变电所基本知识.docx

变电所基本知识.docx

《变电所基本知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变电所基本知识.docx（33页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

变电所基本知识

变电所基本知识 发表于 2007-8-29 16:

45:

15 分使用道具小中大

楼主

1、变电所的作用：

变电所是连接发电厂、电网和电力用户的中间

环节，主要有汇集和分配电力、控制操作、升降电压等功能。

2、变电所的构成：

变压器、高压配电装置、低压配电装置和相应

建筑物。

3、变电所分类

⑴按作用分类

①升压变电所：

建在发电厂和发电厂附近，将发电机电压升高后

与电力系统连接，通过高压输电线路将电力送至用户。

②降压变电所：

建于电力负荷中心，将高压降低到所需各级电压，

供用户使用。

③枢纽变电所：

汇集电力系统多个大电源和联络线路而设立的

变电所，其高压侧主要以交换电力系统大功率为主，低压侧供给

工矿企业和居民生活用电等。

⑵按管理形式分类

①有人值班变电所：

所内有常驻值班员，对设备运行情况进行监

视、维护、操作、管理等，此类变电所容量较大。

②无人值班变电所：

不设常驻值班员，而是由别处的控制中心通

过远动设备或指派专人对变电所设备进行检查、维护，遇有操作

随时派人切换运行设备或停、送电。

⑶按结构型式分类

①屋外变电所：

一次设备布置在屋外。

高压变电所用此方式。

②屋内变电所：

电气设备均布置在屋内，市内居民密集地区或污

秽严重的地区、电压在 110KV 以下用此方式。

⑷按地理条件分类

地上变电所、地下变电所。

4、变电所的规模

按电压等级、变压器总容量和各级电压出线回路数表示。

电压等级以变压器的高压侧额定电压表示，如

35、110、220、330、500KV 变电所。

变压器总容量通常以全所主变压器的容量总和来表示。

各级电压出线回路数，根据变电所的容量和工业区用户来确定。

如一变电所有 5 条 35KV 输电线路、4 条 110KV 输电线路、3 条

10KV 用户配电线路，该所共有出线 12 回。

5、变电所的电气一次设备构成：

变压器、断路器、隔离开关、电流

互感器、电压互感器、架空母线、消弧线圈、并联电抗器、电力电

容器、调相机等设备。

6、变压器

⑴作用：

变换电压，将一种等级的电压变换成同频率的另一种等

级的电压。

⑵变压器的分类

①按相数分：

单相变压器、三相变压器。

②按用途分：

升压变压器、降压变压器和联络变压器。

③按绕组分：

双绕组变压器（每相各有高压和低压绕组）、三绕组

变压器（每相有高、中、低三个绕组）以及自耦变压器（高、低压侧

每相共用一个绕组，从高压绕组中间抽头）

⑶变压器结构

①铁芯：

用涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，用以构成耦合磁通的

磁路，套绕组的部分叫芯柱，芯柱的截面一般为梯形，较大直径

的铁芯叠片间留有油道，以利散热，连接芯柱的部分称铁轭。

②绕组：

是变压器的导电部分，用绝缘材料的铜线或铝线绕成圆

筒形，然后将圆筒形的高、低压绕组同心地套在芯柱上，低压绕

组靠近铁芯，高压绕组在外边，这样放置有利于绕组铁芯间的绝

缘。

③分接开关：

利用改变绕组匝数的方法来进行调压。

将绕组引出

的若干个抽头叫分接头，用以切换分接头的装置称分接开关；分

接开关又分为无载分接开关和有载分接开关，无载分接开关只能

在变压器停电情况下，才能切换；有载分接开关可以在带负荷情

况下进行切换。

④保护装置：

a、储油柜（油枕）：

调节油量，减少油与空气间的接触面，从而降

低变压器油受潮和老化的速度。

b、吸湿器（呼吸器）用以保持油箱内压力正常，吸湿器内装有硅

胶，用以吸收进入油枕内空气中的水分。

c、安全气道（防爆筒）：

它的出口处装有玻璃或薄铁板，当变压器

内部发生故障时，油气流冲破玻璃向外喷出，以降低油箱内压力，

防止爆破。

d、气体继电器：

当变压器内部故障时，变压器油箱内产生大量气

体使其动作，切断变压器电源，保护变压器。

e、净油器（热虹吸过滤器）：

利用油的自然循环，使油通过吸附剂

进行过滤、净化，防止油的老化。

f、温度计：

用以测量监视变压器油箱内上层油温，掌握变压器的

运行状况。

⑷变压器的冷却

①油浸自冷式：

铁芯和绕组直接浸于变压器箱体的油中，变压器

在运行中产生的热量经变压器油传递到油箱壁和散热器管，利用

管壁和箱体的辐射和周围空气对流，把热量带走，从而降低变压

器温升。

②油浸风冷式：

为了加快变压器油的冷却，在散热器上装有风扇，

以加速空气的对流，使油迅速冷却，达到降低变压器温升的目的。

③强迫油循环风冷或水冷式：

装有特殊油泵，强迫油在散热器内

循环，用风扇加速散热器冷却或利用特制设备将水通过散热器将

变压器油内热量带走，达到冷却变压器的目的。

7、断路器

⑴断路器的作用：

通过断路器将设备投入（接通）或退出（断开）运

行。

当电气设备或线路发生故障时，由继电保护动作控制断路器，

使故障设备或线路从电力系统中迅速切除，保证电力系统内无故

障设备的运行。

⑵断路器的构成：

开断元件、支持绝缘的元件、传动元件、基座以

及操动机构组成。

⑶断路器分类

①按电压等级分类：

按电压等级分有高压断路器

（10、35、110、220、330、500KV）和低压断路器（400V）。

②按灭弧介质分类：

少油或断路器（油仅用来灭弧，带电部分的

绝缘用瓷或有机绝缘材料，用油少）、多油式断路器（油既作绝缘，

又用来灭弧，用油多）、空气断路器（用压缩空气既作绝缘，又用

来灭弧）、真空断路器、六氟化硫断路器（以 SF6 气体作灭弧和绝

缘）以及自动产气和磁吹断路器等。

③按安装环境分类：

屋外式和屋内式。

⑷断路器的主要技术参数和运行基本要求

⑴主要技术参数：

额定电流、额定电压、额定开断电流、分闸时间、

合闸时间以及动稳定和热稳定电流等。

⑵运行基本要求：

工作可靠性、足够的开断能力、满足电力系统

要求的分闸时间、能实现重合闸、结构简单、价格低。

8、隔离开关

⑴隔离开关的作用：

将电气设备与带电部分隔离开，以保证电气

设备能安全地进行检修或故障处理；改变运行方式（如在双母线

接线的电路中，可将设备或线路从一组母线切换至另一组母线上）

⑵隔离开关的分类

①按安装地点分类：

屋内型和屋外型

②按绝缘支柱数目分类：

单立柱式、双立柱式、三柱式。

③按用途分类：

输配电用、发电机引出线用、变压器中性点接地

用和快分用四种。

④按断口两侧闭市接地刀情况分类：

单接地、双接地和不接地三

种。

⑤按触头运动方式分类：

水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插

入式。

⑥按现用操动机构分类：

手动、电动和气动操作等。

⑦按极数分为单极和三极隔离开关。

⑶对隔离开关的基本要求

①就有明显的断开点，易于鉴别是否与电源断开。

②断开点之间，应有可靠的绝缘，即就有足够的距离，在恶劣的

气象条件下或过电压相间闪络的情况下，不致从断开点击穿，以

保证检修人员的人身安全。

③运行中应有足够的热稳定和动稳定性，尤其不能因电动力作

用而自动断开，否则将会造成重大事故。

④结构就尽量简单，动作可靠，对带有接地刀的隔离开关，必须

有闭锁装置，保证先断开隔离开关再合上接地刀或先断开接地刀

再合上隔离开关的操作要求。

9、互感器

互感器是将高电压和大电流变换成适合仪表或保护装置使用的

低电压和电流。

⑴作用：

①互感器与测量仪表配合，对设备和线路的电压、电流、功率等

进行测量。

②互感器与继电器或保护装置配合，对电气设备、电力系统设备

进行保护。

③互感器能使测量仪表、继电保护装置与电气设备的高电压隔

离，保证运行值班员的人身安全和二次设备的安全。

④将电路的电压、电流变换成统一的标准值，以利仪表、继电器

等二次设备标准化。

⑵互感器的分类

①电压互感器的类型

a、电磁式电压互感受器：

单相干式、三芯五柱式、单相油浸式及

串级油浸式等。

b、电容式电压互感器：

单相油浸式，它由电容分压器和电磁单元

构成。

②电流互感器的类型

①干式电流互感器：

贯穿式、母线式、支持式三种，用天发电机

回路及开关柜中。

②油浸式电流互感器，多用于屋外配电装置。

③串级式电流互感器，几个中间电流互感器相互串联而成。

④次箱式电容型电流互感受器

10、消弧线圈：

主要用于中性点不直接接地的电力系统中，当发

生单相金属性接地故障时，补偿接地电容电流，使其值在允许的

范围内。

消弧线圈是一个带有铁芯的电感线圈，铁芯具有间隙，以使得到

较大的电感电流，线圈的接地侧有若干个抽头，以便在一定的范

围内分级调节电感的大小。

消弧线圈一般接于变压器或发电机的

中性点。

11、并联电抗器作用；削弱空载或轻载线路中的电容效应，降低

工频过电压；同时利用其中性点经小电抗接地来补偿潜供电流，

加速潜供电弧的熄灭。

12、电力电容器

⑴并联补偿电容器主要用于增加无功功率以及提高受电端电压

水平。

⑵串联补偿电容器用于 220KV 及以上的电力系统中，可以提高

线路的输送容量、系统稳定性和合理分布并联线间电容等。

在

110KV 及以下的系统中，可以改善线路电压水平，提高配电网络

输送能力。

⑶静止补偿器由电容器和可控饱和电抗器组成，兼有调相机及电

容器的优点。

13、调相机：

实际上它是一个空载运行的同步电动机，装于负荷

中心的变电所，用以补充无功功率、改善功率因数。

14、母线

⑴发电厂和变电所中各级电压配电装置的母线、各种电器之间的

连接用导线以及发电机、变压器等电气设备与相应的配电装置之

间的连接导线称母线。

⑵作用：

汇流、分配、传输电力。

⑶母线通常采用铝材；持续电流较大时，而且位置又狭窄的变压

器出线端以及环境对铝有腐蚀时，选用铜材；110KV 及以上的配

电装置，当采用硬导线时，必须有足够的力学强度和安全系数，

一般常用铝锰合金材料。

⑷导线（体）的截面形状

①矩形母线：

在 35KV 以上的屋外配电装置，大多数采用矩形截

面母线，矩形母线散热较好。

②圆形线圈：

35KV 以上的屋外配电装置中，大多数采用圆形截

面母线。

因为圆形截面导线无电场集中的现象，不会引起电晕。

在 110KV 及更高电压的屋外配电装置中，一般采用钢芯铝芯铝

绞线或管形母线。

③大电流母线：

对于大容量发电机，因工作电流很大，可采用多

条矩形母线来增加载流量。

每条的截面相同，用母线厚度相同的

距离，以利散热。

当每相三条矩形母线不能满足要求时，可采用

槽形母线。

④水内冷母线：

载流能力比普通母线高几倍，用于水内冷发电机

绕组中。

15、绝缘子

⑴绝缘子作用：

用来支持导线，并使其绝缘的器件。

⑵绝缘子的分类

①按用途分：

高压绝缘子：

电站电器绝缘子和线路绝缘子。

低压绝缘子用于低压架空线路、低压布线、通信线路等。

②按主绝缘材料分：

瓷绝缘子、玻璃绝缘子、有机材料绝缘子和

复合绝缘子。

③按结构分：

A 型、B 型和高压套管。

高压套管供导线穿过墙壁、

箱壳等，并使导体与墙壁、箱、壳等绝缘。

高压套管分充液套管、

充气套管、油浸纸套管和电容套管等。

16、变电所二次回路的概念

⑴组成：

变电所的电气二次回路由测量仪表、监察装置、信号装

置、控制和同步装置、继电保护和自动装置等组成。

⑵作用：

保证电气一次设备安全、可靠运行的重要组成部分。

⑶任务：

监视电气一次设备和电力系统的工作状况、控制电气一

次设备，并在电气一次设备及电力系统发生故障时，能使故障部

分迅速退出运行或给值班员提供信号，以便采取措施及时处理。

17、测量和监视：

为保证电气设备安全经济运行，必须装设测量

仪表以及记录型仪表、同步设置、绝缘监察装置，这些仪表和装

置与电压互感器、电流互感器的二次绕组相连接。

18、信号回路

⑴、事故信号：

当电气一次设备或电力系统发生事故时，如任何

一台断路器因故障引起掉闸后，随即发出音响信号和闪光信号，

提醒运行人员，采取措施进行处理。

事故信号就具重复动作的性

质。

⑵、预告信号：

变电所设备发生不正常运行和异常运行时，必须

发出预告音响信号，同时发出光字信号，通知运行值班员电气设

备发生了异常运行状况，或提示运行人员注意设备有可能引起事

故。

19、操作电源：

变电所中，对断路器或其他电气设备远距离控制，

对操作、信号、继电保护装置、自动装置等运行，要有专用电源供

电，此电源为直流电源。

⑴蓄电池组直流系统：

由蓄电池组、充电机和浮充电机等组成一

套独立的直流系统。

它担负变电所全部电气设备的操作电源、信

号电源、继电保护装置和自动装置的电源等到。

当变电所内交流

电源消失时，还供给事故照明及重要设备的电源。

⑵硅整流电容储能直流系统：

采用硅整流器装置，从交流系统获

得的直流电源，要求有可靠的交流电源。

当发生故障时，交流电

压下降，从而使直流系统电压也下降，严重时引起继电保护装置

拒绝动作。

为了让保护装置可靠动作和保证故障设备的断路器跳

闸，利用电容储能装置释放电能，使保护可靠地动作。

⑶复式整流直流系统：

采用复式整流装置和硅整流电容储能装置

作为直流电源，节省了建设投资费用，缺点是当交流电源全部消

失时，不失去操作电源的危险。

20、继电保护及安全自动装置

⑴继电保护和安全自动装置的基本要求：

可靠性、安全性、灵敏

性、选择性、速动性。

⑵继电保护分类：

主保护和后备保护。

主保护在发生故障时，就

首先正确可靠地动作，在最短时间内或不带时限地切除保护范围

内的故障。

如变压器的差动保护、输电线路的高频保护、距离保

护、零序电流保护等。

后备保护是当被保护电气设备、输电线路的主保护或断路器失灵

时起作用的保护，如变压器、输电线路的过流保护。

⑶安全自动装置：

如输电线路自动重合闸装置，厂用电备用电源

自动投入装置，变电所母线或分段母线备用电源自动投入装置，

自动按频率减载装置，电气制动和自动切机装置等。

21、变电所的主接线方式

（1）单母线接线方式：

电源和送出线都连接在一条公共母线上。

优点：

接线简单，操作方便，投资少；

缺点：

由于电源与送出线连接在一条母线上，当电源断路器或母

线故障时，会造成全所及用户停电，故此接线方式只适用于小型

发电厂或变电所。

⑵双母线接线（单断路器双母线）：

有两组母线，一组工作另一组

备用，也可以同时工作。

两组母线通过母联断路器连接。

每回路

装有一个断路器，两组隔离开关并分别接于两组母线上。

优点：

在检修母线或母联断路器时，可不中断对用户供电；当一组

母线发生故障，另一组母线可继续供电，缩小停电范围；当任一

台断路器故障时，可倒换运行方式，由母联断路器代替故障断路

器；运行方式灵活。

缺点：

接线方式复杂，在倒换运行时，有发生误操作的可能；由于

采用了过多的设备，建设投资较大。

适用于大中型火电厂、变电

所和超高压变电所。

（3）带旁路母线的单断路器双母线接线:

当一台断路器检修、故障

时，可由旁路母线断路器经旁路母线向用户供电。

提高了运行的

灵活性和供电的安全性、可靠性、连续性。

----复制自天工网 

变电站基本知识

学习中看的资料 2009-12-08 09:

16:

16 阅读 274 评论 0 字号：

大

中小 订阅

电力是以电能作为动力的能源。

发明于 19 世纪 70 年代，电力的

发明和应用掀起了第二次工业化高潮。

成为人类历史 18 世纪以

来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。

既是是当今的互联网时代们仍然对电力有着持续增长的需求，

因为们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。

不可否认新

技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。

20 世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成

就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生

产与消费系统。

它将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成

电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。

产生电力的方式：

火力发电（煤）、太阳能发电、大容量风力发电技

术、核能发电、氢能发电、水利发电、垃圾焚烧发电等，21 世纪能

源科学将为人类文明再创辉煌。

燃料电池燃料电池是将氢、天

然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能直接转换成电能的一类化

学电源。

生物质能的高效和清洁利用技术生物质能是以生物质为

载体的能量。

输电

电能的传输。

它和变电、配电、用电一起，构成电力系统的整体功

能。

通过输电，把相距甚远的（可达数千千米）发电厂和负荷中心

联系起来，使电能的开发和利用超越地域的限制。

和其他能源的

传输（如输煤、输油等）相比，输电的损耗小、效益高、灵活方便、

易于调控、环境污染少；输电还可以将不同地点的发电厂连接起

来，实行峰谷调节。

输电是电能利用优越性的重要体现，在现代

化社会中，它是重要的能源动脉。

输电线路按结构形式可分为架空输电线路和地下输电线路。

前者

由线路杆塔、导线、绝缘子等构成，架设在地面上；后者主要用电

缆，敷设在地下（或水下）。

输电按所送电流性质可分为直流输电

和交流输电。

19 世纪 80 年代首先成功地实现了直流输电，后因

受电压提不高的限制（输电容量大体与输电电压的平方成比例）

19 世纪末为交流输电所取代。

交流输电的成功，迎来了 20 世纪

电气化时代。

20 世纪 60 年代以来，由于电力电子技术的发展，

直流输电又有新发展，与交流输电相配合，形成交直流混合的电

力系统。

输电电压的高低是输电技术发展水平的主要标志。

到 20 世纪 90

年代，世界各国常用输电电压有 220 千伏及以下的高压输电

330～765 千伏的超高压输电，1000 千伏及以上的特高压输电。

变电

电力系统中，发电厂将天然的一次能源转变成电能，向远方的电

力用户送电，为了减小输电线路上的电能损耗及线路阻抗压降，

需要将电压升高；为了满足电力用户安全的需要，又要将电压降

低，并分配给各个用户，这就需要能升高和降低电压，并能分配

电能的变电所。

所以变电所是电力系统中通过其变换电压、接受

和分配电能的电工装置，它是联系发电厂和电力用户的中间环节，

同时通过变电所将各电压等级的电网联系起来，变电所的作用是

变换电压，传输和分配电能。

变电所由电力变压器、配电装置、二

次系统及必要的附属设备组成。

变压器是变电所的中心设备，它利用电磁感应原理。

配电装置是变电所中所有的开关电器、载流导体辅助设备连接在

一起的装置。

其作用是接受和分配电能。

配电装置主要由母线、

高压断路器开关、电抗器线圈、互感器、电力电容器、避雷器、高

压熔断器、二次设备及必要的其他辅助设备所组成。

二次设备是指一次系统状态测量、控制、监察和保护的设备装置。

由这些设备构成的回路叫二次回路，总称二次系统。

二次系统的设备包含测量装置、控制装置、继电保护装置、自动

控制装置、直流系统及必要的附属设备。

配电

1.电力系统电压等级与变电站种类

电力系统电压等级有 220/380v（0.4 kv），3 kv、6 kv、10 kv、20

kv、35 kv、66 kv、110 kv、220 kv、330 kv、500 kv。

随着电机制造

工艺的提高，10 kv 电动机已批量生产，所以 3 kv、6 kv 已较少使

用，20 kv、66 kv 也很少使用。

供电系统以 10 kv、35 kv 为主。

输

配电系统以 110 kv 以上为主。

发电厂发电机有 6 kv 与 10 kv 两

种，现在以 10 kv 为主，用户均为 220/380v（0.4 kv）低压系统。

根据《城市电力网规定设计规则》规定：

输电网为 500kv、330

kv、220kv、110kv，高压配电网为 110kv、66kv，中压配电网为

20kv、10kv、6 kv，低压配电网为 0.4 kv（220v/380v）。

发电厂发出 6 kv 或 10 kv 电，除发电厂自己用（厂用电）之外，也

可以用 10kv 电压送给发电厂附近用户，10kv 供电范围为

10km、35kv 为 20~50km、66kv 为 30~100km、110kv 为

50~150km、220 kv 为 100~300km、330 kv 为 200~600km、500 kv

为 150~850km。

2.变配电站种类

电力系统各种电压等级均通过电力变压器来转换，电压升高为升

压变压器（变电站为升压站），电压降低为降压变压器（变电站为

降压站）。

一种电压变为另一种电压的选用两个线圈（绕组）的双

圈变压器，一种电压变为两种电压的选用三个线圈（绕组）的三圈

变压器。

变电站除升压与降压之分外，还以规模大小分为枢纽站，区域站

与终端站。

枢纽站电压等级一般为三个（三圈变压器），550kv

/220kv /110kv。

区域站一般也有三个电压等级（三圈变压器），220

kv /110kv /35kv 或 110kv /35kv /10kv。

终端站一般直接接到用户，

大多数为两个电压等级（两圈变压器）110kv /10 kv 或 35 kv /10

kv。

用户本身的变电站一般只有两个电压等级（双圈变压器）110

kv /10kv、35kv /0.4kv、10kv /0.4kv，其中以 10kv /0.4kv 为最多。

3.变电站一次回路接线方案

1）一次接线种类

变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站之后，所有电力设

备（变压器及进出线开关等）的相互连接方式。

其接线方案有：

线

路变压器组，桥形接线，单母线，单母线分段，双母线，双母线分

段，环网供电等。

2）线路变压器组

变电站只有一路进线与一台变压器，而且再无发展的情况下采用

线路变压器组接线。

3）桥形接线

有两路进线、两台变压器，而且再没有发展的情况下，采用桥形

接线。

针对变压器，联络断路器在两个进线断路器之内为内桥接

线，联络断路器在两个进线断路器之外为外桥接线。

4）单母线

变电站进出线较多时，采用单母线，有两路进线时，一般一路供

电、一路备用（不同时供电），二者可设备用电源互自投，多路出

线均由一段母线引出。

5）单母线分段

有两路以上进线，多路出线时，选用单母线分段，两路进线分别

接到两段母线上，两段母线用母联开关连接起来。

出线分别接到

两段母线上。

单母线分段运行方式比较多。

一般为一路主供，一路备用（不合

闸），母联合上，当主供断电时，备用合上，主供、备用与母联互

锁。

备用电源容量较小时，备用电源合上后，要断开一些出线。

这

是比较常用的一种运行方式。

对于特别重要的负荷，两路进线均为主供，母联开关断开，当一

路进线断电时，母联合上，来电后断开母联再合上进线开关。

单母线分段也有利于变电站内部检修，检修时可以停掉一段母线，

如果是单母线不分段，检修时就要全站停电，利用旁路母线可以

不停电，旁路母线只用于电力系统变电站。

6）双母线

双母线主要用于发电厂及大型变电站，每路线路都由一个断路器

经过两个隔离开关分别接到两条母线上，这样在母线检修时，就

可以利用隔离开关将线路倒在一条件母线上。

双母线也有分段与

不分段两种，双母线分段再加旁路断路器，接线方式复杂，但检

修就非常方便了，停电范围可减少。

4.变配电站二次回路

1）二次回路种类

变配电站二次回路包括：

测量、保护、控制与信号回路部分。

测量

回路包括：

计量测量与保护测量。

控制回路包括：

就地手动合分闸、

防跳联锁、试验、互投联锁、保护跳闸以及合分闸执行部分。

信号

回路包括开关运行状态信号、事故跳闸信号与事故预告信号。

2）测量回路

测量回路分为电流回路与电压回路。

电流回路各种设备串联于电

流互感器二次侧（5a），电流互感器是将原边负荷电流统一变为

5a 测量电流。

计量与保护