高压试验工程技术论文

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1.概述

随着社会现代化程度的提高，电力在国民经济和人民生活中占有越来越重要的地位，人们对电力供应的依赖性越来越强，大家希望得到优质、可靠、稳定的电能，故障停电将给企业以及用户造成重大经济损失。电力设备是电网的重要屏障，电力设备的安全可靠运行，直接关系到电网的安全。随着电网容量的不断增大和用户对供电可靠性要求的日益提高，高压输电已经在电网系统中占有重要的地位。高压输变电工程的建设一般要经过高压试验研究、高压设备研制、高压设备试运行的考核等几个阶段，而电力设备的高压试验是完成上述必经阶段的基本手段和前提。电力系统中的高电压设备，其首要任务是安全可靠的运行，任何故障或事故的发生，都会影响到工农业生产的正常进行甚至给国民经济造成重大的损失。所以运行在重要系统中的高电压设备(如变电站高压电气设备)必须在长年使用中保持高度的可靠性，为此必须对设备按设计的规格进行一系列的高压试验。

2.电力设备高压试验

电力试验就是用电力试验设备按照规定的要求对电力设备进行连续或间断的试验，然后根据监测信息进行技术参数评估和状态诊断。对电力设备的试验是保证电力设备健康运行的必要手段，它关系着设备的利用率、事故率、使用寿命、人力物力财力的消耗，以及电力企业的整体效益等诸多问题。对电力设备做高电压试验主要目的是：在制造厂时，对所有的原材料的试验，制造过程的中间试验，产品定型及出厂试验。其目的是检验新的高压电气设备是否符合有关的技术标准规定，严禁不合格的高压设备出厂。对于大修后的设备进行高电压的各种试验。其目的是判定设备在维修、运输过程中是否出现绝缘损伤或性能变化，以及大修后修理部位的质量是否符合原标准。对于正在运行中的电力设备，则按规定周期进行例行的试验，一般将这种例行试验称作预防性试验。通过预防性试验可以及时发现电气设备内部隐藏的缺陷，配合检修加以消除，以避免设备绝缘在运行中由于工作电压尤其是系统过电压的作用被击穿，造成严重的设备事故以及人身事故。这样就能做到预防为主，使设备能长期、安全、经济的运行。

2.1电力设备高压试验关键分析

在高电压实验室或户外试验场，电压通常是采用高压试验变压器来产生的；对于GIS、电缆和电容器等电容量较大的试品，可以采用串联谐振设备来产生工频高电压。由于电力变压器作为高电压试验设备并不经济，因此，通常交流高电压试验设备只包括高压试验变压器以及串联谐振设备。高压试验电源设备应包括电力变压器。一方面，高压对试验电源提出了更高的要求，当试验变压器和串联谐振设备这两种常规方案不能满足其要求时，应考虑电力变压器方案。另一方面，在试验室，作为电力变压器的一种结构型式，升压变压器实际上常用来作为中间变压器匹配电源电压和试验所需的电压，并具有较强的适应能力。高压输电技术的试验研究以及高压设备的绝缘考核对交流试验电源提出了更高的要求。通过对试验变压器、串联谐振设备以及电力变压器等三种可供选择的交流试验电源各自的技术经济特点进行分析比较，指出其不同的适用范围。试验变压器适用于相对较小容量试品的短时高电压试验；串联谐振设备适用于容性试品的单相高电压试验，并能满足相对较大容量要求：电力变压器作为高电压试验设备，在结构和容量上并不经济，但作为交流试验电源，却具有较强的适应能力。因此，当试验变压器和串联谐振设备这两种常规方案不能满足特高压交流试验电源的基本要求时，应考虑电力变压器方案。高电压设备试验的应用软件提供了设备台帐据的录人管理功能，并针对高压设备试验数据进行全面的分析功能。针对以上需求研制开发一套高电压试验专业软件，除了能够完成各种高压电力设备的铭牌和试验数据录人、管理和查询功能外，还能够对试验数据进行基本分析。这使得实际数据得到及时准确的处理，大大提高了电力设备高压试验的效率和准确率，提高了电网运行的可靠性。电力设备的高压试验过程是：首先根据试验设备的不同选取电源，并进行软件的系统配置，对测量的参数进行初始化，根据在线监测数据(如色谱分析数据、局部放电数据、红外测温数据等)、设备定期预试数据以及运行工况记录、缺陷记录、维修记录、出厂数据等，诊断电力设备可能，出现的潜伏性故障，并做出故障的趋势预报，由此对电力设备的实际健康状态进行评估；根据电力设备故障性质预报高压电力设备健康状态，拟订出初步的试验测试结果，确定影响高压电力设备的主要指标属性或目标，采用某种决策方法进行分析。高压试验保护的技术要求为确保高压系统的安全稳定，其主保护和后备在金属性故障时动作时间必须满足要求，要求具备可投退的联跳功能，线路上发生故障，导致一侧保护动作且本侧开关跳开三相时，向对侧发远方三相跳闸信号。对侧收到远跳信号后，直接跳三相，将对经高阻接地故障时对保护动作行为的判别要求由对阻值的要求改为电流值要求，即系统发生经高过渡电阻单相接地故障时，故障点电流大于800A时，保护应能切除故障。当差动电流大于800A时，分相差动保护应能选相动作：保护装置应能根据电压电流量判别线路运行状态．实现线路非全相状态的判别和重合于永久性故障后加速跳闸：在南分布电容、并联电抗器、变压器(励磁涌流)、高压直流输电设备和串联补偿电容等所产生的稳态和暂态的谐波分量和直流分量的影响下，保护装置不应误动作或拒动：保护装置应有专门的滤波措施，以避免特高压系统产生的谐波和直流分量对保护装置的影响,光纤电流差动保护应对电容电流进行补偿,应适用于线路两侧使用不同变比电流互感器的情况,保护装置与通道接口没备之间采用光缆连接,应具有对复用光纤通道的监视功能.当通道中断时应能发出告警信号,并闭锁与通道有关的保护。

3.变电设备

3.1变压器的概念及分类

在交流电路中,将电压升高或降低的设备叫变压器,变压器能把任一数值的电压转变成频率相同的我们所需的电压值,以满足电能的输送,分配和使用要求。例如发电厂发出来的电,电压等级较低,必须把电压升高才能输送到较远的用电区,用电区又必须通过降压变成适用的电压等级,供给动力设备及日常用电设备使用。变压器按相数分有单相和三相变压器。按用途分有电力变压器,专用电源变压器,调压变压器,测量变压器(电压互感器、电流互感器),小型电源变压器(用于小功率设备),安全变压器,按结构分有芯式和壳式两种。线圈有双绕组和多绕组,自耦变压器,按冷却方式分有油浸式和空气冷却式。

3.2科学规范变压器的检查工作

3.2.1常规外部检查项目

此类项目主要有变压器的油枕、充油套管、散热器、潜油泵、调压分接头油箱、大盖结合面、油阀门联通管等无渗、漏油、油位及油色正常;变压器套管外部应清洁、无破损裂纹、无放电痕迹及其它现象;变压器各部油温正常,各散热器温度应均匀;变压器嗡嗡声的音响性质有无新的音调发生;各导线连接处无发热变色、电缆头应无漏油和外皮脱落现象;室内变压器还应检查门、轴流风机完好,室内干净无漏水,照明和空气温度应适宜等等。

3.2.2在气候急变时的特殊检查项目

主要是指大风时,引线应无剧烈摆动和松脱现象,顶部、套管及汇流排应无风吹落物;雷雨后,各部无放电痕迹,引线连接处无水汽现象,并抄录避雷器的雷击次数及时间;大雪天,套管和导线连接处落雪不应立即融化和产生热气,且无冰溜子;气温及负荷剧变时,应检查油枕及充油套管油位,温升及温度的变化情况等等。

3.2.3上层管理人员定期外部检查项目

主要有变压器箱壳及箱沿、发热是否正常,外壳接地线以及铁芯小套管接地线的引下线应完好;净油器及其它油保护装置的工作状况应正常;强油循环的变压器应作冷却装置两路电源自动切换试验,以保证随时正确动作;检查储油柜集泥器内应无水份及不洁物。如有则应除去,并用控制油门检查油位计应无堵塞现象等等。

3.3落实电力变压器的防火措施

变压器防火是变压器安全运行的最为重要的方面。如变压器内部发生过载或短路,绝缘材料或绝缘油就会因高温或电火花作用而分解,膨胀以至气化,使变压器内部压力急剧增加,可能引起变压器外壳爆炸,大量绝缘油喷出燃烧,油流又会进一步扩大火灾危险。我们在工作中,主要做到变压器不能过载运行:长期过载运行,会引起线圈发热,使绝缘逐渐老化,造成短路;经常检验绝缘油质:油质应定期化验,不合格油应及时更换,或采取其它措施;防止变压器铁芯绝缘老化损坏,铁芯长期发热造成绝缘老化;防止因检修不慎破坏绝缘,如果发现擦破损伤,就及时处理;短路保护:变压器线圈或负载发生短路,如果保护系统失灵或保护定值过大,就可能烧毁变压器。为此要安装可靠的短路保护;通风和冷却: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。温度每升高8℃其绝缘寿命要减少一半左右;变压器正常温度90℃以下运行,寿命约20年;若温度升至105℃,则寿命为7年等等。变压器经济运行不仅取决于经济运行方式,同时更取决于变压器的制造水平。按变压器经常负载大致可以分为四种情况:一是经常处于满载或接近满载运行的变压器;二是经常处于多半载运行的变压器;三是经常处于少半载运行的变压器;四是经常处于轻载或空载运行的变压器。

3.4过电压保护的配置

特高压输电线路两侧配置过电压保护及就地判别元件。过电压保护动作后，通过远方通道远跳对侧断路器，远方通道和就地判别元件双重化配置。远方通道宜采用线路主保护的远传通道传送远方跳闸命令。对过电压保护的技术要求过电压保护应能在线路出现任何危及设备绝缘的工频过电压时．断开有关的断路器．在系统正常运行或系统暂态过程的干扰下不应误动作动作时间和整定值应严格按照设备允许的过电压倍数整定过电压保护应能适用于电容式电压互感器过电压保护的返回系数应大于0．98。过电压保护动作后．发送远方跳闸信号，使线路对侧断路器跳闸。

3.5高压系统电抗器保护

电抗器保护的配置电抗器保护采用双重化配置．主保护(纵差保护和匝间保护)和后备保护采用同一套保护装置实现，应能快速切除电抗器内部和引线故障。后备保护包括零序过流保护、过电流保护、过负荷保护。过电流保护动作后断开线路断路器．过负荷保护动作后发告警信号中性点电抗器保护应由定时限电流保护保护构成．延时发告警信号按相配置一套非电量保护。重瓦斯、油温过高等保护动作跳闸，轻瓦斯，油位低等保护动作发告警信号对电抗器保护的技术要求不应受暂态电流的影响而产生误动作：差动保护动作时间不大于30ms．在绕组内部距中性点匝数大于等于10％处发生接地故障时应可靠动作：在振荡过程中、振荡中线路上故障、相邻线正常操作时，电抗器保护装置不应误动：当电抗器发生大于等于3％匝间短路故障时．匝间短路保护应瞬时动作：非电量保护不启动断路器失灵保护

3.6断路器保护和重合闸

断路器保护和重合闸的配置特高压断路器保护应按断路器配置。包括断路器失灵保护、三相不一致保护、充电保护、死区保护和分相操作箱，与线路相连的断路器设自动重合闸装置。每组断路器装设一套断路器失灵保

4.继电保护装置与技术

变电站电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。

4.1装置要求

选择性当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。系统中的继电保护装置能满足上述要求的，就称为有选择性；否则就称为没有选择性。灵敏性灵敏性是指继电保护装置对故障和异常工作状况的反映能力。在保护装置的保护范围内，不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作；但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。保护装置灵敏与否，一般用灵敏系数来衡量。速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。可靠性保护装置应能正确的动作，并随时处于准备状态。如不能满足可靠性的要求，保护装置反而成为了扩大事故或直接造成故障的根源。

4.2继电保护内容

发电机保护发电机保护有定子绕组相间短路，定子绕组接地，定子绕组匝间短路，发电机外部短路，对称过负荷，定子绕组过电压，励磁回路一点及两点接地，失磁故障等。出口方式为停机，解列，缩小故障影响范围和发出信号。电力变压器保护电力变压器保护有绕组及其引出线相间短路，中性点直接接地侧单相短路，绕组匝间短路，外部短路引起的过电流，中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压、过负荷，油面降低，变压器温度升高，油箱压力升高或冷却系统故障。因此，变压器一般应装设以下保护：①变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。②短路保护。③后备保护。④中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。⑤过负荷保护。线路保护线路保护根据电压等级不同，电网中性点接地方式不同，输电线路以及电缆或架空线长度不同，分别有：相间短路、单相接地短路、单相接地、过负荷等。母线保护发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线保护。电力电容器保护电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路，电容器组和断路器之间连接线短路，电容器组中某一故障电容切除后引起的过电压、电容器组过电压，所连接的母线失压。高压电动机保护高压电动机有定子绕组相间短路、定子绕组单相接地、定子绕组过负荷、定子绕组低电压、同步电动机失步、同步电动机失磁、同步电动机出现非同步冲击电流。在电力系统运行中,安全问题至关重要，要严格把关在电网运行中,任何不规范的行为,都可能影响电网安全,稳定运行,甚至造成重大事故。尤其是对最为重要的电力设备变压器的维护中,更应该严格遵守各种工作规范,来保障安全的运行。