高职高专《电力生产概论(第三版)》课件电网篇第13章变电站.ppt

1、电力生产概论电力生产概论yo变压器变压器仪用变压器仪用变压器一一二二变变 电电 站站 开关设备开关设备三三电气主接线方式电气主接线方式四四防雷保护防雷保护变电站的运行维护变电站的运行维护五五六六电电 网网 篇篇v 电力网是由不同电压等级的电力网是由不同电压等级的输电线路输电线路和和变电站变电站组成。电力网的作用是输送、组成。电力网的作用是输送、控制和分配电能。控制和分配电能。v 电力网按其供电范围的大小和电压等级的高低可分为地方电力网、区域电力电力网按其供电范围的大小和电压等级的高低可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网络等三种类型。网及超高压远距离输电网络等三种类型。（1 1）地方

2、电力网地方电力网是指电压不超过是指电压不超过110kV110kV，输送距离在几十，输送距离在几十kmkm内的电力网，内的电力网，主要是指一般城市、工矿区、农村配电网络。主要是指一般城市、工矿区、农村配电网络。（2 2）区域电力网区域电力网的电压等级在的电压等级在110kV220kV110kV220kV，它把范围较广地区的发电厂，它把范围较广地区的发电厂联系在一起，通过较长的输电线路向较大范围内的各种用户输送电能。联系在一起，通过较长的输电线路向较大范围内的各种用户输送电能。（3 3）超高压远距离输电网络超高压远距离输电网络主要由电压为主要由电压为330kV330kV和和500kV500kV的远

3、距离输电线路的远距离输电线路组成，它担负着将远距离大容量发电厂的电能送往负荷中心的任务，同时往组成，它担负着将远距离大容量发电厂的电能送往负荷中心的任务，同时往往还联系几个区域电力网以形成跨省（区）的、甚至国与国之间的联合电力往还联系几个区域电力网以形成跨省（区）的、甚至国与国之间的联合电力系统。系统。电力系统示意图电力系统示意图 变电站概述变电站概述v变电站的任务是汇集电源、升降电压、分配电变电站的任务是汇集电源、升降电压、分配电能。能。v变电站的类型：可分为变电站的类型：可分为升压变电站、降压变电升压变电站、降压变电站站；按设备布置的地点分为；按设备布置的地点分为户外变电站和户内变户外变电

4、站和户内变电站及地下变电站电站及地下变电站等；按变电所的容量和重要性等；按变电所的容量和重要性又可分为又可分为枢纽变电站、中间变电站和终端变电站枢纽变电站、中间变电站和终端变电站。变电站示意图变电站示意图 变压器（一）变压器（一）v变压器是利用电磁感应原理，把一种电压的等级的交流变压器是利用电磁感应原理，把一种电压的等级的交流电能转换成频率相等的另一种电压等级的交流电能。电能转换成频率相等的另一种电压等级的交流电能。v变压器的基本工作原理：在变压器的铁芯上套有两个相变压器的基本工作原理：在变压器的铁芯上套有两个相互绝缘的绕组，绕组之间只有磁的耦合而没有电的联系。互绝缘的绕组，绕组之间只有磁的耦

5、合而没有电的联系。其中绕组其中绕组1 1接交流电源，称为原绕组或一次绕组；绕组接交流电源，称为原绕组或一次绕组；绕组2 2接负载，称为副绕组或二次绕组。由于感应电动势的大接负载，称为副绕组或二次绕组。由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此，改变原、副绕组的匝数小与绕组的匝数成正比，因此，改变原、副绕组的匝数即可改变副绕组的电压，变压器因此而得名。即可改变副绕组的电压，变压器因此而得名。变压器的工作原理变压器的工作原理变压器（二）变压器（二）v 变压器的分类变压器的分类 按用途分类：可分为按用途分类：可分为电力变压器电力变压器(主要用在输配电系统中，又主要用在输配电系统中，又分为升压变压器

6、、降压变压器、联络变压器和厂用变压器分为升压变压器、降压变压器、联络变压器和厂用变压器)、仪仪用互感器用互感器(电压互感器和电流互感器电压互感器和电流互感器)、特种变压器特种变压器。按绕组数目分类：可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多按绕组数目分类：可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。绕组变压器和自耦变压器。按铁心结构分类：有心式变压器和壳式变压器。按铁心结构分类：有心式变压器和壳式变压器。按相数分类：有按相数分类：有单相变压器单相变压器、三相变压器三相变压器和和多相变压器多相变压器。按冷却介质和冷却方式分类，可分为按冷却介质和冷却方式分类，可分为油浸式变压器油浸式变压

7、器(包括油浸包括油浸自冷式、油浸风冷式，油浸强迫油循环式自冷式、油浸风冷式，油浸强迫油循环式)、干式变压器干式变压器、充气充气式变压器式变压器。电力变压器按容量大小分：电力变压器按容量大小分：小型变压器、中型变压器、大型小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器变压器和特大型变压器。变压器（三）变压器（三）v 电力变压器的基本结构：电力变压器的基本构成部分有铁心、绕组、绝缘套电力变压器的基本结构：电力变压器的基本构成部分有铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件。管、油箱及其他附件。（1 1）铁心铁心：铁芯通常使用饱和磁通密度高，导磁率大和铁耗（涡流损耗和：铁芯通常使用饱和磁通密度高，导磁率

8、大和铁耗（涡流损耗和磁滞损耗）少的硅钢片，一片一片涂以绝缘漆叠装而成。磁滞损耗）少的硅钢片，一片一片涂以绝缘漆叠装而成。（2 2）绕组：绕组：是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成圆筒形螺是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成圆筒形螺旋体，为便于绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯柱，高压绕组套在低压绕组外旋体，为便于绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯柱，高压绕组套在低压绕组外面。面。（3 3）油箱油箱：以便将组装好的铁芯和绕组装入其中，并且要将变压器绝缘和：以便将组装好的铁芯和绕组装入其中，并且要将变压器绝缘和散热用的油装入，以保证变压器正常工作。变压器油箱用软钢板焊接而成，散热用的油装入

9、，以保证变压器正常工作。变压器油箱用软钢板焊接而成，中、小型变压器为增加散热表面采用管式油箱，现代大型变压器均采用了钟中、小型变压器为增加散热表面采用管式油箱，现代大型变压器均采用了钟罩式结构的散热器式油箱。罩式结构的散热器式油箱。（4 4）绝缘套管绝缘套管：使引线与油箱绝缘，绝缘套管一般是瓷质的，其结构取决：使引线与油箱绝缘，绝缘套管一般是瓷质的，其结构取决与电压等级。与电压等级。（5 5）变压器的铭牌参数变压器的铭牌参数有：额定容量、额定运行时的视在功率、额定电压、有：额定容量、额定运行时的视在功率、额定电压、额定电流和额定频率。额定电流和额定频率。大型变压器大型变压器小型变压器小型变压器

10、仪用互感器（一）仪用互感器（一）v 为了为了测量和继电保护测量和继电保护的需要，必须使用仪用互感器。仪用互感器的任务是：的需要，必须使用仪用互感器。仪用互感器的任务是：（1 1）把一次系统的）把一次系统的高电压和大电流高电压和大电流按比例变换成按比例变换成低电压和小电流低电压和小电流，以便，以便提供测量和继电保护所需的信号，并使测量仪表和继电保护装置标准化；提供测量和继电保护所需的信号，并使测量仪表和继电保护装置标准化；（2 2）把电力系统处于高电位的一次系统部分与处于低电位的测量仪表和）把电力系统处于高电位的一次系统部分与处于低电位的测量仪表和继电保护部分隔离开来，以保证设备和运行人员的人身

11、安全。继电保护部分隔离开来，以保证设备和运行人员的人身安全。v 电压互感器电压互感器：电压互感器的一次绕组跨接（：电压互感器的一次绕组跨接（并联并联）在所需测量的电压上，）在所需测量的电压上，互感器的负载则是并接在二次绕组上的仪表和继电器的电压线圈上。电压互感器的负载则是并接在二次绕组上的仪表和继电器的电压线圈上。电压互感器实质上为一互感器实质上为一容量极小的降压变压器容量极小的降压变压器。电压互感器的类型按结构分为：单相、三相三心柱和三相五心柱；按电压互感器的类型按结构分为：单相、三相三心柱和三相五心柱；按冷却方式分为干式、塑料浇注式和油浸式；按互感器的安装位置又分为户冷却方式分为干式、塑料

12、浇注式和油浸式；按互感器的安装位置又分为户内式和户外式；按工作原理又可分为电磁式和电容分压式。内式和户外式；按工作原理又可分为电磁式和电容分压式。电压互感器使用时电压互感器使用时二次侧不允许短路二次侧不允许短路，而且，而且二次侧必须有一端接地二次侧必须有一端接地，用于保护和测量时均应注意连接的极性。用于保护和测量时均应注意连接的极性。仪用互感器（二）仪用互感器（二）v电流互感器电流互感器：一次线圈：一次线圈串联串联在一次主电路中，匝数很少在一次主电路中，匝数很少（有的甚至只有一匝），而二次线圈匝数很多，并且二（有的甚至只有一匝），而二次线圈匝数很多，并且二次侧所接的仪表和继电器等的线圈阻抗非常

13、小，所以正次侧所接的仪表和继电器等的线圈阻抗非常小，所以正常情况下，电流互感器的二次侧几乎是处于常情况下，电流互感器的二次侧几乎是处于短路状态短路状态下下运行的。运行的。按安装地点可分为户内式和户外式；按一次绕组匝数按安装地点可分为户内式和户外式；按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式；按安装方式可分为穿墙式、母可分为单匝式和多匝式；按安装方式可分为穿墙式、母线式、支柱式和套管式；按绝缘方式可分为干式、浇注线式、支柱式和套管式；按绝缘方式可分为干式、浇注式和油浸式。式和油浸式。互互 感感 器器开关设备（一）开关设备（一）v 开关设备的作用是开关设备的作用是用来接通或开断电路用来接通或开断电路。v

14、开关设备根据它们功能的不同分为：开关设备根据它们功能的不同分为：（1 1）高压断路器高压断路器：既能开断负载电流又能开断高达数百千安短：既能开断负载电流又能开断高达数百千安短路电流。路电流。（2 2）隔离开关隔离开关：只起隔离电压的作用不需开断电流。：只起隔离电压的作用不需开断电流。（3 3）负荷开关负荷开关：用来接通或开断负荷电流。：用来接通或开断负荷电流。v 高压断路器高压断路器：除了要在正常情况下根据运行需要：除了要在正常情况下根据运行需要开断和关合负载开断和关合负载电流电流外，还必须能外，还必须能在电力系统发生短路故障时切断高达数百千安在电力系统发生短路故障时切断高达数百千安的短路电流

15、的短路电流。高压断路器按灭弧方式不同分为高压断路器按灭弧方式不同分为油断路器、空气压缩断路器和油断路器、空气压缩断路器和六氟化硫（六氟化硫（SF6SF6）断路器）断路器。它主要包括三个部分：开断部分、操。它主要包括三个部分：开断部分、操动和传动部分、绝缘部分。动和传动部分、绝缘部分。六氟化硫（六氟化硫（SF6SF6）断路器）断路器开关设备（二）开关设备（二）v 隔离开关隔离开关的作用是使在电力系统中运行的各种高压电器设备与电的作用是使在电力系统中运行的各种高压电器设备与电源之间形成可靠的源之间形成可靠的绝缘间隔绝缘间隔，以便对以退出运行的电器设备进行，以便对以退出运行的电器设备进行试验和检修。

16、隔离开关一般试验和检修。隔离开关一般装设在断路器两侧装设在断路器两侧，要求它的触头必，要求它的触头必须暴露在空气中，有明显、清晰、可见的断开点，须暴露在空气中，有明显、清晰、可见的断开点，由于隔离开关没有灭弧装置，所以不能用它断开负荷和短路电由于隔离开关没有灭弧装置，所以不能用它断开负荷和短路电流，必须与断路器串联配合使用，在操作时必须按流，必须与断路器串联配合使用，在操作时必须按倒闸操作规则倒闸操作规则进行。进行。v 负荷开关负荷开关是一种具有小开断容量的开关电器，主要用于是一种具有小开断容量的开关电器，主要用于1035kV的小容量配电系统中，专门用于的小容量配电系统中，专门用于开断和闭合电

17、路中的负载电流或开断和闭合电路中的负载电流或一定范围内的过载电流一定范围内的过载电流，因此，负荷开关上一般装有具有一定灭，因此，负荷开关上一般装有具有一定灭弧能力的灭弧装置。弧能力的灭弧装置。隔离开关隔离开关电气主接线方式（一）电气主接线方式（一）v电气主接线电气主接线是由发电厂或变电站的所有高压电气设备是由发电厂或变电站的所有高压电气设备（包括发电机、变压器、高压开关电器、互感器、电抗（包括发电机、变压器、高压开关电器、互感器、电抗器、避雷器几线路等）通过连接线组成的器、避雷器几线路等）通过连接线组成的用来汇集和分用来汇集和分配电能的电路配电能的电路。v电气主接线按有无汇流母线划分为有母线接

18、线、无母线电气主接线按有无汇流母线划分为有母线接线、无母线接线两大类。接线两大类。有母线接线有母线接线包括单母线接线、双母线接线、包括单母线接线、双母线接线、是否有旁路母线的单母线和双母线接线；是否有旁路母线的单母线和双母线接线；无母线接线无母线接线包包括单元接线、桥形接线和多角形接线。括单元接线、桥形接线和多角形接线。电气主接线方式（二）电气主接线方式（二）v 有母线接线有母线接线：（1 1）单母线接线单母线接线：单母线接线的优点是接线简单、清晰，使用设备少、投资小、：单母线接线的优点是接线简单、清晰，使用设备少、投资小、运行操作方便；主要缺点是可靠性和灵活性较差。运行操作方便；主要缺点是可

19、靠性和灵活性较差。通常对单母线采取单母线分段接线和单母线分段带旁路母线接线来提高供电可通常对单母线采取单母线分段接线和单母线分段带旁路母线接线来提高供电可靠性、缩小事故范围等。靠性、缩小事故范围等。（2 2）双母线接线双母线接线：具有两组汇流母线，每回路通过一台断路器和两组隔离开关：具有两组汇流母线，每回路通过一台断路器和两组隔离开关分别与两组汇流母线相连，两组汇流母线通过母线联络断路器（简称母联）相连。分别与两组汇流母线相连，两组汇流母线通过母线联络断路器（简称母联）相连。双母线接线的优点是：具有较高的可靠性、调度灵活、扩建方便。它的缺点是：双母线接线的优点是：具有较高的可靠性、调度灵活、扩

20、建方便。它的缺点是：接线复杂、设备多、造价高；配电装置复杂、经济性较差；特别是倒闸操作过程接线复杂、设备多、造价高；配电装置复杂、经济性较差；特别是倒闸操作过程中，隔离开关作为操作电器，容易引起误操作，对实现自动化也不便。中，隔离开关作为操作电器，容易引起误操作，对实现自动化也不便。（3 3）3/23/2接线接线：3/23/2接线具有较高的可靠性和灵活性，在大型发电厂和变电站接线具有较高的可靠性和灵活性，在大型发电厂和变电站330500kV330500kV的超高压配电装置中得到广泛应用。的超高压配电装置中得到广泛应用。v 无母线接线无母线接线主要是指主要是指桥形接线桥形接线和和角形接线角形接线

21、。在城网配电变电站广泛采用内桥接线，。在城网配电变电站广泛采用内桥接线，通常角形接线用于不考虑扩建的水电站。通常角形接线用于不考虑扩建的水电站。单母线接线单母线接线单母线接线单母线接线双母线接线双母线接线3/23/2接线接线桥形接线桥形接线三角形接线三角形接线防雷保护防雷保护v避雷器避雷器是用来是用来限制过电压限制过电压的一种主要保护电器，的一种主要保护电器，广泛用于电力系统中保护变压器、旋转电机、电广泛用于电力系统中保护变压器、旋转电机、电缆、电容器组等发、变、用等电器设备的绝缘。缆、电容器组等发、变、用等电器设备的绝缘。避雷器与被保护的电气设备避雷器与被保护的电气设备并联并联，其放电电其放

22、电电压应低于被保护设备的耐压值压应低于被保护设备的耐压值。当线路上有雷电。当线路上有雷电波侵入时，首先击穿避雷器对地放电，从而保护波侵入时，首先击穿避雷器对地放电，从而保护了设备的绝缘。了设备的绝缘。避雷器避雷器变电站的运行维护变电站的运行维护v发电厂和变电所要随时监视其设备正常运行或不正常运发电厂和变电所要随时监视其设备正常运行或不正常运行的状态、开关的投切、保护的动作与否、自动化装置行的状态、开关的投切、保护的动作与否、自动化装置的运行情况等。的运行情况等。v发电厂和变电所控制室中通常装有各种发电厂和变电所控制室中通常装有各种监视仪表监视仪表，如电，如电流表、电压表、功率表、频率表等，其中有的是作为运流表、电压表、功率表、频率表等，其中有的是作为运行记录用，有的只是为了监视越限情况。控制室内还装行记录用，有的只是为了监视越限情况。控制室内还装有灯光监视信号、音响信号等。有灯光监视信号、音响信号等。v发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，其控制发电厂和变电所的控制对象主要是高压断路器，其控制多用集中控制方式。多用集中控制方式。作作 业业 v1.变电站中有哪些主要电气设备变电站中有哪些主要电气设备?v2.电力变压器有哪些主要部件？电力变压器有哪些主要部件？v3.电力系统中仪用互感器的任务是什么？电力系统中仪用互感器的任务是什么？