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变电站各类设备讲解,变电站设备,一、GIS设备二、变压器三、断路器四、隔离开关五、互感器六、电容器七、保护电器八、继电保护九、电气主接线,十、低压直流系统十一、自动化系统十二、通信系统十三、安全保卫十四、电度表十五、事故照明系统十六、排风排水十七、治安防卫,一.GIS设备,气体绝缘电气设备（GIS）Gas Insulated Switchgear,GIS由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感器、避雷器、母线、连线和出现终端等部件组合而成，全部封闭在充SF6气体的金属外壳中。与传统敞开式配电装置相比，GIS具有下列突出优点。1、大大节省占地面积和空间体积。2、运行安全可靠。3、有利于环保，使运行人员不受电场合磁场影响 4、安装工作量小、检修周期长。,主要由断路器、隔离开关、接地刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、套管等设备组成，系户内高压成套输变电设备。,概述,线路及主变间隔线路（主变）侧PT,线路（主变）侧避雷器,开关汇控柜,开关,开关操作机构箱,CT,刀闸（接地刀闸）,概述,母联间隔母联开关汇控柜,开关操作机构箱,开关,CT,刀闸（接地刀闸）,概述,PT间隔PT汇控柜,PT,刀闸（接地刀闸）,二.变压器,常见的两种变压器：,变压器,干式变压器,油浸式变压器,变压器的主体构造：1、铁芯 2、绕组,变压器,变压器的结构铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置,变压器的附件：1-铭牌；2-信号式温度计；3-吸湿器；4-油标；5-储油柜；6-安全气道 7-气体继电器；8-高压套管；9-低压套管；10-分接开关；11-油箱；12-放油阀门；13-器身；14-接地板；15-小车,变压器,变压器的结构铁芯、绕组、分接开关、绝缘、油箱、冷却器、保护装置,变压器,变压器的铭牌参数：每台变压器都有一铭牌，上面标注着型号、额定值及其它数据，便于用户了解变压器的运行性能。,电力变压器产品型号 SL7315/10 产品编号 额定容量 315kVA 使用条件 户外式额定电压 10000/400V 冷却条件 ONAN额定电流 18.2/454.7A 短路电压 4%额定频率 50 Hz 器身吊重 765kg相 数 三相 油 重 380kg联接组别 Y yno 总 重 1525kg制 造 厂 生产日期 图14电力变压器铭牌示意图,铁芯绕组调压分接头调压机构箱高压侧套管低压侧套管高压侧中性点压力释放阀瓦斯继电器吸湿器主变端子箱散热风扇油箱储油柜,储油柜高压侧套管低压侧套管油位计瓦斯继电器压力释放阀油温度计绕组温度计呼吸器放油阀散热风扇油箱,1、铁芯 变压器的铁芯是磁路部分。变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成。2、绕组 绕组是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成。3、绝缘 变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等。4、分接开关 变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。这种绕组抽出分接以供调压的电路，称为调压电路;变换分接以进行调压所采用的开关，称为分接开关。5、油箱油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的器身置于油箱内，箱内灌满变压器油。,6、冷却装置变压器的冷却装置是起散热的作用的。自然冷却、风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷7、储油柜(又称油枕)储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相通。当变压器的油温变化时，其体积会膨胀或收缩。储油柜的作用就是保证油箱内总是充满油，并减小油面与空气的接触面，从而减缓油的老化。8、吸湿器 为了使储油柜内上部的空气保持干燥，避免工业粉尘的污染，储油柜通过吸湿器与大气相通。吸湿器内装有用氯化钙或氯化钻浸渍过的硅胶，它能吸收空气中的水分。当它受潮到一定程度时，其颜色由蓝色变为粉红色。9、压力释放阀(又称防爆管、安全气道)位于变压器的顶盖上，当变压器内部发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便通过压力释放阀喷出，保护变压器不受严重损害。,10、气体继电器位于储油柜与箱盖的联管之间。在变压器内部发生故障(如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等)产生气体或油箱漏油等使油面降低时，接通信号或跳闸回路，保护变压器。11、高、低压绝缘套管 变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的，它起着固定引线和对地绝缘的作用。,气体继电器的安装示意图1-气体继电器；2-油枕,变压器三相绕组接线有两种：1、星形联结 记作：“Y”或“y”2、三角形联结 记作：“D”或“d”,变压器工作原理,变压器,变压器的分类：用途：升压变压器、降压变压器；相数：单相变压器和三相变压器；线圈数：双线圈变压器、三线圈变压器和自耦变压器；铁心结构：心式变压器和组式变压器；调压方式：无载调压变压器、有载调压变压器；冷却介质和冷却方式：油浸式变压器和干式变压器等；容量大小：小型变压器、中型变压器、大型变压器和特大型变压器。,三.高压开关电器,高压断路器,开关电器,定义：能够开断、关合、承载运行线路的正常电流，并且能在规定时间内承载、关合或开断规定的异常（短路）电流的电气设备。正常情况下的分合频率不大，但在特殊情况下应频繁分合（重合闸）承担的任务：正常工作情况下，开合正常工作电流仅用来断开故障情况下的过负荷电流或短路电流既用来开合正常工作电流，又开合过负荷电流或短路电流只用来在检修时隔离电压,断路器,是电力系统中任务最繁重、地位最重要、结构最复杂的开关电器。对断路器的基本要求：足够的开断能力尽可能短的动作时间高度的工作可靠性 高压断路器的类型按安装地点分-户内式、户外式按照使用的灭弧介质分-油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器等,断路器参数说明,额定电压：断路器所在系统的最高电压。规定：12，40.5，126，252kV。额定电流：规定的使用和性能条件下持续通过的电流的有效值。额定短时耐受电流（热稳定）：在规定的短时间范围内，断路器在合闸状态下能够承载的电流有效值，等于其额定短路开断电流。额定短路开断电流：断路器能开断的最大短路电流。额定短时持续时间：在合闸状态下能够承载的额定短时耐受电流的时间间隔。3s（220kV），4s（110kV及以下）额定峰值耐受电流：在合闸状态下，能够承载的额定短时耐受电流的第一个大半波的电流峰值。等于2.5倍额定短时耐受电流。,断路器参数说明,额定短路关合电流：关合操作时，在电流出现后的瞬态过程中，流过断路器一极的电流的第一个大半波的峰值。等于额定峰值耐受电流。额定操作顺序：O-T-CO-T1-CO(重合闸方式)：分-重合闸时间(供电弧彻底熄灭)-合分-强送时间-合分。T为0.3s或者0.5s，T1为180s。CO-T2-CO 合分-间断时间-合分，T2为15s。,基本构造,导电主回路：由动静触头构成，通过两者通断实现电路的连接与断开。灭弧室：使电路分断过程中缠上的电弧在密闭室内的高压力下于数十毫秒内快速的熄灭，切断电路。操动机构：通过若干机械环节使动触头按指定的方式和速度运动，实现电路的开关与关合。绝缘支撑及传动部件：通过绝缘实现对地电气隔离，传动部件实现操作的传递。,操动机构说明,操动机构：为断路器的重要组成部分，断路器只有依靠并且必须依靠机械的传动操作才能实现对电路的开断和关合、控制和保护。由储能单元、分合闸控制及保护单元、机械联锁功能单元组成。要求：合闸：需要输出足够的合闸能量，以能使关合短路故障电流时可靠关合到底而无停滞阻挡。分闸：其分闸出力特性必须与断路器的灭弧室负载特性匹配，满足分闸速度和时间要求。合闸保持：使其保持合闸状态的保持机构。辅助要求：自由脱扣、放跳跃、防失压慢分、计数、状态指示。,弹簧式机构简介,以弹簧为主要储能元件，通过电机带动减速装置经过储能系统实现。合闸命令发出时，经合闸线圈的电磁力脱扣储能保持系统，已储能的弹簧释放能量并推动传动系统的运动完成断路器的合闸操作。原理说明：电动机工作，对合闸弹簧储能；合闸命令发出，储能保持装置接触弹簧释放能量，部分能量驱使断路器的动静触头运动进行合闸，另一部分通过机械传动机构使分闸弹簧储能，为分闸操作准备。同时合闸弹簧再次通过电机进行储能，为下一次合闸准备。当有分闸需要时，经过自由脱扣装置释放分闸弹簧储能来进行分闸操作。,SF6断路器简介,概念：以SF6气体为灭弧和绝缘介质的断路器。具备开断能力强，开断性能好，单断口电压高的性能。SF6气体特性：无色无味无毒不易燃烧的惰性气体；密度是空气5.1倍。化学性质稳定不活泼，不易发生反应（高压下可能发生化学变化，产生S 或F化合物，有毒，）；灭弧能力理想，介质绝缘强度恢复快，比空气快100倍左右。,运行要求,含水量的要求：危害：1、对于气体本身无影响，但是如果在固体绝缘表面凝水，则会降低沿面闪络电压，造成闪络放电；2、水分在电弧作用下参与SF6气体分解，产生腐蚀性氟化物等有毒气体。降低绝缘部件的绝缘电阻和破坏金属件的表面镀层。工作：1、测微水。2、吸附剂。巡视要求：,真空断路器,灭弧介质为真空，绝缘强度高，熄弧时间短。,四.高压开关电器,隔离开关,一、隔离开关的基本知识,隔离开关又名刀闸，是高压电气装置中保证工作安全的开关电器。高压隔离开关在分闸状态有明显的间隙，并具有可靠的绝缘，在合闸状态能可靠的通过正常工作电流和短路电流。没有专门的灭弧装置，不能用来开断负荷电流和短路电流，隔离开关通常与断路器配合使用。,一、隔离开关的基本知识,1隔离开关的作用隔离电源：电气设备检修时，用隔离开关将需要检修的电气设备与带电的电源隔离，形成明显可见的断开点，以保证检修人员和设备的安全。倒换线路或母线：用隔离开关将电气设备或线路从一组母线切换到另一组母线上。关合与开断小电流电路：关合和开断电压互感器、避雷器电路；等等,一、隔离开关的基本知识,2、对隔离开关的基本要求：具有明显的断点。应有可靠的绝缘。具有足够的热稳定、动稳定。操作性能好。结构简单、动作可靠。带接地刀闸的隔离开关必须装设连锁机构,一、隔离开关的基本知识,3隔离开关的技术参数和型号额定电压（kV）最高工作电压（kV）额定电流（A）热稳定电流（kA）极限通过电流峰值（kA）,二、隔离开关的主要结构类型,1、隔离开关的种类按装设地点可分为户内式和户外式；按极数可分为单极和三极；按绝缘支柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式；按动作方式可分为闸刀式、旋转式、插入式；按有无接地刀闸可分为带接地刀闸和不带接地刀闸；按操动机构可分为手动式、电动式、液压式；按用途可分为一般用、快分用和中性点接地用。,单柱式垂直伸缩式,单柱式垂直剪刀式,双柱式水平伸缩式QS,三柱式QS,接地隔离开关（地刀）作用：设备检修时，确保设备断电的基础上合上地刀，放掉设备残余电荷，保证检修人员的人身安全。主闸刀与地刀通过机械连锁装置和电气闭锁回路达到主分地合，地分主合。,几个问题,1、线路停电拉合顺序？先线路侧，后母线侧。原因？2、可应用的场合1电力网无故障时拉合PT2、无雷电活动时拉合避雷器3、拉合220kV及以下母线和直接连在母线上的设备的电容电流4、无接地故障系统，拉合主变中性点接地开关5、与断路器并联的旁路隔离开关，断路器和好时，拉合旁路电流6、励磁电流小于2A的空载变压器、电抗器、电容电流小于5A 的空载线路,六.补偿装置,补偿装置,作用补偿电网中的电容、电感参数，或向电网提供容性或感性无功功率。分类串联补偿和并联补偿。补偿装置串联补偿装置和并联补偿装置,电力电容器,9.1 电力电容器,一、电力电容器的种类和作用电力电容器主要用于电力系统和电工设备。任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，就可以构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏或千乏。并联电容器：又称为移相电容器。主要用来补偿电力系统感性负载的无功功率，以提高系统的功率因数，改善电能质量，降低线路损耗；还可以直接与异步电机的定子绕组并联，构成自激运行的异步发电装置。串联电容器：又叫做纵向补偿电容器，串联于工频高压输、配电线路中，主要用来补偿线路的感抗，提高线路末端电压水平，提高系统的动、静态稳定性，改善线路的电压质量，增长输电距离和增大电力输送能力。耦合电容器：主要用于高压及超高压输电线路的载波通信系统，同时也可作为测量、控制、保护装置中的部件。均压电容器：又叫断路器电容器，一般并联于断路器的断口上，使各断口间的电压在开断时分布均匀。脉冲电容器：主要起贮能作用，用作冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本贮能元件。,二、电力电容器的基本结构,基本结构：电容元件、浸渍剂、紧固件、引线、外壳和套管。,高压并联电容器外观图,（1）电容元件,用一定厚度和层数的固体介质与铝箔电极卷制而成。若干个电容元件并联和串联起来，组成电容器芯子。电容元件用铝箔作电极，用复合绝缘薄膜绝缘。电容器内部绝缘油作浸渍介质。在电压为10kV及以下的高压电容器内，每个电容元件上都串有一熔丝，作为电容器的内部短路保护。当某个元件击穿时，其他完好元件即对其放电，使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断，切除故障元件，从而使电容器能继续正常工作。,高压并联电容器内部电气连接示意图R放电电阻；F熔丝；C元件电容,（2）浸渍剂,电容器芯子一般放于浸渍剂中，以提高电容元件的介质耐压强度，改善局部放电特性和散热条件。浸渍剂一般有矿物油、氯化联苯、SF6气体等。,（3）外壳、套管,外壳一般采用薄钢板焊接而成，表面涂阻燃漆，壳盖上焊有出线套管，箱壁侧面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量集合式电容器的箱盖上还装有油枕或金属膨胀器及压力释放阀，箱壁侧面装有片状散热器、压力式温控装置等。接线端子从出线瓷套管中引出。,目前在我国低压系统中采用自愈式电容器。特点：具有优良的自愈性能、介质损耗小、温升低、寿命长、体积小、重量轻。结构：采用聚丙烯薄膜作为固体介质，表面蒸镀了一层很薄的金属作为导电电极。当作为介质的聚丙烯薄膜被击穿时，击穿电流将穿过击穿点。由于导电的金属化镀层电流密度急剧增大，并使金属镀层产生高热，使击穿点周围的金属导体迅速蒸发逸散，形成金属镀层空白区，击穿点自动恢复绝缘。,低压自愈式电容器结构1心轴；2喷合金层；3金属化层；4薄膜,三、电力电容器的型号,电容器的型号由字母和数字两部分组成：1 2-3-4-5 6 1：字母部分。第一位字母是系列代号，表示电容器的用途特征：A交流滤波电容器；B并联电容器；C串联电容器；D直流滤波电容器；E交流电动机电容器；F防护电容器；J断路器电容器；M脉冲电容器；O耦合电容器；R电热电容器；X谐振电容器；Y标准电容器（移相，旧型号）；Z直流电容器。第二位字母是介质代号，表示液体介质材料种类：Y矿物油浸纸介质；W烷基苯浸纸介质；G硅油浸纸介质；T偏苯浸纸介质；F二芳基乙烷浸介质；B异丙基联苯浸介质；Z植物油浸渍介质；C篦麻油浸渍介质。第三位字母也是介质代号，表示固体介质材料种类：F纸、薄膜复合介质；M全聚丙烯薄膜；无标记全电容器纸。第四位字母表示极板特性：J金属化极板。2：额定电压（kV）；3：额定容量（kvar）；4：相数，1单相，3三相；5：使用场所，W户外式，不标记户内式；6：尾注号，表示补充特性：B可调式；G高原地区用；TH湿热地区用；H污秽地区用；R内有熔丝。,三、电力电容器的型号,例如：（1）BFM 122001W，B表示并联电容器；F表示浸渍剂为二芳基乙烷；M表示全膜介质；12表示额定电压（kV）；200表示额定容量（kvar）；1表示相数（单相）；W尾注号（户外使用）。（2）BCMJ 0.4153，B表示并联电容器；C表示浸渍剂为篦麻油；M表示全膜介质；J表示金属化产品；0.4表示额定电压（kV）；15表示额定容量（kvar）；3表示三相。,BCMJ-1.14-3-3自愈式低压并联电容器（三相）外观图,BFM系列高压电力电容器外观图,电容器的接线方式,接线方式分为三角形接线和星形接线三角形接线：当电容器额定电压按电网的线电压选择时，应采用三角形接线。星形接线：当电容器额定电压低于电网的线电压时，应采用星形接线。,相同的电容器，接成三角形接线，因电容器上所加电压为线电压，所补偿的无功容量则是星形接线的三倍。若是补偿容量相同，采用三角形接线比星形接线可节约电容值三分二，因此在实际工作中，电容器组多接成三角形接线。若某一电容器内部击穿，当电容器采用三角形接线时，就形成了相间短路故障，有可能引起电容器膨胀、爆炸、使事故扩大；当采用星形接线当某一电容器击穿时，不形成相间短路故障。,电容器的接线方式,七.保护电器,保护电器熔断器避雷器,防雷设备与接地装置,过电压 概念电气设备在运行中承受正常的工作电压，但是由于某些原因，系统中某部分的电压可能升高，而且往往大大超过设备的最高允许电压值，这种电压升高就被称为过电压。分类,防雷设备,防雷设备避雷针与避雷线作用防止直击雷过电压组成接闪器、下引线（接地引线）和接地体避雷器作用防止感应雷过电压、侵入波以及内部过电压,感应雷过电压-雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电气设备上感应出的过电压。,防直接雷,防雷设备由接闪器、引下线、接地装置等组成,符号：,避雷器,一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置,定义,工作原理,被保护设备在正常电压运行，避雷器对地不通；出现过电压时，避雷器对地导通，从而限制设备过电压,避雷器,管式避雷器,1,阀型避雷器,2,磁吹阀式避雷器,3,金属氧化物避雷器,4,常见避雷器种类,管式避雷器,保护间隙型的，大多用在供电线路上作避雷保护,阀型避雷器,阀型避雷器由火花间隙及阀片电阻组成，有雷电过电压时火花间隙被击穿，阀片电阻下降，将雷电流引人大地。,阀型避雷器,磁吹阀式避雷器,采用磁吹灭弧间隙，增大了灭弧能力，降低了残压。在火花间隙旁并联分路电阻，使工频放电电压沿火花间隙均匀分布，提高工频放电电压。,金属氧化物避雷器,氧化锌避雷器是一种保护性能优越、耐污秽、质量轻、阀片性能稳定的避雷设备。,基本型氧化锌避雷器的型号表示式和含义,瓷柱,均压环,放电计数器,避雷针,避雷针,一、避雷针作用,能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿着避雷针的方向 发展直击于其上,避雷针,二、避雷针分类,组合式避雷针,按安装地点分,独立式避雷针,三、避雷针工作原理,四、避雷针结构,避雷针针头,引 流 体,接 地 体,五、避雷针保护范围介绍,避雷针高度,被保护物高度,避雷针有效高度,避雷线,避雷线,接地装置,工作接地保证电力系统正常运行所需要的接地。保护接地为了人身安全而设置的接地。防雷接地 针对防雷保护的需要而设置的接地。,五.互感器,互感器 电流互感器 电压互感器,电流互感器作用是将交流大电流变成小电流（5A或lA），供电给测量仪表和继电保护装置的电流线圈；电压互感器作用是将交流高电压变成低电压（100V或100/V），供电给测量仪表和继电保护装置的电压线圈。它们使测量仪表和保护装置标准化和小型化，使测量仪表和保护装置等二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。,电流互感器,电压互感器,为什么电压互感器二次侧不允许短路 电流互感器二次侧不允许开路呢?电压互感器二次侧短路会产生大电流而烧毁电压互感器。电流互感器在一次侧有电压无电流的情况下二次侧开路不会产生电压，在一次侧有一定量的稳定电流时打开二次侧会产生一定值的电压，但不会很高。但是一次主回路一般都与开关相连，在开关接通或断开主回路电流时，主回路电流会有一个突变过程，根据V=L*di/dt（L是互感器电感量），此时若二次侧开路将会瞬间激发很高电压，容易发生危险。因此电流互感器不允许开路。,八.继电保护,继电保护,继电保护系统由信号采样元件、处理元件、执行元件组成。对于继电器保护：信号采样元件由电流电压互感器等构成，处理元件由电磁继电器及其电路构成。执行一般都是：断路器跳闸、事故音响、光字牌等。对于微机保护：信号采样由电流电压互感器等构成，处理元件由综合自动化装置等构成。执行一般都是：断路器跳闸、事故音响、光字牌等.,变配电站继电保护,继电保护和安全自动装置的基本要求：可靠性、灵敏性、选择性、速动性。继电保护分类：主保护和后备保护。主保护在发生故障时，首先正确可靠地动作，在最短时间内或不带时限地切除保护范围内的故障。如变压器的差动保护、输电线路的高频保护、距离保护、零序电流保护等。后备保护是当被保护电气设备、输电线路的主保护或断路器失灵时起作用的保护，如变压器、输电线路的过流保护。安全自动装置：如输电线路自动重合闸装置，站用电备用电源自动投入装置，变电所母线或分段母线备用电源自动投入装置，自动按频率减载装置等。,继电保护的作用,变配电站继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。,变配电站继电保护按保护性质分类,（1）电流速断保护：故障电流超过保护整定值无时限（整定时间为零），立即发出跳闸命令。（2）电流延时速断保护：故障电流超过速断保护整定值时，带一定延时后发出跳闸命令。（3）过电流保护：故障电流超过过流保护整定值，故障出现时间超过保护整定时间后发出跳闸命令。（4）过电压保护：故障电压超过保护整定值时，发出跳闸命令或过电压信号。（5）低电压保护：故障电压低于保护整定值时，发出跳闸命令或低电压信号（9）距离保护：根据故障点到保护安装处的距离（阻抗）发出跳闸命令称为距离保护（7）单相接地保护：当一相发生接地后对于接地系统，发出跳闸命令，对于中性点不接地系统，发出接地报警信号。（8）差动保护：当流过变压器、中性点线路或电动机绕组，线路两端电流之差变化超过整定值时，发出跳闸命令称为纵差动保护，两条并列运行的线路或两个绕组之间电流差变化超过整定值时，发出跳闸命令称横差动保护。,（10）方向保护：根据故障电流的方向，有选择性的发出跳闸命令称为方向保护。（11）高频保护：利用弱电高频信号传递故障信号来进行选择性跳闸的保护称为高频保护。（12）过负荷：运行电流超过过负荷整定值（一般按最大负荷或设备额定功率来整定）时，发出过负荷信号。（13）瓦斯保护：对于油浸变压器，当变压器内部发生匝间短路出现电气火花，变压器油被击穿出现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器，故障严重，瓦斯气体多，冲击力大，重瓦斯动作于跳闸，故障不严重，瓦斯气体少，冲击力小，轻瓦斯动作于信号。（14）温度保护：变压器、电动机或发电机过负荷或内部短路故障，出现设备本体温度升高，超过整定值发出跳闸命令或超温报警信号。（6）低周减载：当电网频率低于整定值时，有选择性跳开规定好的不重要负荷。（15）自动重合闸：对于一些瞬时性故障（雷击、架空线闪路等）故障迅速切除后，不会发生永久性故障，此时再进行合闸，可以继续保证供电。继电保护发出跳闸命令断路器跳开后马上再发出合闸命令，称为重合闸。,微机保护装置,微机保护的优点(1)可靠性高：(2)精度高，速度快，功能多：(3)灵活性大：(4)维护调试方便，硬件种类少，线路统一，外部接线简单，减少了维护工作量，保护调试与整定利用输入按键或上方计算机下传来进行，调试简单方便。(5)经济性好，性能价格比高，使变配电站测量、控制与保护部分的综合造价降低。高可靠性与高速度，可以减少停电时间，节省人力，提高了经济效益。,九.电气主接线,电气设备的符号,图形符号是用于表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号。文字符号是电气图中电气设备、装置、元器件的种类字母和功能字母代码。文字符号的字母应采用大写的拉丁字母。文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两种。主要电气设备的图形和文字符号如表所示。,电气设备的符号,电气设备的符号,电气设备的符号,一次设备按预期的生产流程所连成的电路，称为电气主接线。主接线表明电能的生产、汇集、转换、分配关系和运行方式，是运行操作、切换电路的依据，又称一次接线、一次电路主系统或主电路。用国家规定的图形和文字符号表示主接线中的各元件，并依次连接起来的单线图，称电气主接线图。,电气主接线,十.低压直流系统,站用电,站用电的作用：供给变电所主变冷却器系统电源、断路器储能电源、开关机构加热器电源、开关、闸刀端子箱加热器电源、直流系统充电装置电源、检修电源、照明电源以及用于变电所生产、生活等用电。接线方式：一般配有二台站用变，为单母线分段接线方式，1站用变电源经1站用变低压空气开关接入站用电段母线，2站用变电源经2站用变低压空气开关接入站用电段母线，站用电、段母线装有联络开关，、段母线分列运行,站用电,低压负荷接线方式：重要负载采用双电源供电，如主变冷却器电源；加热器电源；开关储能电源；直流充电器电源；自动化监控设备逆变电源、通讯电源等。不重要负载采用单电源供电，也称辐射型供电,直流系统,一、直流系统的主要作用直流系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源。它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。二、接线方式单母线分段，设联络开关。,十一、自动化系统,2024/9/27,114,变电站综合自动化的基本概念,变电站综合自动化是将变电站的二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。,2024/9/27,115,变电站综合自动化系统，即利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。,2024/9/27,116,变电站实现综合自动化的优越性(1)提高供电质量，提高电压合格率。(2)提高变电站的安全、可靠运行水平。(3)提高电力系统的运行、管理水平。(4)缩小变电站占地面积，降低造价，减少总投资。(5)减少维护工作量，减少值班员劳动，实现减人增效。,2024/9/27,117,变电站综合自动化的内容、主要功能及信息量,一、变电站综合自动化的内容电气量的采集电气设备(如断路器等)的状态监视、控制和调节。由继电保护和故障录波等完成瞬态电气量的采集、监视和控制，并迅速切除故障和完成事故后的恢复正常操作。高压电器设备本身的监视信息(如断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态监视等)。将变电站所采集的信息传送给调度中心外，还要送给运行方式科和检修中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划提供原始数据。,2024/9/27,118,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(一)数据采集(1)模拟量的采集1）交流模拟量：U、I、P、Q、COS、F、2）直流模拟量：T、DC220、DC5V(2)开关量的采集(3)电能计量 1）电能脉冲计量法 2）软件计算方法,2024/9/27,119,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(二)事件顺序记录SOE(Sequence of Events)包括断路器跳合闸记录、保护动作顺序记录,2024/9/27,120,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(三)故障记录、故障录波和测距(1)故障录波与测距微机保护装置兼作故障记录和测距采用专用的微机故障录波器(2)故障记录 记录继电保护动作前后与故障有关的电流量和母线电压,2024/9/27,121,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(四)操作控制功能 操作人员都可通过CRT屏幕对断路器和隔离开关进行分、合操作，对变压器分接开关位置进行调节控制，对电容器进行投、切控制，应保留人工直接跳、合闸手段，断路器操作应有闭锁功能,2024/9/27,122,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(五)安全监视功能越限监视监视保护装置是否失电自控装置工作是否正常等,2024/9/27,123,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(六)人机联系功能(1)人机联系桥梁：CRT显示器、鼠标和键盘。(2)CRT显示画面的内容：1)显示采集和计算的实时运行参数 2)显示实时主接线图 3)事件顺序记录(SOE)4)越限报警 5)值班记录6)历史趋势 7)保护定值和自控装置的设定值(3)输入数据：变比、定值、密码等,2024/9/27,124,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(七)打印功能定时打印报表和运行日志；开关操作记录打印；事件顺序记录打印；越限打印；召唤打印；抄屏打印；事故追忆打印。/2007614,2024/9/27,125,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(八)数据处理与记录功能 主变和输电线路有功和无功功率每天的最大值和最小值以及相应的时间；母线电压每天定时记录的最高值和最低值以及相应的时间；计算受配电电能平衡率；统计断路器动作次数；断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；控制操作和修改定值记录。,2024/9/27,126,二、变电站综合自动化的基本功能2.1 监控子系统的功能(九)谐波分析与监视(1)谐波源分析(2)谐波检测与抑制,2024/9/27,127,二、变电站综合自动化的基本功能2.2 微机保护子系统的功能（一）保护功能：高压输电线路的主保护和后备保护；主变压器的主保护和后备保护；无功补偿电容器组的保护；母线保护；配电线路的保护；不完全接地系统的单相接地选线。,2024/9/27,128,二、变电站综合自动化的基本功能2.2 微机保护子系统的功能（二）辅助功能：(1)它的工作不受监控系统和其他子系统的影响(2)具有故障记录功能(3)具有与统一时钟对时功能(4)存储多种保护整定值(5)当地显示与多处观察和授权修改保护整定值(6)设置保护管理机或通信控制机，负责对各保护单元的管理。(7)通信功能(8)故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。,2024/9/27,129,二、变电站综合自动化的基本功能2.3 自动控制装置的功能（1）电压、无功综合控制（2）低频减负荷控制（3）备用电源自投控制（4）小电流接地选线控制,2024/9/27,130,二、变电站综合自动化的基本功能2.4 远动及数据通信功能（1）系统内部的现场级间的通信（2）自动化系统与上级调度的通信,2024/9/27,131,变电站综合自动化的基本特征,（1）功能综合化（2）分级分布式、微机化的系统结构（3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化（5）运行管理智能化,2024/9/27,132,（1）其结构形式有集中式、分布式、分散（层）分布式；（2）从安装物理位置上来划分有集中组屏、分层组屏和分散在一次设备间隔设备上安装等形式。,2024/9/27,133,一、变电站电压、无功综合控制的原理在变电站主要的调压手段是调节有载调压变压器分接头位置和控制无功补偿电容器。有载调压变压器可以在带负荷的情况下切换分接头位置，从而改变变压器的变比，起到调整电压和降低损耗的作用。控制无功补偿电容器的投切，可改变网络中无功功率的分布，改善功率因数，减少网损和电压损耗，改善用户的电压质量。,电压、无功综合控制子系统,2024/9/27,134,二、电力系统的电压、无功综合控制的方式(1)集中控制：指在调度中心对各个变电站的主变压器的分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制。(2)分散控制：指在各个变电站或发电厂中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，以控制地区的电压和无功功率在规定的范围内。(3)关联分散控制：指电力系统正常运行时，由分散安装在各厂、站的分散控制装置或控制软件进行自动调控，调控范围和定值是从整个系统的安全、稳定和经济运行出发，事先由电压、无功优化程序计算好的，而在系统负荷变化较大或紧急情况或系统运行方式发生大的变动时，可由调度中心直接操作控制，或由调度中心修改下属变电站所应维持的母线电压和无功功率的定值，以满足系统运行方式变化后新的要求。,2024/9/27,135,二、电力系统的电压、无功综合控制的方式(4)关联分散控制的实现方法一是通过监控系统的软件模块实现另一种是由独立的关联分散控制装置实现,2024/9/27,136,变电站综合自动化系统的其他子系统,一、备用电源自动投入装置定义：备用电源自投装置是因电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。（1）备用电源的配置 明备用的控制暗备用的控制,2024/9/27,137,一、备用电源自动投入装置（2）微机型的备用电源自投装置的基本特点工作电源确实断开后，备用电源才投入。备用电源自动投入切除工作电源断路器必须经延时。手动跳开工作电源时，备自投投入装置不应动作。应具有闭锁备自投装置的功能。备用电源不满足有压条件，备自投装置不应动作。工作母线失压时还必须检查工作电源无流，才能启动备自投投入。备自投装置只允许动作一次。,2024/9/27,138,二、小电流接地系统单相接地故障的检测（1）概述根据系统中发生单相接地故障时接地电流的大小划分：小电流接地系统：中性点不接地中性点经消弧线圈接地大电流接地系统：中性点直接接地,2024/9/27,139,二、小电流接地系统单相接地故障的检测（2）小电流接地系统的接地电流中性点不接地系统单相接地故障时的接地电流特征：当电网发生单相接地故障后，非故障电路电容电流就是该线路的零序电流，故障线路首段的零序电流数值上等于系统非故障线路全部电容电流的总和，其方向为线路指向母线，与非故障线路中零序电流的方向相反，系统中性点电压发生较大的位移。实现方法：基于基波零序电流方向的自动接地选线原理,2024/9/27,140,二、小电流接地系统单相接地故障的检测（2）小电流接地系统的接地电流中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障时的接地电流特征：在单相接地时，故障线路首端的5次谐波电流在数值上等于系统非故障线路5次谐波电流的总和，其方向与非故障线路肿次谐波零序电流方向相反，由线路指向母线。实现方法：基于5次谐波零序电流方向的自动接地选线原理,2024/9/27,141,十二、通信系统,2024/9/27,142,一、远动通信的特点：,为了监视和控制电力系统的运行，需要及时把表征各变电站运行状态的重要信息送到调度中心（遥测、遥信、遥视）；调度中心经过处理分析，需要对各变电站进行经济调度和自动控制（遥控、遥调）。涉及到电力系统远动通信。,电力系统运行的变化过程十分迅速，所以对电力系统运行信息的实时性要求很高。这种实时性要求，一般用允许传送时间来衡量。我国地区电网数据采集与监视系统中，最大允许时延指标要求是：变位信息、厂站端工作状态变化信息必须在1s内送到调度中心；厂站端遥测信息按重要程度分别在320s内在调度中心实现更新；电能等存储信息允许几分钟或几十分钟传送1次。,距离远 实时性强,可靠性高,2024/9/27,143,二、远动数据通信信道：可简单的分为有线信道和无线信道两大类。,2024/9/27,144,三、远动通信规约,为了保证通信双方能准确、有效的通信，在信息发送端和接收端之间应有一系列的约定和顺序，这种规定和顺序称为通信规约（或通信协议）。,我国电力系统远动通信规约有两种类型：一类是循环式数据传送（Cyclic Digital Transmission）规约，简称CDT规约；另一类是问答式（Polling）数据传送规约，简称Polling规约。,CDT规约适用于点对点信道结构的两点间远动通信，信息的传送采用循环同步方式，数据采用帧结构方式组织。,CDT规约以