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电磁辐射与防护研究实验室/第二章 变电站的各组成设备的作用以及工作原 理2.1 变压器的分类、组成材料、构造以及工作原理2.1.1 变压器简介 变压器的功能主要有： 电压变换、 电流变换、 阻抗变换、 隔离、 稳压 （磁饱和变压器） 、 自耦变压器、高压变压器（干式和油浸式）等。
变压器常用的铁芯形状一般有 E 型和 C 型 铁芯、XED 型、ED 型、CD 型。
变压器按用途可以分为：配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、 干式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变 压器、箱式变电器、试验变压器、转角变压器、大电流变压器、励磁变压器。
变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。
当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时， 于另一组线圈中将感应出具 有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。
一般指连接交流电源的线圈称之为“一次线圈”(Primary coil)；而跨于此线圈的 电压称之为“一次电压” 。
在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次 线圈与二次线圈间的「匝数比」所决定的。
因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。
大部份的变压器均有固定的铁芯，其上绕有一次与二次的线圈。
基于铁材的高导磁 性，大部份磁通量局限在铁芯里，因此，两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。
在一些变压器中，线圈与铁芯二者间紧密地结合，其一次与二次电压的比值几乎与二者 之线圈匝数比相同。
因此， 变压器之匝数比， 一般可作为变压器升压或降压的参考指标。
由于此项升压与降压的功能，使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物，提升 输电电压使得长途输送电力更为经济，至于降压变压器，它使得电力运用方面更加多元 化，可以这样说，没有变压器，现代工业实无法达到目前发展的现况。
电子变压器除了体积较小外，在电力变压器与电子变压器二者之间，并没有明确的 分界线。
变电站一次二次设备基础知识1. 变电站简介变电站是电力系统中的重要组成部分，用于将高压电能转换为低压电能，以便供应给用户使用。
变电站主要包括一次设备和二次设备。
一次设备主要用于变电站电能的转换和传输，而二次设备主要用于监测、保护和控制变电站的运行。
2. 一次设备一次设备是指用于接受和传输高压电能的设备。
一次设备通常包括变压器、断路器、电缆和电抗器等。
2.1 变压器变压器是一种用于将高压电能转换为低压电能（或反之）的设备。
变压器主要由高压线圈、低压线圈和铁芯组成。
变压器通过电磁感应原理，将输入的电能以一定的转换比例转换为输出的电能。
变压器在变电站中起到电能转换和电压调整的作用。
2.2 断路器断路器是一种用于在电路中打开、关闭和保护电流的设备。
断路器可以通过手动或自动方式进行操作。
在变电站中，断路器主要用于切断电路，以便进行维护和检修工作，或在电路发生故障时快速切除电流，以保护设备和人员的安全。
2.3 电缆电缆是一种用于传输电能或信号的导线。
在变电站中，电缆通常用于连接变压器、断路器和其他设备。
电缆通过接头连接在一起，以确保电能的顺畅传输。
不同类型的电缆适用于不同的电压等级和电流负载。
2.4 电抗器电抗器是一种用于调节电流和电压的装置。
电抗器可以在电路中提供电感或电容，并通过改变电路的阻抗来控制电流或电压的大小。
在变电站中，电抗器通常用于稳定电压变化，保证供电的稳定性。
3. 二次设备二次设备用于监测、保护和控制变电站的运行。
二次设备通常包括保护装置、测量仪表和控制装置等。
3.1 保护装置保护装置用于监测电网中的异常情况，并采取措施保护设备和人员的安全。
保护装置可以监测电流、电压、频率等参数，并在检测到异常情况时触发断路器或其他措施，以切断电路或采取其他保护措施。
3.2 测量仪表测量仪表用于监测电网中的电压、电流、功率等参数，以便了解电网的运行状态。
测量仪表可以提供实时数据和历史记录，帮助电力工程师进行设备维护和故障诊断。
变电站三相一次通流、二次通压技术及设备一、主要内容变电站三相一次通流、二次通压技术主要用于验证新建变电站内“电流、电压二次回路” 的变比、极性、相位、相序的正确性，通过此项试验，可以将变电站投运过程中容易出现的电流、电压二次回路接线错误、回路开路、回路短路等问题解决在前，以保证变电站投运后稳定、可靠运行。
扩建变电站也可以使用。
见图1，是实现这一技术的主设备，使用可控硅技术，设备重量轻、功率大、精度高。
三相一次通流、二次通压装置（简称“通流设备”），包括两项功能，一：提供连续可调三相对称大电流；二：提供连续可调三相对称小电压，电压电流之间的夹角可调。
满足模拟变电站带负荷运行要求。
图 2 是一次通流原理示意图，借助大地，使一次设备流过合适大小的三相对称电流，模拟系统运行，可以全面检查所有电流二次回路接线、变比、相位、相序是否符合设计要求，可以顺带验证一次设备相位相序安装的正确性。
二次通压接入点可以是电压互感器的二次输出接线盒处，将电压接线拆出，计量、保护组电压回路三相一一对应并接，接入三相对称试验电压(60V)，模拟系统运行，可以完整检查电压互感器二次线是否存在问题，包括短路、开路、错误相序相位等。
图 1 三相一次通流、二次通压装置图 2 一次通流示意图二、技术性能指标1. 三相电流输出范围：并联模式（0-300A，电压0-10V）串联模式（0～150A，电压0～20V）2. 测量电流0－400A3. 电流准确度 2.5％4. 三相电压输出范围：0－60 伏，电流 1.0A5. 电压准确度0.5％6. 移相范围：0°－360°7. 相位准确度：±1°8. 显示方式：LCD 数字显示9. 电源：AC 三相四线220V，50HZ三、技术经济效益分析开展这项试验工作后，可以杜绝电流互感器因二次回路开路烧毁的事故；可以杜绝电压互感器因二次回路短路烧毁的事故；可以大大缩减变电站启动投产所需时间。
在发电厂,变电所中,发电机,变压器,电动机,开关(断路器),隔离开关等叫一次设备.为了安全,经济地发,供电,对一次设备及其电路进行测量,操作和保护而装设的辅助设备,例如各种测量仪表,控制开关,信号器具,继电器等,叫做二次设备.连接二次设备的电路,就叫做二次回路.在变电站中输送和分配电能的高压电气设备。
变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器等。
由一次设备相互连接，构成输电、配电或进行其它生产的电气回路称为一次回路或一次接线系统。
二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。
如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。
由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。
施耐德的一次变电站和二次变电站如何区分？一般容量较大的为一次变电站；容量较小的为二次变电站。
25kA以下的额定短路开断容量一般为二次变电站，大于等于25kA的额定短路开断容量一般为一次变电站。
1250A以下的额定容量一般为二次变电站，大于等于1250A的额定容量为一次变电站。
一次变电站一般以断路器为主要的开关设备，二次变电站一般以负荷开关为主要的开关设备。
变电站内一次回路式主电路，二次回路是辅助电路。
我们通过二次回路对一次回路进行测量、控制和保护。
这就是它们的“相互联系”它们的作用、原理是怎么样的？要视具体设备而定。
比如你的110kV变电站的主变压器，它的作用就是将高电压变为低电压。
它的原理就是通过电磁感应将高压绕组的电压转换到低压绕组。
通过电压互感器将高电压（一次电压）转换成低电压（二次电压）的电压量通过控制电缆接到保护屏。
通过电流互感器将大电流（一次电流）转换成小电流（二次电流）的电流量通过控制电缆接到保护屏。
110kV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。
变电站的原理
变电站是电力系统中的重要组成部分，其主要功能是进行高压电能的变换、传输和配电。
变电站由变压器、刀闸、断路器、互感器、绝缘子等设备组成。
其工作原理如下：
1. 变压器：变电站中的变压器负责将输送到变电站的高压电能进行变压，提高或降低电压水平。
变压器采用工作原理为电磁感应，通过线圈的磁场变化来实现电能的变换。
2. 刀闸和断路器：刀闸和断路器用于控制电流的通断和分配。
刀闸主要用于切断、连接电路以及通过不同性能的隔离开关使电气设备带电检修。
断路器主要用于电路的断开和闭合，以保护电力设备免受过电流、短路等故障的影响。
3. 互感器：互感器是用来测量电压、电流和功率等参数的设备。
它通过电磁感应原理将高压电网的电压和电流进行降压和降流，以便用来供测量仪表进行读取、计算和保护控制等功能。
4. 绝缘子：绝缘子用于将导线与支柱或设备之间隔离，以防止电流泄漏或发生短路。
绝缘子通常由绝缘材料，如陶瓷或聚合物制成，具有良好的绝缘性能。
变电站的工作原理是将输送到变电站的高压电能经过变压器的变换和互感器的测量后，由刀闸和断路器进行控制和分配，最后通过绝缘子对电流进行隔离，将不同电压等级的电能送往不同的电力用户。
变电站在电力系统中起到了传输、变换和配电的重要作用。
变电站一次设备的基本工作原理
一：高压断路器（开关）
高压断路器是电力系统中改变运行方式，开合和关闭正常运行的电路，能开断和关合负荷电流、空载长线路或电容器组等容性负荷电流，以及能开断空载变压器电感性负荷电流的重要电气主设备之一。
与继电保护装置配合，在电网发生故障时，能快速将故障从电网上切除。
与自动重合闸配合能多次关合和断开故障设备，以保证电网设备瞬时故障时，能及时切除故障和恢复供电，提电网供电的可靠性。
二、隔离开关（刀闸）
高压隔离开关在结构上没有专门的灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流或短路电流。
回路断路器拉开停电后，可以拉开隔离开关使停电设备与高压电网有一个明显的断开点，保证检修设备与带电设备进行可靠隔离，可缩小停电范围并保证人身安全。
带接地开关的隔离开关，与隔离开关在机械上互相闭锁，可有效地杜绝在检修工作中发生带电合接地开关的恶性事故。
三、电压互感器
电压互感器相当于开路运行的变压器，将高低压降为二次回路的标准电压，供继自装置、仪表、计量装置使用。
有单相和三相两种。
四、电流互感器
电流互感器把大电流按一定比例变为小电流，提供各种仪表使用和继电保护用的电流，并将二次系统与高电压隔离。
它不仅保证了人身和设备的安全，也使仪表和继电器的制造简单化、标准化，提高了经济效益。
五、无功补偿
并联电容器、并联电抗器都是电网中的无功补偿装置，目的在于平衡系统无功，同时使电网电压保持在要求的范围内。
其中电容器向系统提供容性无功，以补偿系统中电动机等的感性无功；电抗器向系统提供感性无功，以补偿系统中长距离输电线路等产生的容性无功。
六、消弧线圈的作用
小电流接地系统单相接地时，其接地电流为一电容电流，而消弧线圈为一电感线圈，其产生的电感电流可以补偿接地的电容电流，以减小故障点电流使电弧自行熄灭。
消弧线圈的三种补偿方式
（1）完全补偿：消弧线圈的电感电流完全补偿接地时的电容电流。
由于此时感抗等于容抗，将可能激发起谐振。
所以这种方式不可取。
（2）欠补偿：消弧线圈的电感电流不足以补偿接地时的电容电流。
在这种运行方式下，如果有线路跳闸，可能会形成完全补偿，因而也是应该避免的。
（3）过补偿方式：即使有线路跳闸，也不会形成完全补偿。
所以在实际运行中多采用这种运行方式。
六、交直流系统
变电站的站用电交流系统是保证变电站安全可靠地输送电能的一个必不可少的环节，站用电交流系统为主变压器提供冷却电源、消防水喷淋电源，为断路器提供储能电源，为隔离开关提供操作电源，为硅整流装置提供变换用电源，另外站用电还提供站内的照明、生活用电以及检修、施工等电源。
如果站用电失却将严重影响变电站设备的正常运行，甚至引起系统停电和设备损坏事故。
因此，运行人员必须十分重视站用电交流系统的安全运行，熟悉站用电系统及其运行操作。
变电站内的直流系统是独立的电源系统，直流系统为变电站内的控制系统、继电保护、信号装置、自动装置提供电源；同时能供给事故照明用电。
七、母线：母线的作用是汇集、分配和交换电能。
八、故障录波器
故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。
（一）线路保护
1，扎1一号线线路保护都有哪些？定值是多少？限时时间？
答：距离I段投入0.79Ω，0S，距离II段投入1.49Ω，0.3S，距离III段投入17.0Ω，1.2S，距离II段加速投入，过流I段投入51.0A，0S，过流II段投入20.5A，0.3S，过流III段投入5.0A，10S，过流加速段投入20.5A，0S
2，距离保护的作用原理及保护范围？
距离保护是反映被保护线路始端电压和线路电流得比值而工作的一种保护，这个比值被称为测量阻抗Zj。
当测量阻抗小于预先规定的整定阻抗ZZd时，保护动作。
保护范围：
距离保护Ⅰ段——保护到线路80～85％全长；
距离保护Ⅱ段——保护到线路全长；
距离保护Ⅲ段——保护到
相邻线路全长，作为远后备保护
（二）变压器保护
1，变压器非电量保护有哪些？定值？
答：重瓦斯，轻瓦斯，温度保护，
重瓦斯定值1.0米/秒，轻瓦斯250~300毫升，有载瓦斯1.0米/秒。
非电量保护中，本体重瓦斯及有载瓦斯跳闸，其它绕组过温、压力释放等发信号。
2，主变后备保护有哪些投入？
主变高压侧后备保护：过流III段经复压闭锁，间隙保护方式，过负荷I段投入，起动风冷I段投入，过载闭锁调压投入，TV断线保护投退原则，过流保护经III侧复压闭锁。
主变低压侧后备保护：过流I段经复压闭锁，过流II段经复压闭锁，过流III段经复压闭锁，过流IV段经复压闭锁，过流V段经复压闭锁，过负荷投入，零序电压报警投入，过流保护经I侧复压闭锁。
3，差动保护范围？
答：保护范围：主变高压侧CT到主变低压侧CT之间。
4，重瓦斯保护原理？
当变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量的气体，会有很强烈的油流冲击挡板，瓦斯继电器的重瓦斯触点闭合，发出瞬时跳闸命令，跳开变压器两侧断路器。
（一般整定在1m/s左右）
5，主变主保护都有哪些？
差动速断投入，比率差动投入，工频变化量差动保护投入，三次谐波闭锁投入。
（三）厂用变保护
厂用变保护都有哪些？定值？限时？
答：厂用变保护定值：过流I段投入5.0A，0S，过流II段投入0.5A1.0S，过流III段投入0.5A，1.0S，投重瓦斯跳闸，投非电量1跳闸，投非电量2跳闸，过负荷报警定值0.3A，8S。
（四）小接地电流系统中，为什么单相接地保护在多数情况下只是用来发信号，而不动作于跳闸?
答案：小接地电流系统中，一相接地时并不破坏系统电压的对称性，通过故障点的电流仅为系统的电容电流，或是经过消弧线圈补偿后的残流，其数值很小，对电网运行及用户的工作影响较小。
为了防止再发生一点接地时形成短路故障，一般要求保护装置及时发出预告信号，以便值班人员酌情处理。
