变电及相关概念.docx

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变电及相关概念

变电

变电站

变电站，改变电压的场所。

为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。

变电站的主要设备是开关和变压器。

按规模大小不同，小的称为变电所。

变电站大于变电所。

变电所:

一般是电压等级在110KV以下的降压变电站;变电站:

包括各种电压等级的"升压、降压"变电站。

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。

变电站在特定的环境中；是将AC-DC-AC转换过程。

像海底输电电缆以及远距离的输送中。

有些采用高压直流输变电形式。

直流输电克服交流输电的容抗损耗。

具有节能效应。

变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。

枢纽变电站枢纽变电所是电力系统中的枢纽点，汇集多个电源和联络线或连接不同电力系统的重要变电所。

它在电力系统中的主要作用和功能是：

汇集分别来自若干发电厂的抽电主干线，并与电力网中的若干关键点连接，同事还与下一级电压的电力网相连接作为大、中型发电厂接人最高一级电压电力网的连接点

八、、几个枢纽变电所与若干抽电主干线路组成主要电路网的骨架

作为相邻地啊你系统之间互联的连接点作为下一级电压电力网的主要电源

枢纽变电所中的最高电压通常为220-500kV。

由于电

力网的发展和扩大，电力网的最高电压也随之提高，而且通常是电力网中最高一级的的电压。

枢纽变电所中每台变压器的容量都较大，220kV变压器容量通常是120-50/180/250MVA330kV变压器容蚤通常为240、360MV・A等，500kV变压器每组容且通常为500、750、1000MV・A等。

枢纽变电所中由高压侧向中压侧供电，低压侧通常连接并联电容器、并联电抗器，静止无功补偿装1等无功补偿装!

。

枢纽变电所的出线回路较多，当高压侧电压为220kV时通常有8〜12回，330kV时有6~10回，500kV时有6~10回。

枢纽变电所通常由电力网总调度所进行调度。

枢纽变电所发生事故将破坏电力系统的运行稳定性，使相连接的电力系统解列，并造成大面积停电.由于枢纽变电所在电力网中的重要性，因此对其电气主接线、电气设备、保护和安全自动装t都要求具备较高的可靠性，以避免因变电所中发生事故而影响电力网的正常运行，或造成电力网瓦解等严重事故。

与此同时，在主要电力网结构设计中，原则上应力求避免在枢纽变电所中集中过多的电源和输电主干线路，以免在主要电力网结构上形成事故要害点与弱点区域变电站向数个地区或大城市供电的变电所。

它将远处的电力转送到较远的负荷中心，还同时降压后向当地和邻近地区供电。

在电力网最高电压的变电所中，除少数地区为枢纽变电所外，其余均为区域变电所。

用户变电站我们一般所说的用户变压器就是我们平时看见的箱式变压器，箱式变压器主要分为两种，一种是欧式箱式变压器，一种是美式箱式变压器。

目前我国主要使用的都是欧式变压器。

美式体积（VolumeO小，负荷能力较低，供电可靠性不高，欧式体积较大，负荷能力与供电可靠性都比美式强。

无人值班变电站到目前来说一般大多是110kV等级的变电站，220kV以上的变电站到现在来说无人值班的还是比较少，下一个阶段，基本会实现220kV变电站实现无人值班，无人值班的变电站相对来说对自动化的程度要求较高，就是我们所说的遥控装置无人值班变电站是现在很常见的。

遥控变电站用遥控装置控制的无人值班变电站就是遥控板变电站。

子变电站一种由主控变电站控制的遥控变电站就是子变电站。

关于低压

380VPC段的意义：

我们平时经常说或者经常看见都未必知道我们说的PC段的真真含义。

PC是powercentrol（动力中心）英文的缩写。

一个PC

段为单母线分段接线方式，由两台变压器各向其中半段供电，两台变压器都是半负荷运行，当一个变压器故障被切除时，母线分段开关自动合上，由另一台变压器向整段母线供电。

这是改革开放后从美国引进的供电技术

单母线接线

单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上。

优点：

接线简单、设备少、操作方便、造价便宜，只要配电装置留有裕量，母线可以向两端延伸，可扩性好。

缺点：

⑴可靠性、灵活性差。

母线故障、母线和母线隔离开关检修时，全部回路均需停运，造成全厂或全站长期停电；任一断路器检修时，其所在回路也将停运。

（2）调度不方便。

电源只能并列运行，不能分列运行，线路侧发生短路时，有较大的短路电流。

因此，单母线接线一般用于6〜220KV系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的小容量发电厂和变电站，尤其对采用开关柜的配电装置更为合适。

单母线分段接线

双母线3/2接线方式的优缺点优点：

A、供电可靠性高，每一回路有两台断路器供电，发生母线故障或任意一条母线出现故障时不会发生停电。

B、运行调整灵活，正常使用时两组母线和所有断路器都处于运行状态，从而形成多环路供电方式，电网结构加强。

C倒闸操作方便，隔离开关一般只做检修隔离用，检修断路器时，直接操作即可，由于检修是单母线方式运行，所以检修时二次回路不需要切换。

D、便于扩建缺点：

二次系统太过复杂，造价比较昂贵，特别是CT配置比较多。

在重叠区故障，保护动作繁杂。

再者，与双母线相比，运行经验还不够丰富。

2/3接线方式的最大缺点是造成整个系统接死，无法分裂运行（母线无法分裂）。

总的来说，2/3接线方式的利大于弊，在现在的500kV电力系统当中，2/3接线方式是很常见的，在现在的500KV变电所电气主接线一般采用双母线四分段带旁路和2/3接线，2/3接线的比例远远大于双母线四分段带旁路的接线方式。

桥形接线桥形接线由一台断路器和两组隔离开关组成连接桥，将两回路变压器一线路组横向连接起来的电气主接线，在变压器一线路组的变压器和断路器之间接入连接桥的称为内桥接线，连接桥连接在变压器一线路组的断路器和线路之间的城为外桥接线，连接桥母线上的断路器正常状态下合闸运行。

中频电源中频电源是一种静止变频装置，将三相工频电源变换成单相电源，对各种负载适应力强、适用范围广。

中频电源的工作原理为：

采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。

负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。

中频电源的具体整流步骤及具体原理：

中频感应炉主要电路为AC-DC-A（变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。

其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的中频电源脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。

中频变压器

中频变压器的初级线圈一般在10到25匝之间，很少会超出这个范围。

初级线圈绕城螺旋状，且通常是单层的。

线匝的层数如加多时，由于每一层卷匝处于内部基层卷匝的总电流所造成的磁场内，因而线圈内的铜损大增。

初级线圈的宽度因尽可能与次级线圈的宽度相等，因此时漏磁通最小。

初级线圈是绕在铁心上，所以初级线圈的直径以及包于其外的初级线圈的直径，主要取决于铁心的尺寸。

一个半断路器（3/2接线方式）

一台半断路器又称32接线，如图1所示，每2条回路公用3个断路器，即每条回路一台半断路器，每串的中间一台断路器称为联络断路器，两组母线和全部的断路器都投入工作，形成多环状供电，具有很高的可靠性和灵活性。

一个半断路器接线

优点:

A、任意母线故障或检修，均不停电；

B、当同名元件接于不同串时，即一进一出，；两组母线故障或一组故障、一组检修，功率仍能传输；

C、任意断路器检修均不停电，同时可以检修多台断路缺点：

与双母线带旁路相比，所使用的断路器和互感器比较多，造价贵。

断路器操作平凡，事故率较大。

为提高可靠性，要求同名回路接在不同串上。

环氧树脂干式变压器环氧树脂干式变压器以环氧树脂为绝缘材料。

高、低压绕组采用铜带（箔）绕成，在真空中浇注环氧树脂并固化，构成高强度玻璃钢体结构。

绝缘等级有F、H

级。

环氧树脂干式变压器有电气性能好、耐雷电冲击能力强、抗短路能力强、体积小重量轻等特点。

可安装温度显示控制器，对变压器绕组的运行温度进行显示和控制，保证变压器正常使用寿命。

干式变压器的大修项目

拆开变压器的高、低压侧电缆，做好高、低压的标记；测量绕组直流电阻1）各相绕组电阻相互的差别，不应大于三相平均值的4%，无中性点引出的绕组，线间差别应不大于三相平均值的2%。

2）各相绕组电阻与以前相同部位、相同温度下的历次结果相比，不应有明显差别，其差别不应大于2%。

测量绕组的绝缘电阻和吸收比1）绝缘电阻换算至同

一温度下，与历次测量结果相比应无明显变化；2）在10-30摄氏度范围内，吸收比不大于1.3。

线圈检查）干式变压器是环氧浇筑无法检查1）检查

线圈表面清洁、无污垢、无杂质、无过热色变、无脆裂等缺陷；2）线圈无移位、变形、破损或过热，表面清洁，绝缘完好；3）详见隔板和围屏无破损、变色、变形、放电现象；4）线圈绝缘垫圈无松动、脱落现象；5）线圈压紧装置完好、无松动现象。

干式变压器温控器温控器还具有"黑匣子"功能，可记录停电前三个绕组线包的温度及本机的工作状态。

触点容量

风机AC12510A或AC220/7A三组（选配）或单相有源风机AC220/21A一组超温报警AC12510A或AC220/7A一组超温跳闸AC12510A或AC220/7A一组

关于变压器容量以油侵式变压器为例，变压器的最佳经济容量，是一个与众多因素有关的复杂课题，诸如负载的大小、状态、性质、变压器的过载能力，及制造厂家的工艺水平，材料等等。

在设计过程中考虑的出发点和要求不

同时，选择的容量大小也会产生差异。

常规方法：

变压器容量因根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器，符合率一般取85%左右。

及S计算负荷容量，Se变压器容量。

负荷率一般常取80~90%。

计算选用变压器容量：

工厂总负载500kV,需要选用多大的变压器，500*0.7=350一般负载率，变压器的容量负率算0.8,那么选用的就位350/0.8=438KV可选用500kVA容量的变压器。

以上是变压器选择的一种方式。

有的变压器容量选择则是：

总负荷*1.25。

如总负荷500KV那么变压器的选择则是500*1.25.

变压器的保护

瓦斯保护：

对于变压器邮箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于邮箱内部所产生的气体或油流而动作，同时也能反映绕组的开焊故障。

纵联差动保护或电流速断保护为反应变压器绕组和引出线的相间短路故障，中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路故障以及绕组匝间短路故障，应装设联纵差动保护或电流速断保护。

保护动作后，跳开变压器各电源侧的断路器。

反应外部相间短路的后备保护

动作于变压器的外部故障和作为主保护的后备保护，根据变压器容量和应用情况，可分别采用过电流保护、复合电压启动的过电流保护，负序电流及单相式低电压启动的过电流保护、阻抗保护。

反应外部接地短路的接地保护对于中性点直接节点的电力网内，由外部接地短路引起过电流时，应装设零序电流保护。

当电力网中部分变压器中性点接地运行，应根据具体情况，装设专有的保护装置。

如零序电流保护，中性点装放电间隙零序电流保护等。

过负荷保护

对于0.4MVA以上的变压器，当台数并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电流时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。

过负荷保护接于一相电流上，并延时作用信号。

过励磁保护

高电压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。

非电量保护对变压器本体和有载调压部分的温度，油箱内压力升高以及冷却系统的故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。

为实现上述保护内容的功能，适应当今大容量变压器应用的日益增多以及电力系统网络日益复杂化的趋势，并伴随着计算机技术的迅速发展，微机继电保护装置在高压电网中得到了广泛的应用，成为目前继电保护中最重要的保护形式，微机保护相比于传统的保护装置，更有更高的可靠性、快速性和灵敏度，可更大限度的保证电力系统和变压器的安全运行，减少事故的损失。

瓦斯保护

瓦斯保护是变压器内部故障的基本保护，它的主要器件是瓦斯继电器，安装的位置在油箱与油枕之间的连接管道中。

当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器和其他绝缘材料分解，从而产生大量的可燃性气体，这种可燃性气体统称瓦斯气体。

故障程度越严重，产生的瓦斯气体就越多，流速越快,气体中还夹杂着细小的、灼热的变压器油。

瓦斯保护是利用变压器油受热分解所昌盛的热气流和热油实施保护动作。

在瓦斯保护装置中，反应这些特性的基本器件是瓦斯继电器。

在变压器正常工作时，瓦斯继电器的容器内一般是充满变压器油的，它的两对灵敏税银触电是断开的。

如

果变压器内部出现轻微故障，此时上面一对水银触点闭合，接通信号回路，发出报警信号，即继电器轻瓦斯动作。

如果变压器内部发生严重故障，使下面一对水银触点闭合，接通跳闸回路，切断于变压器连接的所有电源，从而起到保护变压器的作用，即继电器中瓦斯保护。

变压器的暂态运行不对称运行属于变压器的一种稳态不正常运行暂态运行是由于变压器运行情况的突变引起，属于另一类不正常运行引起暂态的例子：

负载突变、空载合闸、突然短路、雷击、开关的通断等

暂态时间不长，危害甚大。

往往引起过电流或过电压，严重时会损坏变压器。

稳态运行时，变压器空载电流很小，大型变压器甚至不到1%额定电流，但变压器在空载突然接入电网时，可能有很大的瞬时冲击电流，可达到空载电流的几十倍或几百倍，一般情况下为额定电流的6到8倍。

此现象的存在是由于饱和及剩磁引起的，若不采取措施，会导致合闸不成功。

会出现这种现象是比较正常的。

电流的衰弱

由于R的存在，电流脉冲将逐渐衰弱，衰弱的快慢由时间长短L/R来决定，一般在1S内，暂态电流就会大大衰减。

小型变压器电阻较大，电抗较小，衰减较快，约几个周期可达稳态，大型变压器，电阻较小，电抗较大，衰减较慢，可能延续20S才达到稳态。

而变压器的稳态运行是理想运行，而这个时间，就是变压器的理想合闸时间。

变压器突然短路正常运行的变压器二次侧突然短路，将在一、二次绕组中产生很大的短路电流，短路电流产生的机械应力及发热将危急变压器的可靠运行，甚至毁坏变压器。

变压器突然短路电流很大，分析时可以忽略激磁电流，这时变压器的等效电路可采取简化等效电路。

假设突然短路时变压器空载，I为稳态短路电流的有效值，最大短路电流就是Im=1.414*l*突然电路电流最大值与稳态短路电流副值之比，一般中小型变压器K为1.2到1.35，大型变压器K=1.75到1.81。

暂态短路时的机械应力电流与漏磁场相互作用，在绕组个匝间中将产生作用力，F=BL正常运行时，作用力较小。

短路时，F将

按电流平方剧增。

高低压绕组电流方向相反，径向力将使得低压绕组承受压力，高压绕组承受张力，而轴向力从上下挤压绕组。

这些应力会使得绕组可能被拉断或变形。

过电压现象

变压器运行时，若因某种原因使得电压超过额定电压,即称为过电压

变压器的过电压现象分为两种：

大气过电压，操作过电压。

输电线遭雷击、带点云层与输电线间产生静电感应或者放电，均会形成大气过电压。

当变压器或线路的开关合闸或者拉闸时，因系统中产生电磁能量转换而导致的功电压称为操作过电压，操作过电压时间较短，为及时微秒。

互感器

互感器有两种：

将高电量转换成为能用普通标准仪表测量的电量，将仪表与高压电路隔离，保证仪表及人身安全。

护赶去就是一种测量仪器，指示它的工作原理是按变压器原理来进行工作的。

电力系统中的大电流，高电压有时无法直接同普通的电流表和电压表进行测量，必须通过互感器将待测电

量按比例减小过测量电压互感器电压互感器的运行情况相当于二次侧开路的变压器，其负载为阻抗加大的测量仪表。

副边电流产生的降压和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。

电压互感器副边不能接过多的负载，且要求铁心不饱和。

注意事项：

副边绕组连同铁心必须可靠接地副边绝对不容许短路。

电压互感器二次侧只有1匝或者很少的匝数。

总的来说电压互感器一次侧的线圈匝数远远大于二次侧的线圈匝数，与电流互感器完全相反。