升压站设备培训教材.doc

升压站设备培训教材一、高压断路器高压断路器是电力系统中广泛采用的工作和保护设备，它对维护电力系统安全、经济和可靠运行起着非常重要的作用。在负荷投入或转移时它应该正确的合、分。在发电机、变压器等设备出现故障或母线、输电线路出现故障时，它能自动地将故障切除，保证非故障部分安全连续运行。为了使断路器能有选择的切除系统的故障，必须配以其他能反映工作状态的电器以及能进行逻辑判断的继电器。1.高压断路器的作用：高压断路器是电力系统设备中起到控制和保护的关键电器。受它控制和保护的线路或发变组，无论在空载、带负荷或短路故障状态，都应可靠动作。高压断路器在电力系统中起到两方面的作用：一是控制作用，根据电网运行的要求，将部分电气设备或电气线路投入或退出运行；二是保护作用，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护自动装置发出跳闸信号，起动断路器，将故障部分设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的正常运行。2.高压断路器的基本要求（1）工作可靠性，高压断路器在其正常工作条件下工作时，应能够可靠的长期工作。（2）应具有足够的短路能力，由于电网发生短路时产生很大的短路电流，所以当断路器在断开电路时，要求很强的灭弧能力才能可靠断开电路，并保证具有足够的热稳定和动稳定性。（3）具有尽可能短的切断时间当电网发生短路故障时，要求断路器迅速切断故障电路，这样可以缩短电力系统的故障时间和减轻短路电流对电气设备的损害。（4）实现自动重合闸，架空线路的短路故障多时临时性的，为了提高可靠性并增强电力系统的稳定性，线路保护多采用自动重合闸方式，当发生瞬时性故障时，继电保护使断路器跳闸，经很短时间后断路器重合。（一）高压断路器的技术参数的解释1.额定电压，指断路器长时间承受的工作电压，它不仅决定了断路器的绝缘水平，而且相当程度上决定了断路器的总体尺寸和灭弧条件。2.最高工作电压，考虑线路的电压降线路供端的母线电压高于收端，使断路器可能在高于额定电压下长期工作，因此，规定了断路器的最高工作电压。3.额定电流，指断路器在额定容量下允许长期通过的工作电流。决定了断路器触头及导电部分的截面。4.额定开断电流，指在额定电压下，断路器可靠切断的最大电流，它表明断路器的断路能力，当电压不等于额定电压时，断路器可靠切断的最大电流，称为该电压下的开断电流，当电压低于额定电压时，开断电流比额定电流有所增大，但有一个最大值，称为极限开断电流。5.额定断路容量，表明断路器的切断能力，在三相电路中，其大小等于额定电压与额定开断电流乘积的3 倍。6.动稳定电流，表明断路器在冲击电流的作用下，承受电动力的能力。7.热稳定电流，指断路器在某一规定时间内允许通过的最大电流，它表明断路器承受断路电流热效应的能力。8.合闸时间，从发出合闸命令（合闸线圈通电）至断路器接通时为止所经过的时间。9.分闸时间，从发出分闸命令(分闸线圈通电)至断路器开断至三相电弧完全熄灭所经过的时间，它使断路器固有分闸时间和电弧熄灭时间之和。固有分闸时间是指发出分闸指令起到灭弧触头刚刚分离所经过的时间，灭弧时间是指触头分离到各相电弧完全熄灭所经过的时间。（二）升压站二期扩建SF6断路器性能要求1.断路器在规定各种工况下达到开断性能而不发生拒动或误动。 2.断路器配备一套SF6气体运行监视装置（气体密度继电器与指针式压力表一体化，具有温度补偿功能）SF6气体运行监视装置能事故报警及闭锁操作，单相气压低至闭锁值时，闭锁三相。3.控制与操作回路：断路器能远方/就地分相操作及三相操作，每台断路器在汇控柜内完成汇控功能，汇控柜内应装设一个远方/就地操作转换开关。4.直流线圈（跳闸、合闸、辅助等）装设与线圈并联的过电压抑制装置，以提供对暂态过电压的放电通道。5.操动机构具备机械、电气防跳跃装置。6.断路器自身提供三相位置不一致保护装置、操动机构应具备缺相保护等。7.SF6及操作压力降低或异常能闭锁跳、合闸，并提供SF6及操作压力降低或异常信号。8.每相断路器均装设动作计数器（直流）。9.断路器能远方和就地操作，就地操作的操作电源与分、合闸回路独立，断路器配备就地指示分、合闸位置的红、绿灯，并设有两个相同而又各自独立的分闸脱扣装置，每一个分闸脱扣装置动作时或两个同时动作时，均能保证设备的机械特性。10.机构内加热器功能：机构箱有保温隔热设施，保温电热能根据温度变化自动投切，功率为70W（驱潮电热应单独设置,功率为140W）。升压站二期扩建部分断路器参数设备名称500kV SF6断路器型 号HPL550B2合闸时间小于65ms型 式支柱、双断口短路器类别户外瓷柱式额定电压kV550操作机构型式BlG 1002A额定电流KA4额定短路开断电流kA63额定频率Hz50额定短时承受电流kA3s 63kA雷电绝缘电压kV1550遮断短路电流峰值kA158开关分合绝缘电压1175/1050KVSF6气体最大工作压力MPa0.8主回路电阻（每相）小于40SF6气体额定压力MPa0.7开断时间ms18-22msSF6气体报警压力MPa0.62SF6气体闭锁压力MPa0.60额定短路开断电流时的首相开断系数：1.3每相气体容积355制造厂家北京ABB高压开关设备有限公司（三）SF6断路器工作原理断路器的分合是通过控制装置内的专用线圈带电使导电杆动作来实现的，断路器合闸后由操作机构里的脱扣掣子装置使断路器保持在合闸状态，断路器合闸过程中分闸弹簧和合闸弹簧机构均自动储能，为断路器分闸和下一次断路器合闸作好准备，当断路器得到分闸指令时，分闸电磁铁得电带动脱扣掣子装置使断路器分闸。1.合闸过程：先将开关顶部的并联电阻接入。再接入灭弧触头。最后接入主触头。2.分闸过程：主触头与静触头分离。灭弧触头分开。并联电阻脱离。 SF6开关的灭弧过程1动主触头；2动弧触头；3静主触头；4静弧触头；5压气室；6逆止阀；7喷嘴；8汽缸；9活塞图13-73.SF6断路器灭弧原理如图(13-7)所示为SF6断路器的灭弧室结构。正常运行时，断路器动、静触头处于紧密接触状态。断路器得到分闸指令时，断路器的动触头在分闸机构的带动下开始向下迅速移动，首先是动主触头与静主触头分离，此时动弧触头与静弧触头还没有分离（弧触头比主触头长），因此在主触头分离过程中不会产生电弧，保证了主触头不会被电弧烧损；主触头分离后，动弧触头与静弧触头接着分离，此时会在动、静弧触头之间产生电弧，但因动触头在向下迅速移动过程中，气缸中的活塞是不动的，气缸与活塞产生了相对运动，于是气缸里的SF6气体被迅速压缩而从喷嘴迅速喷出，SF6气流吹动电弧对电弧进行强烈吹动和冷却，从而将电弧吹灭。当动触头与静触头完全分离后，气缸里的气压与灭弧室内的气压逐渐平衡。在断路器合闸时，动触头迅速向上移动，首先动弧触头与静弧触头先接触，在还没有接触瞬间，动、静弧触头之间也会产生电弧，但动、静弧触头一但接触好，电弧弧随即熄灭；动、静弧触头接触后，动、静主触头才接触，因此动、静主触头之间还是不会产生电弧。合闸过程中，气缸与活塞相对运动，气缸内的气压迅速下降，灭弧室内的SF6气体进入气缸，为下一次开关分闸灭弧作准备。 以上就是SF6断路器的灭弧原理。二、高压隔离开关隔离开关是电力系统常用的开关电器设备，需要与断路器配套使用，隔离开关触头全部裸露在空气中，具有明显的断开点，无灭弧装置，所以不能用它来开断负荷电流和短路电流，否则触头间将在高电压作用下产生强烈的电弧，且电弧在空气中很难自熄灭，严重时可能产生飞弧造成相对地或相间短路，从而烧坏设备，危及人身安全，这就是带负荷拉隔离开关的严重事故。（一）隔离开关的用途1.隔离电源，将需要停电部分与带电部分可靠的隔离，以保证检修工作的安全。2.倒闸操作。3.分合小电流回路（二） 隔离开关技术要求1.隔离开关的一侧或两侧应能装配接地开关，根据需要配置单、双接地开关。接地开关的峰值耐受能力和短时耐受能力与隔离开关相同，接地开关和隔离开关之间应有机械联锁（有足够的机械强度闭锁电动误操作）和电气联锁。2.操动机构隔离开关：分相式操动机构，每相每一主刀配一套电动操作机构。电动并可手动操作。接地刀闸：每相每一接地刀闸配一套电动操作机构。电动并可手动操作。能远方三相、就地三相或分相电动操作，并在B相机构实现汇控功能，配备急停操作按钮，操作机构应有就地/远方切换装置，并有反映切换位置的备用空接点。电动操动机构功能（1) 装设供就地操作用的手动分、合闸装置。（2）当操动机构处于任何动作位置时，均能取下或打开操动机构的箱门，以便检查修理辅助开关和接线端子。（3）能就地电动。（4）在接受操作命令后，能自行完成正常的合闸或分闸动作。（5）操动机构箱内应装设分、合闸按钮。（6）电控户外电动操动机构箱内应装设小型断路器。（7）电动操动机构中所采用的电动机和仪表应符合相应的标准。（8）配备急停操作按钮，电动操动机构应装设供就地/远方操作的转换开关，并应有一对在就地操作位置闭合的独立空接点输出送至汇控箱（B相机构箱）端子排上。（9）传动部分的传动连接杆应采用装配式结构。(10) 控制电压：AC220V。(11) 电动机电压：AC380V。3.操动机构上应有能反映隔离开关分、合闸位置的指示器。指示器上应标明“分”、“合”字样。4.各相隔离开关的合闸不同期性应能方便地调整，合闸终了时应保证接触可靠。5.隔离开关在风压、重力、地震或操动机构与隔离开关之间的连杆被偶然撞击时，隔离开关应能防止从合闸位置脱开或从分闸位置合闸。6.辅助开关的动作信号动力操动机构装设的辅助开关的动作应符合下列要求：（1） 指示隔离开关分闸的信号应在达到80断口距离后发出。（2） 指示隔离开关合闸的信号应在隔离开关能安全通过额定电流及峰值耐受电流、短时耐受电流的位置时发出。升压站二期扩建隔离开关及接地刀闸参数型式型号3S额定短时耐受电流（KA）雷电冲击耐受电压（KV）操作冲击耐受电压（KV）额定电压电流制造厂家kVA单柱垂直开启式，带单接地刀SPVLT-550/315063167511755503150阿尔斯通双柱水平开启式，带单接地刀SPOLT-550/315063167511755503150阿尔斯通双柱水平开启式，带双接地刀SPOL2T-550/315063167511755503150阿尔斯通双柱水平开启式，带三接地刀SPOL3T-550/315063167511755503150阿尔斯通500kV母线接地刀闸STB-550/636316751300额定电压KV阿尔斯通550（三）隔离开关形式：1.单柱垂直开启式2.双柱水平开启式图13-8三、互感器（电流互感器及电压互感器）测量、监视、控制电力系统的潮流及运行工况，要由测量仪表及自动装置来完成。为快速切除故障，确保系统安全，需有继电保护来完成，测量仪表、继电保护及安全自动装置均系低电压二次设备，不能直接接入一次系统的高电压及大电流。为此，需要一种特殊的变换器，将电力系统的一次大电流及一次电压转换成与其成正比的小电流及低电压，以供给测量仪表、继电保护及自动装置，并起到一，二次隔离的作用。该变换器称之为互感器，将电力系统大电流变换成二次电流的互感器叫电流互感器；而将一次高压装换成二次低电压的互感器叫电压互感器。目前，广泛采用的电流互感器输出是交流电流，而微机保护及自动装置的计算逻辑回路，通常是直流。为确保继电保护及自动装置的可靠性及安全性，需将电流互感器的二次回路变换成与电流成正比的电压，并进行交、直流回路隔离的变换器。（一）对互感器的要求 1.电流互感器及电压互感器的一次额定电压应与所用电网额定电压的电压等级相同，其绝缘水平应能承受长期运行及可能出现的短时过电压。2.变换精度高，应能满足测量精度，确保继电保护可靠动作。3.变比适当，其变比应满足正常及电力系统短路故障时，继电保护及自动装置的测量要求及工作在线性区。4.容量足够大，应满足正常及电力系统短路故障时，继电保护及自动装置的测量精度要求。5.满足热稳定及动稳定的要求，饱和倍数足够大。（二）电流互感器构成及工作特点1.一次匝数少二次匝数多，用于电力系统的电流互感器，其一次绕组通常是一次设备的进出导线，只有1匝或2匝，其二次匝数却很多。列如，变比为1250/5的电流互感器，其一次侧为一匝时二次侧有250匝。2.铁芯中工作时磁密很低，系统故障时很大，当系统故障时，由于故障电流很大，二次电压很高，励磁电流很大，铁芯中磁密急剧升高，甚至使铁芯饱和。3.高内阻，电流源，正常工况下，铁芯中磁密很低，励磁阻抗很大，二次匝数很多，从二次侧看进去，其阻抗很大。负载阻抗与电流互感器的内阻相比可以忽略不计，故负载阻抗的变化对二次电流的影响不大，可称之为电流源。4. 二次负载要小，二次回路不得开路，电流互感器的二次负载如果很大，运行时二次电压很高，励磁电流必然很大，从而使电流变换的误差增大。特别是系统故障时，电流互感器一次电流可能达到额定电流的数十倍，致使铁芯饱和，电流变换误差很大，不满足继电保护要求，甚至保护误动。电流互感器的二次回路不得开路，如果开路，二次电流消失，去磁作用会随之消失，铁芯磁密很高，由于二次匝数很多，二次电压会很高，有时可达数千伏，危及二次设备及人身安全。二次侧感应电压U=Fbws, 其中f是电源频率，W是二次匝数，B是铁芯中的磁密，S是铁芯中有效截面。（三）电压互感器构成及工作特点1.一次匝数多二次匝数少2.正常运行时磁通密度很高，电压互感器正常运行时接近饱和值，且一次电压越高，磁通密度越大，系统故障时，一次电压大幅度下降，其磁通密度也降低。3.低内阻电压源，电压互感器的二次阻抗很大，从二次看进去，内阻很小，另外，由于二次负载阻抗很大，其输出电流较小，在二次绕组的压降相对很小，输出电压与其内阻关系不大，故可看作电压源。4.二次回路不得短路，由于互感器内阻很小，当出口短路时，二次电流会很大，若没有保护措施，将会烧坏电压互感器。升压站二期扩建部分电流互感器及电压互感器的参数：升压站二期扩建部分电流互感器：产品型号LVQHB-500W2型式户外独立、单相倒置式、硅橡胶复合绝缘全密封充SF6电流互感器额定电压500kV额定连续一次电流2*（1250-3000）A设备最高电压550kV 额定频率50HZ绝缘等级E极性减极性额定绝缘水平(操作冲击/雷电截波/雷电冲击)1175/1782/1675kVSF6气体额定工作压力0.45Mpa(20摄氏度)3S短时热电流63kASF6气体最小运行压力0.40Mpa(20摄氏度)额定动稳定电流160kA制造厂家山东彼岸电力科技有限公司升压站二期扩建部分电压互感器：型 号TYD500/-0.005H型式户外，单相单柱型，油浸式微正压全密封额定电压(kV)500/额定频率50HZ电容分压器的额定电容0.005pF额定电压因数1.5Un，30S绝缘水平(雷电/操作/工频)1900/1350/860kV制造厂家西安西电电力电容器有限责任公司 500kV系统线路和发变组进线装设三相电压互感器，而母线上只在C相一相上装设电压互感器的原因：（1）3/2接线中，如线路或发电机变压器组进线若没有三相电压互感器，则有关后备保护（如距离保护）等就不能正常动作，且电能计量也会受到影响，所以在500kV系统线路和发变组进线必须装设三相电压互感器作为电能计量和作为后备保护之用。如果母线发生故障，保护正常动作后（该母线PT将退出运行）并不应影响线路或发电机变压器组的正常运行。（2）3/2接线中，母线电压互感器只是起监视母线电压和发电机取同期信号的作用，监视一相电压已能满足要求，正常运行时若该电压互感器发生故障，还可以监视另一母线或线路电压；发电机取同期信号，现在自动准同期装置用相电压即可，所以母线上只在C相一相上装设电压互感器能满足监视及同期并网的要求。 四、氧化锌避雷器 图13-9氧化锌避雷器实际上是一种阀型避雷器，其阀片以氧化锌（ZnO）为主要材料，加入少量金属氧化物，在高温下烧结而成。氧化锌阀片具有很好的伏安特性，其非线性系数=0.020.05。右图所示，为SiC避雷器、ZnO避雷器及理想避雷器的伏安特性曲线比较。图中，假定ZnO、SiC阀片在10kA电流下的残压相同；但在额定电压下（或灭弧电压）下，ZnO伏安特性曲线所对应的电流一般在10-5A左右，也就是说在工作电压下ZnO阀片可看作是绝缘体。ZnO 避雷器与SiC避雷器相比较，由于ZnO避雷器采用了非线性优良的ZnO阀片，使其具有许多优点： （1）无间隙、无续流。在工作电压下，ZnO阀片呈现极大的电阻，续流近似为零，相当于绝缘体，因而工作电压长期作用也不会使阀片烧坏，所以一般不用串联间隙来隔离工作电压。 （2）通流容量大。由于续流能量极少，仅吸收冲击电流能量，故ZnO避雷器的通流容量较大，更有利于用来限制作用时间较长（与大气过电压相比）的内部过电压。 （3）可使电气设备所受过电压降低。在相同雷电流和相同残压下，SiC避雷器只有在串联间隙击穿放电后才泄放电流，而ZnO避雷器（无串联间隙）在波头上升过程中就有电流流过，这就降低了作用在设备上的过电压。 （4）在绝缘配合方面可以做到陡波、雷电波和操作波的保护裕度接近一致。 （5）ZnO避雷器体积小、质量轻、结构简单、运行维护方便。 ZnO避雷器的主要特性常用起始动作电压（转折电压）及压比等表示。转折电压就是从这一点开始，电流将随电压升高而迅速增加，也即其非线性系数迅速进入0.020.05的区域。压比是指ZnO避雷器通过大电流时的残压与通过1mA直流电流时的电压之比。压比越小，通过大电流时的残压就越低，则ZnO避雷器的保护性能越好。此值约为1.62.0。 升压站二期扩建部分避雷器参数：型号Y20W5-420/960直流1mA参考电压>565kV额 定 电 压420kV压力释放额定大电流63kA持续运行电压324kV线路放电等级5级标称放电电流20kA额定频率50HZ内部气体压力0.035-0.05Mpa(介质N2)元件节数3节持续电流（阻性）600A(峰值)3 mA(全电流有效值)生产厂家西安西电避雷器有限责任公司