:一是要准确地找出频差、相角差变化的规律并给出相应的数学模型，不能简单地利用线性模型;二是由于厂用电反馈电压频率变化的不完全连续性(有跳变)及频率测量的间断性(10ms一点)等，造成频差及相差测量的间断和偏差;另外，合闸回路的时间52 也有一定的离散性等。由于在同期捕捉阶段，相差的变化速度可达1-2?/1ms，因此，任何一方面产生的误差都将大大降低合闸的准确性。 MFC2000系列快切装置的“恒定越前时间”同期捕捉切换方法，采用动态分阶段二阶数学模型来模拟相角差的变化，并用最小二乘法来克服频率变化及测量的离散性及间断性，使得合闸准确度大大提高。如不计合闸回路的时间偏差，可使合闸角限制在?10?以内。 同期捕捉切换整定值也有两个。当采用恒定越前相角方式时，为频差和相角差(越前角);当采用恒定越前时间方式时，为频差和越前时间(合闸回路总时间)。同期捕捉方式下，频差整定可取较大值。 残压切换 当残压衰减到20,,40,额定电压后实现的切换通常称为“残压切换”。残压切换虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。如上图情况下，残压衰减到40,的时间约为1秒，衰减到20,的时间约为1.4秒。而对另一机组的试验结果表明，衰减到20,的时间为2秒。 厂用电切换应用事项 由于厂用母线上电动机的特性有较大差异，合成的母线残压特性曲线与分类的电动机相角、残压曲线的差异也较大，因此安全区域的划定严格来说需根据各类电动机参数、特性、所带负荷等因素通过计算确定。实际运行中，可根据典型机组的试验确定母线残压特性。试验表明，母线电压和频率衰减的时间、速度和达到最初反相的时间，主要取 53 决于试验前该段母线的负载。负载越多，电压、频率、下降得越慢，达到首次反相和再次同相的时间越长。而相同负载容量下，负荷电流越大，则电压、频率下降得越快，达到最初反相和同相的时间越短。 快速切换的思想在快速开关问世以后才得以实现。快速开关的合闸时间一般小于100ms，有的甚至只有40-50ms左右，这为实现快速切换提供了必要条件。假定事故前工作电源与备用电源同相，并假定从事故发生到工作开关跳开瞬间，两电源仍同相，则若采用同时方式切换，且分合闸错开时间(断电时间)整定得很小(如10ms)，则备用电源合上时相角差也很小，冲击电流和自起动电流均很小。若采用串联切换，则断电时间至少为合闸时间，假定为100ms，对30万机组，相角差约为20:,30:左右，备用电源合闸时的冲击电流也不很大，一般不会造成设备损坏或快切失败。 国外在发电厂厂用电或其它有高压电动机场合，如化工、煤炭和冶金行业的变电站电源切换中，普遍采用结合快速开关的快速切换装置，且切换方式以同时方式为主。 快速切换能否实现，不仅取决于开关条件，还取决于系统结线、运行方式和故障类型。系统结线方式和运行方式决定了正常运行时厂用母线电压与备用电源电压间的初始相角，若该初始相角较大，如大于20:，则不仅事故切换时难以保证快速切换成功，连正常并联切换也将因环流太大而失败或造成设备损坏事故。故障类型则决定了从故障发生到工作开关跳开这一期间厂用母线电压和备用电源电压的频率、相角和幅值变化，此外，保护动作时间和各其它有关开关的动作时间及顺序也将影响频率、相角等的变化。 因此，实际情况下，可能出现这样的情况，一是某些电厂，客观条件上无法实现快速切换;二是有的机组有时快速切换成功，有时快切不成功。 54 快切不成功时最佳的后备方案是同期捕捉。有关数据表明:反相后第一个同期点时间约为0.4-0.6秒，残压衰减到允许值(如20%-40%)为1,2秒，而长延时则要经现场试验后根据残压曲线整定，一般为几秒，以保证自起动电流在4,6倍内。可见，同期捕捉切换，较之残压切换和长延时切换有明显的好处。 目前，有些电厂采用发,变,线路组接线方式，或发电机端直接升高至500KV，而起动(备用)电源则由附近220或110KV变电站提供，在正常情况或某些运行方式下，厂用工作电源与备用电源间存在较大的初始相角差，且该相角差随运行方式改变而改变，有些时候甚至大于20:，这对快速切换非常不利，这些情况下，同期捕捉切换是必不可少的。 关于快速切换时间 快速切换时间涉及到两个方面，一是开关固有跳合闸时间，二是快切装置本身的动作时间。 就开关固有跳合闸时间而言，当然是越短越好，特别是备用电源开关的固有合闸时间越短越好。从实际要求来说，固有合闸时间以不超过3-4周波为好，国产真空开关通常都能满足。若切换前工作电源与备用电源同相，快切装置以串联方式实现快速切换时，母线断电时间在100ms以内，母线反馈电压与备用电源电压间的相位差在备用电源开关合闸瞬间一般不会超过20:-30:，这种情况下，冲击电流、自启动电流、母线电压的降落及电动机转速的下降等因素对机炉的运行带来的影响均不大。对开关速度的过分要求是不必要的，因为快速切换阶段频差和相位差的变化较慢，速度提高10ms，相位差仅减 55 小几度，但对机构的要求不小。 快切装置本身的固有动作时间包括其硬件固有动作时间和软件最小运行时间。装置硬件固有时间主要包括开关量输入、开关量输出两部分的光隔及继电器动作时间，再加上出口跳合闸继电器的动作时间。软件最小运行时间指最快情况下软件完成测量、判断、执行等的时间。与开关一样，过分追求快速对快切装置来说同样是不必要的，而且是有害的。从硬件来说，就目前的制造水平而言，进一步提高速度意味着减少或取消继电器隔离环节，仅采用光藕隔离，从现场实际应用情况来说，采用继电器-光藕两级隔离的技术更为成熟可靠。从软件来说，针对开关断开时灭弧引起的暂态所需进行的一些特别计算处理以及开关量输入测量时的去抖处理等都是保证装置动作的准确性和可靠性所必不可少的，省却这些时间只能使装置加快几毫秒，于切换几无影响，但对装置动作可靠性来说也许是致命的。 国外微机型厂用电快速切换装置的固有动作时间一般较长，如SIEMENS公司的AUE2型两开关式快切装置和AUE3型三开关式快切装置，其固有时间约40ms，ABB公司的HBT型快切装置，在事故串联方式下的动作时间更达100ms，其原因是要完全躲过开关灭弧引起的暂态对测量判断造成的影响。 3、装置软硬件简介 硬件简介 MFC2000-2型快切装置采用2片INTEL 80C196 KC CPU，主CPU完成测量、逻辑和切换等主要功能，从CPU完成显示、通信、打印等辅助功能，主从CPU间通过双口RAM进行数据交换。采用了先进的总线隔离技术，CPU板总线不外引，大大提高了装置的抗56 干扰能力 MFC2000-2型快切装置的硬件构成示意图见图3。 电源光电出口 隔离继电器 光电信号交流量隔离变换 隔离继电器输入 键盘及 开关量CPU1液晶显示光隔驱动输入CPU2 系统 打印接接打印 口机测试模块 485通接电厂 信接口DCS系统 GPS对时接便携232通 接口GPS式电脑信接口 图3 硬件系统构成示意图 取自PT二次侧的电压和CT二次侧的电流经装置内小PT和小CT隔离变换后经调理整形，一部分进入12位高速A/D转换器测量幅值，另一部分经再经整形后进入主CPU的高速输入口HIS测量频率和相位，HSI的分辨率为2,s，其精度完全能满足要求。 开关量输入和输出部分均采用光电隔离技术，以免外部干扰引起装置工作异常，跳合闸出口经逻辑组合进一步提高可靠性。人机界面部分由液晶显示屏、箭头式触摸键和LED信号指示灯组成，液晶显示屏采用240?180点阵式，中文菜单。 装置设有2个通信接口，1个是485口，半双工，宜接入DCS系统或电气监控系统，最大传输距离1000m，通信速率9600Bps。另1个为232口，可直接接插便携式电脑。 装置设并行打印口一个，可直接接插打印机。 装置设标准GPS对时信号接口1个，采用直流24V有源脉冲秒对时，可与GPS系统 57 进行精确对时。 软件简介 MFC2000-2型快切装置采用双CPU系统，其软件有两大部分，分别由主CPU和从CPU完成。 主CPU的软件包括开关量输入检测、电流电压计算、切换动作、试验、信号、自检等模块，及包含采样、频率相角计算的中断服务程序。 从CPU软件包括液晶显示、打印、通信、GPS对时等模块。 主、从CPU软件结构示意图见图4。 58 上电 No冷起动 Yes 全面初始化初始化 上电自检 出错或有动作但未复归, No 检查开关量输入 循环自检 Yes有异常, 主从CPU交换数据 No 上电Yes置信号子程序 初始化模拟量计算判断 测量显示Yes有异常, No232或485通信 满足起动条件, 主从CPU交换数据 相应的动作程序 置LED灯 等待复归状态键盘扫描(无动作程序) 根据键值完成: 定值修改主CPU流程图 打印 事件追忆 试验 等功能 从CPU流程图 59 图4 主、从CPU软件结构示意图 功能简介 监测、显示功能 液晶显示屏显示以下运行参数或状态: , 厂用母线三相电压Ua、Ub、Uc或Uab，Ubc，Uca。 , 工作电源(厂变分支或发电机端)电压Ugz(任一相电压或任一线电压)。 , 备用电源(备变高压侧或低压侧)电压Uby(任一相电压或任一线电压)。 , 厂用母线Ua(或Uab)及后备电源电压(Ugz或Uby)的频率。 , 厂用母线Ua(或Uab)与后备电源电压(Ugz或Uby)间的频率差。 , 厂用母线Ua(或Uab)及后备电源电压(Ugz或Uby)间的相位差。 , 备用分支三相电流Ia，Ib，Ic。 , 工作、备用开关及厂用母线PT隔离开关分合闸状态。 , 所有整定参数。 , 所有外部投退或内部软压板投退状态。 切换功能 正常切换 正常切换由手动起动，在控制台、DCS系统或装置面板上均可进行。正常切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。正常切换有以下几种方式: 60 并联切换 , 并联自动:手动起动，若并联切换条件满足，装置将先合备用(工作)开关， 经一定延时后再自动跳开工作(备用)开关，如在这段延时内，刚合上的备用 (工作)开关被跳开，则装置不再自动跳工作(备用)。若起动后并联切换条 件不满足，装置将闭锁发信，并进入等待复归状态。 , 并联半自动:手动起动，若并联切换条件满足，合上备用(工作)开关，而跳 开工作(备用)开关的操作由人工完成，若在规定的时间内，操作人员仍未跳 开工作(备用)，装置将发出告警信号。若起动后并联切换条件不满足，装置 将闭锁发信，并进入等待复归状态。 正常同时切换 手动起动，先发跳工作(备用)开关命令，在切换条件满足时，发合备用(工作)开关命令。若要保证先分后合，可在合闸命令前加一定延时。 正常同时切换可有三种切换条件，快速、同期捕捉、残压，快切不成功时自动转入同期捕捉或残压。 事故切换 事故切换由保护出口起动，单向，只能由工作电源切向备用电源。事故切换有两种方式: , 事故串联切换。保护起动，先跳工作电源开关，在确认工作开关已跳开且切换 条件满足时，合上备用电源。串联切换有三种切换条件:快速、同期捕捉、残 压。 , 事故同时切换。保护起动，先发跳工作电源开关命令，在切换条件满足时即(或 61 经用户延时)发合备用电源开关命令。事故同时切换也有三种切换条件:快速、 同期捕捉、残压。 不正常情况切换 不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自行起动，单向，只能由工作电源切向备用电源。不正常情况指以下两种情况: , 厂用母线失电。当厂用母线三相电压均低于整定值，时间超过整定延时，则装 置根据选择方式进行串联或同时切换。切换条件:快速、同期捕捉、残压。 , 工作电源开关误跳。因各种原因(包括人为误操作)造成工作电源开关误跳开， 装置将在切换条件满足时合上备用电源。切换条件:快速、同期捕捉、残压。 低压减载功能 本装置低压减载只在装置进行切换时才会起作用。 切换过程中的短时断电将使厂用母线电压和电动机转速下降，备用电源合上后电动机成组自起动成功与否将主要取决于厂用母线电压。此时若切除某些不重要辅机，将有利于重要辅机的自起动，本装置可有二段低压减载出口，二段可分别设定延时，以备用电源合上为延时起始时间。 闭锁报警、故障处理功能 装置具有闭锁报警及故障处理功能，其中闭锁结构如图五所示: 62 PT隔离开关打开 位置闭锁开关全合 开关全分 闭锁 A装置异常AD,EEPROM, (不能自复归)RAM,CPU等可在“异常报告”保护闭锁 中查询 PT断线 后备失电 外部出口闭锁 闭锁 B (能自复归)“方式设置”中出 出口闭锁“异常报告”中口退出显示“出口闭锁” 所有切换方式均退出 快切\残压 越前时间 越前相角 图5 闭锁结构图 与上述闭锁结构相关，中控信号中有关信号定义如下: , 装置闭锁:闭锁A中有任意一条满足，或装置动作一次以后 , 出口闭锁:闭锁B中有任意一条满足 , 开位异常:位置闭锁的三个条件中有任意一条满足 , 装置异常:同闭锁A中装置异常 而面板中“闭锁”灯在以下情况下将点亮: , 装置动作一次以后 , 有闭锁A , 有闭锁B 63 开关位置异常(位置闭锁/去耦合) 装置起动切换的必要条件之一是工作、备用开关一个合着，另一个打开，同时PT隔离开关必须合上，若正常监测时发现这一条件不满足(工作开关误跳除外)，将闭锁出口，发“装置闭锁”中控信号，并进入等待复归状态。 另外，切换过程中如发现一定时间内该跳的开关未跳开或该合的开关未合上，装置将根据不同的切换方式分别处理并给出位置异常闭锁信号。如:同时切换或并联切换中，若该跳开的开关未能跳开，将造成两电源并列，此时装置将执行去耦合功能，跳开刚合上的开关。 装置异常 装置投入后即始终对某些重要部件如CPU、RAM、EEPROM、AD等进行自检，一旦有故障将发“装置异常”中控信号，并进入等待复归状态。 保护闭锁 保护闭锁为外接开入量。某些保护动作时(如分支过流、母差等)，为防止备用电源误投入故障母线，可由这些保护给出的空接点将装置闭锁，装置将给出“保护闭锁”信号并进入等待复归状态。 :装置等待复归是一种运行状态，而不是中控信号，只要装置发出“装置闭锁”信号，则提示 装置一定进入等待复归状态。在等待复归状态下，装置不能切换，必须经手动复归且不存在造成装置闭锁的条件后，装置才能进入运行态，可以进行下一次切换。 PT断线 厂用母线PT一相或二相断线时，装置将闭锁报警并进入等待复归状态。 64 后备电源失电监测 若工作电源投入时备用电源失电或备用电源投入时工作电源失电，都将无法进行切换操作，装置将给出报警信号并进入等待复归状态。考虑备用段PT检修的情况，可在“方式设置”菜单中选择此项功能的投退。“后备失电闭锁”功能退出后，在后备不失电情况下，装置仍然可以实现快速、同捕、残压切换，而在后备失电情况下，只能实现残压切换。 装置闭锁(等待复归状态) 这是一个总的信号，在闭锁A条件满足或进行了一次切换后，装置将自行闭锁，进入等待复归状态，在此状态下，将不响应任何外部操作及起动信号，只能手动复归解除，如闭锁或故障仍存在，则复归后信号依旧。 出口闭锁 当出现以下三种情况之一时: , 装置方式设置菜单中的出口投退选择为“退出” , 外接“出口闭锁”开入量有闭锁输入 , 装置快切、越前相角、越前时间、残压切换均整定为“退出”状态 装置将给出“出口闭锁”中控信号以警示运行人员。出口闭锁可往复投退，不必经手动复归。出口闭锁时，装置不进入等待复归状态，一旦以上三种条件都不满足，装置自动投入运行。 装置失电 装置开关电源输出的，5V，?15V，，24V任一路失电都将引起工作异常，特设电压监视回路，一旦失电立即报警，该功能独立于CPU工作。 65 起动后加速保护功能 装置在起动任何切换时，都将同时输出一对空接点，接点容量为DC220(110)V、50W，用于投入MFC2041-1型微机分支保护装置的后加速保护功能，接点闭合持续时间为5秒。分支保护的后加速保护功能正常运行时不投入。 事件追忆、录波、打印、通信、GPS对时功能 切换完成后，本装置提供完整的事件追忆和切换过程(残压曲线)录波功能。 事件追忆 事件追忆有以下内容，可通过液晶读出或接打印机打印出: , 动作时间(年、月、日、时、分、秒、毫秒) , 本次切换中所有整定值 , 所有功能投退状态(如:低压起动投/退，快速切换投/退等) , 起动原因(保护、手动、开关误跳等) , 选择的切换方式(串联、同时、并联) , 装置发出了哪些跳合闸命令 , 合闸时满足的条件(快速、同期捕捉、残压) , 闭锁和故障情况 , 装置起动时刻的时间、频差、相差、母线三相电压及分支三相电流 , 发跳闸命令时刻的时间、频差、相差、母线三相电压及分支三相电流 , 跳闸完成时刻的时间、频差、相差、母线三相电压及分支三相电流 , 发合闸命令时刻的时间、频差、相差、母线三相电压及分支三相电流 66 , 合闸完成时刻的时间、频差、相差、母线三相电压及分支三相电流 装置可保存动作的事件追忆信息，并不因掉电或复归而丢失。 录波 , 可将打印机直接接上装置，打印出从起动开始前100ms及其后每隔10ms时间的 频差、相差、母线电压、分支电流幅值，每次切换录波时间为2秒。 , 可将便携式电脑直接接上装置面板上的232通信口，在电脑上运行专用上位机 软件，传送以上数据，并传送采样数据，显示或打印电流电压录波曲线，并作 分析。 通信 装置有两路通信接口:一路为RS232接口，可通过该接口接便携式电脑，配合我公司的专用软件，实现装置模拟量，开关量、动作信息、录波数据上传、入库、查询、打印等功能。另一路为485接口，双线制，用于接入DCS系统，默认规约为MODBUS，默认通信速率9600bps。 GPS对时 空接点或有源接点接入，装置默认方式为有源接点(直流24V)脉冲输入。 67 第五节 厂用电动机及其综合保护 一、异步电动机 (一)、电动机概述 电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机。直流电动机按照励磁方式的不同分为他励、并励、串励和复励四种。在生产上较广泛使用的是交流电动机，特别是三相交流电动机，用以驱动各种机械。直流电机用于需要均匀调速的生产机械上。同步电动机主要用于功率较大，恒速的各种机械。 (二)、三相异步电动机的工作原理及结构 1(三相异步电动机的工作原理 定子绕组中通入三相电流后，在静、转子中产生随电流的交变而在空间不断地旋转的合成磁场，即旋转磁场。它切割转子封闭导体，使其感应出电动势和电流，转子电流同旋转磁场相互作用而产生的电磁转矩使电机转动起来。电动机的转子转动方向和旋转磁场的方向是一致的，如要使电动机反转，必须改变旋转磁场方向。 磁场的转速n=60f/p ，其中n:取决于电源频率f和磁场的极对数p 。对于异步oo 电动机来说，f和p是一定的，所以旋转磁场的转速n常称为同步转速是个常数。电动o 机转子与旋转磁场存在相对运动，转子的转速n不可能达到旋转磁场转速n，两者之o 间是有转速差的。通常用转差率s来表示转子转速n与同步转速n相差的程度。其中s=o (n,n)/n。转子转速越接近磁场转速，转差率越小。当n=0时(起动瞬间)，s=1，oo 这时转差率最大。 2(三相异步电动机的结构 三相异步电动机是由定子和转子两部分组成。 1)定子 定子是由机座和装在机座内的圆筒形铁芯组成。机座用铸铁或铸钢制成的，铁芯是相互绝缘的硅钢片叠成的。在转子铁芯内圆均匀地沿轴向分布许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。容量在1000KW以下的低压小型异步电机。定子绕组一般采用高强度漆包圆铝线或铜线绕成的软线圈，经槽口分散嵌入槽内。高压中型异步电动机绕组是由事先包扎好绝缘并浸渍处理过的铝条或铜条绕成的成型线圈组成。容量较大的异步电动机都采用双层绕组，即每一槽内的导线分为上下两层。高压大容量异步电动机一般采用星星接法。 2)转子 转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。转轴采用中碳钢制成。转子铁芯由0.5mm厚的硅钢片叠成。异步电动机根据转子绕组特点可分为鼠笼式和绕线式两种。 鼠笼式的转子绕组做成鼠笼状，在转子铁芯的槽中嵌放铜条，其两端用端环连接，或在槽中浇铸铝液，铸成鼠笼。绕线式的转子绕组同定子绕组一样，也是三相的，它连接成星形。 68 鼠笼式与绕线式只是在转子的结构上不同，其工作原理是一样的。鼠笼式电动机由于结构简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为应用最广的一种的电机。 三)、三相异步电机的转矩与机械特性 ( 电磁转矩是三相异步电动机的最重要的物理量之一，机械特性是它的主要特性。 电磁转矩M=K?Φ?Icosφ，由此可知:M除与磁通Φ和I有关外，还受到转子功M222 2率因数cosφ的影响，式中I是转子电流。又因Φ=E/4.44fN，I=s E,?R+(sX)221112202202 2 22 =4.44sfNΦ,?R+sX， 12220 22222cosφ=R,?R+(sX)，可得M=K?sRV/,R+(sX),。由上式可知，22220M21220 转矩M还与定子相电压V的平方成正比，所以，当电源电压变动时，对转矩的影响很1 大。 图9,2 n,f(M)图9,1 M,f(s)曲 曲线 线 1. 额定转矩M n 在等速转动时，电动机的转矩M与阻转矩M相平衡，其中M是机械负载转矩与电机cc 空载损耗转矩转矩之和。通常电机工作于图n=f(M)特性曲线ab段，当负载转矩增大时，初瞬间电动机的转矩M小于M，所以它的转速n开始下降。随着转速的下降，电动c 机的转矩增加，即转子电流I增加，当转矩增加到M=M时，电机达到新的稳定状态，这2c 时转速较前为低。但是ab段比较平坦，当负载在空载与额定值之间变化时，电动机的转速变化不大，这种特性称为硬的机械特性。 2. 最大转矩 2从机械特性曲线上看，转矩有一最大值，称为最大转矩M。最大转矩与V成正比max1而与转子电阻无关。当负载转矩超过最大值时，电动机就带不动了，此时电动机的电流可升高6,7倍，电动机严重过热，以至烧坏。如果过载时间较短，电机不至于立即过热是允许的，所以最大转矩也表示电动机的短时过载能力。从n=f(M)曲线上可知，电动机的额定转矩比最大转矩小，两者之比称为过载系数λ，即λ=M/M 。一般λ为maxn 69 1.8,2.0，在选用电动机时，电动机的最大转矩必须大于最大负载转矩。 3. 起动转矩M q 电动机刚起动时的转矩称为起动转矩。起动转矩于电源电压和转子电阻有关，电压下降时，起动转矩将会下降，当转子电阻适当增加时，起动转矩就会增大。一般情况下上述转矩满足M,M,M 。 nqmax (四)、三相异步电动机的起动、调速和制动 1. 三相异步电动机的起动 1)起动性能 电机刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有很大的相对速度。磁力线切割转子导体的速度很快，这时转子绕组中的感应的电动势和产生的转子电流很大，从而导致定子电流增大。一般中小型鼠笼式电机的定子起动电流是额定电流的5,7倍。电动机不是频繁起动时，起动电流对电动机本身影响不大，但当起动频繁时，由于热量的积累，可使电动机过热。因此在实际运行操作时，应尽量不让电动机频繁起动。由上述可知，异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用适当的起动方法。 2) 起动方法 鼠笼式电动机的起动方法有直接起动和降压启动两种。 a. 直接起动 将电动机直接接到具有额定电压的电源上。此方法虽然简单，由于起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。 b. 降压启动 在电动机启动时，降低电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流。常用的降压启动方法有以下几种。 星形三角形换接起动，自耦降压起动。 绕线式电动机的起动，只是在转子回路中接入大小适当的起动电阻R ，就可达到q减小起动电流的目的，可提高转子电路的功率因数，也提高了起动转矩。起动后，随着转速的上升，将起动电阻逐段切除。 2. 三相异步电动机的调速 调速是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的需要。改变电动机转速的方法有三种，改变电源频率f，极对数p及转差率s 。 1 1)变频调速 需要有可调频率的电源，此种方法应加装一套变频装置。 2)变极调速 由n=60f/p可知:如当频率不变，如极对数减少一半，则旋转磁场的转速n便可010提高一倍。这样，只要设法改变定子极对数就可得到不同的转速。因绕线式电动机改变定子绕组极对数的同时还须改变转子绕组极对数，比较复杂，故很少使用。主要用于三相鼠笼式电动机。 70 3)转差调速 该方式只适用于绕线式电动机，在转子回路中串接调节电阻器调速。改变调节电阻的大小，就可得到平滑转速。当增加调节电阻值时，转子电流就减小，电磁转矩M就减小。如负载转矩不变，转速因而下降。反之，减少调节电阻值时，转速上升。 3. 三相异步电动机的制动 所谓电动机制动就是能够满足生产上要求迅速停车和反转。 1)能耗制动 该方法是在拉开电动机三相电源的同时，接通直流并通入定子绕组。直流的磁场是固定的。而转子由于惯性的作用继续按原方向转动。根据左右手定则可知，这时的转子电流与固定磁场相互作用产生与转子转动方向相反的转矩，因而起制动作用。 2)反馈制动 在电机停止时，可将接到电源的三根导线中的任意两根的一端相对调，使旋转磁场反向，产生制动转矩，但当转速接近于零时，必须利用有关控制装置将电源切断，否则，电机将发生反转现象。 3)发电反馈制动 当转子的转速n超过旋转磁场的转速n时，这时的转矩也是制动转矩。如起重机快0 速下放重物时，重物拖动转子，使其转速n,n，而重物受到制动等速下降。实际上，0 这时的电动机已转入发电机运行，将重物势能转换为电能反馈到电网中去。 (五)、单相异步电动机 单相绕组通过单相交流电流时，只产生一个脉动磁场。此磁场可分为两个转向相反的旋转磁场，它具有两个特点。 一个是起动转矩为零，即不能自起动。另一个是旋转方向的不确定性，完全取决于起动时的外加力矩的方向，并且只要转动以后，就产生力矩。由于单相异步电动机没有起动转矩，因此要用特殊的起动装置通常制成电容分相式异步电动机。 在它的定子中放置一个起动绕组，它与工作绕组在空间上相隔90?，起动绕组与电容器串联，使两个绕组中的电流在相位上近于90?，即分相。这样在空间相差90?的两个绕组，分别通入在相位上相差90?的两相电流，也能产生旋转磁场。在这一旋转磁场的作用下，电动机的转子就转动起来了。在接近额定转速的时候，借助离心力把起动绕组开关断开，以切断起动绕组。除使用电容器来分相外，也可以将适当的电阻与起动绕组串联，以达到分相之目的。 (六)、异步电动机的冷却 电机运行时，总伴随着能量的损耗。电机的损耗主要产生于电机的有效部分，即电机绕组和铁芯。这些部分温升过高时，将使电动机的绝缘迅速老化，使其机械强度和绝缘性能降低，从而缩短电机使用寿命。对大型电机而言，发热和冷却问题是决定电机极限容量的主要因素之一。 电机按通风冷却方式分为表面冷却和内部冷却两种。此外电机还有水冷却方式。 1. 表面冷却 71 冷却介质不通过导体内部，而是间接地通过绕组的绝缘表面、铁芯和机壳的表面而将热量带走。中小型电机一般采用表面冷却方式。 表面冷却方式分自然冷却，内部自扇冷却，外部自扇冷却和他扇等几种。 1) 自然冷却 此类冷却的电机不装设任何专门的冷却装置。仅靠电机各部件辐射和空气的自然对流散热，故散热效果较低，只适用于几百瓦以下的电机中。 2) 内部自扇冷却 此类冷却的电机的转子装有风扇，电机转动时，利用风扇产生的风压，强迫空气流动，以较高的速度吹过散热表面，将电机热量散发，使电机散热能力加强。 3) 外部自扇冷却 此类冷却的电机的转轴上共有两个风扇。一个装在端盖外侧的转轴上，另一个装在电机内部，加强电机内外的空气流通，一般适用于封闭式电机。 4) 他扇冷却 此类电机的冷却空气由专门的鼓风机通道供给，又称为管道通风式。可以根据负载的大小控制供给电机的风量，适合调速范围较广的大型电机。 2. 内部冷却 内部冷却式把冷却介质通入发热的空心导体内部，使冷却介质直接与导体接触并把 ,4倍，热量带走。和表面氢冷却相比，采用氢内冷并提高压力后，冷却效果可提高2电机容量则相应提高60%,80% 。若采用水内冷，因水的热容量与散热性较氢气高，所以水的内冷效果会更好。 3. 表面水冷却 电机直接与冷却水接触，即将冷却水通入电机内部把热量带走。此类电机定子绕组及转子均浸于水中。 二、 同步电动机 (一)、同步电动机的结构 由于电机的可逆性，同步电机也可用作电动机使用。主要用于恒速，较大容量的电力驱动设备上。同步电动机分定子和转子两部分。 定子由机座、定子铁芯和三相绕组组成。 转子是磁极，其铁芯绕有励磁绕组，用直流励磁。按转子结构分为凸极式和隐极式两种类型。 (二)、同步电动机的工作原理 当同步电动机的电枢绕组与三相电源接通时，便产生旋转磁场，如果已被励磁的转子磁场是静止的，因转子受到的平均转矩为零，同步电动机不会自起动。通常采用异步起动法，就是在磁极的极掌上装有和鼠笼式绕组相似的起动绕组，让同步电动机象异步电动机那样先转起来。(这时转子尚未励磁)当电动机的转速接近同步转速时，将开关合到励磁机上，使转子励磁，这时旋转磁场就紧紧地牵引着转子一起转动。两者转速保72 持相等(同步)，这就是同步电动机的由来。 当电源频率一定时，同步电动机的转速是一不随负载变化的恒定值。所以，它的 f(M)是一条与横轴平行的直线。 机械特性曲线n, (三)、励磁电流对同步电动机运行的影响 改变励磁电流，可以改变电压，电流之间的相位差，也就是可以使同步电动机运行于电感性、电阻性、电容性三种状态。 通过励磁电流的调节能控制同步电动机的cosφ及其运行状态，可以提高本身的功率因数，这是同步电动机的特点。可用于补偿电网滞后的功率因数，作同步补偿机使用。 三、 直流电动机 (一)、直流电动机的结构 1. 直流电机的结构 直流电机由磁极、电枢和换向器组成。 磁极:在电机中产生磁场，分成极芯和极掌两部分。极芯上放置励磁绕组，极掌的作用是使电机空气隙中磁感应强度的分布最合适。磁极是用硅钢片叠成的。 电枢:是电机中产生感应电动势的部分。直流电机的电枢是旋转的，电枢铁芯呈圆柱状，由硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放电枢绕组。 换向器:是直流电机中的一种特殊装置，用来改变电势和电流的方向。由楔形铜片，套筒压圈组成。 2. 直流电机的工作原理 直流电机作为电动机运行时，将直流电源接在两电刷间使电流通入电枢线圈。通电后在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势和感生电流。直流电机电枢绕组中的电流与磁通Φ相互作用，产生电磁力和电磁转矩。直流电机的电磁转矩是驱动转矩，它使电枢转动。当轴上的机械转矩发生变化时，电动机的转速、电动势、电流及电磁转矩将进行自动调整，以适应负载的变化而保持新的平衡。 (二)、直流电机的工作特性 1. 电磁力矩和电磁功率 电磁力矩的大小与磁通Φ和电枢电流I的乘积呈正比M=C?Φ?I 。 sdcms 电磁功率P=E?I即电枢绕组电动势E和电流I的乘积。 dcssss 直流电动机的电势方程式为U=E+I?R。 sss 直流动电机的力矩方程式为M=M+M。 dc20 M是电磁力矩，M是轴上的有效输出力矩，M是空载制动力矩。 dc20 2. 并励电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式分为他励，并励，串励和复励，其中并励电动机和他励电动机较常用。如图9,3所示。 3. 直流电动机的调速 直流电动机具有良好的调速性能，能在较为宽广的范围内平滑而经济地调节转速， 73 所以直流电动机得到广泛的应用。 调速方法有以下三种: 1)改变串接在电枢回路中的调速电阻来调速。 电枢回路中串接调速电阻后，使电枢两端电压降低，在磁通不变的情况下，转速将下降。 2) 改变激磁电流调速 并激电动机外加电压为常数时，可调节并激绕组中的串接电阻来改变激磁电流，用以改变磁通φ达到调速目的。 3) 改变电动机外加电压的调速 当保持他励电动机的励磁电流为额定值时，即磁通不变时，减小电压。 图9,3 并励电动机的机械特性 曲线 (三)、各种直流电电机的应用 并励电动机基本上是一种恒速电动机, 并能较方便地进行调速, 一般用于转速变化较小的负载。 串励电动机的特点是起动转矩和过载能力较大, 但转速随负载变化较显著。 以并励为主的复励电动机具有较大的起动能力和较大的起动转矩, 但转速变化不大。 以串励为主的复励电动机具有串励电动机的特性, 但无飞速的危险。 四、厂用电动机综合保护 岱海电厂厂用电动机保护装置为南京东大金智公司生产的WDZ-430电动机综合保护测控装置，其中功率大于2000kW的电动机还配置WDZ-431差动保护。现分别介绍如下: (一)、WDZ-430电动机综合保护测控装置 1、特点 74 完备的保护功能: , 电流速断保护 , 负序过流一段保护 , 负序过流二段保护 , 接地保护 , 过热保护 , 过热禁止再启动保护 , 堵转保护 , 长启动保护 , 正序过流保护 , 过负荷保护 , 欠压保护 , PT断线告警 , 独立的操作回路和防跳回路(选配) , 故障录波和电机启动过程录波 测控功能: , 10路遥信开入采集、装置内部遥信、事故遥信 , 断路器遥控跳、合 , 遥测量:三相电压，三相电流，P，Q，功率因数，频率，零序电流 , 2路脉冲量输入实现外部电度表自动抄表 , 内嵌高精度智能电度表，可节省外部电度表(选配) , 1路4,20mA直流模拟量输出，替代变送器作为DCS测量接口(选配) 通讯功能(选配): , 智能通讯卡:常规配置高速RS485现场总线，通讯速率可达115.2Kbps，并支持 双网。也可选配工业以太网 2. 主要保护功能及原理 75 保护原理框图见图3.1。 I速断?1ACT保护>Iasdg(电动机& 启动过程tI速断(投跳)csdg tsd(电动机启动时间)qd t>70ms 速断 保护>IasddI(电动机 启动结束?1速断(投跳)ACT后)I>Icsdd&tsd (电动机启动时间)t?tBTJqd 负序 一段负序一段(投跳)ACT保护>It221dz21dzIBTJ 负序负序二段(投跳)二段ACT保护>It222dz22dzI BTJI?1.05Imaxe接地(投跳)ACT&t0dzI>I接地00dzBTJ?1保护>1.05I接地(投信)maxeI 0dz&It?[1+(I/I-1.05)/4]IFLT0maxe0dz 过热(投跳) &>θraθ ?1FLT 过热过热(投信)保护& >1.0r θACT过热(投跳)& BTJ 76 2.1.电流速断保护 其动作判据为: I=max(I，I) maxac I,I在额定启动时间内 maxsdg 或I,I 在额定启动时间后 maxsdd t,t sd 式中，I:A、C相电流(I，I)最大值(A) maxac I:速断动作电流高值(电动机启动过程中速断电流动作值)(A) sdg I:速断动作电流低值(电动机启动结束后速断电流动作值)(A) sdd t:整定的速断保护动作时间(s) sd 本保护在电动机启动时，带有约70ms延时，以避开启动开始瞬间的暂态峰值电 流。 2.2.负序过流一段保护 其动作判据为: I,I 221dz t,t 21dz 式中，I:负序电流(A) 2 I:负序过流一段电流动作值(A) 21dz t:负序过流一段保护动作时间(s) 21dz 负序动作时间应躲过电动机外部二相短路的最长切除时间。在FC回路中，负 序过流保护应躲过不对称短路时熔丝熔断时间。 2.3.负序过流二段保护 其动作判据为: I,I 222dz t,t 22dz 式中，I:负序过流二段电流动作值(A) 22dz t:负序过流二段保护动作时间(s) 22dz 77 2.4.接地保护 采用零序电流互感器获取电动机的零序电流，构成电动机的单相接地保护。为防止在电动机较大的启动电流下，由于零序不平衡电流引起本保护误动作，本保护采用了最大相电流I作制动量，其动作特性见图3.2。 max I,I当I?1.05I时 00dz maxe 或I,[1+(I/I-1.05)/4]I 当I,1.05I时 0maxe0dzmaxe t,t 00dz 式中，I:电动机的零序电流倍数 0 I:零序电流动作值(倍) 0dz I:电动机额定电流(A) e t:整定的接地保护动作时间(s) 0dz t:接地保护动作时间(s) 0 零序额定电流视中性点接地电流大小确定，本装置提供I=0.02A和I=0.2A0e0e两种供选择。一般有，中性点小电流接地时，取I=0.02A;中性点大电流接地时，0e 取I=0.2A。 0e /I I00dz 动作 2 区 1 制动 区 1 2 3 4 I/I max e 5 图3.2 接地保护特性曲线 2.5.过热保护 装置可以在各种运行工况下，建立电动机的发热模型，对电动机提供准确的过 22I,KI，KIeq1122 78 热保护，考虑到正、负序电流的热效应不同，在发热模型中采用热等效电流I，其eq 表达式为: 式中, K=0.5 额定启动时间内 1 =1 额定启动时间后 K =3,10 本装置取6 2 K随启动过程变化， K用于表示负序电流在发热模型中的热效应，由于负12 序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验，本装置取K=6。 2 t22，，，，22 θ,,1.05dt,,,1.05ΔtIIII，，，，,eqeeqe,,,,Σ，，，，0 电动机的积累过热量θ为: Σ 式中，Δt:积累过热量计算间隔时间，本装置取Δt=0.1s。 2,,I,TTefr 电动机的跳闸(允许)过热量θ为: T 式中，T:电动机的发热时间常数(s) fr 当θ,θ时，过热保护动作，θ=0表示电动机已达到热平衡，无积累过ΣTΣ 热量。为了表示方便，电动机的积累过热量的程度用过热比例θ表示: r θΣθ= rθ T 由此可见，θ,1.0时，过热保护动作，为提示运行人员，当电动机过热比r 例θ超过过热告警整定值θ时，装置先告警。 ra 电动机在冷态(即初始过热量θ=0)的情况下，过热保护的动作时间为: Σ T frt= 222K(I/I)+K(I/I)-1.05 11e22e 当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，衰减的时间常数为4倍的电动机散热时间T，即认为T时间后，散热结srsr束，电动机又达到热平衡。 2.6.电动机过热禁止再启动保护 79 当电动机因过热保护切除后，本保护即检查电动机过热比例θ是否降低到整定r 的过热闭锁值θ以下，如否,则保护出口继电器不返回，禁止电动机再启动，避免b 由启动电流引起过高温升，损坏电动机，紧急情况下，如在过热比例θ较高时，需r 启动电动机，可以按装置面板上的“复归”键，人为清除装置记忆的过热比例θr 值为零。 2.7.堵转保护 用电动机转速开关和相电流构成堵转保护。 其动作判据为: I,I maxddz t,t ddz 转速开关触点闭合 式中，I:堵转保护动作电流整定值(A) ddz t:堵转保护动作时间(s) ddz 本保护需引入电动机转速开关信号。 2.8.长启动保护 首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间t: qdj Iqde2t=( )?t qdjydI qdm 式中，t:计算启动时间(s) qdj I:电动机的额定启动电流(A) qde I:本次电动机启动过程中的最大启动电流(A) qdm t:电动机的允许堵转时间(s) yd 其次判断，若在计算启动时间t内，I,1.125I，则，电动机正常启动成功，qdjmaxe长启动保护算法结束;若在计算启动时间t后，I,1.125I，则，电动机未能正qdjmaxe常启动，长启动保护动作。 2.9.正序过流保护 80 无论长启动保护是否投入，首先计算电动机在启动过程中的计算启动时间t: qdj Iqde2t=( )?t qdjydI qdm 然后判断: , 在计算启动时间t结束时，I,1.125I，即电动机正常启动; qdjmaxe , 启动时间超过允许堵转时间，t,t; yd 上述条件满足其一，正序过流保护投入。 其动作判据为: I,I 11gl t,t 11gl 式中，I:正序过流保护正序电流动作值(A) 1gl t:整定的正序过流保护动作时间(s) 1gl 对于不采用长启动保护的用户，需要注意的是:本保护除了需要整定正序过流动作值I和正序过流动作时间t，还需要整定电动机额定启动电流I和电动机1gl1glqde允许堵转时间t。 yd 2.10.过负荷保护 其动作判据为: I,I maxgfh t,t gfh 式中，I:过负荷保护电流动作值(A) gfh t:过负荷保护动作时间(s) gfh 2.11.欠压保护 通过测量电动机母线电压来实现，当电动机母线电压降低到整定动作值U以qy下且时间大于整定值t时，对电动机提供跳闸保护。 qy 为防止PT断线误切电动机，本保护设置了当PT断线时闭锁欠压保护动作。 其动作判据为: U=max(U，U，U) maxabbcca 81 U,U maxqy t,t qy 欠压保护启动前，U,1.05U maxqy 式中，U:低电压保护电压动作值(A) qy t:低电压保护动作时间(s) qy 2.12.通信 装置的智能通讯卡支持两种现场总线通信，用户可根据工程需要选择高速RS485或工业以太网。通信内容主要有: , 测量值(模拟量，开关量，脉冲量等) , 保护定值查询和修改 , 装置状态、故障信息及录波数据等 , 遥控 , 远方复归 装置的通信功能请在定货时加以说明。 2.13.DCS测量接口 装置测量电动机的各种交流参数，并通过D/A向DCS系统送出1路4,20mA 的 直流模拟量(测量电流值)。 2.14.辅助功能 2.14.1.当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。 2.14.2.装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能 多次动作。 2.14.3.装置能自动记录装置和电动机的各种运行信息，包括: , 64个保护SOE事件记录 , 256个遥信变位SOE记录 , 16个装置自诊断信息记录 82 , 每次电动机启动的电流波形，并保留最近16次启动过程中的最大启动电流 值，用来分析电动机是否有轻微故障，如转子鼠笼是否有断条或裂缝。 2.14.4.装置故障录波功能能自动记录最后两次故障的所有电压，电流波形和开关 量时序波形。 3.背板信号指示灯 名称 定义 名称 定义 CPU正常时一秒闪一5V灯(红) 装置内部5V正常时常亮 RUN灯(红) 次 装置内部24V正常时常24V灯(红) NUL灯(红) 未使用 亮 动作灯保护跳闸时常亮 TXD灯(黄) 调试口通讯发送灯 (黄) 故障灯装置故障及24V失压时RXD灯(绿) 调试口通讯接收灯 (绿) 常亮 (二)、 WDZ-431电动机差动保护装置 1. 用途及特点 WDZ-431电动机差动保护装置(以下简称装置)用于大型(2000KW及以上)三相异步 电动机的差动保护，与配套的WDZ-430电动机综合保护测控装置共同构成大型电动机的 全套保护。 完备的保护功能: , 差动速断保护 , 分相比率差动保护 , 整定值自动加倍 , CT断线闭锁差动并告警 , 故障录波 通讯功能: , 智能通讯卡:配置高速RS485现场总线，通讯速率可达115.2KBps，并支持双网 本装置具有如下特点: , 采用先进的32位嵌入式微处理器，多CPU结构 83 , 汉字液晶显示、操作简便直观 , 用串行EEPROM存放保护定值 , 可预先设定5套定值适应各种运行工况 , 带掉电保持的SOE和自检报告 , 软、硬件冗余设计，抗干扰性能强 , 完善的软、硬件自检，二级看门狗 , 全密封嵌入式机箱设计，体积小，重量轻，直接安装在开关柜上 , 安全可靠的高速现场总线技术，支持双网 84 2. 主要保护功能及原理 保护原理框图见图4.1。 差动差动速断(投跳)ACT>IIdasd速断 ?1保护 BTJI>Idcsd I分相dset 比率?1差动比率差动(投跳)ACT I>I保护Σetdz>II&dsetBTJI-I>K(I-I)dsetΣe 注:I=(I+I)/2，=II-I ,其他符号定义参见定值表Σ12d12 BTJ为保护跳闸继电器，ACT为保护动作信号继电器 图4.1 WDZ-431保护原理框图 2.1.差动保护 2.1.1.差动速断保护 当电动机内部发生严重故障的时候，差动电流大于电动机启动时的暂态峰值差流，此时差动保护应立即动作，故本装置设置了差动速断保护，以提高电动机内部严重短路时保护的动作速度，可通过控制字投退该保护。 其动作判据为: I,I dasd 或I,I dcsd 85 ..:电动机差电流(A):电动机和电流(A)II,d 式中，I:A相差动电流 da .:电动机端电流(A)I1. :电动机中性线电流2I I:C相差动电流 dc I:差动速断电流整定值(A) sd 整定时，应躲过电动机启动开始瞬间最大的不平衡差电流。 ...,,IdI1I2 ...,(，)/2I,I1I2 2.1.2.分相比率差动保护 装置分相采集电动机的端电流和中性线电流，计算出差电流和和电流。 其动作判据为: I,I 当I?I时 dsetΣe t,t dz 或者， I-I,K(I-I) 当I,I时 dsetΣeΣe t,t dz 式中，I:电动机额定电流值(A) e I:电动机差电流幅值(A) d I:电动机和电流幅值(A) Σ I:整定的差动保护最小动作电流值(A) set K:整定的比率制动系数 t:整定的差动保护动作时间(s) dz t:差动保护实际动作时间(s) 86 从动作判据中可以看出，本保护的动作特性如图4.2所示。 本保护在电动机启动时，带有约70ms延时，以避开启动开始瞬间的暂态峰值电流。 Id K 动作区 Iset 制动区 I? Ie 图4.2 电动机比率差动保护动作特性 2.2.整定值自动加倍 为防止在电动机较大的启动电流下，由于始末端CT不平衡电流引起本保护误动作,本装置提供了整定值自动加倍功能，即在电动机启动过程中将整定的差动保护最小动作电流值I和比率制动系数K值自动加倍。本功能可投入或退出。 set 2.3.CT断线检测 装置设有CT断线判断功能，当发生CT断线时闭锁保护出口。CT断线判断逻辑为:四个电流中仅有一个电流小于0.125倍额定电流，且其它三个电流均大于0.125倍额定电流但小于额定电流时，才认为发生了CT断线，此时闭锁保护出口并发出CT断线信号。当CT断线条件不满足后，CT断线信号及指示灯自动复归，并自动解除保护出口闭锁。 此功能可通过控制字投入或退出。 2.4.通信 装置的智能通讯卡支持两种现场总线通信(高速RS485或工业以太网)本工程选择高速RS485。装置支持光纤通讯。通信内容主要有: 87 , 测量值(模拟量，开关量，脉冲量等) , 保护定值查询和修改 , 装置状态、故障信息及录波数据等 , 远方复归 2.5.辅助功能 2.5.1.当某一保护动作后，若故障未切除，则其它保护若满足条件会相继动作。 2.5.2.装置保护动作后，在未复归情况下，若再有故障保护仍能动作。即保护能多 次动作。 2.5.3.装置能自动记录各种装置和电动机的运行信息，包括: , 64个保护SOE事件记录 , 256个遥信变位SOE记录 , 16个装置自诊断信息记录 2.5.4.装置故障录波功能能自动记录最后两次故障的所有电流波形和开关量时序波 形。 3. 参数设定 3.1.脉冲电度整定 序号 名称 单位 范围 缺省值 1 脉冲电度一初值整数 度 0,9999 0 2 脉冲电度一初值小数 度 0,9 0 3 脉冲电度一每字脉冲数 脉冲数/度 1,65535 100 4 脉冲电度二初值整数 度 0,9999 0 5 脉冲电度二初值小数 度 0,9 0 6 脉冲电度二每字脉冲数 脉冲数/度 1,65535 100 3.2.系统参数整定 序号 名称 单位 范围 缺省值 1 装置地址 1,99 99 2 密码 0,9999 1233 3 屏保时间 S 0,1800 30 4 网络N通讯 退出、投入 退出 1 退出、网络N通讯、 25 接口设置 退出 模拟量输出 6 调试口通讯 退出、投入 投入 88 7 内置电能板 退出、投入 退出 3.3.保护定值整定 序号 名称及含义 符号 单位 整定范围 整定步缺省值 长 1 电动机额定电流 IA 1.00,6.00 0.01 2.00 e 2 差动速断电流 I A 5.00,0.01 10.00 sd 80.00 3 最小动作电流 IA 0.01,8.00 0.01 0.50 set 4 比率制动系数 K 0.01,9.99 0.01 0.40 5 电动机启动时间 tS 1.00,0.01 10.00 qd 99.99 6 差动保护动作时间 tS 0.06,9.99 0.01 0.06 dz 7 差动速断保护投入 退出、投跳 投跳 8 比率差动保护投入 退出、投跳 投跳 9 定值加倍投入 退出、投入 投入 10 CT断线功能投入 退出、投入 投入 3.4.精度调整 序号 名称 范围 步长 备注 1 机端I 0.5,2 0.001 a 2 机端I0.5,2 0.001 c 3 中心线I0.5,2 0.001 a 4 中心线I0.5,2 0.001 c 4、背板信号指示灯 名称 定义 名称 定义 RUN灯CPU正常时一秒闪一5V灯(红) 装置内部5V正常时常亮 (红) 次 装置内部24V正常时常NUL灯24V灯(红) 暂未使用 亮 (红) 动作灯TXD灯保护跳闸时常亮 调试口通讯发送灯 (黄) (黄) 故障灯装置故障及24V失压时RXD灯调试口通讯接收灯 (绿) 常亮 (绿) 89 第六节 交流不停电电源系统(UPS) 为了保证机组安全，可靠运行，机组除了设置独立的交流事故保安电源外，每台机组还设置了两套完全独立的静态逆变不停电电源装置(UPS)。在机组正常运行时，为汽机、锅炉、电气和计算机控制系统提供可靠的电源，在电厂停电期间，也能为其提供可靠电源。如果机、炉、电气和计算机控制系统失去UPS电源，就会导致停机。因此，每台机组都设置了两套完全独立的单相交流220V，50Hz的UPS电源。 一、系统接线和运行方式 UPS是由整流器、逆变器、静态开关、调压器等主要部件组成。UPS系统接线如图2,5所示。 UPS系统运行方式为: (1)正常运行方式。在正常运行方式下，输入电源来自保安MCC的400V交流母线，经整流器U1转换为直流，再经逆变 220V交流，并通过静态切换开关送至UPS主母线(其间还经一个手动旁路开关S)。 (2)当整流器故障或正常工作电源失去 时，将由蓄电池直流系统220V母线通过闭 锁二极管经逆变器转换为220V交流，继续 供电。 图2,5 UPS系统接线 (3)在逆变器故障时，通过静态切换开 关自动切换到由旁路系统供电。旁路系统电 源，来自保安MCC或400V PC，经隔离降压 变压器T，再经调压器AV(调压变压器或自 动调压器)，再经静态切换开关送至UPS主 母线。 (4)当静态切换开关需要维修时，可手动操作旁路开关，使其退出，并将UPS主母线切换到旁路交流电源系统供电。 二、UPS的主要技术参数(仅供参考) 以某600MW机组用的UPS为例，其主要参数如下: 额定输出功率:75KVA 额定输入电压: 三相:400V?10,，50Hz?0.5 单相:400V(+10% ,20%)，50Hz?0.5 直流:210,280V。 输出电压:230V?2,。 输出电压特性:交流输入电压变化?10,，直流输入电压变化为210,250V，负载在0,,100,范围变化，输出交流电压变化小于?2,。 输出频率:150Hz?0.5,。 90 谐波失真度:,5,。 静态开关切换时间:,5ms。 三、某600MW机组用UPS系统技术特点 ,6所示。UPS为美国CYBEREX公司产UPS系统参数如前，系统主电路接线图如图2 品，其技术特点如下: 图2,6 某600MW机组用UPS主电路图 T3,隔离变压器 (1) 系统采 用输入变压器T1和输出变压器T2，将UPS装置与输出、输入电源系统隔离。同时还在控制回路中采用晶闸管V把“强电”部分与控制线路“弱电”部分隔离的措施，这样就从根本上消除了外界电网可能对控制回路产生的任何干扰和损坏，从而大大提高了它的可靠性。 (2)系统的U1为三相桥式半控整流，设有过电压、电流限定保护以及缓冲电路。当整流器输出电压大于280V 时，过电压保护将整流器输出开关断开，以保护逆变器U2的安全。当整流器输出过电流时，电流限制电路将降低输出电压以保证输出电流在额定范围内。另外，该整流器最大特点是采用了缓冲电路，当整流器输入电源突然失去的瞬间，缓冲电路作用使输出维持一个10s的缓冲电压，以保证闭锁二极管VD在导通过程中直流输出电压无阶跃变化，提高了UPS装置供电品质。 (3)该系统逆变器采用脉宽调制(PWM)逆变电路，并设有直流输入低电压保护和电流限制保护。当输入直流电压低于210V时，将输入断路器跳闸;当输出电流超过额定电流时，就闭锁触发控制回路，并发信号给静态开关，将负荷快速切换到由旁路电源供电，以保护逆变器晶闸管的安全。为了保证静态开关在切换过程中，使负荷供电不受扰动，逆变器还设有相位频率调整器，它可在49.5,50.5Hz范围内精确地跟踪旁路电源的频率和相位变化。如果旁路电源频率超出此范围，它将不再跟踪，而是保持逆变器内部整定的频率输出。同时闭锁静态开关的切换，并且“不同期”报警指示灯亮。 91 (4)UPS静态切换开关具有自动和手动控制两种切换功能。手动切换作为调试或检修之用，正常运行为自动切换。对于自动切换，当发生下列情况之一时，静态切换开关会自动切换: 1)当逆变器输出电压过高，静态切换开关自动慢速切换到旁路，并闭锁切换开关，当需转换到逆变器供电，应手动按复归按钮解除闭锁。 2)当逆变器输出电压快速降低至80,额定电压时，静态切换开关在5ms内快速切换至旁路。 3)当逆变器输出电压缓慢降至90, 额定电压时，静态切换开关慢速切换至旁路，一般小于200ms 。 4)当逆变器输出电压恢复至95, 额定电压以上时，静态切换开关自动从旁路供电切换到逆变器供电。 静态切换开关自动切换还必须满足两个条件:逆变器输出与旁路电源之间的相角差小于15?，电压差小于25,额定电源电压。 四、UPS母线与馈线的基本要求 (1)为了防止馈线故障而影响母线电压，干扰其他用户的正常运行，每路馈线应装设快速断路器。 (2)为了使快速断路器能正确及时切断故障点，UPS母线的短路容量应足够大，能维持母线电压不致波动。因此，UPS应有足够大的容量和较低的内部阻抗。 (3)UPS系统应该是不接地系统，以保证计算机系统的正常运行。 (4)电磁阀和伺服电机等设备，在现场安装环境较差，容易发生接地或短路故障，应该设置单独一台UPS供电，防止与重要负荷发生干扰。 五、岱海电厂UPS系统简介 UPS主机为美国普罗太克ALP系列工业级产品，旁路柜隔离变压器及调压器为台湾一皇电机产品,静态开关采用德国西门康产品。 (一)、UPS成套装置的设备

规范

编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载

及技术参数 序设备规范内容 集控楼UPS(每单元机组一网络控制系统UPS(二套号 套UPS装置额定容80kVA) UPS装置额定容量均为 10kVA) 1 型号 ALP-80K-DC220 ALP-10K-DC220 2 生产商 美国普罗太克 3 整流器的交流输入 380V -20,,，35, 380V -20,,，35, 50Hz?7, 50Hz?7, 三相三线87 kVA 三相三线11 kVA 4 输入功率因数 0.8 92 5 输入电流谐波 ?30, 6 输入频率 50Hz?7, 7 频率跟踪范围及速率 50Hz?7%可调，?0.1Hz/S 8 整流后的直流电压可调范围 DC220V -25,,，30, 9 整流后直流电压稳压精度负荷??1, (电流变化5%,100%) 10 旁路交流输入 380V?15% 50Hz?7% 380V?15% 50Hz?7% 3相3线 100kVA 3相3线 15kVA 11 逆变器额定输入电压 DC220V-25,,，30, DC220V -25,,，30, 12 逆变器额定输出电压 AC220V 13 逆变器额定输入容量 72KW 9KW 14 逆变器工作电压范围 DC187,264V 15 逆变器极限工作电压 DC165,285V 16 逆变器自动关机电压 DC?286V ?163V 17 额定连续输出容量 80 KVA 10 KVA 18 输出电压 220V?1, 2相2线不接地 19 输出电压精度(静态) ??1, 20 输出电压精度(动态) ??1, 21 输出频率 50Hz?0.1, 22 输出频率精度(静态) ??0.1, 23 输出频率精度(动态) ??0.1, 24 输出同步范围 ?0.5, 25 输出波形失真度 ,?3, 26 输出最大谐波分量 ,5, 27 UPS总效率 ?93, ?91, 28 动态电压瞬变范围 ?1, 29 瞬变响应恢复时间: ?15ms 30 市电?电池间切换时间 0ms 31 逆变?旁路切换时间 0ms 93 32 静态开关切换时间 ?0.3ms 33 整流器效率 ?99, 34 逆变器效率 ?94.5, ?93, 35 输出功率因数 0.8 36 噪声 ,60 dB(A) (离屏柜正面一米处) 37 输出电流峰值系数 ?3:1 38 125% 过载能力 ?10min 39 150% 过载能力 ?1min 40 200% 过载能力 ?10sec 41 绝缘电阻及绝缘强度 H级 42 无故障间隔时间 MTBF ,250000h 43 UPS平均检修时间 MTTR ,0.5h 44 UPS的计算机通讯口 RS232，RS485，SNMP CARD 45 冷却方式 风扇风冷 46 装置总重量 1450 300 47 满负荷运行允许最高环温 50? 48 UPS柜发热量 4.6 0.65 (二)、UPS系统技术性能 UPS系统组成 UPS系统由整流器，逆变器，静态开关，手动维修旁路开关，隔离变压器，调压变压器，本机液晶监视器，电池实时监测系统，本机诊断系统，与计算机监控系统的通信接口，调试、监视和维修专用通信口，负载功率因数测量及输入、输出滤波器，输入、输出回路开关或快速熔断器等元件组成。UPS装置具有一定的过负荷能力。UPS装置具有保护和限制功能以及自诊断功能。 UPS系统输入电源共有3路，两路交流380V，一路直流220V。UPS系统的供电电源为单相220V交流电。 集控楼UPS供电对象:机组分散控制系统(DCS)、锅炉安全监视系统、汽轮机监视仪表、汽轮机旁路系统、主厂房就地I&C负荷、火灾探测报警及控制系统集中报警控制盘、电气测量变送器、其它自动调节、监视和保护设备等。单元机组UPS机柜布置在集中控制楼0.00m层直流及UPS屏室。 94 网络控制系统集控楼UPS供电对象:网络计算机监控系统 (NCS)站控层设备、全厂GPS时钟对时等设备。 网络控制系统继电器楼UPS供电对象:火灾探测报警及控制系统区域报警控制盘、电气测量变送器、远动计量屏、其它控制、监视和保护设备等。 二、UPS各单元基本性能 (一)整流器 固态，交流输入侧可调的整流器应用于向逆变器提供稳定的直流电压。 整流系统应由输入隔离变压器、整流器和控制盘等组成，在整流器输入端有一个带热元件的自动开关作为过流保护。 整流器输入电压为380V，三相三线，50Hz，允许电压变化范围,20,,，30,、允许频率变化范围?7%。 (二)逆变器 逆变器由具有恒压恒频的静态装置构成，具有全自动限流功能，用来防止其输出超过最大运行值和输出侧的过负荷或短路。逆变器具有良好的散热和通风。 逆变器的输入来自整流器的直流输出或来自机组220V直流电系统。逆变器能提供额定电压为220V、50Hz的单相输出，其输出电压变化范围不大于?1%，频率变化范围不大于?0.1%，逆变器输出总的波纹畸变不超过，3%,,3,。 UPS逆变器输出对旁路输入进行连续跟踪，以便在主机故障或工作电源消失时，实现无扰动切换到旁路。 (三)静态转换开关 静态转换开关是一个快速切换装置，是UPS系统不可缺少的一部分。装置的控制具有自动或手动不间断地切换负荷至旁路电源，并当逆变器故障和负荷故障消除和逆变器输出在规定范围之内时，经同步检测很短延时后自动切回至逆变器输出。 95 静态转换开关的切换时间在任何切换情况下?0.3ms。 (四)手动旁路开关 为便于维护UPS设备，设置有手动操作机械旁路开关。手动旁路开关是先通后断结构，以保证在切换过程中UPS输出交流电源的连续性。 (五)逆止二极管 逆止二极管用于UPS内部整流器输出与外接的机组220V直流电源系统之间的隔离。逆止二极管按逆变器最大输入电流来选择，并具有承受输出端短路故障的自保护能力。逆止二极管能承受不小于1000V的反向电压。 同时有一个逆止二极管故障显示和监视装置。 (六)旁路电源 UPS设置旁路电源。旁路电源包括降压隔离变压器和自动电压调节器，降压隔离变压器用于从电气上和静电上将UPS负荷与系统输入电源隔离，即防止暂态过程进入或干扰负荷回路。 自动电压调节器用来随输入电压波动而升高或降低输出电压，以便向UPS负荷提供恒压电源。所有整流器、变压器、电抗器均为干式。 (七)配电柜 UPS配电柜内的母线采用铜排，并能承受UPS电源提供的短路电流。UPS配电柜内的负荷馈线采用施耐德空气断路器。铜接地母线采用压接型端子连接外部接地电缆。 (八)每台UPS装置应向DCS提供以下信号 1、整流器运行信号 2、逆变器运行信号 3、旁路电源运行信号 4、220V直流电源运行信号 5、系统输出运行信号 6、静态转换开关旁路位置信号 7、UPS装置综合故障信号 (九)面板报警显示: 1、UPS输入电压低报警 2、旁路交流电源电压低报警 3、逆变器输入电压低/高报警 4、UPS输出电压低/高报警 5、静态开关(旁路位置)报警 6、整流器故障报警 7、逆变器故障报警 8、静态开关故障报警 (十)机械特性 插拔式印刷电路板有机械闭锁装置以防插错位置，还有电气联锁以防在其它电路板96 未装时系统误操作。 UPS装置有通风、冷却装置以保证元件正常工作于额定环境温度下。入气孔和排气孔应有可膨胀的金属防护罩。入气孔有可拆换的过滤器。采用强迫风冷，马达为密封轴式并装于盘顶。若马达故障，气孔阻塞，环境温度过高引起设备超温时，UPS 发报警信号并将电源由逆变器切至旁路交流供电。电源开关模块为抽出式，可从UPS正面拆装。UPS交流输出中性线与母线相连并与UPS机壳绝缘。UPS机壳与接地电缆 97 第七节 启动/备用电源系统 起动/备用电源按从丰,呼II回线路π接设计。为适应丰,呼II回线的π接要求，需在厂内设220kV配电装置。220kV配电装置采用双母线接线方式。本工程的起动/备用电源由220kV系统的丰,呼线路π接，厂内设置220kV配电装置。为适应系统通流容量的要求，考虑到2回220kV线路有穿越功率，220kV配电装置采用双母线接线方式。本期的起动/备用变压器电源由220kV配电装置引接，采用架空进线或220kV高压电缆方式。在A列外设置起动/备用变压器。(起动/备用变压器介绍详见《变压器》)。启动/备用变压器高压绕组中性点经隔离开关接地，中性点采用空气间隙保护。低压绕组中性点接地方式与高厂变的相同。 与启动/备用电源配套新建凉城220KV开闭所。本期开闭所建设220KV出线3回，其远景规划为出线8回。该开闭所从现在运行的昭君变至丰镇电厂220KKV线路破口接入。新建凉城,岱海220KV?回线路作为电厂启动/备用电源(暂时直接通过高压开关与启动/备用变压器相连接)。远景再建设凉城,岱海电厂220KV?回线路。 由于发电机,变压器组通过500kV线路直接连接到万全500kV变电所，而启动/备用变压器连接到内蒙220kV电网，因此在一些极端运行方式下，高压厂用系统正常电源和启动/备用电源间相角差比较大，必须避免两个系统非同期并列。所以设置了同期装置。为防止雷电过电压损坏设备，在220kV母线上各设一组氧化锌避雷器。 启动/备用变压器保护 (一)差动保护 差动保护为起动变压器主保护，按双重化设置，以保护变压器绕组及其引出线的相间短路故障。 主要功能如下: 1、具有防止区外故障误动的制动特性; 2、具有电流互感器(TA)断线报警功能; 3、在同一相上出现两点接地故障(一点区内，一点区外)时，可动作出口; 4、具有差动电流速断功能; 5、具有平衡差动保护各侧电流的措施; 98 6、有防止励磁涌流引起误动的功能; 7、工作电流的整定范围为0.05,1.0额定电流，整定值允许误差不大于?5%; 8、动作时间(2倍整定电流时)不大于20ms; 9、保护装置采用双斜率比例制动特性，具有良好的抗电流互感器暂态饱和的能力。 10、当流入保护装置的实际短路电流达到电流互感器额定电流的60倍左右时，保护装置能承受且能判断是否需要动作; 11、有差动各侧电流相位和平衡补偿功能。 (二)相间短路后备保护 相间短路保护作为起动变压器主保护相间短路故障的后备保护。装置具有变压器高压侧复合电压闭锁的过电流保护元件，复合电压取低压侧电压，第一套保护的复合电压分别取分支1、2的一组电压。第二套保护的复合电压也分别取分支1、2的另一组电压。 其主要功能如下: 1、能防止电压互感器(TV)断线和电压切换时的误动; 2、电流)电压元件整定值允许误差不大于?2.5%，负序电压元件整定值允许误差不大于?5%; 3、电流和负序电压元件返回系数不小于0.9，低电压元件返回系数不大于1.1; 4、元件固有延时不大于50ms。 (三)起/备变高压侧单相接地保护 对于保护变压器高压绕组单相接地故障,具有零序电流零序过电压和间隙零序电流等保护元件。 其主要功能如下: 1、保证变压器绕组绝缘不受损坏; 2、保护装置可以由接地刀闸的辅助触点闭锁; 3、装置设有多段多个时限，当发生接地故障时，能有选择性地切除故障的变压器; 4、零序电压取自电压互感器的开口三角绕组电压，输入回路额定电压为100V、300V; 5、整定值允许误差不大于?2.5%，返回系数不小于0.9; 6、固有延时(1.2倍整定值时)不大于70ms。 7、保护装置的多套定值(包括电流和时间)可以由变压器高压侧中性点接地刀闸的辅助触点切换; (四)起/备变低压侧零序过电流保护 99 保护变压器低压绕组其及分支引出线单相接地故障，同时也可作为低压母线上各元件的后备保护，具有分支零序过电流保护元件。 其主要功能如下: 1、分支零序过电流，装设在变压器低压侧的中性点上; 2、电流整定值允许误差不大于?2.5%; 3、返回系数不小于0.97~0.98; 4、固有延时(1.2倍整定值时)不大于50ms。 (五)断路器失灵保护 当保护装置出口动作发出跳闸脉冲而断路器拒动时，以较短的时限断开相邻元件的断路器的保护元件。 其主要功能如下: 1、采用判定主变压器高压侧电流的零序分量来检测断路器是否失灵，当电流大于定值作为启动失灵的一个条件，并由保护装置总出口的触点和断路器辅助触点闭锁: 2、电流整定值允许误差不大于?2.5%; 3、返回系数不小于0.9; 4、固有延时不大于50ms。 (六)起/备变非电量保护 起/备变非电量保护包括:本体重瓦斯、本体轻瓦斯、调压重瓦斯、调压轻瓦斯、压力释放、温度、油位及通风系统故障等。 (七)起/备变其他保护 1、断路器非全相保护 断路器非全相保护作用:当发生非全相合闸或跳闸时，由于造成三相负荷不平衡，保护变压器铁芯不致发热损坏。 其主要功能如下: (1)采用负序电流和断路器三相位置不对应辅助触点组作为依据; (2)负序电流整定范围:0,0.8倍起/备变220kV侧额定电流;整定值允许误差不大于?5%; (3)装置返回系数不小于0.9; (4)装置有0.2,0.5s的延时;固有延时不大于50ms。 2、断路器失灵保护 100 二、保护出口设置 1、起/备变全停:跳起/备变220kV侧断路器、跳起/备变6kV侧A分支断路器、跳起/备变6kV侧B分支断路器、起动220kV断路器失灵保护。 2、起/备变低压跳闸:跳起/备变6kV侧A分支断路器或跳起/备变6kV侧B分支断路器; 3、信号:发出声、光信号，并向DCS和故障录波器发送信号用于事故记录。 101