变电站概述

通信自动化系统
• 变电站是输配电系统中的重要环节，是电网的主
要监控点。近年来，随着我国经济高速发展，电压等 级和电网复杂程度也大大的提高。传统变电站一次设 备和二次设备已无法满足降低变电站造价和提高变电 站安全与经济运行水平这两方面的要求。而现在变电 站所采用的综合自动化技术是将站内继电保护，监控 系统，信号采集，远动系统等结合为一个整体，使硬 件资源共享，用不同的模式软件来实现常规设备的各 种功能。用局域网来代替电缆，具有可靠、安全、便 于维护等特点。
安防系统报警装置
红外探测器
对射式红外线探测
电子围栏
消防系统
•消防系统:一旦火灾发生时能够及时报警和有效灭火。 变电站消防系统可分为火灾自动报警系统和灭火系统 两大部分。
1.火灾自动报警系统: 用于探测初期火灾并发出警报，以便采取相应措 施。报警系统一般由火灾探测器、手动火灾报警按钮 和火灾报警控制器 组成。 （1）火灾探测器是组成火灾自动报警系统的重要 组件，其作用是监视被保护区域有无火灾发生。若发 现火情，可将火灾的特征物理量，如温度、烟雾、气 体和辐射光等转换成电信号，并立即动作，向火灾报 警控制器发送报警信号 。
发电机 升压变压器 降压变压器
电 能 用 户
热 能 用 户
4.变电站的作用作
变电站作用：变换电压等级、汇集电流、 分配电能和调整电压。
变换电压等级：通过变压器实现； 汇集电流，分配电能：通过母线实现； 调整电压：通过调整变压器分接头位置和投切无功设 备（并联电容器、并联电抗器）实现；
分类 分类
1.按电压等级可分为特高压、超高压、高压、中压 变电站和低压变电站；
图4-变电站间隔示意图
二
变电站的构成
变电站的构成
1、电气设备 2、土建基础和构架 3、电源系统 4、通信自动化系统 5、遥视安防系统 6、防雷接地系统
电气设备
变电站内的电气设备可分为一次设备和二次设备。 变电站一次设备主要是用来传输、汇集、分配、使 用电能的设备。 变电站主要一次设备包括：变压器、断路器、隔离 开关、互感器、电力电容器、电抗器、母线、避雷 器等。
要充分考虑网络的开放性、可扩充性及工程化的相关问题。
通信系统要具有速度快，可靠性高，可扩展性强等特点。
遥视安防系统
遥视安防系统
•遥视系统主要由：摄像机、探头、红外探测器和 云台组成。其作用如下：
1.设备监视 随着无人值守变电站管理模式的推广和变
电站综合自动化水平的不断提升,传统的“四 遥”(遥测、遥信、遥控、遥调)功能已不能满足 变电站运行管理和设备维护的需要。通过遥视监 视系统实时掌握设备运行现状、现场仪表数据、 站内环境等信息,成为保证电网安全运行的一种重 要技术手段 。对无人值守变电站的远方监视、操 作和事故判断处理 提供直观的画面支持。
电气设备
变电站二次设备主要是对一次设备进行保护、 控制、测量、计量的设备。
变电站主要二次设备包括：控制屏、测控 屏、保护屏（含继电保护及自动装置）、站 用电低压配电屏、直流屏、蓄电池、充电机、 不间断电源（UPS）、接线端子箱、闭锁设备、 测量表计、变送器、熔断器、二次小开关、 二次电缆、监控系统等。
变电站概述
变电站概述
一
变电站的作用
1、电能的产生 2、电能的传输 3、电网的构成 4、变电站的作用
1.电能的产生
1.电能的产生 火电厂、热电厂、水电厂、核电站、风电站、太阳能电站
华电内蒙古辉腾锡勒风电场 装机容量 120MW，占地面积300平方公里
• 位于美国内华达州 的太阳能电站，占地1.5平方公里的电 站由775000块太阳能板组成，容量48MW！
土建基础和构架
主控室
变电站主控楼
高压设备室
特高压南阳1000千伏设备构架
设备基础
电缆沟
电源系统
交流系统
.
交流系统：变电站站用电交流系统是保证变电站 安全可靠输送电能的一个必不可少的环节。站用电 主要为变电站内的一二次设备提供电源。其中包括： 主变压器冷却系统电源，交流操作电源，直流系统 用交流电源，设备的加热、驱潮、照明电源，设备 室通风电源、设备室SF6气体监测装置电源、UPS 交流电源、变电站生活、照明电源等。
通信自动化系统
•
ห้องสมุดไป่ตู้
分散分层分布式是变电站综合自动化系统的发展方
向，这就对通信的可靠性提出了更高的要求 ，通信在变
电站综合自动化占有重要的地位。其内容包括当地采集控
制单元与变电站监控管理层之间的通信，变电站当地与远
方调度中心之间的通信 。系统采用双网网络，双机热备
用，光纤双环冗余自愈，采用国际标准通信规约协议，还
分类
3.根据其在电力系统中的地位和作用，可分为枢纽 变电站、区域（地方）变电站、末端（用户）变电 站。 1）枢纽变电站：位于电力系统的枢纽点，电压等级 一般为220kV及以上，联系多个电源，出线回路多， 变电站容量大；全站停电后，将造成大面积停电或 系统瓦解，枢纽变电站对电力系统运行的稳定和可 靠起到重要作用。 2）区域（地方）变电站：地区变电站是一个地区和 一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为220kV， 全站停电后将造成该地区或城市的供电紊乱。
直流系统设备主要包括：充电机、蓄电池、 绝缘监察装置、直流馈电屏、直流分电屏等。
直流系统
直流供电设备连接到主控室直流馈电屏的直流 母线上,由直流母线分别引出保护电源、操作 电源、储能电源、事故照明电源等供相应的直 流负荷使用。
直流系统
交流电源一般取自系。统，它无法贮存，当系 统发生故障时，可能会造成发电厂与变电所交流 电全停，这样我们的控制系统及保护装置将无法 工作。直流电源系统一般配有一定容量的蓄电池 ，平时由交流电通过充电机对蓄电池充电，当系 统发生故障使交流电失去时，蓄电池能继续为控 制系统与保护装置提供电源，确保发电厂与变电 所的正常运行与事故处理。
变电站站用电系统主要由：站用变压器、380V 交流电源屏、馈线和用电元件等组成，接线一般都 采用单母线分段的方式。
交流系统
主变 冷控
自动化系 统电源
照明电源
交流 负荷
五防系 统电源
闸刀电 机电源
设备储 能电源
直流系统
直流系统：变电站直流系统为变电站的继电 保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、 交流不间断电源等直流负荷提供可靠的直流电 源,同时也为操作提供可靠的操作电源,因此直 流系统的可靠与否,对变电站的安全运行起着 至关重要的作用,是变电站安全运行的保证。
电源系统
不间断电源能保证在变电站正常运行和 事故状态下为计算机、远动装置、自动化仪表 等提供不间断的交流电源，在变电站全站停电 的情况下，UPS装置满负荷，可连续供电半小 时以上。
UPS本体包括: 输入隔离变压器、输出 隔离变压器、整流器、逆变器、静态旁路开关、 手动维修开关、直流隔离二极管、控制单元、 显示单元等。
2.电能的传输
1.在现代电力系统中，大型发电厂往往 远离负荷中心，发电厂发出的电能一般 要通过高压、超高压和特高压输电网络 （包括输电线路、升压变压器、降压变 压器等）送到负荷中心，然后在负荷中 心由电压等级较低的配电网络把电能分 配到不同电压等级的用户。
2.电能的传输
2. 三相交流输电线路传输的有功功率为P= √3 UI COSΦ=I2R 当输送的功率一定时，线路的电压越高，线路中的 电流就越小，所用导线的截面可以减小，用于导线 的投资也就越小，同时线路中的功率损耗电能损耗 也都相应减少。还可以提高输送距离（10kV输送距 离为6~20公里，110kV输送距离为50~150公里， 220kV输送距离为100~300公里）。但电压U越高， 对绝缘的要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘 的投资也越大。综合上述两种因素，从输送电能的 经济性考虑，对应一定的输送功率和输送距离就有 一个最合理的线路电压。
分类
4.按其容量和馈线的多少可分为大、中、小 型变电站。
5.按是否有人正常运行值班可分为有人值班 变电站和无人值班变电站。
目前我国电压等级为10kV变电站、 35kV变 电站、 110kV变电站、 220kV变电站、500kV 和1000kv变电站比较多。
• 什么是间隔：
• 在工作当中，我们经常说变压器间隔、出 线间隔，那么，什么是间隔呢？简单地讲， 我们可以把为了实现某种功能而配置的电 气设备的组合称为间隔，间隔的名称是以 它所要实现的功能命名的。在变电站中， 最重要的几个间隔有：进线间隔、变压器 间隔、出线间隔、电压互感器间隔、电容 器间隔。
1.电能的产生
1.煤炭、石油、天燃气、水利等随自然界演化生成 的动力资源是能量的直接提供者，称为一次能源。 电能是由一次能源转换而成的，称为二次能源。
2. 电能具有转换容易、输送方便、控制灵活以及清 洁、经济等优点；
3.发电厂是生产电能的核心，担负着把不同种类的 一次能源转换成电能的任务。依据使用的一次能源 不同，发电厂大致可分为：火电厂、水电厂、核电 站、风电厂、太阳能电站等，目前火力发电仍是主 要的发电方式。
感烟探测器
感烟探测器
消防系统
（•2）手动火灾报警按钮在每个防火分区至少应设置一 只。从一个防火分区的任何位置到最邻近的一个火灾报 警按钮的步行距离不应大于30米。手动火灾报警按钮宜 设置在公共活动场所的出入口处，按钮应设置在明显的 和便于操作的部位，安装在墙上时其底边距地高度宜为 1.3-1.5米，且应有明显的标志。 （3）火灾报警控制器担负着为火灾报警提供稳定的工 作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；接受、转 换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警； 指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等 任务。
低压变电站：电压等级在1kV以下的变电站。 中压变电站：电压等级在1kV~ 10kV的变电站。 高压变电站：电压等级高于10kV低于330kV的变 电站。 超高压变电站：电压等级在330kV及以上的变电站。 特高压变电站：电压等级在1000KV以上。 2.按供电对象的差异可分为城镇变电站和农业变电 站。
水喷淋系统
消防系统
（2）排油注氮灭火系统：此系统是通过两种信号来启动的， 一• 是变压器三侧开关跳闸和压力释放装置动作；二是温度 保护和瓦斯保护动作。系统收到信号后，打开快速排油阀 将压力释放，防止变压器爆炸。同时关闭油枕断流阀，使 变压器本体油位下降至顶盖下方20厘米，并将油枕内的油 与本体隔离。在油排出3秒后，氮气从变压器底部进入本体 内，氮气的注入和在油中的搅拌，使得油温立刻降低到闪 点之下，使火在1分钟内熄灭。注入氮气将持续45分钟以冷 却变压器本体及顶盖，防止重燃。主变排油注氮灭火系统 集报警与灭火系统于一身，可防止变压器爆炸，制造较简 单，价格较低，系统维护费用较小，但需对变压器本体进 行改造，一旦系统发生误动作，对整个系统和变压器的影 响会很大。
手动报警器
手动报警器
消防系统
2.主变专用消防装置 有水喷雾灭火系统、主变排油注氮灭火系
统 、泡沫灭火系统等多种形式。
（1）水喷雾灭火系统：一般设置在室外，此 系统是通过两种信号来启动的，一是安装在变 压器器身上的感应装置启动，二是变压器三侧 开关跳闸，系统收到这些信号后启动水泵，打 开着火变压器的雨淋阀，向着火变压器喷出雾 状水网，进行灭火。
直流系统
设备控制电源
保护 电源
事故照明
直流 负荷
事故 逆变
通讯设 备电源
信号 电源
直流系统
什么叫逆变：利用晶闸管电路把直流电转变 成交流电，这样对应于整流的逆变过程成为 逆变。
什么是UPS：当正常交流供电中断时，将蓄 电池输出的直流变换成交流持续供电的电源 设备。也成为不间断电源。
电源系统
逆变电源：在现代变电站二次系统中，越 来越多的采用由静态电路构成的设备。如计算 机监控装置、远动装置等，这些设备对交流工 作电源的质量和供电的连续性要求很高（例如： 计算机要求电源在下列范围内变化：电压±2%， 频率±1%，断电时间不大于5毫秒 ），目前， 变电站站用电交流系统提供的380\220V交流电 源不能满足这一要求。因此，在大中型变电站 中需安装不间断电源系统。
3.电网的构成
3.电网的构成
3.电网的构成
由发电、输电、变电、配电和用电组 成的整体成为电力系统。 电力系统中的输电、变电、配电三个 部分成为电力网。
电力网是将各电压等级的输配电线路 和各种类型的变电站连接而成的网络。
动力系统与电力系统、电力网关系图
动力系统
电力系统 电力网
锅炉 汽轮机
输电线路
遥视安防系统
遥视安防系统
遥视安防系统
遥视安防系统
2.防火防盗 变电站撤人后，万一变电站发生火警，往往
因为不能及时发现而延误了处理，造成事故进一 步扩大。此外，变电站有盗贼闯入时，也缺乏有 效的防御手段，为此，在高压室和主控室等地点 装设一批探头，在围墙四周安装对射式红外探头 或高压脉冲电子围栏，当有人闯入时，就会向后 台发出告警信息，同时联动切换摄像机换面，记 录下当时现场的情况，为警方提供影像证据和破 案线索。