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高压隔离开关的用途、结构和操作

在电力网中,配电设备装置是非常重要组成部分。配电设备装置的任务是接受和分配电能。为执行这一任务,全国统一设计出成套的一系列高压开关柜,如受电柜、馈电柜、联络柜、互感器柜、计量柜等。用户可根据一次配电系统方案选用上述标准柜进行组合。

10KV高压开关柜主要有固定式(GG-1A型)和手车式(GFC型)两种。

本章将主要介绍高压控制电器和高压保护电器。

高压隔离开关的用途

室外型的高压隔离开关,包括单极隔离开关及三极隔离开关,常用作供电线路与用户分开的第一断路隔离开关,室内型的高压隔离开关往往与高压断路器串联连接,配套使用,用以保证停电的可靠性。

此外,在高压成套配电设备装置中,隔离开关往往用作电压互感器、避雷器、配电所用变压器及计量柜的高压控制电器。

高压隔离开关的结构

常用的高压隔离开关有GN19-10、GN19-10C两种型号。相对应,类似的老产品有GN6-10、GN8-10两种型号,以GN6-10T型号为例,如下图所示,主要由下述部分。

(1)导电部分:由一条弯曲直角的铜板构成静触头,其有孔的一端可通过螺钉和母线连接,叫连接板,另一端较短,合闸时它与动力片(动触头)相接触。

两条铜板组成接触条(又称动触头),可绕轴转动一定的角度,合闸时它吸合静触头。

两条铜板之间有夹紧弹簧用以调节动、静触头间的接触压力,同时两条铜板流过相同方向的电流时,它们之间产生相互吸引的点动力,这就增大了接触压力,提高了运行可靠性。在接触条两端安装有镀锌钢片(叫做磁锁),它保证在流过短路故障电流时,磁锁磁化后产生相互吸引力,加强触头的接触压力,提高隔离开关的动、热稳定性。

(2)绝缘部分:动、静触头分别固定在支持瓷瓶或套管瓷瓶上。为了能够使动触头与金属接地的传动部分绝缘,采用瓷质绝缘的传动绝缘。

(3)传动部分:主轴、拐臂、拉杆绝缘子等。

(4)底座部分:由钢架构成。支持瓷瓶或套管瓷瓶以及传动主轴都固定在底座上。底座应接地。

总之,隔离开关结构简单,无灭弧装置,处于断开位置时有明显的断开点,其分、合状态很直观。

高压隔离开关的技术性能

隔离开关没有灭弧装置,不可以带负荷进行操作。

对于10KV的隔离开关,在正常情况下,它允许的操作范围是:

(1)分、合母线的充电电流。

(2)分、合电压互感器和避雷器。

(3)分、合一定容量的变压器或一定长度的架空电缆线路的空载电流看。

高压隔离开关的操作与运行

隔离开关都配有手力操动机构,一般采用CS6-1型。操作时要先拔出定位销,分、合闸动作要果断迅速,终了时注意不可用力过猛,操作完毕一定要用定位销销住,并目测其动触头位置是否符合要求。

用绝缘杆操作单极隔离开关时,合闸应先合两边相,后合中相;分闸时,顺序与此相反。

必须强调,不管是合闸还是分闸的操作,都应在不带负荷或负荷在隔离开关允许的操作范围之内时才进行。为此,操作隔离开关之前,必须先检查与之串联的断路器,应确定处于断开位置。如隔离开关带的负荷是规定容量范围内的变压器,则必须先停掉变压器的全部低压负荷,令其空载后再拉开该隔离开关,送电时,先检查变压器低压侧主开关确在断开位置,才能合隔离开关。

如果发生了带负荷分或合隔离开关的误操作,则应冷静的避免可能发生的另一种反方向的误操作。即当发现带负荷误合闸后,不得再立即拉开;当发现带负荷分闸时,若已拉开,不得再合(弱刚拉开一点,发觉有火花产生时,可立即合上)。

对运行中的隔离开关应进行巡视,在有人值班的配电所中应没班一次,在无人值班的配电所中应每周至少一次。

日常巡视的主要内容是:观察有关的电流表,其运行电流应在正常范围内,根据隔离开关的结构,检查其导电部分接触应良好,无过热变色,绝缘部分应完好,以及无放电痕迹;传动部分无异常(无扭曲变形、销轴脱落等)。

变压器的检修与验收

变压器的检修周期

变压器的检修一般分为大修、小修,其检修周期规定如下:

1、变压器的小修

(1)线路配电变压器至少每两年小修两次;

(2)室内变压器至少每年小修一次。

2、变压器的大修

对于10KV及以下的电力变压器,加入不经常过负荷运行,可每10年左右大修一次。

变压器的检修项目

变压器的小修项目:

(1)检查引线、接头接触有无问题;

(2)测量变压器二次绕组的绝缘电阻值;

(3)清扫变压器的外壳以及瓷套管;

(4)消除巡视中发现的缺陷;

(5)补充变压器绝缘油;

(6)清除变压器油枕集污器中水和污垢;

(7)检查变压器各部位油截门是否堵塞;

(8)检查气体继电器引线是否绝缘,受腐蚀者应更换;

(9)检查呼吸器和出气瓣,清除脏物;

(10)采用熔断器保护的变压器,检查熔丝或溶体是否完好,二次侧熔丝的额定电流是否负荷要求;

(11)柱上配电变压器应检查水泥杆是否牢固,木质电杆有无腐朽。

变压器大修后的验收检查

变压器大修后,应检查实际检修质量是否合格,检修项目是否齐全。同时,还应验收试验资料以及油管技术资料是否齐全。

1、变压器大修后应具备的资料

(1)变压器出厂试验报告;

(2)交接试验和测量记录;

(3)变压器吊心检查报告;

(4)干燥变压器的全部记录;

(5)油、水冷却装置的管路连接图;

(6)变压器内部接线图、表计及信号系统的接线图;

(7)变压器继电保护装置的接线图和整个设备的构造图等。

2、变压器大修后应达到的质量标准

(1)油循环通路无油垢、不堵塞;

(2)铁芯夹紧螺栓绝缘良好;

(3)线圈、铁芯无油垢,铁芯的接地良好;

(4)线圈绝缘良好,各固定部分无损坏、松动;

(5)高低压线圈无移动、变位;

(6)各部位连接良好,螺栓拧紧,部位固定;

(7)紧固楔垫排列整齐,没有发生变形;

(8)温度计(扇形温度计)的接线良好,用500V兆欧表测量绝缘电阻,绝缘电阻应大于1MΩ;

(9)调压装置内清洁,接点接触良好,弹力标准;

(10)调压装置的转动轴灵活,封油口完好紧闭,转动接点的转动正确、牢固。

(11)瓷套管表面清洁,无污垢;

(12)套管螺栓、垫片、法兰、填料等完好、紧密、无渗漏油现象;

(13)邮箱、油枕和散热器内清洁、无锈蚀、渣滓;

(14)本体各部的法兰、接点和孔盖等须紧固,各油门开关灵活,各部位无渗漏油现象;

(15)防爆管隔膜密封完整,并有用玻璃刀刻划的“十”字痕迹;

(16)油面指示计和油标管清洁透明,指示准确;

(17)各种附件齐全,无缺损。

变压器的并列运行

电力变压器要考虑运行的经济性,特别是多台变压器的变电站。考虑到运行的合理性,往往将多台变压器并列运行(包括两台变压器的并列运行)或解列运行。

变压器并列运行的条件

(1)变压器容量比不超过3:1;

(2)变压器的电压比相等,其变比最大允许相差+-0.5%;

(3)变压器短路电压(又称阻抗电压)百分比相等,允许相差不超过+-10%;

(4)变压器接线组号相同。

变压器并列运行条件的含义

(1)变压器接线组号:是表示三相变压器一、二次绕组接线方式的代号。

在变压器并列运行的条件中,最重要的是变压器接线组别相同,如果接线组号不同的变压器并列后,即使电压的有效值相等,同样在两台变压器同相的二次侧,可能会出现很大的电压差(电位差),由于变压器二次阻抗很小,将会产生很大的环流而烧毁变压器,因此,接线组号不同的变压器是不允许并列运行。

(2)变压器的变比差值百分比:是指并列运行的变压器实际运行变比的差值与变比误差小的一台变压器的变比之比的百分数,依照规定不应超过+-0.5%。如果两台变压器并列运行,变比差值超过规定范围时,两台变压器的一次电压相等的条件下,两台变压器的二次电压不等,同相之间有较大的电位差,并列时将会产生较大环流,会造成较大的功率损耗,甚至会烧毁变压器。

(3)变压器的短路电压百分比是变压器重要的技术参数,是通过变压器短路试验得出的,就是说,把变压器接于试验电源上,变压器的一次侧通过调压器逐渐升高电压,当调整到变压器一次侧电流等于额定电流时,测量一次侧实际加入的电压值为短路电压,将短路电压与变压器额定电压之比再乘以百分之百,即为短路电压的百分比。因为是在额定电流的条件下测得的数据,所以短路电压被额定电流来除就得短路阻抗,因此又称为百分比阻抗。

变压器的阻抗电压与变压器的额定电压和额定容量有关,所以不同容量的变压器短路阻抗也各不相同,一般来说,变压器并列运行时,负载分配与短路电压的数值大小成反比,即短路电压大的变压器分配的负载电流小,而短路电压小的变压器分配的负载大,如果并列运行的变压器短路电压百分比之差超过规定时,造成负荷的分配不合理,容量大的变压器带不满负载,而容量小的变压器过负载运行,这样运行很不经济,达不到变压器并列运行的目的。

(4)变压器其容量比不超过3:1,这也是从变压器经济运行的方面考虑的,因为容量比超过3:1,阻抗电压也相差较大,同样也满足不了第三个条件,并列运行还是不合理的。

变压器并列运行应注意事项

(1)新投入运行和检修后的变压器在并列运行之前,要进行核相,并在变压器空载状态时试并列后,方可正式并列运行带负荷。

(2)变压器的并列运行,必须考虑并列运行的合理性,不经济的变压器不允许并列运行,同时,还应注意,不应频繁操作。

(3)进行变压器的并列或解列操作时,不允许使用隔离开关和跌开式熔断器。并列和解列运行要保证正确的操作,不允许通过变压器倒送电。

(4)需要并列运行的变压器,在并列运行前应根据实际情况,核算变压器负荷电流的分配,在并列后立即检查两台变压器的运行电流分配是否合理。在需要解列变压器或停用一台变压器时,应根据实际负荷情况,预计是否有可能造成一台变压器的过负荷;而且也应检查实际负荷电流。在有可能造成变压器过负荷的情况下,变压器不能进行解列操作。

变配电所的电源引入方式

1、隔离开关引入。这种时较为常见的高压接线方式,通过隔离开关可以有效的看到线路断口,方式维护人员因断电不明显引发触电事故。

2、跌落式熔断器引入。小容量变压器(315KV.A以下)常采用跌落式熔断器引入电源,从而节约了高压开关柜的成本,又可以对变压器进行基础的熔断器保护。

3、电缆直接接入。对于较小变压器,考虑场地、空间等因素,也可以直接将10KV电缆接入到变压器高压端,节约安装空间。

4、隔离开关与接地开关引入。10KV高压电源通过隔离开关与接地开关引入可以进一步保护维修、维护人员安全,隔离开关断开的同时,接地开关接地,确保人身和设备安全。

5、负荷开关与熔断器接入。变电站高压侧通过负荷开关与熔断器组合形式接入电源,可以在有效保护变压器的同时最大限度的节约成本,因此是目前最常用的高压开关柜类型。

6、隔离开关与断路器接入方式。当变压器容量超过800KV.A时,就不能采用负荷开关进行高压线路的开断,需要采用断路器开关控制开断。为了确保相关操作人员安全,断电时必须看到断路器明显断口,所以还需要加装隔离开关。

我国交流电压的等级

为实现电气设备的生产和标准化,我国在20世纪80年代初就发布了额定电压的统一等级,共分三类。

第一类额定电压为在100V一下的电压,这类电压主要用于安全照明、蓄电池、直流操作电源,三相36V电压只作为潮湿场所和房屋的局部照明负荷之用,具体有:

1、单相交流电压12V、346V;

2、三相交流电压36V;

直流电压6V、12V、24V、36V、48V。

第二类额定电压为大于100V小于1000V的电压,主要用于动力及照明设备,具体有:

1、三相交流电压220V、380V、400V;

2、单相交流电压127V、220V;

3、直流电压110V、220V、440V。

第三类额定电压时1KV以上的电压,主要用于发电机、输配电线路、变压器、高压电动机等,具体有:

1、交流发电机电压3.15KV、6.3KV、10.5KV、15.75KV

2、输配电线路及配电设备10KV、35KV、110KV、220KV、330KV、500KV、750KV,未来1000KV全国电网,已经在规划中。

一般将35~220KV的电压等级称为HV(高压),330~1000KV的电压称为EHV(超高压),1000KV及以上的电压称为UHV(特高压)。

不同系统的倒闸操作

供电系统确实有各式各样,但倒闸操作的原则是一样的。

1、停电操作时,按电源分应先停低压,后停高压;按开关分应先拉开断路器,然后拉开隔离开关。如断路器两侧各装一组隔离开关,当拉开断路器后,应先拉开负荷侧(线路侧)隔离开关,后拉开电源侧隔离开关。合闸送电时,操作顺序于此相反。

2、拉开三相单极隔离开关或配电变压器高压跌落式熔断器时,应先拉中相,在拉开处于下风的边相,最后拉开另一边相。合三相单极隔离开关或配电变压器高压跌落式熔断器时,操作顺序与此相反。

3、在装设临时携带型接地线时,验确无电压后应先接接地端,后接导体端。拆除时,应先拆导体端后拆接地端。

4、配电变压器停送电操作顺序:停电时先停负荷侧,后停电源侧,送电时先送电源侧后送负荷侧。

5、低压停电时应先停补偿电容器组,再停低压负荷,以防止电容器组没有退出负荷已经减下,出现过补偿现象。

高压电气设备运行状态的定义

电气设备运行状态有四种,为了安全管理四种状态,有明确的定义。

1、运行状态

指某电路中的一次设备(隔离开关和断路器)均处于合闸位置,电源至受电端的电路得以接通而呈运行状态。

2、热备用状态

指某电路中的一次设备断路器已断开,而隔离开关(隔离电器)仍处于合闸位置(移开式开关柜断路器分闸,断路器手车在运行位置)。

3、冷备用状态

指某电路中的一次设备断路器及隔离开关(隔离电器)均处于断开位置(移开式开关柜断路器分闸,断路器手车在试验位置)。

4、检修状态

指某电路中的一次设备断路器及隔离开关均已断开,同时按照保证安全的技术措施的规定悬挂了临时接地线(或合上了接地刀闸),并悬挂标示牌和装设好临时遮拦,设备处于停电检修的状态。

高压倒闸-停送电操作顺序的要求

送电时应从电源侧逐向负荷侧,即先合电源侧的开关设备,后合负荷侧的开关设备。

停电时应从负荷侧逐向电源侧,即先拉负荷侧的开关设备,后拉电源侧的开关设备。

严禁带负荷拉合隔离开关,停电操作应先分断断路器,后分断隔离开关,先断负荷侧隔离开关,后断电源侧隔离开关的顺序进行,送电操作时先合电源侧隔离开关,后合负荷侧隔离开关,最后合断路器。

变压器两侧断路器的操作顺序规定:停电时,先停负荷侧(低压侧)断路器,后停电源侧(高压侧)断路器;送电时顺序相反。变压器并列操作中应先并合电源(高压)侧断路器,后并合负荷(低压)侧断路器;解列操作顺序相反。

双路电源供电的非调度户用户,严禁并路倒闸。

倒闸操作中,应注意防止通过电压互感器、所用变压器、微机、UPS等电源的二次侧返送电源到高压侧。

倒闸操作与安全技术要求

什么是倒闸操作

电气设备分为运行、备用(冷备用及热备用)、检修三种状态。将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫做倒闸,所进行的操作叫倒闸操作。通过操作隔离开关、断路器以及挂拆地线、直流操作回路、推入或拉出小车断路器、投入或退出继电保护、给上或取下二次插件将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变运行方式等,这种操作就叫倒闸操作。倒闸操作是一项重要而复杂的工作。如果发生错误操作,会导致发生设备事故或危机人身安全。

倒闸操作的安全技术要求

  • 倒闸操作应由两人进行,一人操作、一人监护。特别重要和复杂的倒闸操作,应由电气负责人监护,高压倒闸操作时操作者应戴绝缘手套,室外操作时还应穿绝缘靴、安全帽和防护镜。
  • 倒闸操作前,应根据操作票的顺序在模拟板上进行核对性操作。操作时,应先核对设备名称、编号,并检查断路设备或隔离开关的原拉、合位置与操作票缩写的是否相符。
  • 操作电气设备的人员与带电导体应保持规定的安全距离,同时应穿防护工作服和绝缘靴,并根据操作任务采取相应的安全措施。
  • 在封闭式配电装置进行操作时,对开关设备每一项操作均检查其位置指示装置是否正确,发现位置指示有错误或怀疑时,应立即停止操作,查明原因排除故障后方可继续操作。
  • 10KV双路电源带联络的用户(调度户)并路倒闸时,应按供电调度下达的命令进行操作,非调度户严禁并路倒闸(误合环操作)。
  • 送电时要按先高压后低压,先电源侧开关后负荷侧开关的原则执行操作,停电时则相反。不准越级进行合分操作,否则一旦发生了故障合闸,开关跳闸难以迅速确定故障点。
  • 用户变配电室禁止操作电能计量开关及手车,电能计量具有特殊的严肃性,用户无权对其相关设备操作,一些变电站的计量柜钥匙都在供电部门的掌握之下。
  • 手车或抽屉柜的操作,停电时,先拉开断路器,再操作手车或抽屉;送电时应先将手车或抽屉推至工作位置后才能操作断路器合闸。
  • 采用高低压自投的用户,倒闸操作前必须先将自投倒为手动,倒闸后立即恢复状态。
  • 刀闸或手车及抽屉操作前,必须先检查断路器处于分闸状态。
  • 高低压电源送电前,应检查三相电源电压指示是否正常。
  • 变压器送点后应听空载运行声音正常3min,在进行下一步操作。
  • 变压器通电后,检查二次三相电压正常后才能为负荷送点。
  • 两台变压器的并列、解列前后,要分别检查负荷电流的分配和大小,防止倒闸后变压器过载。
  • 移开式开关柜中检定合格且运行良好的带电显示器可以用来判断有无电。
  • 手车柜分合接地刀闸操作,只能以断路器带电显示器三相指示灯分合前后变化作为依据(手车柜验电工作无法进行)。
  • 移开式开关柜接地刀闸的分合操作后,应检查运行状态指示器,检查操作质量。