變電站的作用與構(gòu)成

變電站的作用與構(gòu)成

1變電站的作用2變電站的構(gòu)成變電站的作用一4、變電站的作用3、電網(wǎng)的構(gòu)成2、電能的傳輸1、電能的產(chǎn)生1.電能的產(chǎn)生

火電廠、熱電廠、水電廠、核電站、風(fēng)電站、太陽能電站1.電能的產(chǎn)生華電內(nèi)蒙古輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量120MW，占地面積300平方公里

位于美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的太陽能電站，占地1.5平方公里的電站由775000塊太陽能板組成，容量48MW。1.電能的產(chǎn)生1.煤炭、石油、天燃?xì)?、水利等隨自然界演化生成的動(dòng)力資源是能量的直接提供者，稱為一次能源。電能是由一次能源轉(zhuǎn)換而成的，稱為二次能源。

2.電能具有轉(zhuǎn)換容易、輸送方便、控制靈活以及清潔、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)；

3.發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的核心，擔(dān)負(fù)著把不同種類的一次能源轉(zhuǎn)換成電能的任務(wù)。依據(jù)使用的一次能源不同，發(fā)電廠大致可分為：火電廠、水電廠、核電站、風(fēng)電廠、太陽能電站等，目前火力發(fā)電仍是主要的發(fā)電方式。2.電能的傳輸1.在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，大型發(fā)電廠往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，發(fā)電廠發(fā)出的電能一般要通過高壓或超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)（包括輸電線路、升壓變壓器、降壓變壓器等）送到負(fù)荷中心，然后在負(fù)荷中心由電壓等級(jí)較低的配電網(wǎng)絡(luò)把電能分配到不同電壓等級(jí)的用戶。2.電能的傳輸

2.三相交流輸電線路傳輸?shù)挠泄β蕿镻=√3UICOSΦ=I2R

當(dāng)輸送的功率一定時(shí)，線路的電壓越高，線路中的電流就越小，所用導(dǎo)線的截面可以減小，用于導(dǎo)線的投資也就越小，同時(shí)線路中的功率損耗電能損耗也都相應(yīng)減少。還可以提高輸送距離（10kV輸送距離為6~20公里，110kV輸送距離為50~150公里，220kV輸送距離為100~300公里）。但電壓U越高，對(duì)絕緣的要求越高，桿塔、變壓器、斷路器等絕緣的投資也越大。綜合上述兩種因素，從輸送電能的經(jīng)濟(jì)性考慮，對(duì)應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離就有一個(gè)最合理的線路電壓。

3.電網(wǎng)的構(gòu)成3.電網(wǎng)的構(gòu)成由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電組成的整體成為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中的輸電、變電、配電三個(gè)部分成為電力網(wǎng)。電力網(wǎng)是將各電壓等級(jí)的輸配電線路和各種類型的變電站連接而成的網(wǎng)絡(luò)。

動(dòng)力系統(tǒng)與電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)關(guān)系圖鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器輸電線路電能用戶熱能用戶電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)變電站作用：變換電壓等級(jí)、匯集電流、

分配電能和調(diào)整電壓。

變換電壓等級(jí)：通過變壓器實(shí)現(xiàn)；

匯集電流，分配電能：通過母線實(shí)現(xiàn)；

調(diào)整電壓：通過調(diào)整變壓器分接頭位置和投切無功設(shè)備（并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器）實(shí)現(xiàn)；4.變電站的作用作分類分類1.按電壓等級(jí)可分為超高壓、高壓、中壓變電站和低壓變電；

低壓變電站：電壓等級(jí)在1kV以下的變電站。中壓變電站：電壓等級(jí)在1kV~10kV的變電站。高壓變電站：電壓等級(jí)高于10kV低于330kV的變電站。超高壓變電站：電壓等級(jí)在330kV及以上的變電站。2.按供電對(duì)象的差異可分為城鎮(zhèn)變電站和農(nóng)業(yè)變電站。分類3.根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位和作用，可分為樞紐變電站、區(qū)域（地方）變電站、末端（用戶）變電站。1）樞紐變電站：位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，電壓等級(jí)一般為220kV及以上，聯(lián)系多個(gè)電源，出線回路多，變電站容量大；全站停電后，將造成大面積停電或系統(tǒng)瓦解，樞紐變電站對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠起到重要作用。2）區(qū)域（地方）變電站：地區(qū)變電站是一個(gè)地區(qū)和一個(gè)中小城市的主要變電站，電壓等級(jí)一般為220kV，全站停電后將造成該地區(qū)或城市的供電紊亂。分類4.按其容量和饋線的多少可分為大、中、小型變電站。5.按是否有人正常運(yùn)行值班可分為有人值班變電站和無人值班變電站。目前我國(guó)電壓等級(jí)為10kV變電站、35kV變電站、110kV變電站、220kV變電站和500kV變電站比較多。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(jiǎn)單地講，我們可以把為了實(shí)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(shí)現(xiàn)的功能命名的。在變電站中，最重要的幾個(gè)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-變電站間隔示意圖變電站的構(gòu)成二變電站的構(gòu)成4、通信自動(dòng)化系統(tǒng)3、電源系統(tǒng)2、土建基礎(chǔ)和構(gòu)架1、電氣設(shè)備5、遙視安防系統(tǒng)

6、防雷接地系統(tǒng)

變電站內(nèi)的電氣設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。

變電站一次設(shè)備主要是用來傳輸、匯集、分配、使用電能的設(shè)備。

變電站主要一次設(shè)備包括：變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電力電容器、電抗器、母線、避雷器等。電氣設(shè)備電氣設(shè)備變電站二次設(shè)備主要是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、控制、測(cè)量、計(jì)量的設(shè)備。變電站主要二次設(shè)備包括：控制屏、測(cè)控屏、保護(hù)屏（含繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置）、站用電低壓配電屏、直流屏、蓄電池、充電機(jī)、不間斷電源（UPS）、接線端子箱、閉鎖設(shè)備、測(cè)量表計(jì)、變送器、熔斷器、二次小開關(guān)、二次電纜、監(jiān)控系統(tǒng)等。土建基礎(chǔ)和構(gòu)架變電站主控樓主控室主控制樓高壓設(shè)備室高壓室特高壓南陽1000千伏設(shè)備構(gòu)架設(shè)備構(gòu)架

設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)備基礎(chǔ)及站區(qū)道路電纜溝電源系統(tǒng)1.交流系統(tǒng)2.直流系統(tǒng)3.逆變電源.

交流系統(tǒng)：變電站站用電交流系統(tǒng)是保證變電站安全可靠輸送電能的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。站用電主要為變電站內(nèi)的一二次設(shè)備提供電源。其中包括：主變壓器冷卻系統(tǒng)電源，交流操作電源，直流系統(tǒng)用交流電源，設(shè)備的加熱、驅(qū)潮、照明電源，設(shè)備室通風(fēng)電源、設(shè)備室SF6氣體監(jiān)測(cè)裝置電源、UPS交流電源、變電站生活、照明電源等。

變電站站用電系統(tǒng)主要由：站用變壓器、380V交流電源屏、饋線和用電元件等組成，接線一般都采用單母線分段的方式。交流系統(tǒng)直流系統(tǒng)

直流系統(tǒng)：變電站直流系統(tǒng)為變電站的繼電保護(hù)、控制、信號(hào)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等直流負(fù)荷提供可靠的直流電源,同時(shí)也為操作提供可靠的操作電源,因此直流系統(tǒng)的可靠與否,對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,是變電站安全運(yùn)行的保證。直流系統(tǒng)設(shè)備主要包括：充電機(jī)、蓄電池、絕緣監(jiān)察裝置、直流饋電屏、直流分電屏等。直流系統(tǒng)直流供電設(shè)備連接到主控室直流饋電屏的直流母線上,由直流母線分別引出保護(hù)電源、操作電源、儲(chǔ)能電源、事故照明電源等供相應(yīng)的直流負(fù)荷使用。直流系統(tǒng)。

交流電源一般取自系統(tǒng)，它無法貯存，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)造成發(fā)電廠與變電所交流電全停，這樣我們的控制系統(tǒng)及保護(hù)裝置將無法工作。直流電源系統(tǒng)一般配有一定容量的蓄電池，平時(shí)由交流電通過充電機(jī)對(duì)蓄電池充電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障使交流電失去時(shí)，蓄電池能繼續(xù)為控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置提供電源，確保發(fā)電廠與變電所的正常運(yùn)行與事故處理。

什么叫逆變：利用晶閘管電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，這樣對(duì)應(yīng)于整流的逆變過程成為逆變。什么是UPS：當(dāng)正常交流供電中斷時(shí)，將蓄電池輸出的直流變換成交流持續(xù)供電的電源設(shè)備。也成為不間斷電源。直流系統(tǒng)電源系統(tǒng)不間斷電源能保證在變電站正常運(yùn)行和事故狀態(tài)下為計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、自動(dòng)化儀表等提供不間斷的交流電源，在變電站全站停電的情況下，UPS裝置滿負(fù)荷，可連續(xù)供電半小時(shí)以上。

UPS本體包括:輸入隔離變壓器、輸出隔離變壓器、整流器、逆變器、靜態(tài)旁路開關(guān)、手動(dòng)維修開關(guān)、直流隔離二極管、控制單元、顯示單元等。

通信自動(dòng)化系統(tǒng)變電站是輸配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)的主要監(jiān)控點(diǎn)。近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電壓等級(jí)和電網(wǎng)復(fù)雜程度也大大的提高。傳統(tǒng)變電站一次設(shè)備和二次設(shè)備已無法滿足降低變電站造價(jià)和提高變電站安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平這兩方面的要求。而現(xiàn)在變電站所采用的綜合自動(dòng)化技術(shù)是將站內(nèi)繼電保護(hù)，監(jiān)控系統(tǒng)，信號(hào)采集，遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)等結(jié)合為一個(gè)整體，使硬件資源共享，用不同的模式軟件來實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備的各種功能。用局域網(wǎng)來代替電纜，具有可靠、安全、便于維護(hù)等特點(diǎn)。遙視安防系統(tǒng)1.遙視監(jiān)控2.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警3.紅外線探測(cè)

遙視安防系統(tǒng)遙視系統(tǒng)主要由：攝像機(jī)、探頭、紅外探測(cè)器和云臺(tái)組成。其作用如下：

1.設(shè)備監(jiān)視隨著無人值守變電站管理模式的推廣和變電站綜合自動(dòng)化水平的不斷提升,傳統(tǒng)的“四遙”(遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào))功能已不能滿足變電站運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù)的需要。通過遙視監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀、現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)、站內(nèi)環(huán)境等信息,成為保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的一種重要技術(shù)手段。對(duì)無人值守變電站的遠(yuǎn)方監(jiān)視、操作和事故判斷處理提供直觀的畫面支持。遙視安防系統(tǒng)遙視安防系統(tǒng)遙視安防系統(tǒng)遙視安防系統(tǒng)

2.防火防盜變電站撤人后，萬一變電站發(fā)生火警，往往因?yàn)椴荒芗皶r(shí)發(fā)現(xiàn)而延誤了處理，造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大。此外，變電站有盜賊闖入時(shí)，也缺乏有效的防御手段，為此，在高壓室和主控室等地點(diǎn)裝設(shè)一批探頭，在圍墻四周安裝對(duì)射式紅外探頭或高壓脈沖電子圍欄，當(dāng)有人闖入時(shí)，就會(huì)向后臺(tái)發(fā)出告警信息，同時(shí)聯(lián)動(dòng)切換攝像機(jī)換面，記錄下當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的情況，為警方提供影像證據(jù)和破案線索。安防系統(tǒng)報(bào)警裝置紅外探測(cè)器對(duì)射式紅外線探測(cè)電子圍欄

消防系統(tǒng)消防系統(tǒng):一旦火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警和有效滅火。變電站消防系統(tǒng)可分為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)兩大部分。

1.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng):用于探測(cè)初期火災(zāi)并發(fā)出警報(bào)，以便采取相應(yīng)措施。報(bào)警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕和火災(zāi)報(bào)警控制器組成。（1）火災(zāi)探測(cè)器是組成火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要組件，其作用是監(jiān)視被保護(hù)區(qū)域有無火災(zāi)發(fā)生。若發(fā)現(xiàn)火情，可將火災(zāi)的特征物理量，如溫度、煙霧、氣體和輻射光等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并立即動(dòng)作，向火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)送報(bào)警信號(hào)。感煙探測(cè)器感煙探測(cè)器

消防系統(tǒng)（2）手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕在每個(gè)防火分區(qū)至少應(yīng)設(shè)置一只。從一個(gè)防火分區(qū)的任何位置到最鄰近的一個(gè)火災(zāi)報(bào)警按鈕的步行距離不應(yīng)大于30米。手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕宜設(shè)置在公共活動(dòng)場(chǎng)所的出入口處，按鈕應(yīng)設(shè)置在明顯的和便于操作的部位，安裝在墻上時(shí)其底邊距地高度宜為1.3-1.5米，且應(yīng)有明顯的標(biāo)志。（3）火災(zāi)報(bào)警控制器擔(dān)負(fù)著為火災(zāi)報(bào)警提供穩(wěn)定的工作電源；監(jiān)視探測(cè)器及系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)；接受、轉(zhuǎn)換、處理火災(zāi)探測(cè)器輸出的報(bào)警信號(hào)；進(jìn)行聲光報(bào)警；指示報(bào)警的具體部位及時(shí)間；同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)輔助控制等任務(wù)。手動(dòng)報(bào)警器消防系統(tǒng)2.主變專用消防裝置有水噴霧滅火系統(tǒng)、主變排油注氮滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)等多種形式。（1）水噴霧滅火系統(tǒng)：一般設(shè)置在室外，此系統(tǒng)是通過兩種信號(hào)來啟動(dòng)的，一是安裝在變壓器器身上的感應(yīng)裝置啟動(dòng)，二是變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘，系統(tǒng)收到這些信號(hào)后啟動(dòng)水泵，打開著火變壓器的雨淋閥，向著火變壓器噴出霧狀水網(wǎng)，進(jìn)行滅火。水噴淋系統(tǒng)

消防系統(tǒng)（2）排油注氮滅火系統(tǒng)：此系統(tǒng)是通過兩種信號(hào)來啟動(dòng)的，一是變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘和壓力釋放裝置動(dòng)作；二是溫度保護(hù)和瓦斯保護(hù)動(dòng)作。系統(tǒng)收到信號(hào)后，打開快速排油閥將壓力釋放，防止變壓器爆炸。同時(shí)關(guān)閉油枕斷流閥，使變壓器本體油位下降至頂蓋下方20厘米，并將油枕內(nèi)的油與本體隔離。在油排出3秒后，氮?dú)鈴淖儔浩鞯撞窟M(jìn)入本體內(nèi)，氮?dú)獾淖⑷牒驮谟椭械臄嚢?，使得油溫立刻降低到閃點(diǎn)之下，使火在1分鐘內(nèi)熄滅。注入氮?dú)鈱⒊掷m(xù)45分鐘以冷卻變壓器本體及頂蓋，防止重燃。主變排油注氮滅火系統(tǒng)集報(bào)警與滅火系統(tǒng)于一身，可防止變壓器爆炸，制造較簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用較小，但需對(duì)變壓器本體進(jìn)行改造，一旦系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和變壓器的影響會(huì)很大。主變壓器充氮滅火裝置

消防系統(tǒng)3.移動(dòng)式滅火器：主要有干粉滅火器、二氧化碳滅火器和泡沫滅火器，目前變電站內(nèi)根據(jù)房間面積和規(guī)范要求主要配置手提式干粉滅火器、小車式干粉滅火器和手提式二氧化碳滅火器。在同一滅火器配置場(chǎng)所，宜配置操作方法相同的滅火器，以避免在滅火時(shí)造成混亂，且便于平時(shí)訓(xùn)練和維修。4.其他：消防水系統(tǒng)、防火封堵等防火措施消防系統(tǒng)滅火器消防栓防雷接地系統(tǒng)防雷裝置避雷針避雷器避雷線接地裝置接地網(wǎng)接地體

避雷器避雷器的作用：避雷器是變電站“四小器（電壓互感器、電流互感器、避雷器、耦合電容器）”之一，是防止變電站設(shè)備受沖擊過電壓而造成損害的重要設(shè)備。避雷器可以防止雷電、操作、陡波沖擊過電壓對(duì)變電設(shè)備造成的傷害，同時(shí)還有承受短時(shí)工頻過電壓得能力。110kVTV與避雷器避雷器

避雷針避雷針的作用：為保護(hù)電氣設(shè)備