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行。在交直流混合輸電過程中，當(dāng)直流輸電單極大地運行時，大地極電流一部分通過變壓器中性點流入交流系統(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，使變壓器中性點疊加直流分量后產(chǎn)生磁偏，造成磁飽和。使變壓器產(chǎn)生諧波、振動、噪聲。影響了變壓器及交流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。主變隔直裝置接入變壓器中性點可以有效地阻斷流過變壓器中性點的直流電流，同時對交流系統(tǒng)的運行不產(chǎn)生任何影響。解決了交直流混合供電系統(tǒng)中，直流單極大地運行時對交流系統(tǒng)的影響問題。變壓器中性點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雙端接地方式的系統(tǒng)。雖然經(jīng)常運行時兩極中電流相等,地回路中的電流為零,但是只要是運行過程中兩極的電流不相等（采用單極運行、雙極電壓對稱電流不對稱或者雙極電流電壓均不對稱運行方式），接地極就會有電流流過,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)中性點采取直接接地，如果出現(xiàn)不同地點的變電站的中性點電位被不同程度的臺高,則直流電流將通過大地和交流線路由一個變壓器中性點流入，在另一個變壓器中性點流出。其中流經(jīng)兩臺中性點接地的變壓器的直流電流分量,主要取決于變壓器所在點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，流過了變圧器達到一定程度的時候，就會出現(xiàn)鐵芯磁飽和的現(xiàn)象，這會對電流流動的時候出現(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直流電流抑制方法①在變壓器中性點裝設(shè)串接電容，阻斷直流電流這種方法是在接地點與中性點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，但在投切裝置時會存在過暫態(tài)電壓的現(xiàn)象，且會改變電力系統(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)正常運行時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裝置的不利影響。②在變壓器中性點裝設(shè)電阻，限制直流電流的大小。這種方法是在接地點與中性點間加裝串聯(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)簡單易于實現(xiàn)，但需要提前計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)運行方式改變或新投入運行直流輸電工程時，還需調(diào)整治理裝置的參數(shù)；此外，中性點串聯(lián)電阻改變了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對繼電保護影響比較復(fù)雜，但相對來講較為經(jīng)濟，安裝簡便，運行可靠。

國內(nèi)外常用的變壓器中性點直流電流抑制方法③在變壓器中性點加裝補償電源，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，計算并向中性點注入一個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中性點串接電位補償器。在變壓器中性點與地網(wǎng)之間串接一個電位補償元件，全額或部分補償?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)變壓器中性點電位相同或相近，有效抑制變壓器中性點直流電流。⑤中性點串接阻容裝置。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)時省略復(fù)雜的晶閘管旁路保護系統(tǒng)，在抑直裝置工頻阻抗、耐壓水平、體積及費用幾個方面找到平衡點，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接入電容器(下圖中1)的方法抑制變壓器中性點直流電流，利用與電容器并聯(lián)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)(下圖中2)實現(xiàn)隔直裝置直接接地運行狀態(tài)和電容接地運行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)變壓器中性點檢測到越限的直流電流時，將狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開;當(dāng)變壓器中性點直流電流消失時，延時將狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合。在電容接地運行狀態(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，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現(xiàn)過電壓快速旁路保護(下圖中3,4,5,6)，并驅(qū)動狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合實現(xiàn)中性點金屬性接地。電容隔直裝置通過兩只隔離刀(下圖中GZ21,GZ22)實現(xiàn)投入運行和退出運行。圖視開關(guān)GZ21斷開，GZ22閉合為隔直裝置投入運行。GZ21,GZ22位于刀閘室內(nèi)。中性點直流抑制裝置原理圖裝置室刀閘室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PAC-50K抑制變壓器中性點直流電流裝置由三個部分構(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行。第二部分是串聯(lián)接入變壓器中性點的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個開關(guān)量信號和2個模擬量信號，供運行值班人員檢。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為手動操作方式隔離刀。運行狀態(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行時，將GZ21閉合，GZ22斷開。GZ21/GZ22為雙刀機械互鎖隔離刀，GZ21/GZ22兩刀臂不能同時操作處于分?jǐn)酄顟B(tài)。當(dāng)一個刀臂由閉合狀態(tài)操作到分?jǐn)酄顟B(tài)時，另一個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行狀態(tài)隔直裝置在運行中有兩種運行狀態(tài)：直接接地運行狀態(tài)和電容接地運行狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開時運行于中性點電容接地運行狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合時運行于中性點直接接地運行狀態(tài)。如下圖：隔直裝置有兩種運行模式隔直裝置有兩種運行模式：自動運行模式和手動運行模式直接接地運行狀態(tài)隔直裝置處于直接接地運行狀態(tài)時，裝置的內(nèi)部測控單元時刻監(jiān)視中性點直流電流的變化。當(dāng)中性點電流大于裝置設(shè)定的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電流門坎I0（5A）時。在自動運行模式下，裝置自動進入電容接地運行狀態(tài);在手動運行模式下，裝置發(fā)出告警信號(開關(guān)量及遠程終端)，等待運行人員通過遠程終端操作手動進入電容接地。電容接地運行狀態(tài)當(dāng)進入電容接地運行狀態(tài)時，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直流電流的直流電勢V0。電容接地運行狀態(tài)V0值為多少，根當(dāng)時的直流輸電系統(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算、或通過將裝置實際接入中性點測量獲得其值。電容接地運行狀態(tài)在電容接地運行狀態(tài)下，裝置內(nèi)部設(shè)置了兩個電壓門限,即：VL：安全返回直接接地運行的低電壓門限（5V）；VH：過電壓保護返回直接接地運行的高電壓門限（1000V）；工程實施中，VL應(yīng)遠低于初始電壓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。同時應(yīng)低于裝置及電網(wǎng)中任何電氣設(shè)備的耐壓容限；運行中裝置的測控單元和快速旁路啟動單元同時監(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），快速旁路啟動單元監(jiān)視電壓是否高于VH（1000V）。電容接地運行狀態(tài)

當(dāng)電容兩端電壓低于VL（5V）時，裝置認(rèn)為中性點進入直接接地是安全的。此時當(dāng)裝置處于自動運行模式時，延時一定時間測控單元閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，進入直接接地運行狀態(tài)；當(dāng)裝置處于手動運行模式時，發(fā)出直接接地安全提示信號(開關(guān)量及遠程終端)，等待運行人員手動通過遠程終端操作進入直接接地運行狀態(tài)。當(dāng)電容兩端電壓超過快速旁路啟動門限VH（1000V）時，快速旁路系統(tǒng)啟動，裝置進入直接接地狀態(tài)?？刂撇僮鳌堕l控制PAC-50K裝置接在變壓器中性點與大地之間。在裝置需要進行檢修時，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方式通過調(diào)整刀閘使裝置脫離變壓器中性點進入檢修狀態(tài)。控制操作——就地控制模式

裝置上的“就地/遠方”旋鈕的位置決定了裝置遠方監(jiān)控終端的投入/退出。“就地”位置時，遠方監(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）。“遠方”位置時，由遠方監(jiān)控終端控制裝置的接地狀態(tài)和控制模式?？刂撇僮鳌h程監(jiān)控終端控制

遠程監(jiān)控終端是實現(xiàn)運行人員遠程監(jiān)視、控制的重要設(shè)備，其重要功能包括：1、隔直裝置運行狀態(tài)的監(jiān)視；2、在手動模式下隔直裝置運行狀態(tài)的控制操作；3、隔直裝置運行定值的設(shè)置；4、隔直裝置運行曲線、運行日志的記錄；由于絕大部分隔直項目為變電站增補項目，在原設(shè)計中沒有在保護室布置隔直裝置的后臺控制屏，在實際工程中，隔直裝置的遠程監(jiān)控終端，一般放置在隔直裝置的測控單元柜內(nèi)?？刂撇僮鳌h程監(jiān)控終端控制

隔直裝置輸出8個開關(guān)量信號，用于遠方檢測隔直裝置的運行狀態(tài)。開關(guān)量、模擬量信號應(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動設(shè)備傳輸?shù)缴霞壵{(diào)度中心，便于運行人員及時了解隔直裝置的運行狀態(tài)。隔直裝置提供開關(guān)量狀態(tài)信號輸出見下表：序號開關(guān)量信號名稱功能說明1直流電流越限告警信號當(dāng)中性點電流越限時觸點閉合2故障告警信號當(dāng)裝置運行異常時3裝置動作提示信號當(dāng)裝置由直接接地轉(zhuǎn)為電容接地或電容接地轉(zhuǎn)為直接接地時閉合10秒4電容接地當(dāng)電容接地時信號觸點閉合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，裝置處于手動控制狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)處于“遠方”位置時，裝置處于自動控制狀態(tài)6裝置電源失電當(dāng)電源失電時信號觸點閉合7GZ21隔離開關(guān)常開節(jié)點GZ11隔離開關(guān)輔助接點，閉合時中性點直接接地8GZ22隔離開關(guān)常開節(jié)點GZ12隔離開關(guān)輔助接點，閉合時中性點經(jīng)過隔直裝置接地隔直裝置運行操作的安全注意事項隔直裝置為一次運行設(shè)備，任何對一次部分的操作都必須按照電力設(shè)備安全運行管理規(guī)定保持安全距離；隔直裝置、遠程監(jiān)控終端在正常運行時應(yīng)一直處于通電運行狀態(tài)；當(dāng)處于直接接地運行狀態(tài)時，遠程監(jiān)控終端畫面監(jiān)視隔直裝置的運行狀態(tài)如下：狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)符號為閉合狀態(tài)，且為紅色；表示當(dāng)前處于直接接地運行狀態(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為正常情況)；雙量測中性點電流反應(yīng)實際變壓器中性點的直流電流。其測量的是變壓器中性點的直流分量，測量不到由于三相不平衡而產(chǎn)生的交流分量。雙量測的兩個測量值有<±1A的偏差屬于正常情隔直裝置運行操作的安全注意事項裝置的運行狀態(tài)區(qū)應(yīng)顯示有狀態(tài)信息，包括a、“自動控制/手動控制”，此狀態(tài)信息的選擇由監(jiān)控屏的的“自動/手動”把手選擇切換，當(dāng)處于自動控制狀態(tài)時，運行人員不能通過遠程監(jiān)控終端對隔直裝置的運行狀態(tài)進行控制；b、“電容接地/直接接地”，此狀態(tài)信息表示裝置的實際運行狀態(tài)，運行人員可通過操作遠程監(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)處于電容接地運行狀態(tài)時，遠程監(jiān)控終端畫面監(jiān)視隔直裝置的運行狀態(tài)如下：狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)符號為斷開狀態(tài)。表示當(dāng)前處于電容接地運行狀態(tài)；電容器兩端電壓顯示當(dāng)前的測量值，實際數(shù)值多少根據(jù)當(dāng)時的電網(wǎng)情況，以及周圍直流輸電系統(tǒng)的運行狀態(tài)而定；雙量測中性點電流值為0(有小于1A的漂移和干擾信號為正常情況)；隔直裝置運行操作的安全注意事項正常運行時，隔直裝置處于“自動運行模式”，運行人員不能對其進行操作。當(dāng)遇到緊急情況，運行人員需要直接改變裝置的運行狀態(tài)時，通過以下方法實現(xiàn)：手動方式：將裝置上的“自動/手動”控制轉(zhuǎn)換開關(guān)至于手動位置，通過裝置面板上的“運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換”開關(guān)實現(xiàn)隔直裝置的運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。右旋45o操作使裝置進入電容接地(狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開)；左旋45o使裝置進入直接接地運行狀態(tài)(狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合)隔直裝置的開關(guān)量告警信號的處理1、主變中性點隔直流裝置失電告警的處理，在運行狀態(tài)下主變中性點隔直裝置失電告警信號輸出時，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、主變中性點隔直流裝置故障告警的處理，在運行狀態(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、裝置至遠程監(jiān)控終端的數(shù)據(jù)通訊中斷d、裝置由直接接地運行狀態(tài)進入電容接地運行狀態(tài)時失敗出現(xiàn)以上a.b.d情況時，請及時通知設(shè)備制造商。出現(xiàn)情況c時，應(yīng)及時檢查通訊線路狀況，確認(rèn)線路無誤后，通知設(shè)備制造商。隔直裝置的開關(guān)量告警信號的處理3、主變中性點隔直流裝置越限告警的處理，在如下兩種情況下，主變中性點隔直裝置越