换流站交直流场一次设备讲解.ppt

换流站交直流场一次设备讲解 二 九年三月 一 断路器 一 交流断路器 一 交流断路器 作用 改变运行方式 开合和关闭正常运行的电路 并且在电网发生故障时 能快速将故障电流开断 以减轻电力设备的损坏和提高电网的稳定性 结构 电路部分操动和传动部分绝缘部分并联电容器合闸电阻 一 交流断路器 分类 按灭弧介质分类 空气断路器SF6断路器真空断路器 一 交流断路器 操作机构分类 弹簧机构液压 或气动 机构弹簧储能式液压机构 一 交流断路器 工作原理 以弹簧操作机构断路器为例 合闸前合闸弹簧储好能 接到合闸命令后接通合闸电磁铁 打开合闸锁扣板 操作机构借助弹簧位能进行合闸操作 实现合闸 同时分闸弹簧储能 接到分闸命令后接通分闸电磁铁 打开分闸锁扣板 操作机构借助弹簧位能进行分闸操作 实现分闸 一 交流断路器 灭弧原理 以SF6断路器为例 目前三常 三广SF6断路器灭弧室基本上都是压气式变开距结构 只有一个气压系统 灭弧室的可动部分带有压气装置 靠分闸过程中活塞汽缸的相对运动 造成短时气流来熄灭电弧 分闸时 操作机构通过拉杆使动触头 动弧触头 绝缘喷嘴和压气缸运动 在压气活塞和压气缸之间产生压力 等到动静弧触头脱离后 在这两个触头间产生电弧 压气缸内SF6气体在压力作用下吹向电弧 同时由于电弧自身能量使SF6气体加热膨胀 压力升高吹向电弧 使电弧熄灭 二 直流断路器 二 直流断路器 直流断路器共有四种 1 中性母线高速开关 NBS 在每站每极的中性母线上都安装了中性母线高速开关 其功能是开断极或线路的任何故障造成的直流故障电流 直流开关无法象交流断开关那样 可以利用交流电流过零的机会实现灭弧 为了使直流开关也能有效开断直流电流 目前使用较多的方法就是利用一个L C串联电路对主触头间的弧道放电产生振荡电流 迭加在将被断开的直流电流上 造成过零点 从而实现灭弧 二 直流断路器 二 直流断路器 2 金属回路转换开关 MRTB 一般安装在整流侧 其功能是将直流电流从低阻抗的大地回路转换到高阻抗的金属回路 3 大地回路转换开关 GRTS 一般安装在整流侧 其功能是将直流电流从高阻抗的金属回路转换到高阻抗的大地回路 4 高速接地开关 NBGS 整流站和逆变站都配置 其功能是在双极运行条件下 当失去接地极时 快速将中性母线接至站内接地网 该开关需具备将双极运行不平衡电流转换到临时接地极的能力 二 直流断路器 直流断路器型式 无源型叠加振荡电流方式 利用电弧电压随电流增大而下降的非线性负电阻效应 在与电弧间隙并联的LC回路中产生自激振荡 使电弧电流叠加上增幅振荡电流 在总电流过零时实现遮断 有源型叠加振荡电流方式 由外部电源先向振荡回路的电容C充电 然后电容C通过电感L向断路器的电弧间隙放电 产生振荡电流叠加在原电弧电流之上 并强迫电流过零 这种方式容易产生足够幅值的振荡电流 开断的成功率较高 二 直流断路器 吸能元件 在断路器直流电流过零时会释放巨大能量 在回路中产生过电压 引起断口间电弧重燃 以致造成开断失败 因此需要吸能元件将这些能量吸收 三 断路器常见故障 1 本体和机构渗漏2 传动机构卡涩 绝缘拉杆断裂3 部件损坏4 回路电阻超标5 并联电容不合格6 绝缘支柱闪络7 电气控制和辅助回路问题 四 断路器运行中主要巡检项目 1 本体压力是否正常 有无渗漏 定时记录SF6断路器的气体压力及温度 2 液压驱动机构油位检查 3 操作机构储能是否正常 4 外观检查 有无严重放电 5 利用红外测温检查本体及接头有无过热现象 6 记录断路器开断额定电流及故障电流次数 五 断路器检修预试项目 二 隔离开关 二 隔离开关 一 作用 1 隔离电源 由于有明显断开点 可以将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离 保证人员和设备的安全 2 倒闸操作 同断路器相配合 改变运行方式 二 隔离开关 二 分类 按闸刀运动方式分类 水平旋转式 垂直旋转式 摆动式 剪刀式 插入式等按有无接地开关分类 无接地开关 单接地开关 双接地开关等按绝缘支柱的数目分类 单柱式 双柱式 三柱式等 二 隔离开关 三 隔离刀闸常见故障1 接触不良 接触部位发热2 传动机构卡涩 转动 传动连杆焊接脱裂3 部件损坏4 回路电阻超标5 旋转绝缘子出现裂纹 甚至断裂6 绝缘支柱闪络7 电气控制和辅助回路问题 二 隔离开关 四 隔离开关运行中主要巡检项目1 外观检查 有无严重放电和绝缘子破损 2 利用红外测温检查接触部位及接头有无过热现象 二 隔离开关 五 隔离开关检修预试项目 三 GIS 三 GIS 全封闭组合式断路器 GIS将断路器 隔离开关 检修地刀 快速地刀 电流互感器 电压互感器 避雷器 母线等组合在一起 与出线回路的连接采用套管式专用气室 实际上已经超越了一般断路器的范畴 一 优点 绝缘距离小 故占地面积小 维护量较小 检修周期长 安装简单方便 安装工期短 没有无线电干扰和电磁干扰 三 GIS 二 结构 GIS的载流导体和带电部分封装在一个气密性金属外壳中 金属外壳内充有SF6气体且充气压力大于大气压 GIS的三相外壳连在一起并通过接地连接在特定点接地 地面装置的支架也连接在主接地系统上 装置被分为不同的气室 通过气密性绝缘子使其互相隔离 屏障绝缘子 这个绝缘子也支撑外壳中的带电部分 且与SF6气体一起形成对接地外壳的绝缘 外壳中的带电部分也由穿孔的类似绝缘子固定 支撑绝缘子 每个气室均装有压力释放装置 以防止故障时气室气压升高造成外壳的损坏 压力释放装置有两种形式 喷口式和圆盘式 每个气室允许对气室进行独立的充气 排空 干燥 抽真空 每个气室都装有密度监视器 气室分隔的目的是便于检修 三 GIS 合闸合闸时 弧电流触头在主电流通道的触头之前合上 随后的前起弧电弧因此被弧电流触头限制 分闸通过灭弧室的驱动部分的分开运动 主电流通道第一次熄弧 然后转换到弧电流触头 电流通过弧电流通道继续流通 在弧电流触头分开后 SF6气体被压气缸的分开运动压缩而通过辅助喷嘴和绝缘喷嘴流向随后的电弧 电弧被集中冷却并在下一个电流过零点熄灭 三 GIS 2 隔离开关在三相铝外壳的每相装有一个绝缘间隙 管状触头从外部通过齿轮箱驱动 为一个三相齿轮箱和相同的驱动装置 单个隔离开关由两个基本元件组成 基本单元 操作机构 三 GIS 3 高速地刀作用 在相邻串的进 出 线带电时 会在本串的进 出 线产生一个感应电压 本串的感应电荷会通过此地刀接地 之所以安装快速地刀的原因是站外的进 出 线的线路都较长 感应电荷可能较多 感应电流较大 快速合上可防止起弧 起到保护触头的作用 另外 母线故障时 快速地刀可快速接地 故障电流可通过快速地刀入地 从而避免母线爆裂 三 GIS 4 检修地刀作用 感应电荷可通过地刀而放尽 还可防止突然来电造成人身伤害的可能 5 避雷器防止GIS开关装置遭受多重雷电和操作过电压 避雷器在线监测仪 计下避雷器放电次数 测量避雷器的瞬时泄露电流 6 电流互感器电流互感器为环形铁心电流互感器 环形铁心将一次导体包围在中间 即二次绕组感应一次电流并与高电压隔离 三 GIS 7 电压互感器测量一次侧电压 并将一次电压转化为二次电压 用于测量和保护 三 GIS 8 户外套管作用 户外套管为SF6开关和架空线之间提供连接 9 密度监视器作用 监视气室中的气体密度 超过每个容器中设定的密度值时 警告 报警 闭锁 相互独立的微型开关接点闭合 SF6装置元件的气体密度被监视 与密度监视器中的封闭空间的同样气体的密度进行比较 三 GIS 10 破裂盘作用 当电弧发生在气室中 温度升高 因此气体压力突然上升 为了避免外壳和绝缘子的损坏 所有的气室装有破裂盘 在预定破裂点 它们在达到破裂压力时被损坏 从而释放多余的压力 每个破裂盘有一个排气装置为膨胀的喷射导向到一个避免伤人或物的方向 三 GIS 三 GIS常见故障1 气室中气体渗漏2 气体密度继电器受潮 误发报警信号3 断路器 刀闸操作机构故障4 内部接触不良5 内部绝缘子损坏6 内部涡流造成发热 三 GIS 四 GIS运行中主要巡检项目1 检查各气室气压是否正常 是否无漏气现象 2 检查断路器储能是否正常 3 利用红外测温检查本体有无过热现象 4 记录断路器开断额定电流及故障电流次数 三 GIS 五 GIS检修预试项目 四 换流变 四 换流变 四 换流变 一 换流变的功能与特点直流输电系统中换流器所包含的变压器称为换流变压器 换流变压器是直流输电系统中的关键设备之一 在整流换流器中换流变压器为换流设备提供交流电能 换流器将交流电能转换为直流电能并通过直流输电线路传输 在逆变换流器中换流变压器接受逆变换流器将直流电能转换为交流的电能 并将其输送到其它交流供电网路中 四 换流变 二 换流变作用作为直流输电系统两端换流站AC系统电压 电流的交换设备 换流变压器的阻抗可以增加AC系统的阻抗 有限制系统的短路电流和抑制换相过程中阀的峰值电流升高的作用 与换流器和其它设备共同实现AC网路与DC网路的联络 通过换流变压器可以实现对AC和DC系统电压较大范围的分档调节 四 换流变 三 换流变特点换流变在漏抗 绝缘 谐波 直流偏磁 有载调压和试验等方面与普通电力变压器有着不同的特点 换流变由于直流偏磁电流和谐波电流使得换流变压器的噪声增大 换流变与普通换流变最大的不同是阀侧绕组除承受交流电压外 还承受直流电压的作用 绝缘设计上要考虑直流耐压和极性反转作用 四 换流变 四 直流偏磁通过变压器绕组的电流中的直流分量会影响铁心的磁化曲线 并产生偏离坐标轴零点的偏移量 这种现象称为直流偏磁 运行中由于交直线路的耦合 换流阀触发角的不平衡 接地极的电位升高以及换流变交流网侧存在2次谐波等原因将导致换流变阀侧及交流网侧绕组的电流中产生直流分量 使换流变产生直流偏磁现象 直流偏磁电流使铁心饱和 导致换流变损耗 温升及噪音都有所增加 四 换流变 五 ABB产换流变电气原理图 四 换流变 六 换流变结构绕组 换流变压器线圈包括网侧线圈 阀侧线圈和调压线圈三部分铁芯 换流变压器铁心通常为心式结构器身 考虑合理的线圈布置方式引线 阀侧套管与引线的连接要特殊设计油箱 采用桶式结构绝缘油 ABB用Nynas有载分接开关其他附件 四 换流变 四 换流变 网侧线圈的主 纵绝缘设计与普通电力变压器基本相同 阀侧线圈的主 纵绝缘设计除了考虑交流耐受电压的作用外 还必须考虑试验及运行中的直流电压和极性反转电压作用的影响 正是这些影响决定了阀侧线圈的主绝缘设计与电力变压器有较大的区别 线圈排列方式 铁心 调压线圈 网侧线圈 阀侧线圈 四 换流变 七 有载调压开关1 调压方式保持换流变阀侧空载电压恒定 保持控制角 触发角或关断角 于一定范围 换流器正常运行于较小的控制角范围内 直流电压的变化主要由换流变的分接头调节补偿 优点 这种方式吸收的无功少 运行经济 阀的应力小 阀阻力回路损耗较小 交直流谐波分量较小 即直流系统的运行性能较好 缺点 开关动作频繁 调节范围大 目前的直流工程均采取第二种控制方式 即保持控制角于一定范围的调节方式 四 换流变 2 有载调压开关结构有载调压开关由操作机构和控制机构及分接开关 在线滤油装置 油枕 呼吸器和监视部件组成 操作机构包括电机 传动杆 齿轮 驱动轴等 电机驱动机构的驱动力经传动杆 一系列的齿轮传递到一根驱动轴上 提供切换开关的切换和分接选择器档位选择所需的动能 分接开关由两个单独的部分 即置于分接开关油室之内的切换开关和装设于油室下面的分接选择器组成 分接开关整体悬挂于换流变油箱盖上 切换开关由动触头 静触头及过渡电阻组成 主触头和辅助触头构成静触头 主触头用于载流 辅助触头用于灭弧 载流的主触头由铜或铜银合金制成 而灭弧的触头则由铜或铜钨合金制成 触头的动作由四连杆机构控制 同时一套螺旋弹簧使四连杆机构具有自锁能力 切换开关上装有插入接点 此接点能使分接选择器触头与切换开关相连接 分接选择器 围绕中心轴周围布置有若干个定触头 在分接选择器中心轴上装有动触头 并由中心轴带动动触头 动触头经由集流环通过绝缘纸包扎的铜导体连接到切换开关上 四 换流变 在线滤油装置由电机 泵 过滤器及油管 阀门组成 用于对分接开关油室里的油进行连续过滤 保证油具有较高的绝缘耐压水平 降低切换开关触头的机械磨损 提高切换开关的寿命 监视部件包括压力继电器 油流继电器 气体继电器 压力释放装置 油枕油位监视等 用于对有载调压开关的监视和保护 油枕装于换流变油箱顶部 略高于分接开关油室顶部 油枕用于储存一定数量的油 以保证分接开关油室里总是充满着油 呼吸器与油枕相连 用于保证吸入油枕里的空气既干燥又清洁 四 换流变 3 有载调压开关原理简化图 四 换流变 四 换流变 4 有载调压开关工作原理分接头主要通过改变一次侧线圈匝数来保证输出电压的稳定 即在输入电压波动的时候通过改变分接头的档位来调节一次侧的线圈匝数 从而得到稳定的电压输出 分接头选择器在不带电的情况下 使一个分接头在断开前 下一个分接头要先行接入 所以分单数和双数分解选择器 如图所示 切换开关在带电切换分接时 要桥接两个分接头 所以有左右两组触头以轮流接通 并在其间接入电阻以限制短路环流 左右两组触头中 中间为辅助触头y u 两边为主触头x v 调压开关按对称尖旗循环设计切换顺序 这就是说切换开关的主触头在过渡电阻跨接两个分接头之前要断开 四 换流变 八 换流变运行巡检项目换流变有无异常声音和明显震动换流变各部温度 油位正常本体油枕 分接开关的油枕 套管油位 SF6压力正常 呼吸器内硅胶无严重变色 各部分无渗油现象套管外部无破损裂纹 无放电痕迹及其它异常现象分接头调节驱动装置及控制柜加热器投入良好冷却器油流量正常 风扇运行良好外壳接地良好 冷却器接地良好在线滤油机装置指示正常 无压力报警在线气体分析装置运行正常 无报警信号潜油泵的运行情况 运行时现场指示表在 ON 备用或检修时在 OFF 四 换流变 九 换流变本体保护 四 换流变 十 换流变常见故障1 渗漏油2 内部产气异常3 油温高4 分接开关故障5 套管故障或闪络6 引线接头过热7 铁心 夹件绝缘不良8 附件损坏 四 换流变 十一 换流变检修预试项目 五 变压器 五 变压器 五 变压器 一 作用 升降电压 传递功率 二 原理 电磁感应原理 三 结构 油箱器身油枕调压装置冷却装置保护装置出线装置 五 变压器 四 分类 按冷却介质分 油浸式变压器 干式变压器按绕组耦合方式为 普通变 自耦变按相数分 单相变 三相变按绕组数分 双绕组变 三绕组变 五 绝缘结构 外绝缘 油箱以外的空气绝缘内绝缘 油箱以内的绝缘 包括绝缘油以及浸在油里的纸板等 分主绝缘和纵绝缘 五 变压器 六 变压器常见故障1 渗漏油2 内部产气异常3 油温高4 分接开关故障5 套管故障或闪络6 引线接头过热7 铁心多点接地8 附件损坏 五 变压器 七 变压器运行中主要巡检项目1 外观检查2 油位检查3 油温检查4 有载调压开关动作次数抄录 5 利用红外测温检查变压器本体 套管及接头有无过热现象 五 变压器 八 变压器检修预试项目 六 电抗器 一 平波电抗器 六 电抗器 作用 1 限制故障电流的上升率 2 平滑直流电流的纹波 3 防止直流低负荷时的电流断续 4 防止直流线路或直流场所产生的陡波冲击波进入阀厅 保护换流阀免受过电压应力而损坏 5 与直流滤波器一起构成直流谐波滤波回路 分类 1 干式平抗2 油浸式平抗 六 电抗器 干式平抗常见故障 1 本体及接头过热 2 本体表面绝缘漆脱落 3 绝缘填充物受热溢出 油浸式平抗常见故障 1 渗漏油2 内部产气异常3 油温高4 套管故障或闪络5 引线接头过热6 铁心多点接地7 附件损坏 六 电抗器 干式平抗运行中主要巡检项目 1 外观检查2 红外测温油浸式平抗运行中主要巡检项目 1 外观检查2 油位检查3 油温检查4 利用红外测温检查平抗本体 套管及接头有无过热现象 六 电抗器 干式平抗检修预试项目 六 电抗器 油浸式平抗检修预试项目 六 电抗器 二 500kV并联电抗器 六 电抗器 二 500kV并联电抗器作用 吸收容性无功 限制长线路过电压 结构 同油浸式平抗类似 常见故障 同油浸式平抗类似 运行巡检主要项目 同油浸式平抗类似 检修预试项目 同油浸式平抗类似 六 电抗器 三 35kV低压电抗器 六 电抗器 三 35kV低压电抗器作用 吸收容性无功 减少电容器组涌流倍数及抑制谐波电压放大 减少系统电压波形畸变 结构 同干式平抗类似 常见故障 同干式平抗类似 运行巡检主要项目 同干式平抗类似 检修预试项目 同干式平抗类似 七 绝缘油 绝缘油是由石油精炼而成的矿物油 用它浸渍变压器 油断路器 充油电缆 电容器和套管等高压电气设备的固体绝缘 电气设备充油后 一方面填充空隙和气孔 防止空气和潮气侵入 使电气设备得到可靠的绝缘 另一方面也可以促进变压器绕组 铁芯及其它发热部件的散热和在油断路器中起灭弧作用 绝缘油要求具备一定的性能指标 如粘度小 闪光点高 击穿电压高及较好的稳定性等 电气设备的电压越高 容量越大 对绝缘油性能的要求也就越高 新绝缘油可能由于提纯 运输 保管不当而影响其电气和理化性能 因此对新的绝缘油必须进行全面的分析试验和简化试验 两种不同类型的绝缘油混合使用时应做混油试验 运行中的油 由于受到氧气 温度 湿度 日照 电场和杂质等作用 性能将逐渐变坏 影响设备的电气特性 因此必须定期地对油进行试验 监督油质变化 七 绝缘油 1 油耐压试验可以判断绝缘油被水或其他悬浮物质物理污染的程度 以及注油前 油的干燥和过滤是否合适 2 油介损试验测量绝缘油的介质损失角正切 能灵敏的反映绝缘油在电场 氧化 日照 高温等因素作用下的老化程度 因为绝缘油氧化后生成极性产物 酸值增大 使介质损失增大 绝缘电阻下降 测量介损还能灵敏的发现绝缘油中含有水分 杂质的程度 3 油微水试验绝缘油中的水分对绝缘介质的电性能 理化性能及用油设备的寿命等都有极大的危害 测量绝缘油微水 可以准确的反映绝缘油中水分含量 七 绝缘油 4 油色谱试验故障气体的组成和含量与故障的类型和故障的严重性有密切的关系 定期分析溶解于充油设备内的气体组成和含量能及早发现内部存在的潜伏性故障 4 1产气的主要原因 局部过热局部电晕放电和电弧放电水分补的油不合格分接开关室油渗漏油流放电补焊不当冷却器设备故障过负荷 七 绝缘油 4 2气体主要类型 H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 CO CO2 C3H8 C3H6等电弧放电主要分解出C2H2和H2 及少量的CH4局部放电主要分解出H2和CH4油过热主要分解出H2和CH4 C2H4 C3H6等固体绝缘过热和老化分解出CO和CO24 3判断故障性质的方法 1 特征气体的注意值 氢气 乙炔 总烃2 三比值法 C2H2 C2H4 CH4 H2 C2H4 C2H6之间的比值3 绝对产气率 每个运行小时产生某种气体的平均值 4 相对产气率 每个月某种气体含量增加原有值的百分数的平均值 八 电流互感器 一 交流电流互感器 八 电流互感器 一 交流电流互感器作用 将大电流变成标准的小电流 供测量仪表 继电保护和自动装置二次回路用的电源 原理 与变压器基本一样 近似于短路运行的变压器 分类 干式CT油浸式CTSF6CT 八 电流互感器 交流CT常见故障 渗漏 漏气 漏油 末屏受潮本体或接头过热瓷套闪络交流CT运行中主要巡检项目 外观检查 油位检查或气压检查 利用红外测温检查本体及接头有无过热现象 八 电流互感器 交流CT检修预试项目 八 电流互感器 二 直流电流互感器 电磁型 八 电流互感器 二 直流电流互感器 电磁型 原理 主要组成部分为饱和电抗器 辅助交流电源 整流电路和负荷电阻等 工作原理类似于磁放器 当主回路直流电流变化时 将在负荷电阻上得到预一次电流成比例的二次直流信号 八 电流互感器 三 直流电流互感器 光电型 八 电流互感器 三 直流电流互感器 光电型 原理 采样电信号 经电光转换后以光信号传输至接受终端 再经光电转换后以电信号进入控制保护系统 光CT常见故障 光CT传感器故障光纤故障 八 电流互感器 光CT运行中主要巡检项目 1 外观检查 2 每月抄录全站所有光CT的参数 从参数变化中发现了问题 如果发现异常就及早更换有故障特征的光CT传感器 光CT检修预试项目 外观检查清扫 防腐处理 注流试验 九 电压互感器 一 交流电压互感器 九 电压互感器 一 交流电压互感器作用 将高电压变成标准的低电压 供测量仪表 继电保护和自动装置二次回路用的电源 分类 电磁型电压互感器电容式电压互感器 CVT 原理 利用电容分压 由电容分压器将系统电压降至一较低的中间电压 再经中间变得到所需的电压 结构 电容分压器 中间变 调谐电抗器 阻尼装置 九 电压互感器 CVT常见故障 渗漏油电容器受潮 绝缘降低电容器电容值超标中间变烧损绝缘子闪络CVT运行中主要巡检项目 外观检查 油位检查利用红外测温检查本体及接头有无过热现象 九 电压互感器 CVT检修预试项目 九 电压互感器 二 直流电压互感器原理 利用组容分压的原理 又叫阻容分压器 九 电压互感器 二 直流电压互感器分类 充油式 充气式直流PT常见故障 本体渗漏 内部受潮 绝缘降低 介损增大 运行中主要巡检项目 外观检查 油位或气压检查 利用红外测温检查本体及接头有无过热现象 九 电压互感器 直流PT检修预试项目 十 高频阻波器与耦合电容器 一 高频阻波器 十 高频阻波器与耦合电容器 一 高频阻波器作用 串接在高压线路两端 专供高频保护及高频载波通信遥控 遥测等使用的高压电器设备 对高频信号进行阻塞 起到减少高频能量损耗的作用 高频阻波器与耦合电容器 结合滤波器 高频电缆 高频通信机等组成电力线路高频通信通道 结构 由主绕组 调谐装置 保护装置组成 十 高频阻波器与耦合电容器 二 耦合电容器 十 高频阻波器与耦合电容器 二 耦合电容器作用 使强电与弱电两个系统通过电容耦合 给高频信号构成通路 并且阻止高压工频电流进入弱电系统 使强电系统与弱电系统隔离 保证人身安全 结构 多个电容器元件串联组成 十 高频阻波器与耦合电容器