变电站的主要一次设备（课堂PPT）

1、变电站的主要一次设备1变电站主要设备介绍1主变压器2变电站主要设备介绍2隔离开关断路器电流互感器电压互感器避雷器母线（支持式管母、悬吊式管母、软母）3

1.1主变压器

变压器的用途是将电网电压进行转换以便实现电能传递。1.1.1变压器的分类 按绝缘介质的不同可分为：油浸式、SF6气体绝缘和环氧树脂浇注绝缘式。变电站的主变压器一般都采用油浸式变压器。

按相数分类可分为单相变压器和三相变压器。一般情况下，只要运输条件许可，在工程设计中都选用三相共体变压器。

4芯式变压器铁芯结构（三相三主柱带两旁柱）5三相变压器的器身装配6220kV三相变压器油箱及底座出线套管储油柜散热器7按变压器组装方式的不同可分为三相组合变压器和现场组装式变压器。

通常，220kV变电站大多采用三相共体变压器，少数运输困难的工程则采用三相组合式变压器（如：广西的城关变、云南的紫溪变）。500kV变电站一般都采用单相变压器，云南的个别工程有选用现场组装式变压器（墨江变、永丰变等）。8 220kV变电站的主变压器容量一般有150MVA、180MVA和240MVA三种。 500kV变电站的主变压器容量一般有750MVA和1000MVA两种。9500kV单相变压器10天生桥二级水电站500kV壳式组合三相联络变压器11龙滩水电站500kV组合三相变压器12500kV墨江变电站现场组装式三相变压器13

现场组装式变压器最重件可限制在60t（单相250MVA）以内，变压器本体紧凑，占地面积小（为三台单相变压器的50%以下），简化附件、简化进出线设备。尽管增加了工厂分解与现场组装工序，且绝缘设计需增加10%的裕度，但由于现场组装式变压器耗材相对较少，其价格介于三相一体与三台单相变压器之间。14

1.1.2现场组装式变压器现场组装过程在变电站安装现场需搭建一个15×30m的无尘净化、防尘空调临时厂房，配置75t吊车，变压器的整体组装工作将在该厂房内完成，现场组装时间约需40天。组装的主要步骤如下：15铁芯拼装16线圈套装17插装上铁扼18装配调压开关、引线19总装配20

《火力发电厂与变电站设计防火规范》规定：单台容量为125MVA及以上的主变压器应设置水喷雾灭火系统、合成型泡沫喷雾系统或其他固定式灭火装置。目前变电站常用合成型泡沫喷雾系统和排油注氮灭火装置。主变压器的灭火装置21合成泡沫喷雾灭火系统图氮气瓶（动力源）储液罐管道喷头22合成泡沫喷雾灭火系统的氮气瓶23合成泡沫喷雾灭火系统的储液罐24沙田变合成泡沫喷雾灭火系统在试喷25排油注氮灭火装置消防柜排油管（下端与事故油池连通）注氮管26黄桥变排油注氮灭火装置消防柜（内布置有氮气瓶）排油管（下端与事故油池连通）注氮管27

1.2断路器

主要用于开断负荷电流以及电力系统中出现的各种故障电流。

实验表明，开关开断电路时，只要电路中电压大于10~20V，电流大于80~100mA，开关的触头间就会出现电弧。在大气中开断交流100kV、5A的电流，电弧长度超过7m，电流更大时，电弧长达二三十米，此类电弧统称开弧，在高压配电装置中，如果没有灭弧装置而发生开弧是极其危险的。281.2.1断路器的分类

按其灭弧介质不同可以分为少油断路器、真空断路器以及SF6断路器。110kV及以上的断路器如无特殊要求,都应采用SF6断路器。35kV户外配电装置的断路器均选用SF6断路器，户内开关柜可配真空断路器，也可配SF6断路器。10kV一般均配真空断路器。

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1.2.1断路器的分类

按断路器绝缘的整体结构划分，SF6断路器有两大类：瓷柱式和落地罐式。

瓷柱式SF6断路器属于积木式结构，以陶瓷作为对地的主绝缘介质，灭弧断口位于充SF6气体的高强度瓷套中，灭弧单元由支持瓷套管支撑。30500kV瓷柱式断路器灭弧室支持瓷瓶操动机构操作平台接线端子31220kV瓷柱式断路器3235kV瓷柱式断路器33

1.2.1断路器的分类落地罐式SF6断路器的主要部件都装在接地的金属罐中，出线套管下端装有套管式电流互感器。由于断路器采用接地的金属外壳结构，故其绝缘性能受大气条件和环境影响小，且重心低、结构稳固，抗震能力强。在设备价格方面罐式断路器稍稍超出了瓷柱式断路器加独立CT的价格；

在占地方面则两者差别不大。落地罐式SF6断路器在广西很少使用，主要用于云南工程。34500kV落地罐式断路器35220kV落地罐式断路器36

1.3隔离开关

隔离开关是一种具有明显断开间隙，而没有灭弧装置的开关，主要用于保证电气设备的安全检修；此外，隔离开关也用于电路的切换操作，如在运行中用隔离开关将电路从工作母线切换到备用母线，投切电压互感器和避雷器等。

隔离开关没有灭弧装置，不能开断负荷电流和短路电流，只有在断路器断开的情况下，才能对隔离开关进行分合闸操作。

37 1.3.1隔离开关的分类

户外隔离开关结构形式主要取决于绝缘支柱、断口形式和运动方式，变电站常用的隔离开关有：垂直伸缩式、水平伸缩式（含组合式、双静触头、三接地）、双柱水平开启式、三柱水平旋转开启式。通常，母线隔离开关选用垂直伸缩式或水平伸缩式，线路采用水平伸缩式、三柱水平开启式或双柱水平开启式。38垂直伸缩式隔离开关静触头动触头支持瓷瓶操动机构39水平伸缩式隔离开关40500kV组合式水平伸缩、双静触头、三接地隔离开关双静触头水平伸缩三接地41双柱式水平开启式隔离开关42三柱式水平开启式隔离开关43

1.4电流互感器

是一种专门用作变换电流的设备，将大电流变成小电流，并起隔离高电压的作用。1.4.1电流互感器的分类

电流互感器按其绝缘结构可分为干式、油浸式和气体绝缘三大类。 干式多用于0.5～110kV级电流互感器。目前220kV及以上的电流互感器基本上均采用气体绝缘型。油浸式电流互感器则很少使用。

44干式电流互感器45油浸式电流互感器46220kV六氟化硫气体绝缘型电流互感器47

1.5电压互感器

是一种将一次线路的高电压按比例变换为安全的标准电压，供仪表、保护和控制装置使用的设备。1.5.1电压互感器的分类

按其工作原理不同可以分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器。按其绝缘结构可分为干式、油浸式和气体绝缘三大类。

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通常，220kV、110kV母线电压互感器采用六氟化硫气体绝缘呈容性的电磁式电压互感器，线路电压互感器则采用电容式电压互感器。 35kV电压互感器一般选用干式呈容性的电磁式电压互感器。 500kV电压互感器均选用电容式电压互感器。

油浸式电压互感器目前已很少使用。

49电容式电压互感器剖视图50500kV电容式电压互感器51220kV电容式电压互感器52六氟化硫气体绝缘呈容性电磁式电压互感器53六氟化硫气体绝缘呈容性电磁式电压互感器5435kV干式呈容性电磁式电压互感器55

1.6避雷器

是一种能吸收过电压能量、限制过电压幅值的保护设备，保护各种电气设备免遭过电压的损坏。1.6.1避雷器的分类

按其阀片材料的不同可分为氧化锌避雷器和碳化硅阀式避雷器。由于氧化锌材料具有十分优异的非线性伏安特性，目前变电站的避雷器均采用氧化锌避雷器。

56氧化锌避雷器的伏安特性从上图可以看出，这是一条对称的非线性曲线。当外加电压较低时，流过的电流很小，氧化锌阀片呈高阻状态;当外加电压达到或超过Uc时，氧化锌阀片的阻值急剧下降并迅速导通，其工作电流会增加几个数量级，从而有效地保护电气设备免遭过电压损坏。57220kV氧化锌避雷器均压环支持瓷瓶（内装氧化锌阀片）泄漏电流在线监测仪58

1.7限流电抗器

串接在主变10kV进线回路中，主要用于限制短路电流的大小。

5910kV限流电抗器60

1.8母线

变电站的母线主要是用于汇聚和传输电能，有支持式管母线、悬吊式管母线、软母线、跨路管母线、半绝缘铜管母线等5种。

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1.8.1支持式管母线

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1.8.2悬吊式管母线

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1.8.3软母线

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1.8.4跨路管母线

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1.8.5半绝缘铜管母线

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1.9户内成套开关柜

是一种用于接受和分配电能，并具有对电路和设备有保护、控制和监测功能的电器。

1.9.1户内成套开关柜的分类

按电压等级分有10kV开关柜和35kV开关柜两种。

按主开关的安装方式划分有移开式（中置式、手车式）和固定式两种。

按开关柜隔室结构划分可分为铠装型、间隔型和箱型。

67中置式10kV开关柜68中置式10kV开关柜断路器室69中置式10kV开关柜检修小车70箱型固定式10kV开关柜7135kV开关柜72

1.10并联电容器组

用来改善电力系统的功率因数、改善电压质量、降低线路损耗、提高系统的有功输出。 1.10.1并联电容器组的分类

按电压等级分有10kV并联电容器组和35kV并联电容器组两种。

目前，变电站的并联电容器组大多采用框架组合式电容器组。

7310kV框架组合式并联电容器组7435kV框架组合式并联电容器组75

1.11并联电抗器

并联电抗器与电力系统并联，用以抵消系统线路的电容电流，稳定系统电压。

目前，变电站中500kV并联电抗器常采用单相油浸式电抗器，35kV常采用干式空心并联电抗器。

76500kV油浸式并联电抗器7735kV干式空心并联电抗器78

1.12站用变压器 1.12.1站用变压器的分类

按电压等级分有10kV站用变压器和35kV站用变压器两种。

按站用变压器的绝缘划分有油浸式和干式两种。

7935kV油浸式站用变压器8010kV干式站用变压器8110kV干式站用变压器82

1.13气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）

GIS是一种采用SF6气体作为灭弧和绝缘介质，将断路器、电流和电压互感器、隔离开关、接地开关、电流电压互感器、母线等电气设备组合在一起,封闭在金属外壳内,充以气体绝缘，构成的电器。

近几年GIS设备在一些占地有限制的变电站工程中得到广泛应用，如：科园变、青秀变、蝶山变和振林变等。

GIS可布置在户内及户外，后者仅设备外壳涂装不同外，其余与户内GIS相同。 83220kV户内GIS84

1.14500kVHGIS

HGIS是一种介于常规敞开瓷柱式电气设备（AIS）和气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）之间的新型电气设备。它将断路器、隔离开关、接地开关、电流电压互感器等电气设备组合在一起,封闭在金属外壳内,充以气体绝缘，构成一个独立的单相组合电器,它不带母线,利用出线套管通过软导线与敞开式空气绝缘母线相连接。50