輸變電系統(tǒng)是一系列電氣設(shè)備組成的嘁酿。發(fā)電站發(fā)出的強(qiáng)大電能只有通過輸變電系統(tǒng)才能輸送到電力用戶。
圖中除了所示的變壓器搂漠、導(dǎo)線冲粤、絕緣子袜茧、互感器摧冀、避雷器倍踪、隔離開關(guān)和斷路器等電氣設(shè)備外系宫,還有電容器、套管建车、阻波器扩借、電纜、電抗器和繼電保護(hù)裝置等癞志,這些都是輸變電系統(tǒng)中必不可缺的設(shè)備往枷。
- 1—變壓器;2—導(dǎo)線凄杯;3—絕緣子;4—互感器秉宿;5—避雷器戒突;6—隔離開關(guān);7—斷路器
下面描睦,對輸變電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備及其功能進(jìn)行簡單介紹膊存。
(1)輸變電系統(tǒng)的基本電氣設(shè)備主要有導(dǎo)線、變壓器忱叭、開關(guān)設(shè)備隔崎、高壓絕緣子等。
1)導(dǎo)線韵丑。導(dǎo)線的主要功能就是引導(dǎo)電能實(shí)現(xiàn)定向傳輸爵卒。導(dǎo)線按其結(jié)構(gòu)可以分為兩大類:一類是結(jié)構(gòu)比較簡單不外包絕緣的稱為電線;另一類是外包特殊絕緣層和鎧甲的稱為電纜撵彻。電線中最簡單的是裸導(dǎo)線钓株,裸導(dǎo)線結(jié)構(gòu)簡單、使用量最大陌僵,在所有輸變電設(shè)備中轴合,它消耗的有色金屬最多。電纜的用量比裸導(dǎo)線少得多碗短,但是因?yàn)樗哂姓加每臻g小受葛、受外界干擾少、比較可靠等優(yōu)點(diǎn)偎谁,所以也占有特殊地位总滩。電纜不僅可埋在地里,也可浸在水底搭盾,因此在一些跨江過海的地方都離不開電纜咳秉。電纜的制造比裸導(dǎo)線要復(fù)雜得多,這主要是因?yàn)橐WC它的外皮和導(dǎo)線間的可靠絕緣鸯隅。輸變電系統(tǒng)中采用的電纜稱為電力電纜澜建。此外向挖,還有供通信用的通信電纜等。
2)變壓器炕舵。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理對變壓器兩側(cè)交流電壓進(jìn)行變換的電氣設(shè)備何之。為了大幅度地降低電能遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)在輸電線路上的電能損耗,發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能需要升高電壓后再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸咽筋,而在輸電線路的負(fù)荷端溶推,輸電線路上的高電壓只有降低等級后才能便于電力用戶使用。電力系統(tǒng)中的電壓每改變一次都需要使用變壓器奸攻。根據(jù)升壓和降壓的不同作用蒜危,變壓器又分為升壓變壓器和降壓變壓器。例如睹耐,要把發(fā)電站發(fā)出的電能送入輸變電系統(tǒng)辐赞,就需要在發(fā)電站安裝變壓器,該變壓器輸入端(又稱一次側(cè))的電壓和發(fā)電機(jī)電壓相同硝训,變壓器輸出端(又稱二次側(cè))的電壓和該輸變電系統(tǒng)的電壓相同响委。這種輸出電壓比輸入電壓高的變壓器即為升壓變壓器。當(dāng)電能送到電力用戶后窖梁,還需要很多變壓器把輸變電系統(tǒng)的高電壓逐級降到電力用戶側(cè)的220V(相電壓)或380V(線電壓)赘风。這種輸出端電壓比輸入端電壓低的變壓器即為降壓變壓器。除了升壓變壓器和降壓變壓器外纵刘,還有聯(lián)絡(luò)變壓器邀窃、隔離變壓器和調(diào)壓變壓器等。例如彰导,幾個(gè)鄰近的電網(wǎng)盡管平時(shí)沒多少電能交換蛔翅,但有時(shí)還是希望它們之間能夠建立起一定的聯(lián)系,以便在特定的情況下互送電能位谋,相互支援山析。這種起聯(lián)絡(luò)作用的變壓器稱為聯(lián)絡(luò)變壓器。此外掏父,兩個(gè)電壓相同的電網(wǎng)也常通過變壓器再連接笋轨,以減少一個(gè)電網(wǎng)的事故對另一個(gè)電網(wǎng)的影響,這種變壓器稱為隔離變壓器赊淑。
3)開關(guān)設(shè)備爵政。開關(guān)設(shè)備的主要作用是連接或隔離兩個(gè)電氣系統(tǒng)。高壓開關(guān)是一種電氣機(jī)械陶缺,其功能就是完成電路的接通和切斷钾挟,達(dá)到電路的轉(zhuǎn)換、控制和保護(hù)的目的饱岸。高壓開關(guān)比常用低壓開關(guān)重要得多掺出,復(fù)雜得多徽千。常見的日用開關(guān)才幾兩重,而高壓開關(guān)有的重達(dá)幾十噸汤锨,高達(dá)幾層樓双抽。這是因?yàn)樗鼈冎g承受的電壓和電流大小很懸殊。按照接通及切斷電路的能力闲礼,高壓開關(guān)可分為好幾類牍汹。最簡單的是隔離開關(guān),它只能在線路中基本沒有電流時(shí)柬泽,接通或切斷電路慎菲。但它有明顯的斷開間隙,一看就知道線路是否斷開锨并,因此凡是要將設(shè)備從線路斷開進(jìn)行檢修的地方钧嘶,都要安裝隔離開關(guān)以保證安全。斷路器也是一種開關(guān)琳疏,它是開關(guān)中較為復(fù)雜的一種,它既能在正常情況下接通或切斷電路闸拿,又能在事故下切斷和接通電路空盼。除了隔離開關(guān)和斷路器以外,還有在電流小于或接近正常時(shí)切斷或接通電路的負(fù)荷開關(guān)新荤。電流超過一定值時(shí)切斷電路的熔斷器以及為了確保高壓電氣設(shè)備檢修時(shí)安全接地的接地開關(guān)等都屬于高壓開關(guān)揽趾。
4)高壓絕緣子。高壓絕緣子是用于支撐或懸掛高電壓導(dǎo)體苛骨,起對地隔離作用的一種特殊絕緣件篱瞎。由于電瓷絕緣子的絕緣性能比較穩(wěn)定,不怕風(fēng)吹痒芝、日曬俐筋、雨淋,因此各種高壓輸變電設(shè)備(尤其是戶外使用的)严衬,廣泛采用高壓電瓷作為絕緣澄者,如:架空導(dǎo)線必須通過絕緣子掛在電線桿上才能保證絕緣,一條長500km的330kV輸電線路大約需要14萬個(gè)絕緣子串请琳。高壓絕緣子的另一大類是高壓套管粱挡,當(dāng)高壓導(dǎo)線穿過墻壁或從變壓器油箱中引出時(shí),都需要高壓套管作為絕緣俄精。除了高壓電瓷作為絕緣子外询筏,基于硅橡膠材料的合成絕緣子也獲得了廣泛應(yīng)用。
(2)輸變電的保護(hù)設(shè)備主要有互感器竖慧、繼電保護(hù)裝置嫌套、避雷器等逆屡。
1)互感器」辔#互感器的主要功能是將變電站高電壓導(dǎo)線對地電壓或流過高電壓導(dǎo)線的電流按照一定的比例轉(zhuǎn)換為低電壓和小電流康二,從而實(shí)現(xiàn)對變電站高電壓導(dǎo)線對地電壓和流過高電壓導(dǎo)線的電流的有效測量。對于大電流勇蝙、高電壓系統(tǒng)沫勿,不能直接將電流和電壓測量儀器或表計(jì)接入系統(tǒng),這就需要將大電流味混、高電壓按照一定的比例變換為小電流产雹、低電壓。通常利用互感器完成這種變換翁锡÷冢互感器分為電流互感器和電壓互感器,分別用于電流和電壓變換馆衔。由于它們的變換原理和變壓器相似瘟判,因此也稱為測量變壓器〗抢#互感器的主要作用:① 互感器可將測量或保護(hù)用儀器儀表與系統(tǒng)一次回路隔離拷获,避免短路電流流經(jīng)儀器儀表,從而保證設(shè)備和人身安全减细;② 由于互感器一次側(cè)和二次側(cè)只有磁聯(lián)系匆瓜,而無電的直接聯(lián)系,因而降低了二次儀表對絕緣水平的要求未蝌;③ 互感器可以將一次回路的高壓統(tǒng)一變?yōu)?00V或100/3V的低電壓驮吱,將一次回路中的大電流統(tǒng)一變?yōu)?A的小電流。這樣萧吠,互感器二次側(cè)的測量或保護(hù)用儀器儀表的制造就可做到標(biāo)準(zhǔn)化左冬。
2)繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)重要的安全保護(hù)系統(tǒng)怎憋。它根據(jù)互感器以及其他一些測量設(shè)備反映的情況又碌,決定需要將電力系統(tǒng)的哪些部分切除和哪些部分投入。雖然繼電保護(hù)裝置很小绊袋,只能在低電壓下工作毕匀,但它卻在整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行中發(fā)揮重要作用。
3)避雷器癌别。避雷器主要用于保護(hù)變電站電氣設(shè)備免遭雷擊損害皂岔。變電站主要采用避雷針及避雷器兩種防雷措施。避雷針的作用是不使雷直接擊打在電氣設(shè)備上展姐。避雷器主要安裝在變電站輸電線路的進(jìn)出端躁垛,當(dāng)來自輸電線路的雷電波的電壓超過一定幅值時(shí)剖毯,它就首先動作,把部分雷電流經(jīng)避雷器及接地網(wǎng)泄放到大地中教馆,從而起到保護(hù)電氣設(shè)備的作用逊谋。
(3)其他電力設(shè)備。除了上述設(shè)備外土铺,變電站一般還安裝有電力電容器和電力電抗器胶滋。
1)電力電容器。電力電容器的主要作用是為電力系統(tǒng)提供無功功率悲敷,達(dá)到節(jié)約電能的目的究恤。主要用來給電力系統(tǒng)提供無功功率的電容器,一般稱為移相電容器后德;而安裝在變電站輸電線路上以補(bǔ)償輸電線路本身無功功率的電容器稱為串聯(lián)電容器部宿,串聯(lián)電容器可以減少輸電線路上的電壓損失和功率損耗,而且由于就地提供無功功率瓢湃,因此可以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性理张。在遠(yuǎn)距離輸電中利用電容器可明顯提高輸送容量。
2)電力電抗器绵患。電力電抗器與電力電容器的作用正好相反涯穷,它主要是吸收無功功率。對于比較長的高壓輸電線路藏雏,由于輸電線路對地電容比較大,輸電線路本身具有很大的無功功率作煌,而這種無功功率往往正是引起變電站電壓升高的根源掘殴。在這種情況下安裝電力電抗器來吸收無功功率,不僅可限制電壓升高粟誓,而且可提高輸電能力奏寨。電力電抗器還有一個(gè)很重要的特性,那就是能抵抗電流的變化鹰服,因此它也被用來限制電力系統(tǒng)的短路電流病瞳。