變電站基礎(chǔ)知識

變電站、繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識綜述1.電力系統(tǒng)概述：2.變電站基礎(chǔ)知識3.運(yùn)動的基本概念1.電力系統(tǒng)概述：1.1電力系統(tǒng)定義：電力系統(tǒng)是電能生產(chǎn)、變換、輸送、分配、消費(fèi)的各種設(shè)備按照一定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求有機(jī)組成的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)的總稱。簡言之，電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、用電設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。

1.2動力系統(tǒng)的構(gòu)成動力系統(tǒng)是由鍋爐（反應(yīng)堆）、汽輪機(jī)（水輪機(jī)）、發(fā)電機(jī)等生產(chǎn)電能的設(shè)備，變壓器、輸電線路等變換、輸送、分配電能的設(shè)備，電動機(jī)、電熱電爐、家用電器、照明等各種消耗電能的設(shè)備以及測量、保護(hù)、控制乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一整體。

1.3電力系統(tǒng)的電壓等級額定電壓通常取線路始末電壓的算術(shù)平均值作為用電設(shè)備以及電力網(wǎng)的額定電壓。

額定電壓等級

由于用電設(shè)備的允許電壓偏移為±5%，而延線路的電壓降落一般為10%，這就要求線路始端電壓為額定值的105%，以保證末端電壓不低于95%。發(fā)電機(jī)往往接于線路始端，因此發(fā)電機(jī)的額定電壓為線路的105%。通常，6.3KV多用于50MW及以下的發(fā)電機(jī)；10.5KV用于25~100MW的發(fā)電機(jī)；13.8KV用于125MW的汽輪發(fā)電機(jī)和72.5MW的水輪發(fā)電機(jī)；15.75KV用于200MW的汽輪發(fā)電機(jī)和225MW的水輪發(fā)電機(jī)；18KV用于300MW的汽輪發(fā)電機(jī)。變壓器的一次額定電壓：升壓變壓器一般與發(fā)電機(jī)直接相連，故與發(fā)電機(jī)相同，見表中有“*”降壓變壓器相當(dāng)于用電設(shè)備，故與線路相同。變壓器的二次額定電壓：考慮到變壓器內(nèi)部的電壓降落一般為5%，故比線路高5%~10%。只有漏抗很小的、二次測線路較短和電壓特別高的變壓器，采用5%。習(xí)慣上把1KV以上的電氣設(shè)備稱為高壓設(shè)備反之為低壓設(shè)備。電壓等級的使用范圍：

500、330、220KV多半用于大電力系統(tǒng)的主干線；

110KV既用于中小電力系統(tǒng)的主干線，也用于大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；

35、10KV既用于大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，也廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)。

大功率電動機(jī)用3、6、10KV，小功率電動機(jī)用220、380V；

照明用220、380V。

1.4電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)小電流接地系統(tǒng)，也稱小接地短路電流系統(tǒng)。供電可靠性高，但對絕緣水平要求高。電壓等級較高的系統(tǒng)，絕緣費(fèi)用在設(shè)備總價(jià)格中占相當(dāng)大比重，故多用于60KV級以下的系統(tǒng)。當(dāng)3~6KV網(wǎng)絡(luò)接地電流﹤30A10KV網(wǎng)絡(luò)接地電流﹤20A35~60KV網(wǎng)絡(luò)接地電流﹤10A采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式反之，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：大電流接地系統(tǒng)，也稱大接地短路電流系統(tǒng)。單相接地需跳閘，但對絕緣水平要求不高。110KV及以上系統(tǒng)采用。2.變電站基礎(chǔ)2.1定義：電力網(wǎng)中的線路連接點(diǎn)，用于交換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設(shè)施。2.2分類：根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用可分為以下幾類：樞紐變電站：在系統(tǒng)處于樞紐地位，一般為500或330KV。全所停電，引起系統(tǒng)解列或癱瘓。中間變電站：一般設(shè)在高壓和超高壓主要環(huán)線線路或系統(tǒng)主要干線的接口處，起中間環(huán)節(jié)作用，電壓為220~330KV。全所停電，引起區(qū)域網(wǎng)解列。地區(qū)變電站：主要給所屬地區(qū)供電，電壓一般為110~220KV。全所停電，引起所屬地區(qū)停電。企業(yè)變電站：工礦企業(yè)專用變電站，電壓一般為110KV，中大企業(yè)多為220KV。全所停電，引起該企業(yè)停電。終端變電站：在輸電線路的終端，直接向用戶供電，電壓多為110KV。全所停電，引起用戶停電。開關(guān)站：無變壓器，只起匯集、分配電能的作用，電壓為10KV。它主要包括一次設(shè)備和二次設(shè)備。2.3一次設(shè)備：2.3.1定義和分類：通常把生產(chǎn)、輸送、變換電壓、分配電能的設(shè)備稱為一次設(shè)備，分類如下：生產(chǎn)和變換電能的設(shè)備：發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)。接通和斷開電路的開關(guān)設(shè)備：斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、接觸器等。限制短路電流或防御過電壓的設(shè)備：電抗器、避雷器。接地裝置載流導(dǎo)體：母線、電纜、架空線路。補(bǔ)償裝置：調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、電容器、并聯(lián)電抗器。儀用互感器：電流互感器、電壓互感器2.3.2電力變壓器：定義：借助于電磁感應(yīng)作用，將一種交流電壓和電流變成相同頻率的另一種或幾種不同電壓或電流，并用于電力系統(tǒng)輸電、配電和用電的電氣設(shè)備。分類：

相數(shù)：單相、三相、多相變壓器。

繞組數(shù)：雙繞組、三繞組、多繞組、自藕變壓器。

用途：升壓、降壓變壓器。

調(diào)壓方式：有載調(diào)壓、無勵(lì)磁調(diào)壓、無分接變壓器。

絕緣介質(zhì)：油侵、干式變壓器。文字符號：TM(新)B(舊)圖形及文字符號表示：2.3.3斷路器：用途：

在正?；蚬收蠣顟B(tài)下，接通或斷開高壓電路的專用電器。斷路器的觸頭裝有特殊的滅弧裝置，能迅速的斷開短路電流，切斷故障電路。分類：根據(jù)滅弧介質(zhì)（1）油斷路器：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。檢修時(shí)間短，易燃。少油斷路器在10~220KV得到廣泛應(yīng)用。（2）壓縮空氣斷路器：通流及開斷能力大，動作時(shí)間短；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需配置空氣壓縮系統(tǒng)，噪聲大。多用于110KV及以上系統(tǒng)中。

（3）真空斷路器：體積小，開斷能力強(qiáng)，開斷時(shí)間短，可頻繁操作，不需經(jīng)常檢修（可開斷額定短路電流30~50次），無污染。用于10~35KV系統(tǒng)中，正逐步替代少油斷路器。（4）SF6斷路器：通流及開斷能力大，可頻繁操作，不需經(jīng)常檢修（10~20年）；但價(jià)格較貴?？捎糜?0~500KV系統(tǒng)中。操作機(jī)構(gòu)

斷路器的操作機(jī)構(gòu)是使斷路器分閘、合閘，并將斷路器保持在合閘狀態(tài)的設(shè)備。

電磁操作機(jī)構(gòu)：制造簡單，成本低；但合閘消耗功率大，時(shí)間長，結(jié)構(gòu)笨重。廣泛用于110KV及以下的斷路器中。

彈簧操作機(jī)構(gòu)：交流化操作。用于10~35KV的斷路器中。

液壓式操作機(jī)構(gòu)：體積小，操作平穩(wěn)，無噪聲，可交流操作；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在110KV及以上少油和SF6斷路器得到廣泛應(yīng)用。

氣動操作機(jī)構(gòu)：可用于各電壓等級，多用于空氣斷路器。

圖形及文字符號表示：文字符號：QF(新)DL(舊)2.3.4隔離開關(guān)：文字符號：QS(新)G(舊)用途：主要起隔離電壓和切換電路的作用。無滅弧裝置。注意應(yīng)“先開后斷”?？墒謩硬僮鳎部呻妱硬僮鳎?10KV及以上）。圖形及文字符號表示：2.3.5電力電容器

用途：并聯(lián)連接于交流電力系統(tǒng)中，用于補(bǔ)償感性無功功率，改善功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗，提高系統(tǒng)或變壓器的有功輸出。圖形及文字符號表示：

文字符號：C

2.3.7熔斷器

用途：

用于高壓小容量電路中，作為過載和短路故障的保護(hù)設(shè)備。圖形及文字符號表示：文字符號：FU(新)RD(舊)2.3.8避雷器

用途：

限制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的雷電和操作過電壓。圖形及文字符號表示：文字符號:F2.3.9電流互感器

作用：將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的小電流，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，保證人身和設(shè)備的安全。電流互感器二次側(cè)阻抗很小，相當(dāng)于短路。嚴(yán)禁將電流互感器二次側(cè)開路。因?yàn)殚_路一是會產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓，危及設(shè)備及人身安全；二是由于鐵芯內(nèi)的磁通劇增，電流互感器嚴(yán)重發(fā)熱將其燒毀；三是鐵芯飽和產(chǎn)生剩磁使電流互感器誤差增大。電流互感器二次回路不允許安裝熔斷器。圖形及文字符號表示：

文字符號：TA(新)LH(舊)2.3.10電壓互感器

作用：將一次回路的大電壓變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的小電壓，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，保證人身和設(shè)備的安全。

注意：電壓互感器二次側(cè)阻抗很大，相當(dāng)于開路。嚴(yán)禁將電壓互感器二次側(cè)短路。因?yàn)閿嗦芬皇菚a(chǎn)生很大的短路電流，故電壓互感器二次回路必須安裝熔斷器或空氣開關(guān)。

圖形及文字符號表示：文字符號：TV（新）YH（舊）

2.4二次設(shè)備：定義和分類：對一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)察、測量、控制和保護(hù)的輔助設(shè)備稱為二次設(shè)備。它主要包括測量、計(jì)量儀表，繼電保護(hù)和自動裝置，遠(yuǎn)動裝置，通信裝置，操作電源系統(tǒng)。二次回路二次設(shè)備按一定的順序連成的電路稱為二次電路或二次回路。它包括交流電壓回路、交流電流回路、控制和信號回路、繼電保護(hù)及自動裝置回路、操作電源系統(tǒng)。電壓互感器的二次回路：

電壓互感器的接線方式應(yīng)滿足測量儀表、遠(yuǎn)動裝置、繼電保護(hù)和自動裝置的要求。

應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)：熔斷器（35kv及以下）或快速自動開關(guān)（110kv及以上，熔斷器動作較慢，防止距離誤動）

安全接地（保護(hù)接地）：應(yīng)有一個(gè)可靠的接地點(diǎn)，B相接地（35kv及以下），N相接地（110kv及以上）。

應(yīng)有防止二次回路向一次回路反饋電壓的措施

對于雙母線，應(yīng)有可靠的二次切換回路。電流互感器二次回路

電流互感器的接線方式應(yīng)滿足測量儀表、遠(yuǎn)動裝置、繼電保護(hù)和自動裝置的要求。

應(yīng)有防止開路的措施

安全接地（保護(hù)接地）：應(yīng)有一個(gè)可靠的接地點(diǎn)，但不允許有多個(gè)接地點(diǎn)。

保證電流互感器的準(zhǔn)確度，二次負(fù)載不應(yīng)大于允許值。

保證極性連接正確操作電源為控制信號測量及繼電保護(hù)裝置提供可靠的工作電源。

蓄電池直流電源

電源變換式直流電源：UPS+整流

復(fù)式整流直流電源：有所用變和電流互感器+鐵磁諧振穩(wěn)壓器經(jīng)整流供電

硅整流電容儲能直流電源：硅整流設(shè)備和電容器，用于小容量、終端變電站

交流操作電源：用于終端變電站2.4.6.隔離開關(guān)的控制與閉鎖回路（五防）：

防止帶負(fù)荷拉合刀閘

防止誤入帶電間隔

防止誤分、合斷路器

防止帶電掛接地線（檢修時(shí)可掛接地線）

防止帶地線合刀閘2.4.7.中央信號系統(tǒng)事故信號斷路器事故跳閘，音響信號引起注意，燈光信號便于判斷發(fā)生故障的設(shè)備及故障的性質(zhì)。事故音響信號采用蜂鳴器（電笛，電喇叭）預(yù)告信號包括：過負(fù)荷、變壓器輕瓦斯保護(hù)動作、變壓器油溫過高、電壓互感器二次回路斷線、交直流回路絕緣損壞、控制回路斷線及操作機(jī)構(gòu)異常等。預(yù)告音響信號采用電鈴。2.4.10.二次接線圖：定義及分類：

二次接線圖是用二次設(shè)備特定的圖形和文字符號表示二次設(shè)備互相連接的電氣接線圖。他包括二次電路圖和安裝接線圖。由我公司向用戶提供的圖紙包括：屏面布置圖、機(jī)柜接線圖、分散裝置安裝接線圖、裝置原理接線圖。其它圖紙應(yīng)由用戶設(shè)計(jì)部門完成。二次電路圖：用于詳細(xì)描述二次電路、設(shè)備的基本組成部分、作用原理和連接關(guān)系，并作為編制安裝接線圖的依據(jù)。他包括原理接線圖和展開接線圖。安裝接線圖:

用于二次回路的安裝接線。包括屏面布置圖、屏背面接線圖。屏面布置圖屏背面接線圖：每一個(gè)安裝單位的端子應(yīng)按：交流電流回路、交流電壓回路、信號回路、直流回