主變隔直裝置課件

主變隔直裝置裝設(shè)主變隔直裝置的意義隨著我國電網(wǎng)的建設(shè)，越來越多的直流輸電線路投入運(yùn)行。在交直流混合輸電過程中，當(dāng)直流輸電單極大地運(yùn)行時(shí)，大地極電流一部分通過變壓器中性點(diǎn)流入交流系統(tǒng)，對交流輸電系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響。尤其是大地極直流流入變壓器中性點(diǎn)，使變壓器中性點(diǎn)疊加直流分量后產(chǎn)生磁偏，造成磁飽和。使變壓器產(chǎn)生諧波、振動(dòng)、噪聲。影響了變壓器及交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。主變隔直裝置接入變壓器中性點(diǎn)可以有效地阻斷流過變壓器中性點(diǎn)的直流電流，同時(shí)對交流系統(tǒng)的運(yùn)行不產(chǎn)生任何影響。解決了交直流混合供電系統(tǒng)中，直流單極大地運(yùn)行時(shí)對交流系統(tǒng)的影響問題。變壓器中性點(diǎn)直流電流的形成與影響在我國高壓直流輸電的幾乎都是雙極中性點(diǎn)雙端接地方式的系統(tǒng)。雖然經(jīng)常運(yùn)行時(shí)兩極中電流相等,地回路中的電流為零,但是只要是運(yùn)行過程中兩極的電流不相等（采用單極運(yùn)行、雙極電壓對稱電流不對稱或者雙極電流電壓均不對稱運(yùn)行方式），接地極就會(huì)有電流流過,在直流輸電線路和大地間形成回路。在我國，110kV及以上電壓等級系統(tǒng)中性點(diǎn)采取直接接地，如果出現(xiàn)不同地點(diǎn)的變電站的中性點(diǎn)電位被不同程度的臺(tái)高,則直流電流將通過大地和交流線路由一個(gè)變壓器中性點(diǎn)流入，在另一個(gè)變壓器中性點(diǎn)流出。其中流經(jīng)兩臺(tái)中性點(diǎn)接地的變壓器的直流電流分量,主要取決于變壓器所在點(diǎn)的電位及電站的電阻等多種因素有關(guān)，當(dāng)直流電流不斷增大，流過了變圧器達(dá)到一定程度的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)鐵芯磁飽和的現(xiàn)象，這會(huì)對電流流動(dòng)的時(shí)候出現(xiàn)畸變，這是導(dǎo)致變壓器發(fā)生偏磁原因之一。大陸有很多直流輸電接地極額定電流超過3kA，這會(huì)影響周邊附近一些變壓器的正常工作。國內(nèi)外常用的變壓器中性點(diǎn)直流電流抑制方法①在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)串接電容，阻斷直流電流這種方法是在接地點(diǎn)與中性點(diǎn)間加裝電容隔直裝置，可以徹底切斷流入變壓器繞組的直流電流，但在投切裝置時(shí)會(huì)存在過暫態(tài)電壓的現(xiàn)象，且會(huì)改變電力系統(tǒng)的接地性能，因此還需要裝設(shè)旁路裝置，一方面保證系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的接地性能和消除過電壓，另一方面削弱或降低對變壓器保護(hù)裝置的不利影響。②在變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)電阻，限制直流電流的大小。這種方法是在接地點(diǎn)與中性點(diǎn)間加裝串聯(lián)電阻抑直裝置，可以將直流電流減小到限值以下，結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)現(xiàn)，但需要提前計(jì)算好治理的偏磁電流大小，才能確定電阻參數(shù)；再者，若電力系統(tǒng)運(yùn)行方式改變或新投入運(yùn)行直流輸電工程時(shí)，還需調(diào)整治理裝置的參數(shù)；此外，中性點(diǎn)串聯(lián)電阻改變了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對繼電保護(hù)影響比較復(fù)雜，但相對來講較為經(jīng)濟(jì)，安裝簡便，運(yùn)行可靠。

國內(nèi)外常用的變壓器中性點(diǎn)直流電流抑制方法③在變壓器中性點(diǎn)加裝補(bǔ)償電源，抵消直流電流的偏磁作用。反向電流注入法是一種有源的抑制直流偏磁的方法，即通過電源監(jiān)控器，計(jì)算并向中性點(diǎn)注入一個(gè)大小相同的反向直流來抵消地中直流，且輸出可改變大小和方向的直流電流。④中性點(diǎn)串接電位補(bǔ)償器。在變壓器中性點(diǎn)與地網(wǎng)之間串接一個(gè)電位補(bǔ)償元件，全額或部分補(bǔ)償?shù)刂须娏饕鸬慕涣麟娋W(wǎng)各變電站接地網(wǎng)之間的電位差，使交流電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)電位相同或相近，有效抑制變壓器中性點(diǎn)直流電流。⑤中性點(diǎn)串接阻容裝置。阻容式直流偏磁治理裝置是由電阻器、電容器、旁路開關(guān)和控制檢測系統(tǒng)構(gòu)成。采用降低阻容抑直裝置工頻交流阻抗的方法，可以使電容隔直法應(yīng)用到交流系統(tǒng)時(shí)省略復(fù)雜的晶閘管旁路保護(hù)系統(tǒng)，在抑直裝置工頻阻抗、耐壓水平、體積及費(fèi)用幾個(gè)方面找到平衡點(diǎn)，是一種安全、高效的直流偏磁電流抑制方法。隔直裝置原理隔直裝置采用在變壓器中性點(diǎn)接入電容器(下圖中1)的方法抑制變壓器中性點(diǎn)直流電流，利用與電容器并聯(lián)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(下圖中2)實(shí)現(xiàn)隔直裝置直接接地運(yùn)行狀態(tài)和電容接地運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)檢測到越限的直流電流時(shí)，將狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開;當(dāng)變壓器中性點(diǎn)直流電流消失時(shí)，延時(shí)將狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合。在電容接地運(yùn)行狀態(tài)下(下圖中2狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開)，當(dāng)交流系統(tǒng)發(fā)生三相不平衡故障時(shí)，將有可能在電容器兩端產(chǎn)生高電壓。裝置通過大功率晶閘管實(shí)現(xiàn)過電壓快速旁路保護(hù)(下圖中3,4,5,6)，并驅(qū)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)金屬性接地。電容隔直裝置通過兩只隔離刀(下圖中GZ21,GZ22)實(shí)現(xiàn)投入運(yùn)行和退出運(yùn)行。圖視開關(guān)GZ21斷開，GZ22閉合為隔直裝置投入運(yùn)行。GZ21,GZ22位于刀閘室內(nèi)。中性點(diǎn)直流抑制裝置原理圖裝置室刀閘室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PAC-50K抑制變壓器中性點(diǎn)直流電流裝置由三個(gè)部分構(gòu)成，第一部分是戶內(nèi)隔離刀閘，用于切換隔直裝置是否投入運(yùn)行。第二部分是串聯(lián)接入變壓器中性點(diǎn)的PAC-50K裝置本體，包括電容器、晶閘管、整流二極管、電感等一次設(shè)備及二次控制單元;第三部分是裝置輸出的8個(gè)開關(guān)量信號(hào)和2個(gè)模擬量信號(hào)，供運(yùn)行值班人員檢。系統(tǒng)組成隔離刀閘室裝置室DCS監(jiān)控裝置介紹

刀閘柜直接接地裝置接地放電間隙主變中性點(diǎn)電抗器來去隔直裝置電纜接地網(wǎng)電纜隔直裝置來隔直裝置投入退出變壓器中性點(diǎn)線首先接入雙刀互鎖隔離刀GZ21/GZ22上口端，并通過隔離刀GZ21下口端直接接地，通過隔離刀GZ22下口端接入隔直裝置本體后接地。隔離刀GZ21/GZ22為手動(dòng)操作方式隔離刀。運(yùn)行狀態(tài)下GZ21分?jǐn)?，GZ22閉合，只有在隔直設(shè)備故障或檢修情況下退出運(yùn)行時(shí)，將GZ21閉合，GZ22斷開。GZ21/GZ22為雙刀機(jī)械互鎖隔離刀，GZ21/GZ22兩刀臂不能同時(shí)操作處于分?jǐn)酄顟B(tài)。當(dāng)一個(gè)刀臂由閉合狀態(tài)操作到分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，另一個(gè)刀臂必須處于閉合狀態(tài)。裝置介紹

刀閘操作控制箱

一次測量屏試驗(yàn)電源限流電阻狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)限流電感整流橋晶閘管組件隔直電容整流電路兩端電壓5MU電容兩端電壓3MU快速旁路觸發(fā)單元裝置電源裝置有兩路電源：直流電源：來自110V直流1A饋電屏交流電源：來自380V汽機(jī)MCC1A段直流電源交流電源直流（備用）裝置直流電源裝置交流電源集裝箱內(nèi)電源配電箱14ZK12ZK13ZK11ZK集裝箱內(nèi)交流電源電氣一次原理圖裝置本體運(yùn)行狀態(tài)隔直裝置在運(yùn)行中有兩種運(yùn)行狀態(tài)：直接接地運(yùn)行狀態(tài)和電容接地運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開時(shí)運(yùn)行于中性點(diǎn)電容接地運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合時(shí)運(yùn)行于中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行狀態(tài)。如下圖：隔直裝置有兩種運(yùn)行模式隔直裝置有兩種運(yùn)行模式：自動(dòng)運(yùn)行模式和手動(dòng)運(yùn)行模式直接接地運(yùn)行狀態(tài)隔直裝置處于直接接地運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，裝置的內(nèi)部測控單元時(shí)刻監(jiān)視中性點(diǎn)直流電流的變化。當(dāng)中性點(diǎn)電流大于裝置設(shè)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電流門坎I0（5A）時(shí)。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，裝置自動(dòng)進(jìn)入電容接地運(yùn)行狀態(tài);在手動(dòng)運(yùn)行模式下，裝置發(fā)出告警信號(hào)(開關(guān)量及遠(yuǎn)程終端)，等待運(yùn)行人員通過遠(yuǎn)程終端操作手動(dòng)進(jìn)入電容接地。電容接地運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)進(jìn)入電容接地運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，對應(yīng)直接接地狀態(tài)下的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電流門坎I0的值，在隔直電容兩端將產(chǎn)生與之對應(yīng)的初始電壓V0，此電壓即為形成中性點(diǎn)直流電流的直流電勢V0。電容接地運(yùn)行狀態(tài)V0值為多少，根當(dāng)時(shí)的直流輸電系統(tǒng)接地極電流情況、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、大地阻抗等諸多因素有關(guān)。我們可以通過仿真計(jì)算、或通過將裝置實(shí)際接入中性點(diǎn)測量獲得其值。電容接地運(yùn)行狀態(tài)在電容接地運(yùn)行狀態(tài)下，裝置內(nèi)部設(shè)置了兩個(gè)電壓門限,即：VL：安全返回直接接地運(yùn)行的低電壓門限（5V）；VH：過電壓保護(hù)返回直接接地運(yùn)行的高電壓門限（1000V）；工程實(shí)施中，VL應(yīng)遠(yuǎn)低于初始電壓V0值，否則可能產(chǎn)生頻繁狀態(tài)轉(zhuǎn)換(振蕩)。VH應(yīng)高于因直流輸電系統(tǒng)引起的最大電勢的值。同時(shí)應(yīng)低于裝置及電網(wǎng)中任何電氣設(shè)備的耐壓容限；運(yùn)行中裝置的測控單元和快速旁路啟動(dòng)單元同時(shí)監(jiān)視電容器兩端電壓。測控單元監(jiān)視電壓是否低于電壓VL（5V），快速旁路啟動(dòng)單元監(jiān)視電壓是否高于VH（1000V）。電容接地運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)電容兩端電壓低于VL（5V）時(shí)，裝置認(rèn)為中性點(diǎn)進(jìn)入直接接地是安全的。此時(shí)當(dāng)裝置處于自動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間測控單元閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，進(jìn)入直接接地運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)裝置處于手動(dòng)運(yùn)行模式時(shí)，發(fā)出直接接地安全提示信號(hào)(開關(guān)量及遠(yuǎn)程終端)，等待運(yùn)行人員手動(dòng)通過遠(yuǎn)程終端操作進(jìn)入直接接地運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電容兩端電壓超過快速旁路啟動(dòng)門限VH（1000V）時(shí)，快速旁路系統(tǒng)啟動(dòng)，裝置進(jìn)入直接接地狀態(tài)?？刂撇僮鳌堕l控制PAC-50K裝置接在變壓器中性點(diǎn)與大地之間。在裝置需要進(jìn)行檢修時(shí)，需要明顯的接地標(biāo)志，故裝置的檢修由外部電壓控制，需要現(xiàn)場工作人員通過手動(dòng)方式通過調(diào)整刀閘使裝置脫離變壓器中性點(diǎn)進(jìn)入檢修狀態(tài)?？刂撇僮鳌偷乜刂颇Ｊ?/p>

裝置上的“就地/遠(yuǎn)方”旋鈕的位置決定了裝置遠(yuǎn)方監(jiān)控終端的投入/退出?！熬偷亍蔽恢脮r(shí)，遠(yuǎn)方監(jiān)控終端退出對裝置的控制,只能監(jiān)視裝置的電氣運(yùn)行參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)，由就地的“狀態(tài)轉(zhuǎn)換鈕”控制裝置的接地狀態(tài)（直接接地/電容接地）?！斑h(yuǎn)方”位置時(shí)，由遠(yuǎn)方監(jiān)控終端控制裝置的接地狀態(tài)和控制模式?？刂撇僮鳌h(yuǎn)程監(jiān)控終端控制

遠(yuǎn)程監(jiān)控終端是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行人員遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制的重要設(shè)備，其重要功能包括：1、隔直裝置運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視；2、在手動(dòng)模式下隔直裝置運(yùn)行狀態(tài)的控制操作；3、隔直裝置運(yùn)行定值的設(shè)置；4、隔直裝置運(yùn)行曲線、運(yùn)行日志的記錄；由于絕大部分隔直項(xiàng)目為變電站增補(bǔ)項(xiàng)目，在原設(shè)計(jì)中沒有在保護(hù)室布置隔直裝置的后臺(tái)控制屏，在實(shí)際工程中，隔直裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，一般放置在隔直裝置的測控單元柜內(nèi)。控制操作——遠(yuǎn)程監(jiān)控終端控制

隔直裝置輸出8個(gè)開關(guān)量信號(hào)，用于遠(yuǎn)方檢測隔直裝置的運(yùn)行狀態(tài)。開關(guān)量、模擬量信號(hào)應(yīng)通過電纜連接到變電站的主控制室，并通過主控制室的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備傳輸?shù)缴霞壵{(diào)度中心，便于運(yùn)行人員及時(shí)了解隔直裝置的運(yùn)行狀態(tài)。隔直裝置提供開關(guān)量狀態(tài)信號(hào)輸出見下表：序號(hào)開關(guān)量信號(hào)名稱功能說明1直流電流越限告警信號(hào)當(dāng)中性點(diǎn)電流越限時(shí)觸點(diǎn)閉合2故障告警信號(hào)當(dāng)裝置運(yùn)行異常時(shí)3裝置動(dòng)作提示信號(hào)當(dāng)裝置由直接接地轉(zhuǎn)為電容接地或電容接地轉(zhuǎn)為直接接地時(shí)閉合10秒4電容接地當(dāng)電容接地時(shí)信號(hào)觸點(diǎn)閉合5就地操作狀態(tài)當(dāng)裝置狀態(tài)開關(guān)處于“就地”位置時(shí)，裝置處于手動(dòng)控制狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)處于“遠(yuǎn)方”位置時(shí)，裝置處于自動(dòng)控制狀態(tài)6裝置電源失電當(dāng)電源失電時(shí)信號(hào)觸點(diǎn)閉合7GZ21隔離開關(guān)常開節(jié)點(diǎn)GZ11隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)，閉合時(shí)中性點(diǎn)直接接地8GZ22隔離開關(guān)常開節(jié)點(diǎn)GZ12隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)，閉合時(shí)中性點(diǎn)經(jīng)過隔直裝置接地隔直裝置運(yùn)行操作的安全注意事項(xiàng)隔直裝置為一次運(yùn)行設(shè)備，任何對一次部分的操作都必須按照電力設(shè)備安全運(yùn)行管理規(guī)定保持安全距離；隔直裝置、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)一直處于通電運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)處于直接接地運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端畫面監(jiān)視隔直裝置的運(yùn)行狀態(tài)如下：狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)符號(hào)為閉合狀態(tài)，且為紅色；表示當(dāng)前處于直接接地運(yùn)行狀態(tài)；電容兩端電壓基本為0左右(有<±20V左右的漂移和干擾信號(hào)為正常情況)；雙量測中性點(diǎn)電流反應(yīng)實(shí)際變壓器中性點(diǎn)的直流電流。其測量的是變壓器中性點(diǎn)的直流分量，測量不到由于三相不平衡而產(chǎn)生的交流分量。雙量測的兩個(gè)測量值有<±1A的偏差屬于正常情隔直裝置運(yùn)行操作的安全注意事項(xiàng)裝置的運(yùn)行狀態(tài)區(qū)應(yīng)顯示有狀態(tài)信息，包括a、“自動(dòng)控制/手動(dòng)控制”，此狀態(tài)信息的選擇由監(jiān)控屏的的“自動(dòng)/手動(dòng)”把手選擇切換，當(dāng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行人員不能通過遠(yuǎn)程監(jiān)控終端對隔直裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制；b、“電容接地/直接接地”，此狀態(tài)信息表示裝置的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行人員可通過操作遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的“開關(guān)操作”區(qū)“跳開關(guān)/合開關(guān)”按鈕實(shí)現(xiàn)電容接地與直接接地的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。當(dāng)處于電容接地運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控終端畫面監(jiān)視隔直裝置的運(yùn)行狀態(tài)如下：狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)符號(hào)為斷開狀態(tài)。表示當(dāng)前處于電容接地運(yùn)行狀態(tài)；電容器兩端電壓顯示當(dāng)前的測量值，實(shí)際數(shù)值多少根據(jù)當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)情況，以及周圍直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)而定；雙量測中性點(diǎn)電流值為0(有小于1A的漂移和干擾信號(hào)為正常情況)；隔直裝置運(yùn)行操作的安全注意事項(xiàng)正常運(yùn)行時(shí)，隔直裝置處于“自動(dòng)運(yùn)行模式”，運(yùn)行人員不能對其進(jìn)行操作。當(dāng)遇到緊急情況，運(yùn)行人員需要直接改變裝置的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過以下方法實(shí)現(xiàn)：手動(dòng)方式：將裝置上的“自動(dòng)/手動(dòng)”控制轉(zhuǎn)換開關(guān)至于手動(dòng)位置，通過裝置面板上的“運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換”開關(guān)實(shí)現(xiàn)隔直裝置的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。右旋45o操作使裝置進(jìn)入電容接地(狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開)；左旋45o使裝置進(jìn)入直接接地運(yùn)行狀態(tài)(狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合)隔直裝置的開關(guān)量告警信號(hào)的處理1、主變中性點(diǎn)隔直流裝置失電告警的處理，在運(yùn)行狀態(tài)下主變中性點(diǎn)隔直裝置失電告警信號(hào)輸出時(shí)，表明裝置的供電電源已經(jīng)消失，應(yīng)對裝置的供電回路進(jìn)行檢查：用萬用表檢查裝置供電端子排電源輸入端AC220V是否存在；2、主變中性點(diǎn)隔直流裝置故障告警的處理，在運(yùn)行狀態(tài)下，表明裝置出現(xiàn)異常：a、隔直回路異常，電容器擊穿故障等；b、內(nèi)外電壓傳感器測量誤差超出允許的范圍c、裝置至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)通訊中斷d、裝置由直接接地運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)入電容接地運(yùn)行狀態(tài)時(shí)失敗出現(xiàn)以上a.b.d情況時(shí)，請及時(shí)通知設(shè)備制造商。出現(xiàn)情況c時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查通訊線路狀況，確認(rèn)線路無誤后，通知設(shè)備制造商。隔直裝置的開關(guān)量告警信號(hào)的處理3、主變中性點(diǎn)隔直流裝置越限告警的處理，在如下兩種情況下，主變中性點(diǎn)隔直裝置越