变电站主要设备
变电站基本构成
变电站是电力系统中的重要组成部分，其主要功能是进行电能的变换、分配、控制和保护。
变电站的基本构成通常包括以下几个主要部分：
1. 变压器：变电站中的主要设备之一，用于将电力系统中的电压进行升降，以适应不同电压等级的传输和分配。
2. 开关设备：包括断路器、刀闸等，用于控制电能的流动和实现系统的分段操作。
断路器用于开关电路，而刀闸主要用于隔离电路。
3. 继电保护设备：用于检测电力系统中的异常情况，如过载、短路等，并通过对开关设备的控制实现系统的自动保护。
4. 电流互感器和电压互感器：用于对电流和电压进行测量和监测，为继电保护设备提供输入信号。
5. 控制设备：包括各种监测、测量、通信和自动化设备，用于实现对电力系统的远程监控、操作和数据采集。
6. 接地设备：用于确保变电站设备和结构的良好接地，提高系统的安全性和稳定性。
7. 电源系统：包括直流电源和备用电源，用于供电给变电站的控制设备和继电保护设备，以确保它们在断电情况下仍能正常运行。
8. 建筑和设施：变电站通常包括设备大厅、控制室、办公室、道路、防火墙等建筑和设施，以提供良好的工作环境和安全保障。
以上是变电站的基本构成，实际变电站的设计和布局可能会根据不同的用途、电压等级和规模而有所不同。
同时，变电站的技术水平和智能化程度不断提高，新型的数字化、自动化技术也逐渐应用于变电站的建设和运行。
变电站设备讲解
金具——连接导线或将导线固定在绝缘子上，以及将绝 缘固定在杆塔上，也可作连接绝缘子或保护绝缘子和导 线等用。
2、电缆
导电线芯——传输电能； 绝缘层——使导线芯与导电线芯、导电线芯与保护层互相隔绝； 保护层——保护绝缘层，并有防止绝缘油外溢和防止外界水分 潮气入侵的作用。
变电站设备讲解
第一部分 基础知识
1、一次设备
直接参与电能的发、输、配、用的设备
（1）生产和转换电能的设备：发电机、变压器、电动机 （2）开关电器：断路器、隔离开关、熔断器 （3）限流电器： 分裂电抗器、普通电抗器 （4）载流导体： 母线、架空线、电缆 （5）补偿设备：调相机、电容器、消弧线圈、并联电抗器 （6）互感器： 电流互感器、电压互感器 （7）防御过电压设备： 避雷针、避雷线、避雷器 （8）绝缘子 （9）接地装置
（2）二次接线
二次设备按预期的生产流程所连接形成的电路。
（3）配电装置
按主接线图，由母线、开关设备、保护电器、测量电器 及必要的辅助设备等组建而成的，接受和分配电能的电工 建筑物。
4、额定电压、额定电流及工作频率
（1）额定电压
使设备工作于技术和经济性能最佳的电压
（2） 额定电流
在一定的周围媒质（环境）计算温度下，设备所允许长期 通过的最大电流值，此时其绝缘部分和载流部分的长期最大 发热温度不超过其长期允许发热温度。
2、二次设备
对一次设备进行测量、监视、保护、控制的设备。
（1）测量表计 （2）绝缘监察装置 （3）控制和信号装置 （4）继电保护装置 （5）自动装置 （6）直流电源设备 （7）塞流线圈（高频阻波器）
3、电气接线和配电装置的概念
（1）电气主接线（一次接线）
变电站各类设备简介
变压器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，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。
变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。
变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。
变压器是变电站的主要设备，分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器即高、低压每相共用一个绕组，从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。
电压高低与绕组匝数成正比电流则与绕组匝数成反比。
变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器前者用于电力系统送端变电站，后者用于受端变电站。
变压器的电庄需与电力系统的电压相适应。
为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。
按分接头切换方式变压器有带负荷有载)调压变压器和无负荷无载)调压变压器。
有载调压变压器主要用于受端变电站。
电压互感器和电流互感器。
它们的工作原理和变压器相似它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流)按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。
在额定运行情况下电压互感器二次电压为l00V/，电流互感器二次电流为5A或1A。
电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路,请注意:绝不能让其开路，否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。
开关设备。
它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等都是断开和合上电路的设备。
断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。
在我国，220kV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。
隔离开关（刀闸)的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。
它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用。
变电站主要电气设备简介
——隔离电源：电气设备检修时，用隔离开关 将需要检修的电气设备与带电的电源隔离，形 成明显可见的断开点，以保证检修人员和设备 的安全。
——倒换线路或母线：用隔离开关将电气设备 或线路从一组母线切换到另一组母线上。
——关合与开断小电流电路：关合和开断电压 互感器、避雷器电路；电容电流；空载电力线 路；空载变压器等。
变压器工作原理
变压器分类
用途：升压变压器、降压变压器；
相数：单相变压器和三相变压器；
线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自 耦变压器；
铁心结构：心式变压器和组式变压器；
调式变压器和干式 变压器等；
容量大小：小型变压器、中型变压器、大型 变压器和特大型变压器。
隔离开关基本知识
2、对隔离开关的基本要求：
具有明显的断点。 应有可靠的绝缘。 具有足够的热稳定、动稳定。 操作性能好。 结构简单、动作可靠。 带接地刀闸的隔离开关必须装设连锁机构。
隔离开关基本知识
3．隔离开关的技术参数和型号
额定电压（kV） 最高工作电压（kV） 额定电流（A） 热稳定电流（kA） 极限通过电流峰值（kA）
➢第1部分表示相数。 D—单相（或强迫导向）；S—三相 ➢第2部分表示冷却方式。 J—油浸自冷；F—油浸风冷； FP—强迫油循环风冷； SP—强迫油循环水冷。 ➢第3部分表示电压级数。 S—三级电压；无S表示两级电压 ➢其他：O—全绝缘；L—铝线圈或防雷；O—自耦（在首位 时表示降压自耦，在末位时表示升压自耦）；Z—有载调压； TH—湿热带（防护类型代号）；TA—干热带（防护类型代 号）
变压器原理图（图3-1）
500kV电压等级变压器一般使用单 相自耦变压器，220kV及以下一般 使用三相三绕组变压器。冷却型式 主要为强迫油循环风冷。
变电站主要电气设备图文详解-精
SF6断路器的结构类型
• 1.瓷柱式SF6断路器
结构特点：灭弧室安装在高强 度瓷套中，用空心瓷柱支承和 实现对地绝缘。灭弧室和绝缘 瓷柱内腔相通，充有相同压力 的SF6气体，通过控制柜中的 密度继电器和压力表进行控制 和监视。穿过瓷柱的绝缘拉杆 把灭弧室的动触头和操动机构 的驱动杆连接起来，通过绝缘 拉杆带动触头完成断路器的分 合操作。
11)干式变压器的外表应无积污。 12)变压器室不漏水，门、窗、照明应完好，通风良好，温度正常。 13)变压器外壳及各部件应保持清洁。
开关电器
• 主要用来闭合与开断正常电路和故障电路或用来隔 离高压电源。
• 承担的任务：
正常工作情况下，开合正常工作电流 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流 既用来开合正常工作电流，又开合过负荷电流或短路电流 只用来在检修时隔离电压
• 同时交链一次，二次绕组的磁 通量的相量为φm ,该磁通量称 为主磁通;
变压器原理图（图3-1）
变压器工作原理
• 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规 律变化，则有
• 不计铁心损失，根据能量守恒原理可得 • 由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系： • 令 K=N1/N2，称为匝比（亦称电压比），则
1-并联电容；2-端子； 3-灭弧室瓷套；4-支持瓷； 5-合闸电阻；6-灭弧室； 7-绝缘拉杆；8-操动机构箱
高压断路器
是电力系统中任务最繁重、地位最重要、结构最 复杂的开关电器。
对断路器的基本要求： ✓ 足够的开断能力 ✓ 尽可能短的动作时间
✓ 高度的工作可靠性
高压断路器的类型 ✓ 按安装地点分 —--户内式、户外式 ✓ 按照使用的灭弧介质分 —- 油断路器、压缩空气
断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等
变电站的原理
变电站的原理
变电站是电力系统中的重要组成部分，其主要功能是进行高压电能的变换、传输和配电。
变电站由变压器、刀闸、断路器、互感器、绝缘子等设备组成。
其工作原理如下：
1. 变压器：变电站中的变压器负责将输送到变电站的高压电能进行变压，提高或降低电压水平。
变压器采用工作原理为电磁感应，通过线圈的磁场变化来实现电能的变换。
2. 刀闸和断路器：刀闸和断路器用于控制电流的通断和分配。
刀闸主要用于切断、连接电路以及通过不同性能的隔离开关使电气设备带电检修。
断路器主要用于电路的断开和闭合，以保护电力设备免受过电流、短路等故障的影响。
3. 互感器：互感器是用来测量电压、电流和功率等参数的设备。
它通过电磁感应原理将高压电网的电压和电流进行降压和降流，以便用来供测量仪表进行读取、计算和保护控制等功能。
4. 绝缘子：绝缘子用于将导线与支柱或设备之间隔离，以防止电流泄漏或发生短路。
绝缘子通常由绝缘材料，如陶瓷或聚合物制成，具有良好的绝缘性能。
变电站的工作原理是将输送到变电站的高压电能经过变压器的变换和互感器的测量后，由刀闸和断路器进行控制和分配，最后通过绝缘子对电流进行隔离，将不同电压等级的电能送往不同的电力用户。
变电站在电力系统中起到了传输、变换和配电的重要作用。
变电站设备讲解(1)
（3） 频率：工频，低频，高频，超高频
5、短路的一般概念
（1） 什么是短路 电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地
之间发生通路的情况称作短路，短路是电力系统的 严重故障。 （2）产生短路的原因
电气设备绝缘受损、老化； 气象条件恶化(雷击过电压闪络、大风、覆冰等)； 违规操作(带负荷拉刀闸、未拆地线合闸送电等)； 其它原因；
20000A （3）动稳定电流。隔离开关在闭合位置时，所能通过的最大短路电流， 称为动稳定电流，亦称额定峰值耐受电流，它表明隔离开关在冲击短路 电流作用下，承受电动力的能力。这个值的大小由导电及绝缘等部分的 机械强度所决定 （4）热稳定电流。热稳定电流是隔离开关在规定时间内，允许通过的 最大电流，它表示隔离开关承受短路电流热效应的 能力。以短路电流的 有效值表示。隔离开关的铭牌规定一定 时间（1、2、4秒）的热稳定电 流。
(2)、SF6断路器的灭弧原理
SF6断路器用SF6气体作为灭弧介质。SF6气体是理想的灭弧 介质，它具有良好的热化学性与强负电性。 （a）热化学性，即SF6气体有良好的热传导特性 由于SF6气体有较高的导热率，电弧燃烧时，弧心表面具有 很高的温度梯度，冷却效果显著，所以电弧直径比较小，有 利于灭弧。同时SF6在电弧中热游离作用强烈，热分解充分， 弧心存在着大量单体的S、F及其离子等，电弧燃烧过程中， 电网注入弧隙的能量比空气和油等作灭弧介质的断路器低得 多。因此，触头材料烧损较少，电弧也就比较容易熄灭。 （b） SF6气体的强负电性
①减少接地故障，避免相间短路。
②减少母线周围钢结构发热。
③减少相间电动力。
④母线被封闭后，通常采用微正压方式运行，这样可以防 止绝缘子结露，提高了运行的可靠性，并且为母线强迫通 风冷却创造了条件。
变电站主要设备
变电站主要设备标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]输变电系统是一系列电气设备组成的。
发电站发出的强大电能只有通过输变电系统才能输送到电力用户。
图1-2给出了变电站主要设备的示意图。
图中除了所示的变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关和断路器等电气设备外，还有电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置等，这些都是输变电系统中必不可缺的设备。
图1-2 变电站主要设备示意图1—变压器；2—导线；3—绝缘子；4—互感器；5—避雷器；6—隔离开关；7—断路器下面，对输变电系统的主要电气设备及其功能进行简单介绍。
（1）输变电系统的基本电气设备主要有导线、变压器、开关设备、高压绝缘子等。
1）导线。
导线的主要功能就是引导电能实现定向传输。
导线按其结构可以分为两大类：一类是结构比较简单不外包绝缘的称为电线；另一类是外包特殊绝缘层和铠甲的称为电缆。
电线中最简单的是裸导线，裸导线结构简单、使用量最大，在所有输变电设备中，它消耗的有色金属最多。
电缆的用量比裸导线少得多，但是因为它具有占用空间小、受外界干扰少、比较可靠等优点，所以也占有特殊地位。
电缆不仅可埋在地里，也可浸在水底，因此在一些跨江过海的地方都离不开电缆。
电缆的制造比裸导线要复杂得多，这主要是因为要保证它的外皮和导线间的可靠绝缘。
输变电系统中采用的电缆称为电力电缆。
此外，还有供通信用的通信电缆等。
2）变压器。
变压器是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备。
为了大幅度地降低电能远距离传输时在输电线路上的电能损耗，发电机发出的电能需要升高电压后再进行远距离传输，而在输电线路的负荷端，输电线路上的高电压只有降低等级后才能便于电力用户使用。
电力系统中的电压每改变一次都需要使用变压器。
根据升压和降压的不同作用，变压器又分为升压变压器和降压变压器。
例如，要把发电站发出的电能送入输变电系统，就需要在发电站安装变压器，该变压器输入端（又称一次侧）的电压和发电机电压相同，变压器输出端（又称二次侧）的电压和该输变电系统的电压相同。
变电站的主要一次设备
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目录
变电站的定义和作用
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变电站的定义：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，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。
变电站的作用：变电站的主要作用是变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压，以确保电力系统的稳定运行和满足用户的需求。同时，变电站也是电力系统中重要的监控和保护设施，可以监测和控制电力系统的运行状态，及时发现和处理故障，保障电力系统的安全和稳定。
母线：用于汇集和分配电能，确保设备之间的连接和运行稳定。
电流互感器和电压互感器：用于将高电压或大电流转换为低电压或小电流，以便于测量和保护设备的正常运行。
变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的设备变压器的主要功能是将一种电压的交流电能转换成另一种电压的交流电能变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成 变压器的种类变压器的种类电力变压器：用于电力系统中的升压和降压仪用变压器：用于测量仪器和保护装置中特种变压器：用于特定场合，如整流、矿用、试验等 变压器的结构变压器的结构铁芯：由硅钢片叠成，构成磁路线圈：绕在铁芯上，形成初级和次级线圈绝缘材料：保证线圈之间的绝缘 变压器的原理变压器的原理当一次线圈接上交流电源时，产生交变磁场交变磁场在二次线圈中产生感应电动势感应电动势的大小与线圈匝数成正比，从而实现了电压的变换
添加标题
变电站的主要设备
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避雷器：用于保护设备免受雷电和操作过电压的损害。
断路器：用于切断或接通电流，确保设备在故障或维护时能够安全停运。
变压器：用于将高电压转换为低电压或将低电压转换为高电压，以满足不同电压等级的需求。
(完整)变电站主要设备
输变电系统是一系列电气设备组成的。
发电站发出的强大电能只有通过输变电系统才能输送到电力用户。
图1—2给出了变电站主要设备的示意图。
图中除了所示的变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关和断路器等电气设备外，还有电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置等，这些都是输变电系统中必不可缺的设备。
图1—2 变电站主要设备示意图1—变压器；2—导线；3—绝缘子；4-互感器;5-避雷器；6-隔离开关；7-断路器下面，对输变电系统的主要电气设备及其功能进行简单介绍。
(1）输变电系统的基本电气设备主要有导线、变压器、开关设备、高压绝缘子等。
1)导线.导线的主要功能就是引导电能实现定向传输.导线按其结构可以分为两大类：一类是结构比较简单不外包绝缘的称为电线;另一类是外包特殊绝缘层和铠甲的称为电缆.电线中最简单的是裸导线，裸导线结构简单、使用量最大,在所有输变电设备中，它消耗的有色金属最多。
电缆的用量比裸导线少得多，但是因为它具有占用空间小、受外界干扰少、比较可靠等优点,所以也占有特殊地位。
电缆不仅可埋在地里,也可浸在水底，因此在一些跨江过海的地方都离不开电缆.电缆的制造比裸导线要复杂得多，这主要是因为要保证它的外皮和导线间的可靠绝缘。
输变电系统中采用的电缆称为电力电缆。
此外，还有供通信用的通信电缆等。
2）变压器。
变压器是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备。
为了大幅度地降低电能远距离传输时在输电线路上的电能损耗,发电机发出的电能需要升高电压后再进行远距离传输，而在输电线路的负荷端，输电线路上的高电压只有降低等级后才能便于电力用户使用。
电力系统中的电压每改变一次都需要使用变压器。
根据升压和降压的不同作用，变压器又分为升压变压器和降压变压器。
例如，要把发电站发出的电能送入输变电系统,就需要在发电站安装变压器,该变压器输入端（又称一次侧)的电压和发电机电压相同，变压器输出端（又称二次侧）的电压和该输变电系统的电压相同。
变电站主要电气设备
变电站主要电气设备变电站是连接电网与用电负荷的重要电力设施，起到电能转换、分配和控制的作用。
以下是变电站主要电气设备的介绍。
1. 变压器变压器是变电站的核心设备之一，主要功能是进行电能转换和传递。
它能将高电压的交流电转换为低电压的交流电，或者反过来。
在电网中，变压器的作用是将电压升高或降低，以满足不同地区、不同用电负荷对电能的需求。
通常，变压器分为主变压器和配变压器两种形式。
2. 断路器断路器是变电站中必不可少的设备之一，主要用于切断电路，以实现对电网的控制和维护。
当电路发生故障或超载时，断路器会自动切断电路，防止故障扩大和事故发生。
在变电站中，常用的断路器有空气断路器和真空断路器两种类型。
3. 隔离开关隔离开关一般用于开关电路，与断路器不同的是，隔离开关不直接切断电流，而是将电路与主电路隔离。
它的作用是使电路在运行过程中可以灵活调整，方便维护和检修。
4. 接地开关接地开关是变电站中用于将电气设备、电缆等接地的重要设备之一，可有效地防止电气设备的接地故障，以保证变电站的安全运行。
5. 电流互感器电流互感器是一种测量电路中电流大小的设备，可将高电流电路中的电流转换为低电流的信号输出。
通过它，可以实现对电路电流的准确测量和控制，在电力系统中起到了至关重要的作用。
6. 电压互感器电压互感器是对高压电流进行测量时必不可少的设备，可将高电压信号转换为低电压信号输出。
它主要用于电网电压的检测和计量，能够准确地将高电压信号转换为适宜的低电压信号，方便测量和控制。
7. 继电保护装置继电保护装置是电力系统中非常重要的设备，其主要作用是在电气设备发生故障时及时切断电路，实现对电路的保护。
同时，它能够监控电流、电压等电气参数，并对其进行处理，以确保电力系统的安全运行。
变电站中的电气设备涉及范围广泛，种类繁多。
这些设备不仅直接关系着电力系统的安全稳定运行，也为实现电能的高效传输和利用提供了有力的保障。
变电站主设备讲解
第一章 主变压器的构成及基本原理
4）变压器油（45#） 作用：绝缘、散热、灭弧、抗氧化 对于自然循环自冷的油浸变压器， 冷却介质油最高温度为40°C，最
。 高顶层油温95°C
第一章 主变压器的构成及基本原理
5）压力释放阀 当变压器油箱内部压力因事故急剧升高 时，此压力如不及时释放，将造成变压 器油箱变形甚至爆裂。压力释放阀可在 油箱压力达到其开启压力时迅速开启， 使油箱压力降低。排出的油经导油管定 向排放，防止油 的飞溅。当降至关闭 压力时，压力释放阀迅速关闭，使油箱 内保持正压有效的防止外部空气、水分 和杂质进入油箱
变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件, 它具有变压、 变流和变阻抗的作用。 变压器的种类很多, 应用十分广泛。 比如在电力系统中用电力变压器把发电机 发出的电压升高后进行远距离输电, 到达目的地后再用变 压器把电压降低以便用户使用, 以此减少传输过程中电能 的损耗; 在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器改变 市电电压, 再通过整流和滤波, 得到电路所需要的直流电 压; 在放大电路中用耦合变压器传递信号或进行阻抗的匹 配等等。 变压器虽然大小悬殊, 用途各异, 但其基本结构 和工作原理却是相同的。
第一章 主变压器的构成及基本原理
3）高低压套管
电力变压器是变换电压、传输功率的电气设备，其中接受电能的一侧叫高压绕 组(一次绕组)，输出电能的叫低压绕组（二次绕组）。 绕组作用：接受电能，经过变压之后，再把电能输送出去。 中小型变压器有两个绕组：高压绕组（一次绕组）、低压绕组（二次绕 组），低压绕组靠近铁芯，高压绕组在低压绕组外面。大型变压器会有三个绕 组，多一个中压绕组。 对绕组的要求：导线外皮绝缘性能 要好，绕组机械强度要高，在发生 短路时，电磁力会使绕组变形。 绕组散热条件要好，因此绕组在 绕制时有适当的空隙，以便变压 器油及时把热量带走。
变电站的主要一次设备
变电站的主要一次设备变电站是电力系统中重要的组成部分，主要起到输电、变压、配电和保护等功能。
而变电站中的一次设备是变电站运行中不可或缺的组成部分，本文将介绍变电站的主要一次设备及其作用。
1. 发电机发电机是电力系统的起始设备，是将机械能转换为电能的装置。
发电机具有大功率稳定性好的特点，其主要作用是将机械能转换为电能，使得电力能够传输到更远的地方。
2. 变压器变压器是变电站中最重要的设备之一，主要作用是将高电压输电线路中的电压降到低电压，以供给用户使用。
同时，在输电过程中需要提高电压以降低电流，以避免输电损耗。
因此，变压器在电力系统中具有非常重要的作用。
3. 局部放电监测设备局部放电是变压器和其他一次设备中最常见的故障形式之一。
因此，为了提高变压器的可靠性和安全性，局部放电监测设备成为了变电站中非常重要的设备之一。
该设备能够实时监测设备中是否有电气放电的现象出现，以及放电的具体位置，为调度和维护人员提供故障诊断的依据。
4. 低压电容器低压电容器是变电站中电能质量控制的重要设备之一。
该设备通过补偿传输过程中产生的无功功率，使得电力系统的质量得到了提高。
低压电容器还能够降低电压的波动和提高电压的稳定性，从而提高了系统的可靠性和减少了电能损耗。
5. 保护装置保护装置是保障电力系统运行的重要设备之一。
在电力系统运行过程中，各种故障都会在一定范围内出现，如果这些故障不能及时检测和隔离，就会对设备和人员造成不可挽回的损失。
因此，保护装置能够及时检测和隔离各种故障，保障电力系统的运行安全。
保护装置分为电流保护装置、电压保护装置和差动保护装置等。
6. 电容器电抗器设备在电力系统中，电容器和电抗器是实现无功补偿的重要设备。
电容器能够补偿电力系统中的电感性负荷，电抗器则能够补偿由电容器引起的过电压。
通过控制电容器和电抗器的投切，能够使得电力系统中的无功功率得到控制，从而提高电力系统的质量。
7. 断路器断路器是变电站中保障设备运行稳定和安全的重要装置之一。
变电站设备
变电站设备
变电站设备是将输电线路的高压电能变换成适合传送和分配的低压电能的设备。
主要设备包括变压器、断路器、隔离开关、组合电器、电容器、电抗器、接地装置、保护装置等。
变压器是变电站最重要的设备，用于将输送的高压电能变换成适合传输和分配的低压电能。
断路器用于控制和保护电力系统，能够快速切断和合并电路，以保护设备和人员安全。
隔离开关用于分离和定位电气设备，实现变电站设备的安全操作和维护。
组合电器是变电站的基本设备，包括电流互感器、电压互感器、计量装置等，用于进行电能计量和监测。
电容器和电抗器用于调节电流和电压，平衡电力系统的负荷和电压。
接地装置用于将电力系统的接地电阻降到合理的范围内，保证系统的接地安全。
保护装置用于监测电力系统的运行状态，并在故障发生时及时采取措施，保护设备和线路。
变电站设备根据其功能和额定电压的不同，可分为高压设备和低压设备。
高压设备主要包括变压器、断路器和隔离开关，用于对输电线路的高压电能进行变换和控制。
低压设备主要包括组合电器、电容器和保护装置，用于对低压电能进行监测和调节。
变电站设备的选择和配置应根据电力系统的负荷需求、供电方式、用电设备的特点和运行条件等因素进行，并遵循相关的国家和行业标准。
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输变电系统就是一系列电气设备组成的。
发电站发出的强大电能只有通过输变电系统才能输送到电力用户。
图1-2给出了变电站主要设备的示意图。
图中除了所示的变压器、导线、绝缘子、互感器、避雷器、隔离开关与断路器等电气设备外,还有电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器与继电保护装置等,这些都就是输变电系统中必不可缺的设备。
图1-2 变电站主要设备示意图
1—变压器;2—导线;3—绝缘子;4—互感器;5—避雷器;6—隔离开关;7—断路器
下面,对输变电系统的主要电气设备及其功能进行简单介绍。
(1)输变电系统的基本电气设备主要有导线、变压器、开关设备、高压绝缘子等。
1)导线。
导线的主要功能就就是引导电能实现定向传输。
导线按其结构可以分为两大类:一类就是结构比较简单不外包绝缘的称为电线;另一类就是外包特殊绝缘层与铠甲的称为电缆。
电线中最简单的就是裸导线,裸导线结构简单、使用量最大,在所有输变电设备中,它消耗的有色金属最多。
电缆的用量比裸导线少得多,但就是因为它具有占用空间小、受外界干扰少、比较可靠等优点,所以也占有特殊地位。
电缆不仅可埋在地里,也可浸在水底,因此在一些跨江过海的地方都离不开电缆。
电缆的制造比裸导线要复杂得多,这主要就是因为要保证它的外皮与导线间的可靠绝缘。
输变电系统中采用的电缆称为电力电缆。
此外,还有供通信用的通信电缆等。
2)变压器。
变压器就是利用电磁感应原理对变压器两侧交流电压进行变换的电气设备。
为了大幅度地降低电能远距离传输时在输电线路上的电能损耗,发电机发出的电能需要升高电压后再进行远距离传输,而在输电线路的负荷端,输电线路上的高电压只有降低等级后才能便于电力用户使用。
电力系统中的电压每改变一次都需要使用变压器。
根据升压与降压的不同作用,变压器又分为升压变压器与降压变压器。
例如,要把发电站发出的电能送入输变电系统,就需要在发电站安装变压器,该变压器输入端(又称一次侧)的电压与发电机电压相同,变压器输出端(又称二次侧)的电压与该输变电系统的电压相同。
这种输出电压比输入电压高的变压器即为升压变压器。
当电能送到电力用户后,还需要很多变压器把输变电系统的高电压逐级降到电力用户侧的
220V(相电压)或380V(线电压)。
这种输出端电压比输入端电压低的变压器即为降压变压器。
除了升压变压器与降压变压器外,还有联络变压器、隔离变压器与调压变压器等。
例如,几个邻近的电网尽管平时没多少电能交换,但有时还就是希望它们之间能够建立起一定的联系,以便在特定的情况下互送电能,相互支援。
这种起联络作用的变压器称为联络变压器。
此外,两个电压相同的电网也常通过变压器再连接,以减少一个电网的事故对另一个电网的影响,这种变压器称为隔离变压器。
3)开关设备。
开关设备的主要作用就是连接或隔离两个电气系统。
高压开关就是一种电气机械,其功能就就是完成电路的接通与切断,达到电路的转换、控制与保护的目的。
高压开关比常用低压开关重要得多,复杂得多。
常见的日用开关才几两重,而高压开关有的重达几十吨,高达几层楼。
这就是因为它们之间承受的电压与电流大小很悬殊。
按照接通及切断电路的能力,高压开关可分为好几类。
最简单的就是隔离开关,它只能在线路中基本没有电流时,接通或切断电路。
但它有明显的断开间隙,一瞧就知道线路就是否断开,因此凡就是要将设备从线路断开进行检修的地方,都要安装隔离开关以保证安全。
断路器也就是一种开关,它就是开关中较为复杂的一种,它既能在正常情况下接通或切断电路,又能在事故下切断与接通电路。
除了隔离开关与断路器以外,还有在电流小于或接近正常时切断或接通电路的负荷开关。
电流超过一定值时切断电路的熔断器以及为了确保高压电气设备检修时安全接地的接地开关等都属于高压开关。
4)高压绝缘子。
高压绝缘子就是用于支撑或悬挂高电压导体,起对地隔离作用的一种特殊绝缘件。
由于电瓷绝缘子的绝缘性能比较稳定,不怕风吹、日晒、雨淋,因此各种高压输变电设备(尤其就是户外使用的),广泛采用高压电瓷作为绝缘,如:架空导线必须通过绝缘子挂在电线杆上才能保证绝缘,一条长500km的 330kV输电线路大约需要14万个绝缘子串。
高压绝缘子的另一大类就是高压套管,当高压导线穿过墙壁或从变压器油箱中引出时,都需要高压套管作为绝缘。
除了高压电瓷作为绝缘子外,基于硅橡胶材料的合成绝缘子也获得了广泛应用。
(2)输变电的保护设备主要有互感器、继电保护装置、避雷器等。
1)互感器。
互感器的主要功能就是将变电站高电压导线对地电压或流过高电压导线的电流按照一定的比例转换为低电压与小电流,从而实现对变电站高电压导线对地电压与流过高电压导线的电流的有效测量。
对于大电流、高电压系统,不能直接将电流与电压测量仪器或表计接入系统,这就需要将大电流、高电压按照一定的比例变换为小电流、低电压。
通常利用互感器完成这种变换。
互感器分为电流互感器与电压互感器,分别用于电流与电压变换。
由于它们的变换原理与变压器相似,因此也称为测量变压器。
互感器的主要作用:① 互感器可将测量或保护用仪器仪表与系统一次回路隔离,避免短路电流流经仪器仪表,从而保证设备与人身安全;② 由于互感器一次侧与二次侧只有磁联系,而无电的直接联系,因而降低了二次仪表对绝缘水平的要求;③ 互感器可以将一次回路的高压统一变为100V或100/3V的低电压,将一次回路中的大电流统一变为5A的小电流。
这样,互感器二次侧的测量或保护用仪器仪表的制造就可做到标准化。
2)继电保护装置。
继电保护装置就是电力系统重要的安全保护系统。
它根据互感器以及其她一些测量设备反映的情况,决定需要将电力系统的哪些部分切除与哪些部分投入。
虽然继电保护装置很小,只能在低电压下工作,但它却在整个电力系统安全运行中发挥重要作用。
3)避雷器。
避雷器主要用于保护变电站电气设备免遭雷击损害。
变电站主要采用避雷针及避雷器两种防雷措施。
避雷针的作用就是不使雷直接击打在电气设备上。
避雷器主要安装在变
电站输电线路的进出端,当来自输电线路的雷电波的电压超过一定幅值时,它就首先动作,把部分雷电流经避雷器及接地网泄放到大地中,从而起到保护电气设备的作用。
(3)其她电力设备。
除了上述设备外,变电站一般还安装有电力电容器与电力电抗器。
1)电力电容器。
电力电容器的主要作用就是为电力系统提供无功功率,达到节约电能的目的。
主要用来给电力系统提供无功功率的电容器,一般称为移相电容器;而安装在变电站输电线路上以补偿输电线路本身无功功率的电容器称为串联电容器,串联电容器可以减少输电线路上的电压损失与功率损耗,而且由于就地提供无功功率,因此可以提高电力系统运行的稳定性。
在远距离输电中利用电容器可明显提高输送容量。
2)电力电抗器。
电力电抗器与电力电容器的作用正好相反,它主要就是吸收无功功率。
对于比较长的高压输电线路,由于输电线路对地电容比较大,输电线路本身具有很大的无功功率,而这种无功功率往往正就是引起变电站电压升高的根源。
在这种情况下安装电力电抗器来吸收无功功率,不仅可限制电压升高,而且可提高输电能力。
电力电抗器还有一个很重要的特性,那就就是能抵抗电流的变化,因此它也被用来限制电力系统的短路电流。