500kV變電站的案例
500kV變電站主變壓器運行和維護探討
作者：
江樹奇 廣東電網有限責任公司揭陽供電局
摘 要：
500kV變電站主變壓器對于電網穩定運行而言，有著至關重要的影響作用，只有加強對 500kV變電站主變壓器運行與維護，才能降低 500kV變電站主變壓器發生故障概率。基于此，首先針對500kV變電站主變壓器運行要求展開簡述，而后針對500kV變電站主變壓器事故處理展開分析，最后針對500kV變電站主變壓器運行時監視與維護展開研究。
關鍵詞：
500kV; 變電站主變壓器 ; 運行與維護
引言
500kV變電站主變壓器因承載負荷量較大，并且運行過程中工作電壓較高，使其成為現代電網運行中重要 結構之一。因500kV變電站主變壓器在拆卸、組裝過程中消耗時間較長，一旦出現故障或停止運行時，不僅會對電網正常運行造成影響，同時也會對相應電力企業造成嚴重經濟損失。因此，就應提高對500kV變電站主變壓器運行與維護，從根本上降低500kV變電站主變壓器故障發生概率，從而確保電力生產安全、效率及質量。
一、500kV變電站主變壓器運行的要求
1）500kV變電站主變壓器運行時對溫度要求。
展開 500kV變電站保護
聲明
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ppt精講丨500kV變電站采用哪些保護？
ppt精講丨500kV變電站采用哪些保護？
一文詳解電力變壓器冷卻裝置的一般要求以及冷卻器的作用
在500kV變電站中一般大型變壓器采用強迫油循環風冷式，而超大型變壓器采用強迫油循環導向冷卻方式。
變壓器冷卻器的工作原理
傳統的電力變壓器是由人工控制的風機，并且每一臺的變壓器都有6組的風冷式的電動機需要被控制，而每一組的風機是要依賴熱繼電器來實現的，風機電源的回路通過接觸器進行控制，風機通過對變壓器的油溫以及變壓器的過負荷進程測量，從而通過邏輯判斷來確定風機的啟動和停止。
對機械的觸點進行驅動主要靠的是人工機械觸點。這樣傳統的控制只有通過人工進行控制。但其最大的缺點是所有的風機都要同時的啟動和同時的停止，并且在啟動的時候其產生的沖擊電流比較大，時常會給電路中的元器件造成損害，當其溫度在45到55攝氏度的時候，常常采取的是全部工作投入的方式，這樣會帶來巨大的能源的浪費也會給設備的維護造成很大的困難。
一般的冷卻控制系統主要采用的元器件包括繼電器、熱繼電器以各種接觸性的邏輯電路控制系統，控制的邏輯十分復雜，在運行的實際過程中會出現接觸器多次的與觸點進行接觸和分離而造成的燒毀現象。并且風機也缺乏一些很必要的保護，如過載、缺相以及過載等，在實際的運行過程中會降低其運行的可靠性而無形中增加運行的成本。
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電力變壓器冷卻裝置的一般要求以及冷卻器的作用
在500kV變電站中一般大型變壓器采用強迫油循環風冷式，而超大型變壓器采用強迫油循環導向冷卻方式。
變壓器冷卻器的工作原理
傳統的電力變壓器是由人工控制的風機，并且每一臺的變壓器都有6組的風冷式的電動機需要被控制，而每一組的風機是要依賴熱繼電器來實現的，風機電源的回路通過接觸器進行控制，風機通過對變壓器的油溫以及變壓器的過負荷進程測量，從而通過邏輯判斷來確定風機的啟動和停止。
對機械的觸點進行驅動主要靠的是人工機械觸點。這樣傳統的控制只有通過人工進行控制。但其最大的缺點是所有的風機都要同時的啟動和同時的停止，并且在啟動的時候其產生的沖擊電流比較大，時常會給電路中的元器件造成損害，當其溫度在45到55攝氏度的時候，常常采取的是全部工作投入的方式，這樣會帶來巨大的能源的浪費也會給設備的維護造成很大的困難。
一般的冷卻控制系統主要采用的元器件包括繼電器、熱繼電器以各種接觸性的邏輯電路控制系統，控制的邏輯十分復雜，在運行的實際過程中會出現接觸器多次的與觸點進行接觸和分離而造成的燒毀現象。并且風機也缺乏一些很必要的保護，如過載、缺相以及過載等，在實際的運行過程中會降低其運行的可靠性而無形中增加運行的成本。
強油強風冷變壓器冷卻器的組成元件
冷卻器由熱交換器，風扇，電動機，氣道，油泵油流指示器等組成。冷卻風扇是用于排出熱交換器中所發射出來的熱空氣。油泵裝在冷卻器的下部，使熱交換器的頂部油向下部循環。油流指示裝在冷卻器的下部較明顯的位置，以利于運行人員觀察油泵的運行狀態。
展開 【科普】電力變壓器冷卻裝置的一般要求以及冷卻器的作用
在500kV變電站中一般大型變壓器采用強迫油循環風冷式，而超大型變壓器采用強迫油循環導向冷卻方式。
變壓器冷卻器的工作原理
傳統的電力變壓器是由人工控制的風機，并且每一臺的變壓器都有6組的風冷式的電動機需要被控制，而每一組的風機是要依賴熱繼電器來實現的，風機電源的回路通過接觸器進行控制，風機通過對變壓器的油溫以及變壓器的過負荷進程測量，從而通過邏輯判斷來確定風機的啟動和停止。
對機械的觸點進行驅動主要靠的是人工機械觸點。這樣傳統的控制只有通過人工進行控制。
一文詳解電力變壓器冷卻裝置的一般要求以及冷卻器的作用
在500kV變電站中一般大型變壓器采用強迫油循環風冷式，而超大型變壓器采用強迫油循環導向冷卻方式。
eB 與 Substation 進行數據信息貫通的研究
例如：典型500kV變電站包含哪些卷冊（在 ProjectWise 中已實現目錄樹的建立）、包含哪些系統、每個系統包含哪些子系統，每個子系統包含哪些設備材料等。再依據典型工程的信息模型對具體的工程項目進行管理。
工程內容信息中心的建立是一個復雜的系統工程。在建設過程中也充分實際工程管理中的需求和企業整體的信息化程度，從系統簡單的工程建立典型工程數據模型，并逐步擴大工程數據中心的功能及覆蓋范圍，最終實現工程數據中心從設計到計劃經營、采購、施工管理、運營等階段的全面的數據貫通，同時為數字化移交工作提供強大的技術和數據支撐。
來源：中國電建集團湖北省電力勘測設計院 2017年 Bentley 行業應用大獎賽論文類獲獎作品
作者簡介
鄧悅，2013年進入湖北省電力勘測設計院工作，主要從事電網工程數字化技術的研究、電網、新能源工程項目管理等工作。
章永志，博士，高級工程師。主要從事電網工程數字化技術研究。
展開 直流系統接地：正接地、負接地的講解
三、查找直流系統接地故障的深層次分析據現場使用情況反映，絕大部分查找直流系統接地故障的裝置都不是很好用，其原因要從直流系統接地說起，由于發電廠、變電站的直流系統是一個龐大的、復雜的直流電源網絡，所接設備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。
1、關于分布電容的討論我們知道電容的特性是對直流呈現開路，對交流呈現一定阻抗特性，其阻抗的計算公式Zc=1/2πfC其中f為交流信號頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現的容抗也越小。變電站、發電廠直流系統的對地分布電容情況是直流系統越大，回路越復雜，所接設備越多，系統呈現的對地分布電容也越大，我們曾對100KV、220KV和500KV不同電壓等級的變電站的直流系統做過測試，其分布電容大致呈現如表A所示。按現場運行經驗，變電站、發電廠直流系統的對地分布電容還與發電廠、變電站的投運時間有關，投運時間越長的變電站，分布電容也更大，一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方式在直流系統上，假設點的交流信號頻率f=2Hz(目前絕大多數裝置都采用5Hz)，那么，直流系統的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流信號.
2、對直流系統接地故障的定義標準的討論上面說過直流接地是指直流系統正或負極對地絕緣阻抗值降低到某個規定值或某個設定值時，我們稱直流系統發生了接地故障。電力系統對直流系統的接地故障目前尚無統一的標準，各個廠站按各自的要求將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流系統絕緣監測普遍采用平衡電橋方式來判定對地絕緣，即為正或負對地絕緣降低時，平衡電橋失去平衡，絕緣監測指示上正對地或負對地電壓會升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統一標準。
展開 直流系統接地：正接地、負接地的講解
三、查找直流系統接地故障的深層次分析據現場使用情況反映，絕大部分查找直流系統接地故障的裝置都不是很好用，其原因要從直流系統接地說起，由于發電廠、變電站的直流系統是一個龐大的、復雜的直流電源網絡，所接設備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。
1、關于分布電容的討論我們知道電容的特性是對直流呈現開路，對交流呈現一定阻抗特性，其阻抗的計算公式Zc=1/2πfC其中f為交流信號頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現的容抗也越小。變電站、發電廠直流系統的對地分布電容情況是直流系統越大，回路越復雜，所接設備越多，系統呈現的對地分布電容也越大，我們曾對100KV、220KV和500KV不同電壓等級的變電站的直流系統做過測試，其分布電容大致呈現如表A所示。按現場運行經驗，變電站、發電廠直流系統的對地分布電容還與發電廠、變電站的投運時間有關，投運時間越長的變電站，分布電容也更大，一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方式在直流系統上，假設點的交流信號頻率f=2Hz(目前絕大多數裝置都采用5Hz)，那么，直流系統的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流信號.
2、對直流系統接地故障的定義標準的討論上面說過直流接地是指直流系統正或負極對地絕緣阻抗值降低到某個規定值或某個設定值時，我們稱直流系統發生了接地故障。電力系統對直流系統的接地故障目前尚無統一的標準，各個廠站按各自的要求將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流系統絕緣監測普遍采用平衡電橋方式來判定對地絕緣，即為正或負對地絕緣降低時，平衡電橋失去平衡，絕緣監測指示上正對地或負對地電壓會升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統一標準。
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三、查找直流系統接地故障的深層次分析據現場使用情況反映，絕大部分查找直流系統接地故障的裝置都不是很好用，其原因要從直流系統接地說起，由于發電廠、變電站的直流系統是一個龐大的、復雜的直流電源網絡，所接設備多，母線、小母線層層分布，回路縱橫交錯，客觀上增大了查找直流接地故障的難度。
1、關于分布電容的討論我們知道電容的特性是對直流呈現開路，對交流呈現一定阻抗特性，其阻抗的計算公式Zc=1/2πfC其中f為交流信號頻率，C為電容量，C越大，該電容呈現的容抗就越小，頻率越高，該電容呈現的容抗也越小。變電站、發電廠直流系統的對地分布電容情況是直流系統越大，回路越復雜，所接設備越多，系統呈現的對地分布電容也越大，我們曾對100KV、220KV和500KV不同電壓等級的變電站的直流系統做過測試，其分布電容大致呈現如表A所示。按現場運行經驗，變電站、發電廠直流系統的對地分布電容還與發電廠、變電站的投運時間有關，投運時間越長的變電站，分布電容也更大，一般來說，如果查找直流接地的檢測裝置以疊加低頻交流檢測信號方式在直流系統上，假設點的交流信號頻率f=2Hz(目前絕大多數裝置都采用5Hz)，那么，直流系統的分布電容對檢測裝置所疊加的低頻交流信號.
2、對直流系統接地故障的定義標準的討論上面說過直流接地是指直流系統正或負極對地絕緣阻抗值降低到某個規定值或某個設定值時，我們稱直流系統發生了接地故障。電力系統對直流系統的接地故障目前尚無統一的標準，各個廠站按各自的要求將接地故障報警值按對地電壓不平衡情況定義。直流系統絕緣監測普遍采用平衡電橋方式來判定對地絕緣，即為正或負對地絕緣降低時，平衡電橋失去平衡，絕緣監測指示上正對地或負對地電壓會升高或降低。由于平衡電橋回路選用的電阻目前尚無統一標準。
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交流回路的常見故障及處理
1.1
正常運行時突發性事故
2001年6月17日天氣晴朗，運行中的500kV某站500kV 5032斷路器C相TA本體發生永久性接地故障：500kV II母線兩套母線保護RADSS/S、BP-2A動作；某線線路保護兩側LFP-901A、CSL-101A動作；該線允許式通道FOX-40、STK-01開放，該站LFP-925故障判別裝置動作。事件造成500kV II母線的所有斷路器跳開，與某電廠的聯絡線500kV某線停電。2004年有個站5032的B相TA同樣發生類似情況，被斷路器保護及時切斷故障點。
1.2
受到系統電壓沖擊絕緣擊穿
再一種情況為TA受到正常系統電壓的沖擊，絕緣擊穿，引起本體TA二次感受接地短路電流造成母線保護、線路保護的動作。2006年6月12日20時48分，某變電站利用5051開關對某II線充電過程中，500kV I母線母差保護、某II線PSL602線路保護動作,I母線所帶5051、5021、5012開關三相跳閘，整個I母線全部停電。500kV I 母線BP-2B母差保護動作出口，某II線PSL602GD保護零序一段動作，永跳出口。與另一個站的電氣聯絡線斷開。故障錄波器啟動，錄波顯示C相故障電流二次值為3.85A（CT變比：3000/1）。
展開 地下連續墻的設計
日本東京灣新豐洲地下變電站圓筒形地下連續墻的厚度達到了2.40m。上海 世博 500kV 地下變電站基坑開挖深度 34m，圍護結構采用直徑 130m 圓筒形地下連續墻，地下連續墻厚度 1.2m，墻深 57.5m。 在具體工程中地下連續墻的厚度應根據成槽機的規格、墻體的抗滲要求、墻體的受力和變形計算等綜合確定。地下連續的常用墻厚為 0.6、0.8、1.0 和 1.2m。
確定地下連續墻單元槽段的平面形狀和成槽寬度時需考慮眾多因素，如墻段的結構受力特性、槽壁穩定性、周邊環境的保護要求和施工條件等，需結合各方面的因素綜合確定。一般來說，壁板式一字形槽段寬度不宜大于 6m，T 形、折線形槽段等槽段各肢寬度總和不宜大于 6m。
二、地下連續墻的入土深度
一般工程中地下連續墻入土深度在 10——50m 范圍內，最大深度可達 150m。在基坑工程中，地下連續墻既作為承受側向水土壓力的受力結構，同時又兼有隔水的作用，因此地下連續墻的入土深度需考慮擋土和隔水兩方面的要求。作為擋土結構，地下連續墻入土深度需滿足各項穩定性和強度要求，作為隔水帷幕，地下連續墻入土深度需根據地下水控制要求確定。
1. 根據穩定性確定入土深度
作為擋土受力的圍護體，地下連續墻底部需插入基底以下足夠深度并進入較好的土層，以滿足嵌固深度和基坑各項穩定性要求。在軟土地層中，地下連續墻在基底以下的嵌固深度一般接近或大于開挖深度方能滿足穩定性要求。在基底以下為密實的砂層或巖層等物理力學性質較好的土（巖）層時，地下連續墻在基底以下的嵌入深度可大大縮短。例如上海軌道交通七號線耀華路站綜合開發項目開挖深度約 20.4m，基底以下主要以軟塑的粘土層為主，采用地下連續墻作為圍護結構，墻體嵌入基底以下 19m 方滿足穩定性要求。
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