1、變電站、繼電保護基礎知變電站、繼電保護基礎知識識綜述綜述n1. 電力系統概述：電力系統概述：n2.2.變電站基礎知識變電站基礎知識n3.3.運動的基本概念運動的基本概念n1. 電力系統概述：電力系統概述：1.1 電力系統定義：電力系統定義：電力系統是電能生產、變換、輸送、分配、消費的各種設備按照一定的技術和經濟要求有機組成的一個統一系統的總稱。簡言之，電力系統是由發電機、變壓器、輸電線路、用電設備組成的網絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網絡中的所有設備。 1.2 動力系統的構成動力系統的構成n 動力系統是由鍋爐（反應堆）、汽輪機（水輪機）、發電機等生產電能的設備，變壓器、輸電線路等變換、輸

2、送、分配電能的設備，電動機、電熱電爐、家用電器、照明等各種消耗電能的設備以及測量、保護、控制乃至能量管理系統所組成的統一整體。 1.3 電力系統的電壓等級電力系統的電壓等級n額定電壓額定電壓 通常取線路始末電壓的算術平均值作為用電設備以及通常取線路始末電壓的算術平均值作為用電設備以及電力網的額定電壓。電力網的額定電壓。 額定電壓等級 n由于用電設備的允許電壓偏移為5%，而延線路的電壓降落一般為10%，這就要求線路始端電壓為額定值的105%，以保證末端電壓不低于95%。發電機往往接于線路始端，因此發電機的額定電壓為線路的105%。通常，6.3KV多用于50MW及以下的發電機；10.5KV用于25

3、100MW的發電機；13.8KV用于125MW的汽輪發電機和72.5MW的水輪發電機；15.75KV用于200MW的汽輪發電機和225MW的水輪發電機；18KV用于300MW的汽輪發電機。n變壓器的一次額定電壓：升壓變壓器一般與發電機直接相連，故與發電機相同，見表中有“*”降壓變壓器相當于用電設備，故與線路相同。n變壓器的二次額定電壓：考慮到變壓器內部的電壓降落一般為5%，故比線路高5%10%。只有漏抗很小的、二次測線路較短和電壓特別高的變壓器，采用5%。n習慣上把1KV以上的電氣設備稱為高壓設備反之為低壓設備。n電壓等級的使用范圍：電壓等級的使用范圍： 500、330、220KV多半用于大電

4、力系統的主干線； 110KV既用于中小電力系統的主干線，也用于大電力系統的二次網絡； 35、10KV既用于大城市或大工業企業內部網絡，也廣泛用于農村網絡。 大功率電動機用3、6、10KV，小功率電動機用220、380V； 照明用220、380V。 1.4 電力系統中性點的運行方式電力系統中性點的運行方式n中性點非直接接地系統中性點非直接接地系統 小電流接地系統，也稱小接地短路電流系統。 供電可靠性高，但對絕緣水平要求高。電壓等級較高的系統，絕緣費用在設備總價格中占相當大比重，故多用于60KV級以下的系統。 當 36KV網絡接地電流30A 10KV網絡接地電流20A 3560KV網絡接地電流10

5、A 采用中性點不接地運行方式 反之，采用中性點經消弧線圈接地方式。n中性點直接接地系統：中性點直接接地系統： 大電流接地系統，也稱大接地短路電流系統。 單相接地需跳閘，但對絕緣水平要求不高。110KV及以上系統采用。2. 變電站基礎變電站基礎2.1 定義：定義： 電力網中的線路連接點，用于交換電壓、交換功率和匯集、分配電能的設施。2.2 分類：分類： 根據變電站在系統中的地位和作用可分為以下幾類：n樞紐變電站：在系統處于樞紐地位，一般為500或330KV。全所停電，引起系統解列或癱瘓。n中間變電站：一般設在高壓和超高壓主要環線線路或系統主要干線的接口處，起中間環節作用，電壓為220330KV。

6、全所停電，引起區域網解列。 n地區變電站：主要給所屬地區供電，電壓一般為110220KV。全所停電，引起所屬地區停電。n企業變電站：工礦企業專用變電站，電壓一般為110KV，中大企業多為220KV。全所停電，引起該企業停電。n終端變電站：在輸電線路的終端，直接向用戶供電，電壓多為110KV。全所停電，引起用戶停電。n開關站：無變壓器，只起匯集、分配電能的作用，電壓為10KV。 它主要包括一次設備和二次設備。 2.3 一次設備：一次設備：2.3.1 定義和分類：定義和分類： 通常把生產、輸送、變換電壓、分配電能的設備稱為一次設備，分類如下：n生產和變換電能的設備：發電機、變壓器、電動機。n接通和

7、斷開電路的開關設備：斷路器、隔離開關、熔斷器、接觸器等。n限制短路電流或防御過電壓的設備：電抗器、避雷器。n接地裝置n載流導體：母線、電纜、架空線路。n補償裝置：調相機、靜止補償器、電容器、并聯電抗器。n儀用互感器：電流互感器、電壓互感器2.3.2 電力變壓器：電力變壓器：n定義：定義： 借助于電磁感應作用，將一種交流電壓和電流變成相同頻率的另一種或幾種不同電壓或電流，并用于電力系統輸電、配電和用電的電氣設備。n分類：分類： 相數：單相、三相、多相變壓器。 繞組數：雙繞組、三繞組、多繞組、自藕變壓器。 用途：升壓、降壓變壓器。 調壓方式：有載調壓、無勵磁調壓、無分接變壓器。 絕緣介質：油侵、干

8、式變壓器。 文字符號：TM(新) B(舊)圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示：2.3.3 斷路器：n用途：用途： 在正常或故障狀態下，接通或斷開高壓電路的專用電器。斷路器的觸頭裝有特殊的滅弧裝置，能迅速的斷開短路電流，切斷故障電路。n分類：分類： 根據滅弧介質 （1）油斷路器：結構簡單，價格便宜。檢修時間短，易燃。少油斷路器在10220KV得到廣泛應用。 （2）壓縮空氣斷路器：通流及開斷能力大，動作時間短；但結構復雜，需配置空氣壓縮系統，噪聲大。多用于110KV及以上系統中。 （3）真空斷路器真空斷路器：體積小，開斷能力強，開斷時間短，可頻繁操作，不需經常檢修（可開斷額定短路電流3050次

9、），無污染。用于1035KV系統中，正逐步替代少油斷路器。 （4）SF6 斷路器斷路器：通流及開斷能力大，可頻繁操作，不需經常檢修（1020年）；但價格較貴。可用于10500KV系統中。n操作機構操作機構 斷路器的操作機構是使斷路器分閘、合閘，并將斷路器保持在合閘狀態的設備。 電磁操作機構電磁操作機構：制造簡單，成本低；但合閘消耗功率大，時間長，結構笨重。廣泛用于110KV及以下的斷路器中。 彈簧操作機構彈簧操作機構：交流化操作。用于1035KV的斷路器中。 液壓式操作機構液壓式操作機構：體積小，操作平穩，無噪聲，可交流操作；但結構復雜。在110KV及以上少油和SF6斷路器得到廣泛應用。 氣動

10、操作機構氣動操作機構：可用于各電壓等級，多用于空氣斷路器。 圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示：文字符號：QF(新) DL(舊)2.3.4 隔離開關：隔離開關：文字符號：QS(新) G(舊)n用途：用途： 主要起隔離電壓和切換電路的作用。無滅弧裝置。注意應“先開后斷”。可手動操作，也可電動操作（110KV及以上）。n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示：2.3.5 電力電容器電力電容器 n用途：用途： 并聯連接于交流電力系統中，用于補償感性無功功率，改善功率因數，改善電壓質量，降低線路損耗，提高系統或變壓器的有功輸出。n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：C 2.3.7

11、熔斷器熔斷器 n用途：用途： 用于高壓小容量電路中，作為過載和短路故障的保護設備。n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示：文字符號：FU(新) RD(舊)2.3.8 避雷器避雷器 n用途：用途： 限制系統可能出現的雷電和操作過電壓。n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示：文字符號:F2.3.9 電流互感器電流互感器 n 作用：作用： 將一次回路的大電流變為二次回路標準的小電流，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化；使二次設備與高電壓部分隔離，保證人身和設備的安全。n電流互感器二次側阻抗很小，相當于短路。嚴禁將電流互感器二次側開路。因為開路一是會產生數千伏的高電壓，危及設備及人身安全；二是由于

12、鐵芯內的磁通劇增，電流互感器嚴重發熱將其燒毀；三是鐵芯飽和產生剩磁使電流互感器誤差增大。電流互感器二次回路不允許安裝熔斷器。 n圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示： 文字符號：TA(新) LH(舊)2.3.10 電壓互感器電壓互感器 n作用：作用： 將一次回路的大電壓變為二次回路標準的小電壓，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化；使二次設備與高電壓部分隔離，保證人身和設備的安全。n 注意：注意： 電壓互感器二次側阻抗很大，相當于開路。嚴禁將電壓互感器二次側短路。因為斷路一是會產生很大的短路電流，故電壓互感器二次回路必須安裝熔斷器或空氣開關。 圖形及文字符號表示：圖形及文字符號表示：文字符號：

13、TV（新） YH（舊） 2.4 二次設備：二次設備：n定義和分類：定義和分類： 對一次設備進行監察、測量、控制和保護的輔助設備稱為二次設備。 它主要包括測量、計量儀表，繼電保護和自動裝置，遠動裝置，通信裝置，操作電源系統。n二次回路二次回路 二次設備按一定的順序連成的電路稱為二次電路或二次回路。它包括交流電壓回路、交流電流回路、控制和信號回路、繼電保護及自動裝置回路、操作電源系統。n電壓互感器的二次回路電壓互感器的二次回路： 電壓互感器的接線方式電壓互感器的接線方式應滿足測量儀表、遠動裝置、繼電保護和自動裝置的要求。 應裝設短路保護應裝設短路保護：熔斷器（35kv及以下）或快速自動開關 （11

14、0kv及以上，熔斷器動作較慢，防止距離誤動） 安全接地（保護接地）：應有一個可靠的接地點，B相接地（35kv及以下），N相接地（110kv及以上）。 應有防止二次回路向一次回路反饋電壓的措施 對于雙母線，應有可靠的二次切換回路。 n電流互感器二次回路電流互感器二次回路 電流互感器的接線方式應滿足測量儀表、遠動裝置、繼電保護和自動裝置的要求。 應有防止開路的措施 安全接地（保護接地）：應有一個可靠的接地點，但不允許有多個接地點。 保證電流互感器的準確度，二次負載不應大于允許值。 保證極性連接正確n操作電源操作電源 為控制信號測量及繼電保護裝置提供可靠的工作電源。 蓄電池直流電源 電源變換式直流電

15、源：UPS+整流 復式整流直流電源：有所用變和電流互感器+鐵磁諧振穩壓器經整流供電 硅整流電容儲能直流電源：硅整流設備和電容器，用于小容量、終端變電站 交流操作電源：用于終端變電站2.4.6.隔離開關的控制與閉鎖回路（五防）：隔離開關的控制與閉鎖回路（五防）：防止帶負荷拉合刀閘防止誤入帶電間隔防止誤分、合斷路器防止帶電掛接地線（檢修時可掛接地線）防止帶地線合刀閘2.4.7. 中央信號系統中央信號系統n事故信號事故信號 斷路器事故跳閘，音響信號引起注意，燈光信號便于判斷發生故障的設備及故障的性質。事故音響信號采用蜂鳴器（電笛，電喇叭）n預告信號預告信號 包括：過負荷、變壓器輕瓦斯保護動作、變壓器

16、油溫過高、電壓互感器二次回路斷線、交直流回路絕緣損壞、控制回路斷線及操作機構異常等。預告音響信號采用電鈴。2.4.10. 二次接線圖：二次接線圖：n定義及分類：定義及分類： 二次接線圖是用二次設備特定的圖形和文字符號表示二次設備互相連接的電氣接線圖。他包括二次電路圖和安裝接線圖。 由我公司向用戶提供的圖紙包括：屏面布置圖、機柜接線圖、分散裝置安裝接線圖、裝置原理接線圖。其它圖紙應由用戶設計部門完成。 n二次電路圖：二次電路圖： 用于詳細描述二次電路、設備的基本組成部分、作用原理和連接關系，并作為編制安裝接線圖的依據。他包括原理接線圖和展開接線圖。 n安裝接線圖安裝接線圖: 用于二次回路的安裝接

17、線。包括屏面布置圖、屏背面接線圖。n屏面布置圖屏面布置圖n屏背面接線圖：屏背面接線圖： 每一個安裝單位的端子應按：交流電流回路、交流電壓回路、信號回路、直流回路、其它回路布置。 設備與設備、設備與端子的連接導線表示方法采用相對編號法。兩端子間的導線是中斷的，在中斷處標明去向。即若甲乙兩端子相連，則在甲處標乙，乙處標甲。 2.5. 電氣主接線電氣主接線:n定義：定義： 根據電能輸送、分配的要求，表示一次設備相互之間的連接關系，以及本變電站與電力系統的電氣連接關系的電路稱為一次電路，也稱電氣主接線。 二次設備連成的電路稱為二次電路，也稱為二次接線。 電氣主接線一般繪制成單線圖，即僅繪出三相交流電路

18、中一相的連接情況。 分類：分類： (1)單母線接線單母線接線由于出線少，容量小，對供電可靠性要求不高的變電站。(2)單母線分段接線單母線分段接線 由于出線較少，電壓較低，裝設有兩臺變壓器，重要負荷由兩回線供電的變壓站。(3)帶旁路的單母線接線帶旁路的單母線接線 用于進出較多的3510KV變電站。35KV8 110KV6 220KV4時架設旁路母線。 (4)雙母線接線 用于引出線和電源較多，負荷大，要求可靠性和靈活性高的變電站或發電廠。610kv短路容量大，有出線電抗器的裝置；3563kv出線超過八回或電源較多負荷較大的裝置；110220kv出線超過5回，或在系統中處于重要位置出線不少于4回的裝

19、置。(5)雙母線分段接線雙母線分段接線 多用于與220kv電力網連接的大型發電廠以及選用氣體絕緣金屬封閉電器330500kv樞紐變電站。 3.運動基本概念運動基本概念 n遠程測量（遙測）：遠程測量（遙測）：應用通信技術，傳輸被測變量的測量值。n遠程信號（遙信）：遠程信號（遙信）：應用通信技術，完成對設備狀態信息的監視，如告警狀態或開關位置、閥門位置等。n遠程命令（遙控）：遠程命令（遙控）：應用通信技術，完成改變運行設備狀態的命令。n遠程調節（遙調）：遠程調節（遙調）：應用通信技術，完成對具有兩個以上狀態的運行設備的控制。n運動：運動：應用通信技術，完成遙測、遙信、遙控和遙調等功能的總稱。n運動系統：運