【doc】有关直流空开配置中存在的常见问题探讨

【doc】有关直流空开配置中存在的常见问探讨 有关直流空开配置中存在的常见问题探讨 有关直流空开配置中存在的常见问题探讨 罗思金(广东电网公司江门台山供电局) 摘要:本文了双充双蓄直流系统的特点及直流空开配置中存在的常 见问题,针对各种保护配置情况提出了相对合理直流馈电空开配置. 关键词:变电站直流系统空开保护 O引言 变电站的直流系统虽小,但却是变电站内极其重要的一个系统, 一 旦直流系统故障,全站的继电保护装置将不能正常运行,此时若电 力系统发生故障,将无法快速可靠地切除故障点,必然造成事故扩大 甚至引起电网事故.在220kV及以上电压等级的变电站中,为了提高 直流系统的可靠性,广泛采用了双充双蓄的直流系统.但是,在变电站 的基建及技改过程中,人员通常只注重控制保护回路的设计,忽 略了直流馈电空开的合理配置,将直流空开随意接入两段直流母线, 往往造成双充双蓄的直流系统在其中一段直流母线失压时,整个变电 站失去了大多数保护功能,不能可靠切除电力系统故障的情况. 1双充双蓄直流系统的特点 双充双蓄的直流系统,每段直流母线各自挂接一套充电装置和一 组蓄电池,正常时两段直流母线的联络开关断开,两段直流母线相互 独立,互不影响,任一段直流母线故障均不会影响另一段直流母线的 正常运行.而当任一套的充电装置或蓄电池需要检修维护时,可将两 段直流母线并列后,退出待检修的充电装置及蓄电池组,从而保证了 在蓄电池或充电装置检修维护时,保护设备也能正常可靠地运行. 2直流馈电空开设计中存在的问题 当前,在很多配置双充双蓄直流系统的220kV变电站,设计人员 没有对全站保护的配置情况及其相互之间的配合情况进行分析,没有 对全站各种安全自动装置电源,开关电机储能电源,保护装置电源,直 流控制电源,测控装置电源,公用系统电源进行统筹安排,仅仅是将其 均匀分配到两段直流母线上,而在变电站进行扩建或技改时,设计人 员更是忽略了直流空开合理配置的重要性,只要直流馈电屏上有备用 直流空开就将其接入.直流馈电空开设计中通常会出现如下问题: 2.1开关控制电源与保护电源配置不合理同一开关(或用于跳 开同一开关内同一跳闸线圈)的控制电源与保护电源没有设计在同 一 段直流母线上,造成任一段直流母线失压时,该开关均无法跳闸. 如220kV线路开关有两组控制电源,两个跳闸线圈,两套完全独立 的保护装置,每一套保护各跳一组跳闸线圈,保护1跳线圈1,保护 2跳线圈2,但在接入直流系统时,常出现将保护1装置电源与跳闸 线圈2所在的直流控制电源接在同一段直流母线,而保护2装置电 源与跳闸线圈1所在的直流控制电源接在另一段直流母线,从而造 成任一段直流母线失压,该开关在均无法正常跳闸. 2_2有备用关系的开关之间控制电源配置不合理当一个开关对 另一个开关有后备的作用时,其开关控制电源应设计在不同的直流母 线上.如220kV主变的11OkV侧开关对11OkV线路出线开关有后备 作用,当11OkV线路出线开关拒动时,可由主变11OkV侧开关切除故 障,若将其控制电源设计在同一段直流母线上,一旦该段直流母线失 压,则将造成该两个开关均不能动作,只能再越级到上一级开关跳闸. 2.3有上下级定值配合关系的保护装置电源配置不合理有上 下级定值配合关系的保护装置直流电源,没有设计在不同的直流母 线上.如22OkV主变的1OkV侧后备保护是1OkV线路保护的后备 保护,两者的定值是有上下级配合关系的,当1OkV线路保护不能正 常动作时,可由主变1OkV侧后备保护装置发出跳闸命令断开主变 1OkV侧开关来切除故障,若将主变1OkV侧后备保护电源与所有 1OkV线路保护电源设计在同一段直流母线上,一旦该段直流母线失 压,则将造成该两两级的保护均不能动作,只能再越级由主变的 22OkV后备保护来动作切除故障,从而延长了故障切除时间. 2.4多套装置动作接点串联形成二次回路时装置电源配置不合 理当多套装置的动作接点串联形成二次回路时,这些相关的装置的 直流没有设计在同一段直流母线上.如220kV开关的起动失灵回路, 当采取开关失灵电流启动装置分散在各个开关保护屏上时,失灵保护 装置与开关失灵电流启动装置直流电源均应设计在同一段直流母线 上,否则任一段直流母线失压,均造成开关失灵保护不能动作. 3直流电源空开分配原则及分析 249 这里以高中压侧均为双母线带旁路接线的220KV变电站为例 说明并分析双充双蓄变电站的直流电源空开的分配原则.主接线图 如下图所示. 十 广 6. ln lill} ,. L ,鳃.,.謦 Ila(I厂 nIlIIl-确 下丫 3.1220kV线路开关保护装置电源及控制回路电源配置所有 220kV开关通常有两组直流控制回路,分别对应于两个跳闸线圈, 第一组控制回路电源取自第一段直流母线上的馈电空开,第二组控 制回路电源取自第二段直流母线上的馈电空开.220kV线路开关的 第一套主后备保护装置电源取自第一段直流母线上的馈电空开.第 二套主后备保护装置电源取自第二段直流母线上的馈电空开.为简 化二次回路,在某此设计中,220kV线路的双重化保护每套保护只 跳一个跳闸线圈.这种情况下,应让保护装置的直流电源与其所动 作的跳闸线圈的控制回路直流电源取自同一段直流母线的空开. 3.2220kV母差及失灵保护装置电源配置在早期的变电站, 220kV变电站通常只设置一套母差及失灵保护,为了失灵保护的可靠 动作,在每个220kV开关的保护屏上装设失灵电流启动装置,这种情 况时应确保接在22OkV母线上的各个间隔的失灵电流启动装置的直 流电源与22OkV母差失灵保护装置电源取自同一段直流母线.否则 一 旦两段直流母线任一段失压,均会造成失灵保护失去功能.随着微 机母差及失灵保护的应用,母差及失灵保护的投资减少,装置体积 变小,而可靠性得到不断提高,从而使得母差及失灵保护双重化成 为可能.近期新建设的变电站,母差及失灵保护已实现双重化,而且 将失灵电流启动判别功能设置在失灵保护装置上,这种情况下只需 每套母差及失灵保护装置电源取自不同的直流母线,但如果在设计 时为了简化回路,让220kV开关的每一套保护各自只启动一套失灵 保护,此时应注意,同一套失灵保护及起动该套母差的各间隔开关 保护装置的直流电源应取自同一段直流母线. 3.3220kV旁路保护装置电源配置220kV旁路保护通常只有一 套主后备保护装置.对于只有单套母差失灵保护的变电站,旁路保护装 置电源应与母差失灵保护电源配置在同一段直流母线上对于母差失 灵保护已双重化的变电站,应注意旁路保护应能够启动两段失灵保护. 3.4主变保护装置电源及控制回路电源配置主变微机保护如 果只采用了单套保护且其中差动保护,非电量保护,各侧后备保护 均采用独立的保护装置时,应将差动保护装置电源,中压侧后备保 护装置电源及中压侧开关控制回路电源,低压侧后备保护装置电源 及低压侧开关控制回路电源取自第一段直流母线:非电量保护装置 电源,高压侧后备保护装置电源取自第二段直流母线.主要原因是: 差动保护和本体瓦斯,有载瓦斯等非电量保护是主保护,不能因某 一 段直流失电而同时失去;而高压侧后备保护与差动分开可以保证 任一段直流母线失电时主变本身都有电气量保护:将中低压侧后备 与高压侧后备保护分开在不同的母线可以确保当中低压侧保护装 置所在的直流母线失压时,还有高压侧后备保护做其后备.新建设 的220kV变电站主变保护已实现双重化,采用两套完整的主后备保 护和一套非电量保护装置,但此时仍不能将两套主后备保护随意接 Incoloy825镍基耐蚀合金的焊接 黄丽萍郑忠良关波(1.黑龙江石油化工厂;2.佳木斯黑龙农药化工股份有限责任公司氯碱分厂) 摘要:本文介绍了Incoloy825镍基耐蚀合金的焊接技术及其可行性. 关键词:Incoloy825镍基耐蚀合金焊接 1Incoloyr825合金的焊接性分析 Incoloy825合金是一种含少量铝和钛的Ni—Cr_一Fe奥氏体金 属材料,具有耐腐蚀,强度高和抗高温氧化性能,焊接性较好. 1.1热裂纹问题Incoloy825焊接时产生热裂纹的原因有冶金因 素和工艺因素,其中以冶金因素为主.Incoloy825合金焊接时,由于 S,Si等杂质在焊缝金属中偏析,S和Ni形成Ni—NiS低熔点共晶,在 焊缝金属凝固过程中,这种低熔点共晶在晶界间形成一层液态薄膜, 在焊接应力的作用下形成晶间裂纹.在焊接过程中Si和氧等形成复 杂的硅酸盐,在晶界间形成一层脆的硅酸盐薄膜,在焊缝金属凝固过 程中或凝固后的高温区,形成高温低塑性裂纹.因此S,Si是In— coloy825合金中最有害的元素.Incoloy825合金导热性差,焊接热量 不易散,容易出现过热,造成晶粒粗大,使晶间夹层增厚,减弱了晶间 结合力,还能使焊缝金属的液固存在时间加长,促进了热裂纹的形成. 1-2气孑L问题焊接Incoloy825合金时可能产生H2O气孔,H2 气孔和CO气孔. 焊接Incoloy825合金时,若工件的坡口及其附近的油类和污垢 没有清除干净,大量H进入焊接熔池,当熔池凝固时氢气来不及逸 出,形成氢气孔;焊接时如保护不好,空气中的氧进入熔池与金属中的 碳化合形成CO气孔:焊接时,液态熔池内金属镍能溶解大量氧,凝固 时氧的溶解度大幅度减小,过剩的氧和镍生成NiO,NiO又与镍中的 H反应,镍被还原,氢和氧生成HO,HO在熔池凝固时来不及逸出 而产生H2O气孔,这是Incoloy825合金焊接时最易出现的气孔. 2焊接试验 2.1试验材料采用国外进口Incoloy825合金板材,焊接试板长 600mm,宽300mm,厚6mm,坡口如图1所示. 集中,气体保护效果好的手工钨极氩弧焊. 2.4焊接工艺 2.4.1焊件清理焊前应将焊接坡口及其附近的油污清理干净, 特别是含铅,硫,磷和某些低熔点元素的污物.将接头两侧各50mm 范围内清理干净,用丙酮清洗后,再用清水冲洗干净,等坡口及两侧 干燥后方可施焊. 2.4.2电极采用平头圆锥形电极可保证电弧稳定并获得足够 的熔深,平头部直径约0.4mm,圆锥形顶部夹角3O一45..焊接过程 中,若钨极与熔池接触,头部即被污染,必须磨掉或更换钨极,同时熔 池金属被污染,局部焊缝也应磨掉,以防造成夹钨缺陷. 2.4.3保护气体用氩气作保护气体,纯度应在99.9%以上,施焊 时反面先通氢气,流量在12L/min以上,以确保全焊透和焊缝成形,并 防止氧化.为加强焊接区的保护效果,在焊嘴后侧加一保护施罩. 2.4.4操作要点选用小电流,短弧和尽可能快的焊接速度;焊 接过程中,焊丝加热端必须处于氢气保护之中,焊丝不作横向摆动, 不能用焊丝搅拌熔池;多层焊时要严格控制在10O?以下,焊完一 道,待工件冷至用手可摸后再焊一道;为防止弧坑裂纹,断弧时要进 行弧坑处理.终断弧时,一定要把弧坑填满或把弧坑引出. 2.5试验结果 2.5.1根据图纸技术要求,Incoloy825合金焊接接头按 GBI50~98(钢制压力容器国家标准>进行检查,制造,验收. 2.5.21ncoloy825焊接接头检验结果如下:焊缝外观经检查无气 孔,裂纹,弧坑,夹渣等缺陷;焊缝经100%X射线探伤,全部是I级片. 试板两端按要求舍去3Omm,截取拉伸试样2件,规格为 250256:面弯,背弯试样各1件,规格为15O3O6;金相试样6 件,规格为2O10*6.对试样进行试验后,结果为拉伸试样抗拉强度 分别为714MPa和720MPa;弯曲试样弯曲180.后无任何裂纹或 缺陷;焊缝,焊接热影响区金相试样组织均为奥氏体加小于2%的铁 素体,无任何过烧组织和晶粒粗大成分.把Incoloy825合金焊接接 头检验结果和标准要求相对比,该焊接接头符合标准要求.由此证 明,该焊接工艺是可行的. (上接第249页) 入两段直流母线,而是需要考虑主变高中压侧开关被旁代的情况,因 为在主变高中压侧开关被旁代时,两套主后备保护通常只能有一套 在旁代时有差动保护功能,此时,应确保这套保护与非电量保护装置 电源不在同一段直流母线上,从而保证在主变被旁代的情况下任一 段直流母线失压时,差动保护与非电量保护没有全部失去. 3.5110线路保护装置电源及控制回路电源配置11OkV线路 保护装置电源及控制回路电源应与主变中压侧保护(主变只有单套 保护时)及中压侧开关控制回路电源设置在不同段直流母线.原因是 主变中压侧后备保护在保护定值配合上是做为11OkV线路保护的 后备保护,当11OkV线路保护不能动作或11OkV线路开关不能跳闸 时,由主变中压侧后备保护跳闸. 3.611OkV母联控制回路电源,11OkV母差保护电源配置按第 4.5条原则进行空开配置后,将造成11OkV开关控制电源不在同一 段直流母线,从而使11OkV母差保护配置在任一段直流母线上,当 另一段直流失电时,母差无法跳开所有开关,切除故障点.但考虑到 变电站11OkV部分通常是并列运行,当11OkV母线故障时,为了使 故障造成的影响最小,应将11OkV母联控制回路电源,11OkV母差 保护电源配置在与主变中压侧开关控制回路电源不同段的直流母线 上,若主变中压侧开关控制电源失电造成主变中压侧开关无法跳闸, 则可由母差保护跳开母联开关,确保另一段11OkV母线正常供电, 而发生故障的本段11OkV母线由主变高压侧后备保护切除故障:若 母联及母差保护所在的直流母线失电,则可由主变中压侧开关切除 故障,虽然11OkV母线将全部失压,但还可以保证1OkV的正常供 电.而如果将11OkV母差保护,11OkV母联控制回路电源配置在与 主变中压侧开关同一段直流母线时,发生上述的故障时,将有50% 的机率将两台主变三侧开关都跳闸. 3.710kV线路(或电容器组)保护电源及开关控制电源配置因 主变10kV侧后备保护在保护定值上是做为10kV线路(或电容器 组)保护的后备保护.故10kV线路(或电源器组)保护装置电源及控 制回路电源应与主变低压侧开关控制回路电源设置在不同段直流母 线.当10kV线路保护不能动作或开关不能跳闸时,由主变低压侧后 备保护动作跳闸. 3.8二次电压切换回路直流电源11OkV,220kV母线PT二次 电压的切换回路只设置一组直流电源,故用于二次电压切换的继电 器须选用带磁保持的双位置继电器,否则,一旦用于切换回路的直流 电源消失,所有相关的线路保护装置都将失去母线电压,造成所有与 电压有关的距离保护,零序方向电流保护,高频距离保护,高频零序 保护等都失去作用. 3.9开关弹簧储能直流电源中低压侧开关采用弹簧储能的,其 储能电源应装设独立的直流电源空开,不能直接与控制回路的共用 同一直流电源空开,因为在开关重合闸过程中,开关的弹簧储能电机 启动,一旦电机有故障或启动电源过大,有可能使控制回路电源空开 跳开,而此时如果开关正好重合闸于永久性故障,则本开关无法切除 故障,造成事故的扩大. 3.1O两段母线直流馈电的负荷应尽量平衡在设计中,应尽量 让两段直流母线的所带的直流负荷相对平衡,一方面是防止正常情 况下一段直流母线上供电负荷过大引起元件发热,另,方面是保证 全站交流失压时,两段直流母线均能提供长时间的蓄电池直流供电. 4结束语 对直流系统双充双蓄配置的变电站,在新(扩)建变电站及技改 的设计过程中,设计人员应综合考虑全站保护的配置及保护定 值的上下级配合关系,合理分配直流馈电屏的馈电空开,确保在其中 一 段直流母线失电时,从变电站整体上还能有比较完整可靠的保护, 防止局部故障扩大引起电网事故. 250