變電站概述ppt課件

.,變電站概述,.,第一章變電站的作用,1.1電能的產(chǎn)生發(fā)電廠類型：火電廠、熱電廠、水電廠、核電站、風(fēng)電站、太陽能電站1.2電能的傳輸設(shè)定需要傳輸?shù)墓β蕿镾，線路電壓為U，則線路中的電流I=S/U。損耗的電能以導(dǎo)線發(fā)熱的形式體現(xiàn)，發(fā)熱損耗Q=I2R。由此可以得出結(jié)論：在傳輸功率和線路長度一定的情況下（S、R為定值），隨著電壓U的升高，I不斷降低，則輸電線路的損耗也會降低。所以，為了降低電能在線路上的損耗，電廠在電能產(chǎn)生以后，會通過升壓站將電壓增高，然后再通過輸電線路將電能傳輸出去。對于遠(yuǎn)距離輸電，高電壓等級的優(yōu)勢非常明顯。,.,火電廠,.,水電廠,.,風(fēng)電廠,.,核電廠,.,1.3電網(wǎng)的構(gòu)成我們經(jīng)常提到電網(wǎng)這個概念，什么是電網(wǎng)呢？網(wǎng)，其實是一組縱橫交錯并且有交叉點（節(jié)點）的線，這些線被節(jié)點分成了線段，幾條線段及它們的節(jié)點則組成了網(wǎng)眼。如此一來，整個電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和“網(wǎng)”是非常類似的：輸電線路就是“線”，變電站就是“節(jié)點”，一個“網(wǎng)眼”上的變電站和線路則形成了我們常說的“環(huán)網(wǎng)”。變電站的建設(shè)依據(jù)：容載比、強(qiáng)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu),.,圖1-電網(wǎng)規(guī)劃圖,.,1.4變電站的作用降壓和電能的分配是變電站的主要功能。降壓：變壓器實現(xiàn)電能分配：母線實現(xiàn),.,圖2-變電站主接線示意,.,1.4.1降壓變壓器的基本原理：一個鐵芯上面繞有兩組線圈，匝數(shù)分別為N1、N2，則兩側(cè)的電壓比U1/U2=N1/N2，兩側(cè)的電流比I1/I2=N2/N1。如果N1N2，就是降壓變壓器，反之就是升壓變壓器。220kV變電站其實指的就是高壓側(cè)進(jìn)線為220kV線路，配置220/110/10kV變壓器，低壓側(cè)出線為110kV線路的變電站。一般來講，我們用變電站的最高電壓等級作為變電站的電壓標(biāo)識。配置升壓變壓器的變電站，習(xí)慣上稱為“升壓站”以區(qū)別于一般的降壓變電站,.,1.4.2電能的分配從圖2不難看出，220kV變電站內(nèi)110kV出線的數(shù)量明顯多于220kV進(jìn)線的數(shù)量，這就是變電站的另一個作用：電能分配。電能從變壓器的110kV側(cè)輸出后，并沒有直接經(jīng)輸電線路輸出，而是進(jìn)入了110kV母線，這是因為變壓器的輸出功率足夠數(shù)座110kV變電站使用。110kV母線上的多條110kV線路處于并聯(lián)的關(guān)系，所以它們的電壓是一樣的，它們的電流之和與變壓器的110kV側(cè)的輸出電流是一樣的。,.,母線與水管的比較,.,1.5開關(guān)站沒有變壓器的“變電站”叫做開關(guān)站，它只有一個電壓等級。它的結(jié)構(gòu)類似于我們家里的小配電箱：電能通過一個額定電流很大的總開關(guān)進(jìn)來，然后經(jīng)過很多小開關(guān)分別輸出到客廳、臥室、廚房等等，這些小開關(guān)的分/合相互獨立。顯然，它只有電能分配的作用，最常見的開關(guān)站是市區(qū)的10kV開閉所。,.,圖3-10kV開閉所主接線示意圖,.,第二章變電站的構(gòu)成,從電氣技術(shù)的角度來講，變電站由一次設(shè)備和二次設(shè)備組成。這個說法非?；\統(tǒng)，也非常抽象。從工程和實踐的的角度來講，變電站有以下幾個部分組成：主控制樓：主控室、休息室室外土建：設(shè)備構(gòu)架、設(shè)備基礎(chǔ)、站區(qū)道路、電纜溝一次設(shè)備：斷路器、隔離開關(guān)、接地刀、變壓器、母線二次設(shè)備：微機(jī)保護(hù)、微機(jī)測控、操作箱、自動裝置電源系統(tǒng)：交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、逆變電源通信系統(tǒng)：光端機(jī)、配線架環(huán)境系統(tǒng)：火災(zāi)自動報警、圖像監(jiān)視,.,2.1變電站的技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)一般都是對電氣設(shè)備而言的，例如工作電壓、額定電流等。那么，我們能否找到幾個指標(biāo)來衡量變電站呢？答案是肯定的。變電站的兩個主要指標(biāo)是：電壓等級，決定了該變電站在電網(wǎng)中的地位；變壓器總?cè)萘浚瑳Q定了該變電站的電能變換能力。,.,2.2如何快速了解一座變電站在我們到達(dá)一座變電站時，我們需要快速的對這座變電站有一個整體的認(rèn)識，以便于我們進(jìn)行后續(xù)的工作。我們需要兩張圖紙來解決這個問題：電氣主接線圖和電氣總平面布置圖。電氣主接線圖顯示了變電站的規(guī)模及一次設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。變電站的規(guī)模：進(jìn)線數(shù)量、出線數(shù)量、變壓器容量及臺數(shù)等。一次設(shè)備技術(shù)參數(shù)：斷路器額定電流、變壓器阻抗等。電氣總平面布置圖顯示了變電站內(nèi)設(shè)施的布局，最主要的就是一次設(shè)備的布置。電氣總平面布置圖其實就是變電站的俯視圖。,.,2.3什么是間隔在工作當(dāng)中，我們經(jīng)常說變壓器間隔、出線間隔，那么，什么是間隔呢？簡單地講，我們可以把為了實現(xiàn)某種功能而配置的電氣設(shè)備的組合稱為間隔，間隔的名稱是以它所要實現(xiàn)的功能命名的。在圖4中，我們畫出了幾個間隔的示意。在變電站中，最重要的幾個間隔有：進(jìn)線間隔、變壓器間隔、出線間隔、電壓互感器間隔、電容器間隔。,.,圖4-變電站間隔示意圖,.,2.4變電站的模塊化在明確了“間隔”的概念后，我們可以隨便對比兩個相同電壓等級的變電站，它們的區(qū)別僅在于同樣間隔的數(shù)量和變壓器的容量。變電站的設(shè)計，目前也在走標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的道路。以220kV線路間隔為例，它所需要的設(shè)備類型與數(shù)量、設(shè)備的布置方式、占地面積等幾乎都是固定的，這就是一個模塊。根據(jù)需要，我們就可以利用這種模塊很快的拼出一個變電站的大致模樣。,.,第三章變電站的電源系統(tǒng),變電站作為一個龐大而復(fù)雜的電氣設(shè)備的結(jié)合體，它自身也是一個重要的負(fù)荷，這就是我們所說的所用電。變電站的所用電，分為交流和直流兩個獨立的系統(tǒng)。3.1站用交流系統(tǒng)3.1.1交流負(fù)荷變電站的交流負(fù)荷也可以大致分為兩個部分：人員用電和設(shè)備用電。人員用電，主要指值班人員的生活用電、主控樓的照明和空調(diào)、室外照明、室外維修電源等。設(shè)備用電，主要指開關(guān)設(shè)備（斷路器、隔離開關(guān)等）配置的電動機(jī)構(gòu)的電機(jī)用電、變壓器冷卻系統(tǒng)、配電室溫控系統(tǒng)等。,.,3.1.2交流電源變電站的交流電源來自兩臺所用變壓器，其低壓側(cè)為380V，在供電時可以實現(xiàn)自動互投。一般情況下，這兩臺所用變的高壓側(cè)均由變電站主變壓器供電，也有一臺所用變由站外電源供電的情況。如果兩臺所用變的都由站內(nèi)主變壓器供電，那么在發(fā)生故障全站失壓的情況下，整個站用交流系統(tǒng)也會隨之失壓，這是非常不利于事故處理和搶修的。在目前的電網(wǎng)構(gòu)架情況下，220kV變電站全站失壓的概率是非常小的，所以一般采用兩臺所用變都由站內(nèi)主變供電的方案。,.,3.1.3交流接線所用電屏用于實現(xiàn)站用電交流系統(tǒng)低壓部分的進(jìn)線和分配功能，它的接線也可以用圖-5來表示。我們對比一下圖5和圖3，其實所用電屏就是一個開關(guān)站。兩條交流進(jìn)線必須能夠?qū)崿F(xiàn)自動互投。以圖5為例，正常情況下，兩條線路均帶電，但只有#1線路的進(jìn)線斷路器DL1合閘帶全站交流負(fù)荷運行，#2線路的進(jìn)線斷路器DL2處于斷開位置。當(dāng)#1線路或者#1站用變發(fā)生故障不能繼續(xù)供電時，ATS裝置能夠檢測到#1線路失壓、DL1跳閘而自動將DL2合閘，使#2線路帶全站負(fù)荷運行。ATS的動作邏輯類似于變電站二次設(shè)備中的備自投裝置。,.,圖5-交流系統(tǒng)接線圖,.,3.2站用直流系統(tǒng)盡管幾率非常小，站用交流系統(tǒng)還是存在全部失壓的情況。對于某些不能停電的設(shè)備，例如微二次設(shè)備、通信系統(tǒng)、斷路器的操作回路等，都采用直流系統(tǒng)供電。3.2.1直流負(fù)荷使用直流系統(tǒng)供電的設(shè)備主要包括：各種二次設(shè)備、斷路器的控制回路、事故照明系統(tǒng)、直流電機(jī)、逆變電源模塊、通信系統(tǒng)DC/DC模塊。,.,3.2.2直流電源目前，變電站采用的直流電源以高頻開關(guān)模塊為主。高頻開關(guān)模塊的功能是將輸入的交流變換為直流輸出，整個過程稱為AC/DC，其具體原理在此不作詳細(xì)介紹。高頻開關(guān)模塊的輸出參數(shù)是安培A，即按電流值配置，其配置數(shù)量原則N+1冗余。所謂N+1冗余就是指：如果計算結(jié)果需要N臺，實際配置就為N+1臺，即備用1臺。交流電源經(jīng)高頻開關(guān)模塊變換成直流后分為兩路：一路輸出至直流母線，經(jīng)饋線開關(guān)向直流負(fù)荷供電；一路輸出至蓄電池，對蓄電池進(jìn)行充電，蓄電池充電完成以后，一直處于浮充狀態(tài)，它與直流母線一直處于連接狀態(tài)。在交流電源消失后，高頻開關(guān)模塊輸出的直流隨即消失，蓄電池從浮充狀態(tài)改為放電狀態(tài)對直流母線提供電源。直流系統(tǒng)的接線圖如圖6所示,.,圖6-直流系統(tǒng)接線圖,.,直流屏照片,.,3.2.2蓄電池我們現(xiàn)在使用的蓄電池基本都是閥控免維護(hù)鉛酸蓄電池，它的“充/放電”原理在此不做詳細(xì)介紹，主要介紹一下蓄電池的幾個主要技術(shù)指標(biāo)。電壓。絕大多數(shù)變電站使用的都是220V的直流電源，一小部分變電站使用110V的直流系統(tǒng)。以220V直流系統(tǒng)為例，常規(guī)閥控鉛酸蓄電池的單只浮充電壓為2.23-2.27V，直流母線電壓為1.05倍標(biāo)稱電壓1.05*220=231.根據(jù)電路原理，我們需要2312.23=103.58103只蓄電池串聯(lián)才能得到這個電壓。也就是說，電壓與只數(shù)有關(guān)。,.,容量。正常情況下，直流負(fù)荷都是由高頻開關(guān)模塊供電，在交流系統(tǒng)失壓后，所有的直流負(fù)荷都是由蓄電池組供電的。所以，直流負(fù)荷是選擇蓄電池容量的主要依據(jù)。蓄電池的容量的大小決定了蓄電池的放電能力，容量的單位是Ah，也就是電流和時間的乘積。經(jīng)常用到的蓄電池容量是200Ah、300Ah，它的實際意義是什么呢？由于無人值班變電站要求直流系統(tǒng)能夠在交流消失后持續(xù)供電2小時，所以一只電壓為2V、容量為200Ah的蓄電池應(yīng)該能以2V、100A的形式供電2小時。103只這樣的蓄電池串連在一起，就構(gòu)成了一個220V、200Ah的蓄電池組。容量是蓄電池的構(gòu)造決定的，與連接方式無關(guān)。,.,3.3逆變電源變電站配備有綜自后臺機(jī)、五防后臺機(jī)等電腦和打印機(jī)，這些設(shè)備只能使用交流供電，那么，在交流系統(tǒng)失壓的情況它們?nèi)绾喂ぷ髂?？逆變電源就是用于對這些設(shè)備供電的。所謂逆變，就是指“直流交流”的變換。逆變模塊進(jìn)線端為兩路：一路交流、一路直流，兩路為并聯(lián)關(guān)系。交流可以直接輸出，直流經(jīng)模塊轉(zhuǎn)換為交流后與直接輸出的交流匯為一處。后臺機(jī)等設(shè)備在平時由交流輸入直接供電，交流消失后由直流系統(tǒng)的蓄電池組經(jīng)逆變模塊供電。,.,3.4DC/DC轉(zhuǎn)換器在最初的變電站設(shè)計中，通信系統(tǒng)由一套獨立的直流系統(tǒng)供電，包括高頻開關(guān)模塊和蓄電池。隨著電磁機(jī)構(gòu)斷路器的取消，變電站的直流負(fù)荷其實已經(jīng)很小了，適當(dāng)?shù)倪x擇高頻開關(guān)模塊和蓄電池的容量就可以同時保證電氣設(shè)備和通信設(shè)備的供電要求。由于通信系統(tǒng)采用的是-48V電源，所以變電站按N+1冗余原則配置220V/48V電壓轉(zhuǎn)換模塊得到48V的直流電壓，然后將正極接地使其電壓為零，負(fù)極的電壓則變?yōu)?48V用于向通信設(shè)備供電。可以簡單的認(rèn)為DC/DC轉(zhuǎn)換器就是一個直流變壓器。,.,第四章圖像監(jiān)視和火災(zāi)報警系統(tǒng),4.1圖像監(jiān)控系統(tǒng)變電站作為一個比較重要的工業(yè)建筑，配置圖像監(jiān)視系統(tǒng)（即遙視）出于兩個方面的考慮：一是方便本站或集控站值班人員監(jiān)視變電站內(nèi)的設(shè)備狀態(tài)，二是為了監(jiān)視是否有外來人員進(jìn)入變電站。圖像監(jiān)控系統(tǒng)由攝像機(jī)和遙視主站兩部分組成。攝像機(jī)主要分布在配電裝置區(qū)、主控室和進(jìn)/出口，有球機(jī)（攝像機(jī)監(jiān)視方向可調(diào)）、槍機(jī)（攝像機(jī)監(jiān)視方向固定）、紅外攝像機(jī)（夜視功能）等。遙視主站布置在主控室，主要包括顯示器（各攝像機(jī)的畫面分格顯示）和硬盤錄像機(jī)。,.,與圖像監(jiān)視系統(tǒng)配套使用的還有紅外探測器，它成對配置安裝在變電站的圍墻上，每面墻一對以探測是否有外人翻墻而入。它的作用原理類似于我們經(jīng)?？吹降纳裢惦娪袄锩娴慕?jīng)典場景：紅色的射線藏在不起眼的角落，一旦被人的身體遮擋導(dǎo)致接收端收不到射線，報警器就會自動啟動。,.,攝像機(jī),.,紅外探測器,.,4.2火災(zāi)報警系統(tǒng)為了及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)情況，在變電站主控樓配置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要包括：感煙探測器（分布在配電裝置區(qū)、主控室和生活區(qū)）、手動報警按鈕和聲光報警器。感煙探測器安裝在房頂，所需數(shù)量按照房頂面積和構(gòu)造由公式得出，它探測到煙霧后會自動啟動聲光報警器以通知值班人員。手動報警按鈕安裝在各主要空間的門口，便于值班人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后逃離現(xiàn)場時啟動。,.,感煙探測器,.,手動報警器,.,第五章通信系統(tǒng),變電站的通信系統(tǒng)由光端機(jī)、光纖配線架、音頻配線架、PCM等設(shè)備組成。其作用就是將變電站監(jiān)控系統(tǒng)中需要遠(yuǎn)傳的模擬信號和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為光信號，再經(jīng)由光纜傳輸至集控站和調(diào)度中心。,.,第六章一次設(shè)備,變電站的一次設(shè)備主要包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、電容器等。一次設(shè)備是變電站的主體，是電網(wǎng)最重要的組成部分。從理論上講，只有一次設(shè)備而沒有二次設(shè)備并不影響電網(wǎng)的電路功能。如果將整個電網(wǎng)看作是一個復(fù)雜的電路，那么某些一次設(shè)備就是這個電路中的元件，我們可以稱之為“電路設(shè)備”。哪些設(shè)備是“電路設(shè)備”，哪些不是呢？區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？,.,6.1電路設(shè)備如果將圖1中的設(shè)備在理想情況下、保證變電站功能的前提下盡可能的減少，那么我們可以只保留：斷路器、變壓器、必要的導(dǎo)線、電容器，這些就是“電路設(shè)備”。電流互感器和電壓互感器雖然屬于一次設(shè)備，其功能確是僅為二次設(shè)備服務(wù)；電抗器是為了在發(fā)生短路故障時限制短路電流設(shè)置的，理想情況下也可以去掉；隔離開關(guān)只是在斷路器兩側(cè)形成明顯的斷開點，在斷路器絕對可靠的前提下也可以取消。,.,6.2電力變壓器變壓器的功能和基本原理在上文中已經(jīng)介紹過了，再此不再贅述。6.2.1變壓器的構(gòu)造鐵芯與繞組外殼變壓器油,.,6.2.2變壓器的散熱變壓器的鐵芯部分實際上也是一個電阻，在導(dǎo)電的同時自己也會消耗一部分電能，這就是變壓器的自身損耗。這個損耗以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來。自冷：自然冷卻風(fēng)冷：利用風(fēng)扇加速冷卻強(qiáng)油風(fēng)冷：在風(fēng)冷的基礎(chǔ)上利用油泵加速變壓器油的流動,.,6.3斷路器6.3.1電弧的產(chǎn)生用開關(guān)電器斷開電流時，如果電路電壓不低于1020伏，電流不小于80100mA，電器的觸頭間便會產(chǎn)生電弧。6.3.2斷路器熄弧的技術(shù)條件良好的絕緣介質(zhì)快速動作,.,6.3.3斷路器的分類斷路器的分類方法有很多種，按照操作機(jī)構(gòu)的不同分為彈簧機(jī)構(gòu)斷路器、氣動機(jī)構(gòu)斷路器和液壓機(jī)構(gòu)斷路器；按照工作（絕緣）介質(zhì)的不同分為六氟化硫（SF6）斷路器、真空斷路器和油斷路器；按照工作電壓的不同分為高壓斷路器、低壓斷路器等。按照不同分類方法分出的不同類型之間是可以互相組合的，如“SF6彈簧斷路器”、“真空彈簧斷路器”等。氣壓機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)逐漸退出運行，本文不再詳述；油絕緣斷路器逐漸退出運行，亦不再詳述。我們現(xiàn)在能看到的斷路器大致只有三種：35kV及以上電壓等級的SF6絕緣彈簧機(jī)構(gòu)斷路器、10kV及一小部分35kV電壓等級的真空絕緣彈簧機(jī)構(gòu)斷路器，380V電壓等級的空氣絕緣手動斷路器，也就是我們平時說的空氣開關(guān)。,.,彈簧機(jī)構(gòu)的工作原理在合閘操作之前，我們使用電動機(jī)將一條彈性很大的彈簧壓縮并且鎖死，這樣它就具有了很大的勢能，這個過程稱為“合閘儲能”。合閘指令發(fā)出后，鎖死彈簧的梢子會松開，彈簧的勢能瞬時釋放將動觸頭頂至靜觸頭處，同時將分閘彈簧儲能。合閘彈簧釋放后，儲能電動機(jī)會自動啟動將其再次儲能。通過彈簧的作用，保證了兩個觸頭處于放電距離的時間盡可能地短。但是這樣還是會出現(xiàn)電弧，所以我們就把動觸頭和靜觸頭密封在一個密閉容器中，里面充滿一定氣壓的絕緣性能非常好的SF6氣體。在10kV電壓等級斷路器中，這個密閉容器里面被抽成真空，因為真空的滅弧性能也不錯。在380V電壓等級的斷路器中，沒有密閉容器，因為常規(guī)情況下，空氣可以熄滅操作時產(chǎn)生的電弧。,.,6.3.4斷路器的主要技術(shù)參數(shù)額定電壓與最高電壓：3-200kV內(nèi)，最高電壓為115%額定電壓，即110kV斷路器最高工作電壓為126kV，220kV斷路器最高工作電壓252kV。額定電流：斷路器允許長期通過的電流。額定開斷電流：斷路器能保證開斷的最大短路電流。,.,6.4隔離開關(guān)隔離開關(guān)大部分情況下都是伴隨斷路器出現(xiàn)的，每一臺斷路器的兩側(cè)都會各配置一臺隔離開關(guān)。其原因在于，斷路器的動、靜觸頭都是處于密封狀態(tài)的，我們無法直接觀察其是否接觸，而只能利用指示牌或者輔助接點間接獲知斷路器的狀態(tài)。隔離開關(guān)的作用就是在斷路器的兩側(cè)形成明顯的斷開點。按照我們之前的理論，我們也可以認(rèn)為隔離開關(guān)是一個動作緩慢的空氣絕緣、手動或者電動機(jī)構(gòu)的斷路器。顯然，它不具備“分/合”大電流的能力。也就是常規(guī)的說法，隔離開關(guān)不能帶負(fù)荷操作。我們會在斷路器合閘之前先閉合隔離開關(guān)，在斷路器分閘之后再斷開隔離開關(guān)。,.,6.5電流互感器和電壓互感器6.5.1電流互感器（TA）電流互感器的作用是將流經(jīng)一次設(shè)備的大電流轉(zhuǎn)換成二次設(shè)備使用的小電流，其工作原理相當(dāng)于一個阻抗很小的變壓器。電流互感器的一次繞組與一次主電路串聯(lián)，二次繞組接負(fù)荷。電流互感器二次側(cè)不允許開路。電流互感器的變比一般為X：5A。它的含義是：首先，X不小于該設(shè)備可能出現(xiàn)的最大長期負(fù)荷電流，如此即可保證一般情況下TA二次側(cè)電流不大于5A；其次，被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障時，在短路電流不使TA飽和的情況下，TA二次側(cè)電流依然可以按照此變比從一次電流進(jìn)行折算。在一次配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時，為了增加電流互感器的二次允許負(fù)荷，減小連接電纜的導(dǎo)線截面及提高精確等級，多選用二次側(cè)額定電流為1A的電流互感器。,.,在變電站中，電流互感器用于三種回路：保護(hù)回路、測量回路和計量回路，而這三種回路對電流互感器的準(zhǔn)確級要求是不同的。簡單地講，測量、計量級二次繞組著重于精度，即誤差要?。槐Ｗo(hù)級二次繞組著重于抗飽和能力，即在發(fā)生短路故障時，短路電流超過一次額定電流許多倍的情況下，電流互感器一次側(cè)電流與二次側(cè)電流的比值仍在一定允許誤差范圍內(nèi)接近理論變比。在星形接線中，電流互感器二次側(cè)中性點必須接地，只是在不同情況下的接地點不同。用于差動保護(hù)的各電流互感器的二次側(cè)必須在一點接地，接地點一般選在保護(hù)屏上；用于其余保護(hù)和測量、計量的電流互感器均是在現(xiàn)場接地。,.,6.5.2電壓互感器（TV）電壓互感器的作用是將電力系統(tǒng)的一次電壓按一定的變比轉(zhuǎn)換為要求的二次電壓，其工作原理與變壓器基本相同。電壓互感器的一次繞組并聯(lián)接在主電路上，二次繞組接負(fù)荷。變電站均采用星形-星形*-開口三角接線。開口三角處平時無電壓，故障時有零序電壓。,.,6.6電容器電能由兩部分組成：有功功率和無功功率。在各種用電設(shè)備中，除了白熾燈只消耗有功功率、極少數(shù)同步電機(jī)可以發(fā)出一部分無功功率外，大多數(shù)用電設(shè)備都要消耗無功功率。有功功率的電源只有一個，那就是發(fā)電機(jī)。無功功率的電源除了發(fā)電機(jī)，還有調(diào)相機(jī)、電容器和靜止補(bǔ)償器。在長距離輸電時，傳輸?shù)哪芰吭蕉?，損耗也隨之越大。有功功率必須叢發(fā)電廠傳輸而來，這部分功率在線路上引起的損耗是無法避免的。在靠近負(fù)荷的地方生產(chǎn)無功功率，然后和從遠(yuǎn)方傳輸來的有功功率會合以后再經(jīng)過一段較短的線路輸送到負(fù)荷處，避免無功功率在長線路上的損耗。這種處理方式稱為無功功率的就地補(bǔ)償，在變電站內(nèi)最常用的無功功率電源就是電力電容器組。,.,6.7接地在電力系統(tǒng)中，將設(shè)備和用電裝置的中性點、外殼或支架與接地裝置用導(dǎo)體作良好的電氣連接叫做接地。接地的功用除了將一些無用的電流或是噪聲干擾導(dǎo)入大地外，最大功用為保護(hù)使用者不被電擊。在變電站建設(shè)之前，將很多的鋼材連接成網(wǎng)狀埋在變電站的地下，這就是“地網(wǎng)”。地網(wǎng)與大地的接觸面積比較大，也更為可靠所有需要接地的金屬部分用接地扁鋼（刷為黃綠相間的顏色）與地網(wǎng)焊接在一起，即視為接地。變電站內(nèi)一切帶電設(shè)備的不帶電外殼或者構(gòu)架夠應(yīng)該接地。例如變壓器的外殼、隔離開關(guān)的金屬支架、開關(guān)柜的外殼等。,.,220kV雙母線,.,220kV線路母線側(cè)隔離合位,.,220kV線路母線側(cè)隔離分位,.,220kV線路斷路器及端子箱,.,220kV線路TA與線路側(cè)隔離,.,220kVTV與避雷器,.,變壓器,.,變壓器風(fēng)冷,.,110kV線路間隔,.,110kV雙母線,.,110kV線路母線側(cè)隔離合位,.,110kV線路母線側(cè)隔離分位,.,110kV線路斷路器及端子箱,.,110kV線路TA與線路側(cè)隔離,.,110kVTV與避雷器,.,接地,.,避雷針,.,室外GIS及電纜溝,.,室內(nèi)GIS及排風(fēng)扇,.,電纜溝,.,電纜隧道,.,XGN開關(guān)柜,.,10kVKYN開關(guān)柜,.,VD4斷路器手車,.,手車位置示意圖,.,35kVKYN開關(guān)柜,.,微機(jī)五防鎖,.,機(jī)械閉鎖,.,6.8.1單母線分段,.,6.8.2雙母線,.,單母線分段與雙母線的比較從母線意義上講，兩者并無本質(zhì)區(qū)別，只是兩段母線的布置方式不同。對于連接于其上的設(shè)備，采用雙母線接線時，可靠性和靈活性較大。,.,6.8.3內(nèi)橋與外橋橋型接線：三臺斷路器與兩條線路、兩臺主變的接線形式。橋斷路器在主變進(jìn)線斷路器與變壓器之間，稱為內(nèi)橋接線。橋斷路器在主變進(jìn)線斷路器與線路之間，稱為外橋接線。,.,內(nèi)橋與外橋的比較,.,第七章繼電保護(hù),繼電保護(hù)裝置，就是指反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的自動裝置。基本任務(wù)：迅速而有選擇性的切除故障元件?；驹恚喊l(fā)生短路故障后，總是伴隨著電流增大、電壓降低、線路時段測量阻抗減小?；疽螅哼x擇性、速動性、靈敏性、可靠性,.,7.1繼電保護(hù)的命名以保護(hù)原理命名：過流保護(hù)、距離保護(hù)、高頻保護(hù)、差動保護(hù)等以被保護(hù)設(shè)備命名：線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)等,.,7.2常見保護(hù)原理分析三段式過流保護(hù)三段式距離保護(hù)零序保護(hù)高頻保護(hù)差動保護(hù),.,7.3電氣設(shè)備常見繼電保護(hù)配置220kV線路：高頻保護(hù)、光纖差動保護(hù)110kV線路：距離保護(hù)、光纖差動保護(hù)、零序保護(hù)35/10kV線路：過流保護(hù)變壓器：差動保護(hù)、過流保護(hù)、本體保護(hù),.,7.4繼電保護(hù)范圍線路保護(hù)：指向線路變壓器本體保護(hù)：變壓器變壓器差動保護(hù)：變壓器各側(cè)進(jìn)線斷路器之間變壓器高后備保護(hù)：變壓器高壓側(cè)斷路器指向低壓側(cè)線路變壓器低后備保護(hù)：變壓器低壓側(cè)斷路器指向低壓側(cè)線路母差保護(hù)：連接于母線的各斷路器之間,.,220kV變電站各繼電保護(hù)裝置保護(hù)范圍示意,.,110kV變電站各繼電保護(hù)裝置保護(hù)范圍示意,.,第八章二次設(shè)備,8.1二次設(shè)備的分類從功能上講，可以將變電站自動化系統(tǒng)中的微機(jī)型二次設(shè)備分為微機(jī)保護(hù)、微機(jī)測控、操作箱、自動裝置等。微機(jī)保護(hù)。實現(xiàn)繼電保護(hù)功能，每一個含斷路器的間隔都會配置屬于自己的微機(jī)保護(hù)裝置，110kV及以下都是一套，220kV都是兩套。微機(jī)測控。每一個含斷路器的間隔都要配置一臺微機(jī)測控，與電壓等級無關(guān)。測，就是指測量，包括電流、電壓以及各種信號等；控，就是指控制，微機(jī)測控用于對斷路器及本間隔進(jìn)行手動控制。操作箱。每一臺斷路器要配置一臺操作箱，用于執(zhí)行微機(jī)保護(hù)和微機(jī)測控發(fā)出的對斷路器的操作指令。220kV斷路器的操作箱是獨立裝置，110kV斷路器的操作箱與微機(jī)保護(hù)合為一體。,.,8.2二次設(shè)備的工作方式微機(jī)保護(hù)是根據(jù)所需功能配置的，也就是說，不同的電力設(shè)備配置的微機(jī)保護(hù)是不同的，但各種微機(jī)保護(hù)的工作方式是類似的?；\統(tǒng)地來說，我們可以將這個方式概括為“開入”與“開出”兩個過程。事實上，整個變電站自動化系統(tǒng)的所有二次設(shè)備幾乎都是以這兩種模式工作的，只是開入與開出的信息類別不同而已。微機(jī)測控與微機(jī)保護(hù)的配置原則完全不同，它是對應(yīng)于斷路器配置的。所以，幾乎所有的微機(jī)測控的功能都是一樣的，區(qū)別僅在于其容量的大小而已。如上所述，微機(jī)測控的工作方式也可以概括為“開入”與“開出”兩個過程。操作箱也是對應(yīng)于斷路器配置的。,.,8.2.1開入微機(jī)保護(hù)和微機(jī)測控的開入量都分為兩種：模擬量和數(shù)字量。模擬量的開入微機(jī)保護(hù)需要采集電流和電壓兩種模擬量進(jìn)行運算，以判斷其保護(hù)對象是否發(fā)生故障。微機(jī)測控開入的模擬量除了電流、電壓外，有時還包括溫度量（主變測溫）、直流量（直流電壓測量）等。微機(jī)測控開入模擬量的目的是獲得其數(shù)值，同時也進(jìn)行簡單的計算以獲得功率等其他電氣量數(shù)值。,.,數(shù)字量的開入數(shù)字量也稱為開關(guān)量，它是由各種設(shè)備的輔助接點通過“開/閉”轉(zhuǎn)換提供的，只有兩種狀態(tài)。微機(jī)保護(hù)對外部數(shù)字量的采集采用電壓為直流24V的弱電回路。微機(jī)測控對數(shù)字量的采集主要包括斷路器機(jī)構(gòu)信號、隔離開關(guān)及地刀狀態(tài)信號等。這類信號的觸發(fā)裝置（即輔助開關(guān)）一般在距離主控室較遠(yuǎn)的地方，為了減少電信號在傳輸過程中的損失，通常采用電壓為直流220V的強(qiáng)電回路進(jìn)行傳輸。同時，為了避免強(qiáng)電系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)形成干擾，在進(jìn)入微機(jī)運算單元前，需要使用光耦單元對強(qiáng)電信號進(jìn)行隔離、轉(zhuǎn)換而變成弱電信號。,.,8.2.2開出對微機(jī)保護(hù)而言，開出指的是微機(jī)保護(hù)根據(jù)自身采集的信息，加以運算后對被保護(hù)設(shè)備目前狀況作出的判斷以及針對此狀況作出的反應(yīng)，主要包括操作指令、信號輸出等反饋行為。之所以說是反饋行為，是因為微機(jī)保護(hù)的動作永遠(yuǎn)都是被動的，即受設(shè)備故障狀態(tài)激發(fā)而自動執(zhí)行的。對微機(jī)測控而言，開出指的是對斷路器及各類電動機(jī)構(gòu)（隔離開關(guān)、地刀）發(fā)出的操作指令。與微機(jī)保護(hù)不同的是，微機(jī)測控自身不會產(chǎn)生信號，而且其開出的操作指令也是手動行為，即人為有目的發(fā)出的。,.,操作指令一般來講，微機(jī)保護(hù)只針對斷路器發(fā)出操作指令。對線路保護(hù)而言，這類指令只有兩種：“跳閘”或者“重合閘”；對主變保護(hù)、母差保護(hù)而言，這類指令只有一種：“跳閘”。在某些情況下，微機(jī)保護(hù)也會對一些電動設(shè)備發(fā)出指令，如“主變過負(fù)荷啟動風(fēng)機(jī)”會對主變風(fēng)冷控制箱內(nèi)的風(fēng)機(jī)控制回路發(fā)出啟動命令；對其它微機(jī)保護(hù)或自動裝置發(fā)出指令，如“母差保護(hù)動作閉鎖線路保護(hù)重合閘”、“主變保護(hù)動作閉鎖內(nèi)橋備自投”等。微機(jī)保護(hù)發(fā)出的操作指令屬于“自動”范疇。微機(jī)測控發(fā)出的操作指令可以針對斷路器和各類電動機(jī)構(gòu)，這類指令也只有兩種，對應(yīng)斷路器的“跳閘”、“合閘”或者對應(yīng)電動機(jī)構(gòu)的“分”、“合”。微機(jī)測控發(fā)出的操作指令屬于“手動”范疇，也就是說，微機(jī)測控發(fā)出的操作指令必然是人為作業(yè)的結(jié)果。,.,信號輸出微機(jī)保護(hù)輸出的信號只有兩種：“保護(hù)動作”、“重合閘動作”。線路保護(hù)同時具備這兩種信號，主變保護(hù)只輸出“保護(hù)動作”一種信號。至于“裝置斷電”之類的信號屬于裝置自身故障，嚴(yán)格意義上講不屬于“保護(hù)”范疇。微機(jī)測控不產(chǎn)生信號。微機(jī)測控也輸出信號，它會將自己采集的開關(guān)量信號進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)，起到單純的轉(zhuǎn)接作用。,.,8.3微機(jī)保護(hù)、測控與操作箱的聯(lián)系對于一個含斷路器的設(shè)備間隔，其二次設(shè)備系統(tǒng)均由三個獨立部分組成：微機(jī)保護(hù)、微機(jī)測控、操作箱。這個系統(tǒng)的工作方式有三種，如下所述。在后臺機(jī)上使用監(jiān)控軟件對斷路器進(jìn)行操作時，操作指令通過網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)微機(jī)測控里的控制回路，控制回路發(fā)出的對應(yīng)指令通過控制電纜到達(dá)微機(jī)保護(hù)里的操作箱，操作箱對這些指令進(jìn)行處理后通過控制電纜發(fā)送到斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的控制回路，最終完成操作。動作流程為：微機(jī)測控操作箱斷路器。,.,在微機(jī)測控屏上使用操作把手對斷路器進(jìn)行操作時，操作把手的控制接點與微機(jī)測控里的控制回路是并聯(lián)的關(guān)系，操作把手發(fā)出的操作指令通過控制電纜到達(dá)微機(jī)保護(hù)里的操作箱，操作箱對這些指令進(jìn)行處理后通過控制電纜發(fā)送到斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的控制回路，最終完成操作。使用操作把手操作也稱為“強(qiáng)電手操”，它的作用是防止監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時（如后臺機(jī)“死機(jī)”等）無法操作斷路器。所謂“強(qiáng)電”，是指斷路器操作的啟動回路在直流220V電壓下完成，而使用后臺機(jī)操作時，啟動回路在后臺機(jī)的弱電回路中。動作流程為：操作把手操作箱斷路器。,.,微機(jī)保護(hù)在保護(hù)對象發(fā)生故障時，根據(jù)相應(yīng)電氣量計算的結(jié)果做出判斷并發(fā)出相應(yīng)的操作指令。操作指令通過裝置內(nèi)部接線或控制電纜到達(dá)操作箱，操作箱對這些指令進(jìn)行處理后通過控制電纜發(fā)送到斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的控制回路，最終完成操作。動作流程為：微機(jī)保護(hù)操作箱斷路器。微機(jī)測控與操作把手的動作都是需要人為操作的，屬于“手動”操作；微機(jī)保護(hù)的動作是自動進(jìn)行的，屬于“自動”操作。操作類型的區(qū)別對于某些自動裝置、聯(lián)鎖回路的動作邏輯是重要的判斷條件。,.,8.4主控制室的布局控制臺：綜自后臺機(jī)、微機(jī)五防主機(jī)、遙視系統(tǒng)主機(jī)屏柜布置見附圖,.,圖7-主控室平面置圖,.,綜自、遙視、五防后臺機(jī),.,8.5二次回路的電路學(xué)模型有源回路無源接點在一個兩端電壓為直流220V的電路中，存在一個斷開點（控制開關(guān)或輔助接點）使該電路不能導(dǎo)通。在某一情況下，該斷開點可以閉合使電路導(dǎo)通，電路中的其他元件帶電；在相反情況下，該斷開點又?jǐn)嚅_該電路使電路中的其他元件失電。,.,圖8-二次回路的電路學(xué)模型,.,8.6二次圖紙的分類與識圖二次圖紙的分類與二次設(shè)備工作方式的分類是對照的，我們可以將它們簡單地分為：電流電壓回路圖（模擬量開入）、信號采集回路圖（數(shù)字量開入）、控制及操作回路圖（開出）等。由于圖紙是與裝置對應(yīng)的，所以我們在拿到一張二次圖紙時，首先要明確這張圖紙是對應(yīng)于哪個裝置的，這個裝置的作用是什么，這張圖紙顯示的是這個裝置的哪一部分功能，這部分功能的動作邏輯是什么，這些邏輯是通過哪些回路一步步地完成的。按照這個順序，我們就可以從整體到細(xì)節(jié)地看明白一張二次圖紙了。在看二次圖紙時，需要多張圖紙一起看，這是由于回路之間的交叉聯(lián)系造成的。我們在