變電站一次設(shè)備的運行、檢修技術(shù)培訓(xùn)講義

1、變電站一次設(shè)備的運行、檢修技術(shù)培訓(xùn)講義內(nèi)容提要：本講義主要是介紹輸變電設(shè)備新技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展，包括變壓器、互感器、電抗器、高壓套管、高壓斷路器、電纜、電力電容器及電力設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)；主要是供從事變電站工作人員擴展專業(yè)相關(guān)知識，為在專業(yè)工作中了解和應(yīng)用新規(guī)程、新規(guī)定、新技術(shù)起導(dǎo)引作用。第一章 輸變電設(shè)備第一節(jié) 變壓器一 .變壓器技術(shù)的發(fā)展 電力需求的不斷增長，意味著超高壓輸電電壓的提高。不少國家為解決能源消耗過于集中及用戶與電源相隔甚遠的矛盾，近年來已采用500-750-1000kv的輸電網(wǎng)絡(luò)，因此相應(yīng)而來的特高壓變壓器發(fā)展十分迅速。變壓器的絕緣基本上由紙和油構(gòu)成。但隨著絕緣技術(shù)的進步，為提高變

2、壓器的可靠性和經(jīng)濟性，變壓器制造部門開發(fā)利用了計算機進行優(yōu)化設(shè)計。在電場計算技術(shù)中，應(yīng)用差分法，電荷重疊法及有限元法并趨于自動化和通用化。此外對磁場，機械力以及結(jié)構(gòu)、電位振蕩、溫升，噪音等進行分析，力求在降低損耗，縮小尺寸，減輕運輸重量等方面有新的突破。二 .變壓器的基本原理 變壓器是一種靜止的電器。它由繞在同一個閉合的鐵芯上的兩個或兩個以上的繞組組成，通過交變磁場的聯(lián)系，把一種交流電的電壓和電流轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率相同的另一種或幾種數(shù)值不相等的電壓和電流。變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)定律，俗稱“電生磁，磁生電”。即將低電壓升為高電壓或?qū)⒏唠妷航禐榈碗妷汗┎煌娋W(wǎng)使用。三 .變壓器的種類1. 按用途可分為

3、：1.1電力變壓器；主要用于我們電力系統(tǒng)中升壓或降壓。已形成系列，容量和電壓都有一定的等級。1.2試驗變壓器；產(chǎn)升高電壓供試驗電氣設(shè)備用。1.3量測變壓器；作計量用如電壓互感器、電流互感器等。1.4其他用途變壓器；如電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器等。2. 按結(jié)構(gòu)可分為：2.1雙繞組變壓器2.2三繞組變壓器2.3自耦變壓器3.按相數(shù)可分為：3.1單相變壓器3.2三相變壓器3.3多相變壓器（如整流用六相變壓器）4.按冷卻條件可分為： 油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷等5.按調(diào)壓方式可分為：5.1無載（無激磁）調(diào)壓變壓器5.2有載調(diào)壓變壓器6.按中性點絕緣水平可分為：6.1全絕

4、緣變壓器（中性點絕緣水平與首端絕緣水平相同）6.2半絕緣變壓器（中性點絕緣水平比首端絕緣水平低）四 .變壓器的基本結(jié)構(gòu) 每臺變壓器主要由鐵芯、線圈、絕緣材料、油箱、套管、冷卻系統(tǒng)和其它附件等組成。1. 鐵芯1.1鐵芯的形狀常用的變壓器鐵芯有方形、十字形和多級階梯形等多種形狀。目前使用比較多的是多級階梯形。1.2鐵芯的型式變壓器的鐵芯有芯式（內(nèi)鐵式鐵芯）和殼式（外鐵式鐵芯）兩種。1.2.1芯式結(jié)構(gòu)即鐵芯柱是內(nèi)接園多截面，外部套裝線圈，一般分為單相二柱；單相三柱；三相三柱；三相五柱。目前已被廣泛使用。1.2.2殼式結(jié)構(gòu)即芯柱是方形的，鐵芯將繞組包圍，故稱之為殼式變壓器。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，機械穩(wěn)定性

5、好，線圈內(nèi)油隙大，冷卻效果良好。因此效率高，損耗小，噪音水平低。缺點是容量不能做得太大。1.3.鐵芯的材料和工藝鐵芯材料現(xiàn)在都采用質(zhì)量高的冷軋硅鋼片，如日本的g6h、法國的m6x等牌號，其厚度為0.3-0.23m/m。近年還應(yīng)用激光照射硅鋼片的新工藝，如zdkh型超低損硅鋼片，損耗可降低10%左右。鐵芯采用優(yōu)質(zhì)冷軋取向硅鋼片疊成，不涂漆，不退火，全斜無孔步進搭接，無緯玻璃絲帶綁扎。工藝上采用先進的工裝定位，不迭上鐵軛。降低了損耗，振動和噪音也較低。鐵芯柱及旁柱(也叫邊柱或旁軛)上均裝有磁屏蔽，以減緩鐵芯階梯菱角處的場強，降低局部放電水平，對于大型變壓器，每隔一定迭 層還設(shè)有油道使冷卻效果更好。

6、2. 線圈為減小變壓器體積和降低損耗，除減少繞組匝數(shù)和繞組平均長度外，還要改進絕緣結(jié)構(gòu)，提高繞組機械強度，目前國內(nèi)外制造廠采用的高壓繞組形式有餅式繞組其中又分為插入電容式（內(nèi)屏蔽繞組）和糾結(jié)式（普通和插花糾），這兩種方式主要是增加繞組的縱向電容，使沖擊電壓分布得到改善。層式繞組這種結(jié)構(gòu)是同心式線圈最簡單形式，工藝性好，便于繞制，層間油道散熱效率高，為使起始電壓分布均勻，線圈內(nèi)層放置有靜電屏，層間絕緣為電纜紙質(zhì)油道，線圈兩端均用絕緣件填平，不足之處是端部支撐穩(wěn)定性差，在超高壓變壓器中，因絕緣層較厚不易徹底干燥。變壓器的線圈，對于大型超高壓產(chǎn)品，繞組采取不浸漆，并利用較先進的煤油氣相干燥工藝進行恒

7、壓干燥，導(dǎo)線材料用無氧電解銅拉成，外包紙絕緣，根據(jù)產(chǎn)品電壓級的不同，采用不同的匝絕緣厚度，如110kv為1.35mm; 220kv為1.95mm；500kv為2.3mm以上，匝絕緣用紙為0.055mm高密度電纜紙。為提高變壓器的抗短路強度和降低附加損耗，根據(jù)設(shè)計要求，分別采用組合導(dǎo)線或者自粘性換位導(dǎo)線以及半硬導(dǎo)線，其應(yīng)力0.2160-200n/mm2。3.絕緣材料當(dāng)今國內(nèi)外制造廠生產(chǎn)的大型變壓器，絕緣材料大量使用絕緣成型件和組合式絕緣。引線采用多重隔板絕緣，如魏德曼公司生產(chǎn)的波紋柵結(jié)構(gòu)，用于引出線的絕緣，可大大縮小它絕緣尺寸。端部絕緣將金屬壓板改為層壓木板，對提高端部絕緣強度，降低局部放電，減

8、少雜散損耗帶來好處。4.油箱油箱主要有吊器身油箱和吊器殼油箱（也稱種罩式油箱）兩種。采用的鋼材為低炭鋼，伸張強度（12mm厚）為41-42kg/mm2，焊接工藝為co2氣體保護埋弧焊，油箱表面經(jīng)噴砂除銹，采用x射線探傷和導(dǎo)通法，最后經(jīng)水壓試驗。為防止漏磁在箱殼上引起局部過熱，對立于線圈距離近的箱壁用鋁板（電屏蔽）或硅鋼片（磁屏蔽），前者降低負載損耗2%，后者可降低負載損耗8%，油箱均能隨全真空抽試。 5. 套管套管外絕緣一般采用瓷絕緣套管，但也有使用硅橡膠絕緣套管。套管芯均采用油低電容型，整體裝配用壓力彈簧通過導(dǎo)桿壓緊，為全密封結(jié)構(gòu)。目前在超高壓產(chǎn)品上，逐步在采用干式套管或充sf6氣體的套管。

9、6. 冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)由冷卻器、變壓器油、風(fēng)扇和潛油泵等組成。大型變壓器均采用高效鋁合金冷卻器，單臺容量可達到300kw，并配置有噪音低的風(fēng)扇和潛油泵。潛油泵，過去為1500轉(zhuǎn)/分鐘，軸承易發(fā)生磨損，近年來，應(yīng)用900轉(zhuǎn)/分鐘的低轉(zhuǎn)速泵，防止軸承磨損取得較好效果。作為變壓器絕緣和冷卻介質(zhì)主要是變壓器油，在超高壓變壓器中，為保證油的介電性能穩(wěn)定性，均要求采用環(huán)烷基油。此外，高燃點（312）變壓器油在美國已有應(yīng)用，sf6絕緣的變壓器在日本已大量在電網(wǎng)中使用。7. 其它附件7.1壓力釋放器 安裝在變壓器油箱上，過去采用的防爆管已由壓力釋放器取代。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，壓力閥動作釋壓，發(fā)出信號。壓力

10、釋放器的規(guī)格一般為0.5kg/cm2和0.8kg/cm2 。7.2有載調(diào)壓開關(guān)電壓是電力網(wǎng)中的一項重要質(zhì)量指標(biāo)。由于用電負荷的變動，將會出現(xiàn)電壓編移，其變動范圍規(guī)定要求不得超過額定值的5%，為此在電力系統(tǒng)中采用自動調(diào)壓措施來調(diào)整系統(tǒng)中各點的電壓，目前在電力網(wǎng)中的調(diào)壓手段主要有發(fā)電機調(diào)壓；變壓器調(diào)壓；同步靜止電容補償調(diào)壓等。變壓器有載調(diào)壓是在變壓器勵磁或負載狀態(tài)下改變繞組分接位置的一種裝置。有載調(diào)壓分接開關(guān)的基本原理，是在不中斷負載電流的情況下，由變壓器繞組的一個分接頭，切換到另一分接頭，以改變變壓器的電壓比，從而實現(xiàn)調(diào)整電壓的目的。7.2.1有載調(diào)壓開關(guān)種類有載調(diào)壓開關(guān)按限流方式分為電抗式和電

11、阻式兩大類。電抗式它的電抗器裝在變壓器油箱內(nèi)，允許跨橋使用時，能增加調(diào)壓級數(shù)，由于電抗器始終接入電路中，故損耗大，且電抗式不易熄弧，所以現(xiàn)在已被電阻式所代替。電阻式兩個分接位置變換時，由過渡電阻加以限流。這種型式的開關(guān)，由過渡電路（切換開關(guān)部分）選擇電路（選擇開關(guān)部分）調(diào)壓電路（線性調(diào)壓，正反調(diào)壓和粗細調(diào)壓三種）組成。7.2.2機械壽命在有載調(diào)壓開關(guān)的結(jié)構(gòu)中，機械運動部分是開關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于滿足長時間連續(xù)動作的次數(shù)稱為機械壽命，國標(biāo)規(guī)定機械壽命至少50萬次，先進國家的產(chǎn)品已達到80-100萬次的水平。7.2.3電氣壽命電弧觸頭的電氣壽命，直接影響維修周期和工作量。因此，要求分接開關(guān)應(yīng)具有高的

12、電氣壽命，國標(biāo)規(guī)定觸頭電氣壽命不低于5萬次，先進國家已高20-30萬次。7.3壓力釋放器安裝在變壓器油箱頂上，過去采用的防爆管已由壓力釋放器取代。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時，壓力閥動作釋壓，發(fā)出信號。壓力釋放器的規(guī)格一般為0.5kg/cm2和0.8kg/cm2 。五. 變壓器運行變壓器在運行中，常受到嚴重的電應(yīng)力和機械應(yīng)力的沖擊，為提高變壓器的安全可靠性，避免事故，除有高質(zhì)量的產(chǎn)品之外，特別要注意的是認真細致地管理好變壓器，這對于超高壓，大容量變壓器尤為重要。一般在變壓器安裝竣工后，按規(guī)定項目要進行本體及絕緣油的全部試驗，合格之后，則具備通電運行的條件。此后，運行部門應(yīng)把加強運行維護作為重點，以確

13、保變壓器的正常使用和預(yù)期壽命。1. 變壓器投運前的檢查1. 1變壓器保護系統(tǒng)的檢查1.1.1熔絲保護的檢查1.1.2繼電保護裝置的檢查1.1. 3瓦斯保護的檢查1.1.4防雷保護的檢查1.2監(jiān)視裝置的檢查 檢查所有指示元件是否正常，如電壓表、電流表、壓力釋放器、油流指示器，油位指示器、溫度指示器。對于用來啟動變壓器油循環(huán)的油泵及風(fēng)扇的溫度計接點，如果是用油溫來啟動，則整定在60，如果是用繞組溫度來啟動則整定在75。1.3冷卻系統(tǒng)的檢查 檢查油泵及風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向是否符合規(guī)定的方向。對于水冷變壓器，要使水壓不大于最低油壓，以免水滲入油中。1.4外殼檢查1.4.1檢查變壓器油箱上及其它升高座部位的放

14、氣塞，要將積氣放凈，以免氣泡進入高電場區(qū)引起電暈放電或進入瓦斯繼電器中發(fā)生誤報警。1.4.2檢查所有閥門，應(yīng)置于正確位置。1.4.3變壓器上的導(dǎo)線，母線以及接地連線是否牢固可靠。1.4.4檢查變壓器上各帶電體到地的距離，應(yīng)符合要求。1.4.5檢查密封墊的所有螺栓，要足夠緊固。1.4.6檢查帶驅(qū)動機械的有載調(diào)壓分接開關(guān)狀況，如分接位置指示，限位裝置和計數(shù)器等。1.4.7檢查變壓器上（含控制柜等）不要殘留儀表及工具。1.4.8對于半絕緣產(chǎn)品，投運時應(yīng)將中性點接地，以免過電壓造成絕緣擊穿。2. 變壓器運行中的檢查運行中的檢查是發(fā)現(xiàn)變壓器異常的必要手段。根據(jù)重要性的不同，原則上每值1次，主要檢查：2.

15、1變壓器各部溫度指示和各種儀表的運行情況及抄表。2.2變壓器油位是否符合正常的油位油溫曲線，油溫是否正常。2.3油箱、套管、閥門、冷卻裝置、壓力釋放器、油管和法蘭有無滲漏油。2.4變壓器本體及冷卻器振動和響聲是否正常。如勵磁聲音的變化，油泵磨損，風(fēng)扇振動加大等。2.5套管情況主要檢查有無裂紋，污穢、滲油，局部過熱和絕緣性能有無變化等。2.6呼吸器的干燥劑是否變色（當(dāng)2/3以上由蘭色變成淺紫色時，應(yīng)進行更換）2.7有載調(diào)壓開關(guān)裝置的操作機械動作情況。3. 定期檢查3.1油的色譜分析，應(yīng)每年1-2次，總烴不大于150l/l。3.2油中微量水分檢測1-3年1次，110kv不大于30l/l。3.3有載

16、調(diào)壓開關(guān)的檢查3.3.1運行開始1萬次或者1年進行第1次檢查，5萬次或5年以內(nèi)，3萬次或2年以內(nèi)。主要檢查切換開觸頭，和限流電阻的情況。3.3.2.切換出口短路事故時應(yīng)提前檢查。3.3.3調(diào)壓開關(guān)小油箱中油的電氣強度低于25kv/2.5mm時應(yīng)進行處理或更換。3.3.4對不經(jīng)常移動的觸頭，應(yīng)定期操作一個循環(huán)，以防止觸頭上沉積有碳粒。3.3.5按dl/t 57495有載分接開關(guān)運行維護導(dǎo)則執(zhí)行。3.4冷卻器每年要檢查1次，冷卻器的散熱面要用2kg/cm2氣壓或水壓沖洗干凈。3.5瓦斯繼電器的跳閘回路必須每年檢查1次。4. 變壓器試驗周期和試驗項目4.1變壓器的試驗周期和試驗項目，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)或行

17、業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，對于進行狀態(tài)檢修的變壓器可執(zhí)行本公司的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。一般.絕緣試驗1-3年1次，對于大型變壓器可1年1次。4.2.當(dāng)變壓器發(fā)生出口短路后，應(yīng)進行繞組變形檢查（可采用頻掃法或電容法）或進行低電壓短路阻抗測量。當(dāng)有懷疑時應(yīng)吊芯（吊罩）檢查。4.3對于大型變壓器運行中可進行油的帶電度或油流帶電測量。5. 變壓器過負荷運行變壓器的壽命主要決定于變壓器的繞組、鐵芯的最高溫度和油溫。變壓器在額定負載下，繞組平均溫升為65，與最熱點的溫差為13，如平均環(huán)境溫度為20，則熱點為98，在這個溫度下可運行20-30年。如果過負荷運行，其壽命按每增加6減少一半的法則。因此，對溫度保持連續(xù)性的監(jiān)視是很重要的。

18、現(xiàn)行的電力變壓器運行規(guī)程中規(guī)定，變壓器正常過負荷可以經(jīng)常使用，其允許值由變壓器負荷曲線，冷卻介質(zhì)溫度及過負荷前變壓器所帶負荷等因素來確定。對于低溫冷卻介質(zhì)，變壓器可以過負荷。但是，允許的過負荷絕不能只由對冷卻介質(zhì)的溫升來確定。因為繞組與油之間的溫升是隨負荷增加的1.8次方增加的。所以過負荷運行時間應(yīng)由繞組的最熱點溫度決定。6. 變壓器的效率 所謂變壓器的效率是二次側(cè)的輸出功率p2與一次側(cè)的輸入功率p1的比值的百分數(shù)即= p2/ p1100%。 變壓器的效率一般是很高的，通常在9599%的范圍內(nèi)。變壓器的容量越大，其效率越高。第二節(jié) 互感器隨著電網(wǎng)的大力發(fā)展，互感器的應(yīng)用日益增多,目前主要有電壓

19、互感器和電流互感器兩種。電壓互感器以往均采用電磁式結(jié)構(gòu)，但易引起電磁諧振過電壓，近年來電容式電壓互感器已得到廣泛使用。其型式有充油式、充sf6氣體式、光電式等。一. 電壓互感器1. 電壓互感器的工作情況電壓互感器實際上就是一種降壓變壓器。它的一次線圈匝數(shù)很多，二次線圈匝數(shù)很少。一次側(cè)并聯(lián)地接在電力系統(tǒng)中，二次側(cè)可并接儀表、繼電器的電壓線圈等負載。由于這些負載阻抗很大，通過的電流很小，因此電壓互感器的工作狀態(tài)相當(dāng)于變壓器的空載情況。2. 電壓互感器的型式按結(jié)構(gòu)可分為電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器兩種。3. 電壓互感器的用途電壓互感器是用來測量電壓的。其準(zhǔn)確度有四級：0.2、0.5、1和3。0

20、.2級用于實驗室精密測量，一般發(fā)電廠和變電站的測量和保護常用0.5級和1級即可。4. 電磁式串級電壓互感器的特點電磁式串級電壓互感器的高壓繞組僅有一部分線匝與低壓繞組在同一心柱上，而其他線匝則繞在其他鐵芯柱上，這一部分高壓繞組線匝是通過平衡線圈和連耦線圈與紙壓繞組進行電磁耦合。平衡線圈的直接作用是：平衡同一鐵芯兩芯柱的磁通。連耦線圈的直接作用是：平衡兩鐵芯的磁通。設(shè)置這兩種線圈的目的是均勻各段線圈電壓，減少測量誤差。5. 電容式電壓互感器電容式電壓互感器除具有電磁式電壓互感器的作用外，還可代替耦合電容器兼作高頻載波用。由于它的絕緣沖擊強度高，可防止電網(wǎng)中的鐵磁諧振，在超高壓系統(tǒng)中有代替電磁式電

21、壓互感器的趨勢?；窘Y(jié)構(gòu)：電容式電壓互感器實際上是一個電容分壓器。但是在分壓電容上的電壓是隨負荷發(fā)生變化的。如果在分壓回路中串入一個電感，用以補償電容器的內(nèi)阻抗，可使電壓穩(wěn)定。因為在二次回路中電壓較低，電流較大，阻抗電壓將影響其準(zhǔn)確度，所以電容分壓器的輸出端不能直接與測量儀表相接，而要經(jīng)一個電磁式電壓互感器降壓后再接儀表。 6. 電壓互感器投入運行時要注意的問題電壓互感器經(jīng)大修后或新電壓互感器投入系統(tǒng)工作時，除作一般規(guī)程規(guī)定的外表檢查和操作前該作的準(zhǔn)備工作外，還需要以工作電壓檢驗其接線與其他有關(guān)二次電壓回路關(guān)系的正確性，其中有：1）測量相及相間電壓應(yīng)正常；2）測量相序應(yīng)為正相序；3）進行定相。

22、二. 電流互感器1. 電流互感器的工作原理1.1常用的電流互感器是基于電磁感應(yīng)原理，它的一次繞組串入線路中，二次繞組接儀表和繼電器，一次線圈的電流取決于線路負載，與二次無關(guān)，二次側(cè)電流取決于儀表及繼電器，因為這些元件的阻抗都較小，電流互感器基本趨于短路狀態(tài)。1.2電流互感器正常運行時，磁勢相互平衡，激磁安匝很小，一旦二次開路，一次安匝將全部用于激磁，此時鐵芯高度飽和，導(dǎo)致鐵芯損耗和溫度升高，而且二次線圈上會感應(yīng)出很高電壓，影響設(shè)備及人身安全，所以在運行中互感器應(yīng)嚴禁二次開路。2. 電流互感器的用途電流互感器按其用途分為測量級和保護級。前者用在系統(tǒng)正常工作時測量電流和功率，要求有一定的準(zhǔn)確級，同

23、時為保護測量儀表，其最大二次電流要有一定限制（一般為1a或5a）。保護級用在系統(tǒng)發(fā)生短路或其他故障時和繼電器一起起保護作用，因此，要求有良好的過電流工作特性，即有足夠的10%倍數(shù)，所以電流互感器都要求絕緣可靠和具有足夠的動熱穩(wěn)定電流。3. 電流互感器的準(zhǔn)確等級常用的電流互感器的準(zhǔn)確等級分為五級：0.2、0.5、1、3和10級。用于繼電保護的電流互感器，除應(yīng)能滿足繼電保護的靈敏度和選擇性的要求外，還應(yīng)按照電流互感器的10%誤差進行校驗。4. 電流互感器的相差和比差相角差是一次電流矢量與轉(zhuǎn)過180后的二次電流矢量間的夾角，以分表示。比值差f是折算到一次側(cè)的二次電流與實際一次電流間的差值。 5. 什

24、么是保護用電流互感器的10 %倍數(shù)當(dāng)一次電流成倍增長時，鐵芯會趨于飽和，i0將急劇增加，從而引起誤差增加，當(dāng)一次電流增加到n倍（一般要求是15倍），誤差達到-10%，則一次電流倍數(shù)n就叫做10%倍數(shù)。二次側(cè)接額定負荷時的10%倍數(shù)，叫額定10%倍數(shù)。10%倍數(shù)越大，表示此互感器的過電流性能越好。10%倍數(shù)與二次負荷的關(guān)系曲線叫10%倍數(shù)曲線。6. 溫升限值的動、熱穩(wěn)定電流當(dāng)電流互感器二次線圈接額定負荷，一次線圈通過額定電流且長期工作時，要求油浸式的線圈溫升不超過55k，油面溫升不超過50k。所謂熱穩(wěn)定電流是指在二次線圈短路的情況下，互感器在1秒鐘內(nèi)隨短路電流的熱作用而無損傷的一次電流有效值。所

25、謂動穩(wěn)定電流是指一次線路發(fā)生短路時，互感器所能承受而無機械損傷的最大一次電流峰值，動穩(wěn)定電流一般為熱穩(wěn)定電流的2.55倍。7. 絕緣結(jié)構(gòu)電流互感器的絕緣為電容均壓結(jié)構(gòu)，設(shè)備電壓由若干個串聯(lián)的電容鏈組成的電容芯子來分擔(dān)。電容屏由鋁箔制成，屏間絕緣由電纜紙連續(xù)纏繞構(gòu)成，在電容屏端部附有端屏以改善端部電場。電容芯經(jīng)真空干燥與浸油處理后進行總裝后與瓷套和金屬附件等組成為一個整體，并對電容芯與瓷套間在高真空狀態(tài)下注滿絕緣油，使整個產(chǎn)品為全密封結(jié)構(gòu)。8. 電流互感器的型式根據(jù)絕緣覆蓋方式及二次繞組放置的位置分為箱式和倒立式兩種。8.1箱式：一次繞組為u形或r型，其主絕緣連續(xù)覆蓋在一次線芯上，二次繞組及鐵芯

26、置于器身下部油箱中。8.2倒立式：二次繞組及鐵芯置于器身上部油箱中，主絕緣覆蓋在二次繞組上。三. 光電互感器隨著電網(wǎng)電壓的提高及繼電保護的要求不斷完善，常用的鐵芯式電流互感器已經(jīng)不相適應(yīng)，其固有的體積大、磁飽和、動態(tài)范圍小、頻帶窄、存在爆炸等弱點，難以滿足電力系統(tǒng)自動數(shù)字化、無油化的要求。因此，尋求新一代電流互感器的任務(wù)已勢在必行。近20年來，國內(nèi)外許多專家學(xué)者研究了各種高壓電流測量新方法，其中光電技術(shù)、光纖技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合而成的光電互感器是最有前途的一種新型互感器。目前，國外abb、西門子等大的電氣公司已有產(chǎn)品銷往我國并應(yīng)用于500kv電網(wǎng)上。目前光電互感器大致分為無源光電電流互感器和

27、有源光電電流互感器，前者采用法拉第磁光效應(yīng)原理，用rogowski線圈作電流傳感器，后者采用法拉第電磁感應(yīng)原理用“羅氏”線圈（空芯線圈）作電流傳感器。在高壓側(cè)測到的電信號，變成光信號通過光纖絕緣子傳送到低壓側(cè)再變成與電流成正比的電壓信號，實現(xiàn)計量和保護。第三節(jié) 電抗器在超高壓輸電網(wǎng)中，由于線路長，因電容效應(yīng)在空載線路末端產(chǎn)生的工頻電壓升高，嚴重影響電氣設(shè)備的安全運行，所以必須在線路的末端或首末端裝設(shè)并聯(lián)補償電抗器。隨著500kv輸電系統(tǒng)的建設(shè)，自1982年起，先后在華中、東北、華北和華江等大電網(wǎng)投運大批電抗器，電壓等級包括35、63、220和550kv，產(chǎn)品來自于法國、瑞典、加拿大、意大利、前

28、蘇聯(lián)，國產(chǎn)設(shè)備有西安變壓器廠、沈陽變壓器廠、保定變壓器廠。產(chǎn)品類型有油浸鐵芯式，也有干式空芯式。1. 芯式電抗器油浸式電抗器的結(jié)構(gòu)與變壓器相似，主要由線圈、鐵芯和油箱等部件組成。電抗器的鐵芯結(jié)構(gòu)較變壓器復(fù)雜，其芯柱由若干個鐵芯餅塊串聯(lián)組成，芯塊由矽鋼片按輻射式或漸開線式迭裝，經(jīng)環(huán)氧樹脂固化，以減少氣隙側(cè)面漏磁引起的附加損耗和軸向振動。芯塊之間用絕緣硬質(zhì)的氣隙墊塊隔開。墊塊的材料有瓷、玻璃絲板等，用環(huán)氧粘結(jié)后迭裝成芯柱，芯柱中間用螺桿壓緊。單相電抗器的鐵芯電抗器的漏磁通密度要比變壓器大得多。在靠近鐵芯，鐵軟和線圈支架的漏磁通比變壓器要大幾倍。這些漏磁通穿過磁性金屬，將會產(chǎn)生附加損耗和局部過熱，這

29、是油浸芯式電抗器運行中的主要問題。2. 殼式電抗器 殼式并聯(lián)電抗器的特點是采用空芯式結(jié)構(gòu)且有十分完善的磁通屏蔽結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點： （1）磁化特性線性度好，主要是由于在主漏磁通道中，采用了非鐵磁性材料使整個磁路的飽和點被大幅度地提高，其磁化特性曲線通常在額定電壓1.7倍時仍為直線。 （2）損耗低，消除了局部過熱殼式并聯(lián)電抗器的磁屏蔽吸收了主漏磁通道中全部的漏磁通，屏蔽效果完好，油箱壁，磁屏蔽夾件和磁屏蔽拉螺桿中附加損耗幾乎為零。雜散損耗極低，根本上避免發(fā)生局部過熱，總損耗僅為芯式的0.8倍左右。（3）振動和噪聲：由于殼式空芯電抗器的氣隙長度比芯式長度大4-8倍，因而電壓吸引力?。?-8）倍，一般振動

30、的振幅不超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的20%，噪聲實測值也低于國標(biāo)規(guī)定值5db(a)以上。（4）耐沖擊電壓水平高采用高串聯(lián)電容矩形扁平線圈和沿電位線布置的成型絕緣，具有很高的耐受沖擊電壓能力。（5）溫升低線圈表面垂直于油流方向布置，使油有良好的對流散熱，從而能夠獲得好的冷卻效果。3. 干式空芯電抗器國內(nèi)500kv系統(tǒng)中變壓器第二線圈并聯(lián)了大量的干式低抗，可以調(diào)相、調(diào)壓。干式空芯電抗器與傳統(tǒng)的油浸鐵芯式電抗器相比，具有重量輕，線性度好，機械強度高，噪音低等優(yōu)點。目前又開發(fā)一種串鐵芯式干式電抗器，在同等容量下線圈直徑可大幅度縮小，導(dǎo)線用量減少，損耗也隨之降低，漏磁對周圍金屬構(gòu)架的影響變小。上述兩類干式電抗器

31、，均裝設(shè)于戶外，因此亦出現(xiàn)一些值得重視的問題，如：線匝局部過熱；漏電起痕，表面出現(xiàn)樹枝狀以及rtv涂層老化及龜裂等現(xiàn)象都有待進一步研究和提高質(zhì)量。第四節(jié) 高壓套管高壓套管是作為電氣設(shè)備（變壓器、電抗器）的高壓引出元件。目前35kv及以下的套管大部分是純瓷套管，60kv及以上的套管均采用電容型結(jié)構(gòu)。按其主絕緣材料不同分為油浸式電容型套管與膠紙電容型套管。油紙?zhí)坠艿闹鹘^緣是以導(dǎo)桿（直銅管）為中心，在其上繞以電纜紙、卷到一定半徑的尺寸時包上鋁箔電極，形成同心園電容芯。然后進行真空干燥與浸油處理，其工藝要求與電流互感器基本相同，電容芯經(jīng)浸油處理后進行總裝與上、下瓷套和金屬附件組成一個整體后抽真空注入變

32、壓器油。膠紙?zhí)坠芘c油紙?zhí)卓徒Y(jié)構(gòu)上基本相似，膠紙?zhí)坠茈娙菪臼怯刹煌赣偷膯蚊嫔夏z紙與鋁箔制成。膠紙上所上的膠一般是酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂通常以整張紙在加熱的滾筒上，邊包繞邊加壓力。為均勻端部場強，在鋁箔邊緣常采用半導(dǎo)體鑲邊，卷好心子后，經(jīng)熱處理使樹脂固化，然后兩端切成園錐形，再涂防潮漆和燒干形成堅固的電容心子。由于膠紙?zhí)坠艿碾娙菪緳C械強度較高，浸入設(shè)備的部分一般不單裝瓷套，只是與大氣接觸部分加裝瓷套。目前在超高壓設(shè)備上使用的電容型套管質(zhì)量好的較有瑞士密卡費爾工廠，德國hsp工廠，英國雷諾爾以及abb等。一般常見的故障主要是局部放電損壞絕緣紙上出現(xiàn)樹枝狀放電，另外就是熱老化。第五節(jié) 高壓開關(guān)一.10kv

33、真空斷路器配永磁機構(gòu)1.簡介根據(jù)國內(nèi)外斷路器故障統(tǒng)計數(shù)字來看，機械方面的故障占到故障總數(shù)的70%以上，為提高斷路器操作的可靠性，有必要研制新型的斷路操動機構(gòu)。真空斷路器與其他形式的斷路器的動作特性有較大差別，真空斷路器的行程很小，合閘保持力大，總的操作功小。傳統(tǒng)的電磁機構(gòu)、彈簧機構(gòu)存在合閘操作電流大、機構(gòu)零部件數(shù)較多，機械鎖扣部分的復(fù)位和閉鎖存在的不可靠性因素較多。永磁操動機構(gòu)與其它機構(gòu)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，運動部件只有一個，零部件數(shù)大幅減少，特別是負載特性與真空斷路器的負載特性比較接近，有助于減小觸頭彈跳，提高剛分速度。永磁操動機構(gòu)采用新的工作原理，將電頭磁機構(gòu)和永磁鐵有機的結(jié)合起來，避免了合

34、分閘位置機構(gòu)脫扣、鎖扣系統(tǒng)所造成的不利因素，無需任何機械能而通過永久磁鐵產(chǎn)生的保持力就可使真空斷路器保持在合、分閘位置。因此，永磁操動機構(gòu)實質(zhì)就是一種用于中壓真空斷路器的永磁保持，電子控制的電磁操動機構(gòu)。永磁操動機構(gòu)按終端位置的保持方式分為雙穩(wěn)態(tài)和單穩(wěn)態(tài)兩種形式。按機構(gòu)形式分為三種：雙線圈永磁機構(gòu)、單線圈永磁機構(gòu)和分離磁路永磁機構(gòu)，其中前二種屬于雙穩(wěn)態(tài)形式，后一種屬于單穩(wěn)態(tài)形式。雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的銜鐵靠永磁體產(chǎn)生的吸力保持在行程終止的兩個位置；單穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)合閘位置由永磁體產(chǎn)生的有為力保持，分閘位置由分閘彈簧保持。分離磁路永磁機構(gòu)是把合閘、分閘和保持磁路分開，使用這種方法能優(yōu)化磁路，永久

35、磁鐵只用于保持合閘位置。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的永磁機構(gòu)以雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)為主，主要由于其無需合分閘位置的機械保持和機械脫扣裝置，結(jié)構(gòu)較簡單，動作可靠性高。2.永磁體材料目前所用的永磁材料主要有鋁鎳鈷磁鐵、氧化物磁鐵以及烯土永磁材料。下表列出了三種永磁材料的性能。材 料鐵氧體鋁鎳鈷烯土永磁nd-fe-b最大磁能積bhmax/kjm-33256270剩磁br/t0.37-0.421.3-1.41.22-1.25矯頑力hc/kam-1220-27054-60876-939從上表中可看出，烯土永磁材料既有高的剩磁，又有強的矯頑力，比如釹鐵硼（nd2fe14b）烯土永磁材料與傳統(tǒng)的磁鐵相比，有如下的優(yōu)點：

36、（1）烯土釹鐵硼磁鐵與傳統(tǒng)的磁鐵的體積相同時，前者產(chǎn)生磁場比后者強得多，因此，為使用設(shè)備的小型化和輕型化提供了條件。（2）烯土釹鐵硼具有較強的矯頑力，不易受到外界磁場影響，穩(wěn)定性好，與其他磁性材質(zhì)接觸時，基本上無退磁。（3）磁鐵材料在受到機械沖擊后，會引起退磁現(xiàn)象，多方面的研究和實踐經(jīng)驗已證明烯土材料的機械性能和磁性能都較傳統(tǒng)的永磁材料穩(wěn)定。正是由于有上述優(yōu)點，烯土釹鐵硼磁鐵在目前的永磁機構(gòu)中獲得了廣泛應(yīng)用。3. 雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)的工作原理根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，我們主要以雙穩(wěn)態(tài)（雙線圈）永磁操動機構(gòu)為模型，簡要介紹該種機構(gòu)的工作原理。雙穩(wěn)態(tài)永磁操動機構(gòu)共由六個主要零件組成：靜鐵心，銜鐵，永磁體

37、，分合閘線圈及連接桿。當(dāng)斷路器處于合閘或銜鐵保持在上下極限位置時，線圈中無電流，也不需要任何機械鎖扣裝置。當(dāng)斷路器處于分閘或合閘時，電了控制器接通儲能電容和分合閘線圈，分合閘線圈中有脈沖電流通過，產(chǎn)生磁勢，銜鐵中由線圈產(chǎn)生的磁勢與永磁體產(chǎn)生的磁勢相互疊加，當(dāng)線圈中電流達到一定值時，原平衡被打破，銜鐵連同固定在上面的驅(qū)動桿驅(qū)動開關(guān)本體完成分合操作。分閘操作時的動作過程是，當(dāng)機構(gòu)接到分閘命令時，分閘線圈帶電，分閘線圈中的電流產(chǎn)生磁場，分閘線圈在上部工作氣隙產(chǎn)生的磁場方向與永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場方向相反，當(dāng)分閘線圈中電流達到一定值時，動鐵芯開始向下運動，并隨著位移的增加，底部氣隙的磁阻逐漸減小，磁感應(yīng)

38、強度遠遠大于上部氣隙的感應(yīng)強度，動鐵芯向下呈加速運動，動鐵芯運動至行程一半后，分閘線圈電流和永久磁鐵所產(chǎn)生磁場方向均向下，于是進一步加速了動鐵芯的運動速度，直到分閘位置。分閘到位后，線圈電流和永久磁鐵所產(chǎn)生磁場和磁力線基本全部通過下部氣隙，切斷線圈電流，動鐵芯自動保持在分閘位置。遇到緊急情況需要手動分閘時，可采用機械方法強行將動、靜鐵芯拉開，進行手動分閘。合閘情況與分閘基本相同。永磁操動機構(gòu)控制部分主要有三個問題需要解決，首先是電源，為在較短時間內(nèi)獲得較大的脈沖電流，一般是采用電容器放電的方式。其次，是對開關(guān)分、合閘狀態(tài)的檢測，通常采用接近開關(guān)進行檢測。最后是線圈電流的控制，由于線圈是直流的，

39、傳統(tǒng)方法開斷大容量直流比較復(fù)雜，可采用關(guān)斷晶閘管（gto）對線圈進行操作。二. 自能滅弧原理的斷路器1. 簡述隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，人們對斷路器的滅弧原理的研究也更加深入，設(shè)計出了效率更高，開斷能力更強的斷路器。特別是在應(yīng)用sf6氣體作為斷路器的滅弧和絕緣介質(zhì)后，由于sf6氣體優(yōu)良的絕緣性能，良好的熱性能和低電離溫度使其具有較好的滅弧性能，使斷路器的技術(shù)進一步發(fā)展到了一個新的高度。早期的sf6斷路器滅弧室一般采用壓氣式原理，該類斷路器是利用滅弧室內(nèi)壓氣缸產(chǎn)生的高壓sf6氣體吹拂電弧，使其冷卻去游離，在過零點時熄弧，這種原理的缺點是沒有充分利用電弧的能量來產(chǎn)生滅弧壓力，操動機構(gòu)除提供動觸頭的運動能

40、量外，還需提供增加熄弧壓力而產(chǎn)生的能量。因此，要求操動機構(gòu)提供的操作功率較大，對斷路器的機械沖擊也較大。近年來，國內(nèi)外制造廠相繼開發(fā)出“自能”滅弧原理的斷路器，所謂“自能”就是利用斷路器開斷時產(chǎn)生的電弧能量提供滅弧壓力，操動機械只需提供驅(qū)動觸頭的能量。2. 自能滅弧室滅弧原理“自能”滅弧原理，就是利用開斷時電弧自身能量，來增強滅弧能力的一種方式。在電流開斷的過程中，在上游弧區(qū)的電弧，將壓氣缸中的sf6氣體進行加熱，造成壓氣缸中的sf6氣體壓力上升，當(dāng)靜弧觸頭在尚未脫離噴口喉部區(qū)域時，電弧的熱效應(yīng)使狹窄噴口區(qū)域產(chǎn)生強烈的氣體膨脹，形成局部的高壓區(qū)，暫時阻塞了sf6氣體從噴口的流出，即電弧的“阻塞

41、”效應(yīng)。這是自能式滅弧時重要滅弧過程。在電弧的“阻塞”效應(yīng)時的同時，壓氣缸壓縮氣體，當(dāng)靜弧觸頭脫離喉部區(qū)域時，噴嘴打開，被膨脹和壓縮的sf6氣體在噴口處形成了強烈的氣吹，使電弧在電流流過時熄滅，并冷卻弧區(qū)，恢復(fù)介電強度。3.“自能”原理斷路器滅弧的分類目前，自能式滅弧室基本上可分兩大類：雙氣室型和單氣室型。4. 自能滅弧與壓氣式滅弧的比較由于“自能”式滅弧空氣充分利用了電弧能量，使滅弧開斷效率得以提高，與傳統(tǒng)的壓氣式滅弧室相比，開斷時所需要的外力大大減少，噴口喉部加長，壓氣缸的直徑明顯減少。由于氣體的噴吹由電弧加熱完成，從而可降低分閘速度。上述結(jié)構(gòu)，降低了所需的操作功，一般可使操作功減少至單壓

42、式滅弧室的20%-50%。由于操作功的減少，撞擊力也減少，降低了斷路器機械系統(tǒng)和底架所承受的機械力，對提高產(chǎn)品操作壽命有很大益處。而且，操作功的降低使得斷路器配小功率的彈簧操作機械成為可能，因而，目前國內(nèi)外采用“自能”原理的斷路器一般均配備彈簧操作機械。雙氣室滅弧室的結(jié)構(gòu)復(fù)雜（與單氣室相比），在開斷小電流時，由于電弧能量不足，需借助壓氣室的增壓，來達到滅弧的目的。單氣室結(jié)構(gòu)較簡單，近似于壓氣式滅弧室，經(jīng)過滅弧室的優(yōu)化設(shè)計，可以保證開斷小的電流能力?？傊?，上述兩種結(jié)構(gòu)的滅弧室各具優(yōu)缺點，用戶可根據(jù)自己的要求進行選擇。三. compass組合電器1. compass即緊湊型工廠預(yù)制空氣外絕緣變電站

43、，也稱“專盤”變電所。compass一般可分為移動功模塊和固模塊兩部分。其具有占地面積小，布置緊湊，安裝檢修方便，價格適宜，可靠性高的高壓產(chǎn)品是電力部門的渴求，而compass組合電器正是基于上述要求開發(fā)的產(chǎn)品。該產(chǎn)品是最初由abb的子公司adda設(shè)計開發(fā)出來，于1999年打入中國市場，以其布置緊湊，結(jié)構(gòu)新穎，安裝檢修方便等特點，受到國內(nèi)用戶的歡迎。2. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)compass的間隔分為斷路間隔和測得間隔兩大部分，每個部分又由固定模塊和可移動模塊兩部分組成。斷路器間隔固定部分由接地開關(guān)、隔離靜觸頭、間隔支撐母線系統(tǒng)組成。移動部分由斷路器、電流互感器、移動小車和隔離動觸頭等效于進出線隔離開關(guān)組成

44、。移動小車可由電動機構(gòu)驅(qū)動也可用手動搖桿驅(qū)動，以實現(xiàn)隔離開關(guān)的合閘和分閘過程。各元件之間不但可以實現(xiàn)電氣連鎖也有可靠的機械連鎖，可最大限度防止誤操作。測得間隔移動部分由避雷器、電壓互感器、移動小車和隔離功觸頭等效于隔離開關(guān)組成。固定部分與斷路器間隔相同。3. 產(chǎn)品特點3.1產(chǎn)品為預(yù)制的間隔和預(yù)制的間隔支撐母線3.2各元件的電氣連接均為電纜傳輸插接式連接，安裝、檢修、更換較為方便3.3隔離開關(guān)、接地開關(guān)、斷路器三者之間實現(xiàn)了電氣、機械雙重連鎖，具備了斷路器合閘時，移動小車不能退出和插入；移動小車完全隔離時，接地開關(guān)才能合上；接上開關(guān)完全分閘時，移動小車才可移動等各種聯(lián)鎖功能，可有效防止誤操作。3

45、.4間隔母線系統(tǒng)有效的利用了空間尺寸來保證母線間的絕緣距離和間隔之間的距離，進一步縮小了變電站的占地面積。接線方式可以靈活多樣，有單線接線、單線分段接線、橋形接線、擴大橋形接線等多種接線方式。3.5常規(guī)的電器設(shè)備在設(shè)計方案上每個間隔包括1臺斷路器、3臺電流互感器和2組隔離開關(guān)。共有18個對地網(wǎng)絡(luò)點，而compass將上述設(shè)備組合在一起，對地網(wǎng)絡(luò)的點數(shù)目大大減少，提高了運行可靠性。3.6變電站總體結(jié)構(gòu)簡潔，安裝基礎(chǔ)一次完成。3.7控制柜可使用“智能控制柜”，實現(xiàn)“電站無人值守”3.8產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛，可擴展用在35kv220kv各電壓等級。3.9與同樣間隔常規(guī)敞開式變電站相比，總占地面積可節(jié)省5

46、0%左右。按目前設(shè)備價格，綜合造價比常規(guī)站高10%左右，但安裝調(diào)試周期比常規(guī)大大縮短。總之，compass組合電器的應(yīng)用，對于減少變電站安裝調(diào)試周期，方便維護檢修具有較為現(xiàn)實的意義，既能提高安全供電的可靠性，又減輕了安裝、運行、檢修人員的負擔(dān)，具有較高的推廣價值。四. sf6組合電器sf6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（以下稱gis）是將各組成元件裝入密封的金屬接地容器內(nèi)，并在此容器內(nèi)充入sf6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。 gis從上世紀60年代應(yīng)用至今已由分相式，發(fā)展為主母線相共箱式，到三相共箱型式，進而發(fā)展到一個容器內(nèi)裝入多個元件的綜合型，在向高電壓、大容量、高可靠性發(fā)展的同時，gis的體積也在向小型化的方

47、向發(fā)展。 隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，新材料設(shè)備的使用，使gis小型化方面作了很多的研究與探討，并開發(fā)出了72kv-550kv等一系列小型化gis產(chǎn)品投入到實際運行中，下面就gis小型化所應(yīng)用的材料及設(shè)備元件做一簡介。1.樹脂材料技術(shù) 絕緣隔板（盆式絕緣子）將gis內(nèi)盆元件與充氣罐電氣絕緣隔開的同時，也起到機械支撐的作用，是gis小型化、高可靠性的一個極其重要的零件。gis母線直徑的縮小意味著絕緣隔板的小型化，由于減少盆式絕緣子散熱面會引起溫度上升的矛盾，所以需要進行高耐熱樹脂材料的開發(fā)。最新開發(fā)出的耐熱樹脂為一種將鋁粒子分散了的環(huán)氧樹脂構(gòu)成的復(fù)合材料。開發(fā)中應(yīng)用樹脂的低硬化收縮、所松度和鋁粒子的高充

48、填作用等，從而實現(xiàn)了盆式絕緣子的高耐熱性，使耐熱溫度比原來上升了10達到115。另外，在這種大型盆式絕緣子澆鑄成型的制作過程中，控制好發(fā)熱和收縮硬化反應(yīng)是很重要的。通過采用嚴格控制的硬化工藝解析，建立了一個沒有裂紋及氣孔等產(chǎn)生的最佳硬化程序，從而對質(zhì)量的穩(wěn)定化起了很大作用。2.不同金屬的結(jié)合技術(shù)為達到小型化目的，必須將滅弧室本體小型化。對于由鋼、鋁、等合金構(gòu)成的滅弧室來說就必須提高它的耐電弧性和耐熱性，這些不同金屬的接合技術(shù)和接縫強度的可靠性的提高成為研究的重點和難點。在不同金屬結(jié)合面的設(shè)計應(yīng)用有限元法解析，解析結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使接縫形狀非常平滑，在不同金屬接合界面端部仍然會因材質(zhì)的不同而發(fā)生應(yīng)力集

49、中，即在不同金屬接合中，必須要進行這種接合界面端部應(yīng)力集中的接通設(shè)計。使用界面破壞力學(xué)，建立一套更高精度的接縫設(shè)計技術(shù)，將會進一步提高可靠性。并且，這種不同金屬接合技術(shù)為一種可使用在整個gis中，是gis小型化，提高經(jīng)濟性的關(guān)鍵技術(shù)。第六節(jié) 其它設(shè)備應(yīng)用的新技術(shù)一. 高壓送電線路用帶間隙復(fù)合絕緣外套避雷器 隨著社會發(fā)展進步，高壓送電線路的可靠性要求越來越高。然而，隨著送電線路的增多，雷擊引發(fā)的事故也隨之增多。據(jù)統(tǒng)計，日本國雷擊事故中電力系統(tǒng)的雷擊事故占全部事故的50%，即使同桿有雙回路，也經(jīng)常會出現(xiàn)雷擊雙回路一起跳閘的現(xiàn)象。cigre公布的美國等12個國家的3年統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，總長32700km的

50、220-500kv線路上雷害事故率占60%。我國電網(wǎng)故障分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，多雷區(qū)線路雷擊跳閘次數(shù)占總跳閘次數(shù)的40%-70%。我省電力公司安監(jiān)部統(tǒng)計近幾年雷擊跳閘事故也站有30%以上。降低接地電阻能提高線路的耐雷水平，但山區(qū)地質(zhì)條件差，降阻困難大，加上線路消雷器效果不明顯，從1980年起，國外開始采用氧化鋅避雷器提高線路的耐雷水平，收效很大。我國自1990年起也開發(fā)、研制、運用了110-500kv各電壓等級的線路避雷器，如廣東肇慶1997年安裝的hy5cx-110/220和hy5cx-220/440，湖北宜昌運行的hy10cx-185/540。國內(nèi)外的運行結(jié)果證明安裝線路避雷器是防止線路雷擊最

51、為有效的措施。為適應(yīng)我國線路避雷器大面積的推廣使用，以電力部門為主編制的新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：dl/t 815-2002交流輸電線路用復(fù)合外套金屬化物避雷器，已于2002年9月1日起實施。1.基本要求標(biāo)準(zhǔn)中的范圍包含所有電力線路，本文只涉及110-220kv線路；因線路多用復(fù)合外套金屬氧化物避雷器，維護費用低；帶間隙的避雷器本體運行中不承受工頻運行電壓，安全性能好，以下所提線路避雷器即指帶間隙的復(fù)合外套金屬氧化物避雷器。所涉及的技術(shù)指標(biāo)見表1和表2。 表1：線路避雷器基本技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（kv）雷電放電電壓（kv）工頻放電電壓（kv）絕緣子串雷電沖擊耐受電壓（kv）雷電沖擊標(biāo)稱電流（kv）操作沖擊標(biāo)

52、稱電流（kv）2ms方波沖擊電流間隙距離（mm）2209003401200105005008801011052517070010/5500400注：1.線路避雷器的雷電沖擊伏秒特性曲線比被保護的絕緣子串的需電沖擊伏秒特性曲線至少低10%。建議取用低20% 。2.110kv允許采用雷電沖擊標(biāo)稱電流5ka的線路避雷器。3.雷電沖擊放電電壓確定間隙最大值；工頻耐受電壓確定間隙最小值。表2：線路避雷器分級技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（kv）220110備注避雷器額定壓（kv）2041921801029690應(yīng)能耐受：4/10s大電流雷電沖擊2次；2ms方波18次。陡波沖擊（kv）664628584332314

53、292雷電沖擊（kv）592560520296280260直流1m（kv）296280260148140130注：雷電沖擊標(biāo)稱電流分別為10ka和5ka所對應(yīng)的大電流沖擊電流值分別為100ka和65ka。2.防雷特性計算表明，加裝線路避雷器后，線路的耐雷的水平成倍提高，表3、表4給出了110kv和220kv線路計算結(jié)果。表3：不同安裝方式下的110kv線路耐雷水平（ka）接地電阻（）20405070100無避雷器時7142363024兩邊相安裝12579695547三相全裝后21314212410385表4：不同安裝方式下的220kv線路耐雷水平（ka）接地電阻（）153060100無避雷器時

54、147936145兩邊相安裝25916710991三相全裝后299215167155多相應(yīng)用的分析結(jié)果是，雷電流值由少部分流過避雷器，雷擊電流達200ka時，避雷器中的分流只有12.44ka，全部通過一個動作的避雷器；其余相即使動作，與第一動作避雷器相比分流作用也不足5% 。3.安裝要求目前，線路避雷器的間隙主要有分離式和一體化兩種。分離式電極成弧形，造形復(fù)雜，安裝工藝要求高。一體化的間隙結(jié)構(gòu)是將線路避雷器的本體和串間隙做成一個整體。一體化間隙的優(yōu)點突出，放電特性基本上不受外界影響，我國生產(chǎn)的線路避雷器多采用一體化結(jié)構(gòu)，110kv和220kv的間隙距離推薦值分別為50mm和1050mm。對多雷

55、區(qū)雷擊跳閘次數(shù)過高的線路，如降低接地電阻等防雷基本措施無效，可以在線路上安裝線路避雷器，減少線路的雷擊跳閘次數(shù)。由于線路避雷器的保護范圍僅有一個檔距左右（最大范圍約為50m），且價格很高，不可能每基塔都裝，必須精選安裝地點以及相方位，以期用最少的投入獲取最大收獲。確定線路避雷器安裝桿、塔應(yīng)遵從以下原則：1）多年運行表明為線路易擊段、易擊桿，但降低接地電阻困難且不適宜架設(shè)耦合地線，或上述措施實施后仍遭雷擊的桿塔。2）對大跨越段，避雷器宜安裝在與大跨越高桿塔相鄰的耐塔或直線塔上。線路避雷器一般采用懸掛方式，機械性能主要由拉伸負荷試驗考核。3）線路避雷器安裝在直線桿塔時，對220kv和110kv絕緣

56、子串的距離應(yīng)分別不小于1.25m和0.82m,以避免避雷器間隙放電的電弧灼傷絕緣子串。4）線路避雷器的安裝應(yīng)符合設(shè)計要求，并嚴格按照避雷器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品安裝使用說明書的要求進行。5）帶串聯(lián)間隙的避雷器，應(yīng)校驗間隙尺寸，并將偏差控制在10mm以內(nèi)。6）安裝時應(yīng)注意保護硅橡膠傘裙，避雷器水平放置時應(yīng)避免讓傘裙受力。7）安裝時嚴禁用銳器劃傷傘裙。4.運行要求4.1結(jié)合線路工作,每年至少記錄一次避雷器計數(shù)器的動作的情況.4.2線路避雷器運行2-3年應(yīng)停電檢查一次,主要檢查項目有:4.2.1端部附件的銹蝕情況4.2.2絕緣資格連接部分是否有脫膠、裂縫、滑移等現(xiàn)象；4.2.3絕緣子表面有無裂紋或粉化現(xiàn)象；4.2.4傘裙、護套材料有無變硬發(fā)脆現(xiàn)象，有無漏電起痕與電蝕情況；4.2.5以線路避雷器本及支撐件測量絕緣電阻，與歷年結(jié)果不應(yīng)用明顯變化；4.2.6對線路避雷器的間隙距離進行檢查。4.3線路避雷器運行5年應(yīng)停電進行直流1ma參考電壓及75%參考電壓下泄漏電流試驗，檢查避雷器本體特性是否有劣化現(xiàn)象?？傊€路避雷器能大幅降低多雷區(qū)線路的雷擊跳閘率。在易擊桿合理配置線路避雷器，能用最少的