一次性设备论文（共12篇）
一次性设备论文 篇1
0 引言
2015年, 《中华人民共和国环境保护法》的实施引起了制药行业的高度重视, 新《环保法》第42条提到:“排放污染物的企业、事业单位和其他生产经营者, 应当采取措施, 防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、医疗废弃物、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声、振动、光辐射、电磁辐射等对环境的污染和危害。”从国家法规和政策方面不难看出, 国家对处理制药废弃物的重视, 制药企业也已加强了自身在制药废弃物和污水等各方面的处理工作。但是, 废弃物处理工作的增加必然带来成本的增加, 而目前一次性设备在制药行业的应用越来越广泛, 由一次性设备使用带来的废弃物处理问题在制药企业的环保工作中显得更加突出。
鉴于以上的因素, 如何在满足法规要求的基础上, 尽量降低环保经济成本就成了制药企业尤为关心的问题。
1 成本分析
灭活固体废料所需成本巨大, 主要取决于对其要求的处理程度。固体废料的处理方法有: (1) 现场灭活, 这会导致高压灭菌器的负担增加; (2) 远离现场, 将其运输到垃圾填埋场焚烧或处理。上述两种方法, 都会产生运输费和处理费。此外还有一种方法为化学灭活。总之, 每种制药废弃物的处理方法均必须合法, 并符合市政当局的要求。
在公路上运输制药企业的生物污染废弃物会产生额外成本, 而在冷藏产品包装袋的运输时所要求的物理防护 (如冷藏车应最大限度地减少药品震动) 也会增加运输成本。
目前, 很多制药企业使用的一次性设备也会产生与物料、产品和废料运输有关的成本, 主要包括: (1) 运送员工和运输设备; (2) 设定运输路线; (3) 必要的设备装卸等。
另外, 制药企业的废弃物处理还需要大量的人力成本和管理成本。制药企业应建立健全各废弃物的处理程序, 并定期进行人员培训, 这些都会形成相应的经济成本。
2 废弃物的处理方式
由于制药企业所在地的市政当局颁布的具体要求不同, 所以废弃物管理成本也有所不同。一次性设备的使用在减少液体废弃物 (即清洗污水) 灭活的同时, 又会增加固体废弃物处理的成本, 因此, 制药企业在评估废弃物处理时需要重点考虑以下成本因素, 主要包括: (1) 液体废弃物灭活; (2) 场外运输; (3) 焚烧; (4) 固体废弃物现场灭活 (化学或热灭活) ; (5) 垃圾掩埋法或其他处理方法。
尽管一次性设备的技术优势已得到制药行业的一致认可, 但是使用该技术的制药企业仍然必须解决诸如由使用组件和系统而产生的残余固体废弃物的处理问题。
使用一次性设备面临的选择有:可再利用、材料再利用或固体废弃物处理 (包括垃圾填埋、焚烧以及能源回收) 。由于制药行业的固体废弃物是以吨计, 因此利用一次性设备也就意味着固体废料的大大增加, 而和其他工业和市政塑料废弃物相比, 这一点并未受到废弃物管理专家的同等重视。
目前, 由于灭活生物污染废弃物或拆分含多个组件的一次性设备装配的潜在需求, 回收利用一次性设备在商业上并不可行。另外, 对大多数回收利用项目来说, 废弃物总量并不够多。当可回收利用的材料有更多的利用价值时, 回收利用才更有效且在商业上可行。然而, 随着一次性设备的技术使用率的逐步增加, 人们越来越担心清洁聚合/高弹性材料的数量加剧, 这些材料或者被运到垃圾场填埋, 或者被焚烧。值得注意的是, 制药企业对接触到生物制品的一次使用材料在被运往垃圾场填埋或焚化炉焚烧之前, 应确定其危害性。现代技术已允许混合塑料的回收利用, 硅胶管完全可转化为基硅氧烷, 其可用于生产密封剂、树胶和其他产品, 这样可以尽量节约社会的总体资源成本。
混合塑料固体废弃物的再利用可能先需要清洁和灭菌, 然后才能磨成微粒作为填充材料使用, 一些公司也认可清洁混合塑料废弃物的再利用。
如果一次性设备不能再利用、再循环或再赋予新的用途, 就需要研究其他固体废弃物的处理方法。掩埋或焚烧的方法虽然具有争议, 但仍是目前大多数制药企业的首选。废弃物管理专家要熟悉市政当局在处理固体废弃物塑料 (包括丢弃的包装材料废弃物、实验室和食堂用废弃物及维修废弃物) 方面的规定。在将受污染的制药废弃物进行掩埋处理之前, 碾磨和高压灭菌系统被广泛应用于预处理废弃物环节。
美国国家环境保护局 (EPA) 指出:“焚烧是被广泛认可的废弃物处理方法, 并且益处多多。焚烧可减少必须送到垃圾掩埋场的废弃物的数量, 并可降低废弃物的毒性。”焚烧是在许多国家和城市经过广泛实践的方法。在垃圾能源化的过程中, 焚烧能产生显著的能源回收效益。垃圾能源化技术已在欧洲许多国家推行, 在美国的实施率也日益增加。垃圾能源化技术用于从市政和工业废弃物中获取能源并将其转化为热能或电能。一次性设备产生的废弃物可考虑在内部进行垃圾能源化转换或转化为其他市政或工业垃圾能源化设备。
常见的几种废弃物处理方式的比较如表1所示。
3 结语
目前, 绿色制造和绿色化学迅速成为促进一次性制药设备可持续发展的重要商业驱动力。绿色化学主要涉及可降低或消除对环境的不利影响的化学使用和化学加工。这些化学品的使用和生产不仅会减少废品和有毒组件的产生, 还能提高废弃物处理效率, 使得一次性制药设备的生产和使用具有环保和节能的优势。各制药企业的废弃物处理政策 (即怎样处理和灭活相应的固体废弃物) 应该得到明确, 碳排放税的潜在影响应该考虑在内。
通过上面的分析可以看出, 制药企业在环保工作中可以通过科学的方法来降低经济成本, 本文总结如下:
(1) 可以焚烧处理的固体废弃物, 应尽量采用能源回收的方法, 焚烧产生的热能或电能可以得到二次利用, 从而节省成本。
(2) 尽量采购易分解处理的一次性制药设备, 降低废弃物处理成本。
(3) 目前制药行业存在大量的包装材料, 但是包装材料的重新利用率较低, 例如常见胶囊的内包装材料一般为铝箔和PVC (聚氯乙烯) , 由于铝箔在生产时会和PVC共同压制成铝箔板, 而胶囊被患者服用后, 很难将铝箔和PVC分离, 从而影响了铝箔和PVC的回收利用。因此, 新型材料的使用或者新技术的开发同样是未来发展的重点。
(4) 优化管理模式, 解决制药企业存在的人员臃肿、办事效率低等问题, 同样可以降低相应的经济成本。
一次性设备论文 篇2
事情还得从头说起。
2008年初，我公司在开发区新上了一个技改项目，截至当年11月，工程已接近尾声，数百台设备已进入安装后试车验收的最后阶段，其中包括5台特种设备——电动葫芦。
11月的一天，安装单位通知我电动葫芦已安装完毕，并已按规定到市特检分院办理了申请检验手续，最近就要进行检验，他们已经按要求对所安装的电动葫芦进行了“自检”。
几天后，我和市特检院分院的3名检验员与安装单位的1名负责人到现场进行正式检验。
可检验工作进行的并不顺利，一连2台的检验结果告诉我们:现场安装的电动葫芦存在的安全问题比较多，并不像安装单位说的那样“完美无缺”，我开始怀疑安装单位的“自检”质量和所谓的“合格”报告。
检到第三台时，我发现电动葫芦在南北方向的轨道上运行时，随其移动的电控箱撞击安装的轨道支架无法正常运行。这是防爆岗位，如果电控箱被撞裂纹或破碎，造成接线裸露，那将会成为爆炸事故的一个大隐患。我将结果如实记录下来，并报告给市特检院分院的检验员。
最后一台电动葫芦安装在厂房四层，
当我们来到安装点时，首先进入眼帘的是周边未设任何警示标志、悬挂在吊轨下面的10t电动葫芦，以及其正下方 4m×4m设备吊装孔。吊装孔东面的可移动黄色围栏已被人挪靠在了南墙边上，变成了工人的临时搭衣架。电动葫芦的手动按钮盒则垂放在在北面的围栏上。当我走到距地面20几米的吊装孔边缘向下望去时，不由得感到腿脚一阵发软，心想:这如果不小心掉下去……我赶忙拿走了搭在黄色围栏上面的衣服，并移动围栏挡住了设备吊装孔。
“电动葫芦的安装有问题!”我对安装单位的负责人讲，“你看，南面、北面、西面是墙，电动葫芦是南北方向固定的，没有东西方向可移动的轨道。这样检修的设备吊到四楼后，要想将吊装的设备放到东面的楼板上，必然造成钢丝绳东西方向斜拉，如果将电动葫芦从悬挂的吊轨上拉脱怎么办?岂不是要发生事故?”
当我拿起电动葫芦手动按钮盒时，更不可思议的事情出现了，我发现手动按钮盒上面红色“急停按钮”的位置只剩下了一个圆形空洞，按钮已不知去向，这可是电动葫芦安全检验的关键项目之一。突然，一个荒唐的念头在我脑海中闪过:安装单位不是“自检”过了吗?虽然按钮没有了，或许里面的控制接线应该不会有问题吧?为了证明我的想法，我左手拿起电动葫芦手动按钮盒，右手伸出食指便要向红色“急停按钮”位置的圆形空洞按去……
于是，出现了本文开头惊险的一幕。
智能一次设备的设计规则探讨 篇3
【摘 要】设计规则是企业占据产业制高点的强有力武器，针对当前国内一次设备智能化实施过程中发现的若干问题，基于现代模块化设计理论，以电力变压器为例，从智能组件各功能模块的成熟度、配置必要性、模块之间的内聚度等方面，探讨了智能一次设备的模块化设计方法；提出在当前的技术条件下将智能组件过程设备由对应的一次设备厂家集中采购和组屏；将变电站内的变压器、开关智能组件的间隔层设备由二次设备厂家以全站方式统一采购，有利于解决了智能组件在变电站自动化系统中结构不统一，功能界限划分不明确等问题，为智能一次设备设计规则的制定提供借鉴。
【关键词】设计规则；电力变压器；模块化；智能组件
0.引言
设计规则是现代模块化理论的关键，它由结构、界面和标准三个部分组成。结构确定哪些模块是系统的构成要素，它们是怎么样发生作用的；界面详细规定模块如何相互作用，模块相互之间的位置如何安排、联系，如何交换信息等；标准用于检验模块是否符合设计规则，测定模块的性能。设计规则的制定者往往就是产业标准的制定者，对企业来说，就意味着引领产业标准，占据产业制高点[1，2]。在经济全球化时代国际竞争的大背景下，对中国企业来说，控制标准已成为国际竞争最强有力的武器。1964年，IBM公司投入巨资，历时几年完成了360型模块化电脑的设计规则，赢得了市场的先机，导致硅谷计算机产业群的兴起。目前，我国在智能电网的建设中某些领域已走在世界的前列，而智能一次设备的设计规则在国内外还属于空白。对于我国的电力系统设备制造企业，特别是大型企业来说，应该抓住当前智能变电站建设的大好时机，投入人力物力强化顶层设计，将智能一次设备的设计规则牢牢掌握在自己手中，才能在未来激烈的市场竞争中占据有利位置，赢得主动权。本文探讨了智能一次设备的设计规则，以期抛砖引玉。
1.现状与不足
准确的说，目前国内基本上还处在一次设备智能化阶段，国外在智能开关设备领域已具有一些较成熟产品，如ABB公司研制的集测量、保护、控制于一体的真空断路器、EXK以及ELK型智能GIS、插接式开关系统PASS、另外，西门子、阿尔斯通、东芝等国际知名公司也具有相应的智能化GIS产品[3，4]。国内通过一次设备加传感器加智能组件的形式实现一次设备的智能化[5-7]，国内领先的一次设备厂家、二次设备厂家、高校以及在线监测厂家已积极开展合作，如由中国电科院组织发起的“智能高压设备技术合作研究组织”， 联合平高电气、特变电工公司、清华大学、保定天威集团等共10家单位组成。该组织制定了“高压设备智能化技术导则”、“油浸式电力变压器智能化技术条件”、“高压开关设备智能化技术条件”等一系列标准，为智能变电站的建设发挥了重要作用。但在智能组件的实际工程实施发现存在若干问题，表现为以下几个方面：
（1）智能一次设备是跨领域的复杂系统，在制定相关标准时，智能组件的组成形式未能统一。“高压设备智能化技术导则”中对于变压器本体测量、有载调压控制、冷却系统控制和非电量保护等功能主张由控制参量测量IED（智能电子设备）、冷却装置控制IED、有载调压控制IED和非电量保护装置四个独立的装置来实现[8，9]， “智能变电站继电保护技术规范”主张将上述四项功能由变压器本体智能终端来实现[10]，二者的设备组成差别较大，接口要素不一样。易造成设计和施工的混乱。
（2）当前阶段，一次设备智能组件功能与变电站自动化系统、在线监测系统的功能界限划分不明确，对于智能组件中已有的测量、控制和监测功能是否意味着在变电站自动化系统招标中就不需要再招标测控等装置未明确，笔者在实际的工程实施中，就曾遇到过两套设备同时存在，造成一定程度的浪费和给设计、施工人员带来了一定的疑惑。很多一线的工作人员甚至认为智能组件就是在线监测。
（3）一次设备智能化将会朝着智能一次设备的方向发展。目前由于我们在传感技术、抗电磁干扰技术、材料与工艺等关键技术上面受到一定限制，未能将智能组件与一次设备集成在一起，而是采用智能组件柜的形式安装在一次设备附近。但是，未来的发展趋势将会是结构一体化，ABB公司的智能开关设备就已经为我们指明了方向。所以我们的智能组件在结构形式上不应是各功能IED和屏柜的堆砌，而应是朝着功能集成、结构紧凑的方向发展。在标准制定时应具有一定前瞻性。
针对上述問题，究其原因，是智能一次设备进行模块化设计时，智能组件的各模块边界划分不清晰，对于智能组件如何模块化，模块化到什么程度缺少科学的分析。下文将以电力变压器为例，探讨智能一次设备的设计规则。
2.智能电力变压器的功能模块及其相互关系分析
模块化理论是解决复杂系统的有效方法，设计规则是模块化理论的核心思想。对于复杂系统，依据“由上而下”的设计原则，应首先厘清系统的“骨骼”和“脉络”。笔者对变压器智能组件的功能模块其进行了分类和归纳，如图1所示（矩形框为智能组件的必选功能，椭圆为可选功能）。智能组件按照智能变电站的层次分为过程层和间隔层，间隔层的必配功能包括：变压器保护、测控、非电量保护；间隔层的可选功能包括：冷却系统智能控制、状态诊断及评估功能；过程层的必选功能包括：油温及环境温度测量、气体继电器及压力释放信号测量、油位及档位信号测量、有载分接开关与冷却系统控制功能，过程层的可选功能分为：风扇电机电流电压监测、铁心接地电流监测、油色谱及微水监测、振动与噪声监测、套管绝缘监测和直流偏磁监测等。各侧负荷电流及中心点电流往往由开关智能组件的合并单元采集，在智能变电站中变压器智能组件一般不重复采集，通过光纤以太网直接获取，智能变电站中笔者将其划分在变压器智能组件之外。
图1中展示了间隔层功能模块与过程层功能模块之间的作用关系。间隔层的必选功能与过程层的必选功能内聚度较大（功能稳定），与过程层的可选功能耦合度小；过程层可选功能风扇电机电流电压监测及铁心接地电流（多点接地，影响油温）均与冷却系统智能控制有关，其内聚度较大。间隔层的状态诊断及评估功能与所有的过程层功能模块都有关系，从状态诊断及评估的角度来说，信息越丰富，诊断的结果越准确。过程层的各项信息对状态诊断来说是相互印证，相互补充的关系[11]，所以对于状态诊断及评估模块来说，过程层各可选功能模块之间的耦合关系都属于松耦合关系，从目前的技术成熟度及诊断的准确性来说，除了过程层的必选项目，与铁心接地电流和油色谱监测内聚度较大。
3.模块划分及其结构与接口设计探讨
设计规则规定了系统的结构和模块间的接口，它的优点是在不影响系统（整机）的功能和性能的前提下，为模块的创新和竞争提供最大的自由度，这对于智能组件各模块的创新和发展是非常有利的。根据图1中所示的各功能模块，对于哪些模块可以组合，哪些模块应该独立配置，接口及结构如何设计更为合理，对于何种设备采购方式更有利于未来智能一次设备的发展趋势，下文将逐一进行探讨。
对于接口的选择模块化理论的观点是：模块分解点应选择在模块的内聚度大（功能稳定）、耦合度小（接口简易）的部位，同时接口应保持稳定。本文从各功能模块的成熟性、配置必要性、模块之间的内聚度及组合的可行性等方面着手，对智能组件的功能进行模块划分。
3.1必配功能的模块化设计
对于变压器的过程层必配功能：变压器的测量、冷却系统控制、有载调压控制、非电量保护以及本体信息交互功能，笔者从模块化理论出发，认为上述功能采用智能终端的方式来实现较合理，理由如下：
（1）测量IED、冷却系统控制、OLTC控制、非电量保护均为必选功能，总体功能稳定，同时与多个间隔层功能模块有作用关系，内聚度较大，如集成在一起，可简化接口和网络架构。
（2）智能终端技术成熟，且符合智能一次设备的功能集成，结构一体化的特征[12，13]，有利于一次设备智能化向智能一次设备的过渡；
对于变压器的必配间隔层设备，由于过程层智能终端的存在，本体测控装置的功能已弱化，在智能变电站的设计中，本体测控的功能一般可由高压侧测控装置来实现。按照智能组件面向对象的设计原则，将本体测控功能并入变压器保护装置是未来的发展趋势[14]。
3.2可选功能的模块化设计
可选功能模块由于在实际工程应用中配置的不确定性，加上各功能模块的成熟度不一致，测量的原理不尽相同，所以对于间隔层和过程层的可选功能模块保持独立较合理。考虑到铁心接地电流监测和风扇电机电流电压监测同时与冷却系统智能控制功能有作用关系，加上其测量原理相近，且技术都较成熟，内聚度较大，可将其组合成“交流信号监测装置”，设计时可采用模块化设计方法，应用时其功能可灵活配置。
3.3接口标准
DL/T860标准为智能组件各模块的通信接口标准化和互操作奠定了基础，在此基础上，文献[15]补充规定了在线监测装置的接口，文献[10]、[16]定义了智能终端和合并单元的接口，在智能变电站的建设过程中，上述接口已逐渐趋于统一，本文就不再详细论述。
3.4结构设计
变压器智能组件的结构包括各种装置的结构及其组屏方式。保护、测控以及智能终端装置从目前各主流设备厂家产品趋于4U结构机箱，各种在线监测装置由于其测量原理的不同其结构相对而言差别较大，相比自动化系统，在线监测系统厂家分布较广，且还处于逐步成熟的阶段，今后还有待进一步规范。本文重点将探讨智能组件的组屏方式。从目前智能组件的组屏方式来看，分为一次设备厂家的户外端子屏、在线监测厂家的在线监测屏和二次设备厂家的二次设备屏。总的来说，屏柜数量偏多，且每个屏上的安装空间未充分利用，有的屏甚至只装了一个4U的机箱，造成屏柜和土地资源的浪费。针对上述现象，本文提出以下观点：
（1）将智能组件的过程层设备统一由一次设备厂家集中组屏，过程层设备与一次设备之间的接线和安装联系紧密，如智能终端与变压器之间存在电缆的连接，各在线监测设备传感器的安装及信号采集也是与变压器密切相关，未来这一层设备有与一次设备结构上紧密结合的趋势，如图2所示。统一集中组屏可以解决智能组件的分散状态，实现变压器的所有信息就地数字化输出。在变压器招标时，可按照表1明确其智能化的项目，统一组屏和调试。同时，这种跨领域的技术集成有利于智能组件的技术创新，为我国在该领域引领产业发展创造条件。
（2）智能组件的间隔层设备由二次设备厂家集中采购组屏，间隔层设备承担着保护、智能控制、诊断等高级应用功能，目前二次设备的组屏大多还是安装在小室内，且属于变电站自动化系统招标范畴，一般是面向整个变电站进行招标，而不是针对某个一次设备，所以将二次设备集中起来由二次设备供应商集中组屏、安装，如图2所示。
按照上述划分，智能组件的模块划分明确，不存在重复情况，而且结构紧凑，节省资源，各模块之间接口明确，满足互操作的要求。
4.结语
智能一次设备是跨专业领域的新生事物，智能组件的相关标准制定不能各自为政，应强化顶层设计，依据模块化设计理论，尽早制定出智能一次设备的设计规则，方能确保国内各产业在国际上的主导地位[17]。针对目前国内各专业相对分散的实际情况，应不断完善和修订相关标准，明确各模块接口及功能定位。各产业公司应发挥各自优势，使自身成为智能一次设备产业链中的一部分，对于智能一次设备的功能集成、结构一体化以及智能一次设备的创新具有重要意义。 [科]
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智能一次设备优化集成整合研究 篇4
目前, 智能变电站试点工程中对一次设备的智能化只是将断路器智能终端置于就地智能组件柜内, 通过智能终端和GOOSE网的构建实现了一次设备和间隔层设备之间的数字化传输, 而没有对一次设备内部的二次回路进行简化集成, 造成智能终端与一次设备整合度低, 远未达到一次设备智能化的目标。根据智能一次设备的技术现状, 本文重点对智能一次设备仍可提升的部分进行详细论述。
1 智能一次设备构成
对于智能一次设备, 智能组件为外置 (维护、升级、扩展) , 传感器可以内置或外置, 通过光纤与外系统相连。智能组件采集来自传感器的信息, 复制PMS的设备指纹信息 (生产管理系统PMS自动复制主设备其它状态信息的能力, 包括指纹信息、家族缺陷信息、现场试验信息等) , 并对设备状态就地做出判断, 通过光纤使电网设备状态可视化。设备智能化演变趋势如图1所示。设备层的智能综合组件是一个包含各种装置的统一名称, 即过程层设备和间隔层设备既可以组合、融合在一起, 也可以是外置安装。就是说, 考虑到现有的一次设备状况, 设备层设备采用“传统一次设备本身+智能综合组件”的模式, 智能综合组件可以采用集成、分散、内嵌、外挂等任意组合灵活架构。
2 主要一次设备选型原则
变电站主要电气一次设备采用全寿命周期内性能价格比高的设备。设备选择原则上除选用可靠性高、性能好、少维护、低噪音的优质设备外, 还要考虑变电站周围环境对设备的影响。
3 智能一次设备优化集成技术措施
3.1 智能高压组合电器机构二次线与智能终端的优化集成
智能高压组合电器可利用智能终端与过程层网络的GOOSE信息的多播与共享机制来减少断路器、刀闸辅助接点、辅助继电器、本体端子排数量, 利用GOOSE横向联闭锁功能取消就地横向电气联闭锁接线、本体信号指示灯, 取消防跳、非全相保护、压力低闭锁等冗余二次接线, 简化断路器控制回路。
(1) 信号回路的优化集成。常规站HGIS (GIS) 机构内的原始报警信号接点只有一副, 为实现信号远传及就地的信号指示, 在汇控柜内还需要设置相应的中间重动继电器。而智能变电站配置了智能终端 (就地安装在汇控柜内) 来采集断路器、隔离开关、接地开关的位置状态信号及各种报警信号, 利用GOOSE网络实现信号的远传和共享, 且所有信号均可在间隔层测控装置、站控层主机及调度端显示, 因此可取消汇控柜内的信号指示灯和中间重动继电器。
(2) 防跳回路的优化集成。常规站一次设备机构有一套防跳回路, 二次操作箱内也有一套防跳回路, 为了防止两套防跳回路同时使用造成配合上的问题, 国网相关规范规定, 采用一次设备机构内的防跳回路, 解除操作箱内的防跳回路。而智能变电站配置了智能终端, 原来操作箱的功能已由智能终端完成。由于智能终端可视为智能一次设备的一部分, 因而使用智能终端的防跳回路和使用原断路器一次设备的防跳回路已无区别, 且智能终端内防跳回路的搭建完全是在印制板上实现的, 其接线更简单、体积更小, 保证了防跳功能动作的可靠性, 因此建议采用智能终端的防跳回路, 取消一次设备机构的防跳回路。
(3) 断路器非全相保护的优化集成。常规HGIS (GIS) 断路器非全相保护是采用断路器常开常闭辅助接点相互并联、串联, 再加中间继电器和延时继电器来实现的。而智能变电站智能终端已采集了断路器分相的开、闭位置接点, 可通过智能终端内部软逻辑来进行判别, 实现起来更为方便, 因此可取消相关的继电器元件。
(4) 电气闭锁回路的优化集成。常规HGIS (GIS) 通常提供本电压等级的完整电气闭锁回路, 需要的辅助接点数量多, 有时还需要通过中间继电器重动来满足要求, 跨间隔的电气闭锁回路接线复杂且要采用电缆连接, 导致现场施工量大, 运行维护不便。而智能变电站利用智能终端与过程层网络的GOOSE信息的多播与共享机制来实现跨间隔的电气闭锁, 工程实用简单可靠, 且改造扩建时只需修改新增配置和跨间隔装置的配置, 原间隔不受影响, 因此可取消跨间隔的电气闭锁回路, 这不仅减少了辅助接点的需求量及中间继电器, 还减少了现场施工及运行维护工作量。
(5) 断路器总位置信号的优化集成。分相断路器的总跳位和总合位位置, 原来是通过断路器三相机构的辅助接点串联或并联实现的。而智能终端可采集断路器分相的开、闭接点, 经软逻辑功能来实现总跳位和总合位, 并通过GOOSE发送。由于总跳位和总合位位置与分相断路器位置来源于同一位置辅助接点, 一致性好, 因此不会出现分相开关位置与总位置逻辑不符的情况。
(6) 断路器、刀闸位置辅助接点优化。常规HGIS (GIS) 断路器、刀闸的位置辅助接点数量多, 在运行中会发生因辅助接点粘连而造成的二次回路异常情况, 增加了二次回路的维护工作量。而智能变电站所需断路器、刀闸辅助接点数量少, 双套智能终端需要辅助接点2开2闭, 间隔电气闭锁需要2~3副接点, 位置指示需要辅助接点1开1闭, 再考虑2开2闭备用辅助接点, 总共只需辅助接点8开8闭, 因此可减少二次回路的维护工作量。
(7) 机构压力闭锁回路的优化集成。断路器机构压力低要闭锁跳、合闸回路, 而机构内的原始接点有限, 因此常通过加装中间继电器重动来实现跳、合闸回路的闭锁。另外, 操作箱中也设有压力降低禁止跳闸继电器1YJJ和压力降低禁止合闸继电器3YJJ, 这两个回路通常作为备用。而智能变电站配置了智能终端, 设置了1YJJ和3YJJ回路, 且智能终端中的二次回路接线更简单、体积更小、可靠性更高, 因此完全可以取消HGIS (GIS) 配置的重动继电器。
(8) 汇控柜内模拟屏的优化集成。常规HGIS (GIS) 汇控柜内通常设有本间隔的模拟接线面板, 并将断路器、刀闸的位置指示、控制开关安装在模拟接线对应的位置, 需要占用汇控柜内较大空间。而智能终端下放汇控柜安装, 并可在其显示屏上查看本间隔的模拟接线, 从而实现对本间隔断路器、刀闸的控制, 因此可取消汇控柜的模拟接线面板和断路器、刀闸的位置指示、控制开关。
(9) 断路器手跳、手合回路的优化集成。常规HGIS (GIS) 汇控柜中设有断路器的手跳、手合控制开关, 主要是在检修试验时使用, 且不经操作箱, 直接动作于机构的跳、合闸线圈。而智能变电站取消了测控柜的控制开关, 汇控柜内的断路器控制开关不仅是检修时使用, 也作为断路器的应急操作把手, 接入智能终端的手跳、手合回路后, 可方便地实现手跳闭锁重合闸、手合过流加速保护跳闸及防跳功能, 使二次回路功能更完善。
综上所述, 智能高压组合电器机构二次线与智能终端优化集成后, 汇控柜内仅保留了电机控制回路需要的继电器, 取消了其余二次回路的继电器和信号指示灯, 从而简化了二次回路, 减少了现场施工和运维工作量, 提高了一次设备的集成化和智能化程度。
3.2 智能变压器二次线与智能终端的优化集成
(1) 非电量保护的优化集成。常规站变压器非电量保护配置独立的保护装置, 组柜安装在二次设备室内;本体各非电量接点通过电缆接入非电量保护装置, 保护动作需要跳闸的通过不同接点接入各侧操作箱来实现, 信号通过测控装置上传。智能变电站则不配置独立的非电量保护装置, 其功能集成于本体智能终端内, 智能终端下放变压器控制柜内;本体各非电量接点就地接入智能终端, 非电量保护动作需要跳闸的通过电缆接入各侧智能终端实现, 信号直接通过智能终端上传, 省去了中间环节。
(2) 风冷控制的优化集成。常规变压器风冷控制由变压器厂家来完成, 有两种实现方式:方式一采用继电器搭接实现, 控制柜内二次设备数量多、接线复杂;方式二采用PLC模块来实现, 需要设置较多的中间继电器。两种方式下的变压器各侧断路器位置接点均要采用电缆引接, 占用较多的控制柜空间。而智能变电站配置的智能终端具有风冷控制功能, 且动作逻辑可编程, 可根据冷却装置数量分组, 实时采集变压器温度及负荷电流, 并基于各组冷却装置的运行状态、累计运行时间等参数进行综合分析, 进而自动均衡地投切每组变压器冷却装置。智能终端风冷控制框图如图2所示。
(3) 有载调压控制的优化集成。变压器有载调压机构通常带有完整的二次控制回路, 并预留了远方控制接口。而智能终端中不再配置机构的控制回路, 仅提供遥控升、降、停接点, 并接收机构的异常信号和档位位置信号。
3.3 汇控柜与智能控制柜的优化设计
将汇控柜与智能控制装置一同组屏为保测控一体化的智能控制柜。一些本体的信号直接引入到保护屏内, 减少了中间转接环节, 这种一、二次一体化解决方案可有效解决变电站电缆使用量大, 安装、调试周期长等问题。智能控制柜为IP55防护等级, 采用双层中空结构, 外层设反光材料, 内层密闭, 保温隔热, 配置防雨帽、过滤网、自动加热除湿装置, 材质选用不锈钢板。智能单元采用双重化配置, 柜体内部采用上下两层分别独立的结构, 两套智能单元工作环境相互隔离有利于设备的稳定运行。
智能控制柜控温除湿措施:内设加热、除湿装置, 根据箱内环境条件自动启停。其工作模式为在柜内湿度达到一定时 (可设定) , 温湿度传感控制器启动电加热器和位于柜内顶部的风扇, 将柜内湿气排出柜外;当柜内温度上升到某一温度时, 柜内风扇启动, 柜外新鲜空气经过滤后自机柜下层进入柜内, 将柜内热气从机柜上部排出柜外。当风扇不工作时, 风口自动闭合, 柜体处于近似密闭状态, 可加强保温功能。智能控制柜结构如图3所示。
抗电磁干扰措施:智能单元的面板须采用具有抗电磁干扰的材料, 且安装时, 智能单元面板与柜内面板要拼接完好, 达到整体屏蔽的功能。
抗寒问题措施:在装置面板与装置主体之间加装保温隔热材料。装置面板上的显示灯、按钮及插口等利用引线穿过保温隔热材料与装置主体内元件相连。
智能控制柜抗寒抗电磁干扰示意图如图4所示。
3.4 标准二次接口应用
虽然断路器、刀闸机构至汇控柜的控制电缆数量较多, 但二者间的输入、输出相对标准, 且HGIS (GIS) 设备间隔内所有断路器、刀闸由同一厂家提供, 有利于实现机构二次接口的标准化, 因此建议采用标准的电连接器, 即航空插头连接。通过航空插头接至汇控柜, 在汇控柜内再通过航空插头与智能终端连接, 只有需要与外部设备连接时才经电缆引接至端子排, 这样可减少汇控柜内的端子排数量, 减小汇控柜尺寸, 减少现场敷设和接线工作量, 缩短现场施工周期。
4 结束语
综上所述, 一次智能设备推荐采用一次设备机构二次线与智能终端的优化集成方案。智能开关设备机构二次线与智能终端的优化集成, 实现HGIS (GIS) 监测、控制、闭锁的智能化;变压器二次线与智能终端的优化集成, 实现非电量保护与信息传送、冷却器组合控制、有载分接开关控制的智能化;优化智能控制柜柜体设计, 消除外界恶劣环境对电子设备的影响;标准二次接口的应用减少了现场敷设及接线工作量。
摘要：根据智能一次设备的技术现状, 对智能一次设备仍可提升的部分进行详细论述, 提出智能一次设备机构二次线与智能终端的优化集成方案, 即智能变压器二次线与智能终端的优化集成, 一次设备汇控柜与智能控制柜的优化集成。
关键词：智能一次设备,优化,集成整合
参考文献
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[2]郑建栋.试析变电站智能设备应用状况[J].电子测试, 2013 (7) :112, 113
[3]王立华.变电站智能设备的集成技术[J].科技风, 2011, (1) :260
一次性设备论文 篇5
一、单项选择题（本大题共60分，共 20 小题，每小题 3 分）
1.三相交流母线涂漆的颜色L2相应为（）色。A.黄 B.绿 C.红 D.黑
2.三相交流母线涂漆的颜色L1相应为（）色。A.黄 B.红 C.绿 D.黑
3.拉线与电杆夹角宜取（），如受地形限制，可适当减小但不应小于30°。
A.35° B.45° C.50° D.60°
4.装有避雷针的金属筒体作为避雷针的引下线时，筒体底部应有（）处与接地体相连。A.一 B.两 C.三 D.四
5.下列（）不属于电气设备安装工程施工的三个阶段 A.施工准备阶段 B.安装施工阶段 C.竣工验收阶段 D.质量评定阶段
6.制造绝缘子一般选用（）材料。A.环氧树脂 B.聚氯乙烯 C.电瓷 D.橡胶
7.穿线的硬质塑料管在现浇混凝土梁内垂直通过时，应在梁（）部位通过。
A.受剪力较小 B.受剪力较大 C.受弯矩较小 D.受弯矩较大
8.电缆在用吊杆和吊钩组成的吊架上敷设时，扁钢吊钩在吊杆上安装最多不超过（）层。A.1 B.2 C.3 D.4
9.高压架空接户线的档距不宜大于（），线间距离不宜小于0.6m。A.10m
B.20m C.30m D.40m
10.从断接卡或换线处至接地体的连接导体称为（）。A.接闪器 B.引下线
C.接地体 D.接地线
11.在一般中小型工厂中，普遍采用较为经济的（）高压开关柜。A.固定式
B.手车式 C.移开式 D.其它形式
12.当变压器三角形接线的一相断线时，未断线的两相的电阻值为正常值的（）倍。A.1.5 B.2 C.3 D.6
13.在施工现场临时需要检查线路流过的电流时，一般选用（）比较方便。
A.普通电流表
B.钳形电流表
C.指针式万用表
D.数字式用表
14.电容器内部设有（），使电容器自电网断开时能自行放电。
A.放电电阻
B.放电电感
C.放电电容
D.放电电阻和电感
15.架空线路转角在45°及以下时，在转角杆处仅允许装设（）拉线。
A.承力
B.防风
C.过道
D.分角
16.在建筑物电源线路进线处，将建筑物内的主保护（PE）干线、接地干线、总水管、集中采暖及空气调节系统的主要立管及建筑物金属构架等相互做电气连接，称为（）。
A.总等电位联结
B.辅助电位联结
C.局部电位联结
D.局部电位联结或辅助电位联结
17.4.0mm2及以下的单芯线连接宜采用（）。
A.绞接法
B.单卷法
C.复卷法
D.缠卷法
18.灯具嵌入顶棚内，外面罩以半透明反射材料同顶棚相平，连续组成一条带状式照明装置，可称为（）。
A.光梁
B.光带
C.发光顶棚
D.灯带
19.下列不能作为自然接地体的是（）。
A.埋在地下的天然气管道
B.混凝土结构的内部钢筋
C.金属管桩
D.与大地有可靠连接的金属结构
20.低压架空线路面向负荷从左侧起，导线排列相序为（）。
A.N、L1、L2、L3
B.L1、N、L2、L3
C.L1、L2、N、L3
D.L1、L2、L3、N
二、判断题（本大题共40分，共 20 小题，每小题 2 分）
1.存在埋设在地下的金属管道时，应尽量选用埋设在地下的金属管道作为接地体。（）
2.架空线路横担用来安装绝缘子和固定设备，对其有力学性能和长度没有特殊要求。（）
3.接地线是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。（）
4.高压汞灯的安装方式一般为垂直安装。（）
5.导线的接头常用铜作为焊料。（）
6.电桥法由于其准确度及灵敏度较高，在现场测量变压器直流电阻应用比较广泛。（）
7.本质安全型电气设备的配线工程的线路应标有白色的标志。（）
8.10kV变配电系统的调试工作主要是对各保护装置进行系统调试和进行变配电系统的试运行。（）
9.等电位联结工程导通性测试的测试电流不应小于0.1A（）
10.为了消防安全，施工现场严禁使用明火。（）
11.变压器在运输过程中如无异常情况，运到现场后可不进行器身检查。（）
12.电缆终端上应有明显的相色标志，且应与系统的相位一致。（）
13.在明装避雷带转角中心严禁设置支座。（）
14.使用机械钻孔时，可以戴手套操作或用手端着工件进行钻孔。（）
15.为防止电流互感器二次侧短路，一般在一、二次侧都应装设熔断器作为短路保护。（）
16.防雷装置指接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器及其他连接导体的总合。（）
17.开关底座和绝缘子一般用有机绝缘材料制作。（）
18.高空安装的灯具可直接进行安装。（）
19.在施工现场临时需要检查线路流过的电流时，一般选用钳形电流表比较方便。（）
20.喷水照明灯安装后不得露出水面，主要考虑避免灯具玻璃冷热突变使玻璃灯泡碎裂。（）
答案：
一、单项选择题（60分，共 20 题，每小题 3 分）
1.B 2.A 3.B 4.B 5.D 6.C 7.A 8.C 9.D 10.D 11.A 12.A 13.B
14.A 15.D 16.A 17.A 18.C 19.A 20.B
二、判断题（40分，共 20 题，每小题 2 分）
1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√ 7.× 8.√ 9.× 10.× 11.×
浅析变电一次检修运行及设备检修 篇6
关键词：电力企业；一次设备；检修；分析
相对于电力企业来说，电力设备当中的变电一次设备的检查与修理，将直接影响到全部电力系统的正常运行，和电力系统所提供的电力质量与稳定性直接相关，怎样才能有效控制电力设备中一次设备的正常运行，是摆在当前电力系统工作人员面前的重要问题，在电力系统的正常运行当中，对一次设备的检查与修理将是解决此类问题最为有效的办法，本文在此方面做了一定的研究与探索。变电站的主要一次设备包括变压器、高压开关设备、互感器等。变压器是变电站的主要设备之一。变压器的主要任务是实现电压、电流等转换，根据其功能可分为很多种。高压开关在变电站中主要是起保护作用。一方面保护电网，在电网相关参数发生异常时可以有效的保护电网。另一方面保护人员，在工作人员检修时可以起到隔离作用，防止危险发生。互感器在变电站中的作用也是保护电路及人员，主要是利用电磁感应输出较小的电压或电流，以便进行检修。
一、电力企业变电一次设备运行现状分析
1.变压器的分析。当前电力系统正常运行的设备当中，变压器具有非常重要的地位，它是电力系统的中心部件，它在电力设备的正常运行当中发挥着不可替代的作用，能够把某种数值的电压经过处理转变为频率相同，且电压值不同的电压。并且在运行当中利用自身功能也能够转换交流电数值的改变、阻抗和相位的转换等，目前市场上存在各种不同类型的变压器，尽管数量与种类繁多，但这些变压器的工作原理基本相同。
2.高低压开关设备的分析。电力系统普遍应用的断路器，它能够在电力系统的运行当中完成闭合、负载和开断等动作，从而保证电路的安全性能，并且同时它也能及时断开包括短路情况的各种异常性电路，现有条件下，依据不同电压条件下的使用情况，可以把断路器分为低压断路器设备和高压断路器设备两种类型。对于电力系统当中的隔离开关，它在电力系统的正常运行当中最主要的作用就是：在进行线路检查与修理时或者检查有关电力设备过程中，对于出现的高压电流能够进行有效的隔离，对进行电路检查与修理人员的人身安全有所保障，保证检查修理工作的安全性。在这里需要讲的是：隔离开关设备没有灭弧功能，不能对电力设施当中的负荷电流和发生短路时的电流实行断开动作，在电力系统的实际应用当中，常常把隔离开关和断路器设备结合在一起使用，以期完成两者的综合功能。
3.电流、电压互感器的分析。电力设备当中的电流互感器和电压互感器设备在电力系统的正常工作当中所起到的作用与上面所讲到的变压器设备类似，它们把电力设备当中的变电一次设备和有关线路的运行电压、负荷、发生短路时的电流依据电力系统的有关规定转换为电力设备中的仪表、控制设施和保护系统当中表现出来 的低数值电压和安全电流方式。
二、电力企业变电一次设备状态检修研究
1.变压器容易出现的故障。在变压器的运行当中，出现最多的故障就是变压器的漏油和渗油现象，在变压器的外部能够看到的现象是，变压器外部常常会有黑色的浓稠液体流出。如果是体积较小的变压器，它在电力系统的应用当中往往配有配电柜，它所漏出或渗出的油会流入配电柜下部的坑槽当中，所以这种情况较难发现，这就要求工作人员在进行设备检查与修理时要细心。变压器出现漏油或者渗油的原因主要是：变压器的油箱部分密封不严，或者螺栓松动，有关部件的焊接不牢固，都会导致变压器出现 漏油或者渗油的现象，再有就是变压器在正常工作时遭受到来自外部的异物打击，也会导致变压器出现漏油或者渗油的现象；变压器在运行当中还可能出现的故障就是引线故障，出现这种故障的原因可能是由于变压器的接线柱松动、接触不良或者是引线由于电压问题而烧断等，这些现象也是变压器检查与修理过程中应该注意的问题。
2.高低压开关设备故障。先来关注断路器设备，断路器设备在实际应用当中出现 的故障有：拒动动作、错误动作、声音异常和过热现象，这些故障的出现常常会使断路器设备发生烧坏或者爆炸。在进行变电一次设备的检查与修理时，应该重点检查蓄电池容量、各种开关和合闸接触器设备的接触情况，再有操作系统的检查也很重要；再有关于隔离开关设备来讲，由于它的工作环境和本身设计问题等多种因素的存在，隔离开关出现问题较多的现象就是接触面发生过热的现象，再有较多的活动性接触，所以隔离开关较易出现接触不良的情况，在进行设备检查与修理时要特别予以注意。
3.电流、电压互感器设备故障。先来看电流互感 器设备，在它的工作当中常常会受到二次阻抗的影响，这时会出现铁芯部分的电流数值基本处于零度，如果在电力系统的运行当中发生声音异常和发热情况，这时就要及时停机进行检查与修理，检查重点是负荷数值和二次侧开路放电这几个方面；再来看电压互感器设备，它在运行过程当中出现问题较多的故障是回路断线，在进行检查与修理时先要检查熔断器设备的运行情况，看其是否能够正常运行，确定正常运行之后，再来检查電压回路是不是存在接头松动和断线的情况。
三、结语
随着现代经济社会的飞速发展，电力系统及电能供给不但涉及到人民群众生活水平的稳定提高，还涉及到现代经济社会发展进程的完善，同时涉及到百姓经济的稳步前进。本文简要解剖分析了有关电力企业一次检修运行及设备检修的问题，希望能够有利于电力企业今后的发展与有关方面的探索。目前，不管是个人还是企业，对电网稳定性的要求越来越高。变电站作为电网的重要环节，其运行状态对于电网有着很大的影响。变电站的一次设备是直接对电网进行调控的设备，其运行情况直接影响到电网的稳定性。因此，对一次设备的检修工作是非常重要的。变压器和高压开关是经常产生故障的一次设备，对它们的检修工作要根据具体的故障原因有针对性的进行检修。另外，相关工作人员也要认真分析故障产生的原因，做好防护工作，防止类似故障频繁发生。
参考文献：
[1]刘文松.探讨电力系统继电保护的运行与维护[J].广东科技. 2010（04）.
[2]姜华.浅谈高压断路器问题分析及状态检修措施[J].中国新技术新产品. 2011（18）.
变电站一次设备状态检修探析 篇7
长期以来,变电站一次设备都沿用定期检修和事后检修相结合的模式,重在对设备故障进行事后处理,此种检修模式在减少变电站一次设备突发事故方面发挥过重要的作用,但其忽略了设备的实际状况,且耗费的人力和物力较高,因此已经越来越难满足现代设备诊断和管理的需求。随着用户对供电可靠性要求的日益提高,变电站迫切需要在综合考虑效益、安全和环境等多方因素的前提下,对一次设备实施具有针对性的检修管理方式,状态检修就是在这种情况下应运而生的。对变电站一次设备实施状态检修,能够全面掌握一次设备的实际运行状况,科学制定检修间隔和检修项目,有效减轻检修工作量,从而提高一次设备检修和运行的基础管理水平。
1 变电站一次设备状态检修的可行性和优越性
1.1 变电站一次设备状态检修的可行性
(1)变电站对国产一次设备(如变压器、GIS设备和高低压开关设备等)已经积累了丰富的运行经验,这些设备的维修技术日益完善,从而为状态检修工作的开展奠定了坚实的技术基础。与此同时,在充分吸收和消化国外先进设备制造技术的基础上,国产一次设备正不断提高自身质量,这为状态检修工作的开展奠定了一定的物质基础。(2)近年来,多种新型监测方法和新型设备不断投入到实践中,如红外成像技术和大型变压器油色谱分析在线系统的成功应用,使得变电站一次设备的准确诊断和安全运行成为可能,也使得状态检修工作的顺利开展成为可能。(3)微电子、人工神经网络、传感技术、计算机软硬件和数字信号处理技术、模糊集理论和专家系统等综合智能化系统在变电站一次设备状态监测和故障诊断中的应用,促使基于先进诊断技术和设备状态监测的变电站一次设备状态检修成为了电力系统研究中的重要领域。
1.2 变电站一次设备状态检修的优越性
对变电站一次设备采取状态检修,能够避免传统的定期检修和事后检修的弊端,延长一次设备的使用寿命。作为日后变电站一次设备检修模式的发展方向,状态检修的优越性具体体现在如下方面:(1)在开展变电站一次设备状态检修工作前,需要做好相应的准备工作,这样能够减轻原来手工作业的劳动强度,节约大量的人力和物力,并且能够利用采集到的状态信息来对一次设备的运行状况进行全方位的分析,从而最大限度地把握一次设备的状态,提高一次设备运行的可靠性和安全性。(2)随着电力改革的不断深入,电力企业面临着来自市场竞争的巨大压力,而通过变电站一次设备状态检修能够最大限度地减轻检修人员现场定期试验和测量的工作量,提高一次设备的使用寿命,极大地降低检修成本,节省大量的备品经费,这对于提高电力企业的经济效益是至关重要的。(3)变电站一次设备状态检修工作的开展,能够及时发现设备潜在的故障和安全隐患,通过采取针对性的处理措施来预防问题向严重化的方向发展。与此同时,实现状态检修能够降低计划性停电的次数和规模,增加销售收入并提高用户的满意度。
2 变电站一次设备状态检修的基本原则和工作流程
2.1 变电站一次设备状态检修的基本原则
在开展变电站一次设备状态检修工作时,要遵循如下基本原则:(1)经济性原则,即要根据一次设备的种类、型号和状态来确定合理的检修项目和检修时机,降低所需耗费的人力、物力和财力;(2)安全性原则,即要以不降低一次设备的安全运行水平为前提来开展状态检修工作;(3)区别对待原则,即要根据不同的专业和设备,综合考虑一次设备故障模型特点、状态是否可测和后果严重程度等因素,来制定不同的状态检修策略;(4)逐步推进原则,即变电站一次设备状态检修是现行检修管理制度的改革,其涉及的专业和设备较多,而目前我国在这方面尚处于摸索阶段,因此在实施过程中要首先进行试点,在取得一定经验的基础上再逐步推广开来;(5)全过程管理原则,即变电站一次设备的状态检修要从源头抓起,对规划、设备选型、安装调试、验收和检修等全过程进行管理。
2.2 变电站一次设备状态检修的工作流程
根据先进诊断技术和状态监测所提供的变电站一次设备状态信息,状态检修能够对设备的异常情况进行判定,并对设备的故障进行预测,从而制定合适的检修策略,实施设备不定期检修并确定检修项目。变电站一次设备状态检修流程主要由设备的确定、状态监测、状态信息的分析和处理、设备状态的评估、检修策略的制定等方面组成,如图1所示。
3 变电站一次设备状态检修的策略
3.1 变压器
(1)变压器声音异常。在正常运行时,变压器会出现有规律的“嗡嗡”声,如果在变压器运行过程中听到其他不正常的声音,说明变压器可能存在如下故障:内部零件松动;大容量动力设备启动而导致负荷突然增加;低压线路发生短路或接地故障。(2)变压器渗漏油。变压器在运行过程中经常会出现渗漏油现象,当观察到变压器外部粘有黑色液体或闪闪发光时,就要检测变压器是否发生渗漏油。导致变压器渗漏油的主要原因有:变压器运行中受到剧烈振动会额外荷重、铸件或焊件存在缺陷、油箱和零部件连接处出现裂缝、变压器内部故障导致油温急剧升高。(3)变压器引线部分故障。如果变压器引线部分发生故障而未得到及时处理,就有可能导致变压器停止工作或用电设备烧坏。
3.2 断路器
断路器的常见故障主要有严重过热、声音异常、误动或拒动、分合闸中间态及着火等。造成断路器拒动的原因有:远动回路发生故障、操作机构出现故障、开关本体和合闸接触器卡滞、合闸线圈匝间短路、直流电压过高或过低、蓄电池容量不足、二次接线错误等。造成断路器误动的原因有:绝缘降低导致直流电源回路故障、直流系统两点或多点接地造成二次回路故障、直流系统出现瞬时过电压、互感器极性接反导致二次回路接线错误、合闸接触器最低动作电压过低等。当断路器出现误动或拒动时,应首先启动备用断路器,然后对故障原因进行详细分析,并采取有针对性的处理对策,以确保其最终恢复正常。
3.3 电流/电压互感器
在正常运行时,电流互感器的二次阻抗较小,近似于短路状态,因此二次回路是不带电压的。一旦检测到电流互感器发热或声音异常,要立即停止运行并进行检测。一般说来,导致电流互感器发生异常响动的原因主要有:夹铁螺丝松动、二次侧开路和内部绝缘损坏而发生放电现象、电流互感器过负荷和内部出现电晕等。回路断线是电压互感器最常见的故障,当电压互感器发生回路断线时,首先要退出有关保护,然后对高、低压熔断器和自动开关的完整性进行检查,并及时更换熔断的熔断器,最后对电压回路的所有接头进行检查,确保没有断头或松动现象。
3.4 隔离开关
接触不良和载流接触面过热是隔离开关的常见故障,其中导致接触不良的原因主要是隔离开关自身制造上的缺陷与安装调试工作的不到位;由于隔离开关自身设计的局限,导致不少载流接触面的面积裕度较小,加上活动性接触环节多,所以容易发生接触不良现象而导致隔离开关载流接触面过热。
4 结语
作为一种先进的检修管理方式,变电站一次设备状态检修能够有效克服传统定期检修和事后维修给设备带来的欠修或过修问题,在确保设备安全运行的前提下,降低检修成本并延长设备的使用寿命。变电站一次设备状态检修工作是一项复杂的系统工程,其不仅要解决技术上的问题,更重要的是要克服人的观念和管理体制上的障碍,因此要通过开展各种类型的宣传培训活动来提高全体员工对状态检修的重视程度。
摘要：阐述了变电站一次设备状态检修的可行性和优越性,介绍了一次设备状态检修的基本原则和工作流程,并从变压器、断路器、电流/电压互感器、隔离开关等一次设备入手,深入探讨了它们的状态检修策略。
关键词：变电站,一次设备,状态检修,原则,流程,策略
参考文献
[1]王雪,莫娟,严璋.国外电力设备维修策略的更新[J].中国电力,2003(8)
浅谈电力一次设备的选择方法 篇8
1.1 按正常工作条件选择电气设备
1.1.1 电气设备的额定电压:电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压。
1.1.2 电气设备的额定电流:电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流。
1.1.3 选择电气设备时还应考虑设备的安装地
点、环境及工作条件, 合理地选择设备的类型, 如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。
1.2 按短路情况进行校验
1.2.1 短路热稳定校验:
当系统发生短路, 有短路电流通过电气设备时, 导体和电器各部件温度 (或热量) 不应超过允许值, 即满足热稳定条件。
1.2.2 短路动稳定校验:
当短路电流通过电气设备时, 短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力, 即满足动稳定的条件。
1.2.3 开关设备断流能力校验:
对要求能开断短路电流的开关设备, 如断路器、熔断器, 其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量。
2 高压开关设备的选择
高压断路器、负荷开关、隔离开关和熔断器的选择条件基本相同, 除了按电压、电流、装置类型选择, 校验热、动稳定性外, 对高压断路器、负荷开关和熔断器还应校验其开断能力。
2.1 高压断路器的选择
2.1.1. 断路器的种类和类型:
高压断路器应根据设备安装的条件, 环境等来选择断路器的类型和种类。常用的断路器类型主要有少油断路器、真空断路器、SF6断路器, 由于真空断路器、SF6断路器技术特性比较好, 少油断路器已经逐渐被它们代替。
2.1.2 开断电流选择:
高压断路器运行时应可以开断短路电流, 所以断路器的额定开断电流应不小于短路电流周期分量的有效值, 实际计算中我们一般根据次暂态电流来进行选择。
2.2 高压熔断器的选择
2.2.1 额定电压选择:
对于一般的高压熔断器, 其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂具有限流作用的熔断器, 则只能用在等于其额定电压的电网中, 因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断, 致使熔断器熔断时产生过电压。
2.2.2 熔断器熔体额定电流选择:
熔断器额定电流应大于或等于所装熔体额定电流。选择时还应必须满足以下几个条件:
(1) 正常工作时熔断器的熔体不应熔断, 要求熔体额定电流大于或等于通过熔体的最大工作电流。
(2) 在电动机启动时, 熔断器的熔体在尖峰电流的作用下不应熔断。
(3) 对于6~10k V变压器, 凡容量在1000k VA及以下者, 可采用熔断器作为变压器的短路及过载保护, 其熔体额定电流可取为变压器一次侧额定电流的1.4~2倍。
(4) 低压网络中用熔断器作为保护时, 为了保证熔断器保护动作的选择性, 一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流大两级以上。
(5) 应保证线路在过载或短路时, 熔断器熔体未熔断前, 导线或电缆不至于过热而损坏。
2.3 低压开关电器选择
2.3.1 低压断路器的选择。
(1) 低压断路器的种类和类型按用途常分为:a.配电用断路器;b.电动机保护用断路器;c.照明用断路器;d.漏电保护用断路器。按结构型式分有塑壳式和框架式两大类。
(2) 低压断路器脱扣电流的整定。a.低压断路器过流脱扣器额定电流的选择:过流脱扣器额定电流应大于或等于线路的计算电流。b.瞬时和短延时脱扣器的动作电流的整定:瞬时和短延时脱扣器的动作电流应躲过线路的尖峰电流—瞬时和短延时脱扣器的动作电流整定值。c.长延时脱扣器的动作电流的整定:长延时脱扣器的动作电流应大于或等于线路的计算电流。
(3) 低压断路器保护灵敏度和断流能力的校验。低压断路器断流能力的校验对于动作时间在0.02S以上的框架断路器, 其极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流的周期分量有效值。对于动作时间在0.02S以下的塑壳断路器, 其极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电流冲击值。
2.3.2 低压刀开关的选择。
低压刀开关选择和校验选择时还应注意考虑到以下几点: (1) 极数和类型 (2) 开断能力。
2.4 母线、支柱绝缘子和穿墙套管选择
2.4.1 母线的选择。
(1) 母线材料和类型选择母线的材料有铜和铝。母线的截面形状有矩形、槽形和管形。三相母线有水平布置和垂直布置两种布置方式, 有立放和平放放置方式。
(2) 母线截面的选择。a.一般汇流母线按长期允许发热条件选择截面。b.当母线较长或传输容量较大时, 按经济电流密度选择母线截面。
(3) 母线热稳定性校验当系统发生短路时, 母线上最高温度不应超过母线短时允许最高温度。
(4) 母线动稳定校验。当短路冲击电流通过母线时, 母线将承受很大电动力。要求每跨母线中产生的最大应力计算值不大于母线材料允许的抗弯应力。校验时, 如果不满足要求, 则必须采取措施以减小母线计算应力, 具体方法有:a.降低短路电流, 但需增加电抗器;b.增大母线相间距离, 但需增加配电装置尺寸;c.增大母线截面, 但需增加投资;d.减小母线跨距尺寸, 但需增加绝缘子;e.将立放的母线改为平放, 但散热效果变差。
2.4.2 支柱绝缘子与穿墙套管的选择。
支柱绝缘子与穿墙套管的选择方法分别为:
(1) 对支柱绝缘子, 按额定电压条件选择, 校验短路时动稳定性。
(2) 穿墙套管按额定电压和额定电流条件选择, 校验短路时热稳定性和动稳定性。
(3) 母线型穿墙套管不需按额定电流条件选择, 只需保证套管与母线的尺寸相配合。
2.5 互感器的选择
2.5.1 电流互感器的选择电流互感器按以下条件选择:
(1) 选择额定电压和额定电流。 (2) 确定装置类别和结构。 (3) 确定准确度级。 (4) 校验二次负荷或容量电流互感器二次侧所接实际负荷Z2或容量S2不超过该准确度级下的最大允许负荷ZN2或容量SN2。 (5) 电流互感器动稳定校验。电流互感器的动稳定性倍数Kes是指电流互感器允许短时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电流峰值之比。 (6) 电流互感器热稳定性校验。电流互感器的热稳定倍数Kt是指在规定时间 (通常取1s) 内所允许通过电流互感器的热稳定电流与其一次侧额定电流之比。
2.5.2 电压互感器的选择:
(1) 选择额定电压。 (2) 确定电压互感器类型及结构。 (3) 选择准确度级。 (4) 二次容量的校验要求所接测量仪表和继电器电压线圈的总负荷S2不应超过所要求准确度级下的允许负荷容量SN2。
2.5.3 互感器在主接线中的配置原则:
(1) 电流互感器的配置原则:a.凡装有断路器的回路均装设电流互感器, 其数量应满足仪表、保护和自动装置的要求。b.发电机和变压器的中性点侧、发电机和变压器的出口端和桥式接线的跨接桥上等均应装设电流互感器。c.对大接地电流系统线路, 一般按三相配置;对小接地电流系统线路, 依具体要求按两相或三相配置。
(2) 电压互感器的配置原则。a.电压互感器的数量和配置与主接线方式有关, 并应能满足测量、保护、同期和自动装置的要求。b.6~220k V电压等级的每组主母线的三相均应装设电压互感器。c.当需要监视和检测线路侧有无电压时, 出线侧的一相上应装设电压互感器。
参考文献
[1]何国志, 邹光涛, 陈胜军等.水电站电气一次设备检修[M].北京:中国水利水电出版社, 2005, 9.
[2]变电站一次设备系统设计[EB/OL].http://www.100lw.com/article/2008/0626/article_18367.html.
变电站智能一次设备配置方案研究 篇9
关键词：变电站,智能一次设备,配置方案
1 概述
1.1 一次设备智能化发展现状
智能一次设备的发展还处在初级阶段,从物理形态和逻辑功能上智能一次设备可理解为“一次设备本体+智能组件”。
设备厂家通过在一次设备上外挂或内嵌监测传感器,实现对变压器、开关设备、避雷器等的状态监测,通过“一次设备+智能组件”,实现了一次设备的智能化,并在智能化变压器、智能化断路器、智能GIS等系列产品的研究取得突破。
1.2 一次设备智能化关键技术
智能一次设备的核心问题是信息的采样传输与控制,在技术上有许多关键技术的突破,包括众多新技术、新材料、新工艺的广泛采用。
(1)传感器、智能电子装置及其可靠性;(2)状态评估技术;(3)信息管理及信息交互技术;(4)智能化高级应用技术;(5)智能高压设备应用方案。
2 智能高压设备的配置方案
2.1 智能高压设备构成
(1)高压设备。
(2)传感器或/和控制器,内置或外置于高压设备或其部件。
(3)智能组件,通过传感器或/和控制器,与高压设备形成有机整体。
2.2 智能组件配置原则
采用合并单元智能终端一体化装置,智能终端整合状态监测子IED功能。针对各种状态监测的特点,以及本站设置状态监测的情况,由智能终端完成SF6气体密度和避雷器泄漏电流、放电次数的采集,由测控装置完成各间隔监测主IED功能,油中溶解气体监测配置单独的监测子IED,接入过程层网络。
2.3 智能高压设备配置
2.3.1 智能高压开关设备
2.3.1. 1 配置方案
方案一:一次设备机构+集成智能组件(智能单元兼监测单元)。一次设备机构及其电机控制回路不变,按间隔设置智能组件(兼状态监测),安装于断路器汇控柜内。
方案二:一次设备机构本体内嵌集成智能组件(智能单元和监测单元)。取消电机控制回路,设智能组件机构(兼状态监测),智能组件实现机电控制回路功能,驱动断路器的跳合闸线圈等控制功能。
2.3.1. 2 方案比选
方案一优点:不改变原有本体结构或控制回路,以网线替代大量电缆完成信息传递,在节省材料及施工费用同时,保证了可靠性。
方案二采用全电子集成式智能机构,替换传统的电机控制机构,整个开关的控制、监测、信息传递全部由集成智能机构完成,对智能机构的依赖程度极高。
优点:一是降低传统机电控制回路故障概率;二是减少现场接线工作,出厂前完成设备联调;三是只需更换智能组件就可恢复设备正常运行,减少停电时间。
缺点:(1)开关控制单元的配置原则及供电问题:
对应于双重化的保护,断路器应具有双跳闸线圈。若断路器每相机构内嵌开关控制单元,对于双跳闸线圈断路器,控制单元配置如何配置。单套配置时可实现控制双跳圈,但控制单元的电源一般为一路,取自直流系统I段或II段都不合适,降低了断路器控制的可靠性;因此双跳闸线圈断路器每相开关控制单元均应双重化配置,由两段直流母线分别供电,但此配置方案将增加成本和占用的空间,加大了实施的难度。
(2)状态监测所需信息量是否由开关控制单元采集:
状态监测信息属于III区信息,由开关控制单元采集时难以实现I区和III区信息源的隔离;若控制单元不采集状态监测信息,则无法避免就地控制柜与机构箱之间的电缆连接。
方案二比方案一更具有智能化特征,代表了智能一次设备发展趋势,但需要对现有机构做出较大调整,目前一些国外厂商,已经部分实现智能机构,国内厂商也正积极开展相关研究。方案一较为适合我国目前实际情况,但在设备供应商能提供智能化程度较高机构产品时,建议选择方案二。
2.3.2 变压器
主变压器的控制对象主要有冷却器系统的起停、有载调压开关的调节及中性点地刀的控制。主变压器的测量信息主要有油温信号、气体继电器动作信号、有载开关的位置信号等。
2.3.2. 1 变压器二次控制系统
方案一:本体智能终端直接控制主变所有对象,采集主变所有对象的参量。
方案二:各对象设置控制/采集单元,由各对象控制/采集单元控制和采集本对象的参量,控制/采集单元与本体智能终端通过光纤以GOOSE协议通信。目前大多数采用方案二设计。
2.3.2. 2 主变智能组件的安装方式
智能组件既可以安装于主变本体上,也可以安装于主变控制箱内或者主变附近独立的柜体内。状态监测的传感器、低压和中性点互感器的采集器、温度采集单元等测量组件安装在主变本体上,油中溶解气体分析(DGA)由于采用了新型燃料电池技术,没有载气瓶及色谱柱等,其通信接口装置可以安装在主变总控箱内,其余智能组件全部安装在主变冷控箱和总控箱内,此安装方式可以减少主变至二次设备的控制电缆。
2.3.3 避雷器
避雷器配置传感器,实现泄漏电流、动作次数的监测,信号接入相应间隔的智能组件。
3 结论
智能一次设备是一次设备、相关传感器、智能电子设备有机结合体,大力发展智能一次设备,提高一次设备智能化水平对我国智能电网发展具有深远意义。
参考文献
[1]Q/GDW 383,智能变电站技术导则[S],2009.
变电站一次设备状态检修的探讨 篇10
一、电力状态检修与一次设备状态检修技术
(一) 电力状态检修的概念
电力状态检修是对电力设备进行监测并对监测结果进行诊断分析后采取的检测措施, 包括确定检修的时间和方法等, 是依据对设备进行监测的数据以及设备相关使用情况等综合信息对设备进行的检修决策。
(二) 一次设备状态检修技术
变电站设备的检修手段大致有事故检修、计划检修与状态检修三段发展历程, 目前状态检修正逐步取代计划检修。相对于事故检修的被动与计划检修的耗时耗力, 状态检修具有更高的优势。
一次设备状态检修技术的发展即变电站一次设备智能化的发展, 是状态检测系统逐步取代定期检修的过程。在线监测、故障诊断以及维修处理是一次设备状态检修技术的主要内容, 其发展弥补了定期检修的不足。状态检修综合应用了计算机技术、传感技术以及数字波形采集处理技术等高新发展技术对一次设备进行机械特性、绝缘、密度、压力和工作状态的采集, 通过对设备状态数据的获取分析故障部位与故障情况, 安排合理的检修工作。
实现对一次设备的状态监测, 为状态检修提供了基础条件, 同时故障诊断技术也随着科技的发展得到了更广泛的开发, 使光电技术在电力设备状态检测系统领域不断开拓, 一次设备状态检修技术也得到了更好的发展。
二、变电站一次设备的状态检修
(一) 变压器的状态检修
变压器是变电站最主要的工作设备之一, 其功能为可将固定电压值的交流电进行转换, 转换成的交流电为可设定的电压值, 但频率与原交流电一致。变压器在正常的工作状态中会有节律的发出轻微响动, 如果运行中产生异常声音则有可能是变压器设备内部零件松动、有高功率设备接入电路或者低压线路短路的情况。
变压器经常存在内部油箱和与其连接的相关零件之间密封度降低或者焊接零件缺陷等情况, 在这种情况下极易发生渗漏油现象。当变压器受到振动或者由于故障高热时, 也有可能引发漏油现象。变压器发生渗漏油后可能在其表面黏着有黑色的液体, 机械表面较为光亮。变压器渗漏油的检测也是其状态检修中的重要一项。
变压器的状态检修包括对其绝缘状态的检测, 可通过老化试验、油简化试验及电气绝缘特性试验等对变压器的老化程度及受潮程度进行诊断分析。
造成变压器引线部分故障的主要因素为接线柱松动以及引线焊接不牢造成的接触不良, 当变压器发生此故障时需要及时处理, 否则极易烧毁用电设备。
(二) 断路器的状态检修
断路器属于变电站高低压开关设备, 可分为低压断路器与高压断路器两类, 能对正常回路的电流进行关合与开断, 并能开断和承载规定时间内的异常回路条件。断路器的故障情况主要有断路器误动或拒动、断路器分合闸中间态、断路器异常过热甚至燃烧爆炸等。造成断路器故障的因素是多方面的, 如断路器误动的形成原因可能是两点接地或者绝缘降低使直流电源回路发生故障或者二次回路故障, 直流系统突然出现瞬时过电压或者合闸接触器最低动作电压过低造成断路器合闸动作有误, 二次回路因变比接错或互感器极性错接形成故障, 这些情况都能造成断路器误动。对断路器误动故障进行检修时首先可将备用设备投入到电路中, 查明误动合闸的原因, 再将形成断路器误动的因素找出并解决并使设备能够正常运作。造成断路器拒动的因素也有很多, 如合闸接触器与开关本体卡滞等操作机构的机械性故障, 还有电路电源容量不足、接线错误、合闸线圈层次短路以及合闸元件接触不良等造成的拒动故障。
(三) 隔离开关设备的状态检修
隔离开关设备主要指的是额定电压大于1k V的高压隔离开关, 与断路器配合应用于高压电路中, 对断路器起辅助作用, 不能单独对短路电流等进行断开, 主要起到在线路检修时隔离电压的作用, 应用较为广泛。隔离开关的主要故障情况表现在两方面, 一方面是接触不良, 另一方面则是开关载流接触面过热。隔离开关的制造材料与工艺、安装等情况是影响其接触性良好的一方面因素, 安装工艺粗糙容易使引线设备线夹与接线座接触不良, 开关的触头臂与接线座相连的螺母松动也会造成接触不良的状况。隔离开关设计本身的局限性使其载流接触面过热, 活动性接触点较多, 是隔离开关存在的较为普遍的问题。对隔离开关的状态检修主要是从这些因素方面入手, 逐步排查故障原因。
(四) 电压、电流互感器的状态检修
电压互感器与电流互感器的作用主要是将高电压与大电流转换为控制设备、测量仪表设备及继电保护装置的低电压与小电流。电压互感器出现的主要故障问题是回路断线, 在检修中要避免产生误动, 先要退出继电保护的相关保护, 检查低压熔断器、高压熔断器及自动开关的情况, 若熔断器熔断要及时进行更换处理, 并对电压回路、切换回路进行检查, 排除接触不良的状况。电流互感器运行中若有异常声响或者发热情况则极可能内部出现了故障问题, 正常的工作中, 电流互感器二次回路不带电压, 电路接近短路状态, 当电流互感器超负荷状态运行时, 则可能表现为发出异常响动, 多是由于内部绝缘损坏或者半导体涂漆不均形成的放电和电晕的情况。
三、总结
将状态检修技术应用于变电站一次设备的检修中是电力设备维修管理方面的一项重要改革。利用高新科学技术实现设备状态的在线监测, 检修决策也更为合理, 智能化的变电站建设正在发展中逐步得以实现, 电力管理体制也有了更科学的提高。在数字化变电站的建设发展实践中依然不断有新的问题出现, 但同时也在逐步的得到解决, 发展变电站一次设备的状态检修技术是有效开展电力状态检修工作和维护电网可靠运行的重要手段, 是电力系统维护的必然发展趋势。
摘要：变电站一次设备的状态检修工作对于电网安全具有重要意义, 本文概述了变电站一次设备的状态检修技术, 并对变压器、断路器等一次设备的状态检修进行了研究讨论。
关键词：变电站,一次设备,状态检修技术
参考文献
[1]吴杰余等.电气一次设备状态检修研究[J].电力研究, 2000.
[2]肖浩宇.变电站一次设备状态检修的探讨[J].中国新技术新产品, 2010.
[3]汤宇奇.变电站一次设备的状态检修[J].湖北电力, 2010.
[4]李志武.电力设备状态检修实施策略研究[J].忻州师范学院学报, 2009.
[5]高翔.数字化变电站应用技术[M].中国电力出版社, 2008.
[6]杜乾刚.变电站一次设备状态检修相关问题探讨[J].科技论坛, 2012.
一次性设备论文 篇11
【关键词】一次设备；连接部位；过热 ；检修；工艺
一次设备连接部位过热是电气运行中的频发缺陷，严重影响到设备安全运行和正常发电生产。某电厂近年来在日常巡检中多次用红外线测温仪和红外线热成像仪观察，发现电气设备连接部位过热频发，温度最高时达到160℃左右，严重超标。在2013年春季220KV开关站大停电检修隔离刀闸工作中，发现触头内拉紧弹簧过热失去弹性，造成触头内接触不良。经过分析研究，结合科学严谨的检修工艺进行施工处理，处理了各处发生的过热缺陷，取得了较好的效果，恢复了联结部位的正常工作。
1.联结方法
1.1用螺丝联结
1号发电机至7号发电机出口软连接、中性点运用的是螺栓联结法。
1.2用动静触头联结
110KV、220KV开关站隔离刀闸运用的是动静触头联结法。需要考虑发热对机械强度的影响，镀银温度控制在120度以内。
1.3联结部件材料分类及允许温度值
根据设备类型分类，常用的金属导体有裸铜、裸铝、镀锡、镀银、钢等。我厂一次设备联结部位主要使用的是镀锡、镀银材料。螺丝联结镀锡在空气中允许温度值为90℃，镀银在空气中允许温度值为105℃
2.过热原因分析
2.1基础分析
常用的金属导体有铜、铝、锡、银、钢等，由于任何金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关，且有相应的熔点。对于电气接头类的纯电阻设备来说，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触表面状况不良、氧化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻的由于热效应而相应增大；电阻增大又使温度增加，如此恶性循环，将使接触面的温度升高超过其熔点而熔化，从而会使接头温度超过熔点温度而熔化；当系统发生短路时，随着短路电流的急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故。
2.2过热机理分析
电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热等3种热源。 接头过热是由于长期暴露在大气中的各种电气裸接头因接触不良而引起的过热故障。运行中高压电气设备接头过热按其机理可分为三个阶段：
（1）过热起始阶段，温升30～220K，由于雨水蒸发、雪、霜的影响，通过观察试温蜡片可发现接头过热；
（2）过热变形阶段，温升220～420K（铝）560K（铜），可明显看到设备接头过热后变色、变形，有烧灼异味，并发生固态裂变，强度、韧性、耐磨蚀性退化、脆化而造成裂纹等缺陷；
（3）电弧烧熔阶段，温升660K（铝）、1083K（铜），设备接头由固态变为液态，在电弧作用下直至更高的温度，可明显看到设备接头的熔化弧光。
3.工艺选材过热分析
3.1接头连接安装工艺不当
连接安装过程中，错误使用砂纸打磨接头接触表面时，将会有一定数量的玻璃屑及砂粒嵌入金属接头接触表面内，导致有效接触面积减少接触电阻增大而发热。
3.2紧固螺栓压力不当
部分检修人员在设备接头的连接上存有误解，认为连接螺栓拧得愈紧愈好，其实不然。因铝质材料弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。
3.3不同金属的膨胀效应引起
钢制螺栓的金属膨胀系数要比铜质、铝质材料小得多，尤其是螺栓型设备接头，在运行中随着负荷电流及温度的变化，其铝或铜与铁的膨胀和收缩程度将有差异而产生蠕变。所谓蠕变就是金属在应力的作用下缓慢的塑性变形，蠕变的过程还与接头处的温度有很大的关系。当负荷电流减少温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，不可能是原安装时金属间的直接接触。每次温度变化的循环所增加的接触电阻，将会使下一次循环的热量增加，所增加的较高温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环。
3.4不同材质接头接触表面的微电池腐蚀效应
据有关试验文献资料表明，铜的标准电势为+0.34V，铝的标准电势为-1.28V，铜铝之间的电势差为+1.62V。由于两极直接接触，便会有微弱的电流流动，在电解液的作用下，使接触表面逐渐腐蚀，引起接触电阻增大而发热。
4.过热消除对策
4.1做好防止电气设备过热的点检工作
在点检工作中增加检查导体接触面的点的项目和标准，在点检中用红外线测温仪进行检测，或检查试温蜡片是否融化，若发现触头温度超过规定温度或试温蜡片融化时，应跟踪监视，并安排维修工作。
4.2对于户外的高压电气设备，在冬季下雪后观察接头处的积雪是否融化，也可判断出接头是否过热，若有过热点，可在停电后解开接头进行处理。
4.3在定期检修工作中，应对所有的开关、隔离开关触头进行接触电阻试验，对接触电阻（直阻）超过标准的和接头温度超过规定温度的都必须进行分解检修，处理后测量其接触电阻是否合格，不合格时继续处理，220KV开关站刀闸的接触电阻145微欧，11万开关站刀闸的接触电阻120微欧。
4.4每年利用热像仪对电气设备进行一次测试，重点开关、刀闸进行检测，发现异常及时进行处理。
4.5检测措施
对于运行设备，每星期要定期巡视连接头发热情况。有些连接点过热可通过观察来确定，比如运行中过热的连接点会失去金属光泽，导体上连接点附近涂的色漆颜色加深等。
4.6金具质量
变电所母线及设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。特别是设备线夹，应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，坚决杜绝伪劣产品入网运行。
5.过热检修工艺流程
将过热连接部位拆解检查接触面，认真分析造成连接部位过热的原因，根据分析结论确定采取不同的检修方法。
5.1如因接触面表面氧化严重形成较厚氧化膜的， 用除油剂除去接头接触面表面的油污，再用钢丝刷除去表面的氧化膜，最后再用可赛新1755高效清洗剂把接触面清理干净，在接触面涂0.05～0.1mm厚的DC型导电膏，并轻轻抹平，以刚能覆盖接触面为宜，方可进行接头的联接。
5.2如因连接部位接触表面状况不良，接触电阻过大造成接触面不平整、有毛刺等原因造成的发热，接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意加工后的截面减少值：铜质不超过原截面的3%，铝质不超过5%。 用导电膏涂抹接触面 。涂抹导电膏的作用一是有效防止接触部分表面氧化，二是有效修补平整接触面上可能存在着的细微不光洁平整之处，提高连接部位的接触面积
5.3如因连接部位紧固螺栓压力不当造成的过热。在以往检修中，部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，结果适得其反。当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，过紧过松都达不到要求，施工时要注意这一点。有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防施加压力大小造成的过热。
6.结论
一次性设备论文 篇12
在GIS系统中,主回路导体封装于金属外壳中,导体与金属外壳之间存在电磁耦合,当导体中有电流流过时,金属外壳上会产生感应电压,通过一定的回路,设备外壳上会有感应 电流流过,这种电流称为环流。外壳上的感应电压将使外壳不再保持地电位,其电位会有一定程度的抬升。当站内工作人员触及外壳时会有刺痛感,甚至人身安全受到威胁。因此,在设计GIS设备时,设备外壳必须可靠接地[1,2,3]。
本文以某800kVGIS变电站项目为研究背 景,对GIS接地系统进行模拟计算,分析了在正常运行和短路故障情况 下,外壳各部位的壳体环流情况,并对站内可能出现的短路情况进行研究,考虑在最大系统短路电流(50kA)下,GIS接地系统上流过的最大短路电流值,校核了接地导体的截面积,以确保接地系统设计的可靠性,保证运行维护人员的安全和变电站的正常运行。
1接地系统电流计算
1.1计算模型及其等效参数
本文以某一典型的3/2接线GIS作为研究对象进行分析,GIS主要参数 如下:额定电压800 kV,主母线额 定电流4000A,串内主设备(断路器、隔离开关等)额定电流3150A,主变侧分支母线额定电流2000A,出线侧分支母线额定电流3150A,系统短路电流50kA,额定短路持续时间3s。
GIS平面布置图及主接线图如图1、图2所示,选取“#1主变→CB-2→CB-1→1M→CB-4→出线二”线路工作方式为计算和分析对象。
根据GIS产品设计需要,要求在GIS主设备及母线上每隔一定距离,在外壳上设置三相短接排,同时在该处进行接地 连接。设置短接排的目的是当GIS稳态运行时,外壳上感应的环流沿着短接排所形成的磁场可以和母线主回路导体上电流所形成的磁场相抵消,从而减少温升和能量损耗,提高设备 运行效率。设置接地连接线是为了在变电站正常运行时,提供参考地电位;而当GIS设备内部发生短路故障时,为短路电流提供最短的接地路径,使其有效地导入变电站接地网。
1.1.1壳体电阻
在工频情况下,外壳电阻的计算公式为:
式中,Rd为直流电阻;x(r为壳体半径,f为电源频率,σ为外壳的电导率,μ为外壳的磁导率)。
通过计算得到该800kVGIS设备外壳的平均直流电阻值Rd=2.09×10-6Ω/m,壳体半径 为350 mm,电源频率 为50Hz,壳体材料的电导率为0.0342Ω·mm2/m,磁导率为4π×10-7H/m。
1.1.2接地连接线
接地连接线是垂直地面的导体,沿垂直导体传播的波不是平面波,而是球面波[4]。垂直导体上的电压波与电流波比值不是常数,其上每一点的波阻抗都随高度的变化而变化[5]。对于接地连接线的建模,可以等效为对地集中电感,即:
式中,l为接地连接线的长度;w为接地连接线的宽度;t为接地连接线的厚度。
本次计算采用的接地连接线是目前高电压GIS工程中最常采用的截面40mm×5mm的铜排连接线。根据GIS外壳接地点的实际对地高度(即连接线的长度),计算出接地连接线的等效电感值约0.00164mH。
1.1.3壳体三相短接排
对于三相短接排的建模,也可以等效 为对地集 中电感,计算公式同式(2),短接排的规格如表1所示,因此可以计算得到主母线三相短接排的等效电感值为0.00143mH,分支母线三相短接排的等效电感值为0.00125mH,出线套管处三相短接排的等效电感值为0.00136mH。
1.2稳态时壳体环流及接地电流计算
电流的计算采用电磁暂态分析程序EMTP软件进行,通过计算,得到GIS设备稳态运行时回路不同位置的壳体环流及接地电流值,如表2、表3所示。其中的安全载流量来自“企业材料标准”中给定的推荐值。
1.3短路故障时壳体环流及接地电流计算
通过计算,当GIS设备发生短路故障时,GIS壳体上的环流及接地电流瞬时值如表4、表5所示。
2接地系统的校验
从表2、表3数据可知,GIS稳态运行状态下,计算模型不同位置的壳体环流及接地电流值均小于其相应的安全载流量,因此,计算采用的三相短接排及接地导体截面积可以满足通流要求。
对于GIS发生短路故障的情况,需重新校验三相短接排及接地连接线的截面是否满足要求。根据IEEEStd80—2000标准,发生短路故障时,载流导体截面积的计算公式如下:
式中,S为导体截面积(mm2);I为短路电流(kA);TCAP为导体材料的热容量[J/(cm3·℃)];tc为短路电 流持续时 间(s);αr为参考温度Tr时电阻率的温度系数(1/℃);ρr为导体材料在参考温度Tr时的电阻率(μΩ·cm);K0为导体在0℃时电阻率温度系数的倒数(℃);Tm为导体极限允许温度(℃);Ta为环境温度(℃)。
上述参量的具体数值如表6所示。
将表4、表5中接地系统不同位置的最大短路电流值代入式(3),可以计算得到所需载流导体的最小截面积(校验面积),如表7所示。
从表7数据可以看出,当发生短路故障时,接地系统 中壳体三相短接排、接地环网和接地连接线中的故障电流取最大值时,计算所得的载流导体校验截面积均小于实际截面积。
3结论
本文针对某3/2接线的800kVGIS一次设备,对其正常运行情况下和发生短路故障时的接地系统电流进行仿真计算和分析,并对假定截面积的GIS壳体三相短接排、二次环网和接地连接线进行了设计校验,结论如下:
(1)在GIS正常运行条件下,壳体环流和接地电流必须小于三相短接排和接地线的安全载流量。
(2)发生短路故障时,在计算出壳体环流和接地电流的前提下,可以通过对载流导体截面积的校验,判断接地系统设 计是否满足运行要求。
(3)通过计算证明,该800kVGIS项目接地系统设计可以满足接地安全要求。