水电站基础综合讲义

讲义2006年1月直流系统直流系统的作用：提供事故照明电源；提供保护、自动装置、操作、信号电源；提供励磁系统起励电源。直流系统的组成：1.4组高频开关电源，蓄电池组，绝缘检测装置，监控模块，直流母线及负荷等组成。2.运行方式：正常情况下由四组高频开关电源和蓄电池组并联运行，同时蓄电池组在浮充电状态，蓄电池组故障由两组高频开关电源供直流系统电源。3.直流系统的绝缘电阻应满足要求，备用超过半个月或检修后投入运行应测绝缘电阻合格后方可运行。三、直流系统的运行维护1.当遇有下列情况时蓄电池应均衡充电：单体电池浮充电压低于2.18V（正常2.24±0.02V）；电池放出5％以上的额定容量；搁置时间超过一个月；全浮充运行一年以上；每年对蓄电池应进行一次均衡充电。蓄电池的巡监项目：蓄电池各极板接头良好，无氧化锈蚀现象；引线与各级板连接牢固无异常蓄电池外表温度适宜无过热，安全阀无破损。四、故障处理：高频开关电源故障时退出该组高频开关电源输入开关，但至少有一组高频开关电源和蓄电池正常运行；高频开关充电模块告警高频开关电源出现停电（交流），充电模块交流输入欠压，直流输出欠压、缺相、模块温度过高、相间不平衡等故障，高频开关充电模块进入保护状态，电池进入放电状态。监控模块故障：查告警类型，分别进行处理。绝缘检测仪故障及直流系统接地选择：根据绝缘检测仪主机面板故障显示情况进行判断，查找直流接地情况；绝缘检测仪可直接查出直流系统接地的支路号，若直流系统绝缘下降或接地支路不断变化，用拉路寻找瞬时切负荷的方法进行查找，瞬时切除各专用直流回路时应考虑对保护的影响，切断时间不超过3秒钟；直流接地处理原则：采用拉路法，应根据运行方式，操作情况，气候影响来判断可能的接地点，以照明部分、后控制保护部分、现室内后室外部分、先负荷后电源的原则。5．蓄电池故障：蓄电池发生漏液、接地等无法继续运行的故障时，至少应保证两组高频开关电源正常运行供电；当蓄电池发生短路故障后，引起此蓄电池保险爆断及高频开关电源因输出过压停机，直流母线失电，此时应立即蓄电池组保险，重新开启高频开关电源。蓄电池着火：立即切除蓄电池出口保险，然后用灭火器进行灭火（1211灭火器或干粉灭火器），至少有两组高频开关电源正常运行；若全站停电事故，导致高频开关电源均无法运行时，蓄电池的放电时间不超过10小时。当直流参数不能向监控上位机传输时，将监控模块复位或面板开关切、入一次。厂用系统一、厂用系统的作用：给电站主要辅助设备供电；给保护自动装置供电；给电站提供生活用电。二、厂用系统的保护配置：速断保护：保护范围CT至厂用变压器高压侧；过流保护：厂用变压器低压侧至负荷侧；零序保护：0.4KV发生单相接地时发事故信号，不跳开关；瓦斯保护：变压器内部发生短路故障时启动（注油式变压器）；温度过高：当变压器温度过高时动作（干式变压器）；三、BZT的工作原理：备自投的设备：0.4KV断路器均属备自投设备。备自投动作标志是：厂用0.4KV母线一、二段YH所带电压继电器失磁时备自投动作；备自投的分类：备自投分为明备用和暗备用两种，该电站所用为暗备用方式。正常运行维护动力柜或动力盘的规定：专门为检修设置的动力柜，均有检修管理，所接负荷不能超过其刀闸、电缆的容量，且在装接前后应将负荷大小、性质等通知运行人员做好相关记录；运行管理的动力柜如需接临时负荷，须得到当值值长同意方可；要在厂用母线上接临时负荷须得到当值值长的同意，并符合下列要求：所接回路有专门的开关（刀闸）及保险；保险的容量应合适；所接回路的绝缘电阻应合适。为防止电缆串电，厂用母线检修时必须断开该母线上所有刀闸和开关，并需验电。厂用母线在检修后投运前必须做下列工作：作业区清扫干净，无遗留工具杂物；拆除接地线，测量绝缘电阻合格。正常运行时，机组闸门动力柜上不准随便接临时负荷。厂用系统接任何临时负荷，应注意三相负荷的平衡。厂用系统故障处理：厂用变故障：BZT动作成功后，处理故障变压器。厂用母线故障：当厂用任一母线故障，相应的保护、自动装置动作正常，退出厂用母线负荷，机组动力等重要负荷电源盘联络，然后处理故障母线。若BZT发生误动等故障，立即停用备自投装置，监视厂用运行情况，然后处理故障母线。若BZT发生误动等故障，立即停用BZT装置，监视厂用运行情况，做好相应事故预案。厂用变压器重瓦斯动作，应检查相应保护、自动装置动作正常，查变压器是否有着火现象，若着火应立即断开两侧开关刀闸、控制电源进行灭火。若厂用保护误动，应退出相应保护；若查不出故障应进行递加，若递加正常设备恢复送电。发电机作用：利用水能资源进行发电。能量变换过程：势能―――动能―――机械能―――电能二、保护配置：差动保护原理如上图，保护范围为两TA之间区域。失磁保护：当发电机失去励磁时动作。过流保护：全站最后一道保护，保护范围为过流TA以上。轴承温度过高：发电机所在轴承温度过高动作跳闸。10.5KV单相接地：发故障信号。正常运行维护发电机发生下列情况之一时，不能投入运行：发电机绝缘异常下降发电机保护、自动装置故障测温装置故障冷却水故障制动系统故障轴承油面下降和油质不合格零部件发生松动机组状态：运行，备用，检修。运行：指发电机转动状态；备用：冷备用：发电机出口开关在拉出状，但未做安全措施；热备用：发电机一经合闸即可转如运行状态。检修态：发电机在退出状态，并做安全措施。DLT6000型微机励磁调节器主要功能：按发电机机端电压偏差进行PID调节；以励磁电流作为反馈的手动调节功能；具有强励限制；PT断线检测；通道间自动跟踪和故障自动切换功能；调节器具有自启停功能；正常停机时自动逆变灭磁；系统电压跟踪功能；发电机转子回路的失磁保护功能；硬件功能：励磁调节板：励磁调节板用于实现PID调节，辅助控制，，故障检测，操作等功能；板内有按发电机电压偏差调节的自动通道（AVR）和按励磁电流偏差调节的手动通道（AER）。2）自动通道：自动通道以发电机电压作为反馈量，以PLC的直流信号作为发电机电压的给定值，用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号给触发板进行移相触发。自动通道还具备过励限制、强励、欠励限制、调差等功能。手动通道：手动通道以励磁电流作为反馈量，手动通道作为备用通道，手动通道可自动跟踪自动通道，当自动通道出现故障时，实现自动切换。运行操作：装置电源：装置电源由交流、直流同时供电，正常由交流供电，当交流失去时自动切换为直流供电。正常开机：一般情况下，调节器应选择主通道为当前运行通道，开机前通过智能操作屏选择“正常起励”方式，调节器对发电机电压的给定值进行预置。调节器接受以下开机令之一时，发电机升压至预置值：发电机转速95％额定转速且有投励磁领时；发电机转速95％额定转速且人工按起励按钮。起励过程在起励时限到或发电机电压达40％额定值后或手动起励成功并松开起励按钮后中断。起励时限为10秒，10秒后发电机电压达不到10％机端电压则认为起励不成功。起励不成功后，若转速没下降，只能手动起励。零起升压操作：开机前选择“零起升压”方式，调节器对发电机电压的给定值进行预置，开机进行升压操作。手动通道：调节器在手动通道时反馈信号为励磁电流信号。该信号采集自励磁变压器副边的电流互感器。发电机电压调节及无功功率调节：现地按“增、减”按钮或控制室上位机进行操作。系统电压跟踪：调节器具有系统电压跟踪功能，且当发电机并网后自动闭锁。此功能可以操作“网频跟踪投/切”键实现。停机操作：正常停机灭磁：发电机停机时，停机继电器节点控制励磁调节器自动逆变灭磁。人工逆变灭磁：操作调节器操作面板上的灭磁开关，若此时发电机已解列，则发电机逆变灭磁。事故停机灭磁：发电机事故停机，发电机保护继电器引入节点动，分灭磁开关灭磁。8）通道跟踪与切换： 主通道与备用通道之间可互相跟踪，主通道出现下列故障，自行切换到备用通道：＋5V电源故障；PT断相；丢脉冲；PLC故障；发电厂水轮发电机调速器一、改造原因：水轮发电机调速器是水轮发电机的重要自动调节装置，从最早的机组成组调节到现如今的发电厂AGC调节的实现，主要取决于调速器性能的好坏，老机械调速器或电液调速器，已不能满足电厂监控系统的要求，更不适应数字化时代的要求，电力行业为尽快实现区域网、整个电网的AGC调节控制功能，更好的为国民经济服务，发电厂应改造传统的调速系统。水轮机调节的任务水轮机调节的基本任务是按用户负荷变化所引起水轮发电机转速变化或频率变化，通过调速器自动调节水轮机导水叶开度，使发电机输出功率和频率满足用户的要求。水轮机出力及其调节的途径N=9.81QHηQ---通过水轮机的流量（立方米/秒）H---水轮机的工作水头（米）η—水轮机的效率（％）水轮机的能量输入与输出特性水轮机力矩特性曲线Mg n Mt Mn M=Mg+Mn 0Mtn no 力矩平衡特性曲线 n 0 Mo M 0发电机负荷曲线 Mg 水轮机调节系统的组成水轮机引水系统发电机电力系统调速器调节水轮机引水系统发电机电力系统调速器微机步进式水轮机调速器1、优点：取消了电液转换器，避免了液压系统发卡等故障；电气回路完全取消了电位器和继电器，减少了电回路接触不良，模拟回路零漂等现象；不需要高精度油源；具有开度、功率、频率模式，手动/自动切换无扰动。测频板通讯接口可编程控制器2、调速器原理框图测频板通讯接口可编程控制器应急阀机频应急阀网频引导主配压阀引导主配压阀主接力器主接力器水轮机位移转换步进电机 功率水轮机位移转换步进电机 水头显示机械反馈位移传感器操作机械反馈位移传感器3、调速器物理模型图中接电机中接电机I机频＋ ＋ +IBp开度给定传感器dedt－ － Bp开度给定传感器dedt -频率给定频率给定网频 50Hz + - Bp=Δn/nrΔY/Ymax4、硬件配置步进式调速器电气部分主要由可编程控制器，触摸显示屏，反馈传感器，测频板，电源系统，操作按钮组成。PLC要求：输入：光电隔离，输入电压DC24V输出：光电隔离，0、5A/点，电阻负载工作电源：AC85---AC265V,50Hz操作处理时间：基本指令0、08μsA/D要求：电压输入范围：DC-10---＋10V电流输入范围：DC－10mA---+10mA数字量输出：12位，－2048---＋2047D/A电流输入范围：＋4mA---＋20mA测频板：采用残压测频方式，信号取自机端PT和系统PT，机组频率和系统频率经隔离变压器输入后，再经过滤波，放大，整形，将交流信号变成方波信号，然后经光隔把数字量送PLC。光电隔离单片机整形放大光电隔离单片机整形放大机频网频 PLC测频板原理框图电源系统为保证电源的供电可靠性，工作电源采用交流220V和直流220V双重供电，通过电源切换板自动切换，交流优先，互为备用。隔离变压器＋24V电源＋24V电源±15V,+5V开关电源±15V,+5V开关电源隔离变压器＋24V电源＋24V电源±15V,+5V开关电源±15V,+5V开关电源电电源切换板 ＋15V －15V ＋5V ＋15V 24V24V 交流220V 整流后去PLC 直流220V 电源系统原理图5、软件介绍测频程序用汇编语言编制，其它程序全部用梯形图语言编制，程序框图如下：图一、图二、图三、图四程序框图。6、调速器功能的要求机组能自动或手动起动，并列，增减负荷和停机；机组在并列运行时，能自动调整负荷和频率；机组在自动运行时，自动承担机组预计的负荷分配，实现经济运行；机组在各种运行方式下的自动化或综合自动化中，作为执行环节完成操作或联合控制的任务。7、微机步进式调速器的构成：步进式电位移伺服系统――步进式驱动器――步进电机――位移传感器；液压随动系统采用引导阀――辅助接力器――主配压阀――机械反馈机构。步进式电位移伺服系统带动液压随动系统，实现对水轮机的控制。 机频故障初始化机频故障初始化Yes送机频故障信号 No送机频故障信号机频可计算 Yes机频可计算No越限（45－55Hz）送网频滤波处理计算网频网频可计算送机频上、下限处理滤波处理计算机频Yes越限（45－55Hz）送网频滤波处理计算网频网频可计算送机频上、下限处理滤波处理计算机频 No No 图一、测频主程序框图切换初始化开中断输入数据故障诊断切换初始化开中断输入数据故障诊断手动调相负载手动调相负载空载开机停机输出显示输出显示图二、主程序框图 空载调节程序空载调节程序出口DL断开 No出口DL断开 YesF>45HzF>45HzYes频率跟踪频率跟踪No 50Hz送频给Yes50Hz送频给网频送频给取空载PID参数PID调节自程序至显示及输出网频送频给取空载PID参数PID调节自程序至显示及输出 图三、空载调节程序框图 负载调节程序负载调节程序出口DL合上出口DL合上频率给定50Hz Yes频率给定50Hz 频率调节模式 No频率调节模式加入人工频率死区返回PID调节子程序取负载PID参数给定值为开度频率死区为零 Yes加入人工频率死区返回PID调节子程序取负载PID参数给定值为开度频率死区为零开度调节模式开度调节模式 No 功率调节模式 Yes功率调节模式给定值为功率 Yes给定值为功率 图四、负载调节程序框图发电机同期系统水轮发电机的并列方式准同期：准同期并列是将未投入系统的的发电机加上励磁，并调节其电压、频率，在满足并列条件时将发电机投入系统。自同期：自同期是将未励磁但转速接近同步转速的发电机投入系统，并立即加上励磁，这样发电机经很短的时间便被自动投入同步。一般用于系统出现事故，系统电压、频率不稳定时使用。水轮发电机进行准同期与电网并列时，断路器出头闭合的瞬间，按理想的情况应符合下列三个条件：发电机电压与系统电压相等；发电机电压与系统电压在相位上相同；发电机频率与系统频率相等。4.发电机在满足并列的情况下，为了使断路器触头在相位差等于零瞬间接通，自动准同期装置须提前发出合闸脉冲。从装置发出合闸脉冲到待并发电机与系统间电压相位差为零的这段时间叫导前时间。导前时间应等于同期点合闸接触器与辅助继电器的固有时间。非同期合闸的危害与防止非同期并列时将产生很大的冲击电磁力矩，在最不利的情况下，有阻尼绕组水轮发电机的最大冲击电磁力矩可能达到额定力矩的8－－26倍，而出口三相短路时的最大电磁力矩也只有额定值的3――8倍。所以非同期并列可能使发电机产生严重损坏。造成非同期并列的原因有二次接线出现错误；同期装置动作不正确；运行人员误操作等。为防止出现上述危险，要求有关二次接线要正确；同期装置或仪表的误差必须满足要求；手准同期的人员要有丰富的运行经验。主变压器变压器的作用变压器是一种静止电器，借电磁感应，把一种交流电的电压和电流，变为另一种或几种频率相同但数值不同的电流与电压。二、变压器的工作原理三、变压器的分类按用途分：电力变压器，调压变压器，医用变压器，矿用变压器，试验变压器。按绕组分类：自耦变压器，双绕组变压器，三绕组变压器，多绕组变压器。按相数分：单相变压器，三相变压器，多相变压器。按冷却方式分：油浸自冷变压器，油浸风冷变压器，油浸强迫油循环变压器，干式变压器。主变压器保护配置主变差动保护：范围为两差动CT之间，动作后果为跳开主变压器两侧断路器，所在单元机组正常停机。重瓦斯保护：范围为主变压器本体，动作后果为跳开主变压器两侧断路器，所在单元机组正常停机。主变后备保护：动作后果为跳开主变压器两侧断路器，所在单元机组正常停机。110KV另序保护：第一时限跳不接地变出口开关，所在单元机组正常停机；第二时限跳接地变出口开关，所在单元机组事故停机。变压器的允许运行方式允许温度与温升：A级绝缘变压器在正常运行中，当正常周围环境温度为＋40度时，变压器绕组极限工作温度为105度，由于变压器绕组的平均温度比油温高出10度，同时为防止油质变质，所以规定变压器上层油温不易超过95度，而在正常运行时，为保护绝缘油不致过度氧化，上层油温不宜超过85度。试验指出，当变压器绕组绝缘温度在80――130度范围内，温度每升高6度，其绝缘老化速度将增加一倍。即温度每升高6度，绝缘寿命就降低1/2，这就是绝缘老化的六度法则。变压器电源电压变化的允许范围及电压调整：变压器的电源电压一般不超过额定值的5％。主变压器以高压侧充电为宜，主变压器停送电时应将主变压器中心点刀闸投入，以防操作过电压。当主变压器着火时应根据情况进行处理：若变压器外部着火应将变压器停电后进行灭火。若变压器内部着火应将变压器停电，打开变压器事故排油阀，然后进行灭火处理。母线保护母差保护工作原理110KV线路保护输电线路保护的配备输电线路的保护有高频保护，距离保护，另序保护组成。正常情况下高频保护为线路主保护，距离一段、另序一段为线路辅助保护，其他为后备保护。另序保护：另序一段为瞬时动作，其时限由继电器的固有动作时间决定。瞬时另序电流保护的灵敏度，按其保护范围的长度来检验，在最小运行方式下，要求保护范围不小于线路全长的15％。另序二、三、四段为线路单相接地短路的后备保护。距离保护：根据线路发生短路故障时故障点处的阻抗值启动的保护称为距离保护。距离一段保护线路全长的80～85％。距离二段保护到对端母线。距离三段保护到下一线路甚至更远。高频保护：高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一个高频电流的通道，将此信号送至对方，以比较两端电流相位（或功率方向）的一种保护装置。阻波器：阻波器是由一电感线圈与可变电容器并联组成的回路，其并联后的阻抗与频率的关系如图所示。起到通工频阻高频的作用。结合电容器：结合电容器与连接过滤器共同配合，将载波信号传递至输电线路，同时使高频收发讯机与工频高压线路绝缘。由于结合电容器对于工频电流呈现极大的阻抗，故油它所导致的工频泄漏电流极小。连接过滤器：是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成一个带通滤波器，是所需的高频电流能够通过。高频收发讯机：是在电力系统发生故障时，进行高频讯号的发送与接收，以判断是否为区内故障。 由以上可以看出，对于相差高频保护来讲，在外部故障时，由对端送来的高频讯号正好填满本侧高频讯号脉冲的空隙，是本端的高频保护闭锁。当区内发生故障时收发讯信号刚好相位相同，高频保护动作。高频保护的启动元件是距离、另序保护三段的阻抗值、另序电流值。高频保护的投退须两端同时进行，否则将引起高频保护误动。110KV线路自动重合闸一、110KV线路自动重合闸的意义由于线路上的故障大多是瞬时性的（如鸟害、雷击），当继电保护动作跳闸后，故障点的电弧将自行熄灭，被击穿的介质强度可以自行恢复。所以利用重合闸装置进行故障后的重合可以提高供电的可靠性。二、自动重合闸的分类按重合开关的方式可分为单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸。水轮发电机事故处理发电机非同期并列：发电机非同期并列时对发电机及其串联的变压器、断路器等电气设备破坏极大，严重时，会将发电机绕组烧坏，端部变形。若一台大型发电机发生此类事故，则该发电机与系统产生的功率振荡，将影响系统的稳定运行。发电机发电机非同期并列时，应根据事故类型进行处理。并列后若发电机产生很大的冲击或引起强烈的振动，表计摆动剧烈而且不衰减，系统电压降低时，应立即断开发电机的主断路器和灭磁开关，解列停机。测量定子绕组绝缘电阻，进行发电机全面检查，确无问题，方可再次启动机组。断路器自动跳闸：由于误动、误碰或保护动作引起的跳闸，应立即将发电机并网。如果发电机由于后备保护动作跳闸时，应进行外部检查。过电压保护动作。如判明系统由甩负荷造成，可立即将发电机投入运行。机组应过速而跳闸，应查明原因，对机组机械部分进行检查，无问题后方可进行起机。发电机主保护动作跳闸。对保护范围的设备进行检查，无明显故障时，可进行绝缘电阻测量，零起加压一次，无问题时可以起动机组并网。发电机振荡和失步在正常情况下，发电机的输出功率和用户的负荷功率是平衡的，所以发电机和电力系统都在稳定状态下运行。当系统中发生某些重大事故时，发电机与用户的功率平衡遭到破坏。此时必须立即改变发电机的输出功率。但是由于发电机转子的转动有惯性，水轮机调速器的动作也有一定的延时，故改变发电机的功率需要一个过程。在这个过程中发电机的功率与用户的功率不能平衡，就会破坏发电机的稳定运行，使发电机产生振荡，严重时可能使整个发电机与系统之间失去同步。振荡的类型：一种是振荡的幅度越来越小，逐渐衰减下来，最后在转子获得新的位移角的情况下，以同步转速稳定运行；一种是转子的位移角不断增大，一直超出稳定范围，致使发电机失步，造成发电机与电力系统非同期运行状态。前一种是同期振荡，后一种是非同期振荡。振荡时各电气量的变化及电机的表计现象：定子电流表的指针剧烈摆动，电流有时超过正常值；发电机电压表和其他母线电压表的指针剧烈摆动，且电压表指示降低；有功功率表的指针在全刻度摆动；转子电流、电压表的指针在正常值附近摆动。振荡的起因及防止振荡对策：静态稳定的破坏：这往往发生在运行方式的改变。输送功率超过当时的极限允许功率的情况下。发电机与电网联系的阻抗突然增大：常发生在电网中发电机与之联络的某处发生短路，一部分并联元件被切除之后。电力系统的功率突然发生不平衡：机组突然甩负荷、某联络线路断开等原因，都可能造成严重的功率不平衡。大机组失磁：大机组失磁，吸取大量的无功，系统无功不足，容易失去稳定。原动机调速系统失灵：造成原动机功率突增或突降。电源间非同期并列未能拉入同步。要防止振荡及失步事故，应采取提高电力系统稳定的措施：发电机应装设阻尼绕组；采用快速的励磁系统和调速系统。发电机振荡与系统振荡的区别是：当发电机发生振荡和失步时，则失步发电机所属的表计剧烈摆动，且摆动的幅度大，有功表的指针在全刻度摆动，并且摆向负值；而当电力系统发生振荡和失步时，则各台发电机的表计在正常值附近摆动，且摆动幅度不大，有功表的指针摆向正值，与发电机振荡的摆向正好相反。发电机发生振荡时，根据以上现象立即进行处理：对于同步振荡，若频率较振荡前升高，则迅速降低原动机出力，增加发电机励磁，使发电机尽快拉入同步，应注意频率应不低于系统振荡事故规定的数值。若频率较振荡前降低，则提高发电机有功功率，不增加励磁。若判断为异步振荡时，应立即与系统解列停机，进行全面检查无异后，方可启动机组。同步发电机无励磁运行同步发电机失去励磁电流，使转子的磁场消失，叫做发电机失磁。发电机失磁后，向电网送出的有功功率大大减少，转速迅速增加，与此同时，发电机从电网吸收大量无功，而是电压降低，可能是系统稳定破坏，电压崩溃。发电机着火发电机着火时，可从风洞密闭不严处冒出浓烟，确认发电机着火，当发电机主断路器已断开，灭磁开关已断开，发电机电压为零时，立即打开消防水管进行灭火，灭火使注意不要破坏发电机风洞的密封；进入发电机内部是必须戴防毒面具。变压器事故处理变压器内部发出异音变压器正常运行时，应是均匀的“嗡嗡”这是由于交流电通过变压器的绕组时，在铁芯里产生周期性变化的交变磁通，随着磁通的变化，就引起铁芯的振动而发出的响声。如果产生不均匀响声或其它异音，都属不正常现象。1、由于大动力设备起动，负荷变化较大，使变压器内发出“蛙蛙”的声音。2、由于过负荷，使变压器内发出很高而且沉重的“嗡嗡”声；3、由于个别零件松动，使变压器内发出异音。4、由于系统短路或接地，因通过大量的短路电流，使变压器内发出很大的“噪声”；5、由于内部接触不良或有击穿的地方，使变压器内发出“吱吱”或“劈拍”的放电声。6、由于铁磁谐振，使变压器内发出“嗡嗡”声和尖细的“哼哼”声，这声音忽而变粗、忽而变细。二、绕组匝间绝缘故障1、由于长期过负荷散热不良，或变压器运行年久，使绝缘老化而造成匝间短路；2、变压器出口多次短路，使绕组受力变形而使匝间绝缘损坏；3、水分进入变压器内，使匝间绝缘受潮而短路；4、在高压绕组加强段处或低压绕组端部处，因绕包绝缘膨胀，使油道堵塞，绝缘过热老化而引起匝间短路。三、主绝缘和引出线故障1、水分进入变压器内，使匝间绝缘受潮而击穿；2、由于漏油，造成变压器严重缺油，使引出线部分暴露在空气中，降低了绝缘强度，造成内部闪络故障；3、引出线连接不良和引出线焊接不牢，在短路冲击以后造成引出线短线。四、铁芯绝缘故障1、硅钢片间绝缘损坏，引起铁芯局部过热而熔化；2、夹紧的铁芯穿心螺丝绝缘损坏，使铁芯硅钢片与穿心螺丝绝形成短路；3、残留焊渣形成铁芯两点接地；4、变压器油箱的顶部及中部，油箱上部套管法兰、桶皮及套管之间，内部铁芯、绕组夹件等因局部漏磁而发热，引起绝缘损坏。五、套管闪络和爆炸事故1、套管密封结构不严，因进水使绝缘受潮而损坏；2、套管的电容芯子制造不良，内部游离放电；3、套管积垢严重，造成闪络。变压器的严重异常现象一、变压器的油箱内有强烈而不均匀的噪音和放电声音。变压器在运行中出现强烈而不均匀的噪音且震动加大，是由于铁芯的穿心螺丝夹得不紧，使铁芯松动，造成硅钢片间产生振动。振动能破坏硅钢片间的绝缘层，并引起铁芯局部过热。至于变压器内部有“吱吱”的放电声则是由于绕组或引出线对外壳闪络放电，或是铁芯接地断线，造成铁芯对外壳（地）感应而产生的高电压发生放电引起的，放电的电弧可能会损坏变压器的绝缘。变压器的油枕或防爆管喷油。油枕喷油或防爆管薄膜破裂喷油表示变压器的内部已有严重损伤。喷油使油面降低到油位指示计的最低限度时，有可能引起瓦斯保护动作，使变压器两侧短路器自动跳闸。如瓦斯保护因故没有动作而使油面低于顶盖时，则引出线绝缘降低，造成变压器内有“吱吱”的放电声，且在变压器顶盖下形成空气层，造成油质劣化，此时应切断变压器电源，以防止事故扩大。变压器在正常负荷和冷却方式下，如果变压器油温不断升高，则说明变压器内部有故障，如铁芯着火或绕组匝间短路。铁芯着火是由涡流引起或夹紧铁芯用的穿心螺丝绝缘损坏造成。因为涡流会使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏，此时，铁损增大，油温升高，使油的老化速度加快，减少了气体的排出量，所以在进行油的分析时，可以发现油中有大量的沉淀，油色变暗，闪光点降低等。铁芯着火若逐渐发展，会引起油色逐渐变暗，闪电降低，这是由于靠近着火部分温度很快升高，致使油的温度逐渐达到着火点，造成故障范围内的铁芯过热、熔化,甚至熔焊在一起.在这种情况下,若不及时断开变压器,就可能发生火灾或爆炸事故．四、油色变化过甚，在取油样进行分析时，可以发现油内含有碳粒和水份，油的酸价增高，闪络降低，绝缘强度降低，这说明油质急剧下降，这时很容易引起绕组与外壳间发生击穿事故。五、在套管上有大的碎片和裂纹，或表面有放电及电弧的闪络痕迹时，尤其在闪络时，会引起套管的击穿，因为这时发热很剧烈，套管表面膨胀不均，甚至会使套管爆炸。六、变压器着火，此时则将变压器从电网切断后用消防设备进行灭火，在灭火时，须遵守《电气消防规程》的有关规定。对于上述故障，在一般情况下，变压器的保护装置会动作，将变压器两侧的短路器自动跳闸，如保护因故未动作，则应立即手动停用变压器，由检修人员进行检修。如有备用变压器且时间允许的话，最好先把备用变压器投入运行，再停用工作变压器。瓦斯保护动作处理瓦斯保护是变压器的主保护，它能监视变压器内部所发生的大部分故障，而且大部分是轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作去跳闸。一、瓦斯保护动作于信号当瓦斯保护的信号动作时，值班人员应立即处理，复归音响信号，对变压器进行外部检查。检查项目为油枕中的油位及油色，变压器的电流、电压、温度和声音等的变化。此时如有备用变压器，最好先把备用变压器投入运行，然后停用工作变压器，以便查明瓦斯继电器的动作原因。瓦斯保护动作的原因可能是因滤油、加油和冷却系统不严密，致使空气进入变压器；或因温度下降和漏油致使油位缓慢降低；或是因为变压器故障而产生少量气体；或是由于发生穿越性短路故障而引起；或是由于保护装置的二次回路故障所引起。如经外部检查未发现变压器有任何异常现象时，应当查明瓦斯继电器中气体的性质。变压器故障时析出的气体，能积聚在瓦斯继电器内，所以可用取样瓶在瓦斯继电器的放气门处取样，进行分析试验，然后根据气体的颜色和化学成分来鉴定变压器内部故障的性质。如果积聚在瓦斯继电器内的气体中不含可燃成分，且是五色无臭的，而在混合气体中主要是惰性气体，氧气含量又大于16%，同时油的闪光点并不降低时，则说明是空气浸入变压器内，此时变压器仍可继续运行。如果气体是可燃的，则说明变压器内部有故障，应停用变压器进行修理，然后根据瓦斯继电器内积聚的气体性质来鉴定变压器内部故障的性质。如气体颜色为黄色不易燃的，且一氧化碳含量大于1～2%时，则说明固定绝缘因过热而分解，即本质绝缘有损坏。如气体颜色为灰色和黑色易燃的，且氧气含量在30%以下，故障点温度近于或大于油分解温度时，有焦油味，闪光点显著降低，则说明油因过热而分解或油内曾发生闪络故障。如气体颜色为淡灰色带强烈臭味可燃的，则说明绝缘材料故障，即纸和纸板有损坏。气体中可燃性气体成分占总体积的20～25%以上时，气体可以点燃。气体的点燃和油的闪光点的降低可以直接判断变压器故障的严重性。因此，在瓦斯继电器防气门处进行气体点燃试验，是运行人员监视变压器安全运行的方便方法。但是在检查气体是否可燃时，须特别小心，不要将或靠近瓦斯继电器的顶端，而要在其上面5～6厘米处。气体可用专用的容器收集，并作试验。气体颜色的鉴定必须迅速进行，否则经一定时间后，由于有色物质沉淀颜色即会消失。如果检查结果在瓦斯继电器内积聚的气体是不可燃的且又不是空气时，则必须检查油的闪光点，若闪光点比额定闪光点或较过去的记录降低5℃以上时，则说明变压器内部已有故障，必须停用变压器进行检查。二、瓦斯保护动作于跳闸瓦斯保护动作使变压器跳闸的原因有：1、变压器内部发生严重故障；2、油位下降太快；3、保护装置二次回路有故障；4、变压器修理后投入，油中空气分离出来得太快；亦可能使短路器跳闸。当瓦斯保护动作使变压器跳闸时，值班人员应先将备用变压器投入，然后再将工作变压器断开并进行外部检查。检查油枕、防爆门、散热器法兰盘和导油管等处是否喷油，变压器的盖子与外壳间的盘根是否因油膨胀而损坏（顺着外壳流油），各焊接缝是否裂开，变压器外壳是否鼓起，最后分析气体性质是否可燃，以及采用气体色谱分析法进行分析，以鉴定变压器内部故障的性质。根据分析结果，应作如下处理：a、不准合闸。如气体可燃或检查中只发现一种外部异常现象（不论其轻重），则变压器未经内部检查，均不得合闸。因为变压器内部损坏很严重时，其外部的征象也可能并不明显。b、可以合闸。如气体为空气，且变压器外部又无异常现象，而又查明瓦斯保护动作的原因，证明变压器内部无故障，此时变压器可不经内部检查而投入运行。如果变压器装有瞬时动作的过电流保护或差动保护时，则可退出瓦斯保护，即将瓦斯保护跳闸回路跳开，然后将变压器投入运行。如无上述保护装置时，瓦斯保护也不准用，应把故障查明并消除后，变压器才允许运行。如果变压器装有差动保护和瓦斯保护，而在运行中一种保护动作而把变压器断开，但是并没有明显的故障征象，而且一种保护又未动作，这时，如果因为变压器的断开已经影响了对用户的正常供电时，则容许把变压器再投入一次。变压器自动跳闸在变压器自动跳闸时，如有备用变压器，则将备用变压器投入，然后停用工作变压器，以检查变压器自动跳闸的原因。若无备用变压器时，则须查明属何种保护动作及在变压器跳闸时有何种外部现象。若检查结果证明变压器跳闸不是由于内部故障所引起的，而是由于过负荷、外部短路或保护装置的二次回路故障所造成的，则变压器不经外部检查而重新投入运行。若检查时发现有内部故障征象，则应进行内部检查，若因差动保护动作而跳闸，应对差动保护范围内的电气设备如套管、电缆头、油温、油色等进行检查，待故障消除后，再行送电。变压器油枕内油位过高或过低变压器的油位是随着变压器内部油量的多少、油温的高低、变压器所带负荷的变化，周围环境温度随季节的变化而变化的，此时，变压器的渗漏油以及渗水等，也会影响油位的变化。油枕的容积，一般为变压器容积的10%左右。如油位过高，易引起溢油，造成浪费。若油位过低，当低于变压器上盖时，会使变压器引接线部分暴露在空气中，降低了绝缘强度，有可能造成内部闪络，同时增大了油与空气的接触面积，使油的绝缘强度降低。当油位降低，并遇到变压器轻负荷，停电或冬季低温等情况时，则油位会继续下降，有可能使轻瓦斯保护动作。对大型强油水冷变压器，若发现油位降低，应立即查明原因，检查水中是否有油花，以防止油中渗水而危及变压器的绝缘。由此可知，变压器在运行中，一定要保持正常油位，运行人员必须经常检查油位计的指示。在油位过高时，（夏季），应设法放油，在油位过低时（冬季），应设法加油，以维持正常油位，确保变压器的安全运行。变压器分接开关的故障对于无载分接开关，如发现变压器箱内上部有“吱吱”的放电声，电流表随着响声发生摆动，瓦斯保护可能发出信号，油的闪光点急剧降低，此时可初步判断为分接开关故障。若故障继续发展下去，则分接开关可能会被烧坏，造成非全相送电。故障的原因有：1、弹簧压力不足，滚轮压力不均，使有效接触面积减少，以及镀银层机械强度不够而严重磨损等引起分接开关在运行中被烧毁。2、分接开关接触不良，引出线和焊接不良，经受不起短路冲击而造成分接开关故障。3、在倒换分接头时，由于分接头位置切换错误，引起分接开关烧坏。4、由于相间绝缘距离不够，或者绝缘材料的电气绝缘强度低，在过电压的情况下，绝缘击穿，造成分接开关相间短路。当分接开关故障时，应密切监视变压器的运行情况并配合试验人员进行气相色谱分析，将分接开关切换到完好的另一档上，测量各分接头的直流电阻，合格后变压器仍可运行。对于有载分接开头，其故障的原因有：1、过渡电阻在切换过程中被击穿烧断，在烧断处发生闪络，引起触头间的电弧越拉越长，并发出异常声音；2、分接开关由于密封不严而进水，造成相间闪络；3、由于分接开关滚轮卡住，使分接开关停在过渡位置上，造成相间短路而烧毁。4、调压分接开关油箱不严密，造成油箱内与主变压器油箱内的油相连通，而使两个油位指示器出现假油位，造成分接开关油箱内缺油，危及分接开关的安全运行。以上所述为有载分接开关的故障情况，其现象处理方法与无载分接开关相同。配电装置的运行高压开关电器高压开关电器的总任务：在正常情况下可靠的接通或断开电路，在改变运行方式时灵的进行切换操作，在系统发生故障时迅速切除故障部分以保证非故障部分的运行，在设备检修时隔离带电部分以保证工作人员安全。开关电器的分类：用在正常情况下断开和闭合正常工作电流的。如低压闸刀开关、高压负荷开关。用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流，如高、低压熔断器。既用来断开或闭合正常工作电流，也用来断开或闭合过负荷电流或短路电流，如高、低压断路器。不要求断开或闭合电流，只用来检修时隔离电源的，如隔离开关。电弧的产生和熄灭当用开关电器断开电路时，如果电路电压不低于10～20V，电流不小于80～100mA，触头间便会产生电弧。电弧是高导电率高温的游离气体，它不仅对触头有很大的破坏作用，而且使断开电路的时间延长。因此，一般用来断开电路的开关电器都有专门的灭弧装置。电弧产生的物理过程――游离和去游离电弧的形成是触头间中性质点（分子和原子）被游离的过程，通有电流的开关触头分离之初，触头间距离很小，电场强度很高，足以从阴极表面拉出电子。从阴极表面发射出来的自由电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动，在运动的路径上与气体的中性质点相碰撞，若碰撞前自由电子已经历过具有一定电位差的自由行程，获得了足够大的动能，则可能从中性质点中打出电子而使之游离，形成了自由电子和正离子。新形成的自由电子也向阳极作加速运动，同样的与中性质点碰撞而发生游离。碰撞游离连续进行的结果，触头间充满了电子和离子，具有很大的电导；在外加电压下，介质被击穿而引起电弧，电路中的电流又重新产生。随着触头间分开的距离增大，触头间的电场强度相应减小，带电质点减少发生去游离过程。断路器的类型和基本要求基本要求：具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和工作高的可靠性；结构简单，便于操作和检修；具有防火和防爆性；尺寸和重量小；价格低。分类：高压断路器根据装设地点可分为户内式和户外式；根据所用灭弧介质可分为油断路器、空气断路器、SF6断路器、真空断路器。SF6断路器的异常处理若发现压力下降、有刺激臭味时，应查明原因，及时处理。当气体压力低时，应用检漏仪来确定漏气点，安规定进行补气。当发现SF6断路器故障造成大量气体外溢时，运行人员应立即撤离现场，并投入全部通风装置，及时联系将该断路器退出。隔离开关运行隔离开关触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点。隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流，否则在高电压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难熄灭，甚至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全。属于恶性误操作事故。隔离开关的用途与类型隔离电源：用隔离开关将需要检修的设备与电网可靠的隔离，以保证检修工作的安全进行。倒闸操作：在双母线制的电路上，利用隔离开关将设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上。用以接通和切断小电流的电路断开和接通电压互感器和避雷器。电压为35KV，长10公里以内的空载输电线路的接通和断开。电压为10KV，长5公里以内的空载输电线路的接通和断开。隔离开关事故处理隔离开关在运行中接触部分过热：可根据隔离开关接触部分变色漆或示温片颜色的变化来判断，也可以根据刀片的颜色发暗程度来判断。双母线运行时，必须将发热隔离开关上的负荷转移掉。即利用母联断路器进行负荷转移工作，把发热隔离开关的负荷转移到备用母线侧的隔离开关上，然后将发热隔离开关退出运行。单母线接线时，必须降低它的负荷，并加强监视。如果条件允许停止使用该隔离开关。在有可能的情况下应尽量采用带电作业，处理发热；若发热无法处理，可采用接短路线的方法，临时将隔离开关短接，以避免对用户停电。线路上隔离开关发热，其处理方法与单母线接线时相同。互感器的运行互感器的作用反映被测量或被保护元件的运行工况参数。使测量仪表、继电保护装置等二次回路与电力系统高压隔离，以保证操作人员及设备的安全。将主回路的电压和电流变换成统一的标准值，以利于仪表和继电器的标准化和系列化。电压互感器电压互感器按工作原理分为电磁感应式和电容分压式。电磁感应式电压互感器最常用，可以用于各种电压等级。电容分压式电压互感器则用于110KV及以上高压及超高压电力系统，它除了具有电磁式电压互感器的作用外，还可以代替高频载波用耦合电容器。由于它的绝缘冲击强度高，220KV及以上电容分压式电压互感器造价比电磁感应式电压互感器要低。电压互感器的事故处理电压互感器回路断线由于电压互感器高、低压侧熔断器熔断，回路接头松动或断线，电压切换回路辅助节点及电压切换开关接触不良，均能造成电压互感器回路断线。当电压互感器回路断线时，有功功率指示异常，电压表指示为零或三相电压不一致，电度表走慢或停走，低电压继电器动作同期鉴定继电器可能有响声。若是高压熔断器熔断则可能还有接地信号出现。当发生以上故障时应作如下处理：将该电压互感器所带的保护与自动装置停用。如果由于电压互感器低压侧发生故障而使指示仪表的指示值发生错误时，应根据其他仪表的指示，对设备进行监视。详细检查高、低压熔断器是否熔断。如高压熔断器熔断时，应拉开互感器出口隔离开关，取下低压熔断器，并验电、放电后更换高压熔断器，同时检查在高压熔断器熔断前是否有不正常现象出现，并测量互感器绝缘，确认良好后方可送电。若低压熔断器熔断时，应立即更换。若再次熔断，则不应再更换，应查明原因后，经检修处理然后更换。如有备用设备应立即投入运行，停用故障设备。电压互感器低压侧电路短路电压互感器由于低压电路受潮、腐蚀及损伤而发生一相接地，便可能发展成二相接地短路，电压互感器低压电路短路。低压侧短路后，其阻抗减少，仅为副线圈的电阻，所以，通过低压电路的电流增大，导致电压熔断器熔断，影响表计指示，引起保护误动作。当发生以上故障时，应作如下处理：对双母线系统中的任一故障电压互感器，可利用母联断路器切断故障电压互感器，将其停用。对其他电路中的电压互感器，当发生低压电路短路时，如果高压熔断器未熔断，则可拉开其出口开关，将故障电压互感器停用，但要考虑在拉开隔离开关时所产生弧光的危害性。电压互感器高压侧或低压侧一相熔断器熔断由于互感器过负荷运行，低压电路发生短路，高压电路相间短路，产生电磁谐振以及熔断器日久摩擦等原因，均能造成高压侧或低压侧熔断器一相熔断故障。此时该熔断相的相电压表指示降低，未熔断相的电压指示不会升高。对低压侧熔断，应立即更换，若再次熔断，待查明原因后处理。对高压侧一相熔断，应立即拉开电压互感器出口隔离开关，取下低压熔断器，并做好安全措施进行更换。充油式电压互感器故障处理充油式电压互感器有下列故障征象之一时应立即停用：电压互感器高压侧熔断器连续熔断二、三次者；电压互感器发热过高；电压互感器内部有劈啪声或其它噪音；电压互感器内部发出焦臭味及冒烟；电压互感器内部或引出口有严重喷油、漏油现象。电流互感器事故处理电流互感器在运行中造成副边开路的原因：靠近振动的地方如副边导线端子排上的螺丝因受振动而自行脱口，造成互感器二次侧开路；保护盘上的压板，因中间胶木套过长，两端子间距小，拧螺丝压紧端子板时，未与钢片接触造成开路；经切换可读三相电流值的电流表的切换开关接触不良，造成二次开路；靠近转动部分的电流互感器副边导线，有受机械摩擦的可能，使副边断线造成电流互感器副边开路。若发生电流互感器副边开路应将原边电流减少或降至零，然后将电流互感器所带的保护退出运行，且在做好安全措施后，将电流互感器的端子进行短接，以免副边开路后所引