变电站一次、二次设备基础知识

变电运行基础知识2009年10月西安概论变电站概述：由于电能不能大量储存，其生产、输送、分配和消费必须在同一时间内完成。因此，电能生产使用的过程中产（发电机将其它形式的能量转化为电能）、升（升压变电站改变电压）、输（通过电力线路输送电力）、降（降压变电站降低电压）、用（用户使用）等环节必须连接为一个整体，由发电设备、配电装置、变电站（升、降）、电力线路以及用户所组成的整体称为电力系统，而其中各级电压的输配线路及变电站这一部分称为电力网。变电站的作用就是变换电能电压，接受和分配电能。变电站的分类：按其在电网中的地位及作用划分：枢纽变电站、重要变电站、负荷变电站（也称一般或末端变电站）。按其最高电压等级分：750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV等级变电站。按其功能分：升压变电站及降压变电站。按其电流性质分：交流变电站及直流变电站。枢纽变电站枢纽变电站也称为系统枢纽变电站，特点是汇集数个大电源和大容量联络线，在整个系统中处于枢纽地位，高压侧交换系统间巨大的功率潮流，并向中压侧输送大量电能，一旦停电，将使系统稳定破坏，电网瓦解，造成大面积停电事故。重要变电站重要变电站也称为地区枢纽变电站，一般处于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，向本地区的中压侧和附近的低压侧变电站供电，一旦停电，将引起地区电网的瓦解，从而影响地区用电。一般（末端）变电站负荷变电站也称为一般变电站或末端变电站，处于电网的最终点或分支点，作用是给附近用户或某些企业，全站停电的话只影响附近所带用户或某些企业。习惯上我们将变电站内的电气设备按照工作电压分为一次设备和二次设备，如果大家觉得划分不够明确的话，我给大家一个最简单的方法——《一次接线图》法。变电站设备某变电站一次接线图变电站的一次接线及运行方式我局目前变电站的一次接线有以下几种方式：1、单母线2、单母线分段3、双母线4、单母分段（双母线）代旁母5、桥式接线6、3/2开关接线单母线接线缺点：母线发生故障或需清扫、检修时，必须全部停电；母线侧刀闸需检修时，也必须全部停电；检修任何一台开关时，该条线路必须停电。优点：结构简单清晰，操作简便；刀闸与开关之间可以可靠联锁，避免误操作；设备少、投资小、运行费用低。单母线分段。优点：可避免全停。双母线接线缺点：接线及操作比较复杂，易发生误操作，联锁实现较难；刀闸使用比单母线要多出许多，经济性差；工作母线发生故障时可能造成全部装置短时停电。优点：轮流检修母线时，不必中断对用户的供电；修理任何一条母线刀闸时，只需断开这一刀闸所属的那一条电路；工作母线故障时，可到至备用母线继续对外供电；检修任一出线开关时，可带电短接需检修开关，用母联开关代替供电；扩建方便。单母分段（双母线）代旁母接线缺点：设备增加，投资大；操作复杂；设备之间的联锁较难实现优点：检修出线开关时，可不必对外停电，供电可靠性高。桥式接线分为内桥式和外桥式两种，缺点：主变停电操作非常复杂；刀闸与开关之间联锁复杂；运行方式及主变保护配合不当时，极易造成全站失压事故。优点：工作可靠、灵活，使用电器少，装置简单清晰，建造费用低，也比较容易发展成单母线分段或双母线接线。还有一种为二之三接线方式，因其只在330KV变电站中使用，在另外的老师的授课内容中将会详细的讲解，故在此不多作介绍。变电站运行方式运行方式：变电站一、二次设备在固定接线方式下，依照上级调度命令，由运行人员倒闸操作为冷备用、热备用、运行等几种状态，使其处于相对安全、可靠、经济方式。一般有以下几种：全运行方式；运行与备用配合方式；特殊运行方式。运行方式编制原则：1、保证对用户供电的可靠性；2、潮流分布要均匀；3、便于事故处理；4、要满足防雷保护和继电保护的要求；5、在满足安全运行的同时，应考虑到运行的经济性；6、满足系统的静态和动态稳定的要求；7、电气设备的遮断（断流）容量应大于最大运行方式是的短路容量。变电站运行方式实例例1、安定门变电站运行方式：110kV系统：1215安新Ⅰ开关、1216安新Ⅱ开关、1100开关运行，110kVI、II母运行，110kV线路备自投退出；1号、2号主变分列运行。10kV系统采用单母线分段接线方式，211母联开关热备用：10kVⅠ段母线带1号接地变、1号电容器、3号电容器、111安一、113安三、115安五、117安七、119安九、162安十一、163安十三、133安西开、135安宏开、137安伟开、139安岛开、123中环广场、125安骡北运行；10kVⅡ段母线带2号接地变、2号电容器、4号电容器、112安二、114安四、116安六、118安八、162安十二、128安都开、136安骡南、138安钟开、140安鼓开、142安鹭开运行。例2、朝阳门变电站运行方式：110kV系统采用内桥式接线方式，1100母联开关热备用，110kV备自投装置投入：110kVⅠ母：1164朝沙线运行；110kVⅡ母：1218朝西线运行；1、2号主变分列运行；10kV系统采用单母线分段接线方式，100母联开关热备用，10kV备自投装置投入：10kVⅠ段母线带1号站消变、1号电容器、181朝一、183朝三、185朝五、187朝七、111朝十一、113朝十三、179朝小开、171朝东开、163朝丹开、157朝银开、151朝华开、177郗家庄Ⅰ、175网宅、173四医大、169解和、167烟草奥达、138洪峰实业、140朝高、161综合楼、153天顺裕华、149炮房街、141梦家巷开关运行；10kVⅡ段母线带2号站消变、2号电容器、182朝二、184朝四、186朝六、188朝八、110朝十、112朝十二、114朝十四、116朝十六、160朝省开、164政协开、154朝商开、178朝隆开、144招商局、148军医营房、150百盛、158高层、170网调、174民生、180朝省宅、166郗家庄Ⅱ、132钻石广场、130四院世贸、136西京医院、134银邦投资开关运行。变电站一次设备电力变压器（SZ10--50000/110,三相、有载调压，第一位：相数；第二位：冷却方式自冷不表示，第三位：线圈材质铜线圈不表示、是否有载调压，几组线圈双线圈不表示。P代表强油循环、D代表强油导向循环）基本原理：利用电磁感应原理，借助具有不同匝数的一、二次绕组之间的磁偶合作用，改变一、二次侧电压和电流，而不改变频率，从而实现交流电能传递的功能。分类：按用途分为升压变压器和降压变压器；按绕组数目分为双绕组和三绕组变压器；按相数分为单相和三相变压器；按磁路系统分为心式变压器和组式变压器；按冷却方式分为强油循环变压器、油浸风冷变压器及自冷变压器；按内部填充冷却绝缘物质分为气体变压器、干式变压器和油浸式变压器。变电站一次设备变压器的操作：空载合闸时的励磁涌流（变压器在合闸时有时会产生较大的冲击电流，6－8倍额定电流值），造成电压波动，引起过流或差动保护误动，保护整定值应躲过。切除空载变压器引起的过电压，加装中性点接地刀闸处阀性避雷器避免。超高压长线路末端空载变压器投入操作时产生高次谐波电压，威胁变压器绝缘。降低首端电压，在末端加装电抗器。变压器中性点，操作时必须投入。当开关三相不同期投入或切除变压器时，中性点产生过电压威胁绝缘；也可能在操作的同时，系统发生故障使操作的变压器在中性点绝缘的系统内运行。变压器绝缘水平高，从高压侧充电；绝缘水平低，从低压侧充电。还应考虑保护配置。变压器并列运行条件：额定电压和变比相同；接线组别相同；百分阻抗和阻抗角相同。变电站一次设备开关（断路器）（SW3-110G/1200，产品名称：D多油、S少油、K空气、L六氟化硫、Z真空；使用环境；设计序号；额定电压；是否改进型或手车室C；额定电流）作用：是1000V以上电路中最主要的控制设备，正常运行时，导通或断开电路中的负荷电流；故障时，与保护设备配合迅速断开短路电流，切除故障电路。基本要求：合闸状态时应为良好的导体并具有良好的绝缘性；在开断规定的短路电流时，应具有足够的开断能力和尽可能短的开断时间；在接通规定的短路电流时，短时间内开关的触头不能产生熔焊等情况；在厂家给定的技术条件下，应长期可靠的工作，有一定机械和电气寿命；结构简单，安装和检修方便，体积小、重量轻。变电站一次设备开关的分类：油开关；空气开关；六氟化硫开关；真空开关磁吹开关和自产气开关开关运行总则：正常运行条件下，开关工作电流、最大工作电压、开断电流不得超过额定值；为避免开关关合预伏故障时引起爆炸危及人身，所有开关绝对不允许带电手动机械合闸或手动就地操作按钮合闸；所有运行中的开关，禁止使用手动就地机械分闸或手动就地操作按钮分闸；开关有下列情况之一者，应进行停电检修：有异常声响或发热严重；事故跳闸后喷油严重、油色发黑；开断一次超过额定遮断短路容量的故障电流；开断故障电流次数超过规定；气体压力或操作油压力低于规定值；禁止将存在着拒绝分闸或严重缺油漏油漏气的开关投入运行；操作人员操作开关或检查应校对分合闸指示器，无分合闸指示器者必须两点以上检查。开关和刀闸应装有闭锁装置；检查开关时应注意辅助触点的状态，有重合闸的开关应定期检查合闸保险的完好；检查开关的合闸同期性，开关不允许缺相运行；开关应装有防雨水进入本体和套管的措施；少油开关看不见油位并有严重漏油或油耐压强度低于规定禁止带负荷分闸。六氟化硫开关开断15次或运行十年应进行大修；六氟化硫气体严禁受潮。变电站一次设备刀闸（隔离开关）（G隔离开关、J接地刀闸；N户内、W户外；设计序号；额定电压；K快速开关、D带接地刀闸、G改进型、T统一设计产品；额定电流）作用：隔离电源；到母线操作；接通或切除小电流电路（分、合电压互感器及BL和无负荷消弧线圈、分合35kV以下10km以内或分合10kV以下5km以内的空载线路、分合35kV、1000kVA以下或110kV、3200kVA以下的空载变压器）。基本要求：应有明显断开点；断开点应有可靠的绝缘；应具有足够的短路稳定性；结构简单，动作可靠；主刀闸与接地刀闸应相互联锁。类型：按绝缘支柱的数目分为单柱式、双、三柱式；按闸刀运动方式分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式；按有无接地刀闸分为有和无；按装设地点分为户内和户外式；按操作机构分为电动、手动和气动。运行注意事项：操作刀闸前必须检查开关确在断开位置；操作时应迅速果断，末尾时不可用力过猛。操作完成后应仔细检查。错合刀闸不准再拉开；错拉时当刀片刚脱落时产生电弧，应立即合上，但完全拉开后不允许再合上。变电站一次设备互感器（电压互感器：互感器代号：J电压、结构特点：C串级结构D单相S三相、绝缘方式：C瓷绝缘G干式J油浸绝缘Z环氧树脂浇注绝缘、使用特点：J有接地保护用辅助线圈W五柱式B有补偿线圈、设计序号、额定电压、使用环境：GY高原TH温热带。电流互感器：代号：L电流互感器、结构特点：A穿墙式BC支持式D单匝贯穿式F复匝贯穿式M母线型Q线圈式R装入式G改进型、绝缘方式：C瓷绝缘Z环氧树脂浇注绝缘L电缆型、使用特点：DC差动保护用B过流保护用J加大容量Q加强型X适用于配电箱W户外用、设计序号、额定电压、额定电流。）作用：将高电压、大电流变为低电压（100V）、小电流（5A）；可使仪表、保护装置等与高电压绝缘，解除高电压给工作人员和仪表带来的威胁，降低仪表的绝缘要求。基本要求：YH二次不可短路（YH阻抗较小，而回路电流与阻抗成反比，短路时电流增大，易熔断二次保险，损坏互感器）。二次接地（保护接地）。LH二次不可开路（在正常情况下，二次回路有电流，互感器中铁芯的磁势平衡，只有励磁涌流产生的磁通。二次侧开路时，铁芯的磁势失去平衡，一次电流完全成为励磁电流，使磁通剧烈上高，在二次侧感应出极高电压，危及二次线圈的绝缘和人身安全，也使铁芯发热，产生剩磁，使互感器误差增大）。二次接地（保护接地）。操作要求：先二次后一次；先接地后取高压保险；考