中电网变电站技术及气体绝缘优势解析

10.1.2.1 电压级别

电能可以经过电线大量的输送。当以高电压与小电流输电时，可达到低的线路损耗（热损耗），因此，为了经济地输送所要求的能量，把其分为图10-15所示的4个电压级别。

发电厂中的发电机根据结构和类型能产生6～30kV的电压。通过发电机变压器组把发电机电压变压到所要求的电压级别。褐煤发电厂和核电站是以380kV级供电，而燃煤发电厂和水电站的供电电压多为220kV。

380kV和220kV的电压称为超高压，这种超高压级用于电能的远距离输送，如在欧洲内联网。小型发电厂发出110kV高压电网电能，这种电压级别也可以由大型企业的发电厂供电。对于10～30kV中等电压电网是用于接到用户自己的变电站和市区电网变电站变为0.4kV的低电压。如图10-15所示，各个电压级别通过变压器连接起来。

图10-15 供电电压级别

10.1.2.2 变电站

如图10-16所示，高压和超高压变电站多为露天装置。露天装置的变压器、电流与电压互感器安装在基座上，而隔离开关和断路器多数安装在开关支架上。输入端裸线被引到紧固的支柱上，两个紧固支柱间的连接线称为过电压。在过电压下方横向经过的多为两个汇流排系。通过隔离开关建立起从输入端裸线经过汇流排到变压器的连接。隔离开关和断路器大都由配电室进行遥控。

室内变压器主要是在达30kV的中电压范围内使用。当为裸线接线时，多制成塔式变电站，当为电缆接线时，则制成坚固的变电室，如图10-17所示。室内变压器被分成若干配电装置室，对于每条输入线和每条输出线以及电压互感器、电流互感器、隔离开关和负荷隔离开关都要有自己的配电板，为排出变压器的损耗热，室内变压器应有足够的通风。在油冷变压器下方应有油密封的集油槽。

如图10-18所示，现今的室内变压器多制成全封、气体绝缘式配电装置。绝缘气体六氟化硫在压力为0.1MPa时，其绝缘能力是空气的3倍。气体绝缘式配电装置的占地面积仅为传统设备的20%，由于是完全封闭，所以就排除了维修人员接触装置的导电部件。

图10-16 露天开关装置

图10-17 坚固的变电室

图10-18 室内SF₆变压器

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图10-19 高压隔离开关

10.1.2.3 高压开关

按高压开关的使用目的把高压开关分为隔离开关、负荷隔离开关和断路器，并且按其测定电压和所要求的保护类型的断流容量来选取。高压开关可以是手工操作式、电动机驱动式或储能弹簧驱动式。

图10-19所示的隔离开关将无电流状态时的部件（如功率开关）与有电压作用的部件隔离开。通过可见的分离点，操作人员可以确认开关的工作状态。隔离开关多数由手工操作或由电动机驱动。

在接通隔离开关时其电流小得可以忽略，或在开关连接线之间存在的电压差不大时，允许用隔离开关断开或接通电路。

通过具有紧固的接地开关可以使断开的电网部分接地并短路。接地开关的驱动是用隔离开关来锁止使之只有在接通隔离开关时才可能操作接地开关。

图10-20所示的负荷隔离开关用于接通变压器、裸线及电缆以及环状导线的断开与接通，这种隔离开关装有储能弹簧驱动装置。机械式释放装置借助工作电流切断器使遥控接线成为可能。负荷隔离开关多数用在10～30kV的中压范围，其接通能力为40～63kA。

保护负荷隔离开关是附加装备有用于图10-22所示高电压大功率熔断器的触点与释放装置的负荷隔离开关。当高电压大功率熔断器动作时，开关由于储能弹簧驱动装置自由脱扣而全相断路。

图10-21所示的断路器的工作容量很大（80～160kA），它可使装置或装置部件既可以在无故障状态下也可以在如短路时的故障状态下接通。断路器通过保护继电器自动释放，其释放电流和释放时间可由保护继电器进行调整（选择性）。根据所用熄弧剂的类型把断路器分为少油断路器和压缩气体开关。

图10-20 负荷隔离开关

图10-21 断路器

少油断路器是光弧的高温把消弧室内的部分绝缘油分解成气体。气体压力引起油流进而熄弧。少油断路器用于电压达220kV和测定测流达4000A的变电站。

压缩气体开关多数是用六氟化硫气体（SF₆）作为熄弧剂，在具有高开关操作频繁度的装置中优先使用。具有SF₆气体的压缩气体开关由于其尺寸小，所以可用在室内变电站，当然也可以在露天装置中使用。

图10-22所示的高电压大功率熔丝用于中等电压电网的过负荷保护和短路保护。这种熔丝在其管形瓷壳中有多条平行布置并埋在石英砂中的银制熔丝。过负荷时，熔丝和支持丝熔断，石英砂用于熄弧。松开的危急保险器撞针使安全负荷隔离开关或信号装置释放。