变电站主要电气设备

1、变电站主要电气设备变电站主要电气设备 变压器变压器 高压开关电器高压开关电器 互感器互感器 补偿装置补偿装置 保护电器保护电器 继电保护继电保护 电主接线电主接线 配电装置配电装置一一. .变压器变压器 下图是我们常见的两种变压器：变压器干式变压器油浸式变压器 变压器的主体构造： 1、铁芯 2、绕组变压器变压器的结构变压器的结构铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置 铁芯 铁芯的作用作用 是变压器的主磁路主磁路 铁芯的材料材料 0.350.5mm厚的硅钢片硅钢片 铁芯形式形式 电力变压器主要采用芯式结构芯式结构变压器变压器 绕组：绕

2、组： 绕组是变压器的电路部分电路部分 铜或铝导线包绕绝缘纸以后绕制而成。 绕组绕组是变压器的电路部分，采用铜线或铝线绕制而成，原、原、副绕组同心地套在铁芯柱上副绕组同心地套在铁芯柱上。 为便于绝缘，一般低压绕组在为便于绝缘，一般低压绕组在里，高压绕组在外里，高压绕组在外，但大容量的低压大电流变压器，考虑到引出线工艺困难，往往把低压绕组套在高压绕组的外面。变压器 变压器的附件：变压器的附件：变压器变压器的结构变压器的结构铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置变压器变压器变压器工作原理变压器变压器 油箱是装器身和变压器油的，为了便于散热

3、，有的箱壁上焊有散热管。 变压器油的作用是绝缘和冷却。 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组一次绕组; 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组二次绕组; 同时交链一次，二次绕组的磁通量的相量为m m ,该磁通量称为主磁通主磁通;变压器工作原理 变压器原理图（图变压器原理图（图3-13-1） 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），称为匝比（亦称电压比），则变压器工作原理变压器 变压器的铭牌参数： 每台变压器都有一铭牌，上面标

4、注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。电力变压器产品型号 SL7315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件 户外式额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg相 数 三相 油 重 380kg联接组别 Y yno 总 重 1525kg制 造 厂 生产日期 图14电力变压器铭牌示意图 变压器工作原理 额定容量SN： 它是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，是额定视在功率，单位有：伏安（VA）或千伏安（kVA）或兆伏安（MVA）。 一般容量在 630kVA以下的为小型电

5、力变压器； 8006300kVA的为中型电力变压器； 800063000kVA为大型电力变压器； 90000kVA及以上的为特大型电力变压器；变压器工作原理 变压器的额定容量、额定电压、额定电流之间的关系为： 单相变压器： 三相变压器：NNNNNIUIUS2211NNNNNIUIUS221133n变压器三相绕组接线变压器三相绕组接线有两种：有两种： 1 1、星形联结星形联结 记作：“Y”或“y” 2 2、三角形联结、三角形联结 记作：“D”或“d”变压器工作原理变压器工作原理变压器 变压器的分类： 用途用途：升压变压器、降压变压器； 相数相数：单相变压器和三相变压器； 线圈数线圈数：双线圈变压

6、器、三线圈变压器和自耦变压器； 铁心结构铁心结构：心式变压器和组式变压器； 调压方式调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器； 冷却介质和冷却方式冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等； 容量大小容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。变压器工作原理二二. . 高压开关电器高压开关电器 高压断路器高压断路器开关电器开关电器 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：l 正常工作情况下，开合正常工作电流正常工作情况下，开合正常工作电流l 仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流l 既用来开合正常工

7、作电流，又开合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l 只用来在检修时隔离电压只用来在检修时隔离电压高压断路器高压断路器l 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。l 对断路器的基本要求：基本要求：足够的开断能力足够的开断能力尽可能短的动作时间尽可能短的动作时间高度的工作可靠高度的工作可靠性性l 高压断路器的高压断路器的类型类型按安装地点分按安装地点分 -户内式、户外式户内式、户外式按照使用的灭弧介质分按照使用的灭弧介质分 - - 油断路器、压缩空气油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等SF6

8、SF6断路器的结构类型断路器的结构类型 1.瓷柱式SF6断路器 1-1-并联电容；并联电容；2-2-端子；端子；3-3-灭弧室瓷套；灭弧室瓷套；4-4-支持瓷；支持瓷；5-5-合闸电阻；合闸电阻；6-6-灭弧室；灭弧室；7-7-绝缘拉杆；绝缘拉杆；8-8-操动机构箱操动机构箱结构特点：灭弧室安装在高强结构特点：灭弧室安装在高强度瓷套中，用空心瓷柱支承和度瓷套中，用空心瓷柱支承和实现对地绝缘。灭弧室和绝缘实现对地绝缘。灭弧室和绝缘瓷柱内腔相通，充有相同压力瓷柱内腔相通，充有相同压力的的SF6SF6气体，通过控制柜中的气体，通过控制柜中的密度继电器和压力表进行控制密度继电器和压力表进行控制和监视。

9、穿过瓷柱的绝缘拉杆和监视。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拉杆带动触头完成断路器的分合操作。合操作。优点：系列性强，结构简优点：系列性强，结构简单，用气量少，单断口电单，用气量少，单断口电压高、开断电流大、运动压高、开断电流大、运动部件少，价格相对便宜，部件少，价格相对便宜，运行可靠性高和检修维护运行可靠性高和检修维护工作量小。工作量小。缺点：重心高，抗震能力缺点：重心高，抗震能力较差，且不能加装电流互较差，且不能加装电流互感器，使用场所受到一定感器，使用场所受到一定限制。限制。

10、“I”I”形布置形布置 一般用于一般用于220kV220kV及以下及以下的单柱单断口断路器的单柱单断口断路器 “Y”Y”形布置形布置 一般用于一般用于220kV220kV及以上及以上的单柱双断口断路器的单柱双断口断路器 “T”T”形布置形布置 一般用于一般用于220kV220kV及以上及以上特别是特别是500kV500kV的单柱双断口的单柱双断口断路器断路器 SF6SF6断路器的结构类型断路器的结构类型 瓷柱式SF6断路器SF6SF6断路器的结构类型断路器的结构类型 2.罐式SF6断路器1 1套管；套管；2 2支持绝缘子；支持绝缘子；3 3电流互感电流互感器；器；4 4静触头；静触头；5 5动

11、触头；动触头；6 6喷口工喷口工作缸；作缸；7 7检修窗；检修窗；8 8绝缘操作杆；绝缘操作杆；9 9油缓冲器；油缓冲器；1010合闸弹簧；合闸弹簧；1111操作杆操作杆结构特点：灭弧室安装在结构特点：灭弧室安装在接地的金属罐中，高压带接地的金属罐中，高压带电部分用绝缘子支持，对电部分用绝缘子支持，对箱体的绝缘主要靠箱体的绝缘主要靠SF6SF6气气体。绝缘操作杆穿过支承体。绝缘操作杆穿过支承绝缘子，把动触头与机构绝缘子，把动触头与机构驱动轴连接起来，在两个驱动轴连接起来，在两个出线套管的下部都可安装出线套管的下部都可安装电流互感器。电流互感器。优点：结构重心低，抗震性能优点：结构重心低，抗震性

12、能好，灭弧断口间电场较好，断好，灭弧断口间电场较好，断流容量大，可以加装电流互感流容量大，可以加装电流互感器，还能与隔离开关、接地开器，还能与隔离开关、接地开关、避雷器等融为一体，组合关、避雷器等融为一体，组合成复合式开关设备。借助于套成复合式开关设备。借助于套管引线，基本上不用改装就可管引线，基本上不用改装就可以用于全封闭组合电器之中。以用于全封闭组合电器之中。缺点：罐体耗用材料多，用气缺点：罐体耗用材料多，用气量大，系列性差，难度较大，量大，系列性差，难度较大，造价比较昂贵。造价比较昂贵。SF6SF6断路器的结构类型断路器的结构类型 罐式SF6断路器少油断路器少油断路器110kV少油断路器

13、少油断路器220kV少油断路器少油断路器断路器就地操作箱断路器就地操作箱二二. . 高压开关电器高压开关电器 隔离开关隔离开关一、隔离开关的基本知识一、隔离开关的基本知识隔离开关又名隔离刀闸，是高压电气装置中保证工作安全的开关电器。高压隔离开关在分闸状态有明显的间隙，并具有可靠的绝缘，在合闸状态能可靠的通过正常工作电流和短路电流。没有专门的灭弧装置，不能用来开断负荷电流和短路电流，隔离开关通常与断路器配合使用。一、隔离开关的基本知识一、隔离开关的基本知识 1隔离开关的作用隔离电源隔离电源：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

14、的安全。倒换线路或母线倒换线路或母线：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。一、隔离开关的基本知识一、隔离开关的基本知识 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一、隔离开关的基本知识一、隔离开关的基本知识 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）一、隔离

15、开关的基本知识一、隔离开关的基本知识 1 123456产品名称：产品名称：G G隔离开关隔离开关 安装地点；安装地点；N N户内型，户内型，W W户外型户外型 设计序号设计序号 额定电压（额定电压（kVkV） 补充特性：补充特性：C C瓷套管出线，瓷套管出线，D D带接地刀闸；带接地刀闸；K K快分型，快分型，G G改进型，改进型，T T统一设计统一设计 额定电流额定电流（A A） 例如：例如：GN19GN1910/63010/630，表示户内隔离开关，设计序号，表示户内隔离开关，设计序号1919，额，额定电压定电压10kV10kV，额定电流，额定电流630A630A。高压隔离开关的型号主要由

16、以下六个单元组成：高压隔离开关的型号主要由以下六个单元组成： 一、隔离开关的基本知识一、隔离开关的基本知识 4隔离开关的原理结构 导电部分： 绝缘部分： 操动机构： 传动机构： 支持底座：包括触头、闸刀、接线座。主要起传导电包括触头、闸刀、接线座。主要起传导电路中的电流，关合和开断电路的作用。路中的电流，关合和开断电路的作用。包括支持绝缘子和操作绝缘子。实现带电包括支持绝缘子和操作绝缘子。实现带电部分和接地部分的绝缘。部分和接地部分的绝缘。通过手动、电动、气动、液压向隔离开关通过手动、电动、气动、液压向隔离开关的动作提供能源。的动作提供能源。由拐臂、联杆、轴齿或操作绝缘子组成。由拐臂、联杆、轴

17、齿或操作绝缘子组成。接受操动机构的力矩，将运动传动给触头，接受操动机构的力矩，将运动传动给触头，以完成隔离开关的分、合闸动作。以完成隔离开关的分、合闸动作。将导电部分、绝缘子、传动机构、操动机将导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构等固定为一体，并使其固定在基础上。构等固定为一体，并使其固定在基础上。导电部分导电部分支持底座支持底座绝缘部分绝缘部分传动机构传动机构操动机构操动机构一、隔离开关的基本知识一、隔离开关的基本知识 5、隔离开关的操动机构 1.手动操动机构 杠杆式用于额定电流小于3000A的隔离开关； 蜗轮式用于额定电流大于3000A的隔离开关。 2.电动操动机构 由电动机、机械减速传动

18、系统、电气控制系由电动机、机械减速传动系统、电气控制系统及箱壳组成。统及箱壳组成。 可进行远方控制，也可就地电动控制或利用可进行远方控制，也可就地电动控制或利用手柄进行人力操作。手柄进行人力操作。二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型 1、隔离开关的种类 按装设地点可分为户内式和户外式； 按极数可分为单极和三极； 按绝缘支柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式； 按动作方式可分为闸刀式、旋转式、插入式； 按有无接地刀闸可分为带接地刀闸和不带接地刀闸； 按操动机构可分为手动式、电动式、液压式； 按用途可分为一般用、快分用和中性点接地用。二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类

19、型 2.户内高压隔离开关 GN1910系列插入式户内高压隔离开关 三相共底架结构，主要由静触头、基座、支柱绝缘子、三相共底架结构，主要由静触头、基座、支柱绝缘子、拉杆绝缘子、动触头组成。三相平行安装。拉杆绝缘子、动触头组成。三相平行安装。 静触头静触头拉杆绝缘子拉杆绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子动触头动触头转轴转轴基座基座二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型GN2212隔离开关隔离开关GN235隔离开关隔离开关GN2740隔离开关隔离开关二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型GN3010型隔离开关型隔离开关二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型 3户外式

20、隔离开关 按支柱绝缘子数目可分为双柱式、三柱式和单柱式。 （1）双柱式隔离开关 GW4110型隔离开关 双柱单断口水平旋转双柱单断口水平旋转式结构，广泛用于式结构，广泛用于1010220kV220kV配电装置中。配电装置中。二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型绝缘支柱绝缘支柱底座底座轴承座轴承座导电闸刀导电闸刀触头触头交叉连杆交叉连杆接线端子接线端子挠性导体挠性导体二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型GW4-252IIIGW4-252III完善化改完善化改进型隔离开关进型隔离开关GW4-126,145IIIGW4-126,145III完善完善化改进型隔离开化改进

21、型隔离开关关GW4-40.5GW4-40.5高压隔离开高压隔离开关关二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型 GW5110D隔离开关 开关由底座、棒式支柱绝缘子、导电闸刀、左右触头和开关由底座、棒式支柱绝缘子、导电闸刀、左右触头和传动部分等组成，也称为传动部分等组成，也称为V V型隔离开关。根据需要该隔离开型隔离开关。根据需要该隔离开关可配装接地闸刀，广泛用于关可配装接地闸刀，广泛用于3535110kV110kV电压等级中。电压等级中。 底座底座棒式绝缘支柱棒式绝缘支柱导电闸刀导电闸刀接线端子接线端子支承座支承座接地刀闸接地刀闸二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型

22、GW11252型隔离开关 双柱水平伸缩式结构，闸刀水平伸缩，分合状态清晰，双柱水平伸缩式结构，闸刀水平伸缩，分合状态清晰，便于巡视。隔离开关制成单极形式，由三个单极组成一台便于巡视。隔离开关制成单极形式，由三个单极组成一台三相隔离开关。三相隔离开关。绝缘支柱绝缘支柱底座底座导电闸刀导电闸刀操动机构操动机构静触头静触头传动装置传动装置二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型 （2） GW7220型三柱式隔离开关绝缘支柱绝缘支柱底座底座传动装置传动装置导电闸刀导电闸刀静触头静触头操动机构操动机构 采用采用三柱双三柱双断口水断口水平旋转平旋转开启式开启式结构。结构。二、隔离开关的主要结构

23、类型二、隔离开关的主要结构类型 （3）单柱式隔离开关 GW6220GD型单柱式隔离开关 隔离开关每极具有两个瓷柱，即支持瓷柱和操作瓷柱。 由于只有一个支持瓷柱，故称为单柱式。 静触头固定在架空硬母线或悬挂在架空软母线上。动触头固定在导电折架上。二、隔离开关的主要结构类型二、隔离开关的主要结构类型底座底座操动瓷柱操动瓷柱支持瓷柱支持瓷柱导电折架导电折架传动装置传动装置动触头动触头静触头静触头接地开关接地开关220KV线路刀闸系列断路器与隔离开关断路器与隔离开关110kv少油断路器少油断路器35kv35kv隔离开关隔离开关三. 互感器 互感器互感器 电流互感器电流互感器 电压互感器电压互感器 电流

24、互感器作用是将交流大电流变成小电流（电流互感器作用是将交流大电流变成小电流（5A5A或或lAlA），供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈；），供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈； 电压互感器作用是将交流高电压变成低电压电压互感器作用是将交流高电压变成低电压（100V100V或或100/ V100/ V），供电给测量仪表和继电保护），供电给测量仪表和继电保护装置的电压线圈。装置的电压线圈。 它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保

25、证设备和人身安全。互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。 3电流互感器电流互感器3535电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器 为什么电压互感器二次侧不允许短路 电流互感器二次侧不允许开路呢? 电压互感器二次侧短路会产生大电流而烧毁电压互感器。 电流互感器在一次侧有电压无电流的情况下二次侧开路不会产生电压，在一次侧有一定量的稳定电流时打开二次侧会产生一定值的电压，但不会很高。但是一次主回路一般都与开关相连，在开关接通或断开主回路电流时，主回路电流会有一个突变过程，根据V=L*di/dt（L是互感器电感量），此时若二次侧开路将会瞬间激发很高电压，容易发生危险。因此电流

26、互感器不允许开路。 四. 补偿装置补偿装置补偿装置 作用补偿电网中的电容、电感参数，或向电网提供容性或感性无功功率。 分类串联补偿和并联补偿。 补偿装置串联补偿装置和并联补偿装置 补偿设备5五. 保护电器 保护电器 熔断器 避雷器防雷设备与接地装置防雷设备与接地装置 过电压l 概念概念电气设备在运行中承受正常的工作电压，电气设备在运行中承受正常的工作电压， 但是由于某些原因，但是由于某些原因，系统中某部分的电压可能升高，而且往往大大超过设备的最高允许电压系统中某部分的电压可能升高，而且往往大大超过设备的最高允许电压值，这种电压升高就被称为过电压。值，这种电压升高就被称为过电压。l 分类分类感感

27、应应雷雷过过电电压压直直击击雷雷过过电电压压中中引引起起的的过过电电压压由由雷雷云云放放电电在在电电力力系系统统外外部部过过电电压压故故障障引引起起的的过过电电压压由由电电力力系系统统内内部部操操作作或或内内部部过过电电压压防雷设备防雷设备 防雷设备防雷设备l 避雷针与避雷线避雷针与避雷线 作用作用防止直击雷过电压防止直击雷过电压 组成组成接闪器、下引线（接地引线）和接地体接闪器、下引线（接地引线）和接地体l 避雷器避雷器 作用作用防止感应雷过电压、侵入波以及内部过电压防止感应雷过电压、侵入波以及内部过电压感应雷过电压感应雷过电压-雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化

28、而使未直接遭受雷击的电气设备上感应出的过电压 。避雷针避雷针避雷针避雷针避雷线避雷线避雷线避雷线避雷器避雷器安装在安装在750kV750kV兰州东变电站兰州东变电站的抚顺电瓷制的抚顺电瓷制造有限公司造有限公司750kV750kV氧化锌氧化锌避雷器避雷器避雷器避雷器避雷器1000KV1000KV特高压避雷器特高压避雷器 西瓷西瓷 抚瓷抚瓷 廊坊廊坊接地装置接地装置 工作接地工作接地保证电力系统正常运行所需要的接地。 保护接地保护接地为了人身安全而设置的接地。 防雷接地防雷接地 针对防雷保护的需要而设置的接地。 仪控接地仪控接地为了稳定电位、防止干扰而设置的接地。六. 继电保护p当发生故障时，作用

29、于断路器跳闸，自当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切除故障元件；动切除故障元件；p当出现异常情况时发出信号。当出现异常情况时发出信号。继电保护的作用自动装置的作用p用来实现发电厂的自动并列、发电机自动调节励用来实现发电厂的自动并列、发电机自动调节励磁、电力系统频率自动调节、按频率启动水轮机磁、电力系统频率自动调节、按频率启动水轮机组；组；p实现发电厂或变电站的备用电源自动投入、输电实现发电厂或变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。线路自动重合闸及按事故频率自动减负荷等。 七. 电气主接线电气设备的符号电气设备的符号 图形符号是用于表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号。 文字符号是电气图中电气设备、装置、元器件的种类字母和功能字母代码。文字符号的字母应采用大写的拉丁字母。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种。 主要电气设备的图形和文字符号如表所示。电气设备的符号电气设备的符号电气设备的符号电气设备的符号电气设备的符号电气设备的符号 一次设备按预期的生产流程所连成的电路，称为电气主接线。主接线表明电能的生产、汇集、转换、分配关系和运行方式，是运行操作、切换电路的依据，又称一次接线、一次电路主系统或主电路。 用国