变电站简介(全部一次、二次设备).pptx

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一、电力系统的组成火力发电：

常规发电，占总的发电量80，主要是燃煤机组，部分有烧天然气和燃油机组。

将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。

主要由燃烧、汽水、电气系统三部分组成；可分为凝气式火电厂和热电厂两类，通常运行寿命25年。

1、发电企业水力发电：

占总的比例13.8-15.5。

利用水能发电，可分为堤坝式、径流式（如葛洲坝）、抽水畜能三类；水轮机组工作灵活，能迅速适应负荷急剧变化，一般从机组启动、并网到带负荷只需几分钟即可完成；通常运行寿命50年。

核能发电：

占总的比例3.5-4.5，采用原子核裂变时释放出来的能量发电。

它与火力发电极其相似。

只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。

风力发电：

占总的比例0.8-0.9，优点：

清洁，环境效益好；可再生，永不枯竭；基建周期短、投资少；装机规模灵活；技术相对成熟。

缺点：

噪声，视觉污染；占用大片土地；不稳定，不可控；目前成本仍然很高。

其他发电：

占总的比例0.5-0.8地热发电光伏发电潮汐发电电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网，简称电网。

它包含变电、输电、配电三个单元。

电力网的任务是输送与分配电能，改变电压。

2、电网电压等级划分：

1000kV及以上的电压称为特高压；330kV750kV称为超高压；3kV200kV称为高压，也有将220kV列为超高压的；3kV35kV也可称为中压；0.4kV及以下则称为低压。

电网划分：

地方电力网：

电压等级在35kV及以下，供电半径在2050km以内；区域电力网：

电压等级在35kV以上（一般为110kV220kV），供电半径超过50km，联系较多发电厂的网络；超高压远距离输电网：

电压等级为330kV500kV的网络，其主要任务是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心，同时还联系若干区域电力网形成跨省、跨地区的大型电力系统。

一级用户（负荷）；突然停电会给用户造成重大经济损失设备损坏或人员伤亡的用户。

如；大型矿山、大型钢铁厂等等。

对一级用户必须有两个独立的电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级用户不间断供电。

二级用户（负荷）；突然停电会给用户造成重大经济损失。

一般制造企业；大型商场等等。

对于二级负荷一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部或大部分二级用户的供电。

三级用户（负荷）；其他小工业用户，民用用户等等。

对于三级负荷一般只需一个电源供电。

3、用户1.以变电站类型划分：

（1）升压型变电站；把某种电压升高到另一种电压，进行输送。

多用在发电厂的升压变电站。

（2）降压型变电站；把某种电压降低适合于用户使用的电压进行配送。

一种电压变为另一种电压选用两个线圈的（绕组）双圈变压器。

一种电压变为两种电压的选用三个线圈的三圈变压器。

二、变电站的种类2.根据变电站在系统中的地位和作用：

（1）枢纽变电站：

在系统处于枢纽地位，一般为500或330KV。

全所停电，引起系统解列或瘫痪。

（2）中间变电站：

一般设在高压和超高压主要环线线路或系统主要干线的接口处，起中间环节作用，电压为220330KV。

全所停电，引起区域网解列。

（3）地区变电站：

主要给所属地区供电，电压一般为110220KV。

全所停电，引起所属地区停电。

（4）企业变电站：

工矿企业专用变电站，电压一般为110KV，中大企业多为220KV。

全所停电，引起该企业停电。

（5）终端变电站：

在输电线路的终端，直接向用户供电，电压多为110KV。

全所停电，引起用户停电。

（6）开关站：

无变压器，只起汇集、分配电能的作用，电压为10KV。

（7）其他行业用处的专业性的变电站，如：

冶炼行业用的整流型变电站；地铁专用变电站、工矿变电站等等。

三、变电站的作用其功能是变换电压等级、汇集配送电功能，以满足电力系统与用户的需要。

电是一种特殊产品，既产供销瞬间完成。

发电厂是产的功能，变电站起到供销的功能。

发电厂的升压变电站把发电机出口电压升到所需要的电压，经必要的输电线路把电能输送到较远的地方的降压变电站把电压降到用户所使用的电压等级以满足用户的需要。

变电站是把一些电气设备组装起来，用以切断或接通必要的设备形成系统的完整性，改变或调整电压，满足系统的需要。

在电力系统中变电站是输电和配电的集结点。

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，他通过其变压器将各级电压的电网联系起来。

四、变电站电气设备为了满足电能的生产、输送和分配的需要，发电厂和变电站中安装有各种电气设备，用于实现起动、转换、监视、测量、调整、保护、切换和停止等操作。

按电压等级可分为高压电器和低压电器；按所起的作用不同，电气设备可分为一次设备和二次设备两大类。

变电站中凡直接用来接受与分配电能以及与改变电能电压相关的所有设备，均称为一次设备或主设备。

由于大都承受高电压，故也多属高压电器或设备。

它们包括主变压器、断路器、隔离刀闸、母线、互感器、电抗器、补偿电容器、避雷器以及进出变电所的输配电线路等。

由一次设备连接成的系统称电气一次系统或电气主接线系统。

1、变电站一次主设备

（1）电力变压器变压器是一种静止的电气设备，属于一种旋转速度为零的电机。

电力变压器在工作时，可将电能由它的一次侧经电磁能量的转换传输到二次侧。

同时根据输配电的需要将电压升高或降低。

变压器的分类按用途分：

升压变压器：

使电力从低压升为高压，然后经输电线路向远方输送；降压变压器：

使电力从高压降为低压，再由配电线路对近处或较近处线路供电按相数分：

单相变压器；三相变压器按绕组分：

单绕组变压器（为两级电压的自耦变压器）双绕组变压器三绕组变压器按绕组材料分有：

铜线变压器；铝线变压器。

按调压方式分有：

无载调压变压器；有载调压变压器。

按冷却介质和冷却方式分有：

油浸式变压器：

冷却方式一般为自然冷却，风冷却，强迫风冷却等；干式变压器：

绕组置于气体中（空气或六氟化硫气体），或是浇注环氧树脂绝缘。

按铁芯结构分类：

心式变压器和壳式变压器。

某220kV变电站SFSZ9-220/120000主变压器，主变压器在输变电网络中承担变换电压等级的作用，利用电磁感应的原理来改变交流电压，升压变压器将低电压变换成能远距离输送的高电压，降压变压器将高电压变换成各级用户所需的低电压。

（2）母线220kV母线型号LGJ-300/20，母线将各个电气间隔共同连接，其作用是汇集、分配和传送电能，使停送电操作灵活，并可方便母线上所连接的各个电气设备检修与投运。

（3）高压断路器高压断路器是电力系统中最重要最复杂的电气设备之一。

它具有完善的灭弧装置和高速传动机构，能接通和断开各种情况下高压电路中的电流，用以完成主接线运行方式的改变和尽快切除故障电路。

高压断路器型号HPL-245E1，高压断路器用来开断电力系统正常时的负荷电流和空载电流，还可以与继电保护与自动装置配合，快速切断短路电流。

原理：

油断路器利用变压器油在电弧高温作用下分解出大量的氢气进行灭弧。

油断路器缺点：

1.易爆炸；2.油泄露；3.维修周期短；4.污染环境。

在多油断路器中，油不仅作为绝缘介质，而且还可以作为灭弧介质。

因此用油量多，钢材消耗也多；少油断路器中，油只作为灭弧介质，因此用油量少、体积小、耗用钢材少油断路器空气断路器以压缩空气作为灭弧介质。

优点：

具有灭弧能力强、动作迅速等优点。

缺点：

结构复杂、工艺要求高、有色金属消耗多。

用途：

空气断路器用在110KV及以上的电力系统中。

空气断路器SF6断路器采用具有优良的灭弧能力和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质。

优点：

具有开断能力强、动作快、体积小等优点。

缺点：

金属消耗多，价格较贵。

SF6气体泄露与空气作用生成有毒的低氟化硫，危害人体健康。

用途：

110kV以上的高压系统。

SF6断路器“Y”布置“T”布置“I”布置SF6断路器类型落地罐式SF6断路器类型真空断路器真空断路器是在高度真空中灭弧。

优点：

是可以频繁操作，维护工作量小，体积小等。

真空断路器用于灭弧的动、静触头封在真空泡内，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质，因而带来了其它类型断路器无法比拟的优点。

用途：

电压等级较低（335KV）要求频繁操作、户内装设的场合。

（4）隔离开关隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备，在分闸状态有明显可见的断口，在合闸状态能可靠地通过正常工作电流和短路故障电流，但不能用其开断正常的工作电流和短路故障电流。

隔离开关的主要作用：

1隔离电源：

隔离开关断开点明显可见，隔离开关的动触头和静触头断开后，两者之间的距离应大于被击穿时所需的距离，以保证安全。

2倒闸操作：

运行、备用、检修时用来配合断路器协同完成倒闸操作。

如倒母线操作。

3分、合小电流：

隔离开关没有灭弧装置，因此仅能用来分、合只有电压没有负荷电流的电路。

否则在隔离开关的触头间形成强大电弧，危及设备和人身安全，造成重大事故。

一般只能在断路器已将电路断开的情况下，才能接通断开。

但隔离开关也具有一定的分、合小电流的能力。

如：

能用来分、合电压互感器、避雷器或分、合变压器的接地中性点；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；关合电容电流不超过5A的空载线路等。

隔离开关的分类：

（1）按装设地点可分为户内式和户外式。

（2）按极数可分为单极和三极。

（3）按绝缘支柱数目可分为单柱式、双柱式、三柱式。

（4）按隔离开关的动作方式可分为闸刀式、旋转式、插入式。

（5）按有无地刀可分为有接地隔离开关和无接地隔离开关。

（6）按所配操动机构可分为手动式、电动式、气动式、液压式。

户外式户内式隔离开关的分类三极式单极式单柱式双柱式三柱式电压互感器是将系统的高电压改变为标准的低电压（l00V或100/3）电流互感器是将高压系统中的电流或低压系统中的大电流改变为低压的标准小电流（5A或lA）。

互感器在电力系统中的接线原理图（5）互感器互感器是一种特殊的变压器。

互感器分电压互感器和电流互感器两大类，它们是供电系统中测量和保护用的重要设备。

220kV电流互感器型号LB6-220，电流互感器起到变流和电气隔离作用。

便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流。

它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，将高电流按比例转换成低电流。

电流互感器电流互感器工作原理电流互感器是按电磁感应原理工作的，其结果与普通变压器相似。

它的一次绕组匝数很少，串联在电路里，其电流的大小取决于线路的负载电流，由于接在二次侧的电流线圈的阻抗很小，所以电流互感器正常运行时，相当于一台短路运行的变压器。

利用一、二次绕组不同的匝数比就可以将系统的大电流变为小电流来测量。

220kV母线电压互感器型号JDCF-220W2，母线电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。

同时电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离，并使二次设备简单化。

电压互感器电压互感器工作原理互感器的高压绕组与被测电路并联，低压绕组与测量仪表电压线圈并联。

电压互感器是利用电磁感应原理工作的，类似于一台降压变压器。

由于电压线圈内阻抗很大，电压互感器运行时，相当于一台空载变压器。

二次侧不能短路，否则绕组被烧毁。

（6）避雷器220kV氧化锌避雷器型号Y10W-200/520，氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。

（7）电抗器电抗器在电网中可以限制短路电流和高次谐波，维持母线有较高残压，图中所示的是母线并联电抗器，作用主要是限制主变低压侧母线短路电流对主变绕组的冲击750kV系列，特高压油浸式并联电抗器并联电抗器并联接在高压母线或高压输电线路上。

它是一个带间隙铁芯（或空芯）的线性电感线圈，它的铁芯和线圈浸泡在盛有变压器泊的油箱中。

因此，它是采用油冷却的、外形似变压器的油浸电抗器。

串联电抗器串联接在高压电路中。

它是一个不带铁芯（空心）的线性电感线圈，串联电抗器的线圈绕在干燥的、表面涂有漆的水泥支柱上，水泥支柱用支柱绝缘子与地绝缘，摆放在室内。

因此，它是一个用空气冷却的干式电抗器。

（8）电容器10kV电容器成套装置电容器型号BAMH212/3-6000-1*3W串联电抗器型号CKDGKL-10-120/415.7-6W电容器组用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。

成套装置中的电抗器可限制合闸涌流和高次谐波。

220kV结合滤波器型号JL-400-5-B8Z高频成套设备的组成之一。

与耦合电容器配合使高压强电与高频设备进一步隔离，并抑制其它频率信号的干扰，又能使高频通路的输入阻抗与高频电缆的输入阻抗相匹配，以利于高频信号的传输。

220kV耦合电容器型号WCC220-5H高频成套设备的组成之一。

利用电容元件Zc=1/2fc的通高频、阻工频特性，使强电和弱电通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。

带有电压抽取装置的耦合电容器还可抽取工频电压供保护及重合闸使用。

（9）高频阻波器220kV高频阻波器型号XZK-1000-1.0/31.5-B5高频成套设备的组成之一。

线路阻波器是串联在电力输电线上的重要设备，它为利用电力线传送高频保护和载波系统的分流信号构成通道；阻止高频信号向分支线传送，并抑制变电站对载波系统的分流影响，同时正常地转送工频电流。

定义和分类：

对一次设备进行监察、测量、控制和保护的辅助设备称为二次设备。

它主要包括测量、计量仪表，继电保护和自动装置，远动装置，通信装置，操作电源系统。

二次回路二次设备按一定的顺序连成的电路称为二次电路或二次回路。

它包括交流电压回路、交流电流回路、控制和信号回路、继电保护及自动装置回路、操作电源系统。

2、变电站二次设备

（1）电压互感器的二次回路：

电压互感器的接线方式电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、电压互感器的接线方式继电保护和自动装置的要求。

应装设短路保护应装设短路保护：

熔断器（35kv及以下）或快速自应装设短路保护动开关（110kv及以上，熔断器动作较慢，防止距离误动）安全接地（保护接地）：

应有一个可靠的接地点，B相接地（35kv及以下），N相接地（110kv及以上）。

应有防止二次回路向一次回路反馈电压的措施对于双母线，应有可靠的二次切换回路。

（2）电流互感器二次回路：

电流互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置的要求。

应有防止开路的措施安全接地（保护接地）：

应有一个可靠的接地点，但不允许有多个接地点。

保证电流互感器的准确度，二次负载不应大于允许值。

保证极性连接正确（3）操作电源：

为控制信号测量及继电保护装置提供可靠的工作电源。

蓄电池直流电源UPS+电源变换式直流电源：

UPS+整流复式整流直流电源：

有所用变和电流互感器+铁磁谐振稳压器经整流供电硅整流电容储能直流电源：

硅整流设备和电容器，用于小容量、终端变电站交流操作电源：

用于终端变电站（4）隔离开关的控制与闭锁回路（五防）：

防止带负荷拉合刀闸防止误入带电间隔防止误分、合断路器防止带电挂接地线（检修时可挂接地线）防止带地线合刀闸（5）中央信号系统：

事故信号断路器事故跳闸，音响信号引起注意，灯光信号便于判断发生故障的设备及故障的性质。

事故音响信号采用蜂鸣器（电笛，电喇叭）预告信号包括：

过负荷、变压器轻瓦斯保护动作、变压器油温过高、电压互感器二次回路断线、交直流回路绝缘损坏、控制回路断线及操作机构异常等。

预告音响信号采用电铃。

（6）二次接线图：

定义及分类：

二次接线图是用二次设备特定的图形和文字符号表示二次设备互相连接的电气接线图。

包括二次电路图和安装接线图。

二次电路图：

用于详细描述二次电路、设备的基本组成部分、作用原理和连接关系，并作为编制安装接线图的依据。

他包括原理接线图和展开接线图。

安装接线图:

用于二次回路的安装接线。

二次图定义：

根据电能输送、分配的要求，表示一次设备相互之间的连接关系，以及本变电站与电力系统的电气连接关系的电路称为一次电路，也称电气主接线。

二次设备连成的电路称为二次电路，也称为二次接线。

电气主接线一般绘制成单线图，即仅绘出三相交流电路中一相的连接情况。

3、电气主接线

（1）单母线接线分类：

由于出线少，容量小，对供电可靠性要求不高的变电站。

（2）单母线分段接线由于出线较少，电压较低，装设有两台变压器，重要负荷由两回线供电的变压站。

（3）带旁路的单母线接线用于进出较多的3510KV变电站。

35KV8110KV6220KV4时架设旁路母线。

（4）双母线接线用于引出线和电源较多，负荷大，要求可靠性和灵活性高的变电站或发电厂。

610kv短路容量大，有出线电抗器的装置；3563kv出线超过八回或电源较多负荷较大的装置；110220kv出线超过5回，或在系统中处于重要位置出线不少于4回的装置。

（5）双母线分段接线多用于与220kv电力网连接的大型发电厂以及选用气体绝缘金属封闭电器330500kv枢纽变电站。

GIS的概念：

六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（GaslnsulatedSwitchgear）简称GIS.它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。

4、GISGIS的特点：

1小型化：

因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质，所以能大幅度缩小变电站的体积，实现小型化。

2可靠性高：

由于带电部分全部密封于惰性SF6气体中，大大提高了可靠性。

3安全性好：

带电部分密封于接地的金属壳体内，因而没有触电危险。

SF6气体为不燃烧气体，所以无火灾危险。

4杜绝对外部的不利影响：

因带电部分以金属壳体封闭，对电磁和静电实现屏蔽，噪音小，抗无线电干扰能力强。

5安装周期短6维护方便，检修周期长GIS设备的组成根据安装地点可分为户内式和户外式两种GIS的结构