變電站運行及電力系統(tǒng)

1、變電站設備與電力系統(tǒng)小組成員：高琛輝 李海超 趙杰 趙括 一、變電站概述 二、電力系統(tǒng) 三、變電站主接線四、變電站主要設備 （一）變電站的作用（一）變電站的作用 1.作用作用2.組成組成（二）變電站的類型（二）變電站的類型（1） 樞紐變電站樞紐變電站（2） 中間變電站中間變電站（3） 地區(qū)變電站地區(qū)變電站（4）終端變電站）終端變電站（5）用戶變電站）用戶變電站當主要功率方向是由變壓器的低壓側(cè)流向變壓器的高壓側(cè)時，當主要功率方向是由變壓器的低壓側(cè)流向變壓器的高壓側(cè)時，稱為稱為升壓變電站升壓變電站；而當主要功率方向是由變壓器的高壓側(cè)流；而當主要功率方向是由變壓器的高壓側(cè)流向變壓器的低壓側(cè)時，稱為向

2、變壓器的低壓側(cè)時，稱為降壓變電站降壓變電站。 系統(tǒng)樞紐變電站處于電力系統(tǒng)樞紐變電站處于電力系統(tǒng)樞紐位置，匯集有多系統(tǒng)樞紐位置，匯集有多個大電源，也就是多個大個大電源，也就是多個大型發(fā)電廠發(fā)出的電力均通型發(fā)電廠發(fā)出的電力均通過高壓或超高壓輸電線路過高壓或超高壓輸電線路送至樞紐變電站。一般為送至樞紐變電站。一般為500千伏或千伏或330千伏的電千伏的電壓等級。壓等級。中間變電站中間變電站其電壓等級多為其電壓等級多為220330千伏，高壓側(cè)以千伏，高壓側(cè)以交換功率為主或使高壓長距交換功率為主或使高壓長距離輸電線路分段。另外，中離輸電線路分段。另外，中間變電站也降壓向所在地區(qū)間變電站也降壓向所在地區(qū)用

3、戶供電。全站停電時，將用戶供電。全站停電時，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。引起區(qū)域電網(wǎng)解列。地區(qū)變電站是一個地區(qū)或地區(qū)變電站是一個地區(qū)或城市的主要變電站，最高城市的主要變電站，最高電壓一般為電壓一般為110220千千伏。如發(fā)生全站停電事故，伏。如發(fā)生全站停電事故，將會造成地區(qū)電網(wǎng)的瓦解，將會造成地區(qū)電網(wǎng)的瓦解，影響整個地區(qū)的供電。影響整個地區(qū)的供電。終端變電站處于輸電線路終端，終端變電站處于輸電線路終端，一般經(jīng)降壓后直接向用戶供電，一般經(jīng)降壓后直接向用戶供電，電壓一般為電壓一般為110千伏及以下。千伏及以下。全站停電時，僅使其所供的用全站停電時，僅使其所供的用戶中斷供電。戶中斷供電。 變電站（一般也稱為

4、變電站（一般也稱為變電所）是聯(lián)系發(fā)電變電所）是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，起著轉(zhuǎn)換電壓、環(huán)節(jié)，起著轉(zhuǎn)換電壓、集中和分配電能的作集中和分配電能的作用。用。 變電站變電站由變壓器、由變壓器、配電裝置、控制及配電裝置、控制及信號裝置、繼電保信號裝置、繼電保護及自動裝置以及護及自動裝置以及所需的建筑物和構(gòu)所需的建筑物和構(gòu)筑物等組成。筑物等組成。 用戶變電站用戶變電站是用戶接受、轉(zhuǎn)換和分是用戶接受、轉(zhuǎn)換和分配電能的中心，用戶變電站都是降配電能的中心，用戶變電站都是降壓變電站。根據(jù)它服務的對象可分壓變電站。根據(jù)它服務的對象可分為：工廠企業(yè)變電站、礦山（井下）為：工廠企業(yè)變電站、礦山（

5、井下）變電站、（鐵道）牽引變電站、農(nóng)變電站、（鐵道）牽引變電站、農(nóng)村變電站、一般單位變電站等。村變電站、一般單位變電站等。 二、電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)(system)， 由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置(主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等)轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應到各負荷中心。由于電源點與負荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應與負荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。1有有母母線線單母線單母線雙母

6、線雙母線不分段單母線接線分段單母線接線分段單母線帶旁路母線接線不分段雙母線接線分段雙母線接線雙母線帶旁路母線接線雙斷路器雙母線接線一臺半斷路器接線無無母母線線橋式連接橋式連接多角形連接多角形連接單元連接單元連接電氣主接線圖的基本形式電氣主接線圖的基本形式 電氣主接線的基本形式：有母線接線和無母線接線。母線是匯流線，用以匯集電能和分配電能的，是發(fā)電廠和變電所的重要裝置。電氣主接線的類型如下：內(nèi)橋接線外橋接線線路變壓器單元接線發(fā)電機變壓器單元接線發(fā)電機變壓器擴大單元接線三、變電站主接線圖2-9雙斷路器雙母線接線有匯流母線有匯流母線雙斷路器雙母線接雙斷路器雙母線接線線 電氣主接線電氣主接線 無母線接

7、線無母線接線一、橋式接線 當只有兩臺變壓器和兩條線路時，宜采用橋式接線。橋式接線根據(jù)斷路器的安裝位置可分為內(nèi)橋接線（圖a）和外橋接線（圖b）兩種。 橋式接線沒有母線，因而不會發(fā)生由母線故障或檢修所引起的停電，經(jīng)濟性和可靠性有所提高。1.內(nèi)橋接線 內(nèi)橋接線的橋斷路器QF3接在變壓器側(cè)，另外兩臺斷路器QF1和QF2接在線路上，圖（a）所示。段段L1電源電源L2L3WBWBaQFjQSaQSa1QSjQSj（b)圖5-10 雙母線帶旁路接線（b）母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器接線（一） 單元接線時無母線中最簡單的一種接線形式，也是主接線基本形式中最簡單的一種。有以下幾種類型：1.線路變壓器單元接線 線路變

8、壓器單元接線適用于一條線路和一臺變壓器的變電所，高壓側(cè)沒有母線，接線非常簡單。通常采用以下三種方法來保護變壓器；一種是由線路斷路器上的繼電保護裝置來保護，在變電所只裝一組隔離開關，供檢修變壓器用（圖a）；另一種是在變壓器的高壓側(cè)再裝一組跌落式熔斷器（圖b）；還有一種是在變壓器高壓側(cè)裝斷路器（圖c）。線路變壓器單元接線一般用于農(nóng)村變電所或用戶變電所。 多角形接線的斷路器數(shù)等于電源回路和出線回路的總數(shù)，斷路器接成環(huán)形電路，電源回路和出線回路都接在兩臺斷路器之間。多角形的“角”數(shù)等于回路數(shù)，也就等于斷路器數(shù)。圖為三角形接線盒四角形接線：四角形接線三角形接線 發(fā)電廠和變電站從電氣上可分為一次系統(tǒng)發(fā)電廠

9、和變電站從電氣上可分為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。構(gòu)成電能生產(chǎn)、輸送、分配和二次系統(tǒng)。構(gòu)成電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的系統(tǒng)，稱為和使用的系統(tǒng)，稱為一次系統(tǒng)一次系統(tǒng)；對一次系；對一次系統(tǒng)進行保護、監(jiān)控、測量、控制的系統(tǒng)，統(tǒng)進行保護、監(jiān)控、測量、控制的系統(tǒng)，稱為稱為二次系統(tǒng)二次系統(tǒng)。 電氣一次系統(tǒng)的設備稱為電氣電氣一次系統(tǒng)的設備稱為電氣一次設備一次設備，電氣二次系統(tǒng)的設備，稱為電氣電氣二次系統(tǒng)的設備，稱為電氣二次設備。二次設備。四、變電站主要設備電氣一次設備主要有以下幾種。電氣一次設備主要有以下幾種。生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設備生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設備：包括同步發(fā)電機、變壓器及電動機等。：包括同步發(fā)電機、變壓器及電動

10、機等。開關電器開關電器：用來接通或斷開電路的電氣設備，如斷路器、隔離開關、：用來接通或斷開電路的電氣設備，如斷路器、隔離開關、負負荷開關及熔斷器等。荷開關及熔斷器等。限流電器限流電器：用來限制短路電流的電氣設備，如限流電抗器等。：用來限制短路電流的電氣設備，如限流電抗器等。載流導體載流導體：包括裸導線和電力電纜。：包括裸導線和電力電纜。補償設備補償設備：包括調(diào)相機、電力電容器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器等。：包括調(diào)相機、電力電容器、消弧線圈、并聯(lián)電抗器等。儀用互感器儀用互感器：包括電壓互感器及電流互感器。：包括電壓互感器及電流互感器。防御過電壓設備：防御過電壓設備：包括避雷線包括避雷線( (架空地線

11、架空地線) )、避雷針、避雷器。、避雷針、避雷器。絕緣子絕緣子：用來支持和固定載流導體，并使載流導體與地絕緣，或使裝：用來支持和固定載流導體，并使載流導體與地絕緣，或使裝置中不同電位的載流導體間絕緣。置中不同電位的載流導體間絕緣。接地裝置接地裝置：用來保證電力系統(tǒng)正常工作或保護人身安全。前者稱工作：用來保證電力系統(tǒng)正常工作或保護人身安全。前者稱工作接地，后者稱保護接地。接地，后者稱保護接地。作用：作用： 實現(xiàn)電網(wǎng)的電壓等級變換，是變電所實現(xiàn)電網(wǎng)的電壓等級變換，是變電所主要設備。主要設備。類型：類型： 一般按變壓器繞組的絕緣和冷卻方式一般按變壓器繞組的絕緣和冷卻方式進行分為油浸式、干式兩種形式。

12、進行分為油浸式、干式兩種形式。 油浸式變壓器：油浸式變壓器： 以油為變壓器繞組的絕以油為變壓器繞組的絕緣和冷卻方式，散熱較好，性價比較適中，緣和冷卻方式，散熱較好，性價比較適中，但防火、防爆性能較差。但防火、防爆性能較差。 干式變壓器：以環(huán)氧樹脂為變壓器繞組的干式變壓器：以環(huán)氧樹脂為變壓器繞組的絕緣和冷卻方式（用環(huán)氧樹脂澆注變壓器繞絕緣和冷卻方式（用環(huán)氧樹脂澆注變壓器繞組）散熱稍差，價格高，但防火、防爆性能組）散熱稍差，價格高，但防火、防爆性能好，在現(xiàn)代建筑中的應用日益增多。好，在現(xiàn)代建筑中的應用日益增多。（一）變壓器（一）變壓器（二）（二） 高壓斷路器高壓斷路器 (1) 高壓斷路器的用途(2

13、) 高壓斷路器的基本結(jié)構(gòu)(3) 高壓斷路器的類型一是一是控制作用控制作用，即根據(jù)電網(wǎng)運行的，即根據(jù)電網(wǎng)運行的需要，將部分電氣設備或線路投入需要，將部分電氣設備或線路投入或退出運行（開閉正常工作電流）；或退出運行（開閉正常工作電流）；二是二是保護作用保護作用，即在電氣設備或電，即在電氣設備或電力線路發(fā)生故障時，繼電保護或自力線路發(fā)生故障時，繼電保護或自動裝置發(fā)出跳閘信號，使斷路器斷動裝置發(fā)出跳閘信號，使斷路器斷開，將故障設備或線路從電網(wǎng)中迅開，將故障設備或線路從電網(wǎng)中迅速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分的速切除，確保電網(wǎng)中無故障部分的正常運行（斷開短路電流）。正常運行（斷開短路電流）。 高壓斷路器按安

14、裝地點分為高壓斷路器按安裝地點分為戶內(nèi)和戶外兩種型式；按滅戶內(nèi)和戶外兩種型式；按滅弧介質(zhì)及滅弧原理不同可分弧介質(zhì)及滅弧原理不同可分為六氟化硫（為六氟化硫（SF6SF6）斷路器、）斷路器、真空斷路器、油斷路器（又真空斷路器、油斷路器（又分為多油、少油斷路器）和分為多油、少油斷路器）和壓縮空氣斷路器等壓縮空氣斷路器等 電路通斷元件電路通斷元件絕緣支撐元件絕緣支撐元件操動機構(gòu)及基座操動機構(gòu)及基座 六氟化硫斷路器六氟化硫斷路器真空斷路器真空斷路器 油斷路器油斷路器壓縮空氣斷路器壓縮空氣斷路器（4 4）高壓斷路器運行維護）高壓斷路器運行維護 斷路器巡視檢查項目斷路器巡視檢查項目1) 1) 斷路器的分、合

15、位置斷路器的分、合位置指示指示應正確（與當時實際的運行工況相符）。應正確（與當時實際的運行工況相符）。2) 2) 斷路器不斷路器不過熱過熱（如示溫蠟片不熔化，變色漆不變色）。（如示溫蠟片不熔化，變色漆不變色）。3 3）斷路器內(nèi)部無異常）斷路器內(nèi)部無異常聲響聲響( (漏氣聲、振動聲、放電聲漏氣聲、振動聲、放電聲) )。4 4）套管、支持絕緣子套管、支持絕緣子潔凈、無裂痕，無放電聲和電暈放電。潔凈、無裂痕，無放電聲和電暈放電。5) 5) 引線引線的連接部位接觸良好無過熱，引線馳度適中。的連接部位接觸良好無過熱，引線馳度適中。6) 6) 斷路器斷路器接地接地部分完好。部分完好。7) 7) 斷路器斷路

16、器環(huán)境環(huán)境良好。戶外斷路器柵欄完好，設備附近無雜草和雜物，防雨良好。戶外斷路器柵欄完好，設備附近無雜草和雜物，防雨帽無鳥窩；戶內(nèi)配電裝置室的門窗、通風及照明應良好。帽無鳥窩；戶內(nèi)配電裝置室的門窗、通風及照明應良好。8) 8) 油斷路器的油斷路器的油位油位在正常允許的范圍之內(nèi)，在正常允許的范圍之內(nèi)，油色油色透明無碳黑懸浮物，無滲、透明無碳黑懸浮物，無滲、漏油痕跡，放油閥門關閉緊密。漏油痕跡，放油閥門關閉緊密。9 9）六氟化硫斷路六氟化硫斷路器每日定時記錄器每日定時記錄SF6SF6氣體壓力和溫度。氣體壓力和溫度。1010）真空斷路器真空斷路器滅弧室無異常。滅弧室無異常。1)1)不帶電部分應定期清掃

17、。不帶電部分應定期清掃。2)2)配合其他設備的停電機會，進行轉(zhuǎn)動部位配合其他設備的停電機會，進行轉(zhuǎn)動部位檢查，清掃瓷瓶（即絕緣子）積存的污垢檢查，清掃瓷瓶（即絕緣子）積存的污垢及處理缺陷。及處理缺陷。 3)3)按設備使用說明書規(guī)定對機構(gòu)添加潤滑油。按設備使用說明書規(guī)定對機構(gòu)添加潤滑油。4)4)油斷路器根據(jù)需要補充油或放油。油斷路器根據(jù)需要補充油或放油。5)5)檢查合閘電源熔絲是否正常，核對容量是檢查合閘電源熔絲是否正常，核對容量是否相符。否相符。 （三）高壓隔離開關高壓隔離開關(1) 高壓隔離開關的結(jié)構(gòu)高壓隔離開關的結(jié)構(gòu) 高壓隔離開關是一種沒有專門的滅弧裝置的開關設備，滅弧能力非高壓隔離開關是

18、一種沒有專門的滅弧裝置的開關設備，滅弧能力非常弱。因此，不能用來開斷負荷電流或短路電流。常弱。因此，不能用來開斷負荷電流或短路電流。 (2) 高壓隔離開關的主要用途高壓隔離開關的主要用途隔離電源隔離電源進行電路的切換操作進行電路的切換操作開斷通過微小電流的電路開斷通過微小電流的電路。 (3) 高壓隔離開關運行操作的若干問題高壓隔離開關運行操作的若干問題隔離開關與斷路器配合使用時隔離開關與斷路器配合使用時 ，兩者之間，兩者之間必須有機械的或電氣的聯(lián)鎖，保證隔離開必須有機械的或電氣的聯(lián)鎖，保證隔離開關必須在斷路器切斷電流之后才能分閘；關必須在斷路器切斷電流之后才能分閘；并且只有在隔離開關合閘之后，

19、斷路器才并且只有在隔離開關合閘之后，斷路器才能合閘。能合閘。操作隔離開關時應注意與斷路器的操作順操作隔離開關時應注意與斷路器的操作順序序送電時，先合母線（電源）側(cè)的隔離開關，送電時，先合母線（電源）側(cè)的隔離開關，再合線路（負荷）側(cè)的隔離開關，最后合再合線路（負荷）側(cè)的隔離開關，最后合上斷路器；斷電時，操作順序相反。上斷路器；斷電時，操作順序相反。合隔離開關的操作要領合隔離開關的操作要領1 1）迅速果斷，但在合閘終了時用力不可太猛，以避免發(fā)生沖擊。）迅速果斷，但在合閘終了時用力不可太猛，以避免發(fā)生沖擊。2 2）當合閘開始時如發(fā)生電弧，則應迅速合上隔離開關，禁止再往回拉。）當合閘開始時如發(fā)生電弧，

20、則應迅速合上隔離開關，禁止再往回拉。3 3）操作完應檢查是否合好（即隔離開關動觸頭應完全進入固定觸頭）并檢查接）操作完應檢查是否合好（即隔離開關動觸頭應完全進入固定觸頭）并檢查接觸良好。觸良好。拉隔離開關的操作要領拉隔離開關的操作要領1 1）拉閘開始時應慢而謹慎，當動觸頭離開固定觸頭時應迅速，特別是切允許?。├l開始時應慢而謹慎，當動觸頭離開固定觸頭時應迅速，特別是切允許小電流時，拉閘應迅速果斷，以便消弧。電流時，拉閘應迅速果斷，以便消弧。2 2）錯拉隔離開關時：在動觸頭剛離固定觸頭便發(fā)生電弧時應立即合上，可以熄）錯拉隔離開關時：在動觸頭剛離固定觸頭便發(fā)生電弧時應立即合上，可以熄弧；若隔離開關

21、已拉開則不許再合上?；。蝗舾綦x開關已拉開則不許再合上。運行中處于合閘位置的隔離開關，觸頭處應接觸緊密并無發(fā)熱現(xiàn)象。運行中處于合閘位置的隔離開關，觸頭處應接觸緊密并無發(fā)熱現(xiàn)象。處于分閘位置的隔離開關，靜觸頭與動觸頭間的距離應符合安全距離。如果太處于分閘位置的隔離開關，靜觸頭與動觸頭間的距離應符合安全距離。如果太小，可能發(fā)生閃絡，使得檢修中的裝置帶電造成事故。小，可能發(fā)生閃絡，使得檢修中的裝置帶電造成事故。1 互感器的用途及作用互感器的用途及作用 互感器是一種特殊變壓器，廣泛用于配電裝置的交流電工測量和繼互感器是一種特殊變壓器，廣泛用于配電裝置的交流電工測量和繼電保護中?；ジ衅鞣譃閮纱箢悾阂活悶殡?/p>

22、流互感器也叫儀用變流器，電保護中?；ジ衅鞣譃閮纱箢悾阂活悶殡娏骰ジ衅饕步袃x用變流器，用途是將交流大電流變換為標準的小電流（用途是將交流大電流變換為標準的小電流（5 5安培或安培或1 1安培），供電給安培），供電給測量儀表和保護裝置的電流線圈；另一類是電壓互感器也叫儀用變壓測量儀表和保護裝置的電流線圈；另一類是電壓互感器也叫儀用變壓器，用途是將交流高電壓變換為標準的低電壓（器，用途是將交流高電壓變換為標準的低電壓（100100伏或伏或100/100/伏），伏），供電給測量儀表和保護裝置的電壓線圈。供電給測量儀表和保護裝置的電壓線圈。2 互感器一、二次繞組與系統(tǒng)的連接方式互感器一、二次繞組與系統(tǒng)的

23、連接方式 電流互感器（電流互感器（TATA）一次繞組）一次繞組(N1)(N1)串聯(lián)于被測量電路串聯(lián)于被測量電路(L)(L)中，二次中，二次繞組繞組(N2)(N2)與測量儀表與測量儀表( (如電流表如電流表A A、有功功率表、有功功率表W W的電流線圈的電流線圈) )和保護裝和保護裝置的繼電器電流線圈串聯(lián)；電壓互感器置的繼電器電流線圈串聯(lián)；電壓互感器(TV)(TV)一次繞組一次繞組(N(N1 1) )并聯(lián)接于被并聯(lián)接于被測電路測電路(L)(L)中，二次繞組中，二次繞組(N(N2 2) )與測量儀表與測量儀表( (如電壓表如電壓表V V、有功功率表、有功功率表W W的的電壓線圈電壓線圈) )和保護

24、裝置的繼電器電壓線圈并聯(lián)。和保護裝置的繼電器電壓線圈并聯(lián)。（四）互感器AVVAN1N1N2N2TATV電電壓壓互互感感器器電電流流互互感感器器互感器電流互感器五、電抗器五、電抗器作用：削弱空載或輕載線路中的電容效應，降低工頻過電壓；同時利用其中性點經(jīng)小電抗接地來補償潛供電流，加速潛供電弧的熄滅。吸收過剩的無功功率，改善沿線路的電壓分布和無功分布，降低有功損耗，提高輸電效率。 （六）母線 1.母線的作用母線的作用2.母線的種類母線的種類銅母線銅母線鋁母線鋁母線鋼母線鋼母線鋁的比重只有銅的鋁的比重只有銅的3030，電阻，電阻率約為銅的率約為銅的1.71.72 2倍。所以在倍。所以在長度和電阻相同的情況下，鋁長度和電阻相同的情況下，鋁母線的重量只有銅母線的一半。母線的重量只有銅母線的一半。而鋁的儲量較多，價格比銅低而鋁的儲量較多，價格比銅低廉。總的來說用鋁母線比用銅廉?？偟膩碚f用鋁母線比用銅母線經(jīng)濟。母線經(jīng)濟。 絕緣子是安裝在不同電位的導體之間或?qū)w與地電位構(gòu)件之間的器件，能夠耐受電壓和機械應力作用。它是一種特殊的絕緣控件， 能夠在架空輸電線路中起到重要作用。早年間絕緣子多用于電線桿，慢慢發(fā)展于高型高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫絕緣子。絕緣子不應該由于環(huán)境和電負荷條件發(fā)生變化導致的各種機電應力而失效，否