升壓站設(shè)備培訓(xùn)教材

升壓站設(shè)備培訓(xùn)教材一、高壓斷路器高壓斷路器是電力系統(tǒng)中廣泛采用的工作和保護(hù)設(shè)備，它對維護(hù)電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行起著非常重要的作用。在負(fù)荷投入或轉(zhuǎn)移時它應(yīng)該正確的合、分。在發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備出現(xiàn)故障或母線、輸電線路出現(xiàn)故障時，它能自動地將故障切除，保證非故障部分安全連續(xù)運(yùn)行。為了使斷路器能有選擇的切除系統(tǒng)的故障，必須配以其他能反映工作狀態(tài)的電器以及能進(jìn)行邏輯判斷的繼電器。1.高壓斷路器的作用：高壓斷路器是電力系統(tǒng)設(shè)備中起到控制和保護(hù)的關(guān)鍵電器。受它控制和保護(hù)的線路或發(fā)變組，無論在空載、帶負(fù)荷或短路故障狀態(tài)，都應(yīng)可靠動作。高壓斷路器在電力系統(tǒng)中起到兩方面的作用：一是控制作用，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的要求，將部分電氣設(shè)備或電氣線路投入或退出運(yùn)行；二是保護(hù)作用，即在電氣設(shè)備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護(hù)自動裝置發(fā)出跳閘信號，起動斷路器，將故障部分設(shè)備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分的正常運(yùn)行。2.高壓斷路器的基本要求（1）工作可靠性，高壓斷路器在其正常工作條件下工作時，應(yīng)能夠可靠的長期工作。（2）應(yīng)具有足夠的短路能力，由于電網(wǎng)發(fā)生短路時產(chǎn)生很大的短路電流，所以當(dāng)斷路器在斷開電路時，要求很強(qiáng)的滅弧能力才能可靠斷開電路，并保證具有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定性。（3）具有盡可能短的切斷時間當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，要求斷路器迅速切斷故障電路，這樣可以縮短電力系統(tǒng)的故障時間和減輕短路電流對電氣設(shè)備的損害。（4）實現(xiàn)自動重合閘，架空線路的短路故障多時臨時性的，為了提高可靠性并增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，線路保護(hù)多采用自動重合閘方式，當(dāng)發(fā)生瞬時性故障時，繼電保護(hù)使斷路器跳閘，經(jīng)很短時間后斷路器重合。（一）高壓斷路器的技術(shù)參數(shù)的解釋1.額定電壓，指斷路器長時間承受的工作電壓，它不僅決定了斷路器的絕緣水平，而且相當(dāng)程度上決定了斷路器的總體尺寸和滅弧條件。2.最高工作電壓，考慮線路的電壓降線路供端的母線電壓高于收端，使斷路器可能在高于額定電壓下長期工作，因此，規(guī)定了斷路器的最高工作電壓。3.額定電流，指斷路器在額定容量下允許長期通過的工作電流。決定了斷路器觸頭及導(dǎo)電部分的截面。4.額定開斷電流，指在額定電壓下，斷路器可靠切斷的最大電流，它表明斷路器的斷路能力，當(dāng)電壓不等于額定電壓時，斷路器可靠切斷的最大電流，稱為該電壓下的開斷電流，當(dāng)電壓低于額定電壓時，開斷電流比額定電流有所增大，但有一個最大值，稱為極限開斷電流。5.額定斷路容量，表明斷路器的切斷能力，在三相電路中，其大小等于額定電壓與額定開斷電流乘積的√3倍。6.動穩(wěn)定電流，表明斷路器在沖擊電流的作用下，承受電動力的能力。7.熱穩(wěn)定電流，指斷路器在某一規(guī)定時間內(nèi)允許通過的最大電流，它表明斷路器承受斷路電流熱效應(yīng)的能力。8.合閘時間，從發(fā)出合閘命令（合閘線圈通電）至斷路器接通時為止所經(jīng)過的時間。9.分閘時間，從發(fā)出分閘命令(分閘線圈通電)至斷路器開斷至三相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時間，它使斷路器固有分閘時間和電弧熄滅時間之和。固有分閘時間是指發(fā)出分閘指令起到滅弧觸頭剛剛分離所經(jīng)過的時間，滅弧時間是指觸頭分離到各相電弧完全熄滅所經(jīng)過的時間。（二）升壓站二期擴(kuò)建SF6斷路器性能要求1.斷路器在規(guī)定各種工況下達(dá)到開斷性能而不發(fā)生拒動或誤動。2.斷路器配備一套SF6氣體運(yùn)行監(jiān)視裝置（氣體密度繼電器與指針式壓力表一體化，具有溫度補(bǔ)償功能）SF6氣體運(yùn)行監(jiān)視裝置能事故報警及閉鎖操作，單相氣壓低至閉鎖值時，閉鎖三相。3.控制與操作回路：斷路器能遠(yuǎn)方/就地分相操作及三相操作，每臺斷路器在匯控柜內(nèi)完成匯控功能，匯控柜內(nèi)應(yīng)裝設(shè)一個遠(yuǎn)方/就地操作轉(zhuǎn)換開關(guān)。4.直流線圈（跳閘、合閘、輔助等）裝設(shè)與線圈并聯(lián)的過電壓抑制裝置，以提供對暫態(tài)過電壓的放電通道。5.操動機(jī)構(gòu)具備機(jī)械、電氣防跳躍裝置。6.斷路器自身提供三相位置不一致保護(hù)裝置、操動機(jī)構(gòu)應(yīng)具備缺相保護(hù)等。7.SF6及操作壓力降低或異常能閉鎖跳、合閘，并提供SF6及操作壓力降低或異常信號。8.每相斷路器均裝設(shè)動作計數(shù)器（直流）。9.斷路器能遠(yuǎn)方和就地操作，就地操作的操作電源與分、合閘回路獨(dú)立，斷路器配備就地指示分、合閘位置的紅、綠燈，并設(shè)有兩個相同而又各自獨(dú)立的分閘脫扣裝置，每一個分閘脫扣裝置動作時或兩個同時動作時，均能保證設(shè)備的機(jī)械特性。10.機(jī)構(gòu)內(nèi)加熱器功能：機(jī)構(gòu)箱有保溫隔熱設(shè)施，保溫電熱能根據(jù)溫度變化自動投切，功率為70W（驅(qū)潮電熱應(yīng)單獨(dú)設(shè)置,功率為140W）。升壓站二期擴(kuò)建部分?jǐn)嗦菲鲄?shù)設(shè)備名稱500kVSF6斷路器型號HPL550B2合閘時間小于65ms型式支柱、雙斷口短路器類別戶外瓷柱式額定電壓kV550操作機(jī)構(gòu)型式BlG1002A額定電流KA4額定短路開斷電流kA63額定頻率Hz50額定短時承受電流kA3s63kA雷電絕緣電壓kV1550遮斷短路電流峰值kA158開關(guān)分合絕緣電壓1175/1050KVSF6氣體最大工作壓力MPa0.8主回路電阻（每相）小于40μΩSF6氣體額定壓力MPa0.7開斷時間ms18-22msSF6氣體報警壓力MPa0.62SF6氣體閉鎖壓力MPa0.60額定短路開斷電流時的首相開斷系數(shù)：1.3每相氣體容積355制造廠家北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司（三）SF6斷路器工作原理斷路器的分合是通過控制裝置內(nèi)的專用線圈帶電使導(dǎo)電桿動作來實現(xiàn)的，斷路器合閘后由操作機(jī)構(gòu)里的脫扣掣子裝置使斷路器保持在合閘狀態(tài)，斷路器合閘過程中分閘彈簧和合閘彈簧機(jī)構(gòu)均自動儲能，為斷路器分閘和下一次斷路器合閘作好準(zhǔn)備，當(dāng)斷路器得到分閘指令時，分閘電磁鐵得電帶動脫扣掣子裝置使斷路器分閘。1.合閘過程：先將開關(guān)頂部的并聯(lián)電阻接入。再接入滅弧觸頭。最后接入主觸頭。2.分閘過程：主觸頭與靜觸頭分離。滅弧觸頭分開。并聯(lián)電阻脫離。SF6開關(guān)的滅弧過程1動主觸頭；2動弧觸頭；3靜主觸頭；4靜弧觸頭；5壓氣室；6逆止閥；7噴嘴；8汽缸；9活塞圖13-73.SF6斷路器滅弧原理如圖(13-7)所示為SF6斷路器的滅弧室結(jié)構(gòu)。正常運(yùn)行時，斷路器動、靜觸頭處于緊密接觸狀態(tài)。斷路器得到分閘指令時，斷路器的動觸頭在分閘機(jī)構(gòu)的帶動下開始向下迅速移動，首先是動主觸頭與靜主觸頭分離，此時動弧觸頭與靜弧觸頭還沒有分離（弧觸頭比主觸頭長），因此在主觸頭分離過程中不會產(chǎn)生電弧，保證了主觸頭不會被電弧燒損；主觸頭分離后，動弧觸頭與靜弧觸頭接著分離，此時會在動、靜弧觸頭之間產(chǎn)生電弧，但因動觸頭在向下迅速移動過程中，氣缸中的活塞是不動的，氣缸與活塞產(chǎn)生了相對運(yùn)動，于是氣缸里的SF6氣體被迅速壓縮而從噴嘴迅速噴出，SF6氣流吹動電弧對電弧進(jìn)行強(qiáng)烈吹動和冷卻，從而將電弧吹滅。當(dāng)動觸頭與靜觸頭完全分離后，氣缸里的氣壓與滅弧室內(nèi)的氣壓逐漸平衡。在斷路器合閘時，動觸頭迅速向上移動，首先動弧觸頭與靜弧觸頭先接觸，在還沒有接觸瞬間，動、靜弧觸頭之間也會產(chǎn)生電弧，但動、靜弧觸頭一但接觸好，電弧弧隨即熄滅；動、靜弧觸頭接觸后，動、靜主觸頭才接觸，因此動、靜主觸頭之間還是不會產(chǎn)生電弧。合閘過程中，氣缸與活塞相對運(yùn)動，氣缸內(nèi)的氣壓迅速下降，滅弧室內(nèi)的SF6氣體進(jìn)入氣缸，為下一次開關(guān)分閘滅弧作準(zhǔn)備。以上就是SF6斷路器的滅弧原理。二、高壓隔離開關(guān)隔離開關(guān)是電力系統(tǒng)常用的開關(guān)電器設(shè)備，需要與斷路器配套使用，隔離開關(guān)觸頭全部裸露在空氣中，具有明顯的斷開點(diǎn)，無滅弧裝置，所以不能用它來開斷負(fù)荷電流和短路電流，否則觸頭間將在高電壓作用下產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，且電弧在空氣中很難自熄滅，嚴(yán)重時可能產(chǎn)生飛弧造成相對地或相間短路，從而燒壞設(shè)備，危及人身安全，這就是帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)的嚴(yán)重事故。（一）隔離開關(guān)的用途1.隔離電源，將需要停電部分與帶電部分可靠的隔離，以保證檢修工作的安全。2.倒閘操作。3.分合小電流回路（二）隔離開關(guān)技術(shù)要求1.隔離開關(guān)的一側(cè)或兩側(cè)應(yīng)能裝配接地開關(guān)，根據(jù)需要配置單、雙接地開關(guān)。接地開關(guān)的峰值耐受能力和短時耐受能力與隔離開關(guān)相同，接地開關(guān)和隔離開關(guān)之間應(yīng)有機(jī)械聯(lián)鎖（有足夠的機(jī)械強(qiáng)度閉鎖電動誤操作）和電氣聯(lián)鎖。2.操動機(jī)構(gòu)隔離開關(guān)：分相式操動機(jī)構(gòu)，每相每一主刀配一套電動操作機(jī)構(gòu)。電動并可手動操作。接地刀閘：每相每一接地刀閘配一套電動操作機(jī)構(gòu)。電動并可手動操作。能遠(yuǎn)方三相、就地三相或分相電動操作，并在B相機(jī)構(gòu)實現(xiàn)匯控功能，配備急停操作按鈕，操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有就地/遠(yuǎn)方切換裝置，并有反映切換位置的備用空接點(diǎn)。電動操動機(jī)構(gòu)功能（1)裝設(shè)供就地操作用的手動分、合閘裝置。（2）當(dāng)操動機(jī)構(gòu)處于任何動作位置時，均能取下或打開操動機(jī)構(gòu)的箱門，以便檢查修理輔助開關(guān)和接線端子。（3）能就地電動。（4）在接受操作命令后，能自行完成正常的合閘或分閘動作。（5）操動機(jī)構(gòu)箱內(nèi)應(yīng)裝設(shè)分、合閘按鈕。（6）電控戶外電動操動機(jī)構(gòu)箱內(nèi)應(yīng)裝設(shè)小型斷路器。（7）電動操動機(jī)構(gòu)中所采用的電動機(jī)和儀表應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。（8）配備急停操作按鈕，電動操動機(jī)構(gòu)應(yīng)裝設(shè)供就地/遠(yuǎn)方操作的轉(zhuǎn)換開關(guān)，并應(yīng)有一對在就地操作位置閉合的獨(dú)立空接點(diǎn)輸出送至匯控箱（B相機(jī)構(gòu)箱）端子排上。（9）傳動部分的傳動連接桿應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。(10)控制電壓：AC220V。(11)電動機(jī)電壓：AC380V。3.操動機(jī)構(gòu)上應(yīng)有能反映隔離開關(guān)分、合閘位置的指示器。指示器上應(yīng)標(biāo)明“分”、“合”字樣。4.各相隔離開關(guān)的合閘不同期性應(yīng)能方便地調(diào)整，合閘終了時應(yīng)保證接觸可靠。5.隔離開關(guān)在風(fēng)壓、重力、地震或操動機(jī)構(gòu)與隔離開關(guān)之間的連桿被偶然撞擊時，隔離開關(guān)應(yīng)能防止從合閘位置脫開或從分閘位置合閘。6.輔助開關(guān)的動作信號動力操動機(jī)構(gòu)裝設(shè)的輔助開關(guān)的動作應(yīng)符合下列要求：（1）指示隔離開關(guān)分閘的信號應(yīng)在達(dá)到80％斷口距離后發(fā)出。（2）指示隔離開關(guān)合閘的信號應(yīng)在隔離開關(guān)能安全通過額定電流及峰值耐受電流、短時耐受電流的位置時發(fā)出。升壓站二期擴(kuò)建隔離開關(guān)及接地刀閘參數(shù)型式型號3S額定短時耐受電流（KA）雷電沖擊耐受電壓（kV）操作沖擊耐受電壓（kV）額定電壓電流制造廠家kVA單柱垂直開啟式，帶單接地刀SPVLT-550/315063167511755503150阿爾斯通雙柱水平開啟式，帶單接地刀SPOLT-550/315063167511755503150阿爾斯通雙柱水平開啟式，帶雙接地刀SPOL2T-550/315063167511755503150阿爾斯通雙柱水平開啟式，帶三接地刀SPOL3T-550/315063167511755503150阿爾斯通500kV母線接地刀閘STB-550/636316751300額定電壓KV阿爾斯通550（三）隔離開關(guān)形式：1.單柱垂直開啟式2.雙柱水平開啟式圖13-8三、互感器（電流互感器及電壓互感器）測量、監(jiān)視、控制電力系統(tǒng)的潮流及運(yùn)行工況，要由測量儀表及自動裝置來完成。為快速切除故障，確保系統(tǒng)安全，需有繼電保護(hù)來完成，測量儀表、繼電保護(hù)及安全自動裝置均系低電壓二次設(shè)備，不能直接接入一次系統(tǒng)的高電壓及大電流。為此，需要一種特殊的變換器，將電力系統(tǒng)的一次大電流及一次電壓轉(zhuǎn)換成與其成正比的小電流及低電壓，以供給測量儀表、繼電保護(hù)及自動裝置，并起到一，二次隔離的作用。該變換器稱之為互感器，將電力系統(tǒng)大電流變換成二次電流的互感器叫電流互感器；而將一次高壓裝換成二次低電壓的互感器叫電壓互感器。目前，廣泛采用的電流互感器輸出是交流電流，而微機(jī)保護(hù)及自動裝置的計算邏輯回路，通常是直流。為確保繼電保護(hù)及自動裝置的可靠性及安全性，需將電流互感器的二次回路變換成與電流成正比的電壓，并進(jìn)行交、直流回路隔離的變換器。（一）對互感器的要求1.電流互感器及電壓互感器的一次額定電壓應(yīng)與所用電網(wǎng)額定電壓的電壓等級相同，其絕緣水平應(yīng)能承受長期運(yùn)行及可能出現(xiàn)的短時過電壓。2.變換精度高，應(yīng)能滿足測量精度，確保繼電保護(hù)可靠動作。3.變比適當(dāng)，其變比應(yīng)滿足正常及電力系統(tǒng)短路故障時，繼電保護(hù)及自動裝置的測量要求及工作在線性區(qū)。4.容量足夠大，應(yīng)滿足正常及電力系統(tǒng)短路故障時，繼電保護(hù)及自動裝置的測量精度要求。5.滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定的要求，飽和倍數(shù)足夠大。（二）電流互感器構(gòu)成及工作特點(diǎn)1.一次匝數(shù)少二次匝數(shù)多，用于電力系統(tǒng)的電流互感器，其一次繞組通常是一次設(shè)備的進(jìn)出導(dǎo)線，只有1匝或2匝，其二次匝數(shù)卻很多。列如，變比為1250/5的電流互感器，其一次側(cè)為一匝時二次側(cè)有250匝。2.鐵芯中工作時磁密很低，系統(tǒng)故障時很大，當(dāng)系統(tǒng)故障時，由于故障電流很大，二次電壓很高，勵磁電流很大，鐵芯中磁密急劇升高，甚至使鐵芯飽和。3.高內(nèi)阻，電流源，正常工況下，鐵芯中磁密很低，勵磁阻抗很大，二次匝數(shù)很多，從二次側(cè)看進(jìn)去，其阻抗很大。負(fù)載阻抗與電流互感器的內(nèi)阻相比可以忽略不計，故負(fù)載阻抗的變化對二次電流的影響不大，可稱之為電流源。4.二次負(fù)載要小，二次回路不得開路，電流互感器的二次負(fù)載如果很大，運(yùn)行時二次電壓很高，勵磁電流必然很大，從而使電流變換的誤差增大。特別是系統(tǒng)故障時，電流互感器一次電流可能達(dá)到額定電流的數(shù)十倍，致使鐵芯飽和，電流變換誤差很大，不滿足繼電保護(hù)要求，甚至保護(hù)誤動。電流互感器的二次回路不得開路，如果開路，二次電流消失，去磁作用會隨之消失，鐵芯磁密很高，由于二次匝數(shù)很多，二次電壓會很高，有時可達(dá)數(shù)千伏，危及二次設(shè)備及人身安全。二次側(cè)感應(yīng)電壓U=Fbws,其中f是電源頻率，W是二次匝數(shù)，B是鐵芯中的磁密，S是鐵芯中有效截面。（三）電壓互感器構(gòu)成及工作特點(diǎn)1.一次匝數(shù)多二次匝數(shù)少2.正常運(yùn)行時磁通密度很高，電壓互感器正常運(yùn)行時接近飽和值，且一次電壓越高，磁通密度越大，系統(tǒng)故障時，一次電壓大幅度下降，其磁通密度也降低。3.低內(nèi)阻電壓源，電壓互感器的二次阻抗很大，從二次看進(jìn)去，內(nèi)阻很小，另外，由于二次負(fù)載阻抗很大，其輸出電流較小，在二次繞組的壓降相對很小，輸出電壓與其內(nèi)阻關(guān)系不大，故可看作電壓源。4.二次回路不得短路，由于互感器內(nèi)阻很小，當(dāng)出口短路時，二次電流會很大，若沒有保護(hù)措施，將會燒壞電壓互感器。升壓站二期擴(kuò)建部分電流互感器及電壓互感器的參數(shù)：升壓站二期擴(kuò)建部分電流互感器：產(chǎn)品型號LVQHB-500W2型式戶外獨(dú)立、單相倒置式、硅橡膠復(fù)合絕緣全密封充SF6電流互感器額定電壓500kV額定連續(xù)一次電流2*（1250-3000）A設(shè)備最高電壓550kV額定頻率50HZ絕緣等級E極性減極性額定絕緣水平(操作沖擊/雷電截波/雷電沖擊)1175/1782/1675kVSF6氣體額定工作壓力0.45Mpa(20攝氏度)3S短時熱電流63kASF6氣體最小運(yùn)行壓力0.40Mpa(20攝氏度)額定動穩(wěn)定電流160kA制造廠家山東彼岸電力科技有限公司升壓站二期擴(kuò)建部分電壓互感器：型號TYD500/-0.005H型式戶外，單相單柱型，油浸式微正壓全密封額定電壓(kV)500/額定頻率50HZ電容分壓器的額定電容0.005pF額定電壓因數(shù)1.5Un，30S絕緣水平(雷電/操作/工頻)1900/1350/860kV制造廠家西安西電電力電容器有限責(zé)任公司500kV系統(tǒng)線路和發(fā)變組進(jìn)線裝設(shè)三相電壓互感器，而母線上只在C相一相上裝設(shè)電壓互感器的原因：（1）3/2接線中，如線路或發(fā)電機(jī)變壓器組進(jìn)線若沒有三相電壓互感器，則有關(guān)后備保護(hù)（如距離保護(hù)）等就不能正常動作，且電能計量也會受到影響，所以在500kV系統(tǒng)線路和發(fā)變組進(jìn)線必須裝設(shè)三相電壓互感器作為電能計量和作為后備保護(hù)之用。如果母線發(fā)生故障，保護(hù)正常動作后（該母線PT將退出運(yùn)行）并不應(yīng)影響線路或發(fā)電機(jī)變壓器組的正常運(yùn)行。（2）3/2接線中，母線電壓互感器只是起監(jiān)視母線電壓和發(fā)電機(jī)取同期信號的作用，監(jiān)視一相電壓已能滿足要求，正常運(yùn)行時若該電壓互感器發(fā)生故障，還可以監(jiān)視另一母線或線路電壓；發(fā)電機(jī)取同期信號，現(xiàn)在自動準(zhǔn)同期裝置用相電壓即可，所以母線上只在C相一相上裝設(shè)電壓互感器能滿足監(jiān)視及同期并網(wǎng)的要求。四、氧化鋅避雷器圖13-9氧化鋅避雷器實際上是一種閥型避雷器，其閥片以氧化鋅（ZnO）為主要材料，加入少量金屬氧化物，在高溫下燒結(jié)而成。氧化鋅閥片具有很好的伏安特性，其非線性系數(shù)α=0.02～0.05。右圖所示，為SiC避雷器、ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性曲線比較。圖中，假定ZnO、SiC閥片在10kA電流下的殘壓相同；但在額定電壓下（或滅弧電壓）下，ZnO伏安特性曲線所對應(yīng)的電流一般在10-5A左右，也就是說在工作電壓下ZnO閥片可看作是絕緣體。ZnO避雷器與SiC避雷器相比較，由于ZnO避雷器采用了非線性優(yōu)良的ZnO閥片，使其具有許多優(yōu)點(diǎn)：