变电站概述精.ppt

变电站概述变电站概述第1页，本讲稿共121页第一章第一章 变电站的作用变电站的作用n n1.11.1电能的产生电能的产生n n发电厂类型：火电厂、热电厂、水电厂、核电站、风电站、太阳能电站发电厂类型：火电厂、热电厂、水电厂、核电站、风电站、太阳能电站n n1.21.2电能的传输电能的传输n n设定需要传输的功率为设定需要传输的功率为S S，线路电压为，线路电压为U U，则线路中的电流，则线路中的电流I=S/U I=S/U。n n损耗的电能以导线发热的形式体现，发热损耗损耗的电能以导线发热的形式体现，发热损耗Q=I2RQ=I2R。由此可以得出结论：在传输。由此可以得出结论：在传输功率和线路长度一定的情况下（功率和线路长度一定的情况下（S S、R R为定值），随着电压为定值），随着电压U U的升高，的升高，I I不断降低，不断降低，则输电线路的损耗也会降低。所以，为了降低电能在线路上的损耗，电厂在电能则输电线路的损耗也会降低。所以，为了降低电能在线路上的损耗，电厂在电能产生以后，会通过升压站将电压增高，然后再通过输电线路将电能传输出去。对产生以后，会通过升压站将电压增高，然后再通过输电线路将电能传输出去。对于远距离输电，高电压等级的优势非常明显。于远距离输电，高电压等级的优势非常明显。第2页，本讲稿共121页火电厂火电厂第3页，本讲稿共121页水电厂水电厂第4页，本讲稿共121页风电厂风电厂第5页，本讲稿共121页核电厂核电厂第6页，本讲稿共121页n n1.31.3电网的构成电网的构成n n我们经常提到电网这个概念，什么是电网呢？网，其实是一组我们经常提到电网这个概念，什么是电网呢？网，其实是一组纵横交错并且有交叉点（节点）的线，这些线被节点分成了线纵横交错并且有交叉点（节点）的线，这些线被节点分成了线段，几条线段及它们的节点则组成了网眼。段，几条线段及它们的节点则组成了网眼。n n如此一来，整个电力系统的拓扑结构和如此一来，整个电力系统的拓扑结构和“网网”是非常类似的：输是非常类似的：输电线路就是电线路就是“线线”，变电站就是，变电站就是“节点节点”，一个，一个“网眼网眼”上的变上的变电站和线路则形成了我们常说的电站和线路则形成了我们常说的“环网环网”。n n变电站的建设依据：容载比、强化电网结构变电站的建设依据：容载比、强化电网结构第7页，本讲稿共121页图图图图1-1-电网规划图电网规划图电网规划图电网规划图第8页，本讲稿共121页变电站的作用变电站的作用n n1.41.4变电站的作用变电站的作用n n降压和电能的分配是变电站的主要功能。降压和电能的分配是变电站的主要功能。n n降压：变压器实现降压：变压器实现n n电能分配：母线实现电能分配：母线实现第9页，本讲稿共121页图图图图2-2-变电站主接线示意变电站主接线示意变电站主接线示意变电站主接线示意第10页，本讲稿共121页n n1.4.11.4.1降压降压n n变压器的基本原理：一个铁芯上面绕有两组线圈，变压器的基本原理：一个铁芯上面绕有两组线圈，匝数分别为匝数分别为N1N1、N2N2，则两侧的电压比，则两侧的电压比U1/U2=N1/N2U1/U2=N1/N2，两侧的电流比，两侧的电流比I1/I2=N2/N1I1/I2=N2/N1。如果。如果N1N2N1N2，就是降，就是降压变压器，反之就是升压变压器。压变压器，反之就是升压变压器。220kV220kV变电站其实指的变电站其实指的就是高压侧进线为就是高压侧进线为220kV220kV线路，配置线路，配置220/110/10kV220/110/10kV变压变压器，低压侧出线为器，低压侧出线为110kV110kV线路的变电站。一般来讲，我线路的变电站。一般来讲，我们用变电站的最高电压等级作为变电站的电压标识。们用变电站的最高电压等级作为变电站的电压标识。n n配置升压变压器的变电站，习惯上称为配置升压变压器的变电站，习惯上称为“升压站升压站”以区以区别于一般的降压变电站别于一般的降压变电站第11页，本讲稿共121页n n1.4.21.4.2电能的分配电能的分配n n从图从图2 2不难看出，不难看出，220kV220kV变电站内变电站内110kV110kV出线的数量明显多于出线的数量明显多于220kV220kV进线的数量，这就是变电站的另一个作用：电能分配。电能从进线的数量，这就是变电站的另一个作用：电能分配。电能从变压器的变压器的110kV110kV侧输出后，并没有直接经输电线路输出，而是进侧输出后，并没有直接经输电线路输出，而是进入了入了110kV110kV母线，这是因为变压器的输出功率足够数座母线，这是因为变压器的输出功率足够数座110kV110kV变变电站使用。电站使用。110kV110kV母线上的多条母线上的多条110kV110kV线路处于并联的关系，所线路处于并联的关系，所以它们的电压是一样的，它们的电流之和与变压器的以它们的电压是一样的，它们的电流之和与变压器的110kV110kV侧侧的输出电流是一样的。的输出电流是一样的。第12页，本讲稿共121页母线与水管的比较母线与水管的比较第13页，本讲稿共121页n n1.51.5开关站开关站n n没有变压器的没有变压器的“变电站变电站”叫做开关站，它只有一个电压等级。它的叫做开关站，它只有一个电压等级。它的结构类似于我们家里的小配电箱：电能通过一个额定电流很大的总开结构类似于我们家里的小配电箱：电能通过一个额定电流很大的总开关进来，然后经过很多小开关分别输出到客厅、卧室、厨房等等，这关进来，然后经过很多小开关分别输出到客厅、卧室、厨房等等，这些小开关的分些小开关的分/合相互独立。显然，它只有电能分配的作用，合相互独立。显然，它只有电能分配的作用，最常见的开关站是市区的最常见的开关站是市区的10kV10kV开闭所。开闭所。第14页，本讲稿共121页图图图图3-10kV3-10kV开闭所主接线示意图开闭所主接线示意图开闭所主接线示意图开闭所主接线示意图第15页，本讲稿共121页第二章第二章 变电站的构成变电站的构成 n n从电气技术的角度来讲，变电站由一次设备和二次设备组成。从电气技术的角度来讲，变电站由一次设备和二次设备组成。这个说法非常笼统，也非常抽象。从工程和实践的的角度来这个说法非常笼统，也非常抽象。从工程和实践的的角度来讲，变电站有以下几个部分组成：讲，变电站有以下几个部分组成：n n主控制楼：主控室、休息室主控制楼：主控室、休息室n n室外土建：设备构架、设备基础、站区道路、电缆沟室外土建：设备构架、设备基础、站区道路、电缆沟n n一次设备：断路器、隔离开关、接地刀、变压器、母线一次设备：断路器、隔离开关、接地刀、变压器、母线n n二次设备：微机保护、微机测控、操作箱、自动装置二次设备：微机保护、微机测控、操作箱、自动装置n n电源系统：交流系统、直流系统、逆变电源电源系统：交流系统、直流系统、逆变电源n n通信系统：光端机、配线架通信系统：光端机、配线架n n环境系统：火灾自动报警、图像监视环境系统：火灾自动报警、图像监视第16页，本讲稿共121页n n2.12.1变电站的技术指标变电站的技术指标n n技术指标一般都是对电气设备而言的，例如工作电压、额定电技术指标一般都是对电气设备而言的，例如工作电压、额定电流等。那么，我们能否找到几个指标来衡量变电站呢？答案是流等。那么，我们能否找到几个指标来衡量变电站呢？答案是肯定的。肯定的。n n变电站的两个主要指标是：电压等级，决定了该变电站在电网中的地变电站的两个主要指标是：电压等级，决定了该变电站在电网中的地位；变压器总容量，决定了该变电站的电能变换能力。位；变压器总容量，决定了该变电站的电能变换能力。第17页，本讲稿共121页n n2.22.2如何快速了解一座变电站如何快速了解一座变电站n n在我们到达一座变电站时，我们需要快速的对这座变电在我们到达一座变电站时，我们需要快速的对这座变电站有一个整体的认识，以便于我们进行后续的工作。我站有一个整体的认识，以便于我们进行后续的工作。我们需要两张图纸来解决这个问题：们需要两张图纸来解决这个问题：电气主接线图电气主接线图和和电气总平面布置图电气总平面布置图。n n电气主接线图电气主接线图显示了变电站的规模及一次设备的显示了变电站的规模及一次设备的技术参数。变电站的规模：进线数量、出线数量、变技术参数。变电站的规模：进线数量、出线数量、变压器容量及台数等。一次设备技术参数：断路器额定压器容量及台数等。一次设备技术参数：断路器额定电流、变压器阻抗等。电流、变压器阻抗等。n n电气总平面布置图电气总平面布置图显示了变电站内设施的布局，最主显示了变电站内设施的布局，最主要的就是一次设备的布置。要的就是一次设备的布置。电气总平面布置图电气总平面布置图其实其实就是变电站的俯视图。就是变电站的俯视图。第18页，本讲稿共121页n n2.32.3什么是间隔什么是间隔n n在工作当中，我们经常说变压器间隔、出线间隔，那么，什么是间隔在工作当中，我们经常说变压器间隔、出线间隔，那么，什么是间隔呢？简单地讲，我们可以把为了实现某种功能而配置的电气设备的组呢？简单地讲，我们可以把为了实现某种功能而配置的电气设备的组合称为间隔，间隔的名称是以它所要实现的功能命名的。在图合称为间隔，间隔的名称是以它所要实现的功能命名的。在图4 4中，中，我们画出了几个间隔的示意。在变电站中，最重要的几个间隔我们画出了几个间隔的示意。在变电站中，最重要的几个间隔有：进线间隔、变压器间隔、出线间隔、电压互感器间隔、电有：进线间隔、变压器间隔、出线间隔、电压互感器间隔、电容器间隔。容器间隔。第19页，本讲稿共121页图图图图4-4-变电站间隔示意图变电站间隔示意图变电站间隔示意图变电站间隔示意图第20页，本讲稿共121页n n2.42.4变电站的模块化变电站的模块化n n在明确了在明确了“间隔间隔”的概念后，我们可以随便对比两个相同电压等级的概念后，我们可以随便对比两个相同电压等级的变电站，它们的区别仅在于同样间隔的数量和变压器的容量。的变电站，它们的区别仅在于同样间隔的数量和变压器的容量。n n变电站的设计，目前也在走标准化、模块化的道路。以变电站的设计，目前也在走标准化、模块化的道路。以220kV220kV线线路间隔为例，它所需要的设备类型与数量、设备的布置方式、占地面路间隔为例，它所需要的设备类型与数量、设备的布置方式、占地面积等几乎都是固定的，这就是一个模块。根据需要，我们就可以利用积等几乎都是固定的，这就是一个模块。根据需要，我们就可以利用这种模块很快的拼出一个变电站的大致模样。这种模块很快的拼出一个变电站的大致模样。第21页，本讲稿共121页第三章第三章 变电站的电源系统变电站的电源系统 变电站作为一个庞大而复杂的电气设备的结合体，它自身也是一变电站作为一个庞大而复杂的电气设备的结合体，它自身也是一个重要的负荷，这就是我们所说的所用电。变电站的所用电，分为交个重要的负荷，这就是我们所说的所用电。变电站的所用电，分为交流和直流两个独立的系统。流和直流两个独立的系统。n n3.13.1站用交流系统站用交流系统n n3.1.13.1.1交流负荷交流负荷n n变电站的交流负荷也可以大致分为两个部分：人员用电和设备用变电站的交流负荷也可以大致分为两个部分：人员用电和设备用电。人员用电，主要指值班人员的生活用电、主控楼的照明和空电。人员用电，主要指值班人员的生活用电、主控楼的照明和空调、室外照明、室外维修电源等。设备用电，主要指开关设备调、室外照明、室外维修电源等。设备用电，主要指开关设备（断路器、隔离开关等）配置的电动机构的电机用电、变压器冷（断路器、隔离开关等）配置的电动机构的电机用电、变压器冷却系统、配电室温控系统等。却系统、配电室温控系统等。第22页，本讲稿共121页n n3.1.23.1.2交流电源交流电源n n变电站的交流电源来自两台所用变压器，其低压侧为变电站的交流电源来自两台所用变压器，其低压侧为380V380V，在供，在供电时可以实现自动互投。一般情况下，这两台所用变的高压侧电时可以实现自动互投。一般情况下，这两台所用变的高压侧均由变电站主变压器供电，也有一台所用变由站外电源供电的均由变电站主变压器供电，也有一台所用变由站外电源供电的情况。情况。n n如果两台所用变的都由站内主变压器供电，那么在发生故障如果两台所用变的都由站内主变压器供电，那么在发生故障全站失压的情况下，整个站用交流系统也会随之失压，这是全站失压的情况下，整个站用交流系统也会随之失压，这是非常不利于事故处理和抢修的。在目前的电网构架情况下，非常不利于事故处理和抢修的。在目前的电网构架情况下，220kV220kV变电站全站失压的概率是非常小的，所以一般采用两台所用变变电站全站失压的概率是非常小的，所以一般采用两台所用变都由站内主变供电的方案。都由站内主变供电的方案。第23页，本讲稿共121页n n3.1.33.1.3交流接线交流接线n n所用电屏用于实现站用电交流系统低压部分的进线和分配功能，所用电屏用于实现站用电交流系统低压部分的进线和分配功能，它的接线也可以用图它的接线也可以用图-5-5来表示。我们对比一下图来表示。我们对比一下图5 5和图和图3 3，其实，其实所用电屏就是一个开关站。所用电屏就是一个开关站。n n两条交流进线必须能够实现自动互投。以图两条交流进线必须能够实现自动互投。以图5 5为例，正常情况下，为例，正常情况下，两条线路均带电，但只有两条线路均带电，但只有#1#1线路的进线断路器线路的进线断路器DL1DL1合闸带全站合闸带全站交流负荷运行，交流负荷运行，#2#2线路的进线断路器线路的进线断路器DL2DL2处于断开位置。当处于断开位置。当#1#1线线路或者路或者#1#1站用变发生故障不能继续供电时，站用变发生故障不能继续供电时，ATSATS装置能够检测到装置能够检测到#1#1线路失压、线路失压、DL1DL1跳闸而自动将跳闸而自动将DL2DL2合闸，使合闸，使#2#2线路带全站负荷线路带全站负荷运行。运行。ATSATS的动作逻辑类似于变电站二次设备中的备自投装置的动作逻辑类似于变电站二次设备中的备自投装置 。第24页，本讲稿共121页图图5-交流系统接线图交流系统接线图第25页，本讲稿共121页n n3.23.2站用直流系统站用直流系统n n尽管几率非常小，站用交流系统还是存在全部失压的情况。对于尽管几率非常小，站用交流系统还是存在全部失压的情况。对于某些不能停电的设备，例如微二次设备、通信系统、断路器的操某些不能停电的设备，例如微二次设备、通信系统、断路器的操作回路等，都采用直流系统供电。作回路等，都采用直流系统供电。n n3.2.13.2.1直流负荷直流负荷n n使用直流系统供电的设备主要包括：各种二次设备、断路器的使用直流系统供电的设备主要包括：各种二次设备、断路器的控制回路、事故照明系统、直流电机、逆变电源模块、通信系控制回路、事故照明系统、直流电机、逆变电源模块、通信系统统DC/DCDC/DC模块。模块。第26页，本讲稿共121页n n3.2.23.2.2直流电源直流电源n n目前，变电站采用的直流电源以高频开关模块为主。高频开关目前，变电站采用的直流电源以高频开关模块为主。高频开关模块的功能是将输入的交流变换为直流输出，整个过程称为模块的功能是将输入的交流变换为直流输出，整个过程称为AC/DCAC/DC，其具体原理在此不作详细介绍。高频开关模块的输，其具体原理在此不作详细介绍。高频开关模块的输出参数是安培出参数是安培A A，即按电流值配置，其配置数量原则，即按电流值配置，其配置数量原则N+1N+1冗余。冗余。所谓所谓N+1N+1冗余就是指：如果计算结果需要冗余就是指：如果计算结果需要NN台，实际配置就为台，实际配置就为N+1N+1台，即备用台，即备用1 1台。台。n n交流电源经高频开关模块变换成直流后分为两路：一路输出至直流母交流电源经高频开关模块变换成直流后分为两路：一路输出至直流母线，经馈线开关向直流负荷供电；一路输出至蓄电池，对蓄电池进行线，经馈线开关向直流负荷供电；一路输出至蓄电池，对蓄电池进行充电，蓄电池充电完成以后，一直处于浮充状态，它与直流母线一直充电，蓄电池充电完成以后，一直处于浮充状态，它与直流母线一直处于连接状态。处于连接状态。n n在交流电源消失后，高频开关模块输出的直流随即消失，蓄电池在交流电源消失后，高频开关模块输出的直流随即消失，蓄电池从浮充状态改为放电状态对直流母线提供电源。直流系统的接线从浮充状态改为放电状态对直流母线提供电源。直流系统的接线图如图图如图6 6所示所示第27页，本讲稿共121页图图6-直流系统接线图直流系统接线图第28页，本讲稿共121页直流屏照片直流屏照片第29页，本讲稿共121页n n3.2.23.2.2蓄电池蓄电池n n我们现在使用的蓄电池基本都是阀控免维护铅酸蓄电池，它的我们现在使用的蓄电池基本都是阀控免维护铅酸蓄电池，它的“充充/放电放电”原理在此不做详细介绍，主要介绍一下蓄电池的几个主原理在此不做详细介绍，主要介绍一下蓄电池的几个主要技术指标。要技术指标。n n电压。绝大多数变电站使用的都是电压。绝大多数变电站使用的都是220V220V的直流电源，一小部分变电的直流电源，一小部分变电站使用站使用110V110V的直流系统。以的直流系统。以220V220V直流系统为例，常规阀控铅酸蓄直流系统为例，常规阀控铅酸蓄电池的单只浮充电压为电池的单只浮充电压为2.23-2.27V2.23-2.27V，直流母线电压为，直流母线电压为1.051.05倍标称电倍标称电压压1.05*220=231.1.05*220=231.根据电路原理，我们需要根据电路原理，我们需要2312.23=103.581032312.23=103.58103只只蓄电池串联才能得到这个电压。也就是说，电压与只数有关。蓄电池串联才能得到这个电压。也就是说，电压与只数有关。第30页，本讲稿共121页n n容量。正常情况下，直流负荷都是由高频开关模块供电，在容量。正常情况下，直流负荷都是由高频开关模块供电，在交流系统失压后，所有的直流负荷都是由蓄电池组供电的。交流系统失压后，所有的直流负荷都是由蓄电池组供电的。所以，直流负荷是选择蓄电池容量的主要依据。所以，直流负荷是选择蓄电池容量的主要依据。n n蓄电池的容量的大小决定了蓄电池的放电能力，容量的单位是蓄电池的容量的大小决定了蓄电池的放电能力，容量的单位是AhAh，也就是电流和时间的乘积。经常用到的蓄电池容量是，也就是电流和时间的乘积。经常用到的蓄电池容量是200Ah200Ah、300Ah300Ah，它的实际意义是什么呢？由于无人值班变电站要求直流系，它的实际意义是什么呢？由于无人值班变电站要求直流系统能够在交流消失后持续供电统能够在交流消失后持续供电2 2小时，所以一只电压为小时，所以一只电压为2V2V、容量、容量为为200 Ah200 Ah的蓄电池应该能以的蓄电池应该能以2V2V、100A100A的形式供电的形式供电2 2小时。小时。103103只这样只这样的蓄电池串连在一起，就构成了一个的蓄电池串连在一起，就构成了一个220V220V、200Ah200Ah的蓄电池组。容量的蓄电池组。容量是蓄电池的构造决定的，与连接方式无关。是蓄电池的构造决定的，与连接方式无关。第31页，本讲稿共121页n n3.33.3逆变电源逆变电源n n变电站配备有综自后台机、五防后台机等电脑和打印机，这些变电站配备有综自后台机、五防后台机等电脑和打印机，这些设备只能使用交流供电，那么，在交流系统失压的情况它们如设备只能使用交流供电，那么，在交流系统失压的情况它们如何工作呢？何工作呢？n n逆变电源就是用于对这些设备供电的。所谓逆变，就是指逆变电源就是用于对这些设备供电的。所谓逆变，就是指“直流直流交流交流”的变换。逆变模块进线端为两路：一路交流、一路的变换。逆变模块进线端为两路：一路交流、一路直流，两路为并联关系。交流可以直接输出，直流经模块转换为直流，两路为并联关系。交流可以直接输出，直流经模块转换为交流后与直接输出的交流汇为一处。交流后与直接输出的交流汇为一处。n n后台机等设备在平时由交流输入直接供电，交流消失后由直流系统的后台机等设备在平时由交流输入直接供电，交流消失后由直流系统的蓄电池组经逆变模块供电。蓄电池组经逆变模块供电。第32页，本讲稿共121页n n3.4 DC/DC3.4 DC/DC转换器转换器n n在最初的变电站设计中，通信系统由一套独立的直流系统供在最初的变电站设计中，通信系统由一套独立的直流系统供电，包括高频开关模块和蓄电池。随着电磁机构断路器的取电，包括高频开关模块和蓄电池。随着电磁机构断路器的取消，变电站的直流负荷其实已经很小了，适当的选择高频开消，变电站的直流负荷其实已经很小了，适当的选择高频开关模块和蓄电池的容量就可以同时保证电气设备和通信设备关模块和蓄电池的容量就可以同时保证电气设备和通信设备的供电要求。的供电要求。n n由于通信系统采用的是由于通信系统采用的是-48V-48V电源，所以变电站按电源，所以变电站按N+1N+1冗余原则配冗余原则配置置220V/48V220V/48V电压转换模块得到电压转换模块得到48V48V的直流电压，然后将正极接地的直流电压，然后将正极接地使其电压为零，负极的电压则变为使其电压为零，负极的电压则变为-48V-48V用于向通信设备供电。可以用于向通信设备供电。可以简单的认为简单的认为DC/DCDC/DC转换器就是一个直流变压器。转换器就是一个直流变压器。第33页，本讲稿共121页第四章第四章 图像监视和火灾报警系统图像监视和火灾报警系统n n4.14.1图像监控系统图像监控系统n n变电站作为一个比较重要的工业建筑，配置图像监视系统（即遥视）变电站作为一个比较重要的工业建筑，配置图像监视系统（即遥视）出于两个方面的考虑：一是方便本站或集控站值班人员监视变电站内出于两个方面的考虑：一是方便本站或集控站值班人员监视变电站内的设备状态，二是为了监视是否有外来人员进入变电站。的设备状态，二是为了监视是否有外来人员进入变电站。n n图像监控系统由摄像机和遥视主站两部分组成。摄像机主要分布在配图像监控系统由摄像机和遥视主站两部分组成。摄像机主要分布在配电装置区、主控室和进电装置区、主控室和进/出口，有球机（摄像机监视方向可调）、出口，有球机（摄像机监视方向可调）、枪机（摄像机监视方向固定）、红外摄像机（夜视功能）等。枪机（摄像机监视方向固定）、红外摄像机（夜视功能）等。遥视主站布置在主控室，主要包括显示器（各摄像机的画面分遥视主站布置在主控室，主要包括显示器（各摄像机的画面分格显示）和硬盘录像机。格显示）和硬盘录像机。第34页，本讲稿共121页n n与图像监视系统配套使用的还有红外探测器，它成对配置安装在变电与图像监视系统配套使用的还有红外探测器，它成对配置安装在变电站的围墙上，每面墙一对以探测是否有外人翻墙而入。它的作用原理站的围墙上，每面墙一对以探测是否有外人翻墙而入。它的作用原理类似于我们经常看到的神偷电影里面的经典场景：红色的射线藏在不类似于我们经常看到的神偷电影里面的经典场景：红色的射线藏在不起眼的角落，一旦被人的身体遮挡导致接收端收不到射线，报警器就起眼的角落，一旦被人的身体遮挡导致接收端收不到射线，报警器就会自动启动。会自动启动。第35页，本讲稿共121页摄像机摄像机第36页，本讲稿共121页红外探测器红外探测器第37页，本讲稿共121页n n4.24.2火灾报警系统火灾报警系统n n为了及早发现火灾情况，在变电站主控楼配置火灾自动报警系统。这为了及早发现火灾情况，在变电站主控楼配置火灾自动报警系统。这套系统主要包括：感烟探测器（分布在配电装置区、主控室和生活区）套系统主要包括：感烟探测器（分布在配电装置区、主控室和生活区）、手动报警按钮和声光报警器。、手动报警按钮和声光报警器。n n感烟探测器安装在房顶，所需数量按照房顶面积和构造由公式得感烟探测器安装在房顶，所需数量按照房顶面积和构造由公式得出，它探测到烟雾后会自动启动声光报警器以通知值班人员。手出，它探测到烟雾后会自动启动声光报警器以通知值班人员。手动报警按钮安装在各主要空间的门口，便于值班人员发现火灾后动报警按钮安装在各主要空间的门口，便于值班人员发现火灾后逃离现场时启动。逃离现场时启动。第38页，本讲稿共121页感烟探测器感烟探测器第39页，本讲稿共121页手动报警器手动报警器第40页，本讲稿共121页第五章第五章 通信系统通信系统n n变电站的通信系统由光端机、光纤配线架、音频配线架、变电站的通信系统由光端机、光纤配线架、音频配线架、PCMPCM等设备组成。等设备组成。n n其作用就是将变电站监控系统中需要远传的模拟信号和数字其作用就是将变电站监控系统中需要远传的模拟信号和数字信号转换为光信号，再经由光缆传输至集控站和调度中心。信号转换为光信号，再经由光缆传输至集控站和调度中心。第41页，本讲稿共121页第六章第六章 一次设备一次设备n n变电站的一次设备主要包括变压器、断路器、隔离开关、电流互变电站的一次设备主要包括变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、电容器等。感器、电压互感器、电容器等。n n一次设备是变电站的主体，是电网最重要的组成部分。从理论一次设备是变电站的主体，是电网最重要的组成部分。从理论上讲，只有一次设备而没有二次设备并不影响电网的电路功能。上讲，只有一次设备而没有二次设备并不影响电网的电路功能。n n如果将整个电网看作是一个复杂的电路，那么某些一次设备就如果将整个电网看作是一个复杂的电路，那么某些一次设备就是这个电路中的元件，我们可以称之为是这个电路中的元件，我们可以称之为“电路设备电路设备”。哪些设。哪些设备是备是“电路设备电路设备”，哪些不是呢？区分的标准是什么呢？，哪些不是呢？区分的标准是什么呢？第42页，本讲稿共121页n n6.16.1电路设备电路设备n n如果将图如果将图1 1中的设备在理想情况下、保证变电站功能的前中的设备在理想情况下、保证变电站功能的前提下尽可能的减少，那么我们可以只保留：断路器、变压提下尽可能的减少，那么我们可以只保留：断路器、变压器、必要的导线、电容器，这些就是器、必要的导线、电容器，这些就是“电路设备电路设备”。n n电流互感器和电压互感器虽然属于一次设备，其功能电流互感器和电压互感器虽然属于一次设备，其功能确是仅为二次设备服务；电抗器是为了在发生短路故确是仅为二次设备服务；电抗器是为了在发生短路故障时限制短路电流设置的，理想情况下也可以去掉；障时限制短路电流设置的，理想情况下也可以去掉；隔离开关只是在断路器两侧形成明显的断开点，在断隔离开关只是在断路器两侧形成明显的断开点，在断路器绝对可靠的前提下也可以取消。路器绝对可靠的前提下也可以取消。第43页，本讲稿共121页n n6.2电力变压器n n变压器的功能和基本原理在上文中已经介绍过了，再此不再赘述。n n6.2.1变压器的构造n n铁芯与绕组n n外壳n n变压器油第44页，本讲稿共121页n n6.2.2变压器的散热n n变压器的铁芯部分实际上也是一个电阻，在导电的同时自己也会消耗一部分电能，这就是变压器的自身损耗。这个损耗以发热的形式表现出来。n n自冷：自然冷却n n风冷：利用风扇加速冷却n n强油风冷：在风冷的基础上利用油泵加速变压器油的流动第45页，本讲稿共121页n n6.3断路器n n6.3.1电弧的产生n n用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于1020伏，电流不小于80100mA，电器的触头间便会产生电弧。n n6.3.2断路器熄弧的技术条件n n良好的绝缘介质n n快速动作第46页，本讲稿共121页n n6.3.36.3.3断路器的分类断路器的分类n n断路器的分类方法有很多种，按照操作机构的不同分为弹簧断路器的分类方法有很多种，按照操作机构的不同分为弹簧机构断路器、气动机构断路器和液压机构断路器；按照工作机构断路器、气动机构断路器和液压机构断路器；按照工作（绝缘）介质的不同分为六氟化硫（绝缘）介质的不同分为六氟化硫（SF6SF6）断路器、真空断路）断路器、真空断路器和油断路器；按照工作电压的不同分为高压断路器、低压断路器和油断路器；按照工作电压的不同分为高压断路器、低压断路器等。按照不同分类方法分出的不同类型之间是可以互相组合的，器等。按照不同分类方法分出的不同类型之间是可以互相组合的，如如“SF6SF6弹簧断路器弹簧断路器”、“真空弹簧断路器真空弹簧断路器”等。等。n n气压机构、液压机构逐渐退出运行，本文不再详述；油绝缘气压机构、液压机构逐渐退出运行，本文不再详述；油绝缘断路器逐渐退出运行，亦不再详述。我们现在能看到的断路断路器逐渐退出运行，亦不再详述。我们现在能看到的断路器大致只有三种：器大致只有三种：35kV35kV及以上电压等级的及以上电压等级的SF6SF6绝缘弹簧机构断路绝缘弹簧机构断路器、器、10kV10kV及一小部分及一小部分35kV35kV电压等级的真空绝缘弹簧机构断路器，电压等级的真空绝缘弹簧机构断路器，380V380V电压等级的空气绝缘手动断路器，也就是我们平时说的空气开电压等级的空气绝缘手动断路器，也就是我们平时说的空气开关。关。第47页，本讲稿共121页n n弹簧机构的工作原理弹簧机构的工作原理n n在合闸操作之前，我们使用电动机将一条弹性很大的弹簧压缩并且锁在合闸操作之前，我们使用电动机将一条弹性很大的弹簧压缩并且锁死，这样它就具有了很大的势能，这个过程称为死，这样它就具有了很大的势能，这个过程称为“合闸储能合闸储能”。合。合闸指令发出后，锁死弹簧的梢子会松开，弹簧的势能瞬时释放闸指令发出后，锁死弹簧的梢子会松开，弹簧的势能瞬时释放将动触头顶至静触头处，同时将分闸弹簧储能。合闸弹簧释放将动触头顶至静触头处，同时将分闸弹簧储能。合闸弹簧释放后，储能电动机会自动启动将其再次储能。后，储能电动机会自动启动将其再次储能。n n通过弹簧的作用，保证了两个触头处于放电距离的时间尽可能地短。通过弹簧的作用，保证了两个触头处于放电距离的时间尽可能地短。但是这样还是会出现电弧，所以我们就把动触头和静触头密封在一个但是这样还是会出现电弧，所以我们就把动触头和静触头密封在一个密闭容器中，里面充满一定气压的绝缘性能非常好的密闭容器中，里面充满一定气压的绝缘性能非常好的SF6SF6气体。在气体。在10kV10kV电压等级断路器中，这个密闭容器里面被抽成真空，因电压等级断路器中，这个密闭容器里面被抽成真空，因为真空的灭弧性能也不错。在为真空的灭弧性能也不错。在380V380V电压等级的断路器中，没有电压等级的断路器中，没有密闭容器，因为常规情况下，空气可以熄灭操作时产生的电弧。密闭容器，因为常规情况下，空气可以熄灭操作时产生的电弧。第48页，本讲稿共121页n n6.3.4断路器的主要技术参数n n额定电压与最高电压：3-200kV内，最高电压为115%额定电压，即110kV断路器最高工作电压为126kV，220kV断路器最高工作电压252kV。n n额定电流：断路器允许长期通过的电流。n n额定开断电流：断路器能保证开断的最大短路电流。第49页，本讲稿共121页n n6.46.4隔离开关隔离开关n n隔离开关大部分情况下都是伴随断路器出现的，每一台断路器的隔离开关大部分情况下都是伴随断路器出现的，每一台断路器的两侧都会各配置一台隔离开关。其原因在于，断路器的动、静触两侧都会各配置一台隔离开关。其原因在于，断路器的动、静触头都是处于密封状态的，我们无法直接观察其是否接触，而只能头都是处于密封状态的，我们无法直接观察其是否接触，而只能利用指示牌或者辅助接点间接获知断路器的状态。隔离开关的作利用指示牌或者辅助接点间接获知断路器的状态。隔离开关的作用就是在断路器的两侧形成明显的断开点。用就是在断路器的两侧形成明显的断开点。n n按照我们之前的理论，我们也可以认为隔离开关是一个动作缓慢的空按照我们之前的理论，我们也可以认为隔离开关是一个动作缓慢的空气绝缘、手动或者电动机构的断路器。显然，它不具备气绝缘、手动或者电动机构的断路器。显然，它不具备“分分/合合”大大电流的能力。也就是常规的说法，隔离开关不能带负荷操作。电流的能力。也就是常规的说法，隔离开关不能带负荷操作。我们会在断路器合闸之前先闭合隔离开关，在断路器分闸之后我们会在断路器合闸之前先闭合隔离开关，在断路器分闸之后再断开隔离开关。再断开隔离开关。第50页，本讲稿共121页n n6.56.5电流互感器和电压互感器电流互感器和电压互感器n n6.5.16.5.1电流互感器（电流互感器（TATA）n n电流互感器的作用是将流经一次设备的大电流转换成二次设备电流互感器的作用是将流经一次设备的大电流转换成二次设备使用的小电流，其工作原理相当于一个阻抗很小的变压器。电使用的小电流，其工作原理相当于一个阻抗很小的变压器。电流互感器的一次绕组与一次主电路串联，二次绕组接负荷。电流互感器的一次绕组与一次主电路串联，二次绕组接负荷。电流互感器二次侧不允许开路。流互感器二次侧不允许开路。n n电流互感器的变比一般为电流互感器的变比一般为X X：5A5A。它的含义是：首先，。它的含义是：首先，X X不小不小于该设备可能出现的最大长期负荷电流，如此即可保证一般情于该设备可能出现的最大长期负荷电流，如此即可保证一般情况下况下TATA二次侧电流不大于二次侧电流不大于5A5A；其次，被保护设备发生短路故障时，；其次，被保护设备发生短路故障时，在短路电流不使在短路电流不使TATA饱和的情况下，饱和的情况下，TATA二次侧电流依然可以按照此二次侧电流依然可以按照此变比从一次电流进行折算。变比从一次电流进行折算。n n在一次配电装置距离控制室较远时，为了增加电流互感器的二在一次配电装置距离控制室较远时，为了增加电流互感器的二次允许负荷，减小连接电缆的导线截面及提高精确等级，多选次允许负荷，减小连接电缆的导线截面及提高精确等级，多选用二次侧额定电流为用二次侧额定电流为1A1A的电流互感器。的电流互感器。第51页，本讲稿共121页n n在变电站中，电流互感器用于三种回路：保护回路、测量回路和在变电站中，电流互感器用于三种回路：保护回路、测量回路和计量回路，而这三种回路对电流互感器的准确级要求是不同的。计量回路，而这三种回路对电流互感器的准确级要求是不同的。简单地讲，测量、计量级二次绕组着重于精度，即误差要小；保简单地讲，测量、计量级二次绕组着重于精度，即误差要小；保护级二次绕组着重于抗饱和能力，即在发生短路故障时，短路电护级二次绕组着重于抗饱和能力，即在发生短路故障时，短路电流超过一次额定电流许多倍的情况下，电流互感器一次侧电流与流超过一次额定电流许多倍的情况下，电流互感器一次侧电流与二次侧电流的比值仍在一定允许误差范围内接近理论变比。二次侧电流的比值仍在一定允许误差范围内接近理论变比。n n在星形接线中，电流互感器二次侧中性点必须接地，只是在不在星形接线中，电流互感器二次侧中性点必须接地，只是在不同情况下的接地点不同。用于差动保护的各电流互感器的二次同情况下的接地点不同。用于差动保护的各电流互感器的二次侧必须在一点接地，接地点一般选在保护屏上；用于其余保护侧必须在一点接地，接地点一般选在保护屏上；用于其余保护和测量、计量的电流互感器均是在现场接地。和测量、计量的电流互感器均是在现场接地。第52页，本讲稿共121页n n6.5.26.5.2电压互感器（电压互感器（TVTV）n n电压互感器的作用是将电力系统的一次电压按一定的变比转换为要求电压互感器的作用是将电力系统的一次电压按一定的变比转换为要求的二次电压，其工作原理与变压器基本相同。电压互感器的一次绕组的二次电压，其工作原理与变压器基本相同。电压互感器的一次绕组并联接在主电路上，二次绕组接负荷。并联接在主电路上，二次绕