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1、设备成套部 郭柳生四、水电站开关站设备四、水电站开关站设备少油断路器储气罐SF6断路器立柱式SF6断路器GIS开关站( (一）概述一）概述1. 作用：水电站升压开关站是接受水轮发电机组发出的电能，经升压 后再分配给电网或其它用户的高压配电装置的场所。由变压器、断路器 、隔离开关、互感器、避雷器、母线装置和有关建筑物等组成（见图） 。电能经过主变压器升高至额定电压后，通过开关站分配给输电线路进 行远距离输电。它也可以接受从电网送过来的电力。2. 电压等级分类 我国的高电压等级分很多种。35KV、110KV、220KV、33KV、 500KV、750KV、1000KV等。国外的电压等级分级与上略有
2、差别。开 关站有户外式和户内式两种。按它们的结构分敞开式和封闭式。近 年来封闭式的GIS设备应用很多，但它造价高，优点是节省土地， 检修周期长。3. 了解主要设备 我们拿到一张水电站的主接线图，就知道了开关站布置的主要设 备了。我们把开关站每个能独立工作的一个回路，称为一个间隔。 比如说变压器间隔，电压互感器间隔，母线间隔、进线间隔，出线 间隔等等。我们计算工作量时，就根据这些间隔进行统计，比较清 晰。如果有几个相同的间隔，统计一个就可以了。这样做概算和估 算比较方便。 我们按发电机输出功率的方向，来介绍开关站的设备。（二）（二）主变压器主变压器主变压器是输送发电机电能的主要设备。变压器是由缠
3、绕 在铁芯上的低压线圈和高压线圈组成，按电磁感应原理工作的 。开关站使用的是升压变压器，将发电机电压送到变压器低压 侧，通过变压器升高电压后从高压侧把电能送到母线上。变压 器起到电压变换和功率传递的作用。1. 确认变压器主要基本参数（1）型号； （2）冷却方式； （3）额定电压； （4）额定频率； （5）额定容量； （6）相数； （7）调压方式； （8）中性点接地方式； （9）三相连接组别； （10）阻抗电压； （11）绕组绝缘耐热等级； （12）绝缘水平 2. 厂家提供的技术文件和资料（1）变压器总体外形图、重心图、变压器吊装图、吊罩图、 套管吊装图；变压器轨距； （2）变压器的电气参数、损
4、耗、温升、油量与油流速度、器 身机油箱机械强度，绝缘强度等的计算结果；型式试验报告和出 厂试验报告； （3）变压器主要材料（如硅钢片、绕组铜线、绝缘材料等） 与性能规格、各部绝缘厚度、磁通密度等主要技术性能及参数的 技术说明； （4）变压器运输尺寸和重量、油重、上节油箱重量、总重量 及变压器运输图； （5）变压器结构与制造工艺说明； （6）外购件的选择说明； （7）运输滚轮详图； （8）所有供应的备件外形尺寸图； （9）主变与10.5Kv共箱母线连接法兰图，GIS设备管道母线连 接法兰图。3. 变压器安装前的准备工作（1）熟悉施工图纸和制造厂的技术资料，审阅厂家说明书 和装配图。 （2）准备好
5、施工工具及材料，包括汽车起重机、真空滤油 设备及管路阀门、抽真空设备以及电气试验仪器等。 （3）完成电站绝缘油处理系统，使变压器油在油处理中心 进行。 （4）清扫所有管路、冷却器等附件，并用合格绝缘油冲洗 。（包括临时注油设施） （5）防火消防器材就近布置于主变附件安装的明显位置。4.主变卸车与就位 （1）按照设备布置图，确定安装场地和位置。核实变压器基础尺 寸，确认变压器高低压侧的摆放方向。 （2）确定主变卸车、就位运输方案。 如在厂房卸车，从厂房到安装场运输轨道是否畅通。 如在安装场卸车，采用什么样的起重设备。要确保就位一次成功。 5. 变压器安装 大型变压器都是拆分后运输的，到现场后进行
6、组装。它分成变压器 本体油箱，高、低压套管，散热器，油枕，附属管路及测温表计等几 部分。运输中，变压器本体油箱中是不带绝缘油的，油箱中是充氮气 运输。为什么不带绝缘油运输？因为油是液体，在油箱中容易晃动， 这样将造成运输中的不稳定，很不安全，所以大型变压器都是不带油 运输。充氮气是为了防止线圈受潮，氮气是惰性气体，起防潮作用。 变压器安装就位后，要保证顶盖沿气体继电器气流方向有1%1.5% 的升高坡度（制造厂另行规定者除外），其套管中心线与轨道中心线 相符。主变压器安装施工程序见下图轨道安装、中心高程复查主变卸车固定器身加热、循环加温施工准备到货检查、验收取下分接开关松钟罩螺栓器身检查、试验油
7、枕清扫，气囊检查安装温度、气体继电器安装放油吊钟罩钟罩内检查、清扫装升高座扣钟罩高压套管试验高压套管安装油枕及压力释放阀安装低压套管安装紧钟罩螺栓注变压器油运输、就位注油、热油循环装冷却器、调试、吸湿器安装配油、水管路主变高低压引线连接补油、静置、密封试验现地盘柜就位电缆敷设及接线冷却器清扫、试验、组装绝缘油试验主变电气试验主变投入试运行主变压器安装施工程序6. 变压器试验项目如下： 绝缘油试验或者SF6气体试验； 测量绕组连同套管的直流电阻； 检查所有分接头的电压比 检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性； 测量与铁芯绝缘的各紧固件（连接片可拆开者）及铁芯（有外 引接地线的）绝缘电
8、阻； 非纯瓷套管的试验 有载调压切换装置的检查和试验； 测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数； 测量绕组连同套管的介质损耗角正切值tg; 测量绕组连同套管的直流泄漏电流； 变压器绕组变形试验； 绕组连同套管的交流耐压试验 绕组连同套管的长时感应电压试验带局部放电试验； 额定电压下的冲击合闸试验； 检查相位； 测量噪音。7. 重点介绍几个试验项目： 测量绝缘电阻并记录吸收比或极化指数 大型变压器在测量绝缘电阻时，都要记录吸收比或极化指数。 什么叫吸收比？什么叫极化指数？ 用兆欧表测量绝缘电阻时，把兆欧表在15秒和在60秒的读数比值，称为吸收比。R60秒/R15秒 。电压等级在35KV以上
9、，容量在4000KVA以上变压器，要求测量吸收比。 如果吸收比还不足以反映吸收的全过程，就要采用测量极化指数的方法。记录1分钟和10分 钟的绝缘电阻值，它们的比值叫做极化指数。R10min/R1min为极化指数值。电压等级在220KV以上 ，容量120MVA以上的大变压器才测量极化指数。 吸收比和极化指数测得的数值在常温下不小于1.3。 测量绝缘电阻的原理是测量绝缘材料表面的泄漏电流的大小。兆欧表的两极是分别加在导 体和它的外绝缘上的，如果绝缘电阻小，说明导体和绝缘材料之间的绝缘损坏或受潮，电流就 大；反之如果绝缘电阻大，说明绝缘材料好，电流小。由于受介质吸收电流的的影响，兆欧表 指示值随时间
10、逐步增大（电流逐步减小）。如果绝缘好，绝缘电阻值越来越大，比值也就大； 如果绝缘受潮，绝缘电阻值变化不大，那么比值也就小了，说明绝缘不好。 极化指数要求时间长，因为变压器容量大，电感和电容都比较大，绝缘介质吸收电流的时 间会更长，绝缘电阻值才能稳定，因此极化指数能更准确地发现绝缘受潮及脏污等缺陷。 绝缘电阻能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷 。用兆欧表测量绝缘电阻简单易行，因此，所有电气设备都必须进行这项试验。测量绕组连同套管的介质损耗角tg 这是一种对绝缘判断较为有效的方法。通过介质的电流I由两部分组成，即通过CX的 电容电流分量ICX，通过RX的有功分量
11、IRX，通常ICxIRX，介质损失角甚小。IRXU IICXUIRXCX等值电路示意图向量图介质中的功率损耗 P=UIRX=UICXtg=U2CXtgtg为介质损耗角的正切，一般均比较小。通过测量tg，可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮、油或劣化变质、气隙放电等。tg值大，说明绝缘不好。测量绕组连同套管的直流泄漏电流 直流耐压和测量直流泄漏电流是同步进行的。原理和测量绝缘电阻基 本相同，不同处只是直流泄漏试验电压比兆欧表电压高，并可以调节， 所以比兆欧表发现缺陷的灵敏度高，直流耐压能发现设备的某些局部缺 陷，例如瓷质绝缘的裂纹、夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂、绝缘 油劣化、绝缘的沿面碳化
12、等。在高压电机、变压器、电缆中广泛使用。 直流耐压试验电压比变压器额定电压低，所以对设备没有破坏性。交流耐压试验 交流耐压试验对于绝缘来说是属于破坏性试验，它会使原来有绝缘弱 点的进一步发展，使绝缘强度更进一步降低。交流耐压试验电压频率、 波形和运行电源接近，所以它是考验设备绝缘过电压能力的有效方法， 对设备安全运行有重要意义，所以还必须做这个试验。为了不使设备因 交流耐压而使绝缘破坏，所以设备的交流耐压试验，必须在测量绝缘电 阻及吸收比或极化指数合格、直流泄漏电流及介质损耗正切值均合格之 后才能进行。前面的试验，都是为这个试验做准备，目的就是通过各种 手段来检查设备的绝缘状况。 大型变压器由
13、于容量大，没有这么大试验设备，一般不做这项试验。额定电压下的冲击合闸试验作用： （1）拉开空载变压器时，有可能产生操作过电压，过电 压可达额定电压的3-4倍。为了检验变压器的绝缘强度能否承 受全电压或过电压。 （2）带电投入空载变压器时，会产生励磁涌流，可达6-8 倍额定电流。考验继电保护装置会否误动，能否躲过励磁涌 流而继电器不会动作。 注意事项：冲击试验前，变压器中性点必须可靠接地。冲 击试验在变压器高压侧进行。 相位检查：变压器高低压侧相序必须与同侧母线相序一 致。如果出错，将造成短路事故。 （三）（三） 高压电气设备高压电气设备开关站高压电气设备，有些是拆分后运到现场的。在现场要重新组
14、装和调试。下面是GIS组合电器安装的程序。分离式设备可参照执行。 准备检测GIS基础埋件测量、放点、画线设备临时就位主母线连接开箱存放收货分支设备及母线安装互感器电气试验断路器装置安装分支设备及母线安装进出线套管安装SF6充气管安装更换吸附剂操作机构附件安装GIS系统抽真空、充SF6气体操作机构调整电气调整试验交流耐压试验验收操作系统设备安装LCP安装配线1.断路器（1） 高压断路器分类根据断路器灭弧介质可分为油断路器、空气断路器、真空断路器 、 SF6断路器等等。GIS是组合电器，使用的是SF6断路器。 （2）断路器的安装调整现场安装断路器，要在土建工作结束后进行。设备基础稳定可靠，是设备安
15、装的首要条件。从下往上组装，瓷套管的吊装要用软绳，不能与其它物件碰撞；与瓷套管连接的螺栓紧固必须按要求的力矩，用力矩扳手紧固。力矩过大，容易使瓷套管破损。断路器的各个部件连接完毕后，参照产品安装说明书要求进行调整和固定。并进行手动分、合断路器的调试，当测量数据达到产品要求时，再进行电动操作试验。（3） 断路器的试验（六氟化硫断路器）1）测量带电导体与金属底座间的绝缘电阻 2）测量每相导电回路的电阻 3）交流耐压试验 4）断路器均压电容器的试验 5）测量断路器的分、合闸时间 6）测量断路器的分、合闸速度 7）测量断路器主、辅触头分、合闸的同期性及配合时间 8）测量断路器合闸电阻的投入时间及电阻值
16、 9）测量断路器分、合闸线圈绝缘电阻及直流电阻 10）断路器操动机构的试验 11）套管式电流互感器的试验 12）测量断路器内SF6气体的含水量 13）密封性试验 14）气体密度继电器、压力表和压力动作阀的检查 不同灭弧介质的断路器，试验项目是不一样的。断路器的几个主要参数的试 验，是各种型号的断路器都要做的。上述的（1）（2）（3）（5）（6）项， 是断路器的关键项目，有些项目是要经过反复调试才满足要求的。 断路器是开关站正常操作和切断故障设备的关键设备，它的灵敏度和可靠性 ，直接关系到运行安全。2. 隔离开关(1)作用：高压隔离开关具有明显的分段间隙，因此它通常与断路器配合 使用。它主要用来隔离高压电源，有明显的断开点，保证检修设备时的 安全。并能够通断一定的小电流。 (2)隔离开关的安装安装比较简单。固定牢靠，操作机构转动灵活，动静 触头接触紧密可靠即可。试验项目不多，绝缘电阻符合要求，交流耐压 试验合格，动静触头接触电阻合格。调整隔离开关辅助接点位置应与隔 离开关实际位置一致，隔离开关辅助接点动作位置应符合断
