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第一章变电站主接线及设备
一.1电气主接线
电气主接线主要是指在发电厂、变电站、电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。
电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。
它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。
一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图。
在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称高频阻波器)等也表示出来。
对本变电站而言,电气主接线在变电站设计时就根据水泥厂负荷情况、变电站规模及其在电力系统中的地位等,从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面,经综合比较后确定。
它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。
电气主接线又称电气一次接线图。
图纸详见图1-1电气主接线图,主接线图:
本设计满足以下几点要求:
1.可靠性:
经过综合考虑设计为双回进线,采用单母线分段的接线方式,保证对用户供电的可靠性。
两台容量为50MVA的主变压器,以及两回110kV进线和10回35kV出线,4回电容出线。
两回电源进线相互独立,每路电源进线均能保证对全部负荷的供电。
主变压器的台数和容量能满足规划期间供电负荷的需要,并能满足当变压器故障或检修时供电负荷的需要。
是一座具有一级电力负荷的牵引变电所。
2.灵活性:
主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电。
在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。
3.方便性:
按电力系统无功功率就地平衡的要求,分层次装设4组并联电容补偿设备和相应主接线配电单元。
保证运行操作的方便以及在满足技术条件的要求下,做到了经济合理,减少占地面积,节省投资。
一.2变电站主要设备
变电站是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压。
在电力系统中它是变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,是输电和配电的集结点。
本变电站主要设备包括:
输送电能的馈电线路,汇集电流的母线,开闭电路的开关设备,接地刀闸,电力变压器,无功补偿设备,计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等。
各设备布置见图1-2整站电气设备平面布置图:
第二章一次设备原理、作用及巡视检查项目
二.1主变部分
2.1.1变压器常识
2.1.1.1变压器的常见分类:
1、按冷却方式分类:
有自然冷式、风冷式、水冷式、强迫油循环风(水)冷方式、及水内冷式等。
2、按防潮方式分类:
开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。
3、按铁芯或线圈结构分类:
芯式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、壳式变压器(插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯)、环型变压器、金属箔变压器、辐射式变压器等。
4、按电源相数分类:
单相变压器、三相变压器、多相变压器。
5、按用途分类:
有电力变压器、特种变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。
6、按冷却介质分类:
有干式变压器、液(油)浸变压器及充气变压器等。
7、按线圈数量分类:
有自耦变压器、双绕组、三绕组、多绕组变压器等。
8、按导电材质分类:
有铜线变压器、铝线变压器及半铜半铝、超导等变压器。
9、按调压方式分类:
可分为无励磁调压变压器、有载调压变压器。
10、按中性点绝缘水平分类:
有全绝缘变压器、半绝缘(分级绝缘)变压器。
2.1.1.2变压器常用的冷却方式有以下几种:
1、油浸自冷(ONAN);
2、油浸风冷(ONAF);
3、强迫油循环风冷(OFAF);
4、强迫油循环水冷(OFWF);
5、强迫导向油循环风冷(ODAF);
6、强迫导向油循环水冷ODWF)。
按变压器选用导则的要求,冷却方式的通常选择如下:
1、油浸自冷
3一五00kVA及以下、35kV及以下的产品;
50000kVA及以下、110kV产品。
2、油浸风冷
12500kVA~63000kVA、35kV~110kV产品;
75000kVA以下、110kV产品;
40000kVA及以下、220kV产品。
3、强迫油循环风冷
50000~90000kVA、220kV产品。
4、强迫油循环水冷
一般水力发电厂的升压变220kV及以上、60MVA及以上产品采用。
5、强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF或ODWF)
75000kVA及以上、110kV产品;
120000kVA及以上、220kV产品;
330kV级及500kV级产品。
选用强油风冷冷却方式时,当油泵与风扇失去供电电源时,变压器不能长时间运行。
即使空载也不能长时间运行。
因此,应选择两个独立电源供冷却器使用。
选用强油水冷方式时,当油泵冷却水失去电源时,不能运行。
电源应选择两个独立电源。
2.1.1.3变压器的型号:
变压器的型号由:
变压器绕组数+相数+冷却方式+是否强迫油循环+有载或无载调压+设计序号+“-”+容量+高压侧额定电压组成。
如:
SFPZ9-120000/110
指的是三相(双绕组变压器省略绕组数,如果是三绕则前面还有个S)双绕组强迫油循环风冷有载调压,设计序号为9,容量为120000KVA,高压侧额定电压为110KV的变压器。
2.1.1.4变压器的主要参数
主要技术数据一般都都标注在变压器的铭牌上。
主要包括:
额定容量、额定电压及其分接、额定频率、绕组联结组以及额定性能数据(阻抗电压、空载电流、空载损耗和负载损耗总重。
A、额定容量(kVA):
额定电压.额定电流下连续运行时,能输送的容量。
B、额定电压(kV):
变压器长时间运行时所能承受的工作电压.为适应电网电压变化的需要,变压器高压侧都有分接抽头,通过调整高压绕组匝数来调节低压侧输出电压.
C、额定电流(A):
变压器在额定容量下,允许长期通过的电流.
D、空载损耗(kW):
当以额定频率的额定电压施加在一个绕组的端子上,其余绕组开路时所吸取的有功功率。
与铁心硅钢片性能及制造工艺、和施加的电压有关.
E、空载电流(%):
当变压器在额定电压下二次侧空载时,一次绕组中通过的电流.一般以额定电流的百分数表示.
F、负载损耗(kW):
把变压器的二次绕组短路,在一次绕组额定分接位置上通入额定电流,此时变压器所消耗的功率.
G、阻抗电压(%):
把变压器的二次绕组短路,在一次绕组慢慢升高电压,当二次绕组的短路电流等于额定值时,此时一次侧所施加的电压.一般以额定电压的百分数表示.
H、相数和频率:
三相开头以S表示,单相开头以D表示。
中国国家标准频率f为50Hz。
国外有60Hz的国家(如美国)。
I、温升与冷却:
变压器绕组或上层油温与变压器周围环境的温度之差,称为绕组或上层油面的温升.油浸式变压器绕组温升限值为65K、油面温升为55K。
冷却方式也有多种:
油浸自冷、强迫风冷,水冷,管式、片式等。
J、绝缘水平:
有绝缘等级标准。
绝缘水平的表示方法举例如下:
高压额定电压为35kV级,低压额定电压为10kV级的变压器绝缘水平表示为LI200AC85/LI75AC35,其中LI200表示该变压器高压雷电冲击耐受电压为200kV,工频耐受电压为85kV,低压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV.奥克斯高科技有限公司目前的油浸变压器产品的绝缘水平为LI75AC35,表示变压器高压雷电冲击耐受电压为75kV,工频耐受电压为35kV,因为低压是400V,可以不考虑。
K、联结组标号:
根据变压器一.二次绕组的相位关系,把变压器绕组连接成各种不同的组合,称为绕组的联结组。
为了区别不同的联结组,常采用时钟表示法,即把高压侧线电压的相量作为时钟的长针,固定在12上,低压侧线电压的相量作为时钟的短针,看短针指在哪一个数字上,就作为该联结组的标号.如Dyn11表示一次绕组是(三角形)联结,二次绕组是带有中心点的(星形)联结,组号为(11)点。
2.1.2本站使用变
2.1.2.1主要技术参数
名称:
三相油浸自冷有载调压变压器
型号:
SZ10-50000/110
容量:
50000/50000kVA
冷却方式:
ONAN
2.1.2.2主变的主要组成部分及其作用
1.铁芯:
变压器的磁路部分。
铁芯是用导磁性能很好的硅钢片叠放组成的闭合磁路,变压器的原线圈和副线圈都绕在铁芯上。
2.绕组:
变压器的电路部分。
变压器有原线圈和副线圈,它们是用铜线或铝线绕成圆筒形的多层线圈,绕在铁芯柱上,导线外边采用纸绝缘或纱包绝缘等。
3.套管:
支持引出线之间及与变压器箱体绝缘。
110kV及以上套管采用全密封油浸纸绝缘电容式套管,套管自身密封不与变压器本体相同,并充有变压器油,下部装设CT以供测量和保护用。
4.油枕:
油枕保证油箱内充满油,使变压器缩少与空气的接触面,减少油的劣化速度;
变压器油温随着负载和环境温度的变化而变化,当油的体积随着温度膨胀或缩少时,油枕起储油及补油作用;
在油枕的侧面装有监视油位的油位计(玻璃式、连杆式、铁磁式)。
油枕内放置气囊,与呼吸器配合调节油位变化。
5.油箱:
承载铁芯和线圈、变压器油。
6.变压器油:
绝缘及冷却
7.调压装置:
调整电压比。
8.净油器:
改善运行中绝缘油特性,防止绝缘油继续老化(多应用于有载调压油箱)。
净油器内装吸附硅胶,吸收油中的水份及氧化物,使油保持洁净,延长油的使用年限,改善油的电气化学性能。
9.冷却器:
当变压器上层油温与下部油温产生温差时,通过散热器形成油的对流,经散热器冷却后流回油箱,起到降低变压器温度的作用。
10.呼吸器:
当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或缩少时,排出或吸入的空气都经呼吸器,呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水份,对空气起过滤作用,从而保证油的清洁。
呼吸器内的硅胶变色过程:
蓝色→淡紫色→淡粉红(≥2/3时需更换)。
11.瓦斯继电器:
变压器的保护装置,装在变压器油箱至油枕的连接管上。
A轻瓦斯:
通过检测瓦斯继电器中积聚气体达到一定量时动作。
B重瓦斯:
通过检测油流速度达到一定值时动作。
C防爆阀:
当变压器发生内部故障时,温度升高,油剧烈分解产生大量气体,使油箱内压力剧增,当压力达到防爆阀动作值时,防爆阀打开,油及气体油阀门喷出,防止变压器的油箱爆炸或变形.
2.1.2.3工作原理:
变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。
2.1.2.4日常巡检项目及方法:
1.油温、绕组温度是否正常;
2.根据油温和油位变化曲线图确定油位是否正常;
3.有无油渗漏情况;
4.过滤呼吸器中油色是否变黑、硅胶是否变红;
5.运行声音是否正常,有无螺丝松动的颤动声;
6.瓦斯继电器是否有气体;
7.外壳及中性点接地是否良好;
8.高、低压引线正常,无松动,过热、烧红;
9.本体基础无下沉;
10.随温度和负载自动投切情况正常,散热片无聚集大量污尘;
11.油流指示器指示正常;
12.调压分接头指示正确,同组各组合现场与远方应保持一致;
一三.套管瓷瓶无污染、无破损、裂纹和放电痕迹;
14.压力释放装置密封良好,无渗油;
一五.相关消防设施是否良好;
2.1.2.5变压器运行维护
1、防止变压器过载运行:
长期过载运行,会引起线圈发热,使绝缘逐渐老化,造成匣间短路、相间短路或对地短路及油的分解。
2、保证绝缘油质量:
变压器绝缘油在贮存、运输或运行维护中,若油质量差或杂质、水分过多,会降低绝缘强度。
当绝缘强度降低到一定值时,变压器就会短路而引起电火花、电弧或出现危险温度。
因此,运行中变压器应定期化验油质,不合格的油应及时更换。
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3、防止变压器铁芯绝缘老化损坏:
铁芯绝缘老化或夹紧螺栓套管损坏,使铁芯产生很大的涡流,引起铁芯长期发热造成绝缘老化。
4、防止检修不慎破坏绝缘:
变压器检修吊芯时,注意保护线圈或绝缘套管,如果发现有擦破损伤,应及时处理。
5、保证导线接触良好:
线圈内部接头接触不良,线圈之间的连接点、引至高、低压侧套管的接点、以及分接开关上各支点接触不良,会产生局部过热,破坏绝缘,发生短路或断路。
此时所产生的高温电弧会使绝缘油分解,产生大量气体,变压器内压力加。
当压力超过瓦斯断电器保护定值而不跳闸时,会发生爆炸。
6、防止电击:
电力变压器的电源一般通过架空线而来,而架空线很容易遭受雷击,变压器会因击穿绝缘而烧毁。
7、短路保护要可靠:
变压器线圈或负载发生短路,变压器将承受相当大的短路电流,如果保护系统失灵或保护定值过大,就有可能烧毁变压器。
为此,必须安装可靠的短路保护装置。
8、保持良好的接地:
对于采用保护接零的低压系统,(考试.大)变压器低压侧中性点要直接接地当三相负载不平衡时,零线上会出现电流。
当这一电流过大而接触电阻又较大时,接地点就会出现高温,引燃周围的可燃物质。
9、防止超温:
变压器运行时应监视温度的变化。
如果变压器线圈导线是A级绝缘,其绝缘体以纸和棉纱为主,温度的高低对绝缘和使用寿命的影响很大,温度每升高8℃,绝缘寿命要减少50%左右。
变压器在正常温度(90℃)下运行,寿命约20年;
若温度升至105℃,则寿命为7年5温度升至120℃,寿命仅为两年。
所以变压器运行时,一定要保持良好的通风和冷却,必要时可采取强制通风,以达到降低变压器温升的目的。
2.1.2.5主变检修的停电操作及安装措施:
一定要严格执行两票三制和保证安全的组织措施和技术措施.
两票:
工作票和操作票;
三制:
交接班制度、设备巡回检查制度、设备定期维护及轮换制度;
组织措施:
1工作票制度
2操作票制度
3工作许可证制度
4工作监护制度
5工作间断转移和终结制度。
技术措施:
1停电;
2验电;
3装接地线;
4悬挂标示片和装设遮栏;
主变停运检修操作票示例:
(以1#主变为例)
操作任务:
1#主变由运行状态切换至检修状态
操作步骤:
1.断开1#主变低压侧断路器XXX;
2.检查1#主变低压侧断路器XXX确已断开;
3.将1#主变低压侧断路器手车退至试验位置;
4.检查手车确已退至试验位置;
5.取出35kV验电器,检查验电器完好,工作正常;
6.在1#主变低压侧验电,确认已无电压;
6.合上1#主变低压侧接地刀闸XXX;
7.检查1#主变低压侧接地刀闸XXX确已合上;
8.断开1#主变高压侧断路器;
9.检查1#主变高压侧断路器确已断开;
10.将1#主变高压侧断路器小车退至试验位置;
11.检查小车确已退至试验位置;
12.取出110kV验电器,检查验电器完好,工作正常;
一三.在1#主变高压侧验电,确认已无电压;
14.合上1#主变高压侧接地刀闸XXX;
一五.检查1#主变高压侧接地刀闸XXX确已合上;
16.在1#主变低压侧开关柜门上,悬挂“禁止合闸,有人工作”的标示牌;
17.在1#主变低压侧接地刀闸操作机构上悬挂“已接地”标示牌;
一八.在1#主变高压侧断路器SF6小车上,悬挂“禁止合闸,有人工作”的标示牌;
19.在1#主变高压侧接地刀闸操作机构上悬挂“已接地”标示牌;
20.在1#主变上悬挂“在此工作”标示牌;
21.在1#主变四周设置遮栏,并悬挂“止步,高压危险”标示牌;
二.2110kV间隔部分
2.2.1110kV手摇小车部件、原理及巡检维护注意事项
2.2.1.1LW25N-126CW手车式六氟化硫断路器简介:
手车式六氟化硫断路器
LW25N-126CW
LW25N-126CW手车式六氟化硫断路器属于三相交流126kV的组合开关设备,由LW25-126型六氟化硫断路器和隔离触头、防误操作装置及可动手车等部分组成。
用于126kV输变电系统中电力设备的控制和保护,也可用于频繁操作的场合或做联络之用。
该设备可利用手力操作小车来实现隔离触头的分-合操作,当整个手车拉出后,设备退出运行即可进行检修。
另外,本组合设备还可以与电压互感器-避雷器组成的小车配合使用。
采用本产品可以简化系统接线,减少占地面积,并便于安装和维护。
小车控制箱内设有紧急分闸手柄,当断路器需要紧急分闸而电动不能分闸时可拉动紧急分闸手柄,即可将断路器分闸。
另小车控制箱内设有断路器充气阀,可实现带电补气。
本产品符合GB1984-1989、GB11022-1990、GB1985-1989和GB311.1-1987等标准及相关IEC标准的要求。
2.2.1.2主要特点:
本产品设计原理先进、结构简单、操作可靠,安装维护方便,占地面少。
断路器灭弧室采用了先进而且成熟的自能式灭弧原理;
灭弧室的设计参数先进,压气活塞小,开断电流大,介质恢复速度快;
采用的自立型触指温升裕度大;
断路器整体漏气率低,维修周期长(可达10-20年不检修)。
断路器配的全弹簧操动机构体积小、结构简单、可靠性高、机械寿命长。
2.2.1.3应用环境条件:
1.环境温度:
最高+40℃
最低-30℃(寒带产品:
-40℃)
2.海拔高度:
≤2500m
3.相对湿度:
日平均相对湿度:
≤95%
月平均相对湿度:
≤90%(25℃)
4.最大风速:
35m/s
5.地震烈度:
水平加速度:
≤0.25g
垂直加速度:
≤0.125g
6.最大日温差:
25℃
7.爬电比距:
>25mm/kv
8.无易燃爆炸危险及化学腐蚀、剧烈震动的场合。
2.2.1.3主要技术参数
1.LW25N-126CW主要技术参数,见表1。
表1
序号
名称
单位
数据
1
额定电压
kV
126
2
额定频率
Hz
50
3
额定电流
A
1250;
2000;
3一五0;
4
额定短时耐受电流
kA
31.5;
40
5
额定峰值耐受电流
80;
100
6
额定短路持续时间
S
7
整体主回路电阻
μΩ
<100
8
额定1分钟工频耐压
断口间
265
对地
230
隔离断口间
355
9
额定雷电冲击耐压
630
550
650
10
合闸时间
ms
≤一三0
11
分闸时间
≤40
12
满容量开断次数
times
20
一三
机械寿命
6000
14
SF6的年漏气率
%/year
≤1
一五
SF6气体的水分含量(20℃)
v/v
≤一五0×
10-6
16
额定操作循环
O-0.3s-CO-一八0s-CO
17
SF6额定压力
MPa
0.5
一八
SF6报警压力
0.45
19
SF6闭锁压力
0.4
SF6气体重量
kg
21
重量
断路器重量
一五00
小车重量
1000
2.手车装置技术参数,见表2。
表2
隔离触头分闸开距
>1100mm
手车行程
>一五00mm
手车轨距
2000mm
手车操作力矩
<500N·
m
安全网与带电体距离
>1000mm
相间隔离插头不同期
<10mm
3.CT20弹簧操动机构的主要技术参数,见表3。
表3
分闸线圈
额定控制电压
V
DC110
DC220
分闸线圈电流
5.8
2.8
正常工作电压范围
(65%-120%)Ve
合闸线圈
合闸线圈电流
3.3
2.3
(85%-110%)Ve
储能电机
电机电压
AC220
电机功率
W
600
储能时间
s
≤一五
加热器
加热器电压
AC220
2.2.1.2结构及原理
1.本设备主要由高压六氟化硫断路器和隔离触头、防误操作装置及可动手车等部分组成。
如图1所示。
它是将定型的LW25-126型高压六氟化硫断路器及其所配的CT20型弹簧操动机构等整体安装在手车上。
断路器的一次接线板上装有隔离插头以代替常规的隔离刀闸,利用手车上的链轮驱动装置使手车在轨道上移动,以实现隔离插头的分、合闸操作。
2.断路器采用LW25-126型自能式高压六氟化硫断路器,它由灭弧室、底座、支架及弹簧操动机构等几部分组成。
合闸操作时,机构的能量经传动系统后推动动触头向上运动,此时,SF6气体快速进入压气缸,先由动静弧触头首先接通,然后动静主触头接通,完成合闸操作。
分闸操作时,机构的能量经传动系统后拉动动触头向下运动,先由主触头分离,接着动弧触头与静弧触头分离,产生电弧,电弧在过零时被SF
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