1、洛陽理工學院 備用電源自動投入裝置 原理及接線方式 專 業： 電氣工程及其自動化專業 班 級： 電氣35班 學 號：B12043506 學生姓名： 皇甫曉曉 完成時間： 2013年11月15日 電力系統自動裝置課程論文評分表序號評分項分數1論文的結構與格式15分2語言組織10分3切題（符合課程）25分4內容合理能用20論文總成績摘要 隨著經濟建設的發股，我國電力系統的規模日益擴大，發電設備的容量也相應增大系統運行方式的變化越來越頻繁。為了更好地保證電力系統的安全、經濟運行并保證電能質量，電力系統自動裝置及其技術得到廣泛應用并日益發展，同時也促進電力系統自動控制技術的不斷提高。 與其他產品不同，

2、電能的生產、傳輸、分配和消耗在同一時刻完成，遵循功率平衡原則。所以發電廠、變電所、輸配電線路和用戶構成的電力系統是一個有機的整體，在運行中任何一個環節出現問題，都會影響到電力系統的穩定運行，嚴重時會造成惡性事故，導致整個系統崩潰。 為了取得更大的經濟效益，電力網規模越來越龐大、發電機容量也越來越大，因此為了滿足電力系統運行的要求，電力系統必須借助于自動裝置來完成別電力系統及其設備監視、控制、保護和信息傳遞。因此自動化技術就成了必不可少的手段。 二、電力系統自動控制的總目標和主要內容 電力系統自動控制酌總目標是：保證供電質量，提高供電的可靠性，實現電力系統的安全經濟運行。為了實現這個總目標，電力

3、系統自動控制的任務有以下幾個方面。 1電力系統自動監視和控制 2電廠動力機械自動控制 3電力系統主要電力設備的自動控制 近年來，由于控制理論、信息淪等方面的成就，大規模、超大規模集成電子器件不斷推出；計算機技術和數據通信技術的發展，自動控制技術正發生著日新月異的變化；計算機控制技術在電力系統自動裝置中得到廣泛應用。 關鍵詞：電力系統 自動控制 可靠性 引言 在電力系統中很多用戶和用電設備是由單電源的輻射形網絡供電的。當供電電源由于某些原因而斷開時，則連接在它上面的用戶和用電設備將失去電源，從而使正常工作遭到破壞，給生產和生活造成不同程度的損失。為了消除或減少損失保證用戶不間斷供電，在發電廠和變

4、電所中廣泛采用了備用電源自動投入裝置。 備用電源自動投入裝置是指當工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動地將備用電源投入或將用電設備自動切換到備用電源上去，使用戶不至于停電的一種自動裝置，簡稱備自投或BZT裝置。一般在下列情況下裝設： (1)發電廠的廠用電和變電所的所用電。 (2)有雙電源供電的變電所和配電所，其中一個電源經常斷開作為備用。 (3)降壓變電所內裝有備用變壓器或互為備用的母線段。 (4)生產過程中某些重要的備用機組，如給水泵、循環水泵等。在電力系統中，不少重要用戶是個允許停電的。因此常設置兩個或兩個以上的獨立電源供電，一個工作，另一個備用，或互為備用。當丁作電源消失時，備用電源的投

5、入，可以用手動操作，也可以用BZT裝置自動操作。手動操作動作較慢，中斷供電時間較長，對正常生產和生活有一定影響，對生產工藝不允許停電的場合，手動投入備用電源往往不能滿足要求。采用BZT裝置自動投入，中斷供電時間只是自動裝置的動作時間，時間很短，只有幾秒，對生產無明顯影響，故BZT裝置可大大提高供電可靠性。1 備用電源自動投入裝置11 備用方式 BZT裝置從其電源備用方式上可以分成兩大類:明備用和暗備用。圖1-1為應用BZT裝置的幾種電氣接線舉例。 在圖l1(a)中，正常工作時，斷路器lQF、2QF、6QF、7QF臺上運行，變壓器T1、T2處于通電工作狀態，向母線、供電；斷路器3QF、4QF、5

6、QF斷開運行，變壓器乃處于備用狀態。當Tl(或T2)故障時，其兩側斷路器lQF、2QL (或6QF、7QF)由變壓器的繼電保護動作而跳閘，然后BZT裝置動作，將3QF、4QF(或3QF、5QF)迅速合閘，I段(或g段)母線即由仍恢復供電。這種設有可見的專用備用變壓器或備用母線的情況，稱為“明備用”。圖11(b)-圖1l(d)均同明備用方式。 暗備用方式 圖11 應用BZT裝置的一次接線舉例在圖ll(f)中正常運行時，斷路器lQF、2QF、4QF、5QF合上運行，3QF斷開運行，兩臺工作變壓器T1、T2分別向I、II段母線供電，母線分段運行；當變壓器T1發生故障時，T1的繼電保護動作，將1QF和

7、2QF跳閘，然后BZT裝置動作，將3QF投入，I段緝線負荷即轉移出變壓器T2供電；同樣，書變壓器T2發生故障時，T2的繼電保護動作將4QF和5QF跳閘、BZT裝置使3QF投入，II段母線轉由變壓器Tl供電。這種互為備用的方式稱為“暗備用”暗備用的每臺變壓器容量，都應按兩分段母線上的總負荷來考慮，否則在BZT裝置動作后會造成過負荷運行，當然在實際應用上可考慮變壓器允許的暫時過負荷能力，變壓器容量可選得比總負荷小些，在BZT裝置動作后及時采取措施，停止次要負荷的供電，以免變壓器長期過負荷的運行。圖11中(e)圖也屬暗備用方式。 從上述接線圖的工作情況可見，如果采用手動切換，動作侵，中斷供電時間較長

8、。如不采用BZT裝置要想達到同樣的供電可靠性，同一母線必須由兩路電源供電或由兩臺變壓器并聯運行，這樣勢必造成繼電保護裝置復雜，短路電流增大，設備投資增加等。因此，BZT裝置的采用是一種安全、經濟的措施，采用BZT裝置后，有如下優點： (1)提高供電的可靠性，節省建設投資 (2)簡化繼電保護，因為采用了BZT裝置后，環形網絡可以開環運行,變壓器可以分裂運行等，這樣，就可以來用方案相對簡單的繼電保護裝置。 (3)限制短路電流，提高母線殘余電壓。在受端變電所，如果采用開環運行和變壓器分裂運行，將使短路電流受到一定限制，不需要再裝出線電抗器，這樣，既節省了投資，又使運行維護方便。 由于BZT裝置可以大

9、大提高供電的可靠性和連續性的廣用電系統和廠礦企業的變、配電所的所用電系統中：1.2 對備用電源自動投入裝置的基本要求 BZT裝置應滿足下列基本要求： 1工作母線突然失壓時BZT裝置應能動作 工作母繪突然失去電壓，主要原因有：工作變壓器發生故障，繼電保護動作，使兩側斷路器跳間；工作母線上的饋電線發生短路，沒有被線路保護瞬時切斷，引起變壓器斷路器斷開；工作母線本身故障，繼電保護使斷路器跳閘；工作電源斷路器操作回路故障跳間；工作電源突然停止供電，誤操作造成工作變壓器退出。這些原因都不是正常跳閘的失壓，都應使BZT裝置動作，使備用電源迅速投入恢復供電。 2工作電源先切，備用電源后投 主要目的是提高備用

10、電源自動投入裝置動作的成功率：假如工作電源發生故障，工作斷路器尚未斷開時就投入備用電源，也就是將備用電源投入到故障元件上，這樣就勢必擴大事故，加重故障設備的損壞程度；另外，備用電源與工作電源不是取自同一點，往往存在電壓差或相位差，只有工作電源先切，備用電源后投才能避免發生非同期并列。實現這一要求的主要措施是：備用電源必須判斷工作電源斷路器切實斷開，工作段母線無電壓，才允許備用電源合閘，比如備用電源斷路器的合閘部分應該由工作電源斷路器的常閉輔助觸點來起動。 3BZT裝置只動作一次、動作對應發出信號 當工作母線發生持續性短路故障或引出線上發生未被出線斷路器斷開的持續性短路故障時，備用電源第一次投入

11、后，由于故障仍然存在，繼電保護裝置動作，將備用電源眺開，此時工作母線又失壓，若再次將備用電源投入，就會擴大事故，對系統造成不必要的沖擊。為了解決這一問題，就需控制備用電源或設備斷路器的合閘脈沖，使它只能合閘一次。 4BZT裝置動作過程應使負荷中斷供電的時間盡可能短 工作母線失壓到備用電源投入，這段時間為中斷供電時間。停電時間短，對電動機自起動是有利的。停電時間短，電動機未完全制動，則在BZT裝置動作，恢復供電時，電動機自起動較容易；但停電時間過短，電動機殘壓可能較高，當BZT裝置動作時，會產生過大的電流和沖擊力矩，導致電動機的損傷。因此，裝有高壓大容量電動機的廠用電母線，中斷供電的時間應在1s

12、以上。對于低壓電動機，因轉子電流衰減極快，這種問題并不突出。同時為使BZT裝置動作成功，故障點應有一定的電弧熄滅去游離時間，在一般情況下，備用電源或備用設備斷路器的合閘時間，已大于故障點的去游離時間，因而可不考慮故障點的去游離時間但在使用快速斷路器的場合，必須進行校核c另外，中斷供電的時間還必須滿足饋電線外部故障時，由線路保護切除故障，避免越級跳閘。運行經驗證明，BZT裝置的動作時間以11.5s為宜。 5工作母線電壓互感器熔斷器熔斷時BZT裝置不誤動 運行中電壓互感器二次側斷線是常見的，但此時一次側回路正常，工作母線仍然正常工作，所以此時不應使備用電源自動投入裝置動作，即BZT裝置應子閉鎖。

13、6備用電源無壓時班BZT裝置不應動作 正常工作情況下，備用母線無電壓時，BZT裝置應退出工作，以避免不必要的動作，因為在這種情況下，即使動作也沒意義。當供電電源消失或系統發生故障造成工作母線與用母線同時失去電壓時，BZT裝置也不應動作，以便當電源恢復時仍由工作電源供電。為此，備用電源必須具有有壓鑒定功能。 7正常停電操作時BZT裝置不起動 如手動跳閘，因為此時工作電源不是因故障而退出運行，BZT裝置應予閉鎖。 8備用電源或備用設備投于故障時應使其保護加速動作 因為此時故障的性質已確定，如果仍由繼電保護的固有動作時間去跳閘，則達不到快速切除故障的目的。除上述要求以外，一個備用電源同時作為幾個工作

14、電源的備用或有兩個備用電源的情況，備用電源應能在備用電源已代替某工作電源后，其他工作電源又被斷開，必要時備用電源自動投入裝置仍應能動作。但對于單機容量為200Mw及以上的火力發電廠，備用電源只允許代替一個機組的工作電源。在有兩個備用電源的情況下，當兩個備用電源互為獨立備用系統時，應各裝設獨立的BZT裝置，使得當任一備用電源都能作為全廠各工作電源的備時，BZT裝置使任一備用電源都能對全廠各工作電源實行自動投入。2. 備用電源自動投人裝置的原理 備用電源自動投入裝置中當一次運行方式相對固定時，BZT裝置接線比較簡單。但對于實際的運行方式來說，不可能永遠在一種方式下運行，顧及到電網的靈活性，要求BZ

15、T裝置投入時的動作過程也相應有所不同，如下圖12所示： 在圖12這種接線方式下，共有三種可能的運行方式，從而也就有三種備自投方式。以下分別詳細說明。 第一種運行方式：正常運行時3QF處于斷開位置，I、段母線分裂運行，分別由T1、T2供電。在這種運行方式下，如果I回路故障，導致I段母線失壓，此時BZT裝置應能自動斷開運行斷路器1QF和2QF，然后再投入分段斷路器3QF，使母線I恢復供電；反之如果回路故障，導致段母線失壓，此時BZT裝置應能自動斷運行斷路器4QF、5QF，然后再投入分段斷路器3QF，使母線恢復供電。此種方式屬暗備用的各自投方式。 第二種運行方式：1QF、2QF、3QF處于合閘位置，

16、4QF、5QF斷開，正常運行時由T1給兩條母線供電。在這種運行方式下，如果I回路故障，導致兩段母線均失壓，此時BZT裝置應能自動斷開運行斷路器1QF、2QF，然后再投入4QF、5QF，使T2兩段母線供電。 圖12 BZT裝置一次接線圖 第三種運行方式：3QF、4QF、5QF處于合閘位置，1QF、2QF斷開，正常運行時由T2給兩條母線供電。在這種運行方式下，如果回路故障，導致兩段母線均失壓，此時BZT裝置應能自動斷開運行斷路器4QF、5QF，然后再投人1QF、2QF，使T1給兩段母線供電。 上述第二種和第三種運行方式屬明備用的備自投方式。 為滿足運行要求，BZT裝置應由低電壓起動部分和自動合閘部

17、分兩部分組成： (1)低壓起動部分：其作用是監視工作母線失壓和備用電源是否正常，并兼作電壓互感器熔斷器熔斷時閉鎖服裝置之用。當工作母線因各種原因失去電壓時，斷開工作電源，并在備用電源正常時使BZT裝置起動。 (2)自動合閘部分：在工作電源的斷路器斷開后，經過一定延時將備用電源的斷路器動投入。2.1備用電源自動投入裝置接線 如圖13所示為廠用電系統暗備用BZT裝置的典型接線，高壓側采用高壓斷路器接線，低壓側使用自動空氣開關接線，低壓側母線接廠用電負荷，兩臺廠用變壓器互為備用。 1BZT裝置的構成 (1)低壓起動部分由下列元件組成：監視工作母線失壓的低電壓繼電器1KV和3KV監視備用電源是否正常的

18、過電壓繼電器2KV和4KV，并兼作電壓互感器熔斷器熔斷時閉鎖BZT裝置之用；用于整定服裝置起動時間的時間繼電器lKT和2KT；用于發BZT裝置動作信號的信號繼電器lKS和2KS。 (2)自動合閘部分由閉鎖繼電器KM、信號繼電器KS、自動空氣開關QA的輔助接點和轉換開關QT組成。其中，KM的接點具有0.5-0.8s延時斷開(瞬時閉合)時間，確保BZT裝置只動作一次；自動空氣開關輔助接點保證工作電源先切，備用電源后投；信號繼電器KS，用于發自動投入完成信號；切換開關QT，用于手動投入或撤出服裝置。 2BZT裝置的動作過程 (1)正常運行狀態。設正常運行時低壓側為單母線分段運行，TI、側分別提供I、

19、II段母線上的負荷，保證廠用電正常運行，即1QF、1QA、2QF、2QA在合閘位置，而3QA在斷開位置，一次回路中的隔離開關均為合上運行，則此時，斷路器和自動空氣開關的輔助接點狀態為1QF1、2QF1、lQAl、lQA2、1QA3、2QAl、2QA2、2QA3、3QA2閉合，lQF2、2QF2、1QA4、2QA4、3QAl斷開；正常運行時I、3QA投入信號。3QA合閘后I、II母線上的負荷全部由T2提供，完成一次BZT裝置的自動投入過程。 II母線的失壓動作過程與l母線的失壓動作過程相似，在此不重述。 (3)合閘于持續性故障時保證BZT裝置只動作一次。如果工作母線失壓是出于母線發生持續性故障所

20、造成，如上所述，當BZT裝置使3QA合閘后，故障電流將使變壓器T2的繼電保護起動或3QA的過流保護起動，選擇性地將3QA跳閘。由于在發出第一個合閘脈沖后KM的延時返回接點已斷開，將3QA的合閘回路切斷，不能作第二次合閘，從而保證BZT裝置只動作一次，不影響II段母線正常供電。 (4)備用電源無壓的閉鎖。在I母線失壓且II母線無壓的情況下，由于4KV的常開接點打開，不能起動1KT，從而不能進行合3QA的操作，即保證在備用電源無壓時可靠閉鎖BZT裝置，此時工作電源的切除由T1的繼電保護完成。 (5)電壓互感器熔斷器熔斷的閉鎖。運行中當電壓互感器二次側熔斷器熔斷時，造成工作母線失壓的假象，但此時一次

21、側回路正常，工作母線仍然正常工作，所以此時不應使備用電源自動投入裝置動作即BZT裝置應予閉鎖。為此，為防止電壓互感器二次側任一相熔斷器熔斷時BZT裝置誤起動，1KV、2KV(或3KV、4KV)分別接在不同的相別上，其常閉接點串聯任一相熔斷器熔斷時不會導致兩個電壓繼電器的常閉接點同時閉合，有效地閉鎖了BZT裝置。當然，從接線中不難發現當兩個熔斷器都熔斷時，BZT裝置仍會誤動，但實際上兩種故障同時發生的概率是極少的，而且從保護的角度上說，電壓互感器均裝設有斷線監視回路.3. 明備用的BZT裝置典型接線 如圖l4所示為明備用BZT裝置的原理接線。 其基本要求和工作原理與暗備用基本相同，主要的不同點是

22、： (1)失壓監視使用的低電壓繼電器不同。在暗備用的放T裝置中，可用一只低電壓繼電器，并從另一套BZT裝置的備用電源正常監視用過電壓繼電器借鈞一個常閉接點，構成失壓監視。而明備用BZT裝置的失壓監視則必須裝設兩只低電壓繼電器，防止電壓互感器熔斷器熔斷而誤動。 (2)合閘回路使用的閉鎖繼電器不同。在暗備用BZT裝置中，兩段母線的BZT裝置可共用一個自動合閘回路，兩套服裝置只需一只中間閉鎖繼電器。而明備用BZT裝置由于合閘對象不一致，故每套均要有單獨的閉鎖繼電器和中間繼電器。 (3)繼電保護配合不同。在暗備用BZT裝置中，如備用電源合閘到持續性故障，首先應使分段斷路器跳閘，防止越級跳閘影響非故障母

23、線的供電。而明備用BZT裝置則在合到持續性故障時，可直接使備用電源斷路器跳閘。 圖14明備用BZTT裝置的工作原理：當I段母線由于某種原因失去電壓時，低電壓繼電器，lKV、2KV失壓返回，接點閉合，起動時間繼電器lKT，經過一定延時后，使自動空氣開關lQA跳閘。接著中間繼電器lKM斷電，在lKM的接點返回前，通過1QA的輔助常閉接點1QA3起動中間繼電器2KM，2KM動作后、使斷路器3QF和3QA合閘，合閘后，中間繼電器1KM的延時返回觸點打開，從而保證BZT裝置只動作一次。 若備用電源自動投入于永久性短路故障上時，應由變壓器T3的繼電保護將3QF和3QA閘，切除故障。3.1 BZT裝置元件動

24、作參數整定以圖l3暗備用BZT裝置為例，介紹元件的動作參數的整定方法。 1低電壓繼電器1KV、3KV動作電壓整定 整定原則：監視工作母線失壓的繼電器1KV、3KV動作電壓要保證工作母線失壓時能可靠動作，又要防止不必要的頻繁動作，不使動作過于靈敏，整定時要考慮以下兩個方面：（1） .在集中阻抗(電抗器或變壓器)后發生短路，低電壓繼電器不應動作。如圖15所示，在K1點發生短路時，母線電壓雖然下降，但殘余電壓相當高應由線路保護切斷故障線路，BZT裝置不應動作，故1KV、3KV的動作值應小于Kl點短路時工作母線的殘壓。 Upi = 式中 Upi繼電器的動作電壓； Ucy工作母線上的殘余電壓； nTV電

25、壓互感器變比： Krel可靠系數，取1.1一1.3(2)躲過電動機自起動時母線最低電壓。在母線引出線上或引出線的集中阻抗前發生短路，如圖15中K3、K3點短路，母線電壓很低，接于母線上的電動機被制動。在故障被切除后，母線電壓恢復電動機自起動。這時母線電壓仍然很低為避免BZT裝置誤動，故lKV、3KV的動作電壓應小于電動機自起動時母線最小電壓值。 Upj =式中 Umin電動機自起動時最低電壓； Kr返回系數，Kr1 取上述兩式中的較小者作為低電壓繼電器的動作整定值。低電壓繼電器動作電壓的整定值，一般約等于額定工作電壓的20-25% 2時間繼電器lKT(2KT)動作時限整定時間繼電器的動作時限值

26、是保證BZT裝置動作選擇性的重要參數，其動作時間應與線路過流保護時間相配合。當系統內發生使低電壓繼電器動作的短路故障(如圖15中K3、K4點)時，應由系統保護切除而不應使BZT裝置動作，為此，動作時間tpj應滿足下式 tpj=tdmax+t式中 tpj時間繼電器的動作時間 td max工作母線上各元件繼電保護動作時限的最大者 t時限級差，取0.50.7s 3過電壓繼電器2KV(4KV)動作電壓值的整定 過電壓繼電器的作用是監視備用電源是否有電壓，所以當正常電壓和備用母線最低工作電壓時，過電壓繼電器應保持動作狀態，因此應躲過廠用備用母線的最低運行電壓，即 Upj=式中 Upj繼電器的起動電壓； Ugmin嚴備用母線最低運行電壓； Krel可靠系數，取1112 Kr返回系數，一般取085 nT電壓互感器變比。 4閉銷繼電器TM延時返回時間值的整定 TM延時返回時間的作用是保證BZT裝置只動作一次，其返回延時應大于自動空氣開關3QA合閘所