变电站电气主接线是根据电能汇集、输送和分配的要求,表示主要电气设备相互之间的连接关系和本变电站(或发电厂)与电网的电气连接关系,通常用单线图表示。它对电网运行安全、供电可靠性、运行灵活性、检修方便及经济性等均起着重要的作用;同时也对电气设备的选择、配电装置的布置以及电能质量的好坏等都起着决定性的作用,同样也是运维人员进行各种倒闸操作和事故处理时的重要依据。
(二)变电站电气主接线的要求
电气主接线应根据变电站在电力系统中的地位和作用,按照规划容量、供电负荷、电力系统短路容量、线路回路数以及电气设备特点等条件,满足电力系统的安全运行和经济调度的要求确定,其中应该考虑供电可靠性、运行灵活性、操作检修方便、节约投资及便于过渡和扩建等。
由于特高压变电站的重要性,其电气主接线的可靠性必须很高。
(三)特高压变电站电气主设备
特高压变电站主设备包括电力变压器、开关设备、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、支柱绝缘子以及各种无功补偿装置(包括并联电抗器、并联电容器、串联补偿电容器等)等,其中配电装置主要分为户外敞开式和户外气体绝缘金属封闭式两种。
(1)在电网中,变压器是一种变换电压的主要电气设备,按照用途不同可分为升压变压器、降压变压器及联络变压器等。依靠变压器可以把不同电压等级的电网联络在一起,组成复杂的大电网。电能经升压变压器升压后可以输送到很远的地方,能够达到减少线路损耗,提高送电经济性的目的;而在负荷中心则安装若干级降压变压器和大量分散装设的配电变压器,可将高电压降低为用户所需要的各级电压,以满足用户用电电压等级的需要。特高压变压器按照结构不同可分为普通变压器(两绕组一般用于发电机升压变压器)和自耦变压器等,且中性点直接接地。其中自耦变压器采用中压末端,即中性点调压的调压方式;并有第三绕组以流通三次及其他高次谐波,可装设无功补偿设备,通过补偿变压器无功消耗,以利于功率传输和站用电源使用。
(2)并联电抗器主要用于330kV及以上的超高压电网和电缆线路较多的电网中,以吸收电网过剩的容性无功。特高压并联电抗器分为容量固定式(不可控)电抗器和容量可控电抗器两种,主要作用是补偿线路多余的容性无功,减少线路损耗,防止电力系统发生工频过电压,与中性点电抗器配合消除潜供电流以提高线路单相重合闸的成功率,有利于消除同步电机带空载长线路时可能出现的自励磁现象。(www.xing528.com)
(3)特高压开关设备包括断路器、隔离开关、接地开关等,以及由上述产品与其他电气产品的组合产品,它们在结构上相互依托,有机地构成一个整体,以完成特高压系统正常接通和断开导电回路、切除和隔离故障等运行任务。其中特高压断路器除完成一般高压断路器的任务外,还要求采取特殊措施(如分闸和合闸电阻),尽量降低开断和关合时的操作过电压,以降低线路和变电站设备的绝缘水平和造价。
(4)电压互感器是将一次侧交流电压按照额定电压比转换成可供仪表、继电保护或控制装置使用的二次侧电压的变压设备。
(5)电流互感器是将一次侧交流电流按照额定电流比转换成可供仪表、继电保护或控制装置使用的二次侧电流的变流设备。
(6)避雷器是一种释放过电压能量限制过电压幅值的保护设备,它通过并联放电间隙或非线性电阻的作用,对入侵流动波进行削幅,以降低被保护设备所承受过电压幅值。在特高压电网中用于保护变电站电气设备免受雷电和操作过电压损害,其性能是变电站其他设备绝缘水平选择的基础。
(7)母线是用于汇集和分配多条进出线电能的设备,常用高压母线大体上可分为软母线和硬母线两种,其接线方式包括单母线、双母线、3/2接线、4/3接线等多种类型。
(8)支柱绝缘子是变电站和高压电器(如隔离开关)的绝缘支持物。
(9)套管是电气设备的一个较复杂又重要的配套元件,用于将高压导体穿过与其电位不同的隔板或外壳,起到绝缘和支撑作用。套管具有内外绝缘兼有、电场复杂,结构和尺寸要求严格等特点。
(10)特高压站电容器分为并联电容器和串联电容器两种。其中并联电容器安装于变压器低压侧,用于补偿输变电设备消耗的无功,减少输变电设备有功损耗和压降、提高传输功率、稳定电网电压等;串联电容器安装于线路中用于补偿线路电抗,减小线路总电抗值,缩短线路电气距离和线路两端角差,提高线路传输功率。
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