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      變電所基本知識
       

      1、變電所的作用:變電所是連接發電廠、電網和電力 用戶的中間環節,主要有匯集和分配電力、控制操作、升降電壓等功能。

      2、變電所的構成:變壓器、高壓配電裝置、低壓配電 裝置和相應建筑物。

      3、變電所分類

      按作用分類

      升壓變電所:建在發電廠和發電廠附 近,將發電機電壓升高后與電力系統連接,通過高壓輸電線路將電力送至用戶。

      降壓變電所:建于電力負荷中心,將高 壓降低到所需各級電壓,供用戶使用。

      樞紐變電所:匯集電力系統多個大電源 和聯絡線路而設立的變電所,其高壓側主要以交換電力系統大功率為主,低壓側供給工礦企業和居民 生活用電等。

      按管理形式分類

      有人值班變電所:所內有常駐值班員, 對設備運行情況進行監視、維護、操作、管理等,此類變電所容量較大。

      無人值班變電所:不設常駐值班員,而 是由別處的控制中心通過遠動設備或指派專人對變電所設備進行檢查、維護,遇有操作隨時派人切換 運行設備或停、送電。

      按結構型式分類

      屋外變電所:一次設備布置在屋外。高 壓變電所用此方式。

      屋內變電所:電氣設備均布置在屋內, 市內居民密集地區或污穢嚴重的地區、電壓在110KV以下用此方式。

      按地理條件分類

      地上變電所、地下變電所。

      4、變電所的規模

      按電壓等級、變壓器總容量和各級電壓 出線回路數表示。

      電壓等級以變壓器的高壓側額定電壓表 示,如35、110、220、330、500KV變電所。

      變壓器總容量通常以全所主變壓器的容 量總和來表示。

      各級電壓出線回路數,根據變電所的容 量和工業區用戶來確定。如一變電所有535KV輸電線路、4110KV輸電線路、310KV用戶配電線路,該所共有出線12回。

      5、變電所的電氣一次設備構成:變壓器、斷路器、隔離開關、電流互感 器、電壓互感器、架空母線、消弧線圈、并聯電抗器、電力電容器、調相機等設備。

      6、變壓器

      作用:變換電壓,將一種等級的電壓變 換成同頻率的另一種等級的電壓。

      變壓器的分類

      按相數分:單相變壓器、三相變壓器。

      按用途分:升壓變壓器、降壓變壓器和 聯絡變壓器。

      按繞組分:雙繞組變壓器(每相各有高壓和低壓繞組)、三繞組變壓器(每相有高、中、低三個繞組)以及自耦變壓器(高、低壓側每相共用一個繞組,從高壓 繞組中間抽頭)

      變壓器結構

      鐵芯:用涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而 成,用以構成耦合磁通的磁路,套繞組的部分叫芯柱,芯柱的截面一般為梯形,較大直徑的鐵芯疊片 間留有油道,以利散熱,連接芯柱的部分稱鐵軛。

      繞組:是變壓器的導電部分,用絕緣材 料的銅線或鋁線繞成圓筒形,然后將圓筒形的高、低壓繞組同心地套在芯柱上,低壓繞組靠近鐵芯, 高壓繞組在外邊,這樣放置有利于繞組鐵芯間的絕緣。

      分接開關:利用改變繞組匝數的方法來 進行調壓。將繞組引出的若干個抽頭叫分接頭,用以切換分接頭的裝置稱分接開關;分接開關又分為無載分接開關和有載分 接開關,無載分接開關只能在變壓器停電情況下,才能切換;有載分接開關可以在帶負荷情況下進行 切換。

      保護裝置:

      a、儲油柜(油枕):調節油量,減少油與空氣間的接觸 面,從而降低變壓器油受潮和老化的速度。

      b、吸濕器(呼吸器)用以保持油箱內壓力正常,吸濕器內裝 有硅膠,用以吸收進入油枕內空氣中的水分。

      c、安全氣道(防爆筒):它的出口處裝有玻璃或薄鐵板,當變 壓器內部發生故障時,油氣流沖破玻璃向外噴出,以降低油箱內壓力,防止爆破。

      d、氣體繼電器:當變壓器內部故障時, 變壓器油箱內產生大量氣體使其動作,切斷變壓器電源,保護變壓器。

      e、凈油器(熱虹吸過濾器):利用油的自然循環,使油通過吸附劑 進行過濾、凈化,防止油的老化。

      f、溫度計:用以測量監視變壓器油箱內 上層油溫,掌握變壓器的運行狀況。

      變壓器的冷卻

      油浸自冷式:鐵芯和繞組直接浸于變壓 器箱體的油中,變壓器在運行中產生的熱量經變壓器油傳遞到油箱壁和散熱器管,利用管壁和箱體的 輻射和周圍空氣對流,把熱量帶走,從而降低變壓器溫升。

      油浸風冷式:為了加快變壓器油的冷 卻,在散熱器上裝有風扇,以加速空氣的對流,使油迅速冷卻,達到降低變壓器溫升的目的。

      強迫油循環風冷或水冷式:裝有特殊油 泵,強迫油在散熱器內循環,用風扇加速散熱器冷卻或利用特制設備將水通過散熱器將變壓器油內熱 量帶走,達到冷卻變壓器的目的。

      7、斷路器

      斷路器的作用:通過斷路器將設備投入(接通)或退出(斷開)運行。當電氣設備或線路發生故障時, 由繼電保護動作控制斷路器,使故障設備或線路從電力系統中迅速切除,保證電力系統內無故障設備 的運行。

      斷路器的構成:開斷元件、支持絕緣的 元件、傳動元件、基座以及操動機構組成。

      斷路器分類

      按電壓等級分類:按電壓等級分有高壓 斷路器(10、35、110、220、330、500KV)和低壓斷路器(400V)。

      按滅弧介質分類:少油或斷路器(油僅用來滅弧,帶電部分的絕緣用瓷或 有機絕緣材料,用油少)、多油式斷路器(油既作絕緣,又用來滅弧,用油多)、空氣斷路器(用壓縮空氣既作絕緣,又用來滅弧)、真空斷路器、六氟化硫斷路器(SF6氣體作滅弧和絕緣)以及自動產氣和磁吹斷路器等。

      按安裝環境分類:屋外式和屋內式。

      斷路器的主要技術參數和運行基本要求

      主要技術參數:額定電流、額定電壓、 額定開斷電流、分閘時間、合閘時間以及動穩定和熱穩定電流等。

      運行基本要求:工作可靠性、足夠的開 斷能力、滿足電力系統要求的分閘時間、能實現重合閘、結構簡單、價格低。

      8、隔離開關

      隔離開關的作用:將電氣設備與帶電部 分隔離開,以保證電氣設備能安全地進行檢修或故障處理;改變運行方式(如在雙母線接線的電路中,可將設備或 線路從一組母線切換至另一組母線上)

      隔離開關的分類

      按安裝地點分類:屋內型和屋外型

      按絕緣支柱數目分類:單立柱式、雙立 柱式、三柱式。

      按用途分類:輸配電用、發電機引出線 用、變壓器中性點接地用和快分用四種。

      按斷口兩側閉市接地刀情況分類:單接 地、雙接地和不接地三種。

      按觸頭運動方式分類:水平旋轉式、垂 直旋轉式、擺動式和插入式。

      按現用操動機構分類:手動、電動和氣 動操作等。

      按極數分為單極和三極隔離開關。

      對隔離開關的基本要求

      就有明顯的斷開點,易于鑒別是否與電 源斷開。

      斷開點之間,應有可靠的絕緣,即就有 足夠的距離,在惡劣的氣象條件下或過電壓相間閃絡的情況下,不致從斷開點擊穿,以保證檢修人員 的人身安全。

      運行中應有足夠的熱穩定和動穩定性, 尤其不能因電動力作用而自動斷開,否則將會造成重大事故。

      結構就盡量簡單,動作可靠,對帶有接 地刀的隔離開關,必須有閉鎖裝置,保證先斷開隔離開關再合上接地刀或先斷開接地刀再合上隔離開 關的操作要求。

      9、互感器

      互感器是將高電壓和大電流變換成適合 儀表或保護裝置使用的低電壓和電流。

      作用:

      互感器與測量儀表配合,對設備和線路 的電壓、電流、功率等進行測量。

      互感器與繼電器或保護裝置配合,對電 氣設備、電力系統設備進行保護。

      互感器能使測量儀表、繼電保護裝置與 電氣設備的高電壓隔離,保證運行值班員的人身安全和二次設備的安全。

      將電路的電壓、電流變換成統一的標準 值,以利儀表、繼電器等二次設備標準化。

      互感器的分類

      電壓互感器的類型

      a、電磁式電壓互感受器:單相干式、三 芯五柱式、單相油浸式及串級油浸式等。

      b、電容式電壓互感器:單相油浸式,它 由電容分壓器和電磁單元構成。

      電流互感器的類型

      干式電流互感器:貫穿式、母線式、支 持式三種,用天發電機回路及開關柜中。

      油浸式電流互感器,多用于屋外配電裝 置。

      串級式電流互感器,幾個中間電流互感 器相互串聯而成。

      次箱式電容型電流互感受器

      10、消弧線圈:主要用于中性點不直 接接地的電力系統中,當發生單相金屬性接地故障時,補償接地電容電流,使其值在允許的范圍 內。

      消弧線圈是一個帶有鐵芯的電感線圈, 鐵芯具有間隙,以使得到較大的電感電流,線圈的接地側有若干個抽頭,以便在一定的范圍內分級調 節電感的大小。消弧線圈一般接于變壓器或發電機的中性點。

      11、并聯電抗器作用;削弱空載或輕載線路中的電容效 應,降低工頻過電壓;同時利用其中性點經小電抗接地來 補償潛供電流,加速潛供電弧的熄滅。

      12、電力電容器

      并聯補償電容器主要用于增加無功功率 以及提高受電端電壓水平。

      串聯補償電容器用于220KV及以上的電力系統中,可以提高線路的 輸送容量、系統穩定性和合理分布并聯線間電容等。在110KV及以下的系統中,可以改善線路電壓水 平,提高配電網絡輸送能力。

      靜止補償器由電容器和可控飽和電抗器 組成,兼有調相機及電容器的優點。

      13、調相機:實際上它是一個空載運行的同步電動 機,裝于負荷中心的變電所,用以補充無功功率、改善功率因數。

      14、母線

      發電廠和變電所中各級電壓配電裝置的 母線、各種電器之間的連接用導線以及發電機、變壓器等電氣設備與相應的配電裝置之間的連接導線 稱母線。

      作用:匯流、分配、傳輸電力。

      母線通常采用鋁材;持續電流較大時,而且位置又狹窄的變 壓器出線端以及環境對鋁有腐蝕時,選用銅材;110KV及以上的配電裝置,當采用硬導線時, 必須有足夠的力學強度和安全系數,一般常用鋁錳合金材料。

      導線()的截面形狀

      矩形母線:在35KV以上的屋外配電裝置,大多數采用矩形 截面母線,矩形母線散熱較好。

      圓形線圈:35KV以上的屋外配電裝置中,大多數采用圓 形截面母線。因為圓形截面導線無電場集中的現象,不會引起電暈。在110KV及更高電壓的屋外配電裝置中,一般采 用鋼芯鋁芯鋁絞線或管形母線。

      大電流母線:對于大容量發電機,因工 作電流很大,可采用多條矩形母線來增加載流量。每條的截面相同,用母線厚度相同的距離,以利散 熱。當每相三條矩形母線不能滿足要求時,可采用槽形母線。

      水內冷母線:載流能力比普通母線高幾 倍,用于水內冷發電機繞組中。

      15、絕緣子

      絕緣子作用:用來支持導線,并使其絕 緣的器件。

      絕緣子的分類

      按用途分:高壓絕緣子:電站電器絕緣 子和線路絕緣子。

      低壓絕緣子用于低壓架空線路、低壓布 線、通信線路等。

      按主絕緣材料分:瓷絕緣子、玻璃絕緣 子、有機材料絕緣子和復合絕緣子。

      按結構分:A型、B型和高壓套管。高壓套管供導線穿過墻 壁、箱殼等,并使導體與墻壁、箱、殼等絕緣。高壓套管分充液套管、充氣套管、油浸紙套管和電容 套管等。

      16、變電所二次回路的概念

      組成:變電所的電氣二次回路由測量儀 表、監察裝置、信號裝置、控制和同步裝置、繼電保護和自動裝置等組成。

      作用:保證電氣一次設備安全、可靠運 行的重要組成部分。

      任務:監視電氣一次設備和電力系統的 工作狀況、控制電氣一次設備,并在電氣一次設備及電力系統發生故障時,能使故障部分迅速退出運 行或給值班員提供信號,以便采取措施及時處理。

      17、測量和監視:為保證電氣設備安全經濟運行,必須 裝設測量儀表以及記錄型儀表、同步設置、絕緣監察裝置,這些儀表和裝置與電壓互感器、電流互感 器的二次繞組相連接。

      18、信號回路

      、事故信號:當電氣一次設備或電力系 統發生事故時,如任何一臺斷路器因故障引起掉閘后,隨即發出音響信號和閃光信號,提醒運行人 員,采取措施進行處理。事故信號就具重復動作的性質。

      、預告信號:變電所設備發生不正常運 行和異常運行時,必須發出預告音響信號,同時發出光字信號,通知運行值班員電氣設備發生了異常 運行狀況,或提示運行人員注意設備有可能引起事故。

      19、操作電源:變電所中,對斷路器或其他電氣設備遠 距離控制,對操作、信號、繼電保護裝置、自動裝置等運行,要有專用電源供電,此電源為直流電 源。

      蓄電池組直流系統:由蓄電池組、充電 機和浮充電機等組成一套獨立的直流系統。它擔負變電所全部電氣設備的操作電源、信號電源、繼電 保護裝置和自動裝置的電源等到。當變電所內交流電源消失時,還供給事故照明及重要設備的電源。

      硅整流電容儲能直流系統:采用硅整流 器裝置,從交流系統獲得的直流電源,要求有可靠的交流電源。當發生故障時,交流電壓下降,從而 使直流系統電壓也下降,嚴重時引起繼電保護裝置拒絕動作。為了讓保護裝置可靠動作和保證故障設 備的斷路器跳閘,利用電容儲能裝置釋放電能,使保護可靠地動作。

      復式整流直流系統:采用復式整流裝置 和硅整流電容儲能裝置作為直流電源,節省了建設投資費用,缺點是當交流電源全部消失時,不失去 操作電源的危險。

      20、繼電保護及安全自動裝置

      繼電保護和安全自動裝置的基本要求: 可靠性、安全性、靈敏性、選擇性、速動性。

      繼電保護分類:主保護和后備保護。主 保護在發生故障時,就首先正確可靠地動作,在最短時間內或不帶時限地切除保護范圍內的故障。如 變壓器的差動保護、輸電線路的高頻保護、距離保護、零序電流保護等。

      后備保護是當被保護電氣設備、輸電線 路的主保護或斷路器失靈時起作用的保護,如變壓器、輸電線路的過流保護。

      安全自動裝置:如輸電線路自動重合閘 裝置,廠用電備用電源自動投入裝置,變電所母線或分段母線備用電源自動投入裝置,自動按頻率減 載裝置,電氣制動和自動切機裝置等。

      21、變電所的主接線方式

      (1)單母線接線方式:電源和送出線都連接 在一條公共母線上。

      優點:接線簡單,操作方便,投資少;

      缺點:由于電源與送出線連接在一條母 線上,當電源斷路器或母線故障時,會造成全所及用戶停電,故此接線方式只適用于小型發電廠或變 電所。

      雙母線接線(單斷路器雙母線):有兩組母線,一組工作另一組備用, 也可以同時工作。兩組母線通過母聯斷路器連接。每回路裝有一個斷路器,兩組隔離開關并分別接于 兩組母線上。

      優點:在檢修母線或母聯斷路器時,可 不中斷對用戶供電;當一組母線發生故障,另一組母線可繼 續供電,縮小停電范圍;當任一臺斷路器故障時,可倒換運行方 式,由母聯斷路器代替故障斷路器;運行方式靈活。

      缺點:接線方式復雜,在倒換運行時, 有發生誤操作的可能;由于采用了過多的設備,建設投資較 大。適用于大中型火電廠、變電所和超高壓變電所。

      (3)帶旁路母線的單斷路器雙母線接線:當一臺斷路器檢修、故障時,可由旁路 母線斷路器經旁路母線向用戶供電。提高了運行的靈活性和供電的安全性、可靠性、連續性。

      版權所有:山東濱州通泰電力工程有限公司
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