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特高壓換流變壓器防爆燃用550千伏旁路觸發(fā)間隙于日前在±800千伏姑蘇換流站完成現(xiàn)場交接試驗和模擬內(nèi)部故障觸發(fā)試驗，啟動帶電考核。該設(shè)備將故障清理時間較常規(guī)方法縮短80%以上，實現(xiàn)了特高壓換流變壓器防爆燃技術(shù)的創(chuàng)新升級。
旁路觸發(fā)間隙是一種高速關(guān)合設(shè)備，可通過快速旁路實現(xiàn)換流變壓器故障電流熄弧防爆燃。特高壓換流變壓器內(nèi)部短路燃弧容易導(dǎo)致殼體開裂爆燃，而常規(guī)保護(hù)控制斷路器開斷故障電流的時間通常為50～80毫秒，難以快速遏制險情。
中國電力科學(xué)研究院有限公司聯(lián)合西安交通大學(xué)、河南平高電氣股份有限公司、山東泰開高壓開關(guān)有限公司等單位和高校組成攻關(guān)團(tuán)隊，研制550千伏旁路觸發(fā)間隙。團(tuán)隊研發(fā)出金屬絲爆等離子體觸發(fā)技術(shù)、自磁場控弧技術(shù)和全光纖雙冗余測控技術(shù)等。經(jīng)測試，550千伏旁路觸發(fā)間隙絕緣裕度1.2倍，可在7千伏極低電壓條件下于0.2毫秒內(nèi)快速建立低阻電弧通道，在63千安/80毫秒通流后，僅需0.8秒即可實現(xiàn)絕緣恢復(fù)，全部滿足特高壓系統(tǒng)的惡劣性能要求與可靠性要求。當(dāng)換流變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，配套的專用快速測控系統(tǒng)可在6～11毫秒內(nèi)精準(zhǔn)發(fā)出動作指令。間隙本體隨即在1毫秒內(nèi)將換流變壓器變旁路，熄滅油中電弧，故障清除時間大幅縮短，適用于所有類型換流變壓器嚴(yán)重故障。
今年4月，550千伏旁路觸發(fā)間隙通過第三方性能驗證及姑蘇換流站控制保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。6月，該設(shè)備安裝于姑蘇換流站，通過現(xiàn)場交接驗收并完成模擬換流變壓器內(nèi)部故障觸發(fā)試驗，啟動帶電考核。目前，攻關(guān)團(tuán)隊正在研制800千伏旁路觸發(fā)間隙，為特高壓換流變壓器防爆燃提供全電壓解決方案。
一、概述（YDQC電力試驗行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“交直流兩用變壓器"規(guī)格十分齊全）
是在同類產(chǎn)品高壓試驗變壓器的基礎(chǔ)上，按試驗變壓器國家標(biāo)準(zhǔn)ZBK41006—89要求，經(jīng)改進(jìn)后生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品，本系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、使用方便等特點。實用于電力、工礦、科研等部門，對各種高壓電氣設(shè)備、電氣元件、絕緣材料進(jìn)行工頻耐壓試驗和直流泄漏試驗，是高壓試驗中不可少的儀器。
二、結(jié)構(gòu)（YDQC電力試驗行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“交直流兩用變壓器"規(guī)格十分齊全）
鐵芯為單框式。線圈采用同芯圓筒多層塔式結(jié)構(gòu)，初級低壓繞組繞在鐵芯上，次級高壓繞組繞在低壓繞組外側(cè)，這種同軸布置減少了繞組間的藕合損耗。高壓硅堆用特殊工藝封裝在套管內(nèi)，產(chǎn)品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結(jié)構(gòu)，整體外型美觀大方。其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)見圖1。
1-均壓球；2-硅堆短路桿；3-高壓套管；4-油閥；5-殼體；6、7-調(diào)整電壓輸入a、x端子；8、9-儀表測量E、F端子；10-高壓尾X端子；11-變壓器外殼接地端；12-高壓輸出A端子；13-高壓整流硅堆；14-內(nèi)部均壓環(huán)；15-變壓器鐵芯；16-初級低壓繞組；17-測量儀表繞組；18-二次級高壓繞組；19-變壓器油。
三、工作原理（YDQC電力試驗行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“交直流兩用變壓器"規(guī)格十分齊全）
為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號II。單臺高壓試驗變壓器的工作過程，用交流220V（10KVA以上為380V）電壓接入電源控制箱（臺），經(jīng)電源控制箱（臺）內(nèi)自藕調(diào)壓器（50KVA以上調(diào)壓器外附）調(diào)節(jié)0~200V（10KVA以上0~400V）電壓至試驗變壓器的初級繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在試驗變壓器高壓繞組可獲得試驗所需的高電壓。其工作原理圖見圖2所示。
1、單臺工作原理示意圖
圖2 ：單臺工作原理示意圖
在試驗變壓器中：a、x為低壓輸入端；A、X 為高壓輸出端；E、F為儀表測量端。
2、單臺交直流兩用型高壓試驗變壓器工作原理見圖3。圖中所示：高壓套管內(nèi)裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作高壓整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時，可獲得交流高電壓，其狀態(tài)為交流輸出；反之在抽出短路桿時，其狀態(tài)為直流輸出。
3、三臺高壓試驗變壓器串激獲得更高電壓原理見圖4，串激高壓試驗變壓器有很大的*性，因為整個試驗裝置由多個單臺串激式試驗變壓器組成，單臺試驗變壓器有著體積小、重量輕、便于運輸?shù)奶攸c，它既可以串接成高出幾倍的單臺試驗變壓器輸出電壓組合使用，又可以分開單獨使用。整套試驗裝置投資小、經(jīng)濟(jì)實惠。圖3所示：在三臺串激式試驗變壓器串激使用中，單臺試驗變壓器B1、B2、B3的輸出電壓都是U，第1、2級的試驗變壓器內(nèi)部都有一個激磁繞組，分別為A1、C1 和A2、C2。當(dāng)控制電壓加在第1級試驗變壓器B1的初級繞組a1、x1上，激磁繞組A1、C1給予試驗變壓器B2初級繞組供電，第2級試驗變壓器B2的激磁繞組A2、C2給試驗變壓器B3的初級繞組供電。由于第1級試驗變壓器B1的高壓尾及殼體接地，第2、3級的試驗變壓器B2和B3對地有絕緣支架的隔離，這樣試驗變壓器B1、B2、B3對地輸出電壓分別為1U、2U、3U。
圖3：三臺高壓試驗變壓器串激工作原理示意圖
B1、B2、B3- 串激式高壓變壓器；1U、2U、3U-各級對地電壓；
PV- 高壓示值表（KV）； ZJ1、ZJ2-絕緣支架。
四、使用方法及注意事項（YDQC電力試驗行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“交直流兩用變壓器"規(guī)格十分齊全）
1.做工頻耐壓試驗使用接線方法見圖5。做工頻耐壓試驗前，先根據(jù)試驗變壓器的額定容量選擇好限流電阻，(水電阻)的阻值，再根據(jù)被試品需加的高壓電壓值調(diào)整好放電球隙的球間距，為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。
圖4：工頻耐壓試驗使用接線原理示意圖
R1、R2- 限流電阻； Qx- 放電球隙； Zx- 被試品；
FRC- 阻容分壓器； V- 分壓器高壓表。
按照圖4、結(jié)合圖2所進(jìn)行的工頻耐壓試驗接好工作線路，試驗變壓器的高壓繞阻的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F端、試驗變壓器的外殼以及電源控制箱（臺）的外殼必須可靠接地。
用三臺試驗變壓器串激做工頻耐壓試驗時、第2、3級試驗變壓器的初級繞組X端，儀表測量繞組的F端，以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級試驗變壓器的外殼，第2、3級試驗變壓器的主體必須放置在絕緣支架上。除第1級以外、第2、3級試驗變壓器的主體不要接地線。其接線方式見圖3所示。
接電源前，電源控制箱（臺）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗變壓器已接通控制電源，開始升壓。
從零位開始按順時針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法，即20S逐級升壓法，慢速升壓法，即60S逐級升壓法，極慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗電壓的75%后，再以每秒2%額定試驗電壓的速度升到您所需試驗電壓，并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況，被試品施加電壓的時間到后。應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)勻速將調(diào)壓器返回，高壓降至1/3試驗電壓以下，按一下停止按鈕，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源線，試驗完畢。
工頻耐壓試驗操作過程注意事項
1、試驗人員應(yīng)做好責(zé)任分工,設(shè)定好試驗現(xiàn)場的安全距離,仔細(xì)檢查好被試品及試驗變壓器的接地情況,并設(shè)有專人監(jiān)護(hù)安全及觀察被試品狀態(tài)工作。
2、被試品主要部位應(yīng)清理干凈，保持優(yōu)良干燥，以免損壞被試品和帶來試驗數(shù)值的誤差。
3、對大型設(shè)備的試驗，一般都應(yīng)先進(jìn)行試驗變壓器的空升試驗，即不接試品時升壓至試驗電壓，以便校對好儀表的指示精度，調(diào)整好放電球隙的球間距。
4、做耐壓試驗時升壓速度不能過快，并防止突然加壓，例如調(diào)壓器不在零位的突然合閘，也不能突然斷電，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時分閘。
5、在升壓或耐壓試驗過程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況，1 電壓、電流表指針擺動很大，2 被試品發(fā)出不正常響聲，3 發(fā)現(xiàn)絕緣有燒焦或冒煙現(xiàn)象，應(yīng)立即降壓，切斷電源，停止試驗并查明原因。
6、使用本產(chǎn)品做高壓試驗時，除熟悉本說明書外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程。
2、做直流耐壓和泄漏試驗使用接線方法見圖5。由于是交直流兩用高壓試驗變壓器，應(yīng)把高壓硅堆短路桿從套管中抽出，使試驗變壓器為直流輸出狀態(tài)。做直流泄漏試驗前，先根據(jù)泄漏試驗中輸出端斷路電流不超過高壓硅堆的*大整流為宜，選擇好限流電阻（水電阻）的阻值，再根據(jù)被試品對直流高壓波形的要求選擇好高壓濾波電容的電容值。為了提高對被試品施加電壓的測量精度，應(yīng)在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓。
圖 5：直流泄漏試驗使用接線原理示意圖
R- 限流電阻； C- 高壓濾波電容； Zx- 被試品； G- 硅堆短路桿；
FRC- 阻容分壓器；V- 分壓器高壓表；uA- 微安表；D- 高壓整流硅堆。
按照圖5、結(jié)合圖3所進(jìn)行的直流泄漏試驗接好工作線路。試驗變壓器的高壓繞組的X端（高壓尾）、儀表測量繞組的F 端、試驗變壓器的外殼以及電源控制箱（臺）的外殼必須可靠接地。
接線原理圖
接線原理圖
接電源前、電源控制箱（臺）的調(diào)壓器必須調(diào)到零位。接通電源后，綠色指示燈亮，按一下啟動按鈕，紅色指示燈亮，表示試驗變壓器已接通控制電源，開始升壓。
從零位開始按順時針方向勻速旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。（升壓方式有：快速升壓法即20S逐級升壓法；慢速升壓法，即60S逐級升壓法；級慢速升壓法供選用）電壓從零開始按選定的升壓速度升到您所需額定試驗電壓或額定直流電流下的參考電壓。試驗中應(yīng)嚴(yán)密注意直流高壓表、泄漏電流表指示以及被試品的情況。試驗完畢后，應(yīng)訊速均勻?qū)⒏邏航抵亮阄唬匆幌峦Ｖ拱粹o，高壓、低壓輸出停止，然后切斷電源。此時應(yīng)用直流高壓放電棒給被試品及試驗裝置本身充分放電。
直流泄漏試驗操作過程注意事項
（1）試驗人員應(yīng)做好責(zé)任分工，設(shè)定好試驗現(xiàn)場的安全距離，仔細(xì)檢查好被試品及試驗變壓器的接地情況，并設(shè)有專人監(jiān)護(hù)安全及觀察被試品狀態(tài)工作。
（2）被試品做試驗前，應(yīng)拆除所有對外連線，并充分放電，主要部位應(yīng)清理干凈，保持優(yōu)良干燥，以免損壞被試品及帶來試驗數(shù)值的誤差。
（3）對于大容量試品（電容器、超長電纜等）試驗時應(yīng)緩慢升壓，防止被試品的充電電流過大而燒壞微安表，必要時應(yīng)分級加壓分別讀取各電壓下微安表的穩(wěn)定讀數(shù)。
（4）試驗過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視被試品、微安表及試驗裝置等，一旦發(fā)生閃爍、擊穿等現(xiàn)象應(yīng)立即降壓，切斷電源，并查明原因。
哈密—重慶±800千伏特高壓直流輸電工程自6月10日投運以來，累計外送電量超過10億千瓦時。新疆哈密的風(fēng)電、太陽能發(fā)電經(jīng)特高壓線路直抵重慶，緩解重慶迎峰度夏供電壓力。來自新疆的電為持續(xù)高溫的山城送去清涼。
據(jù)測算，10億千瓦時電量可滿足重慶市全市家庭約42.9天的用電需求，可保障重慶1000列次地鐵連續(xù)運行1100天，還能支持一所中學(xué)100間教室的用電設(shè)備穩(wěn)定運行1250年。
“疆電入渝"工程緩解了重慶電力保供壓力，推動新疆資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，加速清潔能源替代與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。今年年底，新疆天山北麓戈壁能源基地全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電后，超360億千瓦時清潔電能將通過“疆電入渝"工程注入重慶電網(wǎng)，相當(dāng)于重慶市全年用電量的五分之一。
為了確保“疆電入渝"工程安全運行，國網(wǎng)新疆電力有限公司持續(xù)加大技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備維護(hù)力度，建立完善的監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，通過一系列措施提升電網(wǎng)設(shè)備運行的安全性和可靠性，為工程持續(xù)高效運行提供保障。
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