電力變電站——型別和組成部件

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在電力系統中，電力以交流電的形式發電、傳輸和分配。

電力在遠離使用者負荷的發電廠發電。然後透過電力網路將發出的電力傳輸和分配到負荷端。

但同樣重要的是要注意，電力以較低的電壓發電，以較高的電壓傳輸，然後再次以較低的電壓分配。這種電壓變化是出於許多技術和經濟原因。為了改變電力系統中許多位置的電壓，使用各種電氣裝置的組合，這被稱為變電站。

在本文中，我們將學習以下內容：

• 變電站簡介
• 變電站的組成部件
• 變電站的分類

那麼，讓我們從第一個考慮的話題開始，即變電站簡介。

什麼是變電站？

變電站是變壓器、斷路器、隔離開關等電氣裝置的有序組合，其設計和開發是為了改變電力供應的電流、電壓、頻率等一些電氣引數。

在電力系統中，變電站是最重要的組成部分之一。因為變電站確保了電力供應的可靠性和連續性。

在設計和建造變電站時，我們必須注意以下幾點：

• 它應該位於負荷重心。
• 它應該具有安全可靠的設計和結構。
• 它應該易於維護和操作。
• 它應該具有最低的初始成本。

實際上，如果我們觀察變電站，我們可以看到變電站的主要作用是改變電力供應的電壓。因此，電力變電站在電力傳輸和分配應用中起著至關重要的作用。

電力變電站的組成部件

如定義所示，電力變電站只不過是各種電氣元件的有序組合。本節將解釋變電站的所有這些元件及其功能。

電力變壓器

電力變壓器是一種用於改變電網中主要電力供應的電壓和電流水平的電力變壓器。

根據功能，它可以是升壓電力變壓器或降壓電力變壓器。

斷路器

斷路器是一種電開關裝置，用於接通和斷開電力系統中的電力供應。它還用於在系統發生故障時隔離和保護電路。

變電站可以有不同型別的斷路器，例如空氣斷路器、空氣開關斷路器、油斷路器、真空斷路器和SF₆斷路器。

變電站中斷路器的主要目的是切換電網中的電源。

電流互感器

電流互感器 (CT) 是一種在變電站中用於測量和保護目的的儀表變壓器。它基本上是一種電壓升壓和電流降壓變壓器。

在變電站中，CT 用於執行以下兩個操作：

計量CT - 用於測量系統或電力線中流動的電流。計量CT 的輸出繞組連線到電流表。

保護CT - 當系統發生故障時，它用於啟動保護繼電器來操作斷路器。因此，保護CT 的輸出繞組連線到繼電器。

這裡需要注意的是，電流互感器總是與要測量其電流的電力線串聯連線。

電壓互感器

電壓互感器 (PT) 也是一種用於測量和保護應用的儀表變壓器。電壓互感器只不過是一種電壓降壓和電流升壓變壓器，它將高供電電壓降低到可以提供給電壓表或繼電器的低值。

電壓互感器總是與要降低和測量其電壓的電力線並聯連線。

避雷器

避雷器 (LA) 是一種用於變電站的保護裝置，用於保護昂貴的裝置（如變壓器和斷路器）免受高壓浪湧和尖峰的影響。

在電力系統中，高壓浪湧可能是由雷擊、開關或任何其他異常情況引起的。

避雷器連線在要保護的裝置之前。這樣，當出現電壓浪湧時，避雷器將其接地並保護裝置。

隔離開關

隔離開關只不過是用於變電站的電開關，用於在電力系統中提供額外的隔離和安全層。它也稱為斷路器。

隔離開關基本上是一種零功率器件，這意味著它只能在無負載條件下操作。因此，在操作隔離開關之前，變電站操作員必須切換電網中的電源。

需要注意的是，隔離開關對系統沒有任何保護作用，它只是提供開關功能。

母線

在變電站中，母線是連線所有以相同電壓執行的電力線的導體。它是一個公共電導體，直接連線到多個以相同電壓等級執行的線路。

母線可以是銅或鋁導體條，通常具有矩形橫截面，並在恆定電壓下執行。

母線用於連線變電站中的進出電力線。因此，母線充當電源和變電站之間以及變電站和負荷之間的連線。

在變電站中，我們通常使用以下型別的母線佈置：

• 單母線佈置
• 帶分段的單母線佈置
• 雙母線佈置

絕緣子

絕緣子用於變電站，以電氣方式將帶電部件與人可接觸部件隔開。

在變電站中，絕緣子具有以下兩個目的：

• 為導體和母線提供機械支撐。
• 防止電流洩漏並將電流限制在導體中。

絕緣子最常見的是由瓷器製成的。但是，許多其他材料，如聚合物、玻璃等，也可以用來製造絕緣子。

在一個典型的變電站中，使用不同型別的絕緣子，例如柱式絕緣子、針式絕緣子、盤式絕緣子、懸掛式絕緣子等。這些絕緣子根據服務要求使用，例如柱式絕緣子用於安裝母線。

計量和指示儀表

這些是用於變電站的儀表，用於監測系統的電氣引數，例如電壓、電流、功率、功率因數等。這些儀表包括電壓表、電流表、瓦特表、能量表、功率因數表等。

其他裝置

除了上述主要裝置外，變電站還可以有其他一些裝置，例如：

• 熔斷器
• 接地系統
• 載波電流裝置
• 波陷阱
• 變電站輔助電源
• 電容器組
• 電抗器等。

變電站的分類

根據分類依據，變電站可以分為不同型別。下面列出了一些主要的變電站分類：

根據服務需求分類的變電站型別

• 發電變電站
• 變壓器變電站
• 開關變電站
• 功率因數校正變電站
• 變頻變電站
• 轉換變電站

基於結構的變電站型別

• 室內變電站
• 室外變電站
• 地下變電站
• 杆上變電站

讓我們詳細討論每種型別的變電站。

發電變電站

位於發電廠，用於開關和電壓升壓應用的變電站稱為發電變電站。

這些變電站以較低的電壓接收來自發電機的電力，並以較高的電壓將其傳送到輸電線路。發電變電站的主要組成部分包括升壓變壓器、斷路器、電流互感器、電壓互感器、隔離開關、電容器組和許多其他輔助裝置。

變壓器變電站

設計用於改變電力供應電壓水平的變電站稱為變壓器變電站。在這些變電站中，升壓或降壓變壓器是主要元件。

因此，變壓器變電站以某種電壓接收電力，並以不同的電壓將其轉發。我們周圍看到的多數變電站都是變壓器變電站。

開關變電站

開關變電站也稱為開關站。這些變電站不改變電壓水平，而只執行電力供應的開關操作。

因此，在開關變電站中，進出電力供應的電壓水平相同。

功率因數校正變電站

設計用於提高電力供應功率因數的變電站稱為功率因數校正變電站。

這些變電站通常安裝在輸電線路的接收端。在這些變電站中，電容器組或同步調相機是主要的功能元件。

變頻變電站

設計用於改變電源頻率的電力變電站稱為變頻變電站。

變頻變電站的主要元件是變頻器，它可以是電子或機電裝置。

這些變電站通常用於連線以不同頻率執行的兩個電網。

變電站轉換

用於將交流電源轉換為直流電源，反之亦然的變電站被稱為轉換變電站。

轉換變電站的主要部件是整流器（將交流電轉換為直流電）和逆變器（將直流電轉換為交流電）。這些變電站通常位於高壓直流輸電線路的傳送端和接收端。

室內變電站

完全在建築物內設定的變電站稱為室內變電站。

由於若干技術和經濟原因，室內變電站的設計電壓最高可達11 kV。但是，如果變電站場地的環境不純淨或受到汙染，則這些變電站的電壓可以高達66 kV。

戶外變電站

當變電站的裝置（如變壓器、斷路器、隔離開關等）安裝在露天/戶外環境中，而不是在建築物內時，則稱為戶外變電站。

這些變電站可以用於任何電壓等級。由於這些變電站不需要大量的土建工程，因此安裝成本更經濟。

地下變電站

地下變電站是一種所有功能都建在地下的變電站。這種型別的變電站通常建在人口稠密的地區，這些地區沒有空間安裝裝置和建造建築物，而且土地成本非常高。

地下變電站的規模通常儘可能小，所使用的變壓器是風冷式，而不是油冷式。

杆上式變電站

杆上式變電站通常用於配電目的。這些變電站有一個H型杆，在其上安裝了所有必要的裝置，如變壓器、熔斷器和斷路器。這些變電站通常用於最高33 kV的電壓。杆上式變電站最顯著的優點是它是成本最低的變電站型別。

所以，這就是關於電力變電站分類的所有內容。現在讓我們結束這篇文章。

結論

在本文中，我們解釋了電力變電站的基礎知識、變電站中使用的主要裝置以及不同型別的變電站。

電力變電站是變壓器、斷路器、隔離開關、導體等電力裝置的有序排列，可用於電壓變換或電力切換。

變電站是電力系統的重要組成部分之一，因為它提供了一種有效控制電力的方法。

關於電力變電站的常見問題

以下是關於電力變電站的一些常見問題及其答案。

1. 為什麼稱其為變電站？

之所以稱其為變電站，是因為它沒有自己的電力來源，例如交流發電機。相反，它從發電站接收電力，因此它被認為是發電站的一個子部分，被稱為變電站。

2. 變壓器和變電站有什麼區別？

變壓器是變電站中用於電壓變換的電氣元件，而變電站是各種電氣元件的組合，用於電力切換和變換。

3. 變電站的三個主要部分是什麼？

典型的變電站具有以下三個主要部分：

• 變壓器
• 斷路器
• 隔離開關

4. 什麼是11kV變電站？

11kV變電站是指接收某一電壓等級的電力並在11 kV電壓下進一步輸送電力的變電站。

5. 變電站的四個主要功能是什麼？

變電站的四個主要功能如下：

• 將電源電壓從一個等級更改為另一個等級。
• 切換電力線中的電力。
• 測量系統中的電流、電壓、功率、能量、功率因數等電引數。
• 提高系統的功率因數。