换流站交直流场一次设备讲解课件.ppt
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1、一、断路器,(一)交流断路器,(一)交流断路器,作用:改变运行方式,开合和关闭正常运行的电路,并且在电网发生故障时,能快速将故障电流开断,以减轻电力设备的损坏和提高电网的稳定性。结构:电路部分 操动和传动部分 绝缘部分并联电容器合闸电阻,(一)交流断路器,分类:(按灭弧介质分类)空气断路器SF6断路器真空断路器,(一)交流断路器,操作机构分类:弹簧机构液压(或气动)机构弹簧储能式液压机构,(一)交流断路器,工作原理(以弹簧操作机构断路器为例):合闸前合闸弹簧储好能,接到合闸命令后接通合闸电磁铁,打开合闸锁扣板,操作机构借助弹簧位能进行合闸操作,实现合闸,同时分闸弹簧储能。接到分闸命令后接通分闸
2、电磁铁,打开分闸锁扣板,操作机构借助弹簧位能进行分闸操作,实现分闸。,(一)交流断路器,灭弧原理(以SF6断路器为例):目前三常、三广SF6断路器灭弧室基本上都是压气式变开距结构。只有一个气压系统,灭弧室的可动部分带有压气装置,靠分闸过程中活塞汽缸的相对运动,造成短时气流来熄灭电弧。分闸时,操作机构通过拉杆使动触头、动弧触头、绝缘喷嘴和压气缸运动,在压气活塞和压气缸之间产生压力,等到动静弧触头脱离后,在这两个触头间产生电弧,压气缸内SF6气体在压力作用下吹向电弧,同时由于电弧自身能量使SF6气体加热膨胀,压力升高吹向电弧,使电弧熄灭。,(二)直流断路器,(二)直流断路器,直流断路器共有四种:1
3、中性母线高速开关(NBS):在每站每极的中性母线上都安装了中性母线高速开关。其功能是开断极或线路的任何故障造成的直流故障电流。直流开关无法象交流断开关那样,可以利用交流电流过零的机会实现灭弧。为了使直流开关也能有效开断直流电流,目前使用较多的方法就是利用一个LC串联电路对主触头间的弧道放电产生振荡电流,迭加在将被断开的直流电流上,造成过零点,从而实现灭弧。,(二)直流断路器,(二)直流断路器,2金属回路转换开关(MRTB):一般安装在整流侧。其功能是将直流电流从低阻抗的大地回路转换到高阻抗的金属回路。3大地回路转换开关(GRTS):一般安装在整流侧。其功能是将直流电流从高阻抗的金属回路转换到高
4、阻抗的大地回路。4高速接地开关(NBGS):整流站和逆变站都配置。其功能是在双极运行条件下,当失去接地极时,快速将中性母线接至站内接地网。该开关需具备将双极运行不平衡电流转换到临时接地极的能力。,(二)直流断路器,直流断路器型式:无源型叠加振荡电流方式:利用电弧电压随电流增大而下降的非线性负电阻效应,在与电弧间隙并联的LC回路中产生自激振荡,使电弧电流叠加上增幅振荡电流,在总电流过零时实现遮断。有源型叠加振荡电流方式:由外部电源先向振荡回路的电容C充电,然后电容C通过电感L向断路器的电弧间隙放电,产生振荡电流叠加在原电弧电流之上,并强迫电流过零。这种方式容易产生足够幅值的振荡电流,开断的成功率
5、较高。,(二)直流断路器,吸能元件:在断路器直流电流过零时会释放巨大能量,在回路中产生过电压,引起断口间电弧重燃,以致造成开断失败,因此需要吸能元件将这些能量吸收。,(三)断路器常见故障,1本体和机构渗漏2传动机构卡涩、绝缘拉杆断裂3部件损坏4回路电阻超标5并联电容不合格6绝缘支柱闪络7电气控制和辅助回路问题,(四)断路器运行中主要巡检项目,1本体压力是否正常,有无渗漏,定时记录SF6断路器的气体压力及温度。2液压驱动机构油位检查。3操作机构储能是否正常。4外观检查,有无严重放电。5利用红外测温检查本体及接头有无过热现象。6记录断路器开断额定电流及故障电流次数。,(五)断路器检修预试项目,二、
6、隔离开关,二、隔离开关,(一)作用:1、隔离电源:由于有明显断开点,可以将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离,保证人员和设备的安全。2、倒闸操作:同断路器相配合,改变运行方式。,二、隔离开关,(二)分类:按闸刀运动方式分类:水平旋转式、垂直旋转式、摆动式、剪刀式、插入式等按有无接地开关分类:无接地开关、单接地开关、双接地开关等按绝缘支柱的数目分类:单柱式、双柱式、三柱式等,二、隔离开关,(三)隔离刀闸常见故障1接触不良,接触部位发热2传动机构卡涩、转动、传动连杆焊接脱裂3部件损坏4回路电阻超标5旋转绝缘子出现裂纹,甚至断裂6绝缘支柱闪络7电气控制和辅助回路问题,二、隔离开关,(四)隔离开
7、关运行中主要巡检项目1外观检查,有无严重放电和绝缘子破损。2利用红外测温检查接触部位及接头有无过热现象。,二、隔离开关,(五)隔离开关检修预试项目,三、GIS,三、GIS,全封闭组合式断路器。GIS将断路器、隔离开关、检修地刀、快速地刀、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线等组合在一起,与出线回路的连接采用套管式专用气室,实际上已经超越了一般断路器的范畴。(一)优点:绝缘距离小,故占地面积小,维护量较小、检修周期长;安装简单方便、安装工期短;没有无线电干扰和电磁干扰。,三、GIS,(二)结构:GIS的载流导体和带电部分封装在一个气密性金属外壳中。金属外壳内充有SF6气体且充气压力大于大气压。G
8、IS的三相外壳连在一起并通过接地连接在特定点接地。地面装置的支架也连接在主接地系统上。装置被分为不同的气室,通过气密性绝缘子使其互相隔离(屏障绝缘子)。这个绝缘子也支撑外壳中的带电部分,且与SF6气体一起形成对接地外壳的绝缘。外壳中的带电部分也由穿孔的类似绝缘子固定(支撑绝缘子)。每个气室均装有压力释放装置,以防止故障时气室气压升高造成外壳的损坏,压力释放装置有两种形式:喷口式和圆盘式。每个气室允许对气室进行独立的充气,排空,干燥,抽真空。每个气室都装有密度监视器。气室分隔的目的是便于检修。,三、GIS,合闸 合闸时,弧电流触头在主电流通道的触头之前合上。随后的前起弧电弧因此被弧电流触头限制。
9、分闸 通过灭弧室的驱动部分的分开运动,主电流通道第一次熄弧,然后转换到弧电流触头。电流通过弧电流通道继续流通。在弧电流触头分开后,SF6气体被压气缸的分开运动压缩而通过辅助喷嘴和绝缘喷嘴流向随后的电弧。电弧被集中冷却并在下一个电流过零点熄灭。,三、GIS,2隔离开关 在三相铝外壳的每相装有一个绝缘间隙。管状触头从外部通过齿轮箱驱动,为一个三相齿轮箱和相同的驱动装置。单个隔离开关由两个基本元件组成:基本单元、操作机构,三、GIS,3高速地刀 作用:在相邻串的进(出)线带电时,会在本串的进(出)线产生一个感应电压,本串的感应电荷会通过此地刀接地。之所以安装快速地刀的原因是站外的进(出)线的线路都较
10、长,感应电荷可能较多,感应电流较大,快速合上可防止起弧,起到保护触头的作用。另外,母线故障时,快速地刀可快速接地,故障电流可通过快速地刀入地,从而避免母线爆裂。,三、GIS,4检修地刀 作用:感应电荷可通过地刀而放尽,还可防止突然来电造成人身伤害的可能。5避雷器 防止GIS开关装置遭受多重雷电和操作过电压。避雷器在线监测仪:计下避雷器放电次数,测量避雷器的瞬时泄露电流。6电流互感器 电流互感器为环形铁心电流互感器。环形铁心将一次导体包围在中间,即二次绕组感应一次电流并与高电压隔离。,三、GIS,7电压互感器 测量一次侧电压,并将一次电压转化为二次电压,用于测量和保护。,三、GIS,8户外套管
11、作用:户外套管为SF6开关和架空线之间提供连接。9密度监视器 作用:监视气室中的气体密度。超过每个容器中设定的密度值时(警告,报警,闭锁),相互独立的微型开关接点闭合。SF6装置元件的气体密度被监视,与密度监视器中的封闭空间的同样气体的密度进行比较。,三、GIS,10破裂盘 作用:当电弧发生在气室中,温度升高,因此气体压力突然上升。为了避免外壳和绝缘子的损坏,所有的气室装有破裂盘,在预定破裂点,它们在达到破裂压力时被损坏,从而释放多余的压力。每个破裂盘有一个排气装置为膨胀的喷射导向到一个避免伤人或物的方向。,三、GIS,(三)GIS常见故障1气室中气体渗漏2气体密度继电器受潮,误发报警信号3断
12、路器、刀闸操作机构故障4内部接触不良5内部绝缘子损坏6内部涡流造成发热,三、GIS,(四)GIS运行中主要巡检项目1检查各气室气压是否正常,是否无漏气现象。2检查断路器储能是否正常。3利用红外测温检查本体有无过热现象。4记录断路器开断额定电流及故障电流次数。,三、GIS,(五)GIS检修预试项目,四、换流变,四、换流变,四、换流变,(一)换流变的功能与特点 直流输电系统中换流器所包含的变压器称为换流变压器,换流变压器是直流输电系统中的关键设备之一。在整流换流器中换流变压器为换流设备提供交流电能,换流器将交流电能转换为直流电能并通过直流输电线路传输;在逆变换流器中换流变压器接受逆变换流器将直流电
13、能转换为交流的电能,并将其输送到其它交流供电网路中。,四、换流变,(二)换流变作用作为直流输电系统两端换流站AC系统电压、电流的交换设备。换流变压器的阻抗可以增加AC系统的阻抗,有限制系统的短路电流和抑制换相过程中阀的峰值电流升高的作用。与换流器和其它设备共同实现AC网路与DC网路的联络。通过换流变压器可以实现对AC和DC系统电压较大范围的分档调节。,四、换流变,(三)换流变特点换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调压和试验等方面与普通电力变压器有着不同的特点。换流变由于直流偏磁电流和谐波电流使得换流变压器的噪声增大。换流变与普通换流变最大的不同是阀侧绕组除承受交流电压外,还承受直流电压的
14、作用。绝缘设计上要考虑直流耐压和极性反转作用。,四、换流变,(四)直流偏磁 通过变压器绕组的电流中的直流分量会影响铁心的磁化曲线,并产生偏离坐标轴零点的偏移量,这种现象称为直流偏磁。运行中由于交直线路的耦合、换流阀触发角的不平衡、接地极的电位升高以及换流变交流网侧存在2次谐波等原因将导致换流变阀侧及交流网侧绕组的电流中产生直流分量,使换流变产生直流偏磁现象。直流偏磁电流使铁心饱和,导致换流变损耗、温升及噪音都有所增加。,四、换流变,(五)ABB产换流变电气原理图,四、换流变,(六)换流变结构绕组:换流变压器线圈包括网侧线圈、阀侧线圈和调压线圈三部分铁芯:换流变压器铁心通常为心式结构器身:考虑合
15、理的线圈布置方式引线:阀侧套管与引线的连接要特殊设计油箱:采用桶式结构绝缘油:ABB用Nynas有载分接开关其他附件,四、换流变,四、换流变,网侧线圈的主、纵绝缘设计与普通电力变压器基本相同。阀侧线圈的主、纵绝缘设计除了考虑交流耐受电压的作用外,还必须考虑试验及运行中的直流电压和极性反转电压作用的影响,正是这些影响决定了阀侧线圈的主绝缘设计与电力变压器有较大的区别。线圈排列方式:“铁心调压线圈网侧线圈阀侧线圈”,四、换流变,(七)有载调压开关1.调压方式保持换流变阀侧空载电压恒定。保持控制角(触发角或关断角)于一定范围。换流器正常运行于较小的控制角范围内,直流电压的变化主要由换流变的分接头调节
16、补偿。优点:这种方式吸收的无功少,运行经济,阀的应力小,阀阻力回路损耗较小,交直流谐波分量较小,即直流系统的运行性能较好。缺点:开关动作频繁,调节范围大。目前的直流工程均采取第二种控制方式,即保持控制角于一定范围的调节方式。,四、换流变,2.有载调压开关结构有载调压开关由操作机构和控制机构及分接开关、在线滤油装置、油枕、呼吸器和监视部件组成。操作机构包括电机、传动杆、齿轮、驱动轴等。电机驱动机构的驱动力经传动杆、一系列的齿轮传递到一根驱动轴上,提供切换开关的切换和分接选择器档位选择所需的动能。分接开关由两个单独的部分,即置于分接开关油室之内的切换开关和装设于油室下面的分接选择器组成。分接开关整
17、体悬挂于换流变油箱盖上。切换开关由动触头、静触头及过渡电阻组成。主触头和辅助触头构成静触头。主触头用于载流,辅助触头用于灭弧。载流的主触头由铜或铜银合金制成,而灭弧的触头则由铜或铜钨合金制成。触头的动作由四连杆机构控制,同时一套螺旋弹簧使四连杆机构具有自锁能力。切换开关上装有插入接点,此接点能使分接选择器触头与切换开关相连接。分接选择器,围绕中心轴周围布置有若干个定触头,在分接选择器中心轴上装有动触头,并由中心轴带动动触头,动触头经由集流环通过绝缘纸包扎的铜导体连接到切换开关上。,四、换流变,在线滤油装置由电机、泵、过滤器及油管、阀门组成。用于对分接开关油室里的油进行连续过滤,保证油具有较高的
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