变电站概述(专业教学)
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变电站概述
技术教育
1
第一章 变电站的作用
1.1电能的产生 发电厂类型：火电厂、热电厂、水电厂、核电站、风电站、太阳能电
站
1.2电能的传输 设定需要传输的功率为S，线路电压为U，则线路中的电流I=S/U 。 损耗的电能以导线发热的形式体现，发热损耗Q=I2R。由此可以得出
结论：在传输功率和线路长度一定的情况下（S、R为定值），随着电 压U的升高，I不断降低，则输电线路的损耗也会降低。所以，为了降 低电能在线路上的损耗，电厂在电能产生以后，会通过升压站将电压 增高，然后再通过输电线路将电能传输出去。对于远距离输电，高电 压等级的优势非常明显。
技术教育
12
母线与水管的比较
技术教育
13
1.5开关站
没有变压器的“变电站”叫做开关站，它只有一个电压等 级。它的结构类似于我们家里的小配电箱：电能通过一个 额定电流很大的总开关进来，然后经过很多小开关分别输 出到客厅、卧室、厨房等等，这些小开关的分/合相互独 立。显然，它只有电能分配的作用，最常见的开关站是市 区的10kV开闭所。
变电站的建设依据：容载比、强化电网结构
技术教育
7
图1-电网规划图
技术教育
8
1.4变电站的作用 降压和电能的分配是变电站的主要功能。 降压：变压器实现 电能分配：母线实现
技术教育
9
图2-变电站主接线示意
技术教育
10
1.4.1降压 变压器的基本原理：一个铁芯上面绕有两组线圈，
匝数分别为N1、N2，则两侧的电压比 U1/U2=N1/N2，两侧的电流比I1/I2=N2/N1。如 果N1>N2，就是降压变压器，反之就是升压变压 器。220kV变电站其实指的就是高压侧进线为 220kV线路，配置220/110/10kV变压器，低压侧出 线为110kV线路的变电站。一般来讲，我们用变电 站的最高电压等级作为变电站的电压标识。 配置升压变压器的变电站，习惯上称为“升压站” 以区别于一般的降压变电站
技术教育
21
第三章 变电站的电源系统
变电站作为一个庞大而复杂的电气设备的结合体，它 自身也是一个重要的负荷，这就是我们所说的所用电。变 电站的所用电，分为交流和直流两个独立的系统。
3.1站用交流系统 3.1.1交流负荷 变电站的交流负荷也可以大致分为两个部分：人员用电和
设备用电。人员用电，主要指值班人员的生活用电、主控 楼的照明和空调、室外照明、室外维修电源等。设备用电， 主要指开关设备（断路器、隔离开关等）配置的电动机构 的电机用电、变压器冷却系统、配电室温控系统等。
技术教育
源自文库16
2.1变电站的技术指标
技术指标一般都是对电气设备而言的，例如工作电压、额 定电流等。那么，我们能否找到几个指标来衡量变电站呢？ 答案是肯定的。
变电站的两个主要指标是：电压等级，决定了该变电站在 电网中的地位；变压器总容量，决定了该变电站的电能变 换能力。
技术教育
17
2.2如何快速了解一座变电站 在我们到达一座变电站时，我们需要快速的对这
技术教育
19
图4-变电站间隔示意图
技术教育
20
2.4变电站的模块化
在明确了“间隔”的概念后，我们可以随便对比两个相同 电压等级的变电站，它们的区别仅在于同样间隔的数量和 变压器的容量。
变电站的设计，目前也在走标准化、模块化的道路。以 220kV线路间隔为例，它所需要的设备类型与数量、设备 的布置方式、占地面积等几乎都是固定的，这就是一个模 块。根据需要，我们就可以利用这种模块很快的拼出一个 变电站的大致模样。
技术教育
座变电站有一个整体的认识，以便于我们进行后 续的工作。我们需要两张图纸来解决这个问题： 《电气主接线图》和《电气总平面布置图》。 《电气主接线图》显示了变电站的规模及一次设 备的技术参数。变电站的规模：进线数量、出线 数量、变压器容量及台数等。一次设备技术参数： 断路器额定电流、变压器阻抗等。 电气总平面布置图》显示了变电站内设施的布局， 最主要的就是一次设备的布置。 《电气总平面布 置图》其实就是变电站的俯视图。
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图3-10kV开闭所主接线示意图
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15
第二章 变电站的构成
从电气技术的角度来讲，变电站由一次设备和二次设备组 成。这个说法非常笼统，也非常抽象。从工程和实践的的 角度来讲，变电站有以下几个部分组成：
主控制楼：主控室、休息室 室外土建：设备构架、设备基础、站区道路、电缆沟 一次设备：断路器、隔离开关、接地刀、变压器、母线 二次设备：微机保护、微机测控、操作箱、自动装置 电源系统：交流系统、直流系统、逆变电源 通信系统：光端机、配线架 环境系统：火灾自动报警、图像监视
技术教育
18
2.3什么是间隔
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。在图4中，我们画出了几个间隔的 示意。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。
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2
火电厂
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3
水电厂
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4
风电厂
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5
核电厂
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6
1.3电网的构成
我们经常提到电网这个概念，什么是电网呢？网，其实是 一组纵横交错并且有交叉点（节点）的线，这些线被节点 分成了线段，几条线段及它们的节点则组成了网眼。
如此一来，整个电力系统的拓扑结构和“网”是非常类似 的：输电线路就是“线”，变电站就是“节点”，一个 “网眼”上的变电站和线路则形成了我们常说的“环网”。
技术教育
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1.4.2电能的分配
从图2不难看出，220kV变电站内110kV出线的数量明显多 于220kV进线的数量，这就是变电站的另一个作用：电能 分配。电能从变压器的110kV侧输出后，并没有直接经输 电线路输出，而是进入了110kV母线，这是因为变压器的 输出功率足够数座110kV变电站使用。110kV母线上的多条 110kV线路处于并联的关系，所以它们的电压是一样的， 它们的电流之和与变压器的110kV侧的输出电流是一样的。
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第一章 变电站的作用
1.1电能的产生 发电厂类型：火电厂、热电厂、水电厂、核电站、风电站、太阳能电
站
1.2电能的传输 设定需要传输的功率为S，线路电压为U，则线路中的电流I=S/U 。 损耗的电能以导线发热的形式体现，发热损耗Q=I2R。由此可以得出
结论：在传输功率和线路长度一定的情况下（S、R为定值），随着电 压U的升高，I不断降低，则输电线路的损耗也会降低。所以，为了降 低电能在线路上的损耗，电厂在电能产生以后，会通过升压站将电压 增高，然后再通过输电线路将电能传输出去。对于远距离输电，高电 压等级的优势非常明显。
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母线与水管的比较
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1.5开关站
没有变压器的“变电站”叫做开关站，它只有一个电压等 级。它的结构类似于我们家里的小配电箱：电能通过一个 额定电流很大的总开关进来，然后经过很多小开关分别输 出到客厅、卧室、厨房等等，这些小开关的分/合相互独 立。显然，它只有电能分配的作用，最常见的开关站是市 区的10kV开闭所。
变电站的建设依据：容载比、强化电网结构
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图1-电网规划图
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1.4变电站的作用 降压和电能的分配是变电站的主要功能。 降压：变压器实现 电能分配：母线实现
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图2-变电站主接线示意
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1.4.1降压 变压器的基本原理：一个铁芯上面绕有两组线圈，
匝数分别为N1、N2，则两侧的电压比 U1/U2=N1/N2，两侧的电流比I1/I2=N2/N1。如 果N1>N2，就是降压变压器，反之就是升压变压 器。220kV变电站其实指的就是高压侧进线为 220kV线路，配置220/110/10kV变压器，低压侧出 线为110kV线路的变电站。一般来讲，我们用变电 站的最高电压等级作为变电站的电压标识。 配置升压变压器的变电站，习惯上称为“升压站” 以区别于一般的降压变电站
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第三章 变电站的电源系统
变电站作为一个庞大而复杂的电气设备的结合体，它 自身也是一个重要的负荷，这就是我们所说的所用电。变 电站的所用电，分为交流和直流两个独立的系统。
3.1站用交流系统 3.1.1交流负荷 变电站的交流负荷也可以大致分为两个部分：人员用电和
设备用电。人员用电，主要指值班人员的生活用电、主控 楼的照明和空调、室外照明、室外维修电源等。设备用电， 主要指开关设备（断路器、隔离开关等）配置的电动机构 的电机用电、变压器冷却系统、配电室温控系统等。
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源自文库16
2.1变电站的技术指标
技术指标一般都是对电气设备而言的，例如工作电压、额 定电流等。那么，我们能否找到几个指标来衡量变电站呢？ 答案是肯定的。
变电站的两个主要指标是：电压等级，决定了该变电站在 电网中的地位；变压器总容量，决定了该变电站的电能变 换能力。
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2.2如何快速了解一座变电站 在我们到达一座变电站时，我们需要快速的对这
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图4-变电站间隔示意图
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20
2.4变电站的模块化
在明确了“间隔”的概念后，我们可以随便对比两个相同 电压等级的变电站，它们的区别仅在于同样间隔的数量和 变压器的容量。
变电站的设计，目前也在走标准化、模块化的道路。以 220kV线路间隔为例，它所需要的设备类型与数量、设备 的布置方式、占地面积等几乎都是固定的，这就是一个模 块。根据需要，我们就可以利用这种模块很快的拼出一个 变电站的大致模样。
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座变电站有一个整体的认识，以便于我们进行后 续的工作。我们需要两张图纸来解决这个问题： 《电气主接线图》和《电气总平面布置图》。 《电气主接线图》显示了变电站的规模及一次设 备的技术参数。变电站的规模：进线数量、出线 数量、变压器容量及台数等。一次设备技术参数： 断路器额定电流、变压器阻抗等。 电气总平面布置图》显示了变电站内设施的布局， 最主要的就是一次设备的布置。 《电气总平面布 置图》其实就是变电站的俯视图。
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图3-10kV开闭所主接线示意图
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第二章 变电站的构成
从电气技术的角度来讲，变电站由一次设备和二次设备组 成。这个说法非常笼统，也非常抽象。从工程和实践的的 角度来讲，变电站有以下几个部分组成：
主控制楼：主控室、休息室 室外土建：设备构架、设备基础、站区道路、电缆沟 一次设备：断路器、隔离开关、接地刀、变压器、母线 二次设备：微机保护、微机测控、操作箱、自动装置 电源系统：交流系统、直流系统、逆变电源 通信系统：光端机、配线架 环境系统：火灾自动报警、图像监视
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2.3什么是间隔
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。在图4中，我们画出了几个间隔的 示意。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。
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2
火电厂
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3
水电厂
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风电厂
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核电厂
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1.3电网的构成
我们经常提到电网这个概念，什么是电网呢？网，其实是 一组纵横交错并且有交叉点（节点）的线，这些线被节点 分成了线段，几条线段及它们的节点则组成了网眼。
如此一来，整个电力系统的拓扑结构和“网”是非常类似 的：输电线路就是“线”，变电站就是“节点”，一个 “网眼”上的变电站和线路则形成了我们常说的“环网”。
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1.4.2电能的分配
从图2不难看出，220kV变电站内110kV出线的数量明显多 于220kV进线的数量，这就是变电站的另一个作用：电能 分配。电能从变压器的110kV侧输出后，并没有直接经输 电线路输出，而是进入了110kV母线，这是因为变压器的 输出功率足够数座110kV变电站使用。110kV母线上的多条 110kV线路处于并联的关系，所以它们的电压是一样的， 它们的电流之和与变压器的110kV侧的输出电流是一样的。