110KV变电站知识介绍(2014.2)

中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心变电站基础知识介绍永济电机高级技工学校许艳妮中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电力系统基本概念高压开关电器母线绝缘子、电力电缆电气主接线配电装置操作电源变电站基础知识介绍第一章电力系统的基本概念中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电力系统的组成发电厂、变电所的类型变电站的电气设备中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心发电供电用电第一节电力系统的组成电力系统的生产特点：发电厂输电网配电网电力用户对电力系统的要求：安全可靠连续电力系统的功能就是完成电能的生产、输送和分配。110kV以上110kV以下多个电厂并网组成中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心动力系统＝电力系统＋动力装置＋热能系统电力网＝变压器＋输配电线路＋电能用户按供电范围的大小和电压等级的高低，电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情况下，地方电力网的电压不超过35kV，区域电力网电压为110～220kV，电压为330kV及以上的为超高压远距离输电网。1、电力系统的基本概念由电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户组成的电能与热能的整体就是动力系统。动力系统是电能、热能的生产与消费联系起来的纽带。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电力系统通常由许多发电厂并列起来组成。电力系统按供电范围的大小和电压等级的高低，电力网可分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情况下，地方电力网电压不超过35kV，区域电力网电压为110～220kV，电压为330kV及以上的为超高压远距离输电网。变电站分为升压变电站和降压变电站两类，但按其作用和地位又可分为枢纽变电站、区域枢纽变电站和终端变电站。2、电力系统的结构中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心第一类：100V以下额定电压，用于蓄电池和安全照明用具等电气设备。国家规定：电力网的额定电压分有500KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10kV。为保证电力设备端电压不超过额定电压的±5%，通常允许发电机额定电压比电网额定电压高5%，末端受电变电站端电压比电网额定电压低5%。3、电力系统的额定电压第二类：大于100V、小于1000V的额定电压，用于一般工业和民用电气设备。第三类：1000V以上的额定电压，用于高压电气设备。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心（1）电力系统是一个有机的整体，其中任何一个主要设备运行情况的改变，都将影响整个电力系统的正常运行。4.电力系统的特性（2）发电厂发出的交流电不能直接储存，决定了电能的生产、输送、分配和使用必须同时进行。因此要时刻保持电力系统有功功率和无功功率的平衡。（3）电力系统的运行状态是时时变化的动态，除了设备的计划停送电外，异常和事故对系统的冲击是随机的；正常情况下电力系统的负荷和机组出力的变化也是随机的。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心第二节发电厂、变电所的类型一、发电厂类型这类火电厂仅向用户供出电能，通常建在能源附近。利用燃煤(或石油、天然气)燃烧使汽轮机转动。生产过程：化学能热能机械能电能中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心热电厂不仅向用户供出电能，同时还向用户供蒸汽或热水，由于供热距离不宜太远，所以热电厂大多建在城市和用户附近。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心利用水的流量和落差使水轮机转动。生产过程：水能机械能电能中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心利用原子能在反应堆的核裂变使汽轮机转动生产过程：原子能机械能电能中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心生产过程：风能机械能电能风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，來促使发电机发电。依据目前的风车技术，大約是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心生产过程：潮汐能机械能电能潮汐发电是利用潮汐能。潮汐发电必须具备两个物理条件：①潮汐的幅度必须大，至少要有几米；②海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。潮汐发电的工作原理与一般水力发电的原理相近，即在河口或海湾筑一条大坝，以形成天然水库，水轮发电机组就装在拦海大坝里。潮汐电站可以是单水库或双水库。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心太阳能发电以地热、风力、潮汐、太阳能等为一次能源的发电厂（站）容量较小，分布在离这些一次能源较近的区域，发电量占总发电量的极小一部分。地热能发电世界上所有国家，主要发电形式仍为火力发电、水利发电和核能发电，其他除潮汐和风力发电外还有中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心二、变电所类型发电厂通常建立在距离一次能源丰富或传输便利的地域，与电力用户有一定的距离。为了经济、可靠、快速地把电能从发电厂输送至用户，必须经过变电所升高电压，因此，升压变电所一般安装在发电厂中，不另设变电所。由于高压危险，距离用户较近时须把传送的高压降低，降压变电所的作用就是在传递电能的同时降低电压。所以，变电所是电力供应的中间转运站，用来提高或降低电压，向用电单位输送和分配电能。从规模上分，变电所有枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心枢纽变电所的一次电压通常为330kV和500kV，二次电压为220kV或110kV。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心地区重要变电所的一次电压通常为220kV和330kV，二次电压为110kV、35kV或10kV。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心一般变电所的一次电压大多为110kV，二次电压为10kV或以下等级。一般变电所均设在负荷中心，尽可能靠近用户，如果变电所远离用户，不仅电能损耗大，造成用户端电压不足，而且极易使电源频率不稳定而影响供电质量。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心三、变电站的电气设备一次系统:构成电能生产、输送、分配和使用的系统，称为一次系统。二次系统:对一次系统进行保护、监控、测量、控制的系统，称为二次系统。电气一次系统的设备称为一次设备，电气二次系统的设备，称为二次设备。电气设备一次设备二次设备一次系统二次系统系统中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电气一次设备①生产和转换电能的设备②开关电器。用来接通或断开电路。③限流电器④载流导体⑤补偿设备⑥仪用互感器⑦防御过电压设备⑧绝缘子⑨接地装置变电站的电气设备中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电气二次设备①测量表计：电压表，电流表，电能表，录波器等②继电保护和自动装置：各种继电器、自动装置③操作电器：各类型的操作把手、按钮等，实现对电路的操作控制。④直流电源设备：蓄电池组、直流发电机等，共给控制、保护用的直流电源及厂用直流负荷。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电气设备的额定参数一、电气设备的额定电压额定电压就是国家规定的电气设备标准的电压等级，是电气设备设计时所依据的电压值。在这一电压下工作时，电气设备的技术经济性能能够达到最佳状态，保证可靠长期运行。第一类额定电压是指100伏及以下的额定电压第二类额定电压是指100～1000伏之间的额定电压额定电压为1000伏以下电气设备称为低压设备，1000伏及以上的电气设备称为高压设备。第三类额定电压是指1000伏及其以上的电压等级。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心一般我们习惯上称将3千伏～35千伏称为中压110千伏、220千伏称为高压330千伏、500千伏称为超高压700千伏、1000千伏称为特高压220/380伏为低压中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心我国采用的周围介质额定温度如下：①电力变压器和大部分电器(如断路器、隔离开关、互感器等)的额定周围空气温度取为40℃。②敷设在空气中的母线、电缆和绝缘导线等为25℃。③埋设地下的电力电缆的额定泥土温度为25℃。二、电气设备的额定电流电气设备的额定电流是指周围介质在额定环境温度时，其绝缘和载流导体及其连接的长期发热温度不超过极限值所允许长期通过的最大电流值。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心额定容量的规定条件与额定电流相同。变压器额定容量用视在功率(kVA)表示；发电机的原动机只能提供有功功率，所以一般以有功功率(kW)表示；当其额定容量用视在功率表示时，需表明功率因数。电动机也多用有功功率表示。三、电气设备的额定容量中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心变电站一次电气设备变压器母线高压断路器隔离开关电流互感器电压互感器避雷器电抗器高压电容器变电站其他设备中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心某220kV变电站SFSZ9-220/120000主变压器电气符号：TM主变压器在输变电网络中承担变换电压等级的作用，利用电磁感应的原理来改变交流电压，升压变压器将低电压变换成能远距离输送的高电压，降压变压器将高电压变换成各级用户所需的低电压。变压器瓷套管硬母线中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV母线型号LGJ-300/20电气符号：WB母线将各个电气间隔共同连接，其作用是汇集、分配和传送电能，使停送电操作灵活，并可方便母线上所连接的各个电气设备检修与投运。220kv母线龙门架母线中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV高压断路器型号HPL-245E1电气符号：QF高压断路器用来开断电力系统正常时的负荷电流和空载电流，还可以与继电保护与自动装置配合，快速切断短路电流。操作机构箱灭弧室中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV隔离开关型号GW23A-252DW电气符号：QS造成明显断开点，为设备检修创造可靠条件。无灭弧装置，所以不能开断负荷电流和故障电流。支柱绝缘子隔离开关静触头隔离开关动触头三相联动杆中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV电流互感器型号LB6-220电气符号：TA电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，将高电流按比例转换成低电流。支柱绝缘子中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心110kV母线电压互感器型号JDCF-110W电气符号：TV母线电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离，并使二次设备简单化。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV氧化锌避雷器型号Y10W-200/520电气符号：F氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。均压环避雷器本体中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心10kV电容器成套装置电容器型号BAMH212/√3-6000-1*3W串联电抗器型号CKDGKL-10-120/415.7-6W电容器组用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。成套装置中的电抗器可限制合闸涌流和高次谐波。集合式电容器中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心电抗器型号电抗器在电网中可以限制短路电流和高次谐波，维持母线有较高残压，图中所示的是母线串联电抗器，作用主要是限制主变低压侧母线短路电流对主变绕组的冲击。电抗器B相油浸式电抗器绝缘子中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV高频阻波器型号XZK-1000-1.0/31.5-B5高频成套设备的组成之一。线路阻波器是串联在电力输电线上的重要设备，它为利用电力线传送高频保护和载波系统的分流信号构成通道；阻止高频信号向分支线传送，并抑制变电站对载波系统的分流影响，同时正常地转送工频电流。中国北车集团永济电机厂安全技术培训中心220kV耦合电容器型号WCC220-5H高频成套设备的组成之一。利用电容元件Zc=1/2πfc的通高频、阻工频特性，使强电和弱电通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。带有电压抽取装置的耦合电容器还可抽取工频