變電站電氣設(shè)備詳細基礎(chǔ)知識

1、變電所的作用：變電所是連接發(fā)電廠、電網(wǎng)和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，主要有匯集和分配電力、控制操作、升降電壓等功能。2、變電所的構(gòu)成：變壓器、高壓配電裝置、低壓配電裝置和相應(yīng)建筑物。3、變電所分類

⑴按作用分類

①升壓變電所：建在發(fā)電廠和發(fā)電廠附近，將發(fā)電機電壓升高后與電力系統(tǒng)連接，通過高壓輸電線路將電力送至用戶。

②降壓變電所：建于電力負荷中心，將高壓降低到所需各級電壓，供用戶使用。

③樞紐變電所：匯集電力系統(tǒng)多個大電源和聯(lián)絡(luò)線路而設(shè)立的變電所，其高壓側(cè)主要以交換電力系統(tǒng)大功率為主，低壓側(cè)供給工礦企業(yè)和居民生活用電等。⑵按管理形式分類

①有人值班變電所：所內(nèi)有常駐值班員，對設(shè)備運行情況進行監(jiān)視、維護、操作、管理等，此類變電所容量較大。

②無人值班變電所：不設(shè)常駐值班員，而是由別處的控制中心通過遠動設(shè)備或指派專人對變電所設(shè)備進行檢查、維護，遇有操作隨時派人切換運行設(shè)備或停、送電。⑶按結(jié)構(gòu)型式分類

①屋外變電所：一次設(shè)備布置在屋外。高壓變電所用此方式。

②屋內(nèi)變電所：電氣設(shè)備均布置在屋內(nèi)，市內(nèi)居民密集地區(qū)或污穢嚴重的地區(qū)、電壓在110KV以下用此方式。⑷按地理條件分類

地上變電所、地下變電所。4、變電所的規(guī)模

按電壓等級、變壓器總?cè)萘亢透骷夒妷撼鼍€回路數(shù)表示。

電壓等級以變壓器的高壓側(cè)額定電壓表示，如35、110、220、330、500KV變電所。

變壓器總?cè)萘客ǔＲ匀髯儔浩鞯娜萘靠偤蛠肀硎尽?/p>

各級電壓出線回路數(shù)，根據(jù)變電所的容量和工業(yè)區(qū)用戶來確定。如一變電所有5條35KV輸電線路、4條110KV輸電線路、3條10KV用戶配電線路，該所共有出線12回。5、變電所的電氣一次設(shè)備構(gòu)成：變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、架空母線、消弧線圈、并聯(lián)電抗器、電力電容器、調(diào)相機等設(shè)備。

6、變壓器

⑴作用：變換電壓，將一種等級的電壓變換成同頻率的另一種等級的電壓。⑵變壓器的分類

①按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器。

②按用途分：升壓變壓器、降壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器。

③按繞組分：雙繞組變壓器（每相各有高壓和低壓繞組）、三繞組變壓器（每相有高、中、低三個繞組）以及自耦變壓器（高、低壓側(cè)每相共用一個繞組，從高壓繞組中間抽頭）⑶變壓器結(jié)構(gòu)

①鐵芯：用涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，用以構(gòu)成耦合磁通的磁路，套繞組的部分叫芯柱，芯柱的截面一般為梯形，較大直徑的鐵芯疊片間留有油道，以利散熱，連接芯柱的部分稱鐵軛。

②繞組：是變壓器的導(dǎo)電部分，用絕緣材料的銅線或鋁線繞成圓筒形，然后將圓筒形的高、低壓繞組同心地套在芯柱上，低壓繞組靠近鐵芯，高壓繞組在外邊，這樣放置有利于繞組鐵芯間的絕緣。

③分接開關(guān)：利用改變繞組匝數(shù)的方法來進行調(diào)壓。將繞組引出的若干個抽頭叫分接頭，用以切換分接頭的裝置稱分接開關(guān)；分接開關(guān)又分為無載分接開關(guān)和有載分接開關(guān)，無載分接開關(guān)只能在變壓器停電情況下，才能切換；有載分接開關(guān)可以在帶負荷情況下進行切換。

④保護裝置：

a、儲油柜（油枕）：調(diào)節(jié)油量，減少油與空氣間的接觸面，從而降低變壓器油受潮和老化的速度。

b、吸濕器（呼吸器）用以保持油箱內(nèi)壓力正常，吸濕器內(nèi)裝有硅膠，用以吸收進入油枕內(nèi)空氣中的水分。

c、安全氣道（防爆筒）：它的出口處裝有玻璃或薄鐵板，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，油氣流沖破玻璃向外噴出，以降低油箱內(nèi)壓力，防止爆破。

d、氣體繼電器：當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，變壓器油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體使其動作，切斷變壓器電源，保護變壓器。

e、凈油器（熱虹吸過濾器）：利用油的自然循環(huán)，使油通過吸附劑進行過濾、凈化，防止油的老化。

f、溫度計：用以測量監(jiān)視變壓器油箱內(nèi)上層油溫，掌握變壓器的運行狀況。⑷變壓器的冷卻

①油浸自冷式ONAN：鐵芯和繞組直接浸于變壓器箱體的油中，變壓器在運行中產(chǎn)生的熱量經(jīng)變壓器油傳遞到油箱壁和散熱器管，利用管壁和箱體的輻射和周圍空氣對流，把熱量帶走，從而降低變壓器溫升。

②油浸風(fēng)冷式ONAF：為了加快變壓器油的冷卻，在散熱器上裝有風(fēng)扇，以加速空氣的對流，使油迅速冷卻，達到降低變壓器溫升的目的。

③強迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷式OFAF：裝有特殊油泵，強迫油在散熱器內(nèi)循環(huán)，用風(fēng)扇加速散熱器冷卻或利用特制設(shè)備將水通過散熱器將變壓器油內(nèi)熱量帶走，達到冷卻變壓器的目的。7、斷路器

⑴斷路器的作用：通過斷路器將設(shè)備投入（接通）或退出（斷開）運行。當(dāng)電氣設(shè)備或線路發(fā)生故障時，由繼電保護動作控制斷路器，使故障設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中迅速切除，保證電力系統(tǒng)內(nèi)無故障設(shè)備的運行。

⑵斷路器的構(gòu)成：開斷元件、支持絕緣的元件、傳動元件、基座以及操動機構(gòu)組成。

⑶斷路器分類

①按電壓等級分類：按電壓等級分有高壓斷路器（10、35、110、220、330、500KV）和低壓斷路器（400V）。

②按滅弧介質(zhì)分類：少油式斷路器（油僅用來滅弧，帶電部分的絕緣用瓷或有機絕緣材料，用油少）、多油式斷路器（油既作絕緣，又用來滅弧，用油多）、空氣斷路器（用壓縮空氣既作絕緣，又用來滅弧）、真空斷路器、六氟化硫斷路器（以SF6氣體作滅弧和絕緣）以及自動產(chǎn)氣和磁吹斷路器等。

③按安裝環(huán)境分類：屋外式和屋內(nèi)式。⑷斷路器的主要技術(shù)參數(shù)和運行基本要求

⑴主要技術(shù)參數(shù)：額定電流、額定電壓、額定開斷電流、分閘時間、合閘時間以及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定電流等。

⑵運行基本要求：工作可靠性、足夠的開斷能力、滿足電力系統(tǒng)要求的分閘時間、能實現(xiàn)重合閘、結(jié)構(gòu)簡單、價格低。

8、隔離開關(guān)

⑴隔離開關(guān)的作用：將電氣設(shè)備與帶電部分隔離開，以保證電氣設(shè)備能安全地進行檢修或故障處理；改變運行方式（如在雙母線接線的電路中，可將設(shè)備或線路從一組母線切換至另一組母線上）⑵隔離開關(guān)的分類

①按安裝地點分類：屋內(nèi)型和屋外型

②按絕緣支柱數(shù)目分類：單立柱式、雙立柱式、三柱式。

③按用途分類：輸配電用、發(fā)電機引出線用、變壓器中性點接地用和快分用四種。

④按斷口兩側(cè)閉市接地刀情況分類：單接地、雙接地和不接地三種。

⑤按觸頭運動方式分類：水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動式和插入式。

⑥按現(xiàn)用操動機構(gòu)分類：手動、電動和氣動操作等。

⑦按極數(shù)分為單極和三極隔離開關(guān)。⑶對隔離開關(guān)的基本要求

①要有明顯的斷開點，易于鑒別是否與電源斷開。

②斷開點之間，應(yīng)有可靠的絕緣，即就有足夠的距離，在惡劣的氣象條件下或過電壓相間閃絡(luò)的情況下，不致從斷開點擊穿，以保證檢修人員的人身安全。

③運行中應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定性，尤其不能因電動力作用而自動斷開，否則將會造成重大事故。

④結(jié)構(gòu)就盡量簡單，動作可靠，對帶有接地刀的隔離開關(guān)，必須有閉鎖裝置，保證先斷開隔離開關(guān)再合上接地刀或先斷開接地刀再合上隔離開關(guān)的操作要求。

9、互感器

互感器是將高電壓和大電流變換成適合儀表或保護裝置使用的低電壓和電流。⑴作用：

①互感器與測量儀表配合，對設(shè)備和線路的電壓、電流、功率等進行測量。

②互感器與繼電器或保護裝置配合，對電氣設(shè)備、電力系統(tǒng)設(shè)備進行保護。

③互感器能使測量儀表、繼電保護裝置與電氣設(shè)備的高電壓隔離，保證運行值班員的人身安全和二次設(shè)備的安全。

④將電路的電壓、電流變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值，以利儀表、繼電器等二次設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。⑵互感器的分類

①電壓互感器的類型

a、電磁式電壓互感受器：單相干式、三芯五柱式、單相油浸式及串級油浸式等。

b、電容式電壓互感器：單相油浸式，它由電容分壓器和電磁單元構(gòu)成。

②電流互感器的類型

①干式電流互感器：貫穿式、母線式、支持式三種，用于發(fā)電機回路及開關(guān)柜中。

②油浸式電流互感器，多用于屋外配電裝置。

③串級式電流互感器，幾個中間電流互感器相互串聯(lián)而成。

④次箱式電容型電流互感受器10、消弧線圈：主要用于中性點不直接接地的電力系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，補償接地電容電流，使其值在允許的范圍內(nèi)。

消弧線圈是一個帶有鐵芯的電感線圈，鐵芯具有間隙，以使得到較大的電感電流，線圈的接地側(cè)有若干個抽頭，以便在一定的范圍內(nèi)分級調(diào)節(jié)電感的大小。消弧線圈一般接于變壓器或發(fā)電機的中性點。11、并聯(lián)電抗器作用；削弱空載或輕載線路中的電容效應(yīng)，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。12、電力電容器

⑴并聯(lián)補償電容器主要用于增加無功功率以及提高受電端電壓水平。

⑵串聯(lián)補償電容器用于220KV及以上的電力系統(tǒng)中，可以提高線路的輸送容量、系統(tǒng)穩(wěn)定性和合理分布并聯(lián)線間電容等。在110KV及以下的系統(tǒng)中，可以改善線路電壓水平，提高配電網(wǎng)絡(luò)輸送能力。

⑶靜止補償器由電容器和可控飽和電抗器組成，兼有調(diào)相機及電容器的優(yōu)點。13、調(diào)相機：實際上它是一個空載運行的同步電動機，裝于負荷中心的變電所，用以補充無功功率、改善功率因數(shù)。14、母線

⑴發(fā)電廠和變電所中各級電壓配電裝置的母線、各種電器之間的連接用導(dǎo)線以及發(fā)電機、變壓器等電氣設(shè)備與相應(yīng)的配電裝置之間的連接導(dǎo)線稱母線。⑵作用：匯流、分配、傳輸電力。⑶母線通常采用鋁材；持續(xù)電流較大時，而且位置又狹窄的變壓器出線端以及環(huán)境對鋁有腐蝕時，選用銅材；110KV及以上的配電裝置，當(dāng)采用硬導(dǎo)線時，必須有足夠的力學(xué)強度和安全系數(shù)，一般常用鋁錳合金材料。

⑷導(dǎo)線（體）的截面形狀

①矩形母線：在35KV以上的屋外配電裝置，大多數(shù)采用矩形截面母線，矩形母線散熱較好。

②圓形線圈：35KV以上的屋外配電裝置中，大多數(shù)采用圓形截面母線。因為圓形截面導(dǎo)線無電場集中的現(xiàn)象，不會引起電暈。在110KV及更高電壓的屋外配電裝置中，一般采用鋼芯鋁芯鋁絞線或管形母線。

③大電流母線：對于大容量發(fā)電機，因工作電流很大，可采用多條矩形母線來增加載流量。每條的截面相同，用母線厚度相同的距離，以利散熱。當(dāng)每相三條矩形母線不能滿足要求時，可采用槽形母線。

④水內(nèi)冷母線：載流能力比普通母線高幾倍，用于水內(nèi)冷發(fā)電機繞組中。15、絕緣子

⑴絕緣子作用：用來支持導(dǎo)線，并使其絕緣的器件。

⑵絕緣子的分類

①按用途分：高壓絕緣子：電站電器絕緣子和線路絕緣子。

低壓絕緣子用于低壓架空線路、低壓布線、通信線路等。

②按主絕緣材料分：瓷絕緣子、玻璃絕緣子、有機材料絕緣子和復(fù)合絕緣子。

③按結(jié)構(gòu)分：A型、B型和高壓套管。高壓套管供導(dǎo)線穿過墻壁、箱殼等，并使導(dǎo)體與墻壁、箱、殼等絕緣。高壓套管分充液套管、充氣套管、油浸紙?zhí)坠芎碗娙萏坠艿取?6、變電所二次回路的概念

⑴組成：變電所的電氣二次回路由測量儀表、監(jiān)察裝置、信號裝置、控制和同步裝置、繼電保護和自動裝置等組成。

⑵作用：保證電氣一次設(shè)備安全、可靠運行的重要組成部分。

⑶任務(wù)：監(jiān)視電氣一次設(shè)備和電力系統(tǒng)的工作狀況、控制電氣一次設(shè)備，并在電氣一次設(shè)備及電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能使故障部分迅速退出運行或給值班員提供信號，以便采取措施及時處理。17、測量和監(jiān)視：為保證電氣設(shè)備安全經(jīng)濟運行，必須裝設(shè)測量儀表以及記錄型儀表、同步設(shè)置、絕緣監(jiān)察裝置，這些儀表和裝置與電壓互感器、電流互感器的二次繞組相連接。18、信號回路

⑴、事故信號：當(dāng)電氣一次設(shè)備或電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，如任何一臺斷路器因故障引起掉閘后，