变电站一次设备原理应用

１０ＫＶ线路保护装置：主要保护两段式复压过流保 护，两段式定时限过流保护，过压保护，欠压保护。 定时限过电流保护：作为本线路主保护的近后备以及 相邻线下一线路保护的远后备。其起动电流按躲最大 负荷电流来整定的保护称为过电流保护，此保护不仅 能保护本线路全长，且能保护相邻线路的全长。 复压过流保护：主要针对相间短路故障，也可作为相 邻元件的后备保护。复压由复合电压由低电压和负序 电压构成，对过流保护进行可靠的闭锁，大大提高了 保护动作的灵敏性。
二次接 线端子
一次接线 端子首端
电流互感器
一次进 线端子
– 工作原理：与普通变压器相同， 按电磁感应原理工作，当一次侧 流过电流I1时，在铁芯中产生交 变磁通，此磁通通过二次绕组， 产生电动势，在二次回路中产生 电流I2。 – 作用：通过电流互感器将大电流 变成小电流，来供电流采集，计 量，保护等二次装置使用，并使 测量仪表和继电器与高压装置在 电气方面隔离，保证设备和人员 的安全。


主变压器保护由主保护装置，高后备保护装置，低后备保护装置，非电 量保护装置构成。高后备保护主要作为主变高压侧绕组发生故障时的保 护。低后备保护主要作为主变低压侧绕组发生故障时的保护。非电量保 护装置专门针对主变本体上的元件设置的保护，如瓦斯继电器，温度表， 压力释放阀，当变压器本体发生故障时，本体保护元件会发相应的信号， 提醒运行人员或使保护装置动作出口，切除故障。 作为变压器主保护的差动保护，其可靠的动作性能，为变压器在故障时 快速切除提供了可靠的保障。差动保护由差动速断保护，比率制动保护 构成。当任一相差动电流大于差动速断定值时，差动速断瞬时动作，跳 开各侧开关切除故障。在实际的工程应用中由于变压器各侧TA性能、 变比有差异以及各侧绕组连接组别的不同，差动回路存在不平衡电流， 当系统发生区外故障时，保护装置容易发生误动。采用比率差动保护三 段折线动作特性后，既可以保证在区外故障不平衡电流最大时不发生误 动，又能保证切除区内故障的灵敏性，保护动作特性曲线图如下图所示：
１０ＫＶ母线
定义：连接发电机、变压器等 大型电气设备与各种电器之间 连接的导线成为母线。 作用：汇集，分配和传送电能。 母线是构成电气主接线的主要 设备。
支柱绝 缘子
三相铜母线
电压互感器
• 原理：与普通变压器相同，按电磁感应原 理工作，一次侧流过励磁电流I1时，在铁 芯中产生交变磁通，此磁通通过二次绕组， 产生电动势，在二次回路中产生二次电压。 • 作用：通过电压互感器将高电压变成电压 采集，计量，保护等二次装置可以应用低 电压，并使测量仪表和继电器与高压装置 在电气方面隔离，保证设备和人员的全。 • 维护注意事项：检查绝缘子应清洁，无破 损，无裂纹，无放电现象。油位应正常， 油色应透明不发黑。内部声音应正常，无 放电及剧烈电磁振动声，无焦嗅味。一次 侧引线头连接应良好，无松动，无过热， 二次回路的电缆及导线应无腐蚀和损伤， 二次接线无短路现象。检查电压互感器一 次侧中性点接地及二次接地应良好。端子 箱应清洁。瓷质部分因清洁，无损坏，无 裂纹，无放电痕迹。
主变压器及其附件
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变压器名牌数据 变压器工作原理 变压器主要附件及其功能 变压器维护注意事项 有载调压开关应用
铭牌数据
型号 频率 额定容量 电压 额定电流 联结组别 冷却方式 空载损耗 SZ963000/110 50HZ
绝缘套 管
储油柜
63000KVA
115/10.5KV 316.3/3464A YNd11 ONAN 37.9KW
变电站一次设备原理应用
主要一次设备功能应用
• 10KV一次电器设备 • 主变压器及其附件 • 110KV主变及出线间隔设备
10KV高压设备
• 10KV高压设备是风电场 重要的汇流设备，风机 经箱式变压器升压后经 室外线路输送到开关站 室内高压室进行汇流， 通过高压凯装高压柜， 对各路电能进行汇总， 经主变低压侧开关送至 主变低压侧升压，实现 高压输电。
– 维护注意事项：运行中的电流互感 器二次不允许开路，否则会在开路 的两端产生高电压危机人身安全， 或使电流互感器发热损坏。
二次接 线端子 支持式电流互感器
穿心式电流互感器
带电传感器
• 原理：利用电容减压 原理，构成高压传感 器。 • 作用：经过高压带电 传感器变换后的二次 电压作为带电显示装 置的工作电压。作为 带电闭锁装置的工作 条件。同时也作部分 支撑母线作用。
真空灭弧室
基本机构图 位置辅
助开关
合闸线 圈
主触头
跳闸线 圈
储能电 机 弹簧储能操作 机构
储能弹 簧
操作结构原理图
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断路器操作应用注意事项 新装或大修后的断路器，投运前必须验收合格才能施加运 行电压。 断路器的分、合闸指示器应指示正确，且与当时实际运行 相符。 断路器接线板的连接处或其它必要的地方应有监视运行温 度的措施，如示温蜡片等。 断路器金属外壳接地良好且有明显的接地标志，接地体的 截面积符合规程要求。 油断路器的油色应正常，油位应在油位指示的上、下限油 位监视线中，绝缘油牌号和性能应满足当地最低气温的要 来，油质合格。 六氟化硫断路器，为监视其气体压力，应装有密度继电器 或压力表，并附有压力表和压力温度关系曲线，其有 SF6 气体补气接口。 真空断路器应配有限制操作过电压的保护装置。
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高压电缆
• 目前10KV 系统应用最广泛的是 交联聚乙烯电缆，该电缆不但 具有全塑料绝缘电缆的一切特 点，而且缆芯长期允许工作温 度高，机械性能好，耐压强度 高，维护方便等优点。 • 10KV线路电能经绞联聚乙烯高 压电缆进入10KV高压柜内，实 现电能的传输。 • 运行维护注意事项：通过电流 表，电压表监视其运行电流， 电压不超过规定值，通过温度 计测量电缆的外皮温度。巡视 检查电缆头应清洁，引出线应 紧固，户外电缆头，冬季无挂 冰现象。检查引线无过热，无 烧熔现象。检查电缆外皮应无 机械损伤。
手动合 闸按钮
分合闸 指示
真空断路器
检修小 车
手动分 闸按钮
储能指 示
真空断路器工作原理
• 原理：在真空容器中进行电流开断与关合， 它利用高真空作为内绝缘和灭弧介质 。 • 优点：真空的绝缘强度高，电弧很容易熄 灭，它的绝缘强度比变压器油，1个大气压 下的SF6和空气的绝缘强度高的多。 • 作用：用做10KV输电负荷的开断及故障电 流的及时切除。 • 结构：主要由真空灭弧室，支架和操动机 构三部份构成。
温度显示控制器
• 主变压器上层油温通 过PT100电阻对油温 进行检测，信号通过 引线接入温度显示控 制器。温度显示器可 以通过显示窗口指示 当前温度值，同时具 有温度上限报警，和 上上限跳闸接点引出， 给监控系统提供报警 跳闸信号。
温度控 制器
ＰＴ１００ 温度计
油位表
• 安装在储油柜中部的 油位表可以显示当前 储油柜内的油位状况， 为运行人员监视油位 变化提供依据，同时 提供油位低限报警接 点，使运行人员及时 对异常运行状况进行 处理。
差动保护应用原理图
1TA
*
C411
9
10
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1TA 2TA 3TA 4TA 1QF
A631
* A411 * B411
5 主 6
变 7 主 8 保 11 护 12 单 13 元 14
6TA
* A461 * B461 * C461 N461
A411
15
16
2QF
5TA 6TA
其他主要保护
线路光纤差动保护装置：针对输电线路的独立保护装 置，装置以分相差动和零序电流差动作为主保护，以 零序电流保护，相间和接地距离或过流保护作为后备 保护。保护装置通过光缆连接两侧的保护装置，实现 对线路的全线速动保护。 母线保护装置：针对站内高压母线的专用保护装置， 其主保护为比率制动式电流差动保护。它的基本原理 为母线在正常工作或其保护范围外故障时所有流入及 流出母线的电流之和为零（即差动电流为零），而在 母线内部发生故障时，所有流入及流出母线的电流之 和不再是零（既差流不为零），保护装置通过差流计 算可以准确的区分母线内部和外部故障，内部故障时 可以准确的出口跳闸，避免事故的扩大。
氧化物避雷器
• 正常运行电压下，氧化锌 电阻呈现出极高的电阻， 通过它的电流只有微安级， 对电网运行影响极小。 • 作用：用于防止感应雷过 电压或雷电波侵入，它直 接并联于发电厂和变电站 的主要设备母线上。 • 维护注意事项：避雷器出 现瓷套管破裂或爆炸，造 成永久性接地故障时，人 员避免靠近，应设法改变 运行方式，并用断路器将 其断开，氧化锌避雷器应 定期测量泄露电流
瓦斯继电器
• 原理：当变压器内发生故 障时，会使变压器油分解 大量气体，气体通过瓦斯 继电器时，继电器会发出 信号，供保护装置使用。 • 分类：轻瓦斯发出报警信 号，提醒运行人员进行监 视，重瓦斯动作跳闸，切 除运行变压器。
压力释放阀
• 作用：当变压器发生 严重故障时，会产生 巨大的冲击力，通过 压力释放可以将压力 油及产生的气体释放 出器身，保护变压器 本体不发生炸裂。
负载损耗
231.5KW
在线滤 油装置 散热器
主变压器基本结构
• 原理：电力变压器是依据电磁感应定律进行交流电能传 递的静止电器，当一次绕组接到交流电源时，一次侧绕 组中流过交流电流，并在铁芯中产生交变磁通，其频率 与电源电压的频率相同，铁芯中的磁通同时铰链一次侧， 二次侧 ，一、二次侧绕组中分别感应出相同的频率的电 动势，二次侧接到用电设备，便有了电能的输出，实现 电能的传递。根据电磁感应定律，它是利用一，二次侧 绕组匝数不等而实现变压的，但频率是相同的。 主变压器器身：主变器身由变压器箱体，三相高低压绕 组，铁芯，变压器油，出线套管，有载调压开关，绕组 支架等组成。 变压器附件：压力开关，瓦斯继电器，储油柜，呼吸器， 散热器，在线滤油装置，中性点零序电流互感器等
高压熔断保险
• 熔断器串联在电路中， 当电路的电流增加到 一定数值，例如电路 过负荷或发生短路， 电流对熔件加热，熔 件在被保护设备未达 到破坏其绝缘之熔断， 使电路断开，设备得 到保护。
接地刀闸
• 作用：为设备检修提 供安全接地点，保证 人员安全。 • 维护注意事项：分合 接地刀时应严格按照 工作票制度执行，并 严格遵守接地装置的 闭锁措施，没有电厂 总工许可不能认为解 除接地闭锁装 置 。
10KV系统主要电气设备
• • • • • • • • • • 站用干式变压器 真空断路器 共箱母线 电压互感器 电流互感器 过电压保护器 高压熔断保险 接地刀闸 氧化物避雷器 高压电缆
站用干式变压器
• 干式变压器不同于一般油式变 压器，它的线圈是用电气和机 械强度较高的环氧树脂浇注的， 具有尺寸小、重量轻、耗电量 少、噪音低、绝缘、防火、防 潮情况好，以及安全可靠、安 装方便。维护简单等特点。 巡视检查注意事项：高低压侧 电缆接头无过热，根据变压器 采用的绝缘等级，其温升不超 过规定值。变压器运行声音正 常，无异味，瓷瓶无裂纹，无 放电痕迹，变压器室内通风良 好，温度正常，室内屋顶无漏 雨现象。 作用：为发电厂变电站设备提 供交流动力电源和生活用电。
主变非电量保护
• 构成：主变本体非电量保护由轻、重瓦斯 信号，油温高信号，压力释放信号，油位 低信号构成，其中重瓦斯与压力释放信号 作用于跳闸，油温高和油位低作用于信号 报警。 • 作用：通过主变本体非电量信号的引入， 提高了主变的运行可靠性，同时为运行人 员的监控变压器运行提供准确的依据。
主变压器主要配置保护类型：
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散热器：变压器额定运行时，由于绕组和铁芯的能量 损耗转变为热能传递给变压器油，变压器油温会升高， 为了把热量带走，必须采用一定的冷却方式。对于中 小容量的变压器，大都采用油浸自冷式，通过变压器 自身油的对流运动，将热量通过散热器传递给周围空 气。 储油柜：为了防止变压器油受潮，油箱是密封的，当 变压器油受到热胀冷缩时，对变压器器身产生很大的 压力，严重时可能使变压器爆裂，为此在油箱上部装 有储油柜，储油柜内的油随变压器油受到热胀冷缩而 高低变化。 绝缘套管：变压器出线从油箱内穿过油箱盖时必须经 过绝缘套管以使带电的引线和接地的油箱绝缘。