变电一次设备及系统

蒋春敏、张军、辛俊峰变电一次设备及系统非电专业新员工2012年8月ZYYW20120203电力系统电力系统基本知识什么是电气设备？

什么是变电一次设备？

电力系统基本知识电力系统的额定电压等级我国目前电力网的额定电压：380/220V、3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV和750kV、1000kV。电力系统基本知识电力系统基本知识指出图中哪些部分构成了一个完整的电力系统？哪些部分属于电力网？电力负荷又在哪里？变压器基本知识变压器基本知识变压器基本知识

发电机的端口电压为10KV～20KV，要把大功率的电能从发电厂输送到远方用户去，就需用升压变压器升高电压（如110KV、220KV、500KV等）进行输电。用户的用电设备绝缘水平较低，一般只能承受6KV以下的电压，所以用户端必须装设降压变压器。故从发电、输电、配电到用电，需经过3～5次变换电压，以提高输电配电的效率、变压器容量一般为发电机容量的4～6倍。变压器基本知识变压器的用途电力能源传输和分配时升高电压可降低线路压降和损耗。降低电压可适应用户的需要。变压器在电力系统中的作用：(一)用变压器升高电压是为了远距离输电。因为输送一定功率的电能时，电压愈高，线路中的电流就愈小，所以线路的电压降落和功率损耗就愈小。(二)用变压器降压是为了用户用电的需要。变压器基本知识变压器是一种静止的电器，通过电磁感应原理把某种频率的交流电压变换成同频率的另一种（或几种）交流电压传输装置。它接于电力网中，常将接受电力网电能一侧称为一次绕组，输出电能与负载连接的一侧称为二次侧绕组。变压器基本知识变压器的定义(一)按用途分：1.电力变压器；2.调压变压器；3.测量变压器；4.特殊变压器。(二)按相数分：1.单相变压器；2.三相变压器；(三)按绕组数目分：1.自耦变压器；2.双绕组变压器；3.三绕组变压器。(四)按冷却方式分：1.油浸自冷变压器；2.油浸风冷变压器；3.油浸强油风冷变压器。变压器基本知识变压器的分类双绕组变压器变压器基本知识双绕组变压器变压器基本知识三绕组变压器变压器基本知识变压器基本知识三绕组变压器变压器是通过电磁感应将一侧的电能传递到另一侧的，所以必须具有电路和磁路两大部分。作为电路的是两个（或几个）匝数不同且彼此绝缘的绕组；作为磁路的是一个闭合铁芯。绕组套装在铁芯上，与铁芯之间是绝缘的。变压器工作原理变压器基本知识变压器工作原理N1N2Φ变压器的主要结构分为：铁芯、绕组、油箱、辅助设备变压器基本知识组成部件(一)铁芯(二)绕组变压器基本知识变压器基本知识变压器基本知识(三)器身绝缘变压器基本知识(四)油箱变压器基本知识储油柜变压器基本知识压力释放阀变压器基本知识瓦斯保护变压器基本知识油处理装置(净油器)变压器基本知识吸湿器变压器基本知识套管变压器基本知识变压器基本知识变压器基本知识变压器基本知识变压器基本知识其他结构变压器基本知识测温装置油位计变压器基本知识冷却装置变压器基本知识变压器基本知识变压器的型号包括说明结构性能特点的基本代号和额定容量、额定电压。数字代表意义是：斜线左边代表额定容量（kVA）；右边代表高压侧额定电压（kV）。变压器基本知识变压器的铭牌1.额定容量ＳＮ额定容量是指在额定运行条件下，变压器二次输出额定电压与额定电流的乘积，单位（kVA）。2.额定电压UNＵ１Ｎ—变压器在额定运行条件下，规定加到一次侧绕组的电压叫做一次额定电压，单位（V或kV）。Ｕ２Ｎ—变压器二次侧空载而一次侧加上额定电压时对应的二次侧端电压，叫做二次额定电压。变压器基本知识变压器的额定值3.额定电流IN变压器额定电流是根据额定容量和额定电压计算出的线电流。Ｉ１Ｎ、Ｉ２Ｎ，单位（A或kV）。4.短路电压ＵＫ短路电压也叫阻抗电压，做变压器短路试验达到额定电流时的外加电压的百分数来表示。变压器基本知识5.空载电流Ｉ０变压器空载运行时，流过电源侧绕组的电流，一般以额定电流的百分数来表示。6.额定温升是变压器油或绕组允许最高温度减去最高环境温度（40℃），一般规定上层油温升不能超过55℃。变压器基本知识7.连接组别是表示两侧三相绕组连接方法和两侧对应线电势的相位关系，用钟表形式表示。8.额定频率fN我国规定为50赫兹。变压器基本知识高压断路器高压断路器（QF）是发电厂、变电站最重要的控制电器。高压断路器关合功能断路器功能绝缘功能导电功能开断功能高压断路器控制高压断路器的作用保护控制保护高压断路器

高压断路器的类型1．按安装地点分类：户内和户外2．按灭弧介质分类（1）油断路器：采用绝缘油作为灭弧介质，利用绝缘油在电弧高温作用下分解产生的高压油气来灭弧多油断路器少油断路器高压断路器

（2）空气断路器空气断路器以压缩空气作为灭弧介质高压断路器SF6断路器采用有优良灭弧和绝缘能力的SF6气体作为灭弧介质。（3）SF6断路器高压断路器

真空断路器用于灭弧的动、静触头封在真空泡内，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质。户外真空断路器户内真空断路器（4）真空断路器高压断路器高压断路器基本结构1.通断元件：接通和断开电路,是断路器的核心部分2.绝缘支撑元件：保证了带电部分与地的绝缘；3.操动机构：提供分、合闸操作的能量4.基座：支持、固定5.传动机构：联系操动机构与通断元件高压断路器高压断路器

123－45/6－781—产品字母代号2—装置地点代号3—设计序号，以数字1、2、3、4…表示。4—额定电压，kV。5—其他补充标志，6—额定电流，A。7—额定开断电流，kA。8—特殊环境代号。

LW8-35/2000型断路器额定电压35kV、额定电流2000A、设计序列号为8的户外SF6断路器。高压断路器的型号LW6-500/3150，SW-110，LN-10，ZN5-10，ZN28-12/1250-25?高压断路器真空断路器高压断路器高压断路器真空灭弧室结构真空断路器灭弧室结构图高压断路器波纹管作用是什么？高压断路器动触头高压断路器真空灭弧室特点（1）自成一体的独立密封部件，不能拆卸，其触头当然也不能更换。外壳材料一般是用玻璃、陶瓷或微晶玻璃等脆性材料制造，机械强度比较差，不能承受较大冲击振动。（2）机、电寿命较长。（3）固定方位可根据需要选择任意角度。（4）触头结构型式几乎都是对接式触头，因此容易产生合闸时触头弹跳现象，但由于大气压在波纹管上产生了自闭力，将有助于减轻触头的弹跳。（5）真空中绝缘强度高，故触头开距小（约为同等电压油断路器触头开距的1/10左右），因而动作快。（6）真空熄弧性能好，燃弧时间短。也不会发生爆炸事故。

高压断路器SF6断路器1个操作机构:单相操作或三相电气联动1个操作机构三相机械联动高压断路器SF6断路器灭弧室结构灭弧介质：灭弧介质为压缩的SF6气体，或在特殊情况下采用压缩的SF6和CF4的混合气体。灭弧原理：灭弧室属于热膨胀型，利用电弧的能量，并具有辅助的自动氩气功能。说明：工作部件位于密闭的瓷套内，将断路器的进出线绝缘。静触头座静触头开断单元带门双阀的活塞热膨胀室喷气室高压断路器动触头高压断路器开断单元高压断路器静触头高压断路器分闸状态灭弧室特写

合闸状态灭弧室特写SF6断路器灭弧室工作原理高压断路器绝缘子支柱式落地罐式SF6断路器分类高压断路器“Y”布置“T”布置“I”布置高压断路器落地罐式高压断路器（1）有足够操作功率（2）动作迅速（3）工作可靠，结构简单，体积小，重量轻，操作方便等。断路器的操动机构操动机构基本要求高压断路器操动机构依据能量形式不同分为：①手动操动机构（CS）②电磁操动机构（CD）③电动机操动机构（CJ）④弹簧操动机构（CT）⑤气动操动机构（CQ）⑥液压操动机构（CY）操动机构的类型高压断路器优点：（1）要求电源的容量小；（2）交、直电源都可用；（3）暂时失去电源时仍能操作一次。缺点：（1）结构较复杂；（2）零部件加工精度要求高。应用：用于中、小型断路器

弹簧操动机构(CT)高压断路器高压断路器优点：（1）不需要直流电源；（2）暂时失去电源时仍能操作多次；（3）功率大、动作快、操作平稳。缺点：（1）加工精度要求高；（2）价格较贵。应用：126KV及以上的高压断路器液压操动机构(CY)高压断路器高压隔离开关一、隔离开关的定义隔离开关是一种结构比较简单的开关电器，是电网中重要的开关电器之一。它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它由操作机构驱动本体刀闸进行分、合，分闸后形成明显的电路断开点。一般隔离开关只能在电路断开的情况下进行分合闸操作，或接通及断开符合规定的小电流电路。二、隔离开关的作用1、隔离电源，保证安全隔离开关的主要用途是保证检修装置时工作的安全。在需要检修的部分和其它带电部分之间，用隔离开关构成足够大的明显可见的空气绝缘间隔。隔离开关的断口在任何状态下都不能发生火花放电，因此它的断口耐压一般比其对地绝缘的耐压高出10%～15%。必要时应在隔离开关上附设接地刀闸，供检修时接地用。在无电流的电路上用隔离开关分断电路等电位状态也可分断电路2、倒闸操作即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。单母线接线QS11母线隔离开关QS12线路隔离开关断路器与隔离开关间的操作顺序保证隔离开关“先通后断”（在等电位状态下，隔离开关也可以单独操作），这种断路器与隔离开关间的操作顺序必须严格遵守，绝不能带负荷拉刀闸（即隔离开关），否则将造成误操作，产生电弧而导致严重的后果。母线隔离开关与线路隔离开关间的操作顺序母线隔离开关“先通后断”，即接通电路时，先合母线隔离开关，后合线路隔离开关；切断电路时，先断开线路隔离开关，后断开母线隔离开关。以避免万一断路器的实际开合状态与指示状态不一致时，误操作发生在母线隔离开关上，产生的电弧会引起母线短路，使事故扩大。

3、分、合小电流隔离开关没有灭弧装置，不能开断或闭合负荷电流和短路电流。但具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力。例如：拉合电压互感器、避雷器电路。拉合母线和直接与母线相连设备的电容电流。拉合励磁电流小于2A的空载变压器（电压35KV、容量为1000KVA及以下；电压110KV、容量3200KVA及以下）拉合电容电流不超过5A的空载线路（电压10KV、长度5km及以下的架空线路；电压35KV、长度10km及以下的架空线路）。三、隔离开关基本要求分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证在过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。有足够的动热稳定、机械强度、绝缘强度。跳、合闸时的同期要好，要有最佳的跳合闸速度，以尽可能降低操作过电压。应结构简单动作可靠。带有接地刀闸的隔离开关必须装设联锁机构，以保证隔离开关的正确操作。四、隔离开关的种类按装设地点户内式户外式按极数单极三极按绝缘支柱数目单柱式双柱式三柱式按动作方式闸刀式旋转式插入式按有无接地刀闸带接地刀闸不带接地刀闸按操动机构手动式电动式液压式

123456产品名称：G—隔离开关安装地点；N－户内型，W－户外型设计序号额定电压（kV）补充特性：C－瓷套管出线，D－带接地刀闸；K－快分型，G－改进型，T－统一设计额定电流（A）例如：GN19－10/630，表示户内隔离开关，设计序号19，额定电压10kV，额定电流630A。高压隔离开关的型号主要由以下六个单元组成：

五、隔离开关的型号七、隔离开关的原理结构导电部分支持底座绝缘部分传动机构操动机构隔离开关的基本结构

1导电部分：传导电路中的电流，关合和开断电路。包括触头、闸刀、接线座。2绝缘部分：实现带电部分和接地部分的绝缘。包括支持绝缘子和操作绝缘子。3传动机构：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。由拐臂、联杆、轴齿或操作绝缘子组成。

4操动机构：通过手动、电动、气动、液压向隔离开关的动作提供能源。5支持底座：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。八、隔离开关的典型结构1、户内式隔离开关——GN19系列隔离开关拉杆绝缘子支柱绝缘子基座动触头静触头转轴GN19－10系列插入式户内高压隔离开关GN2－35隔离开关GN22－12隔离开关GN27－40隔离开关1－静触头；2－基座；3－支柱绝缘子；4－拉杆绝缘子；5－动触头每相导电部分主要由触刀(动触头)和静触头组成。静触头是安装在固定于底架上面的两个支持绝缘子上，触刀的一端通过螺栓轴销与一个静触头链接，转动触刀与另一端静触头构成可分连接。触刀中间有拉杆瓷瓶，两端都有夹紧弹簧，维持触刀对静触头的压力。旋转式户内高压隔离开关操作绝缘子底座隔板固定绝缘子静触头动触头开关主体通过两组绝缘子固定在开关底座上下两个面上，上下两个面之间由固定在开关底座上的隔板完全分开，通过旋转触刀，从而实现开关的合闸与分闸。GN30－10型2、GW4系列户外式隔离开关双柱式隔离开关GW4－110型双柱单断口水平旋转式结构，广泛用于10～220kV配电装置中。底座绝缘支柱触头导电闸刀

双柱式水平回转式结构，每极两个绝缘支柱带着导电闸刀反向回转90°，形成一个水平断口。按接地方式可分为：不接地、单接地、双接地。隔离开关与接地开关之间设有机械联锁。本系列隔离开关的特点：1、接地端通过软连接过渡，导电可靠、维修方便;2、触头元件用久后可更换新件，保养容易；3、接地开关采用外合布置，确保合闸过程中接地刀对另一带电端的可靠绝缘距离。GW4系列3、GW5型户外式隔离开关1－底座；2、3－闸刀；4－接线端子；5－挠性连接导体；6－棒式绝缘了；7－支承座；8－接地刀闸GW5－110D型隔离开关开关由底座、棒式支柱绝缘子、导电闸刀、左右触头和传动部分等组成，也称为V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35～110kV电压等级中。底座棒式绝缘支柱导电闸刀接线端子支承座接地刀闸GW5－110D隔离开关GW5型（V型）：1户外高压隔离开关，采用单柱V形握手式结构，布置紧凑、体积小、重量轻、技术指标先进、宜于广泛采用。2为了设备检修时接地方便，35kV以上的户外隔离开都可配备接地刀闸，接地刀闸和工作闸刀可以通过操作把手闭锁动作，即两者不能同时合闸，避免发生带电接地故。3GW5系列户外隔离开关每极两个绝缘柱带着导电闸刀反向回转90°，形成一个水平断口。两个支柱V型交角50°，安装在一个底座上，安装灵活方便。4

按接地方式可分为：不接地、单接地、双接地。隔离刀闸与接地刀闸之间设有机械联锁。接线端通过软连接过渡，导电可靠，维修方便，触头元件用久后可更换新件，保养容易。GW5型（V型）：3、GW6系列户外式隔离开关底座操动瓷柱支持瓷柱导电折架传动装置动触头静触头接地开关户外单柱式隔离开关为剪刀式结构。静触头悬挂在母线上，分闸后形成垂直的绝缘断口。断口清晰可见，便于运行监视。为折叠式，缩小产品所占空间，具有占地面积小的优点。可装设一个接地刀闸，供接地用，隔离开关与接地开关之间设有机械联锁。GW6系列4、GW7系列户外式隔离开关绝缘支柱底座传动装置导电闸刀静触头操动机构

三柱式隔离开关采用三柱双断口水平旋转开启式结构GW7－220型GW7A—220型三柱式隔离开关（关合状态）GW7-500型隔离开关（开断状态）

单极三柱水平转动式结构，用于额定电压126-550KV的电力系统中，供有隔离电源和无负荷时分合电路之用。

由底座、支柱绝缘子、导电部分、操动机构等组成；每极由三个支柱绝缘子构成（550KV每极由四个支柱绝缘子构成）。两边的支柱是固定的，中间支柱是转动的；动闸刀装在中间支柱绝缘子上部，静触头分别装在两边支柱绝缘子上部，由操动机构带动中间支柱绝缘子转动进行分合闸操作。

GW7系列5、单柱垂直伸缩式户外交流高压隔离开关

底座绝缘支柱传动装置导电闸刀静触头操动机构导电关节GW10－252型导电闸刀绝缘支柱操动机构底座传动装置GW11－252型6、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三相隔离开关。7、GW16系列户外式隔离开关动触头是机械手式单臂折叠型，传动机构密封在主刀闸管内部，动触头是钳夹结构，夹住静触头导电杆注意：

严禁带负荷拉闸！严禁带负荷合闸！视频隔离开关互感器的作用一次设备二次设备1、把高电压和大电流按比例地变换成低电压（100V或V）和小电流（5A或1A），以便提供测量和继电保护所需的信号，并使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化；2、把高电压（一次）部分与低电压（二次）部分相互隔离，且互感器二次侧均接地，以保证运行人员和设备的安全。互感器电流互感器电流互感器特点：（1）电流互感器一次绕组串联在电力线路中，匝数较少，二次绕组与二次负荷的电流线圈串联，匝数较多。（2）电流互感器二次可以短路，但不得开路。互感器电压互感器电压互感器特点：1、电压互感器一次绕组并联在电力线路中，匝数较多，而二次绕组与测量仪表或继电器电压线圈并联，匝数较少。2、电压互感器二次可以开路，但不得短路。互感器互感器可以有多个二次线圈互感器电流互感器型号含义互感器电压互感器型号含义互感器户内互感器举例浇柱式电流互感器浇柱式电压互感器互感器户外互感器举例油浸式电流互感器油浸式电压互感器互感器户外电压互感器举例六氟化硫电流互感器六氟化硫电压互感器互感器过电压：外部过电压内部过电压外部过电压主要是雷击过电压和雷电感应过电压。内部过电压有操作过电压，故障过电压等。避雷器是一种用以限制过电压，保护电气设备的绝缘，使之免受过电压危害的高压保护电器。

避雷器雷电压雷电过电压操作过电压感应雷多为正极性过电压的峰值很高雷电过电压特点时间短仅数十微秒直击雷多为负极性单极性雷电过电压分类形状危害发生机理片状现状球状热雷直击雷热雷低气压性雷球形雷感应雷避雷器主要防雷实施避雷针防直接雷防雷设备由接闪器、引下线、接地装置等组成符号：避雷器一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置定义工作原理

被保护设备在正常电压运行，避雷器对地不通；出现过电压时，避雷器对地导通，从而限制设备过电压避雷器通常与保护对象并联接于导线和大地间在正常工作电压时，不动作，对地不通。在过电压时，避雷器立即作用，释放过电压电荷，将高压冲击电流泄入大地，限制过电压幅值，保护电器设备的绝缘。避雷器避雷器的用途管式避雷器1阀型避雷器2磁吹阀式避雷器3金属氧化物避雷器4常见避雷器种类管式避雷器保护间隙型的，大多用在供电线路上作避雷保护阀型避雷器阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，有雷电过电压时火花间隙被击穿，阀片电阻下降，将雷电流引人大地。

阀型避雷器磁吹阀式避雷器采用磁吹灭弧间隙，增大了灭弧能力，降低了残压。在火花

间隙旁并联分路电阻，使工频放电电压沿火花间隙均匀分布，提高工频放电电压。

金属氧化物避雷器氧化锌避雷器是一种保护性能优越、耐污秽、质量轻、阀片性能稳定的避雷设备。

基本型氧化锌避雷器的型号表示式和含义瓷柱均压环放电计数器

西瓷100kV避雷器抚瓷1000kV避雷器东芝1000kV避雷器西电集团共生产制造了1000kV瓷套式避雷器产品8台，2007年2月4日和12月5日，2台产品分别在国网武高院凤凰山特高压试验基地带电运行；2009年1月6日，6台产品在国家电网公司山西1000kV特高压长治站完成168小时试运行，至今运行情况良好。

特高压GIS罐式避雷器

电力电容器电力电容器电力电容器一、并联电力电容器的无功补偿电力电容器利用并联电容器的容性无功来补偿感性无功功率，使电网输送的无功功率减小，达到提高功率因数、提高电能质量、减少电能损耗和提高电网输送电能的目的。电力电容器(1)集中补偿。把电容器集中在低压电网的某一处(一般在低压配电室)，对整个低压电网进行补偿。(2)分散补偿。把电容器安装在感性用电设备处，采用与感性负载同时投切的方式进行就地补偿。如电动机、电焊机等。(3)固定补偿。用固定容量的电容器进行补偿，同时投入，同时切除。(4)自动补偿。用自动投切装置，随着功率因数的高低自动调整，使低压电力网的功率因数控制在合格范围内。

二、电力电容器的基本结构1．电力电容器的型号及其含义我国电容器的型号按照下面的顺序和代号组成：第一单元-代表产品类别，用下列字母表示：B-并联；C-串联；O耦合。第二单元-代表液体介质，用下列字母表示：Y-矿物油；W-十二烷基苯；F-二芳基乙烷；B-异丙基联苯；G-苯甲基硅油。

电力电容器第三单元-代表固体介质，F-纸、薄膜复合纸；M-聚丙烯薄膜；无标记-电容器纸。第四单元-代表额定电压(千伏)。第五单元-代表标称容量(kar或µF)。第六单元-代表相数，1-单相，3-三相。第七单元-代表安装地点，W-户外型，无标记-户内型。第八单元-代表辅助特性，R-内有熔丝，TH-湿热型。例如BWM11/-334-1W表示：并联，十二烷基苯浸渍，全聚丙烯薄膜介质，额定电压是11/kV，标称容量是334kar，户外单相电力电容器。电力电容器2．电力电容器的结构1234567891011单相移相电容器的结构图1-出线套管；2-出线连接片；3-连接片；4-电容元件；5-出线连接片固定板；6-组间绝缘；7-包封件；8-夹板；9-紧箍：10-外壳；11-封口盖

电