一次设备概况及相关原理.docx
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一次设备概况及相关原理
一次设备概况及相关原理
一、220KV系统部分
1、220kV系统接线为单母线接线，设有一回出线为凤充线。
2、电气设备操作的一般原则：
设备送电或恢复备用时应先拆除安全措施，如拉开接地刀闸或拆除接地线等；再投入或恢复保护、自动装置等二次设备；最后操作一次设备。
设备停运或退出备用时操作顺序相反。
3、220KV开关站采用中国西电集团生产的ZF1-252型SF6气体绝缘金属封闭开关设备——简称GIS，系高压输变电设备，用于三相交流50HZ，220KV电力系统。
本开关设备主母线为三相共箱，其余分箱结构。
4、结构和原理：
开关站将电厂的各主要元件（变压器除外）做成典型的单元结构，按照主接线要求组装成整套设备。
元件之间，内部采用导体连接，外部的外壳用法兰连接，并用“O”型密封圈密封。
全部高压带电部分都被封闭在充SF6气体的接地铝合金外壳内，用环氧树脂浇注的绝缘件作为支撑和气隔隔板。
GIS每一间隔由一面就地控制柜控制，各开关元件之间按需要设有连锁以防止误操作，保证安全运行。
5、断路器是220KV电力系统在正常情况下接通和断开电路，以及在故障时切除故障电路的元件，为GIS主要元件。
本断路器配ABBHMB型液压弹簧操作机构，采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，纯净的SF6气体是一种无色无味无毒不燃的惰性气体，具有优良的灭弧及绝缘性能。
6、SF6额定气压（20℃）
断路器0.60MPa
其它元件0.40MPa
7、SF6报警，闭锁气压（20℃）
断路器报警气压0.55MPa
断路器闭锁气压0.50MPa
其它元件报警气压0.35MPa
8、SF6气体微水测量合格判定标准
测量对象
试验值
运行中
断路器气室
≤150ppm
≤300ppm
其它气室
≤250ppm
≤500ppm
注：
ppm..........百万分之一
9、隔离开关及接地开关是GIS的主要元件之一，要求具有极高的可靠性和安全性。
隔离开关有直角型和直线型，直角形隔离开关的一端可带接地开关，直线型隔离开关两端均可带接地开关。
由于隔离开关没有开断和关合负荷电流的能力，隔离开关与相关的断路器、接地开关和隔离开关必须有可靠的电器连锁，以防止发生误操作。
同样，接地开关也应与相关的隔离开关及断路器连锁。
10、普通型接地开关和快速接地开关的区别：
普通型接地开关和快速接地开关是两种不同性质的开关。
接地开关配置在断路器两侧隔离开关旁边，仅起到断路器检修时两侧接地的作用。
而快速接地开关配置在出线回路的出线隔离开关靠线路一侧，它有两个作用：
（1）、开合平行架空线路由于静电感应产生的电容电流和电磁感应产生的电感电流；
（2）、当外壳内部绝缘子出现爬电现象或外壳内部燃弧时，快速接地开关将主回路快速接地，利用断路器切除故障电流。
11、电压互感器分为电容式和电磁式两种。
电容式常用于电压等级330KV及以上，它制造简单，容量较小，体积较大；电磁式用于电压等级330KV以下，它的体积较小，容量较大，制造复杂，一旦出现故障，现场无法修复。
220KV开关站电压互感器为电磁式结构，在铁芯上装有一次和二次绕组，置于金属外壳中，内充SF6气体作为对地绝缘，二次绕组的端子从密封的端子盒中引出。
电压互感器与GIS配套使用，供频率为50Hz电力系统中作电力测量和电气保护用。
GIS在进行高压试验及运行中，严禁将电压互感器二次侧短路。
（电压互感器二次侧短路会使二次线圈电流猛增，造成二次侧熔断器熔断，影响表计指示及保护误动。
如果熔断器容量选择不当，极易损坏电压互感器。
所以，电压互感器二次侧不许短路。
）
12、电流互感器为穿心式结构，高压带电导体作为一次线圈，二次线圈均匀地绕在环形铁芯上，置于金属外壳中，内充SF6气体。
电流互感器供GIS配套使用，在电力系统中作电气测量和电气保护用。
GIS进行高压试验及运行中，严禁将电流互感器二次侧开路，同时每个二次绕组的一个端子必须接地。
（当电流互感器二次侧开路时，一次电流全部用来励磁，铁芯中磁感应强度剧增，引起铁芯过热，同时很大的交流磁通在二次绕组中感应产生一个很高的电动势，对设备和工作人员均非常危险，所以电流互感器二次回路不允许开路。
）
13、罐式无间隙金属氧化锌避雷器用于保护252KV系统中GIS免受大气过电压和操作过电压损坏的保护电器。
避雷器主要由罐体、盆式绝缘子、安装座及芯体等部分组成，并附带不锈钢外壳监测器，可记录运行中避雷器的动作次数和显示泄漏电流大小。
14、就地控制柜是对GIS进行现场监视与控制的集中控制屏，也是GIS间隔内、外各元件，以及GIS与中控室之间电气联络的中继枢纽。
我站GIS由东观、金溪、1#主变、2#主变间及PT五个间隔组成，每个间隔配有一面就地控制柜，控制面板上用模拟接线表示一次主接线，操作开关与模拟元件、位置指示器相对应，控制柜内包含所有用于控制、显示和连锁的辅助设备，通过电缆实现对设备的控制。
15、GIS的就地控制柜通常具有就地操作、信号传输、保护和中继、对SF6系统进行监控等功能。
16、无论断开/就地/远方控制选择开关处于什么位置，均不会对保护装置发出跳闸指令产生任何影响。
17、联锁条件
进（出）线间隔
序号
元件
联锁条件
1
断路器CB41
断路器CB41在下列情况下允许合闸操作：
1、隔离开关（DS41及DS42）在合闸位置
2、接地开关（ES41及ES42）在分闸位置
3、快速接地开关FES43在分闸位置
2
隔离开关DS41
隔离开关DS41只有在同时满足下列条件时允许分合闸操作：
1、断路器CB1处于分闸状态
2、接地开关（ES41及ES42）处于分闸状态
3、相关母线接地开关处于分闸状态
3
接地开关ES41
接地开关ES41只有在同时满足下列条件时允许分合闸操作：
1、隔离开关DS41处于分闸状态
2、隔离开关DS42处于分闸状态
4
隔离开关DS42
隔离开关DS42同时满足下列条件时允许分合闸操作：
1、断路器CB1处于分闸状态
2、接地开关（ES41及ES42）处于分闸状态
3、快速接地开关FES43处于分闸状态
5
接地开关ES42
接地开关ES42只有在下列情况下允许分合闸操作：
1、隔离开关DS41分闸
2、隔离开关DS42分闸
6
快速接地开关FES43
接地开关FES43同时满足下列条件时允许分合闸操作：
1、隔离开关DS42处于分闸状态
2、进（出）线处不带电
18、在GIS中，与变压器连接的进（出）线元件，有SF6/空气套管、SF6/油气套管及电缆终端三种形式。
19、GIS是密封的，每一个间隔，用不通气的盆式绝缘子（气隔绝缘子）划分为若干个独立的SF6气室，即气隔单元。
构成需要进行SF6气体监控的气路系统，SF6气体目前主要由每个气室安装的指针式SF6密度继电器进行监控，它具有SF6气体密度指示和报警、闭锁接点。
密度指示用于日常对气室压力进行巡视检查，报警、闭锁接点用于监控（通过控制柜上光子牌指示灯或报警继电器发出SF6气体密度降低报警信号及断路器气室操作闭锁信号）。
20、GIS日常巡视检查内容：
20.1指示器、指示灯是否正常
20.2设备有无任何异常声音或气味发生
20.3瓷套有无开裂、破坏或污损情况
20.4接地导体或支架是否有生锈情况
20.5密度继电器指示是否正常
20.6端子上有无过热变色现象
20.7壳体内SF6气体有无漏气声音
20.8壳体表面是否过热
20.9机构是否有漏油现象
注:
220KV系统主要开关元件为户外式。
二、主变压器部分
1、1#、2#发电机——1#主变压器为扩大单元接线，3#发电机——2#主变压器为单元接线。
2、主要参数表（1#主变）
产品型号
SFP10-63000/220
额定容量KVA
63000
额定电压KV
242/10.5
额定频率Hz
50
额定电流A
150.30/3464.10
相数
3
联结组标号
YNd11
冷却方式
ODAF
分接范围KV
242*（1+-2*2.5%）/10.5
生产厂家
特变电工新疆变压器厂
3、型号意义（1#主变）
4、温升限值
对象
温升限值K
测量方式
绕组
65
电阻法
顶层油
55
温度计法
邮箱及结构表面
80
红外线法
5、结构方面要求
5.1变压器油箱采用钟罩式结构，油箱机械强度按照协议要求设计；
5.2变压器充以25号变压器油（生产厂家：
新疆克拉玛依炼油厂）；
5.3变压器油箱上装有2只压力释放阀、2套油面温度控制器、1套绕组温度控制器；
5.4采用强油导向风冷结构，储油柜采用波纹储油柜；
5.5高压采用WDG系列无励磁分接开关；
5.6变压器油箱上装有铁心及夹件接地套管，接地线经支撑绝缘子引至油箱下部的接地刀闸处，以便于变压器铁心夹件可靠接地及测量对地电流；
5.7引线焊接采用冷压焊；
XX文库-让每个人平等地提升自我5.8所有接线桩头均采用铜质材料，出厂前变压器及所有附件进行预装；
5.9变压器为水平安装，本体带小车；
5.10变压器投运前，压力释放阀下150蝶阀应处于开启状态。
6、吸湿器用于清除和干燥由于变压器油温之变化而进入变压器（或互感器）储油柜的空气中的杂物和潮气，以保持变压器油的绝缘强度。
吸湿器主体为一玻璃管，内盛有氧化钴浸渍过的硅胶（变色硅胶）作为干燥剂。
玻璃杯中装有变压器油，作为杂物过滤剂。
当变压器由于负荷或环境温度的变化而使变压器油的体积发生膨胀，迫使储油柜内的气体通过吸湿器产生呼吸，以清除空气中的杂物和潮气，保持变压器内的变压器油的绝缘强度。
变色硅胶在干燥的状态下呈蓝色，吸收潮气后变为粉红色，即说明硅胶已失去吸湿效果，必须进行干燥或更换。
7、瓦斯继电器是油浸式有载分接开关所用的一种保护装置。
在变压器内部故障而使油分解产生气体或造成油流涌动时，使继电器的接点动作，以接通指定的控制回路，并及时发出信号或自动切除变压器。
8、压力释放阀适用于油浸式电力变压器、电力电容器及有载分接开关等，用来保护油箱。
当油浸式变压器在运行中出现故障时，由于线圈过热，使一部分变压器油汽化，变压器油箱中压力迅速增加，这时压力释放阀在2ms内迅速动作，保护油箱不致变形或爆裂。
当油箱内的压力再升高而达到开启压力时，压力释放阀就再次动作，直到油箱内的压力降到正常值。
由于压力释放阀动作后能可靠关闭，油箱外的水和空气不能进入油箱，变压器内部不会受到大气污染。
9、强迫油循环风冷却器是对变压器（包括电抗器）运行中所产生的热量进行冷却的装置。
在油侧由变压器油泵将变压器油箱上部的热油送入冷却器，使之流过冷却管，再从变压器的下部送回油箱。
当热油在冷却管内流动时，将热量传给冷却器，再由冷却管对空气放出热量。
在空气侧由变压器风扇将空气吸入，使之流过管簇，吸收热量，然后从冷却器的前方吹出。
冷却器启停说明：
所有冷却器在自动位时，停止运行的冷却器能够按温度负荷自动投入。
当工作组故障时，自动投入停止运行的冷却器；按油温启动的冷却器，高温投，低温退。
按负荷启动的冷却器，最少运行10分钟。
变压器运行时，冷却器发生全停后，发出全停信号，20分钟后，如果有75℃信号，输出跳闸信号，否则，60分钟跳闸。
10、油流继电器用于保护和监督变压器油泵运行情况，监视油泵是否反转，阀门是否打开，油流是否正常等情况。
11、油浸纸电容式变压器套管作为变压器出线导体穿过外壳起绝缘和支持导体之用，套管由油枕、瓷套、连接法兰及电容芯子等组成。
套管的主绝缘是电容芯子，电容芯子经真空干燥处理，除去内部空气与水分，并用变压器油浸渍成电气性能极高的油纸绝缘。
瓷套为外绝缘，并保护内绝缘不受外界大气的侵蚀。
套管是全密封结构，为了避免当温度升高时，由于膨胀，造成内部压力过大，在油枕内上部有一定量的空间起缓冲作用。
对于使用中的套管应注意其油枕上油表的变化，如果发现油量过高或过低均应调整油面，并应查明原因。
（若油位过低，应查看是否有渗漏油处；若油位过高，应查看是否因套管变压器油中部分有渗漏处，且变压器油枕高于套管，变压器中油进入套管，或是套管温度过高等原因）。
套管内的变压器油为符合国家标准的合格油，所以在投入使用前不需要再重复取油样检查。
12、BWY2-804AJ变压器油面温控器
12.1型号命名：
12.2用途
BWY2-804AJ变压器油面温控器是采用复合温升的原理而设计的。
适用于设备的温度检测和控制。
该仪表具有良好的防护性能，能在户外条件下正常工作，仪表内装有四组可调控制开关，可分别用于变压器冷却系统启动、讯号报警。
同时能输出与温度值对应的（4-20）mA电流信号和Pt100铂电阻信号，供计算机系统和二次仪表使用。
12.3工作原理
BWY2-804AJ变压器油面温控器，主要由弹性元件、传感导管、感温部件、温度变送器、数字式温度显示仪组成。
由弹性元件、传感导管和感温部件构成的密封系统内充满感温介质，当被测温度变化时，感温部件内的感温介质的体积随之变化，这个体积增量通过传感导管传递到仪表内弹性元件，使之产生一个相对应的位移，这个位移经机构放大后便可指示被测温度，并驱动微动开关，输出开、关控制信号以驱动冷却系统，达到控制变压器温升的目的。
通过嵌装在一次仪表内的温度变送器，输出（4-20）mA标准信号，输入计算机系统，实现无人电站管理。
12.4主要技术参数
12.4.1输出信号：
Pt100铂电阻信号、DC（4-20）mA电流信号。
12.4.2测量范围：
（0-160）℃
12.4.3开关性能:
四组全量程可调开关。
12.4.4开关动作误差：
+-2℃。
13、BWR2-04AJ变压器绕组温控器
13.1型号命名：
R绕组（其它与油面温控器相同）
13.2用途
BWR2-04AJ变压器绕组温控器是变压器的专用仪表。
该仪表采用附加温升的原理而设计，它是由BL-B变送器和温度仪构成，同步显示变压器线圈温度。
温控器内装有四个控制开关，可根据需要分别用于信号报警，冷却器控制和超温跳闸等。
13.3工作原理
BWR2-04AJ变压器绕组温控器，主要由弹性元件、传感导管、感温部件、变送器和数显仪组成。
变压器绕组温控器的温包插在变送器内，变送器插在变压器油箱顶层的油内。
当变压器负荷为零时，绕组温控器的读数为变压器油的温度。
当变送器带上负荷后，通过变压器电流互感器取出的与负荷成正比的电流，经变送器调整后使电热元件产生热量，叠加到感温部件上。
经毛细管传送到表内，因此在变压器带上负荷后，叠加在感温部件上的温度，是由变压器顶层油温和变压器负荷电流二者所决定。
绕组温控器指示的温度是变压器顶层油温与线圈对油的温升之和，反应了被测变压器的温度。
14、SYJ-50/25速动压力继电器
SYJ-50/25速动压力继电器是用在油浸式变压器、电抗器等设备上的一种安全保护装置，它能对变压器、电抗器等内部故障所产生的异常压力进行检查，具有有效地保护变压器本体的作用。
15、WDG系列无励磁分接开关
WDG系列无励磁分接开关适用于额定频率为50Hz或60Hz，额定电压等级为330KV级及以下，额定通过电流3000A及以下的三相油浸式变压器上进行调压。
在变压器无励磁的情况下，操作一个或多个开关操动机构改变分接位置，从而改变变压器的变比，达到调整次级电压的目的。
不同分接开关位置下的电压、电流对应值（1#主变压器）
高压
低压
开关位置
电压（V）
电流（A）
电压（V）
电流（A）
1
254100
143.14
10500
3464.10
2
248050
146.64
3
242000
150.30
4
235950
154.16
5
229900
158.21
16、BC型内油式金属波纹密封式变压器储油柜
波纹储油柜适用于各种油浸式电力密封结构变压器及其它密封结构的电抗器、电容器等电力设备，是新一代全密封性储油柜，采用先进的不锈钢波纹补偿技术，具有全密封性、免维护、补偿量大、无老化、抗破损、动作平稳灵敏度高、油位指示清晰直观等特点，可实现与主变设备同寿命，是隔膜、胶囊式储油柜的理想更新换代产品。
17、环氧树脂浸纸电容式油/SF6套管
环氧树脂浸纸电容式油/SF6套管用来实现变压器和SF6开关之间的连接，套管是由铝法兰、铜导电杆和环氧树脂浸纸电容芯子组成。
三、10.5KV系统部分
1、凤仪电厂共安装3台单机容量28MW灯泡贯流式水轮发电机。
2、发电机机端电压为10.5kV，厂用电采用10.5/0.4kV电压等级供电。
3、发电机机端配置两个PT柜，一个为调速器、励磁电压互感器电柜，另一个为发电机保护及测量电压互感器柜。
4、10.5kV厂用系统装设有一套备自投装置，备自投装置工作方式为：
4.1在I段或II段工作电源失电，即工作电源进线开关跳闸后备用电源自动投入；
4.2当I段和II段工作电源同时失电，即工作电源进线开关跳闸后，应立即手动合上10.5kV外来电源，即合上902DL，恢复厂用电。
5、厂用10.5kV系统装设KYN28A-12型户内开关柜，其断路器采用小车式真空断路器，属弹簧操作机构，DC220V操作电压，220VAC/DC电机贮能。
6、10.5kV系统装设XGN2-12型户内开关柜，发电机出口断路器采用150VCP-WRG50型真空断路器，属弹簧操动机构，DC220V操作电压,220VAC/DC电机贮能。
7、真空断路器
“真空断路器”因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。
真空断路器主要包含三大部分：
真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。
8、隔离开关
8.1定义：
在分闸位置能够按照规定的要求提供电气隔离断口的机械开关装置。
8.2作用：
在电路中起隔离作用。
即在分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。
8.3操作注意事项
8.3.1操作隔离开关前，应先检查相应回路的断路器确在分闸位置，以防止带负荷拉合隔离开关。
8.3.2线路停、送电时，必须按顺序拉、合隔离开关。
即送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则于上述相反。
8.3.3操作隔离开关时，值班人员应逐相检查其分、合闸位置、同期情况、触头接触深度等项目，确保隔离开关动作正确、位置正确。
8.3.4如果发生了带负荷分或合隔离开关的误操作，则应冷静地避免可能发生的另一种反方向的误操作。
就是：
已发现带负荷误合闸后，不得再立即拉开；当发现带负荷分闸时，若已拉开，不得再合（若拉开一点，发觉有火花产生时，可立即合上）。
9、接地开关：
用于将回路接地的一种机械式开关装置。
在异常条件（如短路）下，可在规定时间内承载规定的异常电流；但在正常回路条件下，不要求承载电流。
10、电压互感器
10.1定义：
利用电磁感应原理改变交流电压量值的器件。
电压互感器是一个带铁心的变压器。
它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。
当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。
改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。
电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。
10.2使用注意事项：
（1）电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。
例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。
（2）电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。
（3）接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。
（4）电压互感器二次侧不允许短路。
由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。
电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。
在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。
（5）为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。
因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。
10.3电压互感器的作用
把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。
同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。
11、电流互感器
11.1定义：
利用电磁感应原理改变电流量值的器件。
电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。
它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。
11.2使用注意事项
电流互感器运行时，二次侧不允许开路。
回路中不允许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。
11.3电流互感器的作用
11.3.1测量用电流互感器：
在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A），另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。
电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
11.3.2保护用电流互感器：
保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。
12、避雷器
12.1避雷器是一种专门的防雷装置。
避雷器并联在被保护设备或设施上，正常时装置与地绝缘，当出现雷击过电压时，装置与地由绝缘变成导通，并击穿放电，将雷电流或过电压引入大地，起到保护作用。
过电压终止后，避雷器迅速恢复不通状态，恢复正常工作。
避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。
避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器和氧化锌避雷器。
12.2避雷器的运行规定
12.2.1新安装和大修后的避雷器，必须经试验合格后方可投入运行；
12.2.2站内设置的避雷器，在其保护的设备投运时应同时投运；
12.2.3避雷器的瓷套应清洁，无裂纹、破损；
12.2.4避雷器的动作记数器应完好，雷击后应对避雷器进行全面检查；
12.2.5雷雨天气巡视室外高压设备时，应穿绝缘靴，并不得靠近避雷器和避雷针。
13、接地装置
接地装置是由埋入土中的金属接地体（角钢、扁钢、钢管等）和连接用的接地线构成。
按接地的目的，电气设备分为：
工作接地、防雷接地、保护接地和仪控接地。
工作接地：
是为了保证电力系统正常运行所需要的接地。
例如中性点直接接地系统中的变压器中性点接地，其作用是稳定电网对地电位，从而使对地绝缘降低。
防雷接地：
是针对防雷保护的需要而设置的接地。
例如避雷针（线）、避雷器的接地，目的是使雷电流顺利导入大地，以利于降低雷过电压，故又称过电压保护
保护接地：
也称安全接地，是为了
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