换流站交直流场一次设备讲解

密度继电器的密封检查 密度监视器的设定值功能检查 防爆盘检查 试验
四、换流变
四、换流变
四、换流变
（一）换流变的功能与特点 直流输电系统中换流器所包含的变压器称为 换流变压器，换流变压器是直流输电系统中的关 键设备之一。在整流换流器中换流变压器为换流 设备提供交流电能，换流器将交流电能转换为直 流电能并通过直流输电线路传输；在逆变换流器 中换流变压器接受逆变换流器将直流电能转换为 交流的电能，并将其输送到其它交流供电网路中 。
三、GIS
4．检修地刀 作用：感应电荷可通过地刀而放尽，还可防止突然来 电造成人身伤害的可能。 5．避雷器 防止GIS开关装臵遭受多重雷电和操作过电压。 避雷器在线监测仪：计下避雷器放电次数，测量避雷 器的瞬时泄露电流。 6．电流互感器 电流互感器为环形铁心电流互感器。环形铁心将一次 导体包围在中间，即二次绕组感应一次电流并与高电 压隔离。
（二）直流断路器
（二）直流断路器
2．金属回路转换开关（MRTB）：一般安装在整流侧 。其功能是将直流电流从低阻抗的大地回路转换到高 阻抗的金属回路。 3．大地回路转换开关(GRTS)：一般安装在整流侧。 其功能是将直流电流从高阻抗的金属回路转换到高阻 抗的大地回路。 4．高速接地开关(NBGS)：整流站和逆变站都配臵。 其功能是在双极运行条件下，当失去接地极时，快速 将中性母线接至站内接地网。该开关需具备将双极运 行不平衡电流转换到临时接地极的能力。
二、隔离开关
（四）隔离开关运行中主要巡检项目 1．外观检查，有无严重放电和绝缘子破损。 2．利用红外测温检查接触部位及接头有无过热 现象。
二、隔离开关
（五）隔离开关检修预试项目
编号
1 2 3
检修项目
导电回路的清扫、检查 绝缘支柱的清扫、检查 传动装臵的检查和润滑
4
5 6 7
机械联锁检查
控制箱的检查和清扫 基本构架、接地装臵的检查 操作机构各转动部件及链条加润滑油、检查清洁
编号 1 2 3 4 5 6 7 检修项目 设备外观检查及清扫 操作箱内设备检查及清扫、润滑 SF6压力检查 基础构架及接地部件检查 设备预试 联锁检查 设备防腐
二、隔离开关
二、隔离开关
（一）作用： 1、隔离电源：由于有明显断开点，可以将需要 检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离，保 证人员和设备的安全。 2、倒闸操作：同断路器相配合，改变运行方式 。
四、换流变
四、换流变
网侧线圈的主、纵绝缘设计与普通电力变压器基本相 同。阀侧线圈的主、纵绝缘设计除了考虑交流耐受电压的 作用外，还必须考虑试验及运行中的直流电压和极性反转 电压作用的影响，正是这些影响决定了阀侧线圈的主绝缘 设计与电力变压器有较大的区别。 线圈排列方式：“铁心—调压线圈—网侧线圈—阀侧 线圈”
三、GIS
10．破裂盘 作用： 当电弧发生在气室中,温度升高,因此气体压 力突然上升。为了避免外壳和绝缘子的损坏， 所有的气室装有破裂盘，在预定破裂点，它们 在达到破裂压力时被损坏，从而释放多余的压 力。每个破裂盘有一个排气装臵为膨胀的喷射 导向到一个避免伤人或物的方向。
三、GIS
（三）GIS常见故障 1．气室中气体渗漏 2．气体密度继电器受潮，误发报警信号 3．断路器、刀闸操作机构故障 4．内部接触不良 5．内部绝缘子损坏 6．内部涡流造成发热
四、换流变
（二）换流变作用 • 作为直流输电系统两端换流站AC系统电压、电流 的交换设备。 • 换流变压器的阻抗可以增加AC系统的阻抗，有限 制系统的短路电流和抑制换相过程中阀的峰值电 流升高的作用。 • 与换流器和其它设备共同实现AC网路与DC网路的 联络。 • 通过换流变压器可以实现对AC和DC系统电压较大 范围的分档调节。
（二）直流断路器
（二）直流断路器
直流断路器共有四种： 1．中性母线高速开关（NBS）：在每站每极的中 性母线上都安装了中性母线高速开关。其功能 是开断极或线路的任何故障造成的直流故障电 流。直流开关无法象交流断开关那样，可以利 用交流电流过零的机会实现灭弧。为了使直流 开关也能有效开断直流电流，目前使用较多的 方法就是利用一个L－C串联电路对主触头间的 弧道放电产生振荡电流，迭加在将被断开的直 流电流上，造成过零点，从而实现灭弧。
三、GIS
合闸 合闸时,弧电流触头在主电流通道的触头之前合上。 随后的前起弧电弧因此被弧电流触头限制。 分闸 通过灭弧室的驱动部分的分开运动，主电流通道第一 次熄弧，然后转换到弧电流触头。电流通过弧电流通 道继续流通。在弧电流触头分开后，SF6气体被压气缸 的分开运动压缩而通过辅助喷嘴和绝缘喷嘴流向随后 的电弧。电弧被集中冷却并在下一个电流过零点熄灭 。
（二）直流断路器
吸能元件：在断路器直流电流过零时会释放巨大 能量，在回路中产生过电压，引起断口间电弧 重燃，以致造成开断失败，因此需要吸能元件 将这些能量吸收。
（三）断路器常见故障
1．本体和机构渗漏 2．传动机构卡涩、绝缘拉杆断裂 3．部件损坏 4．回路电阻超标 5．并联电容不合格 6．绝缘支柱闪络 7．电气控制和辅助回路问题
四、换流变
（五）ABB产换流变电气原理图
四、换流变 （六）换流变结构 • 绕组:换流变压器线圈包括网侧线圈、阀侧线圈和 调压线圈三部分 • 铁芯:换流变压器铁心通常为心式结构 • 器身:考虑合理的线圈布臵方式 • 引线:阀侧套管与引线的连接要特殊设计 • 油箱:采用桶式结构 • 绝缘油:ABB用Nynas • 有载分接开关 • 其他附件
三、GIS
（二）结构： GIS的载流导体和带电部分封装在一个气密性金属外壳中。金属 外壳内充有SF6气体且充气压力大于大气压。 GIS的三相外壳连在一起并通过接地连接在特定点接地。地面装 臵的支架也连接在主接地系统上。 装臵被分为不同的气室，通过气密性绝缘子使其互相隔离（屏 障绝缘子）。这个绝缘子也支撑外壳中的带电部分，且与SF6气体 一起形成对接地外壳的绝缘。外壳中的带电部分也由穿孔的类似 绝缘子固定（支撑绝缘子）。每个气室均装有压力释放装臵，以 防止故障时气室气压升高造成外壳的损坏，压力释放装臵有两种 形式：喷口式和圆盘式。 每个气室允许对气室进行独立的充气，排空，干燥，抽真空。每个 气室都装有密度监视器。 气室分隔的目的是便于检修。
四、换流变 （三）换流变特点 • 换流变在漏抗、绝缘、谐波、直流偏磁、有载调 压和试验等方面与普通电力变压器有着不同的特 点。 • 换流变由于直流偏磁电流和谐波电流使得换流变 压器的噪声增大。 • 换流变与普通换流变最大的不同是阀侧绕组除承 受交流电压外，还承受直流电压的作用。绝缘设 计上要考虑直流耐压和极性反转作用。
四、换流变
（七）有载调压开关 1.调压方式 • 保持换流变阀侧空载电压恒定。 • 保持控制角（触发角或关断角）于一定范围。换流器正常 运行于较小的控制角范围内，直流电压的变化主要由换流 变的分接头调节补偿。 • 优点：这种方式吸收的无功少，运行经济，阀的应力小， 阀阻力回路损耗较小，交直流谐波分量较小，即直流系统 的运行性能较好。 • 缺点：开关动作频繁，调节范围大。 • 目前的直流工程均采取第二种控制方式，即保持控制角于 一定范围的调节方式。
（二）直流断路器
直流断路器型式： 无源型叠加振荡电流方式：利用电弧电压随电流增大 而下降的非线性负电阻效应，在与电弧间隙并联的LC 回路中产生自激振荡，使电弧电流叠加上增幅振荡电 流，在总电流过零时实现遮断。 有源型叠加振荡电流方式：由外部电源先向振荡回路 的电容C充电，然后电容C通过电感L向断路器的电弧间 隙放电，产生振荡电流叠加在原电弧电流之上，并强 迫电流过零。这种方式容易产生足够幅值的振荡电流 ，开断的成功率较高。
分类：（按灭弧介质分类）
空气断路器 SF6断路器 真空断路器
（一）交流断路器
操作机构分类：
弹簧机构 液压（或气动）机构 弹簧储能式液压机构
（一）交流断路器
工作原理（以弹簧操作机构断路器为例）： 合闸前合闸弹簧储好能，接到合闸命令后 接通合闸电磁铁，打开合闸锁扣板，操作机构 借助弹簧位能进行合闸操作，实现合闸，同时 分闸弹簧储能。接到分闸命令后接通分闸电磁 铁，打开分闸锁扣板，操作机构借助弹簧位能 进行分闸操作，实现分闸。
二、隔离开关
（二）分类： 1.按闸刀运动方式分类：水平旋转式、垂直旋转 式、摆动式、剪刀式、插入式等 2.按有无接地开关分类：无接地开关、单接地开 关、双接地开关等 3.按绝缘支柱的数目分类：单柱式、双柱式、三 柱式等
二、隔离开关
（三）隔离刀闸常见故障 1．接触不良，接触部位发热 2．传动机构卡涩、转动、传动连杆焊接脱裂 3．部件损坏 4．回路电阻超标 5．旋转绝缘子出现裂纹，甚至断裂 6．绝缘支柱闪络 7．电气控制和辅助回路问题
三、GIS
（四）GIS运行中主要巡检项目 1．检查各气室气压是否正常，是否无漏气现象 。 2．检查断路器储能是否正常。 3．利用红外测温检查本体有无过热现象。 4．记录断路器开断额定电流及故障电流次数。
三、GIS
（五）GIS检修预试项目
序号 1 外观检查及处理 项 目
2 3
4 5 6 7
气体压力检查及补气 地脚螺栓紧固检查
换流站交直流场一次设备讲解
二ΟΟ九年三月
一、断路器 （一）交流断路器
（一）交流断路器
作用：改变运行方式，开合和关闭正常运行的电 路，并且在电网发生故障时，能快速将故障电流 开断，以减轻电力设备的损坏和提高电网的稳定 性。 结构：电路部分 操动和传动部分 绝缘部分 并联电容器 合闸电阻
（一）交流断路器
Leabharlann Baidu
四、换流变 （四）直流偏磁 通过变压器绕组的电流中的直流分量会影响 铁心的磁化曲线，并产生偏离坐标轴零点的偏移 量，这种现象称为直流偏磁 。 运行中由于交直线路的耦合、换流阀触发角 的不平衡、接地极的电位升高以及换流变交流网 侧存在2次谐波等原因将导致换流变阀侧及交流网 侧绕组的电流中产生直流分量，使换流变产生直 流偏磁现象。 直流偏磁电流使铁心饱和，导致换流变损耗、 温升及噪音都有所增加。
三、GIS
7．电压互感器 测量一次侧电压，并将一次电压转化为二次电压，用 于测量和保护。
三、GIS
8．户外套管 作用： 户外套管为SF6开关和架空线之间提供连接。 9．密度监视器 作用： 监视气室中的气体密度。超过每个容器中设定的密度 值时（警告，报警，闭锁），相互独立的微型开关接 点闭合。SF6装臵元件的气体密度被监视，与密度监视 器中的封闭空间的同样气体的密度进行比较。
（一）交流断路器
灭弧原理（以SF6断路器为例）：
目前三常、三广SF6断路器灭弧室基本上都是压气 式变开距结构。只有一个气压系统，灭弧室的可动部 分带有压气装臵，靠分闸过程中活塞汽缸的相对运动 ，造成短时气流来熄灭电弧。分闸时，操作机构通过 拉杆使动触头、动弧触头、绝缘喷嘴和压气缸运动， 在压气活塞和压气缸之间产生压力，等到动静弧触头 脱离后，在这两个触头间产生电弧，压气缸内SF6气体 在压力作用下吹向电弧，同时由于电弧自身能量使SF6 气体加热膨胀，压力升高吹向电弧，使电弧熄灭。
（四）断路器运行中主要巡检项目
1．本体压力是否正常，有无渗漏，定时记录SF6 断路器的气体压力及温度。 2．液压驱动机构油位检查。 3．操作机构储能是否正常。 4．外观检查，有无严重放电。 5．利用红外测温检查本体及接头有无过热现象 。 6．记录断路器开断额定电流及故障电流次数。
。
（五）断路器检修预试项目
三、GIS
2．隔离开关 在三相铝外壳的每相装有一个绝缘间隙。管 状触头从外部通过齿轮箱驱动，为一个三相齿 轮箱和相同的驱动装臵。 单个隔离开关由两个基本元件组成：基本单 元、操作机构
三、GIS
3．高速地刀 作用：在相邻串的进（出）线带电时，会在 本串的进（出）线产生一个感应电压，本串的 感应电荷会通过此地刀接地。之所以安装快速 地刀的原因是站外的进（出）线的线路都较长 ，感应电荷可能较多，感应电流较大，快速合 上可防止起弧，起到保护触头的作用。另外， 母线故障时，快速地刀可快速接地，故障电流 可通过快速地刀入地，从而避免母线爆裂。
8
9 10
触头和接点检查处理
设备预试 设备防腐
三、GIS
三、GIS
全封闭组合式断路器。GIS将断路器、隔 离开关、检修地刀、快速地刀、电流互感器、 电压互感器、避雷器、母线等组合在一起，与 出线回路的连接采用套管式专用气室，实际上 已经超越了一般断路器的范畴。 （一）优点： 绝缘距离小，故占地面积小，维护量较小、检修 周期长；安装简单方便、安装工期短；没有无 线电干扰和电磁干扰。