国网宁夏电力有限公司超高压公司运维人员对750千伏贺杞Ⅰ线、Ⅱ线干式串联电抗器进行巡检。截至目前,该公司已开展例行巡检10次、巡检2次、特殊巡检5次。3月26日19时,750千伏贺杞Ⅱ线成功送电,线路配套串联电抗器同步带电,进入24小时试运行阶段;4月9日18时,贺杞Ⅰ线送电,配套的串联电抗器开始24小时试运行。这标志着国内单台额定容量很大的750千伏干式串联电抗器并入宁夏电网,宁夏750千伏骨干网架升级迈出关键一步,为区域电网稳定运行与清洁能源高效外送提供了坚强保障。
作为宁夏电网骨干网架升级的重点工程,此次投运的串联电抗器在贺杞双回线路上,共串接18台干式限流电抗器,单台设备额定电流达5000安,单台额定容量25万千乏。串联电抗器的核心作用,是在电网遇突发故障时,快速“拦住”过大的短路电流,避免电网设备受损,提升电网稳定运行水平,为宁夏清洁能源基地规模化电力外送、跨省区电力互济互通筑牢防线。
“相较于传统的充油式电力设备,此次投运的贺杞Ⅱ线串联电抗器更可靠、更环保。”国网宁夏超高压公司750千伏贺兰山变电站站长介绍,它采用成套式干式空芯设计,消除了传统充油设备容易漏油、引发火灾的隐患。
为保障设备可靠运行,国网宁夏超高压公司抽调11名运维、检修专业人员,组成联合验收团队,全程严把设备质量关。11名专业人员严格排查每一处细节,不放过任何一个小隐患,累计排查并整改设备缺陷280余项,实现一次设备缺陷消除率100%,确保设备零缺陷投入运行。
下一步,国网宁夏超高压公司将加强设备日常巡检、实时状态监测与精细化管理工作,牢牢守住设备底线,全力保障750千伏串联电抗器可靠运维,限制宁夏750千伏主网短路电流,保障宁夏电网主网可靠运行。
一、概述(WBDCS-8000《直流绝缘监察系统》使用注意事项)
直流电源系统绝缘监测装置是在原有产品的基础上进行技术更新和提升。提高了装置的测量精度和抗电容干扰的能力。在性能指标的适应性、调试的方便性及运行的可靠性方面均处于国内很高水平。装置利用了信号相位锁定、超前校正及跟踪积木式结构等技术,从根本上解决了判断数据不全、选线不准等弊病。且根据2011年12月国家电网公司制定的《十八项国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中的第五项“防止变电站全停及重要客户停电事故”中明确提出了原有的直流电源系统绝缘监测装置,要求增加交流窜直流故障的测记和报警功能。本装置采用实时跟踪信息零处理技术,解决了交流信号窜入直流故障的测记和报警,是作为直流系统逐步改造提升的理想设备。广泛适用于电力、石化、冶金、邮电、铁路等行业发电厂及变电站。是一种提高电网自动化管理水平、确保运行及故障准确定位的理想智能仪器。
二、整机测量原理说明(WBDCS-8000《直流绝缘监察系统》使用注意事项)
根据直流系统的特殊性,本装置的测量从测量内容区分,可分为四大部分,一是母线监测,二是分支回路查巡,三是交流窜直流监与报警,直流系统交流成份纹波的监测。
2.1直流母线监测
2.1.1 在直流系统中,分别从桥网络A和桥网络B读取X和Y两个直流中心对地电压值。
见图-
◎ U 为直流系统母线电压 ◎ U+为直流系统母线正极对地电压
◎ U-为直流系统母线负极对地电压 ◎ R+为直流系统母线正极对地电阻
◎ R-为直流系统母线负极对地电阻 ◎ X为电桥网络A直流中点对地电压
◎ Y为电桥网络B直流中点对地电压
2.1.2根据电路基本原理分析,要准确求出正对地电阻R+和负对地电阻R-,必建立两组独立的电桥网络方程,将其联立求解,才能真正求出两个电阻R+和R-的电阻值。R1、R2、R分别组成电桥网络,R1≠R2为常量,我们充分利用两个不平衡桥网络A和网络桥B。可以导出绝缘电阻R+和R-仅与母线电压及测量值“X”与“Y”有关。经电脑编程分别计算出R+与R-的数值,同时也可以计算出母线正端对地电压U+与母线对地电压U-值。结构原理如图一所示。
2.2支回路查巡,故障定位,报警。
主机中配有大功率电阻做为电桥,检测支路时定时启动电桥电阻信号接至直流系统的正负极与地之间。利用电阻电桥之间的转换,不同的接地电阻与投入的电桥电阻之间的并联,产生不同对地电压,产生了不同的接地漏电流,安装于各支路的传感器检测每个支路漏电流。工作原理见(图二)所示。如果支路有电阻接地、交流窜入故障、直流互窜故障的支路信号、对于故障回路则该支路上的传感器产生感应电压,感应电压的大小与支路电阻成反比。感应电压信号经模拟选择开关、放大、带通滤波、相位比较、滤波、A/D转换、送CPU进行数据处理,再通过RS485接口转入主机。
随着电网容量的不断扩大,电压等级的不断提高,分支回路也相应的增多,有的变电站已多达500分支回路以上。为了满足这方面的需求,本装置利用了总线技术,采用分层分布式设计。将每16回路增加一个采集模块,这种分层分布式的分散结构不需改变原有的主机结构。并可以拓展到512个回路。采样模块和主机之间利用RS485接口实现并接。每个模块地址码可以在现场随意设定,大大提高了产品的适用性和装置的可靠性。
2.3 直流系统中交流成份(纹波)的监测。故障报警。
电路采用耦合、交直流分解等特殊电路处理,能实时准确地对直流电源纹波含量即纹波电压值,计算直流中的纹波系数,如图三。
2.4 交流窜直流保护,故障幅度与录波与波形分析,窜入支路故障定位。
主机配置母线交流电压检测电路,母线通过电容隔直流、差分运放、快速整流、滤波、高速AD,实时检测母线上的交流信号,并反馈至主芯片,若外部交流窜入电压大于所设定的信号,通过声光报警及干接点输出报警相关信息,并启动了支路巡查电路,巡查电路确定故障支路。并记录保存本次报警相关信息,大大提高系统的性和可靠性。如图四。
2.5 直流互窜检测,故障定位与分析。
本机内置快速高精度检测电路,实时检测现场两段母线之间的直流互窜故障,并准确查找互窜支路,大大提高系统的性和可靠性。为了保证直流电源对变电站运行需要。常常设有两段独立的直流电源。同一变电站两段直流是要求分开独立运行,由于接线错误,设备老化通常会造成两段母线发生了电气上的连接,出现了两段母线手拉手现象。现有的直流系统是采用两个电桥监测各自的母线,两段母线出现了电气上的连接也说是会出现我们常说的“两点接地现象”。两点接地现象常常会对变电站的继电保护正常运行造成一定的危险。我们利用了现有直流接地装置的技术升级,将电桥电路的智能化技术与支路巡查电路进行充分的结合,成功解决了直流系统两段母线出现了电气上的连接,也就是发生了手接手的两点接地进行了告警,并通过支路巡查定位,准确地查找发生两段直流母线互窜的回路。我们将两台独立测量的直流绝缘监察装置通过测量与通迅技术,进行数据分析,进行了定位,有效地查找发生直流互窜接地的回路。
发生直流互窜的主要归纳为有五种工作方式:
现象一、第1段母线负端与第2段母线负互窜。
现象二: 第1段母线正和第2段母线正互窜.
现象三:第1段母线正和第2段母线正,第1段母线负和第2段母线负同时互窜
现象四:第1段母线负端和第2段母线正端互窜,或第1段母线正端和第2段母线负端互窜。
三、功能特点(WBDCS-8000《直流绝缘监察系统》使用注意事项)
本装置采用Cortex-M3内核的STM32芯片为主控芯片,集成度高,抗干扰能力强,运行速度快,功耗低。
3.1 操作界面基于菜单式的人性化设计。
3.2相关的所有参数均可通过菜单进行设置,相关的所有报警均通过声光输出和相应的干接点输出。
3.3准确检测直流电压、模块状态、直流绝缘及接地选线为;精准区分母线接地、支路接地,并显示接地电阻阻值;自动分辨两条或两条以上支路同时接地的故障等。
3.4可随时操作界面进入全部支路的巡检操作,以观察全部支路的接地状况。
3.5 可随时操作界面进入全部支路的单检操作,分全部支路单检(通过按键循环检测)和选定支路单检(通过按键选定某一支路检测)。
3.6 保存显示当前5次的母线绝缘报警记录。
3.7 提供检测2段母线的纹波电压和纹波系数。
3.8 对CT极性无一致性要求、无方向要求。
3.9 信号采集数据采用RS485接口技术,使数据的有效传输距离可达 1000米。
3.10装置提供串行数据通讯接口(RS-232、RS-485)和外部设备连系。
3.11 装置提供100M的以太网接口。
3.12支路检测速度快.巡检16路以后的数据时,平均每路巡检时间低于1秒。
3.13 本机可以通过参数设定设置交流窜入报警门限(交流有效值)。
3.14装置采用实时跟踪信息零处理技术,解决了交流信号窜入直流故障的测记和报警。
3.15采用彩屏液晶显示、中文界面、显示直观明了,并带有液晶自动保护功能。
3.16本系统可提供简单的多机连接功能,适用于复杂的多级直流系统中,不会出误报及拒报现象。
3.17 纹波测量:采用实时全数字宽带测量、实时测量全范围的直流电源纹波、电压值、并计算纹波系数值,有效记录直流电源中的交流含量。
四、技术性能指标(WBDCS-8000《直流绝缘监察系统》使用注意事项)
4.1 适应环境温度:-10℃~+55℃:湿度≤90%
4.2 大气压:80-110KPA;
4.3 直流系统电压等级:220Vdc、110Vdc、48Vdc、24Vdc;
4.4装置工作电压:AC/DC 85-265v
4.5 母线段数:二段
4.6 继电器接点电流:DC220V/3A
4.7 母线电压测量精度:±0.5%
4.8 母线绝缘电阻测量精度:
0-5KΩ误差0.1KΩ
5-50KΩ误差≤5%
50-100KΩ误差≤10%
4.9 继电器动作报警时间: ≤2秒
4.10 支路绝缘电阻测量精度:0.5-10KΩ误差≤15% 10-25KΩ误差≤20%
4.11 交流窜入电压测量范围:0-300V
4.12 交流窜入电压测量精度:≤1%
4.13 纹波测量范围:0-100V
4.14 纹波测量精度大于1%
4.15装置功耗:≤30W
4.16 装置重量:≤8Kg
4.17 外型尺寸:(长×高×深):360×135×280㎜,
4.18 采集单元外型:155×95×43㎜
五、产品图片(WBDCS-8000《直流绝缘监察系统》使用注意事项)
5.1主机前面板各部件功能介绍:见上图所示。
5.1.1按键“上”键、“下”键、“左”键、“右”键、“确定”键、“取消”键。
5.1.2指示灯
电源指示灯:仪器通上电源时,该灯亮。
信号指示灯:仪器进入支路检测状态后,该灯亮。
超压报警灯:母线电压超过门限设定值时,该灯亮。
欠压报警灯:母线电压低于门限设定值时,该灯亮。
绝缘报警灯:母线对地绝缘电阻低于门限设定值时,该灯亮。
支路报警灯:支路检测时,接地电阻值低于门限设定值时,该灯亮。
瞬时接地灯:母线瞬时对地绝缘电阻值低于门限设定值时,该灯亮。
交流串路灯:当有交流窜入时,该灯亮。
5.1.3液晶显示器
中文显示设定参数,母线监测数据及支路检测数据等.
5.1.4电源开关
电源开关置于机箱后面,置ON时接通仪器工作电源,置OFF时,电源切断。
5.2主机后面面板简介
后面板上贴有接线端子功能表,见下图所示。其中故障报警继电器输出为常闭触点,当仪器正常工作时,该继电器触点断开;当仪器发生故障时,该继电器触点闭合。其它报警继电器输出均为常开触点,只有报警输出时,相应的继电器触点才闭合。
一、产品概述
目前变电站的直流馈电网络多采用树状结构,从蓄电池到站内用电设备,一般经过3级配电,每级配电大多采用直流断路器作为保护电器。由于上下级直流断路器保护动作特性不匹配,在直流系统运行过程中,当下级用电设备出现短路故障时,经常引起上1级直流断路器的越级跳闸,从而引起其它馈电线路的断电事故,进而引起变电站一次设备如高压开关、变压器、电容器等的事故。为防止因直流断路器及其它直流保护电器动作特性不匹配带来的隐患,国家电网公司对于新装和运行中的直流保护电器,规定了必须进行安秒特性测试,保证性能与设计相符,以确保直流回路级差配合的正确性。05年发布的《直流电源系统运行规范》第12条第八款规定“直流熔断器和空气断路器应采用质量合格的产品,其熔断体或定值应按有关规定分级配置和整定,并定期进行核对,防止因其不正确动作而扩大事故”;《直流电源系统技术监督规定》第27条中规定:“…自动空气断路器使用前应进行特性和动作电流抽查。…”;《预防直流电源系统事故措施》第11条中规定:“…使用前宜进行安秒特性和动作电流抽检…”。
目前,直流保护电器的安秒特性一般在国家的级别实验室或检测站进行测试,设备占地面积大,需要配置专门的充电装置和大电流负载箱,操作复杂;部分运行单位利用变电站蓄电池组对直流保护电器的级差配合进行试验,但无法准确测试其电流-动作时间特性。因而造成直流系统投运后,现场检修维护人员因不具备相应的测试手段和工具,无法检验直流保护电器的安秒特性是否满足要求。
根据直流保护电器安秒特性测试的现实状况,本公司推出了一种适合变电站现场使用、便于携带、自动化程度高的直流断路器安秒特性测试系统,可以为运行维护部门提供直流保护电器动作特性的测试手段,对直流保护电器的动作特性以及级差配合进行校验,以便提高直流系统运行的可靠性,保证电网的可靠运行。
二、主要技术参数
电源输入:380V±20%,频率50Hz
测试电流范围:0-1000A
测试电流纹波系数:小于1%
输出电流稳定性:≤±1%
时间记录范围:0.1ms-1000s
小时间分辨率:0.1ms
外型尺寸:230mm(宽)×450mm(高)×500mm(深)
包括铝合箱、附件290mm(宽)×530mm(高)×550mm(深)
重量:12.5kg
附件 10kg
包装:铝合金仪表箱
不需要任何防护措施,可以直接测试
随着我国能源结构转型步伐加快,风电、光伏发电等新能源发电装机比例大幅提高。在江苏,“十五五”时期新能源发电装机预计将达到1.72亿千瓦,占总装机容量的比例超过50%。然而,与传统火电、水电相比,新能源发电存在稳定性弱、易受干扰等天然短板。就海上风电而言,风机越远离海岸,风电对电网稳定性的冲击就越大。目前国际上公认的并网方式难以解决这一难题。
“传统火电、水电机组里有一个巨大的转子,能在电网发生故障时利用惯性继续转动,向电网短时发电。为什么新能源电力‘天生不稳’?因为风电、光伏发电等新能源电力通过电力电子设备并网,缺失这种物理惯性,一旦电网电压或频率波动,可能发生脱网。”
这台并网稳定器采用“电动机(M)—发电机(G)”双机组结构,容量为4500千瓦,由海上风电发出的电**动电动机,再由电动机带动发电机同步并网。运行结果显示,这台稳定器能有效隔离电气故障在新能源电力和电网之间的相互影响,大幅提升电网的可靠性。
“并网稳定器利用机械结构让新能源发电具备传统发电机的稳定特性,可有效解决深远海、沙戈荒等**环境下新能源电力并网难题,为我国新能源大规模开发利用提供新的技术路径。”
当前,国网江苏电力已启动研发10万千瓦级新能源并网稳定器,可解决新能源稳定性弱、波动性大等突出难题,为深远海风电、沙戈荒新能源电力等提供可靠的并网方案。
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