6kv厂用电动机的保护、控制、测量和信号回路的设计.docx

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1、书目绪论O1 .就地分散限制O2 .集中限制O3 .单元限制O4 .综合自动化限制O一、6kv电动机、限制、爱护、测量和信号回路一次设备O1.1 工作环境O1.2 分析电路：O1.3 电流互感器O二、6kv电动机、限制、爱护、测量和信号回路二次回路O2.1 工作状态O2.2 跳闸及监视回路O三、电动机综合爱护系统O3.1 装置参数O3.2 爱护电流输入O3.3 测量电流输入O3.4 零序电流测量、爱护O3.5 时钟同步信号O3.6 综合爱护系统O后记：O致谢：O摘要：6kv厂用电动机的爱护、限制、测量和信号回路的设计是常用电力系统的重要组成部分，随着科学技术的不断发展和工艺水平的日益提高，发电

2、厂二次系统经验了从简洁到困难，从低级到高级的发展过程。在6kv厂用电动机的二次回路技术水平的凹凸确定了发电厂自动化的程度。可见6kv厂用电动机的爱护、限制、测量和信号回路的设计已经上升到一个新的生产舞台6kvMotorsplantprotection,control,measurementandsignalcircuitdesignisacommonpowersystemanimportantcomponentofthatwiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologyandtheincreasingleveloftechnology,the

3、systemhasexperiencedtwopowerplantsfromsimpletocomplex,fromlowleveltohighlevelofthedevelopmentprocess.6kvelectricmotorplantsecondaryloopdependsonthelevelofthedegreeofautomationoftheplant.So6kvelectricmotorplantprotection,control,measurementandsignalcircuitdesignhasbeenelevatedtoanewstageproduction关键词

4、电动机爱护(MOtorProteCtiOn)限制(ContrOI)测量(measurement)信号回路(Signalloop)绪论电机是经济发展的先行官。随着社会经济的不断发展，对电力系统的要求也越来越高。而现代电力系统，无论是单机容量，还是系统容量都越来越大，电网的结构也起先困难。为了更好地保证电力系统的平安、稳定运行，提高电机在电厂的工作质量，从而为经济建设供应有力的保障，必需提高电力系统运行的牢靠性。在电力系统中，无论是发电厂、变电站，还是用电单位，其电气设备均可分为一次设备和二次设备两大类。在二次设备中厂用电动机的爱护、限制、测量和信号回路的设计是发电厂电力系统的重要组成部分，它不

5、同于生产、传输和安排电能的设备的一次设备它是起到测量、限制、监控、爱护和自动调整的二次设备。所以6kv厂用电动机的爱护、限制、测量和信号回路的设计是以二次系统进行绽开进行的。二次回路技术的发展是从简洁的就地分散限制到由计算机为核心构成的综合限制，经验了以下的四个发展阶段。1.就地分散限制就地分散限制，是指对每个被限制对象设置独立对象设置独立的限制回路，在被限制对象的安装地点进行一对一的限制。这种限制方式的优点是回路简洁，工作牢靠。其缺点是难以实现各机组间和同一机组哥设备的协调协作。因此只适合与小型发电厂和对自动化程度要求不高的中、小型变电站以及大型发电厂的协助车间和对次要用户的供用电线路。2

6、集中限制集中限制，是指将全厂（所）的主要电气设备（如发电机、变压器和35KV及以上电压等级的输电线路等）集中在中心限制室（或称主限制室）内实现远方集中限制。这种限制方式分为一对一的强电限制方式和一对多的弱电选线限制方式，适用于单机容量为100MW及以下的发电厂和35KV及以上的变电站。这种限制方式实行的是炉、机、电、分开限制的方式。除了中心限制室外，还没有锅炉限制室和汽轮限制等。这种限制方式炉、机的值班条件较差，但这种限制方式的技术成熟，并为广阔电气从业人员所熟识。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，我国南方地区的很多企业己经或安排建设自备热电厂，这类电厂比较适合采纳集中限制方式。3 .

7、单元限制单元限制是一种将炉、机、电集中在一起的限制方式。发电厂采纳单元制限制方式时，全厂设置若干个单元限制室和一个网络限制室，每个单元限制一台或者两台机组的炉、机、电的全部重要设备，由网络限制室来实现对升压站的限制和全厂各机组的协调。单机容量为125MW及以上的火力发电厂广泛采纳单元限制方式。4 .综合自动化限制综合自动化限制是一种以计算机为核心构成的集散限制系统，将发电厂或者变电站的测量、限制、爱护、信号和自动限制集中在计算机内进行。计算机除了具有逻辑分析实力外，还具有数值运算和数据储存的实力。因此，综合自动化限制方式除了具备常规限制方式的功能外，还能进行优化计算，实现最经济运算。目前我国新

8、建的发电厂和变电站广泛采纳综合自动化限制方式一、6kv电动机、限制、爱护、测量和信号回路一次设备1.1工作环境6KV电动机工作于厂用电压为6KV的电压环境下。发电机的作用是把机械能转化为电能;电动机的作用是把电能转变为机械能，拖动各种生产设备运转，实现生产过程的机械化和自动化。而它的组成是由熔断器（-FU）、断路器（-QS）.电流互感器（TAl）、零序电流互感器（TA）电动机（M）相互连接的，如下图：6kV4-FU:熔断器-QS:断路器-TAl:电流互感器-TA2:零序电流互感器M：电动机接线方式：6KV-FU-QS-TA1-TA2M12分析电路:（1）熔断器熔断器安装在电路中，保证电路平安运

9、行的电器元件。当电路发生故障或异样时，伴随着电流不断上升，并且上升的电流有可能损坏电路中的电动机同时可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异样上升到肯定的高度和肯定的时候，自身熔断切断电流，从而起到爱护电路平安运行的作用。熔断切断电流，从而起到爱护电路平安运行的作用。（2）断路器1、正常状况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流.2、在系统发生故隙时能与爱护装置和自动装置相协作,快速切断故障电流,防止事故扩大,从而保证系统平安运行.从其实断路器就是一种开关,它和其他一般开关的不同点主要在:适用电压等级高灭弧介质及方式,有真空,少油,多油及六氟化硫等等灭弧实

10、力强,效果好.一般状况下断路器本身不存在润滑方面的问题,须要润滑的经常是它的操动机构热继电器作用：热继电器的作用是电动机过负荷时自动切断电源，热继电器的构造是两片膨胀系数不同的金属片构成，电流过大时膨胀系数大的先膨胀，起到切断电源的作用。热继电器动作后有人工复位和自动复位。1.3电流互感器电力系统中广泛采纳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像。电流互感器的特点是:（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，所以正常状况下，电流互感器在

11、近于短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=IlnI2n因为一次线圈额定电流Iln己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5（1或0.5）安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即knkN=NlN2式中Nl、N2为一、二线圈的匝数。电流互感器的作用就是用于测量比较大的电流。它是通过二次测测量一次设备的工作状况。二、6kv电动机、限制、爱护、测量和信号回路二次回路2.1 工作状态二次回路设计可以爱护电动机可以在一个平安的环境下正常运行，供应一次设备的工作状态，限制电动机的启停，与在故障时发出相应的灯光提示，

12、提示值班人员。进行故障的解除和检修。-KCF1.1直流分螭-QF11|1.-1.Kl-I102,2合闸及监视回路：(1)合闸手动合闸时按下-SB2时发出合闸信号这是DCS推断是否允许合闸，假如允许，DCS的允许合闸闭合下述回路接通+SB1DCSYWKCFDX1DX2DX3S1KM(HC)-这时KM(HC)合闸接触器得到合闸信号，-KM常开触电闭合合闸线圈-YC(HQ)得电合闸胜利，同时-K2中间继电器常开触点闭合绿灯亮。而DCS合闸把就地短接，实现远方合闸。2.2 跳闸及监视回路跳闸与监控回路是实时监控厂用电动机的工作状态，假如电网发生故障，可以快速动作来实现电动机的爱护，防止电动机的损坏。下

13、图为二次电动机跳闸及监视回路图：就地与DCS跳闸按下SB2时-KCF(I)得到跳闸信号，这时这时QS至DCS一个停止信号61闭合，-YT(TQ)跳闸线圈发出跳闸信号这时跳开KSF的常闭节点，闭合防跳回路的KCF的常开结点，此时K3信号得电，-K3常开节点闭合红灯亮提示跳闸胜利。此时61在SQE的停止位置。DCS跳闸短接SB2实现远方跳闸。防误-YW手车运行位置限位开关与SW手车试验位置限位开关串联接与-YT(TQ)跳闸线圈旁作用是防止误动作，保证电动机运行正常。断相爱护与监控当发生断相时，-DX常开闭合相关灯光熄灭-KSl信号继电器发出断相提示，提示工作人员进行跳闸吩咐低电压跳闸、Mc)1*0

14、13一K4一M02029S低电氏保羽正常工作时-K4中间继电器得电，-K4常闭节点是断开，当电压过低时-K4闭合接通-XB2连接片发出低电压信号提示工作人员低电压，是否跳闸。事故按钮(SBE)SBE是短接全部爱护线路的，当按下SBE时，全部爱护被短接，不动作。提示现在为事故状态，值班人员应当进行跳闸。三、电动机综合爱护系统3.1 装置参数本设计是采纳HN-2001电动机爱护测控装置装置采集多路模拟量，分别为3相电压、3相测量电流、3相爱护电流、1路零序电压、1路零序电流。1采集12路开关量。2装置内置操作回路，配置有吩咐合、吩咐跳、爱护跳、告警信号、事故信号等继电器出口；配置有装置故隙、限制回

15、路断线与装置失电等继电器指示出口。另配置有3对备用出口，并可以被敏捷配置为爱护跳或告警信号出口的级联。上述继电器出口可分别设置为电平或脉冲工作方式。通过装置界面可限制继电器，既可用于继电器出口测试也可用于分合限制。3 供应双CAN或以太网通信接口(用户可指定)。4 配置两路420mA直流信号输入接口。5 配置两路420mA直流信号输出接口并可设置输出的参考量。6 配置两路脉冲信号输入接口。7 配置两路脉冲信号输出接口并可设置脉冲输出的频率。参数配置(1)开出方式设置：可分别设置每个继电器出口为电平或脉冲形式输出。(2)开入接点设置：可分别设置每个开入的接点为常开或常闭形式。(3)通信参数设置：

16、可选择CAN或以太网通信方式以匹配硬件，可设置地址与通信速度。(4)模拟量测量偏差微调：可单独对某一路模拟量的测量结果进行微小调整以达到精度要求，调整后结果二调整前结果*K(0.9Kl.Do(5)电流互感器额定值与数目配置：可选择电流互感器额定值为IA或5A,装置依据配置的参数自动适应电流值的显示以及调整计算爱护电流序重量与测量功率的计算公式。(6)420mA直流信号输出配置：装置共供应两路420mA直流信号输出，每路输出可分别指定输出的参考量，可选参考量包括IAICUaUcUabUcaPQo(7)备用出口设置：装置共供应3对备用出口，每对出口可分别配置为爱护跳或告警信号出口的级联，以实现继电

17、器出口的扩充。(8)脉冲信号输出配置：装置供应两路脉冲信号输出，并可设置脉冲输出的频率。默认第一路为有功电量的脉冲信号输出，其次路为无功电量的脉冲信号输出。功率计算与电量累积：装置可统计总的有功电量与无功电量；供应4个可选择的(9)电量分时间段计量功能，时间段在时间上可重叠，时间段可跨0点。(10)允许修改装置的操作密码。下图为沟通电压输入接线图:2A:1、2A:2、2A:3为电动机综合爱护额定工作电压。2A:4是电动机综合爱护的爱护接地。3.2爱护电流输入(1)装置能推断电机的起动与运行状态并可实现起动状态与运行状态自动切换。(2)起动状态下配置有两段定时限过流爱护、定时限负序过流爱护、低电

18、压爱护。(3)运行状态配置有三段定时限过流爱护、过负荷爱护、反时限过流爱护、两段定时限负序过流爱护、反时限负序过流爱护、反时限过热爱护、零序过电流爱护、零序过电压爱护、低电压爱护、过电压爱护。(4)另配置有失压跳闸功能、可选择“投退”的开入量爱护功能、PT断线检测功能及可选择“投退”的由开入量触发的急停闭锁合闸与紧急起动合闸限制功能等。(5)每种爱护均可指定出口位置，爱护只在指定的出口位置动作(若设置有备用出口级联则备用出口同时动作)。(6)区外故障闭锁定时限过流与负序过流爱护；PT断线闭锁低电压爱护。(7)具有故障录波功能。(8)装置可与FC接触器匹配(默认为断路器)。如下图3.3测量电流输

19、入-K011A:81A:12电动机综保1A:71A:116今N1211通过二次侧电流互感器-TAl-2D与-TAl-2C来测量一次设备的工作电流状况。实行实时监控，供应相关数据量的采集，进一步让工作人员记录。3.4零序电流测量、爱护正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称重量分解成对称重量（正、负序）及同向的零序重量。只要是三相系统，就能分解出上述三个重量（有点象力的合成与分解，但很多状况下某个重量的数值为零）。对于志向的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序重量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序重量的缘由）。当系统出现故障时，三相变得不对称

20、了，这时就能分解出有幅值的负序和零序重量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的重量，就可以知到系统出了毛病（特殊是单相接地时的零序重量）。下图接线方式K1A:1电动机综保a；11-三-NIZ211零序过电流爱护：零序电流由零序CT输入，零序电流大于零序电流设定值，持续时间大于动作时间则爱护动作。2零序过电压爱护：零序电压由零序PT输入，零序电压大于零序电压设定值，持续时间大于动作时间则爱护动作。3.5 时钟同步信号时钟信号是供应应同步内存做讯号同步之用，同步记忆体的存取动作必需与时钟信号同步。它可以通过计算机来实现信号采样。GF三Sh-I-KOGFlS-通过GPS来实行电

21、动机的工作监控与动作。通过分析后我们把电动机综合爱护接入二次电图中,3.6 综合爱护系统反时限过热爱护：该爱护综合考虑正、负序电流的发热效应，模拟电动机的发热、散热过程，具有记忆特性，爱护动作后必需经散热才允许再次合闸。“紧急起动”开入信号可以清除热累积并合闸。失压跳闸：该功能投入后与低电压爱护协作运用，可以实现母线失压后有选择的跳开某一部分电机而保持另一部分电机。当线电压全低于30V,无电流，位置在合位、延时时间到在爱护跳出口动作。开入量爱护：为了满意某些特殊须要，装置为每路开入量均设置了爱护功能，若开入量的爱护功能退出时则装置只做开入量状态检测；若爱护功能投入则当开入量动作时还执行相应的爱

22、护。每路开入量爱护均可设置爱护时间与出口位置。若该开入动作并始终持续则爱护动作（不须要合位位置）。开入触发限制功能：为协作电动机的限制，装置特设置了“急停闭锁、紧急起动”功能。（1）急停闭锁：急停闭锁功能投入则当急停闭锁输入开入量动作时将限制回路断开；开入量正常时将回路闭合。（2）紧急起动：紧急起动功能投入则当紧急起动输入开入量动作时将电机的反时限过热爱护的热累积值清O并自动合闸。注：紧急起动的优先级高于急停闭锁；急停闭锁不能闭锁非经本装置操作回路的限制。故隙录波功能：为了便于分析故障的缘由，装置记录每次事务（开入量爱护，PT断线等闭锁事务除外）故障发生前后共10个周波的采样数据（故障前6个周

23、波、故障后4个周波、每周波采样24点），同时记录了故障时的开入量状态、装置跳闸的时间、断路器（接触器）跳开的时间。故障发生时间指电压、电流第一次满意设置的定值要求，并非爱护出口的时间。通过以上阐述我们可以等到电动机综保二次接线图，我们把它接入电路中101楝-QC豺林-QC蒯时拜WI三I跳朕6神醯mm0三6kVt三那么我们就得到一个综合的马鞍山2*660MW工程6kv电动机、限制、爱护、测量和信号回路图后记:随着电力体制改革和竞价上网的不断深化，降低发电成本，提高设备运行的牢靠性成为提高市场竞争力的主要手段。6kv厂用电动机对于设备的拖动起到更高的运行保障，对生产加工环节有肯定的促进作用，更好的

24、推动国民经济生产总值，实现生产效率的提高。通过本设计可以确保电动机在一个平安稳定的工作环境下运行为我国的电力生产供应了肯定的保证。对于今后电力拖动的发展，希望能够做到降低运行与维护成本，沟通电机免维护，同时采纳再生制动，削减机械磨损，沟通电机动力更加强劲，而且，沟通电机可以获得再生能源反馈给蓄电池，延长了电池的工作时间和寿命。随着变频时代的来临，可以实时限制沟通电动机的运转，大大的优化了电网的安排，采纳相应的通讯规约可以增加远方的调度致谢:历时将近两个月的时间最终将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了多数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要剧烈感谢我的论文指导老师胡老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我供应了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的探讨文献，假如没有各位学者的探讨成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和挚友，在我写论文的过程中赐予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中供应热忱的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友指责和指正，感谢