繼電保護裝置和防雷保護裝置

1、變電站是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在 電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結點，變電站主要分為：升壓變電站， 主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。 變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分 配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓 的電網(wǎng)聯(lián)系起來。 變電站起變換電壓作用的設備是變壓器，除此之外，變電站的設備還有開 閉電路的開關設備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護 裝置和防雷保護裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設備。 變電 站的主要設備和連接方式，按其功能不同而有差異。 變壓器是變電站的主要設備，分為雙繞組變壓器、三繞

2、組變壓器和自耦變 壓器即高、低壓每相共用一個繞組，從高壓繞組中間抽出一個頭作為低壓繞組 的出線的變壓器。電壓高低與繞組匝數(shù)成正比，電流則與繞組匝數(shù)成反比。 變壓器按其作用可分為升壓變壓器和降壓變壓器。前者用于電力系統(tǒng)送 端變電站，后者用于受端變電站。變壓器的電壓需與電力系統(tǒng)的電壓相適應。 為了在不同負荷情況下保持合格的電壓有時需要切換變壓器的分接頭。 按分接 頭切換方式變壓器有帶負荷有載調(diào)壓變壓器和無負荷無載調(diào)壓變壓器。有載調(diào) 壓變壓器主要用于受端變電站。 電壓互感器和電流互感器。它們的工作原理和變壓器相似，它們把高電壓 設備和母線的運行電壓、大電流即設備和母線的負荷或短路電流按規(guī)定比例變 成

3、測量儀表、繼電保護及控制設備的低電壓和小電流。在額定運行情況下電壓 互感器二次電壓為 100V100V，電流互感器二次電流為 5A5A 或 1A1A。電流互感器的二 次繞組經(jīng)常與負荷相連近于短路，請注意: :絕不能讓其開路，否則將因高電壓而 危及設備和人身安全或使電流互感器燒毀。 開關設備。它包括斷路器、隔離開關、負荷開關、高壓熔斷器等都是斷開 和合上電路的設備。斷路器在電力系統(tǒng)正常運行情況下用來合上和斷開電路故 障時在繼電保護裝置控制下自動把故障設備和線路斷開，還可以有自動重合閘 功能。在我國，220kV220kV 以上變電站使用較多的是空氣斷路器和六氟化硫斷路器。 隔離開關 （刀閘） 的主

4、要作用是在設備或線路檢修時隔離電壓， 以保證安全。 它不能斷開負荷電流和短路電流，應與斷路器配合使用。在停電時應先拉斷路 器后拉隔離開關，送電時應先合隔離開關后合斷路器。如果誤操作將引起設備 損壞和人身傷亡。 負荷開關能在正常運行時斷開負荷電流沒有斷開故障電流的能力，一般與 高壓熔斷絲配合用于 lOkVlOkV 及以上電壓且不經(jīng)常操作的變壓器或出線上。 為了 減少變電站的占地面積近年來積極發(fā)展六氟化硫全封閉組合電器 （GISGIS）。它把斷 路器、隔離開關、母線、接地開關、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝 在各自密封間中集中組成一個整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣介質。這種 組合電器具有結

5、構緊湊體積小重量輕不受大氣條件影響，檢修間隔長，無觸電 事故和電噪聲干擾等優(yōu)點，具有發(fā)展前 765kV765kV 已在變電站投人運行。目前，它 的缺點是價格貴，制造和檢修工藝要求高。 變電站還裝有防雷設備，主要有避雷針和避雷器。避雷針是為了防止變電 站遭受直接雷擊將雷電對其自身放電把雷電流引入大地。在變電站附近的線路 上落雷時雷電波會沿導線進入變電站，產(chǎn)生過電壓。另外，斷路器操作等也會 引起過電壓。避雷器的作用是當過電壓超過一定限值時，自動對地放電降低電 壓保護設備放電后又迅速自動滅弧，保證系統(tǒng)正常運行。目前，使用最多的是 氧化鋅避雷器 1 1、 變電所的作用：變電所是連接發(fā)電廠、電網(wǎng)和電力用

6、戶的中間環(huán)節(jié)，主要 有匯集和分配電力、控制操作、升降電壓等功能。 2 2、 變電所的構成：變壓器、高壓配電裝置、低壓配電裝置和相應建筑物。 3 3、 變電所分類 按作用分類 升壓變電所：建在發(fā)電廠和發(fā)電廠附近，將發(fā)電機電壓升高后與電力系統(tǒng)連 接，通過高壓輸電線路將電力送至用戶。 降壓變電所：建于電力負荷中心，將高壓降低到所需各級電壓，供用戶使用。 樞紐變電所：匯集電力系統(tǒng)多個大電源和聯(lián)絡線路而設立的變電所，其高壓 側主要以交換電力系統(tǒng)大功率為主，低壓側供給工礦企業(yè)和居民生活用電等。 按管理形式分類 有人值班變電所：所內(nèi)有常駐值班員，對設備運行情況進行監(jiān)視、維護、操 作、管理等，此類變電所容量較

7、大。 無人值班變電所：不設常駐值班員，而是由別處的控制中心通過遠動設備或 指派專人對變電所設備進行檢查、維護，遇有操作隨時派人切換運行設備或停、 送電。 按結構型式分類 屋外變電所：一次設備布置在屋外。高壓變電所用此方式。 屋內(nèi)變電所： 電氣設備均布置在屋內(nèi)， 市內(nèi)居民密集地區(qū)或污穢嚴重的地區(qū)、 電壓在 110KV110KV 以下用此方式。 按地理條件分類 地上變電所、地下變電所。 4 4、 變電所的規(guī)模 按電壓等級、變壓器總容量和各級電壓出線回路數(shù)表示。 電壓等級以變壓器的高壓側額定電壓表示，如 3535、110110、220220、330330、500KV500KV 變電所。 變壓器總容量

8、通常以全所主變壓器的容量總和來表示。 各級電壓出線回路數(shù)，根據(jù)變電所的容量和工業(yè)區(qū)用戶來確定。如一變電所有 5 5 條 35KV35KV 輸電線路、4 4 條 110KV110KV 輸電線路、3 3 條 10KV10KV 用戶配電線路，該所共 有出線1212 回。 5 5、 變電所的電氣一次設備構成：變壓器、斷路器、隔離開關、電流互感器、 電壓互感器、架空母線、消弧線圈、并聯(lián)電抗器、電力電容器、調(diào)相機等設備。 6 6、變壓器 作用：變換電壓，將一種等級的電壓變換成同頻率的另一種等級的電壓。 變壓器的分類 按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器。 按用途分：升壓變壓器、降壓變壓器和聯(lián)絡變壓器。 按繞組

9、分：雙繞組變壓器（每相各有高壓和低壓繞組）、三繞組變壓器（每相 有高、中、低三個繞組）以及自耦變壓器（高、低壓側每相共用一個繞組，從 高壓繞組中間抽頭） 變壓器結構 鐵芯：用涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，用以構成耦合磁通的磁路，套繞組 的部分叫芯柱，芯柱的截面一般為梯形，較大直徑的鐵芯疊片間留有油道，以 利散熱，連接芯柱的部分稱鐵軛。 繞組：是變壓器的導電部分，用絕緣材料的銅線或鋁線繞成圓筒形，然后將 圓筒形的高、低壓繞組同心地套在芯柱上，低壓繞組靠近鐵芯，高壓繞組在外 邊，這樣放置有利于繞組鐵芯間的絕緣。 分接開關：利用改變繞組匝數(shù)的方法來進行調(diào)壓。將繞組引出的若干個抽頭 叫分接頭，用以切換分

10、接頭的裝置稱分接開關；分接開關又分為無載分接開關 和有載分接開關，無載分接開關只能在變壓器停電情況下，才能切換；有載分 接開關可以在帶負荷情況下進行切換。 保護裝置： a a、 儲油柜（油枕）：調(diào)節(jié)油量，減少油與空氣間的接觸面，從而降低變壓器油 受潮和老化的速度。 b b、 吸濕器（呼吸器）用以保持油箱內(nèi)壓力正常，吸濕器內(nèi)裝有硅膠，用以吸 收進入油枕內(nèi)空氣中的水分。 c c、 安全氣道（防爆筒）：它的出口處裝有玻璃或薄鐵板，當變壓器內(nèi)部發(fā)生故 障時，油氣流沖破玻璃向外噴出，以降低油箱內(nèi)壓力，防止爆破。 d d、 氣體繼電器：當變壓器內(nèi)部故障時，變壓器油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體使其動作， 切斷變壓器電源

11、，保護變壓器。 e e、 凈油器（熱虹吸過濾器）：利用油的自然循環(huán)，使油通過吸附劑進行過濾、 凈化，防止油的老化。 f f、 溫度計：用以測量監(jiān)視變壓器油箱內(nèi)上層油溫，掌握變壓器的運行狀況。 變壓器的冷卻 油浸自冷式：鐵芯和繞組直接浸于變壓器箱體的油中，變壓器在運行中產(chǎn)生 的熱量經(jīng)變壓器油傳遞到油箱壁和散熱器管， 利用管壁和箱體的輻射和周圍空 氣對流，把熱量帶走，從而降低變壓器溫升。 油浸風冷式：為了加快變壓器油的冷卻，在散熱器上裝有風扇，以加速空氣 的對流，使油迅速冷卻，達到降低變壓器溫升的目的。 強迫油循環(huán)風冷或水冷式：裝有特殊油泵，強迫油在散熱器內(nèi)循環(huán)，用風扇 加速散熱器冷卻或利用特制設

12、備將水通過散熱器將變壓器油內(nèi)熱量帶走，達到 冷卻變壓器的目的。 7 7、斷路器 斷路器的作用：通過斷路器將設備投入（接通）或退出（斷開）運行。當電 氣設備或線路發(fā)生故障時，由繼電保護動作控制斷路器，使故障設備或線路從 電力系統(tǒng)中迅速切除，保證電力系統(tǒng)內(nèi)無故障設備的運行。 斷路器的構成：開斷元件、支持絕緣的元件、傳動元件、基座以及操動機構 組成。 斷路器分類 按電壓等級分類：按電壓等級分有高壓斷路器 （1010、3535、110110、220220、330330、500KV 500KV ）和低壓斷路器（400V 400V ）。 按滅弧介質分類：少油或斷路器（油僅用來滅弧，帶電部分的絕緣用瓷或有

13、機絕緣材料，用油少）多油式斷路器（油既作絕緣，又用來滅弧，用油多） 空氣斷路器（用壓縮空氣既作絕緣，又用來滅弧）、真空斷路器、六氟化硫斷路 器（以 SF6SF6氣體作滅弧和絕緣）以及自動產(chǎn)氣和磁吹斷路器等。 按安裝環(huán)境分類：屋外式和屋內(nèi)式。 斷路器的主要技術參數(shù)和運行基本要求 主要技術參數(shù)：額定電流、額定電壓、額定開斷電流、分閘時間、合閘時間 以及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定電流等。 運行基本要求：工作可靠性、足夠的開斷能力、滿足電力系統(tǒng)要求的分閘時 間、能實現(xiàn)重合閘、結構簡單、價格低。 8 8、 隔離開關 隔離開關的作用：將電氣設備與帶電部分隔離開，以保證電氣設備能安全地 進行檢修或故障處理；改變運行方式

14、（如在雙母線接線的電路中，可將設備或 線路從一組母線切換至另一組母線上） 隔離開關的分類 按安裝地點分類：屋內(nèi)型和屋外型 按絕緣支柱數(shù)目分類：單立柱式、雙立柱式、三柱式。 按用途分類：輸配電用、發(fā)電機引出線用、變壓器中性點接地用和快分用四 種。 按斷口兩側閉市接地刀情況分類：單接地、雙接地和不接地三種。 按觸頭運動方式分類：水平旋轉式、垂直旋轉式、擺動式和插入式。 按現(xiàn)用操動機構分類：手動、電動和氣動操作等。 按極數(shù)分為單極和三極隔離開關。 對隔離開關的基本要求 就有明顯的斷開點，易于鑒別是否與電源斷開。 斷開點之間，應有可靠的絕緣，即就有足夠的距離，在惡劣的氣象條件下或 過電壓相間閃絡的情況

15、下，不致從斷開點擊穿，以保證檢修人員的人身安全。 運行中應有足夠的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定性，尤其不能因電動力作用而自動斷開， 否則將會造成重大事故。 結構就盡量簡單，動作可靠，對帶有接地刀的隔離開關，必須有閉鎖裝置， 保證先斷開隔離開關再合上接地刀或先斷開接地刀再合上隔離開關的操作要求。 9 9、 互感器 互感器是將高電壓和大電流變換成適合儀表或保護裝置使用的低電壓和電流。 作用： 互感器與測量儀表配合，對設備和線路的電壓、電流、功率等進行測量。 互感器與繼電器或保護裝置配合，對電氣設備、電力系統(tǒng)設備進行保護。 互感器能使測量儀表、繼電保護裝置與電氣設備的高電壓隔離，保證運行值 班員的人身安全和二次設

16、備的安全。 將電路的電壓、電流變換成統(tǒng)一的標準值，以利儀表、繼電器等二次設備標 準化。 互感器的分類 電壓互感器的類型 a a、 電磁式電壓互感受器：單相干式、三芯五柱式、單相油浸式及串級油浸式等。 b b、 電容式電壓互感器：單相油浸式，它由電容分壓器和電磁單元構成。 電流互感器的類型 干式電流互感器：貫穿式、母線式、支持式三種，用天發(fā)電機回路及開關柜 中。 油浸式電流互感器，多用于屋外配電裝置。 串級式電流互感器，幾個中間電流互感器相互串聯(lián)而成。 次箱式電容型電流互感受器 1010、 消弧線圈：主要用于中性點不直接接地的電力系統(tǒng)中，當發(fā)生單相金屬性 接地故障時，補償接地電容電流，使其值在允

17、許的范圍內(nèi)。 消弧線圈是一個帶有鐵芯的電感線圈，鐵芯具有間隙，以使得到較大的電感電 流，線圈的接地側有若干個抽頭，以便在一定的范圍內(nèi)分級調(diào)節(jié)電感的大小。 消弧線圈一般接于變壓器或發(fā)電機的中性點。 1111、 并聯(lián)電抗器作用；削弱空載或輕載線路中的電容效應，降低工頻過電壓； 同時利用其中性點經(jīng)小電抗接地來補償潛供電流，加速潛供電弧的熄滅。 1212、 電力電容器 并聯(lián)補償電容器主要用于增加無功功率以及提高受電端電壓水平。 串聯(lián)補償電容器用于 220KV220KV 及以上的電力系統(tǒng)中，可以提高線路的輸送容量、 系統(tǒng)穩(wěn)定性和合理分布并聯(lián)線間電容等。在 110KV110KV 及以下的系統(tǒng)中，可以改善

18、線路電壓水平，提高配電網(wǎng)絡輸送能力。 靜止補償器由電容器和可控飽和電抗器組成，兼有調(diào)相機及電容器的優(yōu)點。 1313、 調(diào)相機：實際上它是一個空載運行的同步電動機，裝于負荷中心的變電所， 用以補充無功功率、改善功率因數(shù)。 1414、 母線 發(fā)電廠和變電所中各級電壓配電裝置的母線、各種電器之間的連接用導線以 及發(fā)電機、變壓器等電氣設備與相應的配電裝置之間的連接導線稱母線。 作用：匯流、分配、傳輸電力。 母線通常采用鋁材；持續(xù)電流較大時，而且位置又狹窄的變壓器出線端以及 環(huán)境對鋁有腐蝕時，選用銅材；110KV110KV 及以上的配電裝置，當采用硬導線時， 必須有足夠的力學強度和安全系數(shù)，一般常用鋁錳

19、合金材料。 導線（體）的截面形狀 矩形母線：在 35KV35KV 以上的屋外配電裝置，大多數(shù)采用矩形截面母線，矩形 母線散熱較好。 圓形線圈：35KV35KV 以上的屋外配電裝置中，大多數(shù)采用圓形截面母線。因為 圓形截面導線無電場集中的現(xiàn)象，不會引起電暈。在 110KV110KV 及更高電壓的屋外 配電裝置中，一般采用鋼芯鋁芯鋁絞線或管形母線。 大電流母線：對于大容量發(fā)電機，因工作電流很大，可采用多條矩形母線來 增加載流量。每條的截面相同，用母線厚度相同的距離，以利散熱。當每相三 條矩形母線不能滿足要求時，可采用槽形母線。 水內(nèi)冷母線：載流能力比普通母線高幾倍，用于水內(nèi)冷發(fā)電機繞組中。 151

20、5、 絕緣子 絕緣子作用：用來支持導線，并使其絕緣的器件。 絕緣子的分類 按用途分：高壓絕緣子：電站電器絕緣子和線路絕緣子。 低壓絕緣子用于低壓架空線路、低壓布線、通信線路等。 按主絕緣材料分：瓷絕緣子、玻璃絕緣子、有機材料絕緣子和復合絕緣子。 按結構分：A A 型、B B 型和高壓套管。高壓套管供導線穿過墻壁、箱殼等，并 使導體與墻壁、箱、殼等絕緣。高壓套管分充液套管、充氣套管、油浸紙?zhí)坠?和電容套管等。 1616、 變電所二次回路的概念 組成：變電所的電氣二次回路由測量儀表、監(jiān)察裝置、信號裝置、控制和同 步裝置、繼電保護和自動裝置等組成。 作用：保證電氣一次設備安全、可靠運行的重要組成部分

21、。 任務：監(jiān)視電氣一次設備和電力系統(tǒng)的工作狀況、控制電氣一次設備，并在 電氣一次設備及電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能使故障部分迅速退出運行或給值班員 提供信號，以便采取措施及時處理。 1717、 測量和監(jiān)視：為保證電氣設備安全經(jīng)濟運行，必須裝設測量儀表以及記錄 型儀表、同步設置、絕緣監(jiān)察裝置，這些儀表和裝置與電壓互感器、電流互感 器的二次繞組相連接。 1818、 信號回路 、事故信號：當電氣一次設備或電力系統(tǒng)發(fā)生事故時，如任何一臺斷路器因 故障引起掉閘后，隨即發(fā)出音響信號和閃光信號，提醒運行人員，采取措施進 行處理。事故信號就具重復動作的性質。 、預告信號：變電所設備發(fā)生不正常運行和異常運行時，必須發(fā)出預告音響 信號，同時發(fā)出光字信號，通知運行值班員電氣設備發(fā)生了異常運行