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变电站电气设备简介2011.03变电站存在的意义•1、将电能升压或降压，方便输送或使用升压——为了降低输送电能的损耗降压——为了用户能够使用•2、将多路电源汇集再分配至广大用户，增强供电可靠性。变电站设备简介一次设备断路器（开关）隔离开关（刀闸）变压器电流互感器电压互感器避雷器母线电抗器电容器阻波器二次设备继电保护装置综合自动化故障录播器站内低压用电直流系统断路器（开关）•具有灭弧装置，能够快速断开负荷电流或故障电流。•在图中可以明显看到灭弧室两端引线。隔离开关（刀闸）•左图为35kV隔离开关，左下图为220kV隔离开关，下图为500kV隔离开关。•220kV和500KV隔离开关结构基本相同，只有支持绝缘瓷瓶高度和动静触头间的距离不同。变压器•需要远距离输送时为了降低损耗，需要升高电压；在用电地降压至用电客户所需要的电压。升压和降压都需要变压器。依靠电磁感应输出不同的电压。电流互感器（CT）•右侧图片为500kV电流互感器，上端圆柱体中充满SF6绝缘气体，防止绕组对外壳放电。中间略细圆柱体为复合绝缘材料，最下端有一SF6气体压力表，用来监视内部气体压力是否正常。电压互感器（PT、CVT）•右图是一支220kV电容式电压互感器，简称CVT。主要功能是将一次高电压按照一定比率变为低电压。•上下两节瓷瓶中有两个串联电容，进入方形油箱前已经变为比较低的电压，进入油箱后，由两个绕组电磁感应获得所需要的电压。•在PT中是没有电容的，高电压直接通过绕组电磁感应出低电压，绕组体积很大，油箱也相应大很多。避雷器•左图为500kV避雷器，右图为220kV避雷器；因电压等级高一些，需要更大的安全距离，所以500kV避雷器瓷瓶比220kV避雷器瓷瓶多一节。母线•母线是汇集电能分配电能的地方，同一电压等级的所有电源、负荷接到同一母线上，容量越大的电网受波动越小，电压更稳定。电抗器•纯电感设备。•上图为35kV并联电抗器主要用于电网中的电容效应，其次还能抑制过电压。•左图为35kV串联电抗器。•串联或者并联是以接线方式区别。电容器组•并联电容器组无功补偿设备，与电抗器作用完全相反。与串联电抗器同时使用。•电容器组串联电抗器的作用是限制合闸涌流和限制谐波。阻波器•阻波器纯电感电气设备，串联在输电线路两端，阻止高频谐波进入站内设备。配备高频保护的线路才会有阻波器，随着光纤保护的普及，母线只有在较老的变电站才能见到，新投运的变电站的线路保护基本都是光纤通讯。比较容易混淆的设备上图的电流互感器和左上的电压互感器，左下的避雷器有个明显的区别，设备上端的接线方式有区别。电流互感器是串联在回路中的，两个接点电流留过设备。而电压互感器和避雷器只有一接点正常运行时电流很小很小可以忽略不计。避雷器有个明显的特征每一支避雷器都有一个在线监测仪，检测仪上有些漏电流和动作次数。电压互感器一定要有一个油箱。继电保护装置•继电保护装置按照用途可分为：线路保护、母线保护、开关保护、变压器保护。无论保护哪种电气设备，都是以快速断开断路器切断故障电流保护电气设备。•通常从保护装置动作到断路器断开大约20ms左右。综合自动化•综合自动化通过断路器、刀闸的辅助接点的通或断读取设备的分合状态，将电流互感器二次侧、电压互感器二次侧统统接入并且数字化反馈到监控室后台机和调度中心。需要操作设备时，通过监控室后台机操作，数字信号发送至测控装置，由测控装置向接通断路器和刀闸的控制回路。并且部分报表数据由监控室的后台机自动生成。站内低压用电及直流系统•变电站本身也需要电能消耗的，室内外照明、空调、办公设备等正常用电，部分设备储能电机用电，变压器冷却器用电，均需要220V或380V交流电。•完全不能停用、对供电可靠性要求非常高的回路都使用直流电，例如断路器的控制回路，要保证无论何时都要能工作，保护装置的工作电源、事故照明等。目前变电站设计直流蓄电池组在全站失去交流电的情况下能供给直流用电设备几小时的电能。变电站接线方式•大致分为3/2接线、双母双分段接线、单母线分段接线、单母线接线方式。上图共有3串，其中最下方一串为完整串，其余两串不完整串、随着变电站扩建逐步实现完整串接线。3/2接线方式的特点是任何一个刀闸或开关或电流互感器或母线故障，都不会影响对外供电。3/2接线从上图看出任何一个线路间隔若-1或-2刀闸出现故障尚可倒母线运行，但是若其他设备故障只能停电。双母双分段变电运行维护简介输变电体系架构•由于考虑线损和输送能力的问题，目前输变电主网架逐渐发展为已500kV及以上电压等级的输电线路为主，跨地市的220kV线路已不多见，前些天看新闻中国已经有27kV变1000kV的升压变压器，也就是说电厂发电机出口母线可以直接升压至1000kV进行长距离输送。巡视判断设备异常的依据•气压、油压、有味、油温、油位、油渗漏、噪音、温度；机器人红外测温已经比较成熟，尤其是夜间没有阳光时干扰因素少。不知道机器人对压力表有位计的读数识别怎么样。噪音尤其是变压器运行时肯定会发出声音，正常声音和异常声音的对比？红外测温关注重点•电流比较大的设备；运行中的电抗器、电容器，电抗器、电容器一旦投运即为满负荷运行。变电站设备巡检内容•各充气设备的气压、充油设备的油压、油位（有的充油设备没有油压只有油位，例如变压器）运行设备的声音：有间歇性的声音，有无部件松动的震动，避雷器的泄漏电流；红外测温时各部件温度，隔离开关动静触头接触点和各接头是最容易发热的地方。变电站设备巡检注意事项•最重要的就是注意人身安全，与带电设备保持足够的安全距离，尤其是35kV及以下电压等级的设备，设备与人体距离。其次就是不要误碰运行中的设备，误碰设备会造成人员责任事故。变电站运行维护•变压器冷却器切换、消防工器具检查、安全工器具检查、防汛工器具检查、蓄电池检查、变压器高抗取油样检查、设备红外测温、锁具维护检查、低压电器绝缘试验……，总而言之很繁琐。变电站运行维护工作如何评价•运行维护工作的好坏取决于设备健康水平，一切运行维护都为了设备健康做工作。变电站电压等级、规模大小各异，运行维护工作内容是否完全一致•不同规模不同电压等级的变电站运行维护内容大同小异，大规模高电压等级的变电站由于对可靠性要求更高，维护的频率相对比低电压等级的变电站高一些。低电压等级变电站由于输送电能电压低，输送相同功率的电能需要更大的电流，对于110kV及以下电压等级的出线尤其是直供用电大户的线路红外测温更多一些。巡视过程中关注的设备与数据•气压、油压、油位、油温、线圈温度、断路器动作次数、设备外壳内有无积水、呼吸器内的硅胶是否受潮；冬季还要检查设备的取暖设备（电气设备若有取暖设备通常设定为0℃启动、10℃停止，温度过低影响电气设备可靠动作）设备厂家在变电站内工作注意事项•首先与设备保持足够的安全距离，尤其是35kV及以下电压等级的设备，这些设备安全距离短，容易发生意外。设备缺陷的主要类型和判断依据•设备缺陷按照急缓分为：紧急缺陷、重大缺陷和一般缺陷。紧急缺陷：已经影响设备的安全稳定运行且坚持不了24小时，必须24小时内处理消除缺陷。重大缺陷：已经影响设备安全稳定运行但能坚持24小时以上者；一般缺陷：对设备的安全稳定运行影响不大可以继续坚持运行。紧急缺陷需24小时内消除、重大缺陷需一周内消除、一般缺陷需半年内消除。消除缺陷除了维修设备外还有就是讲缺陷设备退出运行，非运行设备无论有什么缺陷都不用着急处理了。例如超高压公司对于注油设备渗油且油位正常都不允许报缺陷，有以下几个原因：1、对于变压器此类注油设备，通常都有XX吨油，几分钟滴一滴或渗油更慢，需要很漫长的时间才会油位低的状态。2、变压器停电几率少报缺陷后半年内未消除会影响指标，如果临时停电那影响指标更严重。3、检修人员数量确实有点不足。易发生缺陷的设备•一座新变电站投运时基本是零缺陷的，易发生缺陷的设备：1、纯国产设备例如：长清站和聊城站的隔离开关（长清站220kV隔离开关已基本更换完毕，实在没法用了，直流电阻过大容易发热，操作过程中卡瑟，曾经出现过操作过程中零部件掉下来的情况。）聊城站一组主变：全都是渗油问题。2、运行10年以上的电气设备由于风吹日晒密封部件老化也会产生渗漏。设备接头发热的处理流程•1、需要看到底发热到多少度，规程规定高于80℃就不合格，实际工作中除了绝对温度外还有一个参考值，三相电流基本平衡，三相温差大于10℃就不太正常了。•2、如果设备接头温度只有100多点，那上报缺陷，由生技部做停电计划；•3、如果设备接头都快300℃甚至都发红了，拍张照片，汇报调度需要立即停电。运行人员巡检时的巡检内容，以及对巡检时间的要求•巡视目前分为全面巡视和正常巡视：正常巡视相对于全面巡视内容少一些，正常巡视还分持卡巡视和非持卡巡视：持卡巡视是每天或者每两天一次（每个公司规定有区别）记录设备的油温、油位、气压、油压……、等。非持卡巡视只是不用记录，理论上也是需要每个设备都巡视到位。全面巡视还需要记录断路器动作次数等必须动作才会有变化不会因为环境变化而变化的数值。巡视时间是每天的7点、10点、15点、21点，如果遇到法定节假日还要增加节日特巡；雨雪天气、高温严寒天气都要增加特巡；新设备投运，设备大修后72小时内两小时一次巡视一次。五防操作内容•五防：防止带负荷拉合隔离开关•防止带电合接地刀闸（或装设接地线）•防止带接地线（接地刀闸在合位）送电•防止误拉合开关•防止误入带电间隔•五防一般是通过机械闭锁、电气闭锁、逻辑闭锁实现的。•若要操作任何一个高压设备，均需要在五防屏（五防主机）模拟操作，模拟操作结束后使用五防的电脑钥匙操作每一个设备。五防电脑钥匙装有类似于读码器，每个设备有个独立的编码，模拟操作的过程和实际操作不对应时将无法继续操作。五防逻辑在变电站投运前就已经写入五防主机。•机械闭锁很好理解，最典型的就是刀闸和接地刀闸为同架构时相互间有机械闭锁。•电气闭锁是指使用开关或者刀闸辅助接点通或断，控制被闭锁设备控制回路的通或断。断路器不受其他任何设备闭锁。变电站内调试机器人•员工去变电站调试变电巡检机器人，从人身安全和电网安全角度考虑，室外可以考虑站前区（主控楼外非设备区的地方），若需要去设备区调试电压等级越高的地方越安全，只要需要调试的设备不超过人身高就是安全的（设备带电部分基本都在上方）。所有锁住的护栏、遮拦不要翻越。需要越过未锁的护栏或遮拦最好问一下运行人员是否可以进入。•在室内调试设备的话，理论上讲除了监控室和通讯机房、保护室、高压电气设备室、蓄电池室都是安全的，防止低压触电（正常使用的220V电源），和运行人员协商，监控室、会议室、接待室、站长室、值休室这类房间是最适合工作的，仓库、安全工具室、走廊……这些地方基本没有空调。