變電站基礎知識(1)

1、變電站、繼電保護基礎知變電站、繼電保護基礎知 識識 綜述綜述 n1. 電力系統(tǒng)概述：電力系統(tǒng)概述： n2.2.變電站基礎知識變電站基礎知識 n3.3.運動的基本概念運動的基本概念 n1. 電力系統(tǒng)概述：電力系統(tǒng)概述： 1.1 電力系統(tǒng)定義：電力系統(tǒng)定義：電力系統(tǒng)是電能生產(chǎn)、變換、 輸送、分配、消費的各種設備按照一定的技術和 經(jīng)濟要求有機組成的一個統(tǒng)一系統(tǒng)的總稱。簡言 之，電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、輸電線路、 用電設備組成的網(wǎng)絡，它包括通過電的或機械的 方式連接在網(wǎng)絡中的所有設備。 1.2 動力系統(tǒng)的構(gòu)成動力系統(tǒng)的構(gòu)成 n 動力系統(tǒng)是由鍋爐（反應堆）、汽輪機 （水輪機）、發(fā)電機等生產(chǎn)電能的設備

2、， 變壓器、輸電線路等變換、輸送、分配電 能的設備，電動機、電熱電爐、家用電器、 照明等各種消耗電能的設備以及測量、保 護、控制乃至能量管理系統(tǒng)所組成的統(tǒng)一 整體。 1.3 電力系統(tǒng)的電壓等級電力系統(tǒng)的電壓等級 n額定電壓額定電壓 通常取線路始末電壓的算術平均值作為用電設備以及通常取線路始末電壓的算術平均值作為用電設備以及 電力網(wǎng)的額定電壓。電力網(wǎng)的額定電壓。 額定電壓等級 n由于用電設備的允許電壓偏移為5%，而延線路 的電壓降落一般為10%，這就要求線路始端電壓為 額定值的105%，以保證末端電壓不低于95%。發(fā)電 機往往接于線路始端，因此發(fā)電機的額定電壓為 線路的105%。通常，6.3KV

3、多用于50MW及以下的發(fā) 電機；10.5KV用于25100MW的發(fā)電機；13.8KV用 于125MW的汽輪發(fā)電機和72.5MW的水輪發(fā)電機； 15.75KV用于200MW的汽輪發(fā)電機和225MW的水輪發(fā) 電機；18KV用于300MW的汽輪發(fā)電機。 n變壓器的一次額定電壓：升壓變壓器一般與發(fā)電 機直接相連，故與發(fā)電機相同，見表中有“*”降 壓變壓器相當于用電設備，故與線路相同。 n變壓器的二次額定電壓：考慮到變壓器內(nèi)部的電 壓降落一般為5%，故比線路高5%10%。只有漏 抗很小的、二次測線路較短和電壓特別高的變壓 器，采用5%。 n習慣上把1KV以上的電氣設備稱為高壓設備反之 為低壓設備。 n電

4、壓等級的使用范圍：電壓等級的使用范圍： 500、330、220KV多半用于大電力系統(tǒng)的主 干線； 110KV既用于中小電力系統(tǒng)的主干線，也用于 大電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡； 35、10KV既用于大城市或大工業(yè)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng) 絡，也廣泛用于農(nóng)村網(wǎng)絡。 大功率電動機用3、6、10KV，小功率電動機 用220、380V； 照明用220、380V。 1.4 電力系統(tǒng)中性點的運行方式電力系統(tǒng)中性點的運行方式 n中性點非直接接地系統(tǒng)中性點非直接接地系統(tǒng) 小電流接地系統(tǒng)，也稱小接地短路電流系統(tǒng)。 供電可靠性高，但對絕緣水平要求高。電壓等級較高的 系統(tǒng)，絕緣費用在設備總價格中占相當大比重，故多用于 60KV級以下的系統(tǒng)

5、。 當 36KV網(wǎng)絡接地電流30A 10KV網(wǎng)絡接地電流20A 3560KV網(wǎng)絡接地電流10A 采用中性點不接地運行方式 反之，采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。 n中性點直接接地系統(tǒng)：中性點直接接地系統(tǒng)： 大電流接地系統(tǒng)，也稱大接地短路電流系統(tǒng)。 單相接地需跳閘，但對絕緣水平要求不高。110KV及以 上系統(tǒng)采用。 2. 變電站基礎變電站基礎 2.1 定義：定義： 電力網(wǎng)中的線路連接點，用于交換電壓、交換功率和匯 集、分配電能的設施。 2.2 分類：分類： 根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用可分為以下幾類： n樞紐變電站：在系統(tǒng)處于樞紐地位，一般為500或330KV。 全所停電，引起系統(tǒng)解列或癱瘓。

6、n中間變電站：一般設在高壓和超高壓主要環(huán)線線路或系統(tǒng) 主要干線的接口處，起中間環(huán)節(jié)作用，電壓為 220330KV。全所停電，引起區(qū)域網(wǎng)解列。 n地區(qū)變電站：主要給所屬地區(qū)供電，電壓一般為 110220KV。全所停電，引起所屬地區(qū)停電。 n企業(yè)變電站：工礦企業(yè)專用變電站，電壓一般為110KV， 中大企業(yè)多為220KV。全所停電，引起該企業(yè)停電。 n終端變電站：在輸電線路的終端，直接向用戶供電，電壓 多為110KV。全所停電，引起用戶停電。 n開關站：無變壓器，只起匯集、分配電能的作用，電壓為 10KV。 它主要包括一次設備和二次設備。 2.3 一次設備：一次設備： 2.3.1 定義和分類：定義和

7、分類： 通常把生產(chǎn)、輸送、變換電壓、分配電能的設備稱為 一次設備，分類如下： n生產(chǎn)和變換電能的設備：發(fā)電機、變壓器、電動機。 n接通和斷開電路的開關設備：斷路器、隔離開關、熔斷器、 接觸器等。 n限制短路電流或防御過電壓的設備：電抗器、避雷器。 n接地裝置 n載流導體：母線、電纜、架空線路。 n補償裝置：調(diào)相機、靜止補償器、電容器、并聯(lián)電抗器。 n儀用互感器：電流互感器、電壓互感器 2.3.2 電力變壓器：電力變壓器： n定義：定義： 借助于電磁感應作用，將一種交流電壓和電流變成相同 頻率的另一種或幾種不同電壓或電流，并用于電力系統(tǒng)輸電、 配電和用電的電氣設備。 n分類：分類： 相數(shù)：單相、

8、三相、多相變壓器。 繞組數(shù)：雙繞組、三繞組、多繞組、自藕變壓器。 用途：升壓、降壓變壓器。 調(diào)壓方式：有載調(diào)壓、無勵磁調(diào)壓、無分接變壓器。 絕緣介質(zhì)：油侵、干式變壓器。 文字符號：TM(新) B(舊) 圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 2.3.3 斷路器： n用途：用途： 在正常或故障狀態(tài)下，接通或斷開高壓電路的專用 電器。斷路器的觸頭裝有特殊的滅弧裝置，能迅速的 斷開短路電流，切斷故障電路。 n分類：分類： 根據(jù)滅弧介質(zhì) （1）油斷路器：結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。檢修時間短， 易燃。少油斷路器在10220KV得到廣泛應用。 （2）壓縮空氣斷路器：通流及開斷能力大，動作時 間短；但結(jié)構(gòu)復雜，

9、需配置空氣壓縮系統(tǒng)，噪聲大。 多用于110KV及以上系統(tǒng)中。 （3）真空斷路器真空斷路器：體積小，開斷能力強，開斷時 間短，可頻繁操作，不需經(jīng)常檢修（可開斷額定短 路電流3050次），無污染。用于1035KV系統(tǒng)中， 正逐步替代少油斷路器。 （4）SF6 斷路器斷路器：通流及開斷能力大，可頻繁操 作，不需經(jīng)常檢修（1020年）；但價格較貴?？?用于10500KV系統(tǒng)中。 n操作機構(gòu)操作機構(gòu) 斷路器的操作機構(gòu)是使斷路器分閘、合閘，并將 斷路器保持在合閘狀態(tài)的設備。 電磁操作機構(gòu)電磁操作機構(gòu)：制造簡單，成本低；但合閘消耗功 率大，時間長，結(jié)構(gòu)笨重。廣泛用于110KV及以下的 斷路器中。 彈簧操作機

10、構(gòu)彈簧操作機構(gòu)：交流化操作。用于1035KV的斷路 器中。 液壓式操作機構(gòu)液壓式操作機構(gòu)：體積小，操作平穩(wěn)，無噪聲，可 交流操作；但結(jié)構(gòu)復雜。在110KV及以上少油和SF6 斷路器得到廣泛應用。 氣動操作機構(gòu)氣動操作機構(gòu)：可用于各電壓等級，多用于空氣斷 路器。 圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：QF(新) DL(舊) 2.3.4 隔離開關：隔離開關： 文字符號：QS(新) G(舊) n用途：用途： 主要起隔離電壓和切換電路的作用。無滅弧裝 置。注意應“先開后斷”?？墒謩硬僮?，也可電動 操作（110KV及以上）。 n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 2.3.5 電力電容

11、器電力電容器 n用途：用途： 并聯(lián)連接于交流電力系統(tǒng)中，用于補償感性無功功 率，改善功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗， 提高系統(tǒng)或變壓器的有功輸出。 n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：C 2.3.7 熔斷器熔斷器 n用途：用途： 用于高壓小容量電路中，作為過載和短路故障的保 護設備。 n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：FU(新) RD(舊) 2.3.8 避雷器避雷器 n用途：用途： 限制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的雷電和操作過電壓。 n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號:F 2.3.9 電流互感器電流互感器 n 作用：作用： 將一次回路的大電流變?yōu)?/p>

12、二次回路標準的小電流， 使測量儀表和保護裝置標準化、小型化；使二次設備 與高電壓部分隔離，保證人身和設備的安全。 n電流互感器二次側(cè)阻抗很小，相當于短路。嚴禁將電 流互感器二次側(cè)開路。因為開路一是會產(chǎn)生數(shù)千伏的 高電壓，危及設備及人身安全；二是由于鐵芯內(nèi)的磁 通劇增，電流互感器嚴重發(fā)熱將其燒毀；三是鐵芯飽 和產(chǎn)生剩磁使電流互感器誤差增大。電流互感器二次 回路不允許安裝熔斷器。 n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：TA(新) LH(舊) 2.3.10 電壓互感器電壓互感器 n作用：作用： 將一次回路的大電壓變?yōu)槎位芈窐藴实男‰妷海?使測量儀表和保護裝置標準化、小型化；使二次設

13、 備與高電壓部分隔離，保證人身和設備的安全。 n 注意：注意： 電壓互感器二次側(cè)阻抗很大，相當于開路。嚴禁將 電壓互感器二次側(cè)短路。因為斷路一是會產(chǎn)生很大 的短路電流，故電壓互感器二次回路必須安裝熔斷 器或空氣開關。 圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：TV（新） YH（舊） 2.4 二次設備：二次設備： n定義和分類：定義和分類： 對一次設備進行監(jiān)察、測量、控制和保護的輔 助設備稱為二次設備。 它主要包括測量、計量儀表，繼電保護和自動裝 置，遠動裝置，通信裝置，操作電源系統(tǒng)。 n二次回路二次回路 二次設備按一定的順序連成的電路稱為二次電 路或二次回路。它包括交流電壓回路、交流

14、電流回 路、控制和信號回路、繼電保護及自動裝置回路、 操作電源系統(tǒng)。 n電壓互感器的二次回路電壓互感器的二次回路： 電壓互感器的接線方式電壓互感器的接線方式應滿足測量儀表、遠動裝置、 繼電保護和自動裝置的要求。 應裝設短路保護應裝設短路保護：熔斷器（35kv及以下）或快速自 動開關 （110kv及以上，熔斷器動作較慢，防止距離 誤動） 安全接地（保護接地）：應有一個可靠的接地點，B 相接地（35kv及以下），N相接地（110kv及以上）。 應有防止二次回路向一次回路反饋電壓的措施 對于雙母線，應有可靠的二次切換回路。 n電流互感器二次回路電流互感器二次回路 電流互感器的接線方式應滿足測量儀表、

15、遠動裝置、 繼電保護和自動裝置的要求。 應有防止開路的措施 安全接地（保護接地）：應有一個可靠的接地點， 但不允許有多個接地點。 保證電流互感器的準確度，二次負載不應大于允許 值。 保證極性連接正確 n操作電源操作電源 為控制信號測量及繼電保護裝置提供可靠的工作 電源。 蓄電池直流電源 電源變換式直流電源：UPS+整流 復式整流直流電源：有所用變和電流互感器+鐵磁 諧振穩(wěn)壓器經(jīng)整流供電 硅整流電容儲能直流電源：硅整流設備和電容器， 用于小容量、終端變電站 交流操作電源：用于終端變電站 2.4.6.隔離開關的控制與閉鎖回路（五防）：隔離開關的控制與閉鎖回路（五防）： 防止帶負荷拉合刀閘 防止誤入

16、帶電間隔 防止誤分、合斷路器 防止帶電掛接地線（檢修時可掛接地線） 防止帶地線合刀閘 2.4.7. 中央信號系統(tǒng)中央信號系統(tǒng) n事故信號事故信號 斷路器事故跳閘，音響信號引起注意，燈光信號 便于判斷發(fā)生故障的設備及故障的性質(zhì)。事故音響 信號采用蜂鳴器（電笛，電喇叭） n預告信號預告信號 包括：過負荷、變壓器輕瓦斯保護動作、變壓 器油溫過高、電壓互感器二次回路斷線、交直流回 路絕緣損壞、控制回路斷線及操作機構(gòu)異常等。預 告音響信號采用電鈴。 2.4.10. 二次接線圖：二次接線圖： n定義及分類：定義及分類： 二次接線圖是用二次設備特定的圖形和文字符號表 示二次設備互相連接的電氣接線圖。他包括二

17、次電路圖 和安裝接線圖。 由我公司向用戶提供的圖紙包括：屏面布置圖、機 柜接線圖、分散裝置安裝接線圖、裝置原理接線圖。其 它圖紙應由用戶設計部門完成。 n二次電路圖：二次電路圖： 用于詳細描述二次電路、設備的基本組成部分、作 用原理和連接關系，并作為編制安裝接線圖的依據(jù)。他 包括原理接線圖和展開接線圖。 n安裝接線圖安裝接線圖: 用于二次回路的安裝接線。包括屏面布置圖、屏背 面接線圖。 n屏面布置圖屏面布置圖 n屏背面接線圖：屏背面接線圖： 每一個安裝單位的端子應按：交流電流回路、交流 電壓回路、信號回路、直流回路、其它回路布置。 設備與設備、設備與端子的連接導線表示方法采用 相對編號法。兩端

18、子間的導線是中斷的，在中斷處標明 去向。即若甲乙兩端子相連，則在甲處標乙，乙處標甲。 2.5. 電氣主接線電氣主接線: n定義：定義： 根據(jù)電能輸送、分配的要求，表示一次設備相互之 間的連接關系，以及本變電站與電力系統(tǒng)的電氣連接關 系的電路稱為一次電路，也稱電氣主接線。 二次設備連成的電路稱為二次電路，也稱為二次接 線。 電氣主接線一般繪制成單線圖，即僅繪出三相交流 電路中一相的連接情況。 分類：分類： (1)單母線接線單母線接線 由于出線少，容量小，對供電可靠性要求不高的變電站。 (2)單母線分段接線單母線分段接線 由于出線較少，電壓較低，裝設有兩臺變壓器，重要負荷由兩回線供電的變壓站。 (

19、3)帶旁路的單母線接線帶旁路的單母線接線 用于進出較多的3510KV變電站。 35KV8 110KV6 220KV4時架設旁路母線。 (4)雙母線接線 用于引出線和電源較多，負荷大，要求可靠性和靈活 性高的變電站或發(fā)電廠。610kv短路容量大，有出線 電抗器的裝置；3563kv出線超過八回或電源較多負 荷較大的裝置；110220kv出線超過5回，或在系統(tǒng)中 處于重要位置出線不少于4回的裝置。 (5)雙母線分段接線雙母線分段接線 多用于與220kv電力網(wǎng)連接的大型發(fā)電廠 以及選用氣體絕緣金屬封閉電器330500kv樞紐變電站。 3.運動基本概念運動基本概念 n遠程測量（遙測）：遠程測量（遙測）：應用通信技術，傳輸被測變量的測 量值。 n遠程信號（遙信）：遠程信號（遙信）：應用通信技術，完成對設備狀態(tài)信 息的監(jiān)視，如告警狀態(tài)或開關位置、閥門位置等。 n遠程命令（遙控）：遠程命令（遙控）：應用通信技術，完成改變運行設備 狀態(tài)的命令。 n遠程調(diào)節(jié)（遙調(diào)）：遠程調(diào)節(jié)（遙調(diào)）：應用通信技術，完成對具有兩個以 上狀態(tài)的運行設備的控制。 n運動：運動：應用通信技術，完成遙測、遙信、遙控和遙調(diào)等 功能的總稱。 n運動系統(tǒng)：運動系統(tǒng)：