变电站运行及电力系统课件

1、变电站设备与电力系统小组成员：高琛辉 李海超 赵杰 赵括 一、变电站概述 二、电力系统 三、变电站主接线四、变电站主要设备 （一）变电站的作用（一）变电站的作用 1.作用作用2.组成组成（二）变电站的类型（二）变电站的类型（1） 枢纽变电站枢纽变电站（2） 中间变电站中间变电站（3） 地区变电站地区变电站（4）终端变电站）终端变电站（5）用户变电站）用户变电站当主要功率方向是由变压器的低压侧流向变压器的高压侧时，当主要功率方向是由变压器的低压侧流向变压器的高压侧时，称为称为升压变电站升压变电站；而当主要功率方向是由变压器的高压侧流；而当主要功率方向是由变压器的高压侧流向变压器的低压侧时，称为向

2、变压器的低压侧时，称为降压变电站降压变电站。 系统枢纽变电站处于电力系统枢纽变电站处于电力系统枢纽位置，汇集有多系统枢纽位置，汇集有多个大电源，也就是多个大个大电源，也就是多个大型发电厂发出的电力均通型发电厂发出的电力均通过高压或超高压输电线路过高压或超高压输电线路送至枢纽变电站。一般为送至枢纽变电站。一般为500千伏或千伏或330千伏的电千伏的电压等级。压等级。中间变电站中间变电站其电压等级多为其电压等级多为220330千伏，高压侧以千伏，高压侧以交换功率为主或使高压长距交换功率为主或使高压长距离输电线路分段。另外，中离输电线路分段。另外，中间变电站也降压向所在地区间变电站也降压向所在地区用

3、户供电。全站停电时，将用户供电。全站停电时，将引起区域电网解列。引起区域电网解列。地区变电站是一个地区或地区变电站是一个地区或城市的主要变电站，最高城市的主要变电站，最高电压一般为电压一般为110220千千伏。如发生全站停电事故，伏。如发生全站停电事故，将会造成地区电网的瓦解，将会造成地区电网的瓦解，影响整个地区的供电。影响整个地区的供电。终端变电站处于输电线路终端，终端变电站处于输电线路终端，一般经降压后直接向用户供电，一般经降压后直接向用户供电，电压一般为电压一般为110千伏及以下。千伏及以下。全站停电时，仅使其所供的用全站停电时，仅使其所供的用户中断供电。户中断供电。 变电站（一般也称为

4、变电站（一般也称为变电所）是联系发电变电所）是联系发电厂和电力用户的中间厂和电力用户的中间环节，起着转换电压、环节，起着转换电压、集中和分配电能的作集中和分配电能的作用。用。 变电站变电站由变压器、由变压器、配电装置、控制及配电装置、控制及信号装置、继电保信号装置、继电保护及自动装置以及护及自动装置以及所需的建筑物和构所需的建筑物和构筑物等组成。筑物等组成。 用户变电站用户变电站是用户接受、转换和分是用户接受、转换和分配电能的中心，用户变电站都是降配电能的中心，用户变电站都是降压变电站。根据它服务的对象可分压变电站。根据它服务的对象可分为：工厂企业变电站、矿山（井下）为：工厂企业变电站、矿山（

5、井下）变电站、（铁道）牵引变电站、农变电站、（铁道）牵引变电站、农村变电站、一般单位变电站等。村变电站、一般单位变电站等。 二、电力系统 电力系统(system)， 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。1有有母母线线单母线单母线双母

6、线双母线不分段单母线接线分段单母线接线分段单母线带旁路母线接线不分段双母线接线分段双母线接线双母线带旁路母线接线双断路器双母线接线一台半断路器接线无无母母线线桥式连接桥式连接多角形连接多角形连接单元连接单元连接电气主接线图的基本形式电气主接线图的基本形式 电气主接线的基本形式：有母线接线和无母线接线。母线是汇流线，用以汇集电能和分配电能的，是发电厂和变电所的重要装置。电气主接线的类型如下：内桥接线外桥接线线路变压器单元接线发电机变压器单元接线发电机变压器扩大单元接线三、变电站主接线图2-9双断路器双母线接线有汇流母线有汇流母线双断路器双母线接双断路器双母线接线线 电气主接线电气主接线 无母线接

7、线无母线接线一、桥式接线 当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥式接线。桥式接线根据断路器的安装位置可分为内桥接线（图a）和外桥接线（图b）两种。 桥式接线没有母线，因而不会发生由母线故障或检修所引起的停电，经济性和可靠性有所提高。1.内桥接线 内桥接线的桥断路器QF3接在变压器侧，另外两台断路器QF1和QF2接在线路上，图（a）所示。 段 段L 1电 源 电 源 L 2L 3W BW B aQ F jQ S aQ S a 1Q Sj Q Sj （ b )图 5 - 1 0 双 母 线 带 旁 路 接 线（ b ） 母 联 断 路 器 兼 作 旁 路 断 路 器 接 线 （ 一 ） 单元接线时

8、无母线中最简单的一种接线形式，也是主接线基本形式中最简单的一种。有以下几种类型：1.线路变压器单元接线 线路变压器单元接线适用于一条线路和一台变压器的变电所，高压侧没有母线，接线非常简单。通常采用以下三种方法来保护变压器；一种是由线路断路器上的继电保护装置来保护，在变电所只装一组隔离开关，供检修变压器用（图a）；另一种是在变压器的高压侧再装一组跌落式熔断器（图b）；还有一种是在变压器高压侧装断路器（图c）。线路变压器单元接线一般用于农村变电所或用户变电所。 多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路的总数，断路器接成环形电路，电源回路和出线回路都接在两台断路器之间。多角形的“角”数等于回路数，

9、也就等于断路器数。图为三角形接线盒四角形接线：四角形接线三角形接线 发电厂和变电站从电气上可分为一次系统发电厂和变电站从电气上可分为一次系统和二次系统。构成电能生产、输送、分配和二次系统。构成电能生产、输送、分配和使用的系统，称为和使用的系统，称为一次系统一次系统；对一次系；对一次系统进行保护、监控、测量、控制的系统，统进行保护、监控、测量、控制的系统，称为称为二次系统二次系统。 电气一次系统的设备称为电气电气一次系统的设备称为电气一次设备一次设备，电气二次系统的设备，称为电气电气二次系统的设备，称为电气二次设备。二次设备。四、变电站主要设备电气一次设备主要有以下几种。电气一次设备主要有以下几

10、种。生产和转换电能的设备生产和转换电能的设备：包括同步发电机、变压器及电动机等。：包括同步发电机、变压器及电动机等。开关电器开关电器：用来接通或断开电路的电气设备，如断路器、隔离开关、：用来接通或断开电路的电气设备，如断路器、隔离开关、负负荷开关及熔断器等。荷开关及熔断器等。限流电器限流电器：用来限制短路电流的电气设备，如限流电抗器等。：用来限制短路电流的电气设备，如限流电抗器等。载流导体载流导体：包括裸导线和电力电缆。：包括裸导线和电力电缆。补偿设备补偿设备：包括调相机、电力电容器、消弧线圈、并联电抗器等。：包括调相机、电力电容器、消弧线圈、并联电抗器等。仪用互感器仪用互感器：包括电压互感器

11、及电流互感器。：包括电压互感器及电流互感器。防御过电压设备：防御过电压设备：包括避雷线包括避雷线( (架空地线架空地线) )、避雷针、避雷器。、避雷针、避雷器。绝缘子绝缘子：用来支持和固定载流导体，并使载流导体与地绝缘，或使装：用来支持和固定载流导体，并使载流导体与地绝缘，或使装置中不同电位的载流导体间绝缘。置中不同电位的载流导体间绝缘。接地装置接地装置：用来保证电力系统正常工作或保护人身安全。前者称工作：用来保证电力系统正常工作或保护人身安全。前者称工作接地，后者称保护接地。接地，后者称保护接地。作用：作用： 实现电网的电压等级变换，是变电所实现电网的电压等级变换，是变电所主要设备。主要设备

12、。类型：类型： 一般按变压器绕组的绝缘和冷却方式一般按变压器绕组的绝缘和冷却方式进行分为油浸式、干式两种形式。进行分为油浸式、干式两种形式。 油浸式变压器：油浸式变压器： 以油为变压器绕组的绝以油为变压器绕组的绝缘和冷却方式，散热较好，性价比较适中，缘和冷却方式，散热较好，性价比较适中，但防火、防爆性能较差。但防火、防爆性能较差。 干式变压器：以环氧树脂为变压器绕组的干式变压器：以环氧树脂为变压器绕组的绝缘和冷却方式（用环氧树脂浇注变压器绕绝缘和冷却方式（用环氧树脂浇注变压器绕组）散热稍差，价格高，但防火、防爆性能组）散热稍差，价格高，但防火、防爆性能好，在现代建筑中的应用日益增多。好，在现代

13、建筑中的应用日益增多。（一）变压器（一）变压器（二）（二） 高压断路器高压断路器 高压断路器的用途 高压断路器的基本结构(1) 高压断路器的类型一是一是控制作用控制作用，即根据电网运行的，即根据电网运行的需要，将部分电气设备或线路投入需要，将部分电气设备或线路投入或退出运行（开闭正常工作电流）；或退出运行（开闭正常工作电流）；二是二是保护作用保护作用，即在电气设备或电，即在电气设备或电力线路发生故障时，继电保护或自力线路发生故障时，继电保护或自动装置发出跳闸信号，使断路器断动装置发出跳闸信号，使断路器断开，将故障设备或线路从电网中迅开，将故障设备或线路从电网中迅速切除，确保电网中无故障部分的速

14、切除，确保电网中无故障部分的正常运行（断开短路电流）。正常运行（断开短路电流）。 高压断路器按安装地点分为高压断路器按安装地点分为户内和户外两种型式；按灭户内和户外两种型式；按灭弧介质及灭弧原理不同可分弧介质及灭弧原理不同可分为六氟化硫（为六氟化硫（SF6SF6）断路器、）断路器、真空断路器、油断路器（又真空断路器、油断路器（又分为多油、少油断路器）和分为多油、少油断路器）和压缩空气断路器等压缩空气断路器等 电路通断元件电路通断元件绝缘支撑元件绝缘支撑元件操动机构及基座操动机构及基座 六氟化硫断路器六氟化硫断路器真空断路器真空断路器 油断路器油断路器压缩空气断路器压缩空气断路器（4 4）高压断

15、路器运行维护）高压断路器运行维护 断路器巡视检查项目断路器巡视检查项目1) 1) 断路器的分、合位置断路器的分、合位置指示指示应正确（与当时实际的运行工况相符）。应正确（与当时实际的运行工况相符）。2) 2) 断路器不断路器不过热过热（如示温蜡片不熔化，变色漆不变色）。（如示温蜡片不熔化，变色漆不变色）。3 3）断路器内部无异常）断路器内部无异常声响声响( (漏气声、振动声、放电声漏气声、振动声、放电声) )。4 4）套管、支持绝缘子套管、支持绝缘子洁净、无裂痕，无放电声和电晕放电。洁净、无裂痕，无放电声和电晕放电。5) 5) 引线引线的连接部位接触良好无过热，引线驰度适中。的连接部位接触良好

16、无过热，引线驰度适中。6) 6) 断路器断路器接地接地部分完好。部分完好。7) 7) 断路器断路器环境环境良好。户外断路器栅栏完好，设备附近无杂草和杂物，防雨良好。户外断路器栅栏完好，设备附近无杂草和杂物，防雨帽无鸟窝；户内配电装置室的门窗、通风及照明应良好。帽无鸟窝；户内配电装置室的门窗、通风及照明应良好。8) 8) 油断路器的油断路器的油位油位在正常允许的范围之内，在正常允许的范围之内，油色油色透明无碳黑悬浮物，无渗、透明无碳黑悬浮物，无渗、漏油痕迹，放油阀门关闭紧密。漏油痕迹，放油阀门关闭紧密。9 9）六氟化硫断路六氟化硫断路器每日定时记录器每日定时记录SF6SF6气体压力和温度。气体压

17、力和温度。1010）真空断路器真空断路器灭弧室无异常。灭弧室无异常。1)1)不带电部分应定期清扫。不带电部分应定期清扫。2)2)配合其他设备的停电机会，进行转动部位配合其他设备的停电机会，进行转动部位检查，清扫瓷瓶（即绝缘子）积存的污垢检查，清扫瓷瓶（即绝缘子）积存的污垢及处理缺陷。及处理缺陷。 3)3)按设备使用说明书规定对机构添加润滑油。按设备使用说明书规定对机构添加润滑油。4)4)油断路器根据需要补充油或放油。油断路器根据需要补充油或放油。5)5)检查合闸电源熔丝是否正常，核对容量是检查合闸电源熔丝是否正常，核对容量是否相符。否相符。 （三）高压隔离开关高压隔离开关高压隔离开关的结构高压

18、隔离开关的结构 高压隔离开关是一种没有专门的灭弧装置的开关设备，灭弧能力非高压隔离开关是一种没有专门的灭弧装置的开关设备，灭弧能力非常弱。因此，不能用来开断负荷电流或短路电流。常弱。因此，不能用来开断负荷电流或短路电流。 高压隔离开关的主要用途高压隔离开关的主要用途隔离电源隔离电源进行电路的切换操作进行电路的切换操作开断通过微小电流的电路开断通过微小电流的电路。 (3) 高压隔离开关运行操作的若干问题高压隔离开关运行操作的若干问题隔离开关与断路器配合使用时隔离开关与断路器配合使用时 ，两者之间，两者之间必须有机械的或电气的联锁，保证隔离开必须有机械的或电气的联锁，保证隔离开关必须在断路器切断电

19、流之后才能分闸；关必须在断路器切断电流之后才能分闸；并且只有在隔离开关合闸之后，断路器才并且只有在隔离开关合闸之后，断路器才能合闸。能合闸。操作隔离开关时应注意与断路器的操作顺操作隔离开关时应注意与断路器的操作顺序序送电时，先合母线（电源）侧的隔离开关，送电时，先合母线（电源）侧的隔离开关，再合线路（负荷）侧的隔离开关，最后合再合线路（负荷）侧的隔离开关，最后合上断路器；断电时，操作顺序相反。上断路器；断电时，操作顺序相反。合隔离开关的操作要领合隔离开关的操作要领1 1）迅速果断，但在合闸终了时用力不可太猛，以避免发生冲击。）迅速果断，但在合闸终了时用力不可太猛，以避免发生冲击。2 2）当合闸

20、开始时如发生电弧，则应迅速合上隔离开关，禁止再往回拉。）当合闸开始时如发生电弧，则应迅速合上隔离开关，禁止再往回拉。3 3）操作完应检查是否合好（即隔离开关动触头应完全进入固定触头）并检查接）操作完应检查是否合好（即隔离开关动触头应完全进入固定触头）并检查接触良好。触良好。拉隔离开关的操作要领拉隔离开关的操作要领1 1）拉闸开始时应慢而谨慎，当动触头离开固定触头时应迅速，特别是切允许小）拉闸开始时应慢而谨慎，当动触头离开固定触头时应迅速，特别是切允许小电流时，拉闸应迅速果断，以便消弧。电流时，拉闸应迅速果断，以便消弧。2 2）错拉隔离开关时：在动触头刚离固定触头便发生电弧时应立即合上，可以熄）

21、错拉隔离开关时：在动触头刚离固定触头便发生电弧时应立即合上，可以熄弧；若隔离开关已拉开则不许再合上。弧；若隔离开关已拉开则不许再合上。运行中处于合闸位置的隔离开关，触头处应接触紧密并无发热现象。运行中处于合闸位置的隔离开关，触头处应接触紧密并无发热现象。处于分闸位置的隔离开关，静触头与动触头间的距离应符合安全距离。如果太处于分闸位置的隔离开关，静触头与动触头间的距离应符合安全距离。如果太小，可能发生闪络，使得检修中的装置带电造成事故。小，可能发生闪络，使得检修中的装置带电造成事故。1 互感器的用途及作用互感器的用途及作用 互感器是一种特殊变压器，广泛用于配电装置的交流电工测量和继互感器是一种特

22、殊变压器，广泛用于配电装置的交流电工测量和继电保护中。互感器分为两大类：一类为电流互感器也叫仪用变流器，电保护中。互感器分为两大类：一类为电流互感器也叫仪用变流器，用途是将交流大电流变换为标准的小电流（用途是将交流大电流变换为标准的小电流（5 5安培或安培或1 1安培），供电给安培），供电给测量仪表和保护装置的电流线圈；另一类是电压互感器也叫仪用变压测量仪表和保护装置的电流线圈；另一类是电压互感器也叫仪用变压器，用途是将交流高电压变换为标准的低电压（器，用途是将交流高电压变换为标准的低电压（100100伏或伏或100/100/伏），伏），供电给测量仪表和保护装置的电压线圈。供电给测量仪表和保护

23、装置的电压线圈。2 互感器一、二次绕组与系统的连接方式互感器一、二次绕组与系统的连接方式 电流互感器（电流互感器（TATA）一次绕组）一次绕组(N1)(N1)串联于被测量电路串联于被测量电路(L)(L)中，二次中，二次绕组绕组(N2)(N2)与测量仪表与测量仪表( (如电流表如电流表A A、有功功率表、有功功率表W W的电流线圈的电流线圈) )和保护装和保护装置的继电器电流线圈串联；电压互感器置的继电器电流线圈串联；电压互感器(TV)(TV)一次绕组一次绕组(N(N1 1) )并联接于被并联接于被测电路测电路(L)(L)中，二次绕组中，二次绕组(N(N2 2) )与测量仪表与测量仪表( (如电

24、压表如电压表V V、有功功率表、有功功率表W W的的电压线圈电压线圈) )和保护装置的继电器电压线圈并联。和保护装置的继电器电压线圈并联。（四）互感器AVVAN1N1N2N2TATV电电压压互互感感器器电电流流互互感感器器互感器电流互感器五、电抗器五、电抗器作用：削弱空载或轻载线路中的电容效应，降低工频过电压；同时利用其中性点经小电抗接地来补偿潜供电流，加速潜供电弧的熄灭。吸收过剩的无功功率，改善沿线路的电压分布和无功分布，降低有功损耗，提高输电效率。 （六）母线 1.母线的作用母线的作用2.母线的种类母线的种类铜母线铜母线铝母线铝母线钢母线钢母线铝的比重只有铜的铝的比重只有铜的3030，电阻

25、，电阻率约为铜的率约为铜的1.71.72 2倍。所以在倍。所以在长度和电阻相同的情况下，铝长度和电阻相同的情况下，铝母线的重量只有铜母线的一半。母线的重量只有铜母线的一半。而铝的储量较多，价格比铜低而铝的储量较多，价格比铜低廉。总的来说用铝母线比用铜廉。总的来说用铝母线比用铜母线经济。母线经济。 绝缘子是安装在不同电位的导体之间或导体与地电位构件之间的器件，能够耐受电压和机械应力作用。它是一种特殊的绝缘控件， 能够在架空输电线路中起到重要作用。早年间绝缘子多用于电线杆，慢慢发展于高型高压电线连接塔的一端挂了很多盘状的绝缘体，它是为了增加爬电距离的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫绝缘子。绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而