220kV布基站电容隔直装置概述及其运行操作指引
主变中性点电容隔直装置原理及运行维护
主变中性点电容隔直装置原理及运行维护发表时间：2019-12-12T14:37:00.603Z 来源：《河南电力》2019年6期作者：赵玲[导读] 本文首先分析了直流分量对交流系统产生的不利影响，然后介绍了主变中性点电容式隔直装置的原理及控制策略，最后介绍了隔直装置日常巡视及维护内容。
（广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州 516001）摘要：高压直流输电（HVDC）在建设初期的系统调试、直流输电系统设备故障或检修等原因，使得直流输电系统单极大地回线方式或双极不平衡方式运行不可避免。
此时，强大的直流电流通过接地极注入大地，经大地流到直流系统的另一端。
直流电流会在流经的大地路径上产生电位差，可引起数十安的直流电流经交流系统传输。
当直流电流通过接地的变压器中性点流经变压器绕组，将引起变压器直流偏磁、导致铁芯的半波饱和，从而产生谐波，引起主变振动和噪声、过热等问题，严重时可导致变压器损坏。
谐波还可能引起电容电抗器组的谐振损坏、引起保护误动等问题，这些影响最终将危及电力系统的安全运行[1-2]。
本文首先分析了直流分量对交流系统产生的不利影响，然后介绍了主变中性点电容式隔直装置的原理及控制策略，最后介绍了隔直装置日常巡视及维护内容。
关键词：变压器；中性点隔直装置；旁路开关；直流输电系统引言西电东送工程逐步实施，成就了我国电力工业史上从未有过的大规模电源与电网建设。
高压直流输电能够稳定地远距离输送电能，因此在我国得到迅猛发展。
然而直流系统非正常运行时，将产生较大的直流接地电流，会对接地及附近中性点直接接地的主变压器正常运行造成不利影响。
为抑制流过变压器中性点的直流分量，需在变电站增加隔直装置，以对流过变压器中性点的直流电流采取限制措施，避免影响电力系统的安全运行[3-6]。
1 直流接地电流不利影响分析由直流输电系统引起的变压器直流偏磁现象中，变压器励磁电流正负半周明显不对称，低压侧电压波形总畸变率明显升高，将对交流系统产生不利影响：（1）变压器振动和噪声加剧、温升增加。
220KvGIS设备讲解及操作演示幻灯片
弹簧操动机构
• 由于充分利用了电弧自身的能量，所以使开断时对操作功的要求可 以大大降低，一般为“压气式”的20-30%，这样就可以配用简单的 弹簧操动机构，从根本上消除了液压或气动机构的渗露隐患，并且
大大降低机械传动系统和底架所承受的机械冲击力，使断路器的机
械可靠性得到很大的提高。
• 但是我们也应该注意到，自能式SF6断路器由于降低了操作功也会
1-三角板 、 2-棘爪 3-伞形齿轮、 4-手动储能手柄
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三工位的外部结构
三工位隔离接地开关外部结构 1、电动操动机构 2、本体
三工位隔 离接地开关模 块组合了隔离 开关和接地开 关的功能。得 益于该三工位 开关结构的特 殊设计，可实 现接地开关和 隔离开关之间 的有效互锁。
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三工位的内部结构
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分闸操作
1-内输出大拐臂 2-合闸制动块
3-分闸缓冲器
4-羊角掣子
5-分闸掣子
6-分闸电磁铁
分闸脱扣过ห้องสมุดไป่ตู้示意图
如图所示，断路器机构装有两个相同的分闸电磁铁，分闸电磁铁接到分闸信号 后动作，通过分闸掣子使合闸保持掣子与输出拐臂上的合闸制动块脱开，从而 使合闸保持解除。分闸弹簧释放能量，通过分闸弹簧拉杆，带动机构的内、外 输出拐臂运动至分闸位置，同时灭弧室中的触头由机构输出连杆带着运动到分 闸位置。最后分闸运动的动能通过内输出拐臂由分闸缓冲器吸收。分闸缓冲器 也起最后止住分闸运动的功能。
合、分闸电磁铁
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手动操作
如果由于电源或者储能电机故障导致不能 对合闸弹簧进行储能，可以通过专门的储能 手柄进行手动储能。如左图所示,将手柄插到 伞形齿轮的上，逆时针方向转动，储能轴通 过最高点后，大齿轮和储能轴分离，凸轮和 储能保持掣子发生撞击，发出“砰”的一声 响，储能完成。
220kV升压站运行规程：220kV配电装置
220kV配电装置2.1设备规范2.1.1 220kV开关技术规范2.1.1.1 220kV开关型号及安装位置2.1.1.2 GL314、GL314F1型开关技术规范2.1.1.3 3AP1 F1型、FG型开关技术规范每台开关的充气量（Kg）23.8 23.8 每台开关的充气体积（dm3）514.5 514.5 20℃时的SF6气体额定压力（MPa）0.6 0.6 气压参数见2.1表值见2.1表值SF6泄漏报警（MPa）（20℃时）0.52 0.52 SF6泄漏闭锁（MPa）（20℃时）0.5 0.5机械操作所需SF6的最小压力（MPa）（20℃时）0.3 0.3运行环境温度-30℃～+55℃生产厂家西门子（杭州）高压开关注：3AP1 F1、FG型SF6压力与密度计动作值：（2.1图表）2.1.2 220kV刀闸技术规范安装位置型号型式额定电压(kV)额定电流（A）耐受电流峰值（kA）耐受电流3S有效值（kA）备注B母线上2201、2212、GW4-220W／水平开启220 2500 125 50 主刀：2.1.3 220kV电流互感器技术规范2.1.4 220kV电压互感器技术规范2.1.5 220kV母线技术规范2.1.6 220kV避雷器技术规范2.2 220kV配电装置运行与维护2.2.1 220kV开关2.2.1.1 220kV开关运行一般规定1)新装、大修后的开关，必须经验收合格并有详细的检修交待，才能投入运行。
禁止将有拒绝分闸缺陷和严重漏气等异常情况的开关投入运行。
2)开关送电前应将其继电保护装置按规定及保护定值单投入，禁止将无保护的开关投入运行。
3)正常情况下，开关的工作电流、工作电压不应超过铭牌规定值。
4)正常情况下，开关的操作、合闸电源电压在220V±5% 范围内变化。
分、合闸操作中应同时监视有关电压、电流、功率等表计指示及红绿灯的变化。
5)开关分、合闸后，须检查确认开关三相位置及电气指示是否正确。
220kv线路保护说明书
220kv线路保护说明书220kV线路保护说明书是一个详细的文档，用于描述220kV线路保护装置的功能、操作步骤、注意事项以及维护保养等方面的信息。
以下是一个示例，具体内容可能因设备型号和制造商而有所不同。
220kV线路保护说明书一、概述本说明书提供关于220kV线路保护装置的详细信息，包括功能、操作步骤、注意事项以及维护保养等方面的内容。
该保护装置用于保护220kV电力线路，确保其安全、稳定运行。
二、功能本保护装置具有以下主要功能：过电流保护：当线路发生短路故障时，保护装置能够迅速切断电流，防止事故扩大。
方向保护：根据电流的方向判断故障发生的位置，实现选择性保护。
距离保护：根据线路阻抗的大小判断故障距离，以便及时切断电源。
重合闸功能：在某些故障情况下，保护装置能够自动合上断路器，以提高供电可靠性。
欠电压保护：当母线电压低于设定值时，保护装置能够切断负载，防止设备损坏。
三、操作步骤安装与调试：按照制造商提供的安装说明进行设备的安装和调试。
运行前检查：在运行前，对保护装置进行全面检查，确保其正常工作。
运行操作：根据实际情况设置保护定值，并按照操作规程进行日常运行操作。
故障处理：当线路发生故障时，根据保护装置的提示进行故障处理。
四、注意事项确保设备安装在规定的环境条件下，避免高温、潮湿等恶劣环境。
在运行过程中，应定期检查保护装置的运行状态，确保其正常工作。
在进行任何操作前，请先断开电源，以确保人身安全。
当设备发生故障时，请及时联系专业人员进行维修。
五、维护保养定期检查：按照制造商的建议，定期对设备进行检查，包括外观、接线等。
清洁除尘：定期清除设备表面的灰尘和污垢，保持设备的清洁。
更换元件：根据需要更换损坏的元件和老化。
220kV变电站电容隔直装置及其运行操作概述
220kV变电站电容隔直装置及其运行操作概述安徽正广电公司技术专员在变电站现场对隔直装置进行技术服务时，发现很多变电站的运维人员对隔直装置比较陌生，运维人员都会问技术专员两个问题：1、隔直装置接入系统时送电的操作步骤；2、装置已接入系统运行，主变切换隔直装置的操作步骤及装置已接入系统运行，装置检修或其他原因需要退出系统时的操作步骤。
”因此，小编现在对此问题进行详解：一、电容隔直装置结构及接线方式由安徽正广电公司研发的隔直装置属于电容型隔直，隔直装置主要由电容器、高速旁路开关和氧化锌阀片并联而成，另外还配备两把电动刀闸。
隔直装置串接于变压器中性点与大地之间。
装置还包括直流电流互感器（霍尔元件）、交流电流互感器，隔离变压器、隔直控制器、数字控制器远程监控计算机等重要部件。
隔直装置的接线方式一般有两种，主要是根据变电站内主变的台数来决定隔直装置的接线方式。
主要有:1、一台变压器用一台隔直装置（如图1所示）；2、两台变压器共用一台隔直装置（如图2所示）。
图1：一主变一隔直接线方式图2：两主变一隔直接线方式二、电容隔直装置功能（1）变压器中性点装设电容隔直装置后，在没有直流电流流经变压器中性点时，快速开关闭合，中性点处于直接接地状态；（2）当中性点直流电流超标时，快速开关打开，中性点处于电容器接地状态（电容器的阻抗为0.1欧姆，对继电保护的影响很小，不会影响系统已投运继电保护的正确动作），起到阻隔直流电流的作用，隔直柜为隔直工况；（3）当中性点直流消失，快速开关再合闸，中性点重新变为直接接地状态。
在装置处于隔直工况下，当系统发生单相接地不对称短路时，短路电流流经隔直电容C，使得隔直电容上的电压迅速上升，触发氧化锌FR导通，并限制电容两端的电压，起到保护隔直电容器的作用，当短路电流变化到第一个过零点时刻，具有相控技术的高速智能旁路开关合闸，将短路电流分流到开关里，起到保护氧化锌的作用。
三、运行操作概述隔直装置投入运行后的停送电操作有别于常规设备的电气倒闸操作，根据220kV电压等级电网的系统运行要求，电容隔直装置的操作也要保证至少一台主变的中性点直接接地。
220KV及500KV系统运行方式及相关操作 - 副本
220KV及500KV系统运行方式及相关操作220KV系统正常运行方式：一号机组出线隔离开关201-东，一号启备变高压隔离开关210-东，寺兆一回线隔离开关211-东合闸，二号机组出线隔离开关202-西，二号启备变高压隔离开关220-西，寺兆二回线隔离开关212-西合闸。
母联开关在合闸状态，东西母线并列运行。
中性点接地刀闸运行方式:1）1、2号主变中性点接地刀闸只能合一个，正常运行中1号主变中性点刀闸在合位，2号主变中性点刀闸断开。
2）当一号机组退出运行时，2号主变中性点刀闸必须合上。
3）发电机并入系统前，或者从系统解列前合上该发电机组的主变中性点接地刀闸，操作完成后根据系统运行方式切换主变中性点接地刀闸的切换工作。
非正常运行方式：一条线路检修，一台发电机检修，一台启备变检修，母联开关检修，一条母线检修，一组母线PT检修。
1．单段母线停电，此时母联开关断开，一、二号机组；一、二号启备变；寺兆一、二回线开关均合运行母线侧刀闸，相反停电母线侧刀闸均断开。
单母停电操作：（东母停电）查系统正常，母联开关在合闸状态。
取下母联开关控制保险。
合201-西刀闸，断201-东刀闸。
合210-西刀闸，断210-东刀闸。
合211-西刀闸，断211-东刀闸。
给上母联开关控制保险。
断开母联开关，断开母联开关200-东刀闸，断开母联开关200-西刀闸。
断开母线PT刀闸。
2.一台机组停用断开机组出口开关201或202，断开断开母线侧合闸刀闸。
3．一条线路停用断开211或212开关，然后断开母线侧刀闸，查211-西，或212-东刀闸确断。
（如果转检修时，应注意对侧开关和隔离开关均断开后，再操作接地刀闸）。
4.母线PT停用将要停用的母线PT停电5.母联开关停用断开母联开关200，断开200-西刀闸，断开200-东刀闸。
6.启备变停电退低压侧开关快切（四个），断开210开关，断开210-变，断开210-1开关，摇出低压侧开关，。
一条线路停电转检修操作票1.检查母线上的负荷分类，机组总负荷在一条线路的允许范围内。
220KvGIS设备讲解及操作
单位 参数值
MPa 0.62
MPa 0.58 MPa 0.55 MPa 0.58
MPa 0.53 MPa 0.5
pc 5 pc 3 次2 次 10000 次 5000
µL/L µL/L µL/L µL/L
≤150 ≤250 ≤300 ≤500
三工位实体机构箱1
三工位机构箱实体
三工位实体机构箱2
三工位机构箱实体
三工位的工作原理
• 本操动机构具有电动和手动两种驱动方式。机构对隔离接地开关提 供的旋转运动，是通过齿轮、丝杠螺母组、槽轮等运动付之实现。
• 本机构有两台电机，一台用于驱动隔离开关，一台用于驱动接地开 关。在手动情况下，摇手柄通过驱动丝杠来实现操作动作。
弹簧操动机构原理
• 弹簧操动机构的作原理为:电动机通过减速装置和储能 机构的动作，使合闸弹簧储存机械能，储能完毕后通过 合闸闭锁装置使弹簧保持在储能状态，然后切断电动机 电源。当接收到合闸信号时，将解脱合闸闭锁装置以释 放合闸弹簧储存的能量。这部分能量中一部分通过传动 机构使断路器的动触头动作，进行合闸操作;另娜分则通 过传动机构使分闸弹簧储能，为合闸状态做准备。另一 方面，当合闸弹簧释放能量、触头合闸动作完毕后，电 动机立即接通电源动作，通过储能机构使合闸弹簧重新 储能，以便为下一次合闸动作做准备。当接收到分闸信 号时，将解脱分闸自由脱扣装置以释放分闸弹簧储存的 能量，并使触头进行分闸动作。
会滑落在合闸保持掣子的滚子上，并被滚子挡住，不能倒转，使分闸弹簧保持在储能
状态，从而完成了分闸弹簧的储能。在合闸过程的最后，合闸缓冲器上的滚子沿着储
能轴上的小凸轮运动，吸收合闸弹簧多余的能量，随后滚子在小凸轮的后面，防止了
220KVGIS开关站运行规程初稿
220KV系统运行规程1主题内容及适用范围1.1本规程规定了 220KV 系统的技术规范.运行维护.操作及事故处理方法1.2本规程适用于 220KV 系统的运行工作。
2引用标准2.1本规程是依据《电力工业技术管理法规》，制造厂家说明书，同时参照同类厂运行规程进行编写的。
3术语、符号、代号3.1操作术语断路器称为开关用“拉开”.“合上”.“分位”.“合位”隔离开关称为刀闸用“拉开”.“合上”.“分位”.“合位”接地开关称为接地刀闸用“拉开”.“合上”.“分位”.“合位”选择开关称为...开关用“切至...”.“在...位置”熔断器称为保险用“取下”.“投入”.“已投入”.“未投入”继电保护及自动装置用“启用、投入”.“停用、退出”3.2系统设备编号3.3缩略语符号4系统概述4.1我厂220KV系统采用日本三棱公司SF6绝缘全封闭开关场设备，双母线专用母联接线，有四回出线，分别及北台、南芬、浪头、新兴变电站联络。
一期工程装机350MW汽轮发电机组两台，采用发电机-变压器组单元接线。
机组高压6KV厂用电源的高厂变由发电机出口直接接引。
高备变（即：公用/启动变压器）由220KV GIS系统经开关设备获得电源，供6KV公用段母线负荷，且做机组6KV母线的备用电源。
机组400V电源系统采用明备用电源的接线方式，其它400V 电源系统采用暗备用电源的接线方式。
5设备规范5.1GIS 气体绝缘设备技术参数5.1.1概述5.1.2断路器5.1.3刀闸5.1.4线路接地刀闸5.1.5其它接地刀闸5.1.6母线电压互感器5.1.7电流互感器5.1.8母线5.1.9SF6气体套管5.1.10压缩空气供应系统5.1.11220KV 线路电压互感器 (CVT)5.2 220KV 线路参数6总则6.1220KV系统的运行方式,倒闸操作及事故处理的指挥权属于辽宁省调或丹东地区调度。
具体规定详见东北电力系统《调度运行规程》。
6.2220KV系统继电保护及自动装置的启用及退出,按《继电保护运行规程》和《自动装置运行规程》执行或由省调或地区调度决定。
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220kV布基站电容隔直装置概述及其运行操作指引
【摘要】当以肇庆换流站为落点的直流输电系统单极大地方式运行时，在直流接地极附近就有直流电流从地中经直接接地的中性点流入交流变压器中。
为了抑制该直流电流，220kV布基变电站#1、#2主变变高中性点上加装了肇庆电网首套电容隔直装置，该装置可以有效抑制和消除流入主变中性点的直流电流。
该装置的停送电操作有别于常规设备的电气倒闸操作，故制定了运行操作指引。
【关键词】直流电流；变压器；电容隔直装置；运行操作指引
1.引言
肇庆换流站是西电东送直流超高压输电系统的落脚点，在换流站的接地极附近有直流电位，该电位由注入直流电流的大小和该处的土壤电阻率决定。
当直流输电系统采用单极大地返回方式运行时，注入电流就是直流输送电流，而土壤电阻率越高，电位也越高，影响范围也就越广。
直流接地极的高电位也作用在交流变电站的接地点上，使中性点接地的变压器中流过直流电流，从而引起变压器发生直流偏磁。
随着单极大地返回方式直流输送功率的增加，某些流过较大直流分量的变压器可能会发生磁饱和，导致系统正常运行时这些变压器上将会出现振动加剧、噪声增大、局部过热等问题，既影响变压器本身的安全，也会影响电网的正常运行。
目前，变压器中性点直流电流的抑制措施以下三种：变压器中性点串联电阻接地、交流输电线串联电容和变压器中性点串联电容接地。
220kV布基站安装的电容隔直装置采用的是变压器中性点串联电容接地的抑制措施，本文针对本站安装的电容隔直装置进行简单介绍，并制定了运行操作指引，供现场运行参考。
2.装置结构
电容隔直装置主要由电容器、机械旁路开关和一对反并联晶闸管并联而成，经过中性点隔直接地刀闸连接于变压器变高中性点和地之间，装置中还包括直流电流互感器、交流电流互感器，交流电压互感器、数字控制器远程监控计算机等重要部件。
结构图如下所示。
3.装置功能
变压器中性点装设电容隔直装置后，在没有直流电流流经变压器中性点时，机械旁路开关为合上位置，当装置检测到流经变压器中性点的直流电流超过限值时，机械旁路开关转为断开位置，使电容器投入，起到阻隔直流电流的作用。
在变压器高压侧发生不对称短路故障等情况下，变压器中性点会流过很大的电流，并产生幅值很高的暂态电压，一旦装置检测到流经变压器中性点的交流电流超过限值时，装置控制器即判断为交流电网发生不对称短路故障，反并联晶闸管对立即触发导通，同时机械旁路开关转为合上位置，保证变压器中性点可靠接地。
在短路故障清除后，装置控制器返回到动作前状态，将电容器重新投入运行。
电容隔直装置能满足连续运行的设备要求，能满足主变中性点有效接地的系统运行方式要求，装置中的电容器对继电保护的影响很小，不会影响系统已投运继电保护的正确动作。
4.运行操作指引
电容隔直装置投入运行后的停送电操作有别于常规设备的电气倒闸操作，根据220kV电压等级电网的系统运行要求，电容隔直装置的操作也要保证至少一台主变的中性点直接接地。
为了设备和电网的安全稳定运行，现以两台主变并列
运行，#1主变中性点直接接地，#2主变中性点经间隙接地的运行方式为例制定以下操作指引：
4.1 装置接入系统时送电的操作步骤：先合上#1主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸，再拉开#1主变变高中性点221000接地刀闸。
4.2 装置已接入系统运行，装置检修或其他原因需要退出系统时的操作步骤：先合上#1主变变高中性点221000接地刀闸，再拉开#1主变变高中性点221GZ 隔直接地刀闸，然后再进行装置本身的操作以满足设备检修的要求。
4.3 装置已接入系统运行，主变中性点接地方式改变的操作步骤：先合上#2主变变高中性点222000接地刀闸，再合上#2主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸，然后拉开#2主变变高中性点222000接地刀闸，最后拉开#1主变变高中性点221GZ隔直接地刀闸。
5.结束语
220kV布基变电站#1、#2主变变高中性点上加装的肇庆电网首套电容隔直装置具备了抑制和消除流入变压器中性点直流电流的功能，其现场使用的实际效果将在以后的正常运行过程中不断得到验证，电容隔直装置的停送电操作步骤为变电运行值班人员操作该设备提供指引。
参考文献：
[1] 董晓辉，杜忠东，徐勇，余莉娜.直流接地极入地电流对交流变压器的影响.高电压技术，2007年12月第33卷第12期.
[2] 朱艺颖，蒋卫平，曾昭华，印永华. 抑制变压器中性点直流电流的措施研究. 中国电机工程学报，2005年7月第25卷第13期.
[3] 周俊宇.南方电网变压器中性点直流电流的研究.电工技术，2009年16期（23）.。