主变隔直装置课件

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1、主变隔直装置装设主变隔直装置的意义随着我国电网的建设，越来越多的直流输电线路投入运行。在交直流混合输电过程中，当直流输电单极大地运行时，大地极电流一部分通过变压器中性点流入交流系统，对交流输电系统产生不同程度的影响。尤其是大地极直流流入变压器中性点，使变压器中性点叠加直流分量后产生磁偏，造成磁饱和。使变压器产生谐波、振动、噪声。影响了变压器及交流系统的安全稳定运行。主变隔直装置接入变压器中性点可以有效地阻断流过变压器中性点的直流电流，同时对交流系统的运行不产生任何影响。解决了交直流混合供电系统中，直流单极大地运行时对交流系统的影响问题。变压器中性点直流电流的形成与影响在我国高压直流输电的几乎都

2、是双极中性点双端接地方式的系统。虽然经常运行时两极中电流相等,地回路中的电流为零,但是只要是运行过程中两极的电流不相等（采用单极运行、双极电压对称电流不对称或者双极电流电压均不对称运行方式），接地极就会有电流流过,在直流输电线路和大地间形成回路。在我国，110kV及以上电压等级系统中性点采取直接接地，如果出现不同地点的变电站的中性点电位被不同程度的台高,则直流电流将通过大地和交流线路由一个变压器中性点流入，在另一个变压器中性点流出。其中流经两台中性点接地的变压器的直流电流分量,主要取决于变压器所在点的电位及电站的电阻等多种因素有关，当直流电流不断增大，流过了变圧器达到一定程度的时候，就会出现铁

3、芯磁饱和的现象，这会对电流流动的时候出现畸变，这是导致变压器发生偏磁原因之一。大陆有很多直流输电接地极额定电流超过3kA，这会影响周边附近一些变压器的正常工作。国内外常用的变压器中性点直流电流抑制方法在变压器中性点装设串接电容，阻断直流电流这种方法是在接地点与中性点间加装电容隔直装置，可以彻底切断流入变压器绕组的直流电流，但在投切装置时会存在过暂态电压的现象，且会改变电力系统的接地性能，因此还需要装设旁路装置，一方面保证系统正常运行时的接地性能和消除过电压，另一方面削弱或降低对变压器保护装置的不利影响。在变压器中性点装设电阻，限制直流电流的大小。这种方法是在接地点与中性点间加装串联电阻抑直装置

4、，可以将直流电流减小到限值以下，结构简单易于实现，但需要提前计算好治理的偏磁电流大小，才能确定电阻参数；再者，若电力系统运行方式改变或新投入运行直流输电工程时，还需调整治理装置的参数；此外，中性点串联电阻改变了系统的结构，对继电保护影响比较复杂，但相对来讲较为经济，安装简便，运行可靠。国内外常用的变压器中性点直流电流抑制方法在变压器中性点加装补偿电源，抵消直流电流的偏磁作用。反向电流注入法是一种有源的抑制直流偏磁的方法，即通过电源监控器，计算并向中性点注入一个大小相同的反向直流来抵消地中直流，且输出可改变大小和方向的直流电流。中性点串接电位补偿器。在变压器中性点与地网之间串接一个电位补偿元件，

5、全额或部分补偿地中电流引起的交流电网各变电站接地网之间的电位差，使交流电网变压器中性点电位相同或相近，有效抑制变压器中性点直流电流。中性点串接阻容装置。阻容式直流偏磁治理装置是由电阻器、电容器、旁路开关和控制检测系统构成。采用降低阻容抑直装置工频交流阻抗的方法，可以使电容隔直法应用到交流系统时省略复杂的晶闸管旁路保护系统，在抑直装置工频阻抗、耐压水平、体积及费用几个方面找到平衡点，是一种安全、高效的直流偏磁电流抑制方法。隔直装置原理隔直装置采用在变压器中性点接入电容器(下图中1)的方法抑制变压器中性点直流电流，利用与电容器并联的状态转换开关(下图中2)实现隔直装置直接接地运行状态和电容接地运行

6、状态的转换。当变压器中性点检测到越限的直流电流时，将状态转换开关断开;当变压器中性点直流电流消失时，延时将状态转换开关闭合。在电容接地运行状态下(下图中2状态转换开关断开)，当交流系统发生三相不平衡故障时，将有可能在电容器两端产生高电压。装置通过大功率晶闸管实现过电压快速旁路保护(下图中3,4,5,6)，并驱动状态转换开关闭合实现中性点金属性接地。电容隔直装置通过两只隔离刀(下图中GZ21,GZ22)实现投入运行和退出运行。图视开关GZ21断开，GZ22闭合为隔直装置投入运行。GZ21,GZ22位于刀闸室内。中性点直流抑制装置原理图装置室刀闸室系统结构PAC-50K抑制变压器中性点直流电流装置

7、由三个部分构成，第一部分是户内隔离刀闸，用于切换隔直装置是否投入运行。第二部分是串联接入变压器中性点的PAC-50K装置本体，包括电容器、晶闸管、整流二极管、电感等一次设备及二次控制单元;第三部分是装置输出的8个开关量信号和2个模拟量信号，供运行值班人员检。系统组成隔离刀闸室装置室DCS监控装置介绍刀闸柜直接接地装置接地放电间隙主变中性点电抗器来去隔直装置电缆接地网电缆隔直装置来隔直装置投入退出变压器中性点线首先接入双刀互锁隔离刀GZ21/GZ22上口端，并通过隔离刀GZ21下口端直接接地，通过隔离刀GZ22下口端接入隔直装置本体后接地。隔离刀GZ21/GZ22为手动操作方式隔离刀。运行状态下

8、GZ21分断，GZ22闭合，只有在隔直设备故障或检修情况下退出运行时，将GZ21闭合，GZ22断开。GZ21/GZ22为双刀机械互锁隔离刀，GZ21/GZ22两刀臂不能同时操作处于分断状态。当一个刀臂由闭合状态操作到分断状态时，另一个刀臂必须处于闭合状态。装置介绍刀闸操作控制箱一次测量屏试验电源限流电阻状态转换开关限流电感整流桥晶闸管组件隔直电容整流电路两端电压5MU电容两端电压3MU快速旁路触发单元装置电源装置有两路电源：直流电源：来自110V直流1A馈电屏交流电源：来自380V汽机MCC 1A段直流电源交流电源直流（备用）装置直流电源装置交流电源集装箱内电源配电箱14ZK12ZK13ZK1

9、1ZK集装箱内交流电源电气一次原理图装置本体运行状态隔直装置在运行中有两种运行状态：直接接地运行状态和电容接地运行状态，当状态转换开关断开时运行于中性点电容接地运行状态，当状态转换开关闭合时运行于中性点直接接地运行状态。如下图：隔直装置有两种运行模式 隔直装置有两种运行模式：自动运行模式和手动运行模式 直接接地运行状态隔直装置处于直接接地运行状态时，装置的内部测控单元时刻监视中性点直流电流的变化。当中性点电流大于装置设定的状态转换电流门坎I0（5A）时。在自动运行模式下，装置自动进入电容接地运行状态;在手动运行模式下，装置发出告警信号(开关量及远程终端)，等待运行人员通过远程终端操作手动进入电

10、容接地。电容接地运行状态当进入电容接地运行状态时，对应直接接地状态下的状态转换电流门坎I0的值，在隔直电容两端将产生与之对应的初始电压V0，此电压即为形成中性点直流电流的直流电势V0。电容接地运行状态 V0值为多少，根当时的直流输电系统接地极电流情况、电网结构、大地阻抗等诸多因素有关。我们可以通过仿真计算、或通过将装置实际接入中性点测量获得其值。电容接地运行状态在电容接地运行状态下，装置内部设置了两个电压门限,即：VL：安全返回直接接地运行的低电压门限（5V）；VH：过电压保护返回直接接地运行的高电压门限（1000V）；工程实施中，VL应远低于初始电压V0值，否则可能产生频繁状态转换(振荡)。

11、VH应高于因直流输电系统引起的最大电势的值。同时应低于装置及电网中任何电气设备的耐压容限；运行中装置的测控单元和快速旁路启动单元同时监视电容器两端电压。测控单元监视电压是否低于电压VL（5V），快速旁路启动单元监视电压是否高于VH（1000V）。电容接地运行状态 当电容两端电压低于VL（5V）时，装置认为中性点进入直接接地是安全的。此时当装置处于自动运行模式时，延时一定时间测控单元闭合状态转换开关，进入直接接地运行状态；当装置处于手动运行模式时，发出直接接地安全提示信号(开关量及远程终端)，等待运行人员手动通过远程终端操作进入直接接地运行状态。当电容两端电压超过快速旁路启动门限VH（1000V

12、）时，快速旁路系统启动，装置进入直接接地状态。控制操作刀闸控制PAC-50K装置接在变压器中性点与大地之间。在装置需要进行检修时，需要明显的接地标志，故装置的检修由外部电压控制，需要现场工作人员通过手动方式通过调整刀闸使装置脱离变压器中性点进入检修状态。控制操作就地控制模式 装置上的“就地/远方”旋钮的位置决定了装置远方监控终端的投入/退出。“就地”位置时，远方监控终端退出对装置的控制,只能监视装置的电气运行参数和开关状态，由就地的“状态转换钮”控制装置的接地状态（直接接地/电容接地）。“远方”位置时，由远方监控终端控制装置的接地状态和控制模式。控制操作远程监控终端控制 远程监控终端是实现运行

13、人员远程监视、控制的重要设备，其重要功能包括：1、隔直装置运行状态的监视；2、在手动模式下隔直装置运行状态的控制操作；3、隔直装置运行定值的设置；4、隔直装置运行曲线、运行日志的记录；由于绝大部分隔直项目为变电站增补项目，在原设计中没有在保护室布置隔直装置的后台控制屏，在实际工程中，隔直装置的远程监控终端，一般放置在隔直装置的测控单元柜内。控制操作远程监控终端控制 隔直装置输出8个开关量信号，用于远方检测隔直装置的运行状态。开关量、模拟量信号应通过电缆连接到变电站的主控制室，并通过主控制室的远动设备传输到上级调度中心，便于运行人员及时了解隔直装置的运行状态。隔直装置提供开关量状态信号输出见下表

14、：序号开关量信号名称功能说明1直流电流越限告警信号当中性点电流越限时触点闭合2故障告警信号当装置运行异常时3装置动作提示信号当装置由直接接地转为电容接地或电容接地转为直接接地时闭合10秒4电容接地当电容接地时信号触点闭合5就地操作状态当装置状态开关处于“就地”位置时，装置处于手动控制状态；当开关处于“远方”位置时，装置处于自动控制状态6装置电源失电当电源失电时信号触点闭合7GZ21隔离开关常开节点GZ11隔离开关辅助接点，闭合时中性点直接接地8GZ22隔离开关常开节点GZ12隔离开关辅助接点，闭合时中性点经过隔直装置接地隔直装置运行操作的安全注意事项隔直装置为一次运行设备，任何对一次部分的操作

15、都必须按照电力设备安全运行管理规定保持安全距离；隔直装置、远程监控终端在正常运行时应一直处于通电运行状态；当处于直接接地运行状态时，远程监控终端画面监视隔直装置的运行状态如下：状态转换开关符号为闭合状态，且为红色；表示当前处于直接接地运行状态；电容两端电压基本为0左右(有20V左右的漂移和干扰信号为正常情况)；双量测中性点电流反应实际变压器中性点的直流电流。其测量的是变压器中性点的直流分量，测量不到由于三相不平衡而产生的交流分量。双量测的两个测量值有1A的偏差属于正常情隔直装置运行操作的安全注意事项装置的运行状态区应显示有状态信息，包括a、“自动控制/手动控制”，此状态信息的选择由监控屏的的“

16、自动/手动”把手选择切换，当处于自动控制状态时，运行人员不能通过远程监控终端对隔直装置的运行状态进行控制；b、“电容接地/直接接地”，此状态信息表示装置的实际运行状态，运行人员可通过操作远程监控终端的“开关操作”区“跳开关/合开关”按钮实现电容接地与直接接地的状态转换。当处于电容接地运行状态时，远程监控终端画面监视隔直装置的运行状态如下：状态转换开关符号为断开状态。表示当前处于电容接地运行状态；电容器两端电压显示当前的测量值，实际数值多少根据当时的电网情况，以及周围直流输电系统的运行状态而定；双量测中性点电流值为0(有小于1A的漂移和干扰信号为正常情况)；隔直装置运行操作的安全注意事项正常运行

17、时，隔直装置处于“自动运行模式”，运行人员不能对其进行操作。当遇到紧急情况，运行人员需要直接改变装置的运行状态时，通过以下方法实现：手动方式：将装置上的“自动/手动”控制转换开关至于手动位置，通过装置面板上的“运行状态转换”开关实现隔直装置的运行状态转换。右旋45操作使装置进入电容接地(状态转换开关断开)；左旋45使装置进入直接接地运行状态(状态转换开关闭合)隔直装置的开关量告警信号的处理1、主变中性点隔直流装置失电告警的处理，在运行状态下主变中性点隔直装置失电告警信号输出时，表明装置的供电电源已经消失，应对装置的供电回路进行检查：用万用表检查装置供电端子排电源输入端AC220V是否存在；2、

18、主变中性点隔直流装置故障告警的处理，在运行状态下，表明装置出现异常：a、隔直回路异常，电容器击穿故障等；b、内外电压传感器测量误差超出允许的范围c、装置至远程监控终端的数据通讯中断d、装置由直接接地运行状态进入电容接地运行状态时失败 出现以上a.b.d情况时，请及时通知设备制造商。出现情况c时，应及时检查通讯线路状况，确认线路无误后，通知设备制造商。隔直装置的开关量告警信号的处理3、主变中性点隔直流装置越限告警的处理，在如下两种情况下，主变中性点隔直装置越限告警信号输出:在电容接地状态下，如果中性点电压低于电压低门槛并满足延时要求。在直接接地状态下，如果中性点电流高于电流高门槛并满足延时要求。

19、除此以外的越限告警属于异常情况，请及时通知设备制造商。变压器中性点隔直装置投入运行与退出运行变压器运行中，隔直装置投入运行操作过程1使隔直装置通电，进入运行状态；2使隔直装置上的“远方/就地”状态转换开关处于远方状态；3在开关量信号和远程监控终端上无任何异常、故障报警的情况下，远程监控终端设置为“手动模式”。4通过监控终端操作，完成一次由直接接地运行状态到电容接地运行状态，再由电容接地运行状态回到到直接接地运行状态的状态转换操作；监视远程监控终端和开关量信号可以正确反映操作过程，且操作过程中无操作失败情况；5通过远程监控终端和开关量信号确认隔直装置处于直接接地运行状态；并在隔直装置无任何报警信号的情况下，将隔直装置设置为“自动模式”；6合变压器中性点接地刀GZ22；7.断开变压器中性点接地刀GZ21。变压器中性点隔直装置投入运行与退出运行变压器运行中，隔直装置退出运行操作过程1、通过隔直装置面板的就地状态转换旋钮操作，使隔直装置处于直接接地运行状态；2、合变压器中性点接地刀GZ21；3、断开变压器中性点接地刀GZ22，使隔直装置脱离变压器中性点。画面操作查看实时曲线和历史曲线后台监控软件具有查看实时曲线和历史曲线功能，方便用户对装置的实时数据以及历史数据的查看和分析。