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1.概述

隨著社會現(xiàn)代化程度的提高，電力在國民經(jīng)濟和人民生活中占有越來越重要的地位，人們對電力供應(yīng)的依賴性越來越強，大家希望得到優(yōu)質(zhì)、可靠、穩(wěn)定的電能，故障停電將給企業(yè)以及用戶造成重大經(jīng)濟損失。電力設(shè)備是電網(wǎng)的重要屏障，電力設(shè)備的安全可靠運行，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全。隨著電網(wǎng)容量的不斷增大和用戶對供電可靠性要求的日益提高，高壓輸電已經(jīng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中占有重要的地位。高壓輸變電工程的建設(shè)一般要經(jīng)過高壓試驗研究、高壓設(shè)備研制、高壓設(shè)備試運行的考核等幾個階段，而電力設(shè)備的高壓試驗是完成上述必經(jīng)階段的基本手段和前提。電力系統(tǒng)中的高電壓設(shè)備，其首要任務(wù)是安全可靠的運行，任何故障或事故的發(fā)生，都會影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進行甚至給國民經(jīng)濟造成重大的損失。所以運行在重要系統(tǒng)中的高電壓設(shè)備(如變電站高壓電氣設(shè)備)必須在長年使用中保持高度的可靠性，為此必須對設(shè)備按設(shè)計的規(guī)格進行一系列的高壓試驗。

2.電力設(shè)備高壓試驗

電力試驗就是用電力試驗設(shè)備按照規(guī)定的要求對電力設(shè)備進行連續(xù)或間斷的試驗，然后根據(jù)監(jiān)測信息進行技術(shù)參數(shù)評估和狀態(tài)診斷。對電力設(shè)備的試驗是保證電力設(shè)備健康運行的必要手段，它關(guān)系著設(shè)備的利用率、事故率、使用壽命、人力物力財力的消耗，以及電力企業(yè)的整體效益等諸多問題。對電力設(shè)備做高電壓試驗主要目的是：在制造廠時，對所有的原材料的試驗，制造過程的中間試驗，產(chǎn)品定型及出廠試驗。其目的是檢驗新的高壓電氣設(shè)備是否符合有關(guān)的技術(shù)標準規(guī)定，嚴禁不合格的高壓設(shè)備出廠。對于大修后的設(shè)備進行高電壓的各種試驗。其目的是判定設(shè)備在維修、運輸過程中是否出現(xiàn)絕緣損傷或性能變化，以及大修后修理部位的質(zhì)量是否符合原標準。對于正在運行中的電力設(shè)備，則按規(guī)定周期進行例行的試驗，一般將這種例行試驗稱作預防性試驗。通過預防性試驗可以及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備內(nèi)部隱藏的缺陷，配合檢修加以消除，以避免設(shè)備絕緣在運行中由于工作電壓尤其是系統(tǒng)過電壓的作用被擊穿，造成嚴重的設(shè)備事故以及人身事故。這樣就能做到預防為主，使設(shè)備能長期、安全、經(jīng)濟的運行。

2.1電力設(shè)備高壓試驗關(guān)鍵分析

在高電壓實驗室或戶外試驗場，電壓通常是采用高壓試驗變壓器來產(chǎn)生的；對于GIS、電纜和電容器等電容量較大的試品，可以采用串聯(lián)諧振設(shè)備來產(chǎn)生工頻高電壓。由于電力變壓器作為高電壓試驗設(shè)備并不經(jīng)濟，因此，通常交流高電壓試驗設(shè)備只包括高壓試驗變壓器以及串聯(lián)諧振設(shè)備。高壓試驗電源設(shè)備應(yīng)包括電力變壓器。一方面，高壓對試驗電源提出了更高的要求，當試驗變壓器和串聯(lián)諧振設(shè)備這兩種常規(guī)方案不能滿足其要求時，應(yīng)考慮電力變壓器方案。另一方面，在試驗室，作為電力變壓器的一種結(jié)構(gòu)型式，升壓變壓器實際上常用來作為中間變壓器匹配電源電壓和試驗所需的電壓，并具有較強的適應(yīng)能力。高壓輸電技術(shù)的試驗研究以及高壓設(shè)備的絕緣考核對交流試驗電源提出了更高的要求。通過對試驗變壓器、串聯(lián)諧振設(shè)備以及電力變壓器等三種可供選擇的交流試驗電源各自的技術(shù)經(jīng)濟特點進行分析比較，指出其不同的適用范圍。試驗變壓器適用于相對較小容量試品的短時高電壓試驗；串聯(lián)諧振設(shè)備適用于容性試品的單相高電壓試驗，并能滿足相對較大容量要求：電力變壓器作為高電壓試驗設(shè)備，在結(jié)構(gòu)和容量上并不經(jīng)濟，但作為交流試驗電源，卻具有較強的適應(yīng)能力。因此，當試驗變壓器和串聯(lián)諧振設(shè)備這兩種常規(guī)方案不能滿足特高壓交流試驗電源的基本要求時，應(yīng)考慮電力變壓器方案。高電壓設(shè)備試驗的應(yīng)用軟件提供了設(shè)備臺帳據(jù)的錄人管理功能，并針對高壓設(shè)備試驗數(shù)據(jù)進行全面的分析功能。針對以上需求研制開發(fā)一套高電壓試驗專業(yè)軟件，除了能夠完成各種高壓電力設(shè)備的銘牌和試驗數(shù)據(jù)錄人、管理和查詢功能外，還能夠?qū)υ囼灁?shù)據(jù)進行基本分析。這使得實際數(shù)據(jù)得到及時準確的處理，大大提高了電力設(shè)備高壓試驗的效率和準確率，提高了電網(wǎng)運行的可靠性。電力設(shè)備的高壓試驗過程是：首先根據(jù)試驗設(shè)備的不同選取電源，并進行軟件的系統(tǒng)配置，對測量的參數(shù)進行初始化，根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)(如色譜分析數(shù)據(jù)、局部放電數(shù)據(jù)、紅外測溫數(shù)據(jù)等)、設(shè)備定期預試數(shù)據(jù)以及運行工況記錄、缺陷記錄、維修記錄、出廠數(shù)據(jù)等，診斷電力設(shè)備可能，出現(xiàn)的潛伏性故障，并做出故障的趨勢預報，由此對電力設(shè)備的實際健康狀態(tài)進行評估；根據(jù)電力設(shè)備故障性質(zhì)預報高壓電力設(shè)備健康狀態(tài)，擬訂出初步的試驗測試結(jié)果，確定影響高壓電力設(shè)備的主要指標屬性或目標，采用某種決策方法進行分析。高壓試驗保護的技術(shù)要求為確保高壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，其主保護和后備在金屬性故障時動作時間必須滿足要求，要求具備可投退的聯(lián)跳功能，線路上發(fā)生故障，導致一側(cè)保護動作且本側(cè)開關(guān)跳開三相時，向?qū)?cè)發(fā)遠方三相跳閘信號。對側(cè)收到遠跳信號后，直接跳三相，將對經(jīng)高阻接地故障時對保護動作行為的判別要求由對阻值的要求改為電流值要求，即系統(tǒng)發(fā)生經(jīng)高過渡電阻單相接地故障時，故障點電流大于800A時，保護應(yīng)能切除故障。當差動電流大于800A時，分相差動保護應(yīng)能選相動作：保護裝置應(yīng)能根據(jù)電壓電流量判別線路運行狀態(tài)．實現(xiàn)線路非全相狀態(tài)的判別和重合于永久性故障后加速跳閘：在南分布電容、并聯(lián)電抗器、變壓器(勵磁涌流)、高壓直流輸電設(shè)備和串聯(lián)補償電容等所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的諧波分量和直流分量的影響下，保護裝置不應(yīng)誤動作或拒動：保護裝置應(yīng)有專門的濾波措施，以避免特高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波和直流分量對保護裝置的影響,光纖電流差動保護應(yīng)對電容電流進行補償,應(yīng)適用于線路兩側(cè)使用不同變比電流互感器的情況,保護裝置與通道接口沒備之間采用光纜連接,應(yīng)具有對復用光纖通道的監(jiān)視功能.當通道中斷時應(yīng)能發(fā)出告警信號,并閉鎖與通道有關(guān)的保護。

3.變電設(shè)備

3.1變壓器的概念及分類

在交流電路中,將電壓升高或降低的設(shè)備叫變壓器,變壓器能把任一數(shù)值的電壓轉(zhuǎn)變成頻率相同的我們所需的電壓值,以滿足電能的輸送,分配和使用要求。例如發(fā)電廠發(fā)出來的電,電壓等級較低,必須把電壓升高才能輸送到較遠的用電區(qū),用電區(qū)又必須通過降壓變成適用的電壓等級,供給動力設(shè)備及日常用電設(shè)備使用。變壓器按相數(shù)分有單相和三相變壓器。按用途分有電力變壓器,專用電源變壓器,調(diào)壓變壓器,測量變壓器(電壓互感器、電流互感器),小型電源變壓器(用于小功率設(shè)備),安全變壓器,按結(jié)構(gòu)分有芯式和殼式兩種。線圈有雙繞組和多繞組,自耦變壓器,按冷卻方式分有油浸式和空氣冷卻式。

3.2科學規(guī)范變壓器的檢查工作

3.2.1常規(guī)外部檢查項目

此類項目主要有變壓器的油枕、充油套管、散熱器、潛油泵、調(diào)壓分接頭油箱、大蓋結(jié)合面、油閥門聯(lián)通管等無滲、漏油、油位及油色正常;變壓器套管外部應(yīng)清潔、無破損裂紋、無放電痕跡及其它現(xiàn)象;變壓器各部油溫正常,各散熱器溫度應(yīng)均勻;變壓器嗡嗡聲的音響性質(zhì)有無新的音調(diào)發(fā)生;各導線連接處無發(fā)熱變色、電纜頭應(yīng)無漏油和外皮脫落現(xiàn)象;室內(nèi)變壓器還應(yīng)檢查門、軸流風機完好,室內(nèi)干凈無漏水,照明和空氣溫度應(yīng)適宜等等。

3.2.2在氣候急變時的特殊檢查項目

主要是指大風時,引線應(yīng)無劇烈擺動和松脫現(xiàn)象,頂部、套管及匯流排應(yīng)無風吹落物;雷雨后,各部無放電痕跡,引線連接處無水汽現(xiàn)象,并抄錄避雷器的雷擊次數(shù)及時間;大雪天,套管和導線連接處落雪不應(yīng)立即融化和產(chǎn)生熱氣,且無冰溜子;氣溫及負荷劇變時,應(yīng)檢查油枕及充油套管油位,溫升及溫度的變化情況等等。

3.2.3上層管理人員定期外部檢查項目

主要有變壓器箱殼及箱沿、發(fā)熱是否正常,外殼接地線以及鐵芯小套管接地線的引下線應(yīng)完好;凈油器及其它油保護裝置的工作狀況應(yīng)正常;強油循環(huán)的變壓器應(yīng)作冷卻裝置兩路電源自動切換試驗,以保證隨時正確動作;檢查儲油柜集泥器內(nèi)應(yīng)無水份及不潔物。如有則應(yīng)除去,并用控制油門檢查油位計應(yīng)無堵塞現(xiàn)象等等。

3.3落實電力變壓器的防火措施

變壓器防火是變壓器安全運行的最為重要的方面。如變壓器內(nèi)部發(fā)生過載或短路,絕緣材料或絕緣油就會因高溫或電火花作用而分解,膨脹以至氣化,使變壓器內(nèi)部壓力急劇增加,可能引起變壓器外殼爆炸,大量絕緣油噴出燃燒,油流又會進一步擴大火災(zāi)危險。我們在工作中,主要做到變壓器不能過載運行:長期過載運行,會引起線圈發(fā)熱,使絕緣逐漸老化,造成短路;經(jīng)常檢驗絕緣油質(zhì):油質(zhì)應(yīng)定期化驗,不合格油應(yīng)及時更換,或采取其它措施;防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞,鐵芯長期發(fā)熱造成絕緣老化;防止因檢修不慎破壞絕緣,如果發(fā)現(xiàn)擦破損傷,就及時處理;短路保護:變壓器線圈或負載發(fā)生短路,如果保護系統(tǒng)失靈或保護定值過大,就可能燒毀變壓器。為此要安裝可靠的短路保護;通風和冷卻:如果變壓器線圈導線是a級絕緣,其絕緣體以紙和棉紗為主。溫度每升高8℃其絕緣壽命要減少一半左右;變壓器正常溫度90℃以下運行,壽命約20年;若溫度升至105℃,則壽命為7年等等。變壓器經(jīng)濟運行不僅取決于經(jīng)濟運行方式,同時更取決于變壓器的制造水平。按變壓器經(jīng)常負載大致可以分為四種情況:一是經(jīng)常處于滿載或接近滿載運行的變壓器;二是經(jīng)常處于多半載運行的變壓器;三是經(jīng)常處于少半載運行的變壓器;四是經(jīng)常處于輕載或空載運行的變壓器。

3.4過電壓保護的配置

特高壓輸電線路兩側(cè)配置過電壓保護及就地判別元件。過電壓保護動作后，通過遠方通道遠跳對側(cè)斷路器，遠方通道和就地判別元件雙重化配置。遠方通道宜采用線路主保護的遠傳通道傳送遠方跳閘命令。對過電壓保護的技術(shù)要求過電壓保護應(yīng)能在線路出現(xiàn)任何危及設(shè)備絕緣的工頻過電壓時．斷開有關(guān)的斷路器．在系統(tǒng)正常運行或系統(tǒng)暫態(tài)過程的干擾下不應(yīng)誤動作動作時間和整定值應(yīng)嚴格按照設(shè)備允許的過電壓倍數(shù)整定過電壓保護應(yīng)能適用于電容式電壓互感器過電壓保護的返回系數(shù)應(yīng)大于0．98。過電壓保護動作后．發(fā)送遠方跳閘信號，使線路對側(cè)斷路器跳閘。

3.5高壓系統(tǒng)電抗器保護

電抗器保護的配置電抗器保護采用雙重化配置．主保護(縱差保護和匝間保護)和后備保護采用同一套保護裝置實現(xiàn)，應(yīng)能快速切除電抗器內(nèi)部和引線故障。后備保護包括零序過流保護、過電流保護、過負荷保護。過電流保護動作后斷開線路斷路器．過負荷保護動作后發(fā)告警信號中性點電抗器保護應(yīng)由定時限電流保護保護構(gòu)成．延時發(fā)告警信號按相配置一套非電量保護。重瓦斯、油溫過高等保護動作跳閘，輕瓦斯，油位低等保護動作發(fā)告警信號對電抗器保護的技術(shù)要求不應(yīng)受暫態(tài)電流的影響而產(chǎn)生誤動作：差動保護動作時間不大于30ms．在繞組內(nèi)部距中性點匝數(shù)大于等于10％處發(fā)生接地故障時應(yīng)可靠動作：在振蕩過程中、振蕩中線路上故障、相鄰線正常操作時，電抗器保護裝置不應(yīng)誤動：當電抗器發(fā)生大于等于3％匝間短路故障時．匝間短路保護應(yīng)瞬時動作：非電量保護不啟動斷路器失靈保護

3.6斷路器保護和重合閘

斷路器保護和重合閘的配置特高壓斷路器保護應(yīng)按斷路器配置。包括斷路器失靈保護、三相不一致保護、充電保護、死區(qū)保護和分相操作箱，與線路相連的斷路器設(shè)自動重合閘裝置。每組斷路器裝設(shè)一套斷路器失靈保

4.繼電保護裝置與技術(shù)

變電站電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán)境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時時平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響。

4.1裝置要求

選擇性當供電系統(tǒng)中發(fā)生故障時，繼電保護裝置應(yīng)能有選擇性地將故障部分切除。也就是它應(yīng)該首先斷開距離故障點最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運行。系統(tǒng)中的繼電保護裝置能滿足上述要求的，就稱為有選擇性；否則就稱為沒有選擇性。靈敏性靈敏性是指繼電保護裝置對故障和異常工作狀況的反映能力。在保護裝置的保護范圍內(nèi)，不管短路點的位置如何、不論短路的性質(zhì)怎樣，保護裝置均不應(yīng)產(chǎn)生拒絕動作；但在保護區(qū)外發(fā)生故障時，又不應(yīng)該產(chǎn)生錯誤動作。保護裝置靈敏與否，一般用靈敏系數(shù)來衡量。速動性速動性是指保護裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障。縮短切除故障的時間，就可以減輕短路電流對電氣設(shè)備的損壞程度，加快系統(tǒng)電壓的恢復，從而為電氣設(shè)備的自啟動創(chuàng)造了有利條件，同時還提高了發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性。可靠性保護裝置應(yīng)能正確的動作，并隨時處于準備狀態(tài)。如不能滿足可靠性的要求，保護裝置反而成為了擴大事故或直接造成故障的根源。

4.2繼電保護內(nèi)容

發(fā)電機保護發(fā)電機保護有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發(fā)電機外部短路，對稱過負荷，定子繞組過電壓，勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式為停機，解列，縮小故障影響范圍和發(fā)出信號。電力變壓器保護電力變壓器保護有繞組及其引出線相間短路，中性點直接接地側(cè)單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的過電流，中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓、過負荷，油面降低，變壓器溫度升高，油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。因此，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下保護：①變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護。②短路保護。③后備保護。④中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。⑤過負荷保護。線路保護線路保護根據(jù)電壓等級不同，電網(wǎng)中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長度不同，分別有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。母線保護發(fā)電廠和重要變電所的母線應(yīng)裝設(shè)專用母線保護。電力電容器保護電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓，所連接的母線失壓。高壓電動機保護高壓電動機有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負荷、定子繞組低電壓、同步電動機失步、同步電動機失磁、同步電動機出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。在電力系統(tǒng)運行中,安全問題至關(guān)重要，要嚴格把關(guān)在電網(wǎng)運行中,任何不規(guī)范的行為,都可能影響電網(wǎng)安全,穩(wěn)定運行,甚至造成重大事故。尤其是對最為重要的電力設(shè)備變壓器的維護中,更應(yīng)該嚴格遵守各種工作規(guī)范,來保障安全的運行。