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-,1,變電站概述,2,第一章變電站的功能,1.1發(fā)電廠的電能生成類型:火力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠1.2輸電將電能傳輸至S,將線路電壓傳輸至U,則線路中的電流I=S/U。電能損耗以導(dǎo)體加熱的形式反映,加熱損耗Q=I2R。由此我們可以得出結(jié)論:在一定的傳輸功率和線路長度(s和r為固定值)的條件下,隨著電壓u的增加,I不斷減小,那么傳輸線的損耗也會減小。因此,為了減少電能在線路上的損失,發(fā)電廠將在電能產(chǎn)生后通過升壓站增加電壓,然后通過輸電線路傳輸電能。對于長距離傳輸,高壓電平的優(yōu)勢非常明顯。我們經(jīng)常提到電網(wǎng)的概念。什么是電網(wǎng)?網(wǎng)實際上是一組有交叉點的縱橫交錯的線。這些線被節(jié)點分成段,幾個段和它們的節(jié)點形成網(wǎng)格。因此,整個電力系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)非常類似于“網(wǎng)絡(luò)”:輸電線路是“線路”,變電站是“節(jié)點”,變電站和“網(wǎng)格”上的線路形成我們通常所說的“環(huán)形網(wǎng)絡(luò)”。變電站建設(shè)依據(jù):容量負荷比、加強電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、8-圖1-電網(wǎng)規(guī)劃圖、9-和1.4變電站的功能降壓和配電是變電站的主要功能。降壓:變壓器實現(xiàn)配電:母線實現(xiàn),10,-,圖2-變電站主接線示意圖,11,-,1.4.1降壓變壓器的基本原理:兩組線圈分別繞在一個鐵芯上,匝數(shù)為N1和N2,則兩側(cè)電壓比U1/U2=N1/N2,兩側(cè)電流比I1/I2=N2/N1。如果N1N2是降壓變壓器,則為升壓變壓器。220千伏變電站實際上是指高壓側(cè)有220千伏進線,低壓側(cè)有220/110/10kV變壓器和110千伏出線的變電站。一般來說,我們使用變電站的最高電壓電平作為變電站的電壓標(biāo)識。裝有升壓變壓器的變電站通常被稱為“升壓站”,以區(qū)別于一般的降壓變電站。電能的分配。從圖2可以看出,220千伏變電站中110千伏出線的數(shù)量明顯多于220千伏進線的數(shù)量,這是變電站的另一個功能:電能分配。電力從變壓器的110千伏側(cè)輸出后,不通過輸電線路直接輸出,而是進入110千伏母線,因為變壓器的輸出功率足以滿足幾個110千伏變電站的需要。110千伏母線上的幾條110千伏線路并聯(lián),因此它們的電壓相同,它們的電流總和與變壓器110千伏側(cè)的輸出電流相同。1.5開關(guān)站中沒有變壓器的“變電站”稱為開關(guān)站,它只有一個電壓等級。它的結(jié)構(gòu)類似于我們家里的一個小配電箱:電能通過一個大額定電流的主開關(guān)進入,然后通過許多小開關(guān)輸出到客廳、臥室、廚房等,這些小開關(guān)的開/關(guān)是相互獨立的。顯然,它只具有配電的功能。最常見的開關(guān)站是市區(qū)的10kV開關(guān)站。第二章變電站的組成,從電氣技術(shù)的角度來看,變電站由一次設(shè)備和二次設(shè)備組成。這種說法非?;\統(tǒng)和抽象。從工程和實際角度來看,變電站由以下幾部分組成:主控樓:主控室、休息室室外土建工程:設(shè)備框架、設(shè)備基礎(chǔ)、站區(qū)道路、電纜溝一次設(shè)備:斷路器、隔離開關(guān)、接地刀、變壓器、母線二次設(shè)備:微機保護、微機測控、操作箱、自動裝置供電系統(tǒng):交流系統(tǒng)、DC系統(tǒng)、逆變電源通信系統(tǒng):光端機、配線架環(huán)境系統(tǒng):火災(zāi)自動報警、圖像監(jiān)控。 17、2.1變電站的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)一般為電氣設(shè)備,如工作電壓、額定電流等。 那么,我們能找到幾個指標(biāo)嗎變電站的兩個主要指標(biāo)是:電壓等級,它決定了變電站在電網(wǎng)中的位置;變壓器的總?cè)萘繘Q定了變電站的功率轉(zhuǎn)換能力。如何快速了解變電站當(dāng)我們到達一個變電站時,我們需要對變電站有一個快速全面的了解,以便我們能夠進行以下工作。我們需要兩張圖紙來解決這個問題:電氣主接線圖和電氣總平面布置圖。電氣主接線圖顯示了變電站的規(guī)模和主要設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。變電站規(guī)模:進線、出線數(shù)量、變壓器容量、機組數(shù)量等。一次設(shè)備技術(shù)參數(shù):斷路器額定電流、變壓器阻抗等。電氣總平面布置圖展示了變電站內(nèi)的設(shè)施布置,其中最重要的是一次設(shè)備的布置。電氣總平面布置圖實際上是變電站的俯視圖。工作期間的間隔是多少?我們常說變壓器間隔和出線間隔,那么間隔是多少?簡而言之,我們可以把電氣設(shè)備的組合稱為實現(xiàn)某一功能的間隔,而這個間隔是以它打算實現(xiàn)的功能來命名的。在圖4中,我們畫了幾個區(qū)間。在變電站中,最重要的間隔是:進線間隔、變壓器間隔、出線間隔、電壓互感器間隔和電容器間隔。在定義了“間隔”的概念后,我們可以隨意比較兩個電壓水平相同的變電站,它們的區(qū)別只在于相同間隔的數(shù)量和變壓器的容量。目前,變電站的設(shè)計也走上了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的道路。以220千伏線間距為例,設(shè)備的類型和數(shù)量、設(shè)備的布置和占地面積幾乎都是固定的。這是一個模塊。根據(jù)需要,我們可以使用這個模塊快速拼出變電站的總體外觀。第三章變電站供電系統(tǒng)作為龐大而復(fù)雜的電氣設(shè)備的組合,變電站本身也是一個重要的負載,也就是我們所說的電力。變電站使用的電力分為兩個獨立的系統(tǒng):交流系統(tǒng)和DC系統(tǒng)。3.1站用交流系統(tǒng)3.1.1交流負載交流負載變電站的交流負載也可大致分為兩部分:人員電源和設(shè)備電源。人員用電主要是指值班人員的日常用電、主控樓的照明和空調(diào)、室外照明、室外維護電源等。設(shè)備功耗主要指電機功耗、變壓器冷卻系統(tǒng)、配電室溫控系統(tǒng)等。由開關(guān)設(shè)備(斷路器、隔離開關(guān)等)配置的電氣機構(gòu)。)。交流變電站的交流電源來自低壓側(cè)兩臺380伏的變壓器,可實現(xiàn)供電時自動相互切換。一般來說,兩臺舊變壓器的高壓側(cè)由變電站的主變壓器供電,一臺舊變壓器由變電站外部的電源供電。如果兩個使用過的變壓器都由站內(nèi)主變壓器供電,當(dāng)整個站失壓時,整個站交流系統(tǒng)也會失壓,這對事故處理和緊急搶修非常不利。在目前的電網(wǎng)架構(gòu)下,220千伏變電站失壓的概率很小,所以一般采用變電站主變壓器供電的方案。交流連接用的電屏用于實現(xiàn)站用交流系統(tǒng)低壓部分的進、配電功能。它的連接也可以顯示在圖5中。讓我們比較圖5和圖3。事實上,使用的屏幕是一個開關(guān)站。兩條交流饋線必須能夠自動相互切換。以圖5為例,在正常情況下,兩條線路都被充電,但是只有線路#1的進線斷路器DL1在全站交流負載下被接通,并且線路#2的進線斷路器DL2處于斷開位置。當(dāng)#1線路或#1站變壓器發(fā)生故障,無法繼續(xù)供電時,自動測試系統(tǒng)設(shè)備可檢測到#1線路電壓損失和DL1跳閘,并自動接通DL2,使#2線路滿站運行。自動測試系統(tǒng)的操作邏輯類似于變電站二次設(shè)備中的備用自動切換裝置。25,-圖5-交流系統(tǒng)接線圖,26,-3.2雖然DC系統(tǒng)對站的概率很小,但站用交流系統(tǒng)仍有總電壓損失。對于一些不能斷電的設(shè)備,如微型二次設(shè)備、通訊系統(tǒng)、斷路器操作電路等。DC系統(tǒng)用于供電。3.2.1由DC系統(tǒng)供電的DC負荷設(shè)備主要包括各種二次設(shè)備、斷路器控制回路、應(yīng)急照明系統(tǒng)、DC電機、逆變電源模塊和通信系統(tǒng)DC/DC模塊。目前,變電站中使用的DC電源主要是高頻開關(guān)模塊。高頻開關(guān)模塊的功能是將輸入交流轉(zhuǎn)換為DC輸出。整個過程稱為交流/DC,其具體原理在此不再詳述。高頻開關(guān)模塊的輸出參數(shù)為安培a,即根據(jù)電流值配置,其配置量原則為N 1冗余。所謂的N 1冗余意味著如果計算結(jié)果需要N個集合,實際配置是N 1個集合,即1個備用集合。交流電源通過高頻開關(guān)模塊轉(zhuǎn)換成DC,分為兩路:一路輸出到DC總線,通過饋電開關(guān)給DC負載供電;一路輸出到蓄電池給蓄電池充電。蓄電池充電后,它總是處于浮動狀態(tài),并且總是連接到DC總線。交流電源消失后,高頻開關(guān)模塊的DC輸出立即消失,蓄電池從浮充狀態(tài)變?yōu)榉烹姞顟B(tài),為DC總線供電。DC系統(tǒng)的接線圖如圖6、圖28、圖6-DC系統(tǒng)的接線圖、圖29、DC屏幕照片、圖30、圖3.2.2所示,我們目前使用的蓄電池基本上是閥控免維護鉛酸蓄電池。這里不詳細描述電池的“充/放電”原理,但主要介紹電池的幾個主要技術(shù)指標(biāo)。電壓。絕大多數(shù)變電站采用220伏DC電源,少數(shù)變電站采用110伏DC系統(tǒng)。以220伏DC系統(tǒng)為例,常規(guī)VRLA電池的單浮電壓為2.23-2.27伏,DC母線電壓為標(biāo)稱電壓1.05*220=231的1.05倍。根據(jù)電路原理,我們需要串聯(lián)2312.23=103.58103節(jié)電池來獲得這個電壓。換句話說,電壓與數(shù)字有關(guān)。容量。正常情況下,DC負載由高頻開關(guān)模塊供電。交流系統(tǒng)失壓后,所有DC負載由電池組供電。因此,DC負載是選擇電池容量的主要依據(jù)。蓄電池的容量決定了蓄電池的放電容量。容量的單位是Ah,它是電流和時間的乘積。常用蓄電池的容量為200安培和300安培。它的實際意義是什么?由于無人值守變電站要求DC系統(tǒng)在交流電消失后能夠連續(xù)供電2小時,因此電壓為2V、容量為200安培的蓄電池應(yīng)該能夠以2V和100安培的形式供電2小時。103個這樣的電池串聯(lián)起來形成一個220伏,200安培的電池組。容量由電池的結(jié)構(gòu)決定,與連接模式無關(guān)。逆變電源變電站配有計算機和打印機,如集成后端機和五防后端機。這些設(shè)備只能使用交流電源。那么,當(dāng)交流系統(tǒng)失去電壓時,它們是如何工作的?逆變器電源用于向這些設(shè)備供電。所謂的反轉(zhuǎn)是指“DC-交流”轉(zhuǎn)換。逆變器模塊的輸入端為兩路:一路為交流,另一路為DC,兩路并聯(lián)。交流電可以直接輸出,直流由模塊轉(zhuǎn)換成交流電,然后與直流輸出的交流電合并。后臺機等設(shè)備平時直接由交流輸入供電,交流消失后,DC系統(tǒng)的蓄電池由逆變模塊供電。在最初的變電站設(shè)計中,通信系統(tǒng)由獨立的DC系統(tǒng)供電,包括高頻開關(guān)模塊和蓄電池。隨著電磁斷路器的取消,變電站的DC負載已經(jīng)非常小。正確選擇高頻開關(guān)模塊和蓄電池的容量,可以同時保證電氣設(shè)備和通信設(shè)備的供電要求。由于通信系統(tǒng)使用-48V電源,變電站根據(jù)N 1冗余配置220伏/48V電壓轉(zhuǎn)換模塊第四章圖像監(jiān)控和火災(zāi)報警系統(tǒng)4.1圖像監(jiān)控系統(tǒng)作為重要的工業(yè)建筑,變電站配備圖像監(jiān)控系統(tǒng)(即遠程查看)有兩個原因:一是方便變電站或集控站的值班人員監(jiān)控變電站內(nèi)的設(shè)備狀態(tài),二是監(jiān)控是否有外來人員進入變電站。圖像監(jiān)控系統(tǒng)由兩部分組成:攝像機和遠程觀察主站。攝像機主要分布在配電裝置區(qū)、主控制室和進/出口。有球機(攝像機監(jiān)控方向可調(diào))、螺栓機(攝像機監(jiān)控方向固定)、紅外攝像機(夜視功能)等。遙視主站位于主控室,主要包括顯示器(每個攝像頭的畫面以網(wǎng)格顯示)和硬盤錄像機。此外,紅外探測器與圖像監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合使用。它們成對地安裝在變電站的墻上,每面墻上一個,以檢測是否有外人。它的動作原理類似于我們經(jīng)??吹降纳裢惦娪爸械慕?jīng)典場景:紅色光線隱藏在一個模糊的角落里。一旦接收器由于被人體阻擋而無法接收到射線,警報將自動啟動。為了盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)情況,在變電站主控樓安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括煙霧探測器(分布在配電裝置區(qū)、主控室和生活區(qū))、手動報警按鈕和聲光報警器。煙霧探測器安裝在屋頂上。所需數(shù)量根據(jù)屋頂?shù)拿娣e和結(jié)構(gòu)由公式計算。當(dāng)它探測到煙霧時,它會自動啟動聲光報警器,通知值班人員。手動報警按鈕安裝在每個主要空間的門上,便于值班人員在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后逃離現(xiàn)場時啟動。第五章通信系統(tǒng)變電站的通信系統(tǒng)由光收發(fā)器、光纖配線架、音頻配線架、動力系統(tǒng)控制模塊等設(shè)備組成。其功能是將變電站監(jiān)控系統(tǒng)中需要遠程傳輸?shù)哪M信號和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成光信號,通過光纜傳輸?shù)郊卣竞驼{(diào)度中心。第六章一次設(shè)備變電站的一次設(shè)備主要包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、電容器等。一次設(shè)備是變電站的主體,是電網(wǎng)最重要的組成部分。理論上,只有一次設(shè)備而沒有二次設(shè)備不會影響電網(wǎng)的電路功能。如果把整個電網(wǎng)看作一個復(fù)雜的電路,那么一些主要設(shè)備就是這個電路中的元件,我們稱之為“電路設(shè)備”。哪些設(shè)備是“電路設(shè)備”,哪些不是?區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)是什么?如果圖1中的設(shè)備在理想條件下,在保證變電站功能的前提下盡可能減少,那么我們只能保留斷路器、變壓器、必要的導(dǎo)體和電容器,它們是“電路設(shè)備”。雖然電流互感器和電壓互感器屬于一次設(shè)備,但它們的功能只是為二次設(shè)備服務(wù)。電抗器設(shè)計用于在發(fā)生短路故障時限制短路電流,并且在理想條件下可以移除。隔離開關(guān)只在斷路器兩側(cè)形成明顯的斷開點,在斷路器絕對可靠的前提下可以取消。電力變壓器變壓器的功能和基本原理已經(jīng)在上面描述過,這里不再重復(fù)。6.2.1變壓器結(jié)構(gòu)鐵芯和繞組外殼變壓器油,45,-,6.2.2變壓器散熱變壓器鐵芯部分實際上是一個電阻,在導(dǎo)電的同時本身會消耗一部分電能,這是變壓器自身的損耗。這種損失以熱的形式表示。自冷:自然冷卻,空氣冷卻:用風(fēng)扇加速強油冷卻,空氣冷卻:在空氣冷卻的基礎(chǔ)上用油泵加速變壓器油的流動,46,6.3斷路器6.3.1當(dāng)開關(guān)裝置切斷電流時,如果電路電壓不小于1020伏,電流不小于80
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