高中物理 第4章 远距离输电 第3节 电能的远距离传输 变电站概述素材 鲁科版选修3-2（通用）

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变电站概述 ‎ 电力系统由发电厂，变电站，线路和用户组成，变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，变电站根据他在电力系统中的地位，可分为下列四类：‎ 1、 枢纽变电站：位于电力系统的枢纽店连接电力系统的高压和中亚的几个部分，汇集多个电源点，电压为330~500kV及以上的变电站，称为枢纽变电站。全站停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。‎ 2、 中间变电站：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源点，电压为220~500kV，同时又降压供给当地用电，这样的变电站主要起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全站停电后将引起区域网解列。‎ 3、 地区变电站：高压侧一般为110~220kV，对地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的变电站，全站停电后，仅使该区域中断供电。‎ 4、 终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧多为110kV，经降压后直接向用户供电即为终端变电站，全站停电后只是用户受到损失。‎ 变电站的构成 变电站主要由一次设备和二次设备构成，一次设备主要包括变压器，母线，高压开关设备，互感器，防雷设备，补偿设备等，二次设备主要包括交直流、UPS一体化智能站内电源系统，通信网络组建及全站同步时钟系统，保护测控、计量系统，合并单元、智能终端系统，智能辅助控制系统等。‎ 一次设备 一、 变压器：变压器是变电站的中心设备，连接几个电压等级，起着变换电压和传输能量的作用。‎ 变压器一般为三相三绕组结构，也有部分变压器采用自耦变压器，其中第三绕组为三角形接线。‎ ‎1、‎ ‎ 铁芯绕组：是变压器的主要部件，称为器身，分别构成了磁路和电路，按照电磁感应原理实现变换电压和传输能量的功能。‎ ‎2、 油箱、储油柜：变压器的器身装在充满变压器油的油箱内，变压器油有绝缘和散热作用，而储油柜骑着储油和补油的作用，确保邮箱内充满油，并减小了油与空气的接触面，减缓油的老化速度。‎ ‎3、绝缘套管：变压器绕组的引出线从油箱内部引导箱外时必须经过绝缘套管，使引线与邮箱绝缘，绝缘套管主要由中心导电杆和瓷套组成，其结构主要取决于电压等级，10~35kV一般用空心充气套管，60kV采用瓷质冲油套管，110kV及以上采用电容式冲油套管，绝缘套管不但起着绝缘作用，二期负担着固定引线的作用。‎ ‎4、呼吸器：从储油柜上部用一铁管引下，连通大道一个呢装干燥剂的玻璃容器构成的呼吸器，是储油柜与外部的通道，当储油柜内的空气随变压器油的体积膨胀或缩小时，排出或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器的干燥剂吸收空气中的水分，从而减缓油的劣化速度。‎ ‎5、冷却器：直接装配在变压器油箱壁上，帮助变压器讲铁芯和绕组产生的热量散发出去，变压器的冷却方式包括，油浸自冷式，油浸风冷式，强迫油循环风冷式。‎ ‎6、压力释放阀：当变压器的内部发生严重故障而产生大量气体时，油箱内压力迅速增加，为了防止变压器发生爆炸，油箱上安装压力释放阀。‎ ‎7、气体继电器：又称瓦斯继电器，是变压器的一种保护装置，安装在油箱与储油柜的连接管道中，当变压器的内部发生故障时产生的气体和油流，迫使气体继电器的动作。‎ ‎8、分接开关：变压器常用改变绕组匝数的方法来调压，一般从变压器的高压绕组引出若干抽头，称为分接头，用以切换分接头的装置称为分接开关，分接开关安装在油箱内，其控制箱在油箱外，有载调压分解开关内的变压器油是完全独立的他也有配套的油箱，气体继电器，呼吸器。‎ 变压器的绝缘，分为内绝缘和外绝缘，内绝缘是指油箱内的各部分绝缘，外绝缘是指套管上部对地和彼此之间的绝缘。‎ 变压器的内部构件接地：变压器铁芯以及铁芯夹件必须接地，否则在运行中容易产生悬浮电位，造成局部放电，铁芯和夹件接地一般由引线引出到油箱外，也有在内部接地，不引出箱外的，另外对星形接线绕组的中性点也引出接地。‎ 二、高压开关设备 ‎1、高压断路器是变电站的重要设备，既用来断开或闭合正常工作电流，也用来断开短路电流，高压断路器主要由导流部分，绝缘部分，灭弧部分和操作机构几部分组成，常用的分类方式是按灭弧介质来分，如SF6断路器，真空断路器，油断路器，目前使用最广泛的是SF6断路器和真空断路器，操作机构应用最多的是液压机构，气动机构，弹簧储能机构 ‎2、高压隔离开关主要由导电部分，绝缘部分，操作机构三部分组成，比断路器少了灭弧部分。 隔离开关的主要用途：设备检修时用来隔离有点部分和无电部分，形成明显的断开点，隔离开关和断路器相配合，进行倒闸操作，以改变运行方式。可用来开断小电流电路和旁路电流。‎ ‎3、 互感器 互感器是联系一次，二次设备系统的中间设备，能按一定的 比例将高电压和大电流降低，提供给测量，计量，继电器保护及自动装置使用，互感器包括电流互感器和电压互感器。 同一母线上的电压基本相同，所以电压互感器一般按母线安装，而每间隔的电流各不相同，所以电流互感器按间隔安装。‎ 电流互感器将一次的大电流变换为标准的小电流（‎5A或‎1A）按安装方式可分为穿墙式，支持式和套管式。按绝缘可分为干式，浇筑式，油浸式和气体绝缘式。按以此绕组可分为单匝式和多匝式。 电流互感器的二次侧严禁开路，备用的二次绕组应短接接地。‎ 电压互感器将高压电压变换为标准的低电压（100V 100/3V 100/√‎ ‎3），电压互感器分为电磁式和电容式两大类，电磁式电压互感器是根据电磁感应原理，利用一、二次线圈匝数不同实现电压的变换，电容式电压互感器是先利用电容分压器分压，再经中间电磁式电压互感器降压实现电压的变换，电压互感器的二次侧严禁短路，电压互感器的各个二次绕组必须有可靠的保护接地，且只允许有一个接地点。‎ ‎4、防雷设备 避雷器： 避雷器的作用是防止雷电波沿线路侵入变电站威海电气设备绝缘，它必须与被保护设备并联，避雷器的冲击放电电压要低于备保护设备的绝缘击穿电压，当出现为己及被保护设备的过电压时，避雷器动作，对地放点，从而限制了呗保护设备上的过电压数值。目前常用的避雷器有阀型避雷器和氧化锌避雷器。‎ 避雷针，避雷针由避雷针针头，因流体和接地体三部分组成，保护设备免受直接雷击，避雷针一般明显高于被保护物，实际是起引雷作用，使雷电首先击中避雷针，通过它的引流体将雷电流安全引入地中，从而保护了周围的设备。‎