电力变电站——类型和组成部件

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在电力系统中，电力以交流电的形式发电、传输和分配。

电力在远离用户负荷的发电厂发电。然后通过电力网络将发出的电力传输和分配到负荷端。

但同样重要的是要注意，电力以较低的电压发电，以较高的电压传输，然后再次以较低的电压分配。这种电压变化是出于许多技术和经济原因。为了改变电力系统中许多位置的电压，使用各种电气设备的组合，这被称为变电站。

在本文中，我们将学习以下内容：

• 变电站简介
• 变电站的组成部件
• 变电站的分类

那么，让我们从第一个考虑的话题开始，即变电站简介。

什么是变电站？

变电站是变压器、断路器、隔离开关等电气设备的有序组合，其设计和开发是为了改变电力供应的电流、电压、频率等一些电气参数。

在电力系统中，变电站是最重要的组成部分之一。因为变电站确保了电力供应的可靠性和连续性。

在设计和建造变电站时，我们必须注意以下几点：

• 它应该位于负荷重心。
• 它应该具有安全可靠的设计和结构。
• 它应该易于维护和操作。
• 它应该具有最低的初始成本。

实际上，如果我们观察变电站，我们可以看到变电站的主要作用是改变电力供应的电压。因此，电力变电站在电力传输和分配应用中起着至关重要的作用。

电力变电站的组成部件

如定义所示，电力变电站只不过是各种电气组件的有序组合。本节将解释变电站的所有这些组件及其功能。

电力变压器

电力变压器是一种用于改变电网中主要电力供应的电压和电流水平的电力变压器。

根据功能，它可以是升压电力变压器或降压电力变压器。

断路器

断路器是一种电开关装置，用于接通和断开电力系统中的电力供应。它还用于在系统发生故障时隔离和保护电路。

变电站可以有不同类型的断路器，例如空气断路器、空气开关断路器、油断路器、真空断路器和SF₆断路器。

变电站中断路器的主要目的是切换电网中的电源。

电流互感器

电流互感器 (CT) 是一种在变电站中用于测量和保护目的的仪表变压器。它基本上是一种电压升压和电流降压变压器。

在变电站中，CT 用于执行以下两个操作：

计量CT - 用于测量系统或电力线中流动的电流。计量CT 的输出绕组连接到电流表。

保护CT - 当系统发生故障时，它用于启动保护继电器来操作断路器。因此，保护CT 的输出绕组连接到继电器。

这里需要注意的是，电流互感器总是与要测量其电流的电力线串联连接。

电压互感器

电压互感器 (PT) 也是一种用于测量和保护应用的仪表变压器。电压互感器只不过是一种电压降压和电流升压变压器，它将高供电电压降低到可以提供给电压表或继电器的低值。

电压互感器总是与要降低和测量其电压的电力线并联连接。

避雷器

避雷器 (LA) 是一种用于变电站的保护装置，用于保护昂贵的设备（如变压器和断路器）免受高压浪涌和尖峰的影响。

在电力系统中，高压浪涌可能是由雷击、开关或任何其他异常情况引起的。

避雷器连接在要保护的设备之前。这样，当出现电压浪涌时，避雷器将其接地并保护设备。

隔离开关

隔离开关只不过是用于变电站的电开关，用于在电力系统中提供额外的隔离和安全层。它也称为断路器。

隔离开关基本上是一种零功率器件，这意味着它只能在无负载条件下操作。因此，在操作隔离开关之前，变电站操作员必须切换电网中的电源。

需要注意的是，隔离开关对系统没有任何保护作用，它只是提供开关功能。

母线

在变电站中，母线是连接所有以相同电压运行的电力线的导体。它是一个公共电导体，直接连接到多个以相同电压等级运行的线路。

母线可以是铜或铝导体条，通常具有矩形横截面，并在恒定电压下运行。

母线用于连接变电站中的进出电力线。因此，母线充当电源和变电站之间以及变电站和负荷之间的连接。

在变电站中，我们通常使用以下类型的母线布置：

• 单母线布置
• 带分段的单母线布置
• 双母线布置

绝缘子

绝缘子用于变电站，以电气方式将带电部件与人可接触部件隔开。

在变电站中，绝缘子具有以下两个目的：

• 为导体和母线提供机械支撑。
• 防止电流泄漏并将电流限制在导体中。

绝缘子最常见的是由瓷器制成的。但是，许多其他材料，如聚合物、玻璃等，也可以用来制造绝缘子。

在一个典型的变电站中，使用不同类型的绝缘子，例如柱式绝缘子、针式绝缘子、盘式绝缘子、悬挂式绝缘子等。这些绝缘子根据服务要求使用，例如柱式绝缘子用于安装母线。

计量和指示仪表

这些是用于变电站的仪表，用于监测系统的电气参数，例如电压、电流、功率、功率因数等。这些仪表包括电压表、电流表、瓦特表、能量表、功率因数表等。

其他设备

除了上述主要设备外，变电站还可以有其他一些设备，例如：

• 熔断器
• 接地系统
• 载波电流设备
• 波陷阱
• 变电站辅助电源
• 电容器组
• 电抗器等。

变电站的分类

根据分类依据，变电站可以分为不同类型。下面列出了一些主要的变电站分类：

根据服务需求分类的变电站类型

• 发电变电站
• 变压器变电站
• 开关变电站
• 功率因数校正变电站
• 变频变电站
• 转换变电站

基于结构的变电站类型

• 室内变电站
• 室外变电站
• 地下变电站
• 杆上变电站

让我们详细讨论每种类型的变电站。

发电变电站

位于发电厂，用于开关和电压升压应用的变电站称为发电变电站。

这些变电站以较低的电压接收来自发电机的电力，并以较高的电压将其发送到输电线路。发电变电站的主要组成部分包括升压变压器、断路器、电流互感器、电压互感器、隔离开关、电容器组和许多其他辅助设备。

变压器变电站

设计用于改变电力供应电压水平的变电站称为变压器变电站。在这些变电站中，升压或降压变压器是主要组件。

因此，变压器变电站以某种电压接收电力，并以不同的电压将其转发。我们周围看到的多数变电站都是变压器变电站。

开关变电站

开关变电站也称为开关站。这些变电站不改变电压水平，而只执行电力供应的开关操作。

因此，在开关变电站中，进出电力供应的电压水平相同。

功率因数校正变电站

设计用于提高电力供应功率因数的变电站称为功率因数校正变电站。

这些变电站通常安装在输电线路的接收端。在这些变电站中，电容器组或同步调相机是主要的功能组件。

变频变电站

设计用于改变电源频率的电力变电站称为变频变电站。

变频变电站的主要组件是变频器，它可以是电子或机电设备。

这些变电站通常用于连接以不同频率运行的两个电网。

变电站转换

用于将交流电源转换为直流电源，反之亦然的变电站被称为转换变电站。

转换变电站的主要部件是整流器（将交流电转换为直流电）和逆变器（将直流电转换为交流电）。这些变电站通常位于高压直流输电线路的发送端和接收端。

室内变电站

完全在建筑物内设置的变电站称为室内变电站。

由于若干技术和经济原因，室内变电站的设计电压最高可达11 kV。但是，如果变电站场地的环境不纯净或受到污染，则这些变电站的电压可以高达66 kV。

户外变电站

当变电站的设备（如变压器、断路器、隔离开关等）安装在露天/户外环境中，而不是在建筑物内时，则称为户外变电站。

这些变电站可以用于任何电压等级。由于这些变电站不需要大量的土建工程，因此安装成本更经济。

地下变电站

地下变电站是一种所有功能都建在地下的变电站。这种类型的变电站通常建在人口稠密的地区，这些地区没有空间安装设备和建造建筑物，而且土地成本非常高。

地下变电站的规模通常尽可能小，所使用的变压器是风冷式，而不是油冷式。

杆上式变电站

杆上式变电站通常用于配电目的。这些变电站有一个H型杆，在其上安装了所有必要的设备，如变压器、熔断器和断路器。这些变电站通常用于最高33 kV的电压。杆上式变电站最显著的优点是它是成本最低的变电站类型。

所以，这就是关于电力变电站分类的所有内容。现在让我们结束这篇文章。

结论

在本文中，我们解释了电力变电站的基础知识、变电站中使用的主要设备以及不同类型的变电站。

电力变电站是变压器、断路器、隔离开关、导体等电力设备的有序排列，可用于电压变换或电力切换。

变电站是电力系统的重要组成部分之一，因为它提供了一种有效控制电力的方法。

关于电力变电站的常见问题

以下是关于电力变电站的一些常见问题及其答案。

1. 为什么称其为变电站？

之所以称其为变电站，是因为它没有自己的电力来源，例如交流发电机。相反，它从发电站接收电力，因此它被认为是发电站的一个子部分，被称为变电站。

2. 变压器和变电站有什么区别？

变压器是变电站中用于电压变换的电气组件，而变电站是各种电气组件的组合，用于电力切换和变换。

3. 变电站的三个主要部分是什么？

典型的变电站具有以下三个主要部分：

• 变压器
• 断路器
• 隔离开关

4. 什么是11kV变电站？

11kV变电站是指接收某一电压等级的电力并在11 kV电压下进一步输送电力的变电站。

5. 变电站的四个主要功能是什么？

变电站的四个主要功能如下：

• 将电源电压从一个等级更改为另一个等级。
• 切换电力线中的电力。
• 测量系统中的电流、电压、功率、能量、功率因数等电参数。
• 提高系统的功率因数。