变电站设备基础（精选十篇）
变电站设备基础 篇1
目前, 我国用电需求以每年约15%的速度递增, 而电网结构相对薄弱, 电网输送能力和需求矛盾较为突出。国家电网公司大力发展特高压输变电建设, 加快构建特高压坚强电网, 可以大大提高线路走廊的利用率, 提高土地利用率, 对满足国民经济发展对电力的需求, 促进电力产业技术升级和可持续发展, 提高能源利用率具有重要意义。目前, 我国变电站配电装置使得的主要设备类型有:AIS (常规空气绝缘开关设备) 、HGIS (混合气体绝缘开关设备) 、GIS (气体绝缘金属封闭开关设备) 三种类型。其中GIS主要是由断路器、高压母线、空气开关、电磁互感器等器件组成, 这些器件通常封装在金属外壳内, 并且金属外壳接地, 可以有效保护这些设备不受外界因素损坏。
2 GIS电气设备
通常情况下, GIS组合电气设备使用气体绝缘方式, 其重要电气元件都被有效密封在SF6气室内, 具有很强的抗干扰能力, 并且寿命长、不容易出现故障。把GIS设备密封环节通过应用于HGIS上, 并且需要在每个间隔内使用绝缘套管连接起来, 这种连接方式很大程度上决定了基础不能有比较大的差异沉降。根据电气布置情况, 500k V配电装置采用GIS布置方案, 与敞开式设备方案和HGIS设备方案相比较, 换流站占地面积大幅减小, 配电装置更为整齐简洁, 电气元件减少, 减少运行维护的工作量, 具有其优越性。通过对500k V GIS设备地基基础方案的研究, 选择适应设备要求的基础形式, 吸取以往类似工程的经验, 优选方案, 既能降低混凝土的用量, 降低工程造价, 又能减少混凝土的体积, 进一步减少混凝土的温度应力, 对于设备基础的抗裂控制具有重要意义。
3 基础沉降
3.1 变形特性测试方法
土的室内试验有侧限压缩实验和三轴压缩。土的侧限压缩实验 (固结实验) 室通过测量图样在各级压力pi作用下的压缩变形量Si, 计算出对应于每一级压力的孔隙比ei, 从而绘制出e-p曲线, 计算图的压缩系数a1-2﹑压缩模量Es, 从而评价土的压缩性。三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成。三轴压缩仪的突出优点是能较为严格地控制排水条件以及可以量测试件中孔隙水压力的变化。此外, 试件中的应力状态也比较明确, 破裂面是在最弱处, 而不像直接剪切仪那样限定在上下盒之间。
3.2 最终沉降量计算
研究表明:粘性土地基在基底压力作用下的沉降量S由三种不同的原因引起:
初始沉降 (瞬时沉降) Sd:有限范围的外荷载作用下地基由于发生侧向位移 (即剪切变形) 引起的;主固结沉降 (渗流固结沉降) Sc:由于超孔隙水压力逐渐向有效应力转化而发生的土渗透固结变形引起的。是地基变形的主要部分;次固结沉降Ss:主固结沉降完成以后, 在有效应力不变条件下, 由于土骨架的蠕变特性引起的变形。这种变形的速率与孔压消散的速率无关, 取决于土的蠕变性质, 既包括剪应变, 又包括体应变。
4 基础形式的分析比较
4.1 独立基础
将上部结构传来的荷载, 通过作用在满足基础埋件要求的平面尺寸上, 使作用在基底的压应力等于或小于地基土的承载力, 而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求, 独立基础采用钢筋混凝土, 基础抗弯能力强, 不受刚性角限制。独立基础与其他基础形式相比, 一般具有节省混凝土, 施工便利, 工程造价低等优点。
4.2 独立扩展基础
将上部结构传来的荷载, 通过向侧边扩展成一定底面积, 使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力, 而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求, 这种起到压力扩散作用的基础称为扩展基础。
4.3 筏板基础
筏板基础是发展较早的一种基础形式, 当钢筋混凝土被用于建筑物的基础时, 开始较多使用的是条形基础、独立柱基础和交叉梁基础, 由于建筑物荷载越来越大或地基承载力较低, 基座所占基础平面的面积越来越大, 当达到3/4以上时, 人们发现采用整板式基础更经济, 于是就产生了筏板基础。
上部荷载较大, 地基承载力较低, 上部结构对地基基础变形要求高等情况, 采用一般基础不能满足承载力或变形要求时, 可将基础扩大成支承整个建筑物结构的大钢筋混凝土板, 既成为筏形基础或称为筏板基础。筏板基础不仅能减少地基土的单位面积压力、提高承载力, 还能增强基础刚度, 有效地调整基础的不均匀沉降。因此, 对于变形要求严格的GIS设备来说, 筏板基础是一种适宜的基础形式。筏板基础有如下两种可选方案。
4.4 筏板倒置式基础
一般的筏板基础由于埋深较大, 土方开挖量大, 建成后筏板上也会增加一定的土重。筏板倒置式就是将筏板置于基础顶, 这样在减少土方开挖量的同时也给GIS设备吊装提供一个平台。但是由于GIS设备重量重, 这样会使基础底面积很大, 同时吊车在倒置的筏板上也会使筏板承受很大荷载。这种基础的缺点就在于大体积混凝土的裂缝控制及预埋件的定位问题。因此该种基础做为一种新的基础形式有待于进一步的论证。
4.5 箱形基础
对于500k V GIS设备如采用箱型基础, 基础整体性更好, 由于基础存在空腔, 基底附加压力小, 适应地基变形能力强, 还可充分利用其内部空间敷设电缆, 在基础范围内无需另设电缆沟。与筏板基础相比, 箱型基础钢筋用量大, 钢筋和模板工程量大, 施工较为复杂, 施工周期长, 造价较高, 不具优势。因此, 在独立基础或筏板基础能满足地基变形要求的前提下, 不推荐采用箱型基础。
5 计算参数
5.1 地质计算参数
地基沉降计算主要和地基土的压缩模量、地基土分层、上部荷载大小有关。选取合理的沉降计算参数是地基沉降计算结果科学、客观、合理的保证。
根据某工程岩土勘察报告, 站内工程地质钻探深度范围内地基土可分为二大层, 自上而下分别为:
①粘土 (Q4el) :粘土为硬塑状, 其力学性能较好。根据工程类比、地区经验, 推荐其天然重力密度γ=19.0k N/m3, 粘聚力c=20~30k Pa, 内摩擦角准=15~20°, 其承载力特征值fak=170~220k Pa, Es=6~10MPa。该层力学性能较好, 可作为天然地基持力层。
②泥岩夹卵砾石 (N2X) :根据工程类比、地区经验, 推荐其天然重力密度γ=21k N/m3, 承载力特征值fak=280~350k Pa, 该层物理力学性能好, 可作为天然地基持力层、下卧层及桩端持力层, 但该层对水极为敏感, 遇水极易软化, 设计施工注意此特性。
5.2 基础埋深的选取
本工程500k V GIS场地大部分位于挖方区, 最大挖方5.76m, 一小部分位于填方区, 最大填方1.26m, 根据地勘报告情况及地基处理情况, 在保证基础承载力的情况下, 尽量减小满深, 确定500k V GIS基础埋深为1.0m, 为了为防止雨水的浸泡, 考虑基础顶标高高出地面150mm。
5.3 地基变形计算深度的选取
采用变形比法确定地基变形计算深度。地基变形计算深度zn, 应符合《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) 5.3.6条的要求:
Δs′i———在计算深度范围内, 第i层土的计算变形值;
Δs′n———再由计算深度向上取厚度为Δz的土层计算变形值。
6 500k V GIS计算结果分析
6.1 模型的建立
根据500k V GIS场地的地质情况及地基处理措施, 对500k V GIS挖方区采用孤岛式独立基础, 填方小于4m的区域采用筏板基础, 对500k V GIS填方大于4m的区域采用直径600mm的旋挖钻孔桩筏基础。下面对500k V GIS基础的挖方区、填方小于4m的区域、填方大于4m的区域分别运用大型通用有限元软件ANSYS进行计算分析。
模型选取solid45, 该单元用于构造三维实体结构.单元通过8个节点来定义, 每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度单元具有塑性, 蠕变, 膨胀, 应力强化, 大变形和大应变能力。
6.2 独立基础计算分析
根据750k V GIS设备的荷载, 采用独立基础形式, 地基承载力很容易满足要求, 但GIS设备对地基变形要求严格, 设备伸缩节之间的埋件误差要求控制在约20mm内, 采用独立基础, 挖方区断路器基础沉降达到9.2mm, 填方小于4m区域断路器基础沉降达到16.2mm, 用同样的方法计算出其他设备基础的沉降满足电气设备的要求。
同样的方法建立其他单元的模型可以得出下表中的结论, 结果均满足要求。
其中A为断路器基础, B为母线支撑基础, C为隔离接地开关基础, D为套管基础, E为主母线接地开关基础 (见表2) 。
6.3 桩基础计算分析
对填方区大于4m的地方采用桩筏基础, 桩端持力层为强风化砂岩。根据《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 中的公式:
可计算出桩基础沉降量为6mm。对于单排桩的设备基础之间可以设置拉梁。拉梁承担受力的同时也可以调节不均匀沉降。
7 结论
通过分析目前较常用的几种GIS设备基础, 并结合文中500k V换流站的地质情况, 本着节省材料和方便施工的原则, 对500k V GIS挖方区采用孤岛式独立基础, 填方小于4m的区域采用筏板基础, 对GIS填方大于4m的区域采用直径600mm的旋挖钻孔桩筏基础。同时提出了保证埋件的水平的施工措施、控制大体积混凝土裂缝的措施。
摘要：本文分析了500k V变电站GIS设备基础形式, 并采用ANSYS软件对GIS的独立基础进行了算分析, 结合工程实际情况, 得出了最优结果。
关键词：变电站,分析,结果
参考文献
[1]刘强.500k V变电站GIS故障预防及相应故障分析[J].工程技术, 2011 (5) .
[2]王志军.GIS设备安装与调试技术在电力系统中变电站中的应用[J].中国新技术新产品, 2011.
变电站设备检修制度 篇2
电力施工
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第一条：检修人员要严格执行安全第一、质量第一的方针，保质保量全面完成本职工作任务。
第二条：检修人员要做到“三好四会”（管好、用好、修好；会操作、会检查、会维护、会排除障碍），经常向运行人员了解设备状
况，及时消除设备缺陷。
第三条：设备定期维护保养和计划检修制度，严格执行维修标准，确保设备安全，经济运行。
第四条：严格检修技术设备的交接验收工作，重点检修项目要进行试运行。设备改造后要写出书面报
告。
第五条：认真做好检修技术记录，积累各种技术资料。好范文版权所有
第六条：对发生事故和异常情况，要认真调查分析原因总结经验，吸取教训，不断改进工作。
变电站电气设备安装要点分析 篇3
【关键词】变电站;电气设备;安装要点
一、安装电气设备中的关键问题
1.由于电气设备的标准和规格的不统一，使用不当的话会给产业带来一些不必要的麻烦，甚至会引起严重后果。生产设备的规格、质量检测的标准和生产商的群众知名度、信誉度等这些因素都会影响产品的安全性，然而这些问题都应该是监理工作中引起重视的。
2.选择设备质量标准的问题。由于科学技术的迅速发展，在电气设备上更加先进的科技手段的运用，电气设备的新品种也越来越多，功能也得到了很大的提高。同时，电气设备的安装与使用是需要有着专业知识的工作人员的技术水平，由于应用的广泛.为了安全合理地使用，我们必须形成一个统一的标准来衡量电气设备。
3.着重监管重点部位的质量。鉴于电气设备的安装较为复杂，为了保证安装合理和安全，我们就必须严格的监督整个安装过程.特别是重点部位的安装工作。为了检测重点部位是否安装合理得当，需要由专门的技术人员进行运试环节测试，根据这种测试，我们就可以知道电气设备的安装质量。
4.安装材料的检查和验收易出现问题。因为电气设备的安装于应用涉及到国民的生命财产安全，所以必须做到严格的控制它的安装材料。在购买安装材料的时候，应该严格把好质量关，这是监管工作必须做到的。在进行设备安装之前，就应该做好最基本的检查工作，仔细地检查安装材料的型号、质量等是否合格，做好相应的记录，以便核对。
5.设备安装时需注意安全问题。电气设备的安装是具有一定危险性的，比如我们常见的接线穿线的施工、避雷系统的施工等这些工作是容易出现事故的这就需要我们电气工作人员在工作的时候要特别注意防范，检查好各种隐患，尽可能的做好各种防范工作。
二、电气设备安装要点分析
1.变电站变压器安装要点
变电站变压器安装是整个设备安装的中心，因此要予以高度关注，要从技术的角度出发，形成对变压器安装的全面控制，安装变压器时要确定安装计划，要根据电力变压器的安装工序进行[变压器及附件接收-现场检查-安装前准备（包括绝缘油处理、附件清洗、注油排氨气、升高座、套管试验）-器身检查-总体复装-（散热器安装、套管式CT安装、高中低压套管安装、储油柜及连管安装、其它组件安装）-真空注油-热油循环-补充注油及静放密封性试验一二次接线及启动试验]。在科学的规划好变压器安装工期的基础上，合理计算工作量和安装人数，做到对安装质量和安装进程的科学而全面的控制、特别注意变压器在安装前要根据行业要求做好变压器外观的检查、芯部检查以及安装前和安装后的相关试验，避免投入运行后存在性能和安全隐患。
2.配电箱安装要点
在安装配电箱的过程中，常常会遇到如下问题：配电箱的落地组件接点不规范，使接地线缆的冗余性不符合标准;配电箱上的开孔混乱，尤其是在进行电气焊操作时，配电箱表面的油漆必然会出现破损的现象，这一方面影响了油漆的保护功能，另一方面也影响了箱体的美观;在安装到墙角的时候，很容易会发生配电箱门由于空间限制而无法全部打开的问题;配电箱一般形状并不是平直的，所以容易出现配电箱和墙之间存在较大空隙的现象。
对于上述的各种问题，一般通过如下方式予以应对：首先，要严格按照相关的供电设计需求和规划，切实保证接地线缆、焊点焊接等达到标准其次，要保证变电站的各种设备的标称容量和实际容量能够保持一致，同时满足电气安装方面的各种标准最后，要加强现场勘测和反馈机制，根据现场中获得的实际数据，调整和完善配电箱的安装方案。
3.电线套管部署要点
电线套管是保护线缆的重要措施，其質量高低直接影响整个工程的质量电线套管部署过程中容易出现的问题主要有铺设过程中存在严重的多层叠放和交叉现象，造成维护、检修、升级等的困难增加;套管埋入墙体或地而的深度未达到设计规范中的要求;预制板中有明显的敷管交叉现象，引发电气设备安装的其他问题;穿线管曲径不达标，导致线缆弯皱和死弯。
对于这一问题，一般要注意以下几个方面：首先，在暗明管进箱和出箱的地方要尽可能的保证其畅通，如果当管线数日较多时，要采取并排的方式尽量降低其影响其次，要完善进入配电箱的套管的平滑程度，避免出现拐弯角度大等问题，同时将管道扣紧箱体外壳此外，要尽可能的防庄出现线管并排或距离线缆太近的问题，如果在施工过程中难以保持足够的距离，要用小块的水泥置于它们之间用于隔离最后，线缆套管要尽可能埋在墙体或地内，防止暴露在外而导致意外
4.管道预埋要点
管道在预埋过程中，如果施工不规范，很容易出现如下问题：没有建设必须的防水设施，导致管道渗水和透水问题;在管道的弯曲处用各种加热方法使管道受热完全，没有用规范的弯管机工艺处理;管道在预埋时，深度不够，使铺设出现偏离设计的现象，导致整体铺设混乱;管道材质不达标。
对于该类问题，一般采用如下方式来解决：首先要重视管道防水部分的建设，按照相关的标准严格保证防水措施质量，必要时可以聘请具有专业资质的防水施工团队来完成该方面的工作其次，要严格保证管道弯曲处的处理方法和结果符合相关的规范、标准，一般来说曲度约为外径的十分之一左右为宜。最后，要严格保证管道的质量和厚度，选择合理的材料。
5.电缆线路的安装要点
电缆支架的安装要牢固，要结实;固定支架吊架应按设计要求;转弯半径电缆桥架弯应不小于最小允许的电缆桥架最大弯曲半径;电缆桥架全长均应有良好的接地。
用轴架将电缆盘支起，电缆盘应架设牢固，档板的边缘与地面之间距离应不少于100mm。在敷设时要注意移动方向不能放松。电缆敷设要统一听从指挥，安排专门人员领线，专门人员检验。互相之间应有可靠的联络通讯。在一根电缆敷设完成后，应马上沿线整理挂上电缆牌，接着开始下一根电缆的敷设。在一些重要的转弯处每根电缆都应一致地、相互平行地转育。电缆在敷设的时候要注意电缆的弯曲半径要符合规范规定，电缆的类型和规格应符合设计要求，电缆绑扎固定统一使用镀塑黑绑线，固定应结实，控制电缆固定间距为800mm，截面面积大的动力电缆固定间距1.5m，截面面积小的动力电缆固定间距同控制电缆。电缆在敷设时，要从电缆轴的上端引出，不能把电缆在地面上及支架上摩擦施拉。电缆上不要有艳装压扁等未消除的损坏。
三、结束语
把握变电站电气设备的安装要点，是确保电力系统稳定的重要保障，作为技术人员，必须不断摸索和总结实践经验，对变电站电气设备的安装技术进行深入的掌握，并积极借鉴其他变电站在此方面的先进技术经验，从而增强变电站的可靠性和效率性。
参考文献
[1]余忠田.浅析变电电气设备安装调试与技术分析[J].中国新技术新产品，2010（23）.
[2]陆海.变电站电气设备安装技术要点探讨[J].现代商贸工业，2010（17）.
变电站设备基础 篇4
GIS电气设备是变电站中最主要、最关键的设备之一, 该设备安全运行对整个变电站意义重大, 为防止套管内六氟化硫气体泄漏, GIS电气设备对基础变形有严格要求。GIS电气设备厂家要求设备基础的水平误差不得超过±5 mm (在日本这一要求更高, 水平误差不得超过±3mm) , 相邻设备基础间的沉降差不得大于±10 mm, 这个要求比普通工业与民用建筑相邻柱基沉降差允许值提高了近10倍。
要满足这个要求存在的难题就是如何控制相邻GIS电气设备基础间的沉降差。而造成沉降差的原因主要存在于2个方面:一是结构性沉降差, 二是安装性沉降差。结构性沉降差产生的原因包括地基的处理方式和基础型式的选择, 而安装性沉降差产生的原因则包括设备预埋件的埋置方式以及安装焊接时的变形。后者可以通过细化预埋件埋置方式和安装焊接施工工艺的方法来避免安装性沉降差的产生, 结构性沉降差就需要对设备地基基础进行优化设计, 从而满足设备对基础变形的要求。
本文针对山西省忻州市某220k V变电站GIS电气设备地基基础方案进行优化设计, 力求合理的技术经济指标。该变电站位于山西省忻州市岢岚县境内, 根据《中国地震动参数区划图》 (GB18306-2001) , 本工程所在地区的地震基本烈度为Ⅵ度, 地震动峰值加速度为0.05g。建筑场地类别为Ⅱ类, 属对建筑抗震一般地段, 该场地地层属非液化地层。根据钻探情况及试验结果, 表层杂填土 (1) 1及素填土 (1) 2分布不稳定, 土质杂乱, 结构松散, 不宜作建筑物天然地基持力层, 需挖除或换填处理。粉土 (2) 1厚度不大, 分布不均, 可作为一般建筑物持力层, 重要建筑物建议挖除或进行处理。卵石层 (2) 厚度较大, 承载力特征值fak=450k Pa, 为站址较好的持力层。粉质粘土 (3) 承载力特征值fak=190k Pa, 为该场地较好的下卧层。
GIS电气设备常规处理方案为:基础采用大块式整板基础方案。本文综合考虑变电站场地地质条件、设备荷载特点及变形要求, 基础推荐采用优化设计方案:弹性地基梁条形基础加连梁。与常规整板基础相比, 采用弹性地基梁条形基础加连梁, 在节省混凝土方量的同时基础仍可保持很大的刚度, 对变形有很强的调整能力, 有利于减小沉降差, 同时混凝土方量的减少亦可有效降低浇筑过程中水化热的产生, 减少混凝土裂缝等施工质量问题出现的概率。
通过对两种方案的技术经济比较, 优化方案相比大块式基础方案节省混凝土用量69%, 造价省约34%, 实现了可观的经济效益和社会效益。
1 变电站基本情况介绍
该220k V变电站位于山西省忻州市岢岚县境内, 全站长124m, 宽88.5m, 担负着区域内厂矿生产及居民生活安全供电的重任。其中220k V配电装置采用了GIS电气设备, 110k V配电装置采取常规AIS布置。220k V GIS交流场布置在站址的东北侧, 220k V向东北出线;110k V AIS交流场布置在站址的西南侧, 110k V向西南出线。
1.1 GIS电气设备及其基础的特点
GIS电气设备是将母线、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等主要元件, 组合封闭在接地的金属壳体内 (仅把出线套管或电缆终端裸露在外部) , 充以一定压力的SF6气体作为绝缘介质组成的成套开关设备。它有可靠性高、设备尺寸小, 节约占地等优点, 是变电站内的关键设备之一。
作为支承GIS设备的基础, 具有如下几个特点:
(1) GIS设备是工程中关键设备, 由于设备的重要程度, GIS基础抗震设防类别为乙类, 基础设计等级为甲级。
(2) GIS基础对沉降要求很严格。为保证设备的正常安装与运行, GIS设备厂家对GIS基础的相对沉降都有严格的限制条件。
(3) GIS基础长度较长。GIS设备与电气出线要相配套, 使得其布置呈现长度较长的“一”字形, 基础尺寸较大。
1.2 220k V GIS电气设备荷载资料
220k V GIS设备荷载较小, 较为集中于断路器、隔离开关、避雷器、进出线套管处, 其余荷载则更小。220k V GIS设备主要荷载资料详见表1。
1.3 GIS基础常规设计
220k V GIS基础虽然上部荷载小、但沉降差要求严格。因此, 无论地基情况如何, 为了满足设备对基础沉降的要求, 220k V GIS基础通常设计成大块式或筏板式。
大块式GIS基础混凝土体积较大, 材料利用率低, 具有较大优化空间。
2 GIS基础优化设计
2.1 GIS基础沉降指标优化
为了满足设备对基础沉降的要求, 设计时必须严格控制GIS基础的总沉降量与相对沉降差。为了控制基础总沉降量, 一般思路如下:地基采用天然地基或复合地基时, 控制基底应力值在较小的范围内;地基采用刚性桩时, 控制基桩反力值在合理的范围内。为了控制相对沉降, 必然要增加基础的纵向刚度, 这就是通常采用筏板式基础和大块式基础的原因。由此可知, GIS设备对基础沉降及沉降差的要求往往决定了地基处理选择及GIS基础的结构选型, 决定了设计处理方案的经济性。因此, 设计方要认真和GIS设备厂家协商基础合理的沉降指标, 这很重要。
通过走访及电话咨询等方式和多个设备厂家交流协商, 有了一致的共识:220k V GIS基础不均匀沉降最大可按0.3%来控制, 沉降差每10m不宜超过30mm;超过此范围, 设备需作特殊处理, 会增加特别费用。
根据调研结果, 本工程GIS基础按相对沉降小于0.3%, 即每10m沉降差不超过30mm来控制。在此前提下, 才能有的放矢的、行之有效的对GIS基础进行优化。
2.2 GIS基础优化分析
根据GIS基础平面尺寸较大的特点, 优化GIS基础第一步应减小基础底面积。根据地耐力及相对沉降差指标优化基础面积。
根据GIS基础厚度较大的特点, 优化GIS基础第二步应减小基础厚度, 采用主次梁式楼盖的结构时, 减小梁宽, 减小板厚度。这样一方面可减小混凝土量, 从而减轻自重, 减小梁的变形, 另一方面可减地基反力, 进而减小基础沉降量, 变相增大了结构的刚度。
2.3 GIS基础优化设计
通过优化分析, 结合本工程特点, GIS设备基础可以采用以下优化设计方案:弹性地基梁条形基础加连梁方案。
GIS设备支承处设置连梁, 两端支撑于两端弹性地基梁条形基础。该方案具体布置见图1。
2.4 设计方案技术比较
优化方案采用弹性地基梁条形基础加连梁, 在节省混凝土方量的同时基础仍可保持很大的刚度, 对变形有很强的调整能力, 有利于减小沉降差;采用主次梁结构, 可有效降低浇筑过程中水化热的产生, 减少混凝土裂缝等施工质量问题出现的概率。经细致分析及计算, 本工程优化方案的主要技术指标详见表2。
常规方案采用大块式GIS基础施工较为简单, 但设计时要不断调整基础面积, 整体计算沉降量及沉降差, 较为繁琐。经细致分析及计算, 本工程常规方案主要技术指标详见表3。
2.5 设计方案经济比较
为比较优化方案与常规方案的经济性, 取GIS设备基础工程量进行对比, 详见表4。
从表4可以看出, 优化方案比常规方案总造价低16万元, 资金节省约34%, 具有很好的经济性。
3 结论
综合以上技术经济分析, 得出以下结论:
(1) 本工程GIS电气设备基础按相对沉降小于0.3%, 即每10m沉降差不超过30mm来控制。
(2) 采用弹性地基梁条形基础加连梁, 在节省混凝土方量的同时基础仍可保持很大的刚度, 对变形有很强的调整能力, 有利于减小沉降差。
(3) 采用主次梁结构, 可有效降低浇筑过程中水化热的产生, 减少混凝土裂缝等施工质量问题出现的概率。
因此本工程220k V GIS电气设备地基基础处理推荐采用优化方案, 即弹性地基梁条形基础加连梁方案。
参考文献
[1]刘振亚.国家电网公司基建部.国家电网公司输变电工程通用设计[M].北京:中国电力出版社, 2011.
[2]王炽欣, 马志红.超长室外GIS设备基础的沉降与裂缝控制[J].电力建设, 2005 (11) .
[3]荣发兵.某变电站110kV GIS电气设备基础处理方案论证[J].山西建筑, 2011 (06) .
变电站设备作用实习报告 篇5
今年的实习我们参观了泰安市红庙变电所,这是一个将220kv转换为110kv和35kv的变电所.220kv的高压电由三路进来经电流互感器.电压互感器,等装置送到了三根母线上.母线的相是有颜色分辨的有红 黄 绿.母线运用的是硬母线.双母线配电的标准..变电站（Substation）是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。
变电站主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线，隔离开关，接地开关，断路器，电力变压器（主变），站用变，电压互感器TV（PT）、电流互感器TA(CT），避雷针。
变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站；10kV开闭所；箱式变电站。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。
变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、机电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。
变电站在特定的环境中；是将AC—DC—AC转换过程。像海底输电电缆以及远距离的输送中。有些采用高压直流输变电形式。直流输电克服交流输电的容抗损耗。具有节能效应。变电站各设备的作用及应用
并联电抗器作用
削弱空载或轻载线路中的电容效应，降低工频过电压；同时利用其中性点经小电抗接地来补偿潜供电流，加速潜供电弧的熄灭。
消弧线圈
消弧线圈是一个带有铁芯的电感线圈，铁芯具有间隙，以使得到较大的电感电流，线圈的接地侧有若干个抽头，以便在一定的范围内分级调节电感的大小。消弧线圈一般接于变压器或发电机的中性点。
主要用于中性点不直接接地的电力系统中，当发生单相金属性接地故障时，补偿接地电容电流，使其值在允许的范围内。
互感器 的作用
互感器是将高电压和大电流变换成适合仪表或保护装置使用的低电压和电流。⑴作用：
①互感器与测量仪表配合，对设备和线路的电压、电流、功率等进行测量。②互感器与继电器或保护装置配合，对电气设备、电力系统设备进行保护。
③互感器能使测量仪表、继电保护装置与电气设备的高电压隔离，保证运行值班员的人身安全和二次设备的安全。
④将电路的电压、电流变换成统一的标准值，以利仪表、继电器等二次设备标准化 隔离开关
⑴隔离开关的作用：将电气设备与带电部分隔离开，以保证电气设备能安全地进行检修或故障处理；改变运行方式（如在双母线接线的电路中，可将设备或线路从一组母线切换至另一组母线上）
⑵隔离开关的分类
①按安装地点分类：屋内型和屋外型
②按绝缘支柱数目分类：单立柱式、双立柱式、三柱式。
③按用途分类：输配电用、发电机引出线用、变压器中性点接地用和快分用四种。④按断口两侧闭市接地刀情况分类：单接地、双接地和不接地三种。
⑤按触头运动方式分类：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式。
⑥按现用操动机构分类：手动、电动和气动操作等。
⑦按极数分为单极和三极隔离开关。
⑶对隔离开关的基本要求
①就有明显的断开点，易于鉴别是否与电源断开。
②断开点之间，应有可靠的绝缘，即就有足够的距离，在恶劣的气象条件下或过电压相间闪络的情况下，不致从断开点击穿，以保证检修人员的人身安全。
③运行中应有足够的热稳定和动稳定性，尤其不能因电动力作用而自动断开，否则将会造成重大事故。
④结构就尽量简单，动作可靠，对带有接地刀的隔离开关，必须有闭锁装置，保证先断开隔离开关再合上接地刀或先断开接地刀再合上隔离开关的操作要求。
继电保护及安全自动装置
⑴继电保护和安全自动装置的基本要求：可靠性、安全性、灵敏性、选择性、速动性。⑵继电保护分类：主保护和后备保护。主保护在发生故障时，就首先正确可靠地动作，在最短时间内或不带时限地切除保护范围内的故障。如变压器的差动保护、输电线路的高频保护、距离保护、零序电流保护等。
后备保护是当被保护电气设备、输电线路的主保护或断路器失灵时起作用的保护，如变压器、输电线路的过流保护。
⑶安全自动装置：如输电线路自动重合闸装置，厂用电备用电源自动投入装置，变电所母线或分段母线备用电源自动投入装置，自动按频率减载装置，电气制动和自动切机装置等。断路器
⑴断路器的作用：通过断路器将设备投入（接通）或退出（断开）运行。当电气设备或线路发生故障时，由继电保护动作控制断路器，使故障设备或线路从电力系统中迅速切除，保证电力系统内无故障设备的运行。
⑵断路器的构成：开断元件、支持绝缘的元件、传动元件、基座以及操动机构组成。配变投运前应落实的三项措施
随着系统容量和电网规模的扩大，配电变压器故障给电网安全经济运行带来的影响越来越大。为确保其稳定运行，最基础的工作就是做好日常维护和投运前检查。下面介绍配电变压器投运前应落实的三项措施。
一是正确配备高低压侧保护。配电变压器高压侧采用跌落式熔断器的熔断件，可按通过配电变压器的最大持续工作电流进行选择。一般取经验值：100千伏安以上的配电变压器，按高压侧额定电流的2.0~2.5倍选择；100千伏安以下的配电变压器，按高压侧额定电流的1.5~2.0倍选择，但不得小于3安。配电变压器的低压侧熔断件一般配以合适的负荷开关、空气断路器或脱扣器，不单独使用。一般按配电变压器的低压侧额定电流稍大一些选择熔丝；按断流能力不小于1.5倍配电变压器的低压侧额定电流，或大于配电变压器低压侧出口处的短路电流选择负荷开关、空气断路器或脱扣器。
二是合理安装防雷装置。在配电变压器高压侧装设避雷器，能有效防止高压侧线路落雷时雷电波袭入而损坏变压器。高压侧装设避雷器后，避雷器接地线应与变压器外壳以及低压侧中性点连接后共同接地，以充分发挥避雷器限压作用和防止逆闪络。对于Y，yn0接线配电变压器，即使高压侧装有避雷器，仍然不能避免来自高压侧进行波的反变换过电压或来自低压侧进行波的正变换过电压。因正、反变换过电压是由于低压绕组过电压引起，因此，在低压侧也装设避雷器就可以限制低压绕组过电压的幅值，正、反变换过电压也就得到了有效抑制，从而保护高压绕组。
三是处理好接地装置。接地装置质量是配电变压器的防雷装置能否起到良好保护作用的关键。因此，接地可靠，符合技术规范，才能很好地起到分流作用，才能保护变压器。为此，在配电变压器安装时就应处理好接地装置。根据土壤情况，对土壤电阻率不合格的还应采取特殊降阻措施，如增加降阻剂、碳粉等。接地电阻值应满足技术规程要求，对于100千伏安以上的配电变压器，接地电阻值不超过4欧姆；重复接地每台不少于3处，每处接地电阻值不超过10欧姆。对于100千伏安及以下的配电变压器，接地电阻值不超过10欧姆；重复接地每台不少于3处，每处接地电阻值不超过30欧姆。而避雷器接地引下线（即与配电变压器外壳间的连线）要越短越好。
变电站设备基础 篇6
110k V变电站继电保护设备安装前应做好以下准备工作:一是土建全部完成, 现场具备电气施工条件;二是所有材料、机具、设备全部到位;三是所有图纸资料审核无误。考虑天气原因, 变电站继电保护设备安装工作宜按照先室外、后室内的方式进行, 或根据实际情况作相应更改。设备安装施工工序可按照下述安排进行, 其中后3项施工工序可视施工进度以及人员安排情况交叉进行。
1.1等电位接地铜排敷设
1.1.1工艺要点
(1) 新建变电站应在主控室、保护室、通信室、敷设二次电缆的沟道、开关场的就地端子箱及保护用结合滤波器等处, 使用截面不小于100mm2的裸铜排 (缆) 敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。
(2) 在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内, 按柜屏布置的方向敷设100mm2的专用铜排 (缆) , 将该专用铜排 (缆) 首末端连接, 形成保护室内的等电位接地网。保护室内的等电位接地网必须用至少4根以上、截面不小于50mm2的铜排 (缆) 与厂、站的主接地网在电缆竖井处可靠连接。
1.1.2注意事项
等电位接地铜排通过螺栓在电缆沟内与电缆支架连接固定;等电位接地网通过铜排与主接地网连接处必须搪锡;接地铜排宜采用搭接焊, 其搭接长度为其宽度的2倍 (且至少3个棱边焊接) 。
1.2保护屏柜安装
1.2.1安装流程
(1) 在靠近安装现场处进行拆箱作业时, 已拆包装箱的保护屏应随即搬运到安装地点。
(2) 安装组立, 检查相邻屏柜的接触情况, 应满足技术要求。
(3) 屏体的组立应从已测量好尺寸的一侧开始, 逐屏进行。调整方法通过测量保护屏的垂直、水平度来实施。
1.2.2技术要求
(1) 屏的垂直度允许偏差不大于1.5mm。
(2) 屏的水平偏差:相邻2屏顶部偏差不大于2mm, 成列屏顶部偏差不大于5mm。
(3) 屏面偏差:相邻2屏边偏差不大于1mm, 成列屏面偏差不大于5mm。
(4) 屏间接缝误差不大于2mm。
1.2.3注意事项
(1) 进行设备拆箱时, 所用工具不得触及屏面漆膜及外露设备;拆除的箱板应及时运出工作场地, 以防绊倒作业人员。
(2) 保护屏柜开箱时, 施工人员应会同现场监理、业主方代表进行, 开箱时应先检查保护屏柜是否有损坏或是否与实际需求不符, 及时向物资部门反映;开箱全过程应拍摄数码照片, 以便记录设备完好或是损坏情况。
1.3二次电缆敷设
1.3.1施工流程
(1) 电缆敷设应从下面第一层支架上开始, 排满一层后再排上一层, 且敷设工作开始时应先敷设控制电缆, 电力电缆应尽量敷设在最上层。
(2) 每层支架最里侧应敷设引至最远处配电装置的电缆, 由里向外逐渐缩短敷设长度。避免在同一层支架上出现敷设方向不同的电缆。
(3) 由电缆主沟向电缆支沟的电缆, 原则上应设在同一层支架上;当受电压等级或电缆数量限制时, 则应将需转弯的电缆敷设在支架上靠近朝支沟转向的一侧。
(4) 同一条电缆沟内两侧均设有支架时, 应敷设完一侧的同类电缆后再敷设另一侧的同类电缆, 且每侧电缆应尽量避免向另一侧方向的配电装置引出, 减少交叉的可能。
(5) 控制室内保护屏间的电缆, 考虑到长度有限, 一律待主体电缆全部敷设后再进行。
1.3.2技术要点
(1) 室外电缆不外露, 电缆护管进入设备箱约10~20mm;如使用蛇形管, 蛇形管端部应使用专用接头。
(2) 电缆护管与地面垂直并与构支架平行, 多个同一构支架或设备安装单根电缆管时, 应在同一轴线上;多根电缆管排装时, 弯曲半径和高度应一致;管口应光滑无毛刺, 电缆管应接地;敷设电缆管时, 中间应尽量减少弯头, 弯头不应超过3个, 直角弯不应超过2个。
(3) 敷设电缆应平直、顺畅, 不允许直线沟内支架上电缆有弯曲或下垂现象;电缆沟转弯、电缆层井口处的电缆弯曲弧度一致、绑扎牢固, 避免交叉;电缆在终端、建筑物进出口、排管进出口、电缆沟转弯等处应装设标识牌, 标识清晰。
(4) 敷设时, 电缆在支架上应排列整齐, 不得交叉;敷设后, 应及时在电缆两头以及电缆竖井处装设标志牌, 并将电缆在支架上加以固定。
(5) 在每层支架上并排敷设的电缆, 其走向应一致;在电缆沟分支处, 每层并排的电缆之间不得交叉;电力电缆与控制电缆原则上应分层布置, 且应按电压等级分层排列, 一般控制电缆放于电力电缆下面, 1k V及以下电力电缆放于1k V以上电力电缆下面。
(6) 电缆的固定应符合下列要求:水平敷设的电缆, 在电缆首位两端、转弯和中间接头处两端的支架上固定;垂直敷设的电缆, 在每一个支架上固定。
(7) 电缆敷设完毕后, 预留的备用长度应设置在终端头附近, 并采取保护措施, 防止损伤。
1.4电缆头制作及电缆绑扎
1.4.1施工流程
进行电缆剥切前, 应将所有电缆在保护屏或端子箱内进行临时绑扎, 电缆头制作工作完成后, 再根据端子排接线图把电缆头按配线顺序排列整齐, 电缆头离保护屏柜底部封堵面不小于150mm, 然后在电缆头端部约50~100mm处, 用扎带把所有电缆固定绑扎牢固。
1.4.2工艺要点
(1) 控制电缆终端头可采用塑料终端头套封或绝缘带包缠密封, 但应有防潮措施。
(2) 同一根控制电缆应对电缆铠装进行一点接地, 以防止在出现接地故障时因2点接地而造成铠装分流的可能。
(3) 进入保护屏或其他设备的电缆应排列整齐、固定牢靠、接地良好;钢带的断口处必须扎紧;屏蔽电缆的屏蔽层应接地。
(4) 将所有电缆的标志牌更换绑线后绑扎在相应的电缆上, 以便于检查核对。
1.5二次接线
1.5.1二次回路接线的工艺要求
(1) 盘柜内导线不应有接头, 导线、电缆无损伤。
(2) 电缆芯线和所配导线的端部均应标明其回路编号, 编号应正确, 字迹清晰且不易脱色。
(3) 配线应整齐, 清晰美观, 导线绝缘良好, 无损坏。
(4) 每个接线端子的每侧接线应为1根, 不超过2根, 插接不同截面的导线不得接在同1个端子中, 螺栓连接端子接2根线时, 中间应加平垫。
(5) 二次回路接地应设专用螺栓。
(6) 备用芯应留有适当的余量, 所有备用芯应长度一致, 有号码标识, 金属芯线不外露, 尾端应有防尘帽。
1.5.2注意事项
进行二次电缆头制作和二次接线工作前, 要将电缆沟盖板全部盖严, 避免踏空摔伤;二次接线工作前, 所有二次线应进行芯线核对, 并套对应的号码筒;采用线环方式连接, 线环应按螺钉旋紧的方向弯曲;接线工作完成后, 应由另1名有工作经验的人进行图实相符核对工作, 防止误接线。
1.6防火封堵、电缆接地及其他
1.6.1防火封堵
在户外电缆沟内至控制室或配电装置的沟道入口处、电缆竖井内、电缆至屏 (柜、箱、台) 开孔部位、电缆穿管等处均应实施防火封堵;户外电缆沟的隔断采用防火墙, 防火墙两侧采用厚度10mm以上的防火隔板封隔, 中间采用无机堵料、防火包或耐火砖堆砌, 防火墙内的电缆周围必须采用不得小于20mm的有机堵料进行包裹, 紧靠防火墙两侧不小于1m区段内所有电缆应加涂防火涂料;防火封堵应严密、平整 (电缆管口的堵料要成圆弧形) , 有机堵料不能与电缆芯线及网络电缆直接接触。
1.6.2屏蔽接地
电缆的屏蔽线宜在电缆背面成束引出, 编织在一起引至接地排, 单束的电缆屏蔽线根数不超过3根, 引至接地排时应排列自然美观;屏蔽线接至接地排时, 可以采用单根压接或多根压接的方式, 多根压接时数量控制在3根以内, 并对线鼻子的根部进行热缩处理, 压接应牢固、可靠;屏蔽线接至接地排的接线方式一致, 弧度一致。
交流电流、电压回路接地, 应与电缆屏蔽接地采用不同的接地螺栓, 且应设专门的接地标识, 以方便后期维护。
1.6.3设备标识
变电站设备验收要点探讨 篇7
验收的原则
验收应贯彻施工人员自检和验收人员检查相结合的原则。
施工人员严肃认真的工作态度、敬业精神以及较高的施工水平是确保设备质量优良的关键, 只有按照质量标准自检合格后才能交工。
验收人员专业技能的高低、良好的工作态度和敬业精神, 是保证设备验收合格的前提。验收人员能在验收中发现问题、指出工程中有可能存在的弊端, 是保证设备零缺陷运行的关键。
验收的内容和基本步骤
验收中应重点把握设备功能和技术指标两大因素。设备的功能要根据设备规范中的有关技术指标来衡量其是否合格或达标。技术指标要依据专业规程的具体规定进行把关, 与规程不符或达不到要求时, 应做进一步的检查和分析, 找出存在的原因并进行处理后继续做有关试验, 鉴定设备是否合格或达标。验收中, 不仅要检查检修设备本体, 还要检查相应的检修记录、技术参数、试验数据以及检修工程中变更的设备系统和结构、更换的备品备件、耗用材料、工时使用情况等, 上述验收合格后要填写验收合格单。
在验收工作中, 通常采取三级验收制度, 即班组、运维检修部、公司。主要根据所交接设备的复杂程度和重要性安排相关人员参加验收。
主要设备验收实例
设备安装或检修后应验收合格后方能投入运行, 验收时应检查检修技术文件并进行外观检查。检修技术文件应齐全并填写正确, 主要检修项目和检修质量、试验项目和试验结果等。
变压器验收作业卡
结语
变电站设备基础 篇8
1 采用避雷针防止雷直击变电站内设备
避雷针是一种防变电站直击雷的避雷保护装置。装设在比变电站内设备高得多的避雷针, 利用自身产生的向上先导来改变雷云向下先导的走向, 将落雷点吸引到自己身上来, 以保护站内设备不易遭受雷击。避雷针遭受直接雷击后, 避雷针接闪器及引下线在通过雷电电流时出现瞬时高压, 会对周围产生旁侧闪络放电, 因此应尽可能降低避雷针的接地电阻, 同时, 要确保电力设备与避雷针间存在一定的距离, 防止反击现象。35kV变电站必须装有独立的避雷针, 并满足不发生反击的要求;对于110kV及以上的变电站, 由于绝缘水平较高, 可以将避雷针直接装设在变电站的架构上, 雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。避雷针的接地电阻一般要求小于10Ω, 对土壤电阻率较高的地区, 可以酌情放宽一些, 但要求小于30Ω。
避雷针的保护范围是以它对直击雷的保护空间来表示的。避雷针的保护范围是与一定的绕击率相对应的。
绕击率是某一物体处在避雷针的保护范围内, 由于雷电的放电路径受很多偶然因素的影响, 存在很大的不确定性, 仍不能绝对保证被保护对象不遭受雷击, 该被保护对象在此情况下受雷击的概率就是绕击率。对避雷针来说, 可以理解为:100次雷击有99次落在避雷针上, 1次落在其保护的对象上。避雷针的保护范围与给定的绕击率有关, 给定的绕击率为1%时比绕击率为0.1%的保护范围要大得多。绕击率与雷电流本身的参数也有关系, 雷电流越大绕击率就越小。
关于避雷针 (线) 保护范围的计算方法, 我国常采用折线法计算, 在第二讲避雷针及避雷器中已经进行了介绍。但国际电工委员会 (IEC) 推荐的避雷针 (线) 保护范围的计算方法为滚球法。滚球法系几何模拟法, 它以放电路径几何距离的长短作为避雷针保护范围的判据。假设雷电先导是一个从雷云出发, 不受地面任何特征影响的自由发展的放电。只有当该雷电先导到达大地附近一定高度时, 先导才开始向地面突出物偏转。此时, 从某一雷击偏转点B到避雷针和大地画弧, 圆弧下的面积则为避雷针的保护范围, 如图1所示。
滚球法实际上是以半径为hr的一个球体沿需要防直击雷的部位滚动。当球体只触及避雷针接闪器 (包括被用作接闪器的金属物) 或地面 (包括与大地接触并能承受雷击的金属物) , 而不触及需要保护的部位时, 则该部位就得到避雷针的保护。以单支避雷针为例用滚球法求其保护范围的算法如下:
当避雷针的高度h≤hr时: (1) 距地面hr处作一条平行于地面的平行线。 (2) 以针尖为圆心, hr为半径, 作弧线交于平行线A、B两点。 (3) 以A、B为圆心, hr为半径, 作弧线与针尖相交并与地面相切, 从该弧线起到地面止就是避雷针的保护范围, 该范围是一个对称的锥体。 (4) 避雷针在hx高度的水平面上的保护半径为:。式中:rx为避雷针在hx高度的水平面上的保护半径 (m) ;hx为被保护物的高度 (m) ;hr为滚球半径, 取值查表确定。
当避雷针的高度h>hr时:在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针的针尖作圆心, 其余作法同上。
双支等高避雷针、双支不等高避雷针和四支等高避雷针的保护范围的计算都可以应用滚球法求得。按照滚球法计算出的避雷针的保护范围, 比我国采用的折线法计算出的要小, 当被保护对象低于20m高度时, 滚球法算出的避雷针保护范围与折线法算出的保护范围基本一致。
2 采用电力避雷器防止雷电入侵波损坏电力设备
电力避雷器是一种限制由输配电线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的电气设备。实质上它是一种放电器, 并联在被保护设备的附近, 当作用电压超过电力避雷器的放电电压时, 避雷器即先放电, 限制了过电压, 从而保护了其他电气设备绝缘免遭损坏。在第二讲已经对避雷器进行了介绍。
目前使用的电力避雷器有4类:保护间隙、阀型避雷器、排气式避雷器、氧化锌避雷器。几种电力避雷器的保护作用原理如图2所示: (1) 保护间隙, 雷电压侵入波超过保护间隙的击穿强度时, 间隙被击穿, 从而限制了侵入电气设备的过电压幅值。侵入波过去后, 间隙的绝缘强度应能自行恢复, 电力设备能够继续运行。 (2) 阀型避雷器, 它由许多短间隙串联组成放电间隙。为了改善保护性能, 还串联有碳化硅非线性电阻片。 (3) 排气式避雷器, 它是通过产气、磁吹等方式将放电电弧拉长便于过电压消失后能迅速熄灭放电电弧, 比普通的间隙具有较强的绝缘强度恢复能力。 (4) 氧化锌避雷器, 它一般不需要串联放电间隙, 而只由氧化锌非线性电阻片组成, 是目前保护性能最好的一种无间隙避雷器。图2中过电压通过避雷器后电压幅值大为降低, 实际变电站避雷器的保护原理比图2所示更为丰富, 特别是对线圈类设备如变压器, 当避雷器离变压器较近时, 雷电入侵波达到变压器时产生反射, 反射波回到避雷器时抬高了避雷器上雷电过电压, 引起避雷器提前在入侵波的波头放电, 达到更好的保护效果。
电力避雷器应具有良好的伏秒特性, 其伏秒特性要低于电气设备的伏秒特性, 而高于电气设备上可能出现的最高工频电压, 以实现合理的绝缘配合;其次应具有较强的绝缘强度自恢复能力, 以利于快速切断工频续流, 使电力系统能继续运行。电力避雷器结构设计和发展, 就是围绕这两个基本要求进行。
保护间隙放电时电压会突降, 造成系统接地, 产生较大的接地短路电流, 对运行设备相当于突然施加一个陡波很大的截波, 可能对被保护设备造成较大的破坏, 因此除了输电线路外, 变电站一般不采用保护间隙进行防雷保护。氧化锌避雷器上的电压始终不低于设备的最高运行电压, 具有良好的伏秒特性, 不会对被保护设备造成伤害, 性能稳定, 抗老化能力强, 具有耐受多重雷和重复动作的操作冲击过电压能力, 是目前使用最广的变电站防雷保护设备。
3 加强变电站进线段的防雷保护
变电站的雷电侵入波事故约有50%是由雷击变电站1km内的线路引起, 将临近变电站1～2km线路称为进线段, 变电站进线段是变电站防雷保护的重点。对变电站进线实施防雷保护, 其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时, 将有行波沿导线向变电站行进, 其幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压。线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此, 在靠近变电站的进线上加装避雷线、降低避雷线的保护角、加装避雷器是防雷的主要措施。如果没采取一些必要的措施, 当靠近变电站的进线上遭受雷击时, 流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA, 其陡度也会超过允许值, 且会对线路造成破坏, 并造成变电站发生近区接地短路事故, 危及变电站及其主变压器等设备的安全运行, 甚至造成重大的电网和设备损坏事故。
4 变电站接地装置
接地装置可区分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地是为了电路或设备达到正常运行要求的接地;保护接地是把在故障情况下可能出现的危险的对地电压的导电部分同大地紧密地连接起来的接地。保护接地主要是为了防止人体触电和设备安全的接地, 如防静电接地、电磁屏蔽接地、电法保护接地以及计算机的安全接地等;防雷接地是使雷击时所产生的雷电流能够通过埋在地下的导体向大地泄放, 以避免雷电能量集中而造成雷击损害的接地。无论是工作接地、保护接地还是和防雷接地, 基本概念都有共同点, 在工程实施中也常常互有联系。
众所周知, 电位的高低是相对的, 大地是一个静电容量很大的导体, 当其中没有电流流过时, 大地是等电位的。因此可以认为大地是零电位, 于是把它取作电气设备或电子设备的参考点, 来确定各种电气设备或电子设备正常运行时所需的电流。如果地面上的物体与大地牢固连接, 在没有电流或很小的电流流过的情况下, 于是金属物体与大地之间就可以认为没有电位差, 这样, 该金属物体就具有了大地的电位——零电位, 这就是接地的含义。
然而大地并不是一个理想的导体, 它具有一定的电阻率。因此在外界作用下, 其内部一旦出现电流, 大地也就不再保持等电位了。从地面上被强制流进大地的电流总是从一点注入的, 然后以电流场的形式向周围远处扩散。具体说, 如在电气设备短路的情况下, 电流将通过接地体向大地作半球状散开, 由于该半球面随着与接地体的距离增大而减小。故散流电流的电流密度随着与接地体的距离增大而减小。在距接地体的距离增至较远 (大约20m以外) 时, 由于半球面已足够大了, 因而实际上电流密度已趋于零, 电位降极小, 亦即该处电位趋于零。在这个电位趋于零的地方, 称之为电气上的“大地”或“地”。散流电流在土壤中的所遇到的全部电阻称之为散流电阻。
在作防雷接地装置之前, 首先要确定允许的最大接地电阻。闪电入地有火花效应, 接地体表现出来的电阻与测得的工频接地电阻值不同, 散流电阻会因火花效应而降低, 雷电流强度越大, 火花效应越强, 这样接地电阻值就会降低许多, 因此冲击接地电阻值一般要小于工频接地电阻。冲击接地电阻与接地体的几何尺寸、闪电电流幅值以及土壤电阻率有关, 不是一个固定值, 因此通常变电站的接地电阻仍然用工频电阻来衡量。变电站接地电阻可以用下面的经验公式粗略估算:
式中:L为接地体的总长度, 单位为m;S为地网面积, 单位m2;ρ土壤电阻率, 单位为Ω·m。
由于接地电阻的预算与土壤的电阻率息息相关。所以为了能设计出最经济的接地装置, 必须进行土壤电阻率的测量。土壤中的单位电阻率的大小取决于土壤中的含水量, 以及这种水的电阻率, 休迈尔经验公式给出三者之间的关系:
ρ= (1.5/P-0.5) ρv
式中:ρ为土壤电阻率;ρv为土壤众水分的电阻率 (Ω·m) ;P为土壤中水分占的相对体积。
接地体的材料应具有良好的抗腐性能, 一般用钢。铜有很好的抗腐性能同时电阻率较低, 因此是很可靠的材料。但是铜较贵, 且埋在地下时, 与其他金属部件连接在一起时会引起电解腐蚀易引起不良后果, 所以在大多数情况下采用有很好的抗腐蚀性的镀锌钢材。接地体及接地引下线截面积主要应保证雷电流、变电站因雷击等原因造成的工频短路电流顺畅的流到大地中去而不致于产生太大的电位降, 并且要有符合热稳定性要求的足够的机械强度。变电站接地设计还要考虑变电站内电位分布, 跨步电压和接触电势应满足标准规定要求。
5 变电站弱电系统的防雷保护
变电站内控制系统、通信系统与设备最常见的雷害, 一般不是直接雷击, 而是由雷击到通向设备的线路上 (信号线或电源线) 或线路受到附近雷击感应产生的。当雷击产生的高压浪涌沿着通向设备的线路行进时, 雷电过电压可使设备损坏。因此必须通过电源避雷器、信号避雷器等降低雷电入侵波的影响。
当前电源避雷器绝大多数采用氧化锌压敏电阻作为主要元件, 采用多级设计或采取复合的方法来实现组合化。电源避雷器通常采用动态断路器、热感断路器和氧化锌压敏电阻组成的保护电路, 或者是动态断路器、热感断路器、氧化锌压敏电阻再加气体放电管组成的保护电路, 有利于避免雷电入侵波损坏压敏电阻元件。
用于控制系统、通信系统及设备 (如继电保护装置、仪表、交换机、计算机、电话等的各类信号线、控制线、数据线) 进行过电压保护的装置称信号避雷器。
对变电站内弱电信号和控制系统必要时应进行屏蔽保护。屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段之一。屏蔽的目的, 一是限制某一区域内部的电磁能量向外传播, 二是防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。由于电场、磁场和电磁场的性质不同, 因而屏蔽的机理也就不同, 静电屏蔽是为了消除和抑制静电场的干扰;磁场屏蔽是为了消除或抑制由磁场耦合所引起的干扰。对于变电站内电力设备, 特别是控制系统来说, 一般单纯的电场或磁场干扰是少见的, 干扰总是以电场、磁场同时存在的电磁场辐射的形式发生。
漫谈变电站设备的日常维修 篇9
1 变电站设备日常维修的重要意义
变电站在电力系统内占据着核心的地位, 但是在日常运行中难免出现一些问题, 在日常运行中出现问题或是存在安全隐患, 都会对电力系统的正常、稳定运行、对社会经济的发展产生影响, 甚至会由此而造成极大的经济损失。所以加强变电站设备的日常维修就成为了变电站设备日常运行中的一项重要工作。对于保证整个电力系统的正常、稳定运行都有着重要的作用[1]。
2 变电站设备日常维修中存在的问题
作为变电站日常维护工作中重要内容的变电站设备日常维修工作, 是变电站工作人员的重要日常工作项目, 但是还存在着一些问题。
(1) 在观念上不重视
很多变电站工作人员对于变电站设备的日常维修并不重视。首先, 不能主动巡查, 以提前发现变电站设备存在的问题, 以致问题被发现时出现手忙脚乱的情况;其次, 对于变电站设备出现的一些小问题, 在维修时并不重视, 甚至在某些地方存在敷衍了事的情况, 这样就会造成一些小问题最终变成一个大事故的情况, 甚至会出现特大型的事故;最后, 在一些地方存在变电站设备维修人员分配不合理的情况, 有些地方维修人员富余、有些地方则出现维修人员不足的情况。
(2) 对于预防性维修不重视
变电站设备的正常、稳定运行, 是与日常的工作、生活关系最为密切的, 所以对于变电站设备的维修不能只放在出现问题时, 而应该在问题出现之前就提前做出预防性的维修。要做到预防的维修, 就要建立定期的巡查机制, 对于在巡查中发现的问题, 不论问题的大小, 都是安排专业维修人员进行维修, 以防这些小问题最终酿成大事故。
(3) 对维修制度的不重视
按相关业务规定, 在进行变电站设备的日常维修时, 相关的维修设备应该是合格的, 相关的操作人员应该经过专业的培养, 且是持证上岗的, 对于维修时的环境、场地都有严格的要求, 要有相应的安全管理机制。但是目前很多地方在变电站设备的日常维修时并不能严格执行相应的规定, 甚至存在一些违规操作的情况。造成这一问题的原因是多方面的, 一是相关人员对变电站设备的日常维修工作的不重视, 对于其中的安全机制不重视, 认为只要完成相应的维修工作就可以;二是相关部门没有建立完善的相关规章制度, 对于已有的规章制度执行不严格[2]。
3 加强变电站设备的日常维修工作
(1) 加强专业维修人员的技术水平
变电站设备日常维修人员的专业技能水平与职业素养对于变电站设备的正常、稳定运行有着重要的作用。所以, 对于变电站设备的日常维修人员要定期进行培养, 以提高其变电站设备的维修水平, 及时掌握先进的变电站设备的维修技术, 同时掌握住先进行维修设备的使用。提倡维修人员之间的技术交流, 不断提高维修人员的技术水平。从而打造出一支专业技术水平高超的变电站设备日常维修团队, 保证电力系统的正常运行, 从而为社会经济的高速发展提供优质的电力资源。
(2) 建立预防性维修制度
变电站设备的正常运行对于电力系统的正常运行有着重要的意义, 对于变电站设备的日常维修不能仅仅满足于出现问题后的维修, 而应该建立完善的预防性维修, 从而在一定程度上规避电力事故的出现。完善的预防性变电站设备维修, 首先, 要建立一套变电站设备的巡查机制, 对变电站进行定期的巡查, 以提前发现变电站设备在运行中出现的问题或是存在的隐患, 并对这些问题及时通报相关维修问题;其次, 对于在巡查中发现的问题或隐患要及时进行维修, 这种维修是一种预防性的维修, 尽量将所有变电站设备隐患都处理在事故发生之前, 从而保证变电站设备的正常运行[3]。
(3) 建立完善的维修机制
对于日常维修中应该遵守的规章制度、操作规范应该有完善的机制进行管控, 以提高变电站设备日常维修的效率。对于维修设备要定期进行检查, 以保证设备状态的良好;对于变电站设备日常维修人员, 要定期进行相关操作规范、安全规范的培训;对于日常维修的问题, 在维修完成后, 要进行汇总、分析、总结, 以提高维修的水平。
4 结语
变电站设备的日常维修是一项复杂、长期、系统的工作, 对于变电站的正常运转、电力系统的稳定运行、甚至国民经济的发展和人民的正常生活, 都有着重要的意义, 所以要引起高度的重视。本文就目前变电站设备日常维修中存在的问题与加强的措施, 总结了自己的见解, 希望对这方面的研究工作有所帮助。
参考文献
[1]吴华, 李明明.浅谈新时期变电站电气设备的日常维护和管理[J].机电信息, 2013 (9) :51-52.
[2]李维芳.变电运行设备维护技术措施探讨[J].经济技术协作信息, 2013 (12) :95.
浅析智能变电站过程层设备 篇10
关键词：智能变电站,过程层设备,研究分析
引言
IEC 61850 系列标准规定了一个满足变电站自动化系统功能和性能要求的通信网络和系统, 使变电站内不同设备制造厂的智能电子设备间能够自由地交换信息。该标准按照功能分解、数据流分析和信息建模三个步骤, 使用面向对象的建模方法, 建立了逻辑节点和数据模型, 提出抽象通信服务接口, 并映射到具体的应用与通信协议服务集。基于IEC 61850 标准的智能变电站的一个显著特点是各种保护控制设备间均具备了数字通讯接口, 成为通信网路上的一个通信节点, 利用通信网络完成信息的传递和逻辑的相互配合, 这为过程层设备的产生奠定了信息通信基础。
1 智能变电站过程层设备配置原则
根据智能变电站的配置要求, 对于220k V及以上电压等级的合并单元、智能终端应双重化配置, 每套合并单元、智能终端的功能应独立完备、安全可靠;对于110k V及以下电压等级的合并单元、智能终端一般单套配置, 宜采用合并单元智能终端集成装置;对于35k V及以下电压等级的各间隔保护装置按照单套配置, 宜使用常规互感器, 电缆直接跳闸, 一般不配置合并单元、智能终端, 在开关柜安装时宜集成保护、测控、合并单元和智能终端功能。以下按照过程层设备的分类来说明过程层设备的配置原则。
1.1 合并单元。对于220k V及以上电压等级双重化配置保护所采用的电子式电流互感器一、二次转换器及合并单元应双重化配置, 双套配置的合并单元与电子式互感器两套独立的二次采样系统一一对应, 或者接入常规电子互感器的两套独立的绕组。110k V及以下电压等级一般单套配置合并单元, 但110k V变压器保护宜按双套进行配置, 双套配置时应采用主、后备保护一体化配置。当变压器保护采用双套配置时, 各侧合并单元宜采用双套配置。一般是按间隔配置合并单元, 获得本间隔的电流、电压数据。各间隔合并单元所需母线电压通过母线电压合并单元转发, 用于检同期的母线电压, 由母线合并单元对点点级联到间隔合并单元。变压器公共绕组可单独配置合并单元、中性点电流、间隙电流并入相应侧间隔合并单元。母线差动保护, 变压器差点保护, 高压电抗差动保护用电子式电流互感器相关特性宜相同。新一代智能变电站要求合并单元就地安装于智能组件柜或预制小室。
1.2 智能终端。220k V及以上电压等级智能终端按断路器双重化配置, 每套智能终端包括完整的断路器信息交互功能, 两套智能终端应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应, 其合闸命令输出并接至合闸线圈。220k V及以上电压等级变压器各侧智能终端均按双重化配置;110k V变压器各侧智能终端宜按双套配置。智能终端采用就地安装方式时, 放置在智能控制柜中, 智能终端跳合闸出口回路应设置硬压板。
1.3 合并单元智能终端集成装置。新一代智能变电站要求, 对于110k V及以下电压等级, 宜采用合并单元智能终端集成装置, 线路保护、母线保护、变压器保护等继电保护装置采用光纤点对点方式与合并单元智能终端集成装置连接, SV和GOOSE数据应能共以太网接口传输。
2 合并单元功能及技术原理
合并单元是针对数字化输出的电子式互感器连接而在TEC60044-8 中首次定义的, 其主要功能是同步采集多路ECT/EVT输出的数字信号或常规互感器输出的模拟量信号, 按照标准化格式发送给保护、测控设备。合并单元按照功能一般分为间隔合并单元和母线合并单元。间隔合并单元用于线路、变压器和电容器等间隔电气量采集, 发送一个间隔的电气量数据。母线合并单元一般采集母线电压或者同期电压, 在需要电压并列时可实现各段母线电压的并列, 并将处理后的数据发送至所需要装置使用。技术原理包括电气量采集技术、接口与协议、状态量采集与发送、合并单元时钟同步、合并单元失步到同步实现、守时、电压并列功能及电压切换功能。
3 智能终端功能及技术原理
智能变电站中保护装置和测控装置先通过光缆连接智能终端, 再由智能终端通过电缆连接一次设备, 保护装置通过GOOSE通信向智能终端发送跳合闸命令, 由智能终端对一次设备进行操作。智能终端与一次设备采用电缆连接, 与保护、测控等二次设备采用光纤连接, 实现对一次设备 (断路器、隔离开关、主变压器等) 的测量、控制功能。根据控制对象的不同, 智能终端可以分为断路器智能终端和本体智能终端两大类。断路器智能终端主要功能包括:采集断路器位置、隔离开关位置等一次设备的开关量信息, 以GOOSE通信方式上送给保护、测控等二次设备;接收和处理保护、测控装置下发的GOOSE命令, 对断路器、隔离开关和接地开关等一次设备进行分和操作;控制回路断线监视功能;断路器跳合闸压力监视与闭锁功能;闭锁重合闸功能;环境温度和湿度的测量功能。本体智能终端功能包括:采集一次设备的状态信息;接收和处理保护、测控装置下发的GOOSE命令, 完成启动风冷、接地开关分和操作、主变压器分接头调档功能, 并提供闭锁调压、启动充氮灭火等出口触点;非电量保护功能;环境温湿度、主变压器本体油面温度和绕组温度等的测量功能。智能终端技术原理包括:开关量采集;直流量采集;一次设备控制;GOOSE通信;时件记录。
4 合并单元智能终端集成装置功能
在智能变电站内, 合并单元和智能终端设备一般安装于就地控制柜中, 部分工程就地智能控制柜出现空间紧张、难散热等问题, 对设备的安全带来了安全隐患。为进一步实现设备集成和功能整合, 简化全站设计, 减少建设成本, 研制并采用了合并单元和智能终端集成装置, 其基本原理是把合并单元的功能和智能终端的功能集成在一个装置中, 一般以间隔为单位进行装置集成, 但不仅仅是简单的集成, 集成后的装置共用一些模块 (如电源模块、GOOSE接口模块等) , 而且必须同时达到单独装置的性能要求。集成装置有两个重要的特点:在合并单元功能或者智能终端功能出现故障时, 应互不影响, 如合并单元功能失效时, 应不影响变电站内保护控制设备通过该装置对断路器和隔离开关的控制操作;采用了SV/GOOSE报文共口技术, 在同一个光纤以太网内接口既处理GOOSE报文, 也处理SV报文, 以减少整个装置的光纤接口数目, 降低整个装置的功耗。在目前的智能变电站建设中, 合并单元智能终端集成装置一般限定于110 (66) 及以下电压等级, 110k V及以上电压等级的合并单元和智能终端装置应独立设置, 合并单元智能终端集成装置按功能类型分为:间隔合并单元智能终端集成装置和母线合并单元智能终端集成装置两种。前者可以采集发送一个间隔的电气量数据与三相操作箱的断路器配合使用。保护装置或其他设备可通过本装置对一次开关设备进行分行操作。后者接入多组母线电压, 实现母线电压的并列功能, 并可同时完成对母线TV隔离开关和接地开关的监视和控制功能。
5 结束语
合并单元和智能终端的采用也有不利的一面, 突出表现在站内二次设备总体数量增加, 控制柜体安装空间紧张、温升控制困难等。新一代智能变电站考虑到提高设备集成化水平, 降低变电站设备成本, 降低电压等级同一间隔内的合并单元与智能终端进行功能整合, 研制合并单元智能终端集成装置, 合并单元智能终端集成装置将用于越来越多的智能变电站。
参考文献
[1]曹团结, 黄国方, 智能变电站继电保护技术与应用[M].北京:中国电力出版社, 2013.
[2]国家电网公司基建部.智能变电站建设技术[M].北京:中国电力出版社, 2011.