變配電

目前，我國已形成了繼電保護科研、設計、運行、製造的完整體系，擁有北京四方、國電南瑞、國電南自、許繼等多家技術型專業製造企業，能提供500kV及以下各級電網所需的各種保護設備。經過了各個階段的發展，每個廠家也開始形成了有特色的保護產品，而且國產保護的設計原則和技術性能更適合我國電網的需要。

基本介紹

• 中文名：變配電
• 概述：目前，我國已形成了
• 變配電的概述：變配電是電力系統中的
• 作用：電力系統電壓大幅度下降

變配電的概述

變配電是電力系統中的一部分

繼電保護在電力系統中的作用

電力系統在生產過程中，有可能發生各類故障和各種不正常情況。其中故障一般可分為兩類：橫向不對稱故障和縱向不對稱故障。橫向不對稱故障包括兩相短路、單相接地短路、兩相接地短路三種，縱向對稱故障包括單相斷相和兩相斷相，又稱非全相運行。電網在發生故障後會造成很嚴重的後果：

（1）電力系統電壓大幅度下降，廣大用戶負荷的正常工作遭到破壞。

（2）故障處有很大的短路電流，產生的電弧會燒壞電氣設備。

（3）破壞發電機的並列運行的穩定性，引起電力系統震盪甚至使整個系統失去穩定而解列瓦解。

（4）電氣設備中流過強大的電流產生的發熱和電動力，使設備的壽命減少，甚至遭到破壞。

不正常情況有過負荷、過電壓、電力系統振盪等.電氣設備的過負荷會發生髮熱現象，會使絕緣材料加速老化，影響壽命，容易引起短路故障。

繼電保護被稱為是電力系統的衛士，它的基本任務有：

（1）當電力系統發生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障設備從電力系統中切除，保證系統其餘部分迅速恢復正常運行，防止故障進一步擴大。

（2）當發生不正常工作情況時，能自動、及時地選擇信號上傳給運行人員進行處理，或者切除那些繼續運行會引起故障的電氣設備。

可見繼電保護是任何電力系統必不可少的組成部分，對保證系統安全運行、保證電能質量、防止故障的擴大和事故的發生，都有極其重要的作用。

繼電保護的基本原理和基本要求

電力系統從正常情況運行到故障或不正常運行時，它的電氣量（電流、電壓的大小和它們之間的相位角等）會發生非常顯著的變化，繼電保護就是利用電氣的突變來鑑別系統有無發生故障或不正常運行狀態，根據電氣量的變化測量值與系統正常時的電氣參數的對比來檢測故障類型和故障範圍，以便有選擇的切除故障。

一般繼電保護裝置由測量元件、邏輯元件和執行元件組成，

執行元件

邏輯元件

測量元件

輸入\輸出信息

測量元件將保護對象（輸電線路、主變、母線等電氣設備）的電氣量通過測量元件（電流互感器和電壓互感器）轉換為繼電保護的輸入信息，通過與整定值（繼電保護裝置預先設定好的參數）進行比較，鑑別被保護設備有無故障或是否在正常狀態運行，並輸出相應的保護信息。邏輯元件根據測量元件的信息，判斷保護裝置的動作行為，如動作於跳閘或信號，是否需要延時跳閘或延時發信。執行元件則根據邏輯元件輸出的信息，送出跳閘信息或報警信息至斷路器的控制迴路或報警信號迴路。

繼電保護根據電力系統的要求，對於直接作用於斷路器跳閘的保護裝置，有以下幾個基本要求。

1、選擇性

電力系統發生故障時，繼電保護的動作應具有選擇性，它僅切除故障部分，不影響非故障部分的繼續運行，保證最大範圍的供電，儘量縮小停電範圍。

2、快速性

電力系統由於其實時性的特點，當發生故障時要求繼電保護裝置儘快動作，切除故障，這樣可以

（1）系統電壓恢復快，減少對廣大用戶的影響

（2）電氣設備的損壞程度降低

（3）防止故障進一步擴大

（4）有利於閃絡處絕緣強度的恢復，提高了自動重合閘的成功率

一般主保護的動作時間在1～2s以內，後備保護根據其特點，動作時間相應增加。

3、靈敏性

繼電保護裝置反映故障的能力稱為靈敏性，靈敏度高，說明繼電保護裝置反映故障的能力強，可以加速保護的起動。

4、可靠性

根據繼電保護的任務和保護範圍，如果某一保護裝置應該動作而未動作則稱為拒動；如果電力系統在正常運行狀態或故障不在保護範圍內，保護裝置不應動作而動作了則稱為誤動。繼電保護的拒動和誤動將影響裝置的可靠性，可靠性不高，將嚴重破壞電力系統的安全穩定運行。裝置的原理、接線方式、構成條件等方面都直接決定了保護裝置的可靠性，因此現在的保護裝置在選用時儘量採用原理簡單、運行經驗豐富、裝置可靠性高的保護。

除了以上四個基本的要求外，在實際的選用中，還必須考慮到經濟性，在能實現電力系統安全運行的前提下，儘量採用投資少、維護費用低的保護裝置。

繼電保護的歷史回顧和展望

改革開放以來，我國經濟的快速發展刺激著電網的快速發展，尤其是近幾年全國各個地區出現的缺電現象直接促進了大規模機組的投產和電網建設進程的急劇加快。同時隨著現代社會對電網供電可靠性的要求的不斷提高，就需要我們繼電保護髮揮更加重要的作用，針對系統出現的故障能及時切除，確保電網的安全穩定經濟運行。我國繼電保護的發展大體經歷了以下幾個跨越：

1、60年代中期獨立研製並生產了第一套高壓電網複雜保護，即整流型距離保護；

2、60年代末到80年代中期我國廣泛採用電晶體型保護；

3、到80年代末，積體電路保護已形成完整系列，逐步取代電晶體保護；

4、1984年微機線路保護通過鑑定並獲得套用，此後，不同原理、不同種類的微機保護相繼研製生產，取得了引人注目的成果，到90年代，我國繼電保護技術已完全進入微機保護數字式時代。

從以上的發展過程來看，繼電保護技術總是根據電力系統的需要，不斷地從相關的學科中吸取最新成果而發展和完善自身的。總的來說，繼電保護技術的發展可以概括為4個階段、2次飛躍。4個階段是電磁型（整流型）、電晶體型、積體電路型、微機型。第1次飛躍是由電磁型到電晶體型，主要體現在保護由電磁式向靜態式轉變，保護裝置弱電化、無觸點化、小型化和低功耗。第2次飛躍是由積體電路型到微機型，主要體現在保護由模擬式向數字式轉變，保護裝置智慧型化和信息化。

電力系統繼電保護現已發展到了微機保護階段，微機繼電保護指的是以數字式計算機（包括微型機）為基礎而構成的繼電保護。以下各級電網所需的各種保護設備，目前我國的微機保護的研究和製造均已居於國際先進水平。

在新的繼電保護理論研究方面，人工神經網路在繼電保護中的套用在九十年代被廣泛研究。人工智慧技術如神經網路、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了套用，電力系統保護領域內的一些研究工作也轉向人工智慧的研究。專家系統、人工神經網路（ANN）和模糊控制理論逐步套用於電力系統繼電保護中，必將為繼電保護的發展注入了活力。

繼電保護的現狀

目前，由於光纖成本的下降，直接促進了光纖保護的廣泛套用。在紹興電力局目前所屬的三座500kV變電所中，對於500kV線路的保護基本都採用了兩套光纖保護作為主保護，僅有少量線路還繼續沿用高頻保護，而220kV也有不少線路採用了光纖保護。光線保護通過光纖或數字通信設備直接將本端電流量傳輸到對端進行計算和保護內部整定值比較來作出判斷，考慮了通信系統時間延時的影響並進行了補償。由於採用兩端電氣量直接比較，所以光纖電流差動保護容易實現CT匹配和矢量變換功能，能滿足長線路變壓器組和“T”型接線及“∏”型接線線路保護的要求。多端線路保護時，光纖有環形或鏈形連線方式。光纖電流差動保護不存在與引入電壓有關的一切問題，不受系統振盪、線路串補電容、平行線路互感、系統運行方式等的影響，具有天生的選相功能，動作速度快，克服了其它縱聯保護問題，適用於一切電壓等級、一切形式的接地系統，而且這種數字式通信方式的抗干擾能力強、衰耗小，避免了高頻保護的缺陷。其得天獨厚的優點和逐漸降低的成本，相信在以後的發展過程中光線保護將會被更加廣泛的採用。

個人對繼電保護的一些看法

目前，我國已形成了繼電保護科研、設計、運行、製造的完整體系，擁有北京四方、國電南瑞、國電南自、許繼等多家技術型專業製造企業，能提供500kV及以下各級電網所需的各種保護設備。經過了各個階段的發展，每個廠家也開始形成了有特色的保護產品，而且國產保護的設計原則和技術性能更適合我國電網的需要。尤其是南瑞，在新產品研發、新技術拓展方面，成效顯著。本人在學習南瑞的保護過程中，認為南瑞的產品無論從保護原理還是設計功能上，都有國外產品無法比擬的優勢。就如南瑞開發出的電流差動保護中的自適應功能，即通過微機處理，區外故障保護的起動電流極小，確保裝置不誤動，區內故障時保護裝置的起動量大，很大程度上提高了保護的靈敏度，確保保護可靠迅速起動，保證了繼電保護裝置快速動作切除故障，減少了保護拒動的可能性，提高了裝置的可靠性。而且國產保護繼續沿用了以前保護的優點，增加新的保護功能，更便於被運行人員所接受。

但是國產繼電保護也有一些問題，其一就是保護裝置原理複雜，過於考慮得面面俱到，導致主保護功能作用不突出，甚至影響了主保護的靈敏度，因小失大。其次就是硬體質量尚需加強，在我所工作的500kV變電所中，國產保護硬體維護率相對較高。最後一點就是我國超高壓如500kV、750kV線路由於其特殊性，所需的技術含量高，可靠性要求突出，國產保護的採用相對較少，積累的經驗還比較欠缺，值得各大廠家關注，尤其是現在超高壓電網建設的不斷加強，市場需求極大。

對於國外的保護，由於其運行所積累的經驗豐富，經過優勝劣汰的選擇，目前被廣泛採用的都是原理簡單，可靠性高，運行維護方便的保護裝置。就我局目前採用的國外保護，功能利用率低，一套保護基本只選用一個保護功能。如ALSTOM公司生產的P546保護裝置，就有自動重合閘、斷線保護、短引線保護、斷路器失靈保護、熱過負荷保護、過流零序保護、後備距離保護、變壓器饋線保護、分相電流差動保護等功能，但就我局採用的保護就只有分相電流差動保護，其他動能均為得到有效利用。這樣選用從某種程度上考慮到裝置故障時不至於對系統產生重大影響，但是從無論從經濟上還是保護裝置的利用率，都是很大的浪費。其次，國外保護的操作界面都是英文，測控裝置中甚至還有其他語言，對運行人員要求較高，操作方法也較國產保護複雜。

變配電的使用方向與具體功效

電容補償

作用：電容補償得作用就是降低無功功率，提高功率因數，因為我們的用電設備大多數都是電感型的，所以要用電容來補償。

原理：把具有容性負荷的裝置與感性負荷並聯接在同一電路,當容性負荷釋放能量時,感性負荷吸收能量;而感性負荷釋放能量時,容性負荷卻在吸收能量,能量在兩種負荷之間互相交換.這樣,感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償,這就是他的補償原理

一般的電負載都有線圈，如異步電動機繞組、電器的線圈等。線圈消耗感性無功（即常稱為滯後無功），電容則消耗容性無功（即常稱為超前無功）。無功功率是不消耗能量的功率，只是在交流電的半個周期內暫時將電能以磁場（感性無功）或電場（容性無功）的形式儲存起來，然後再另外半個周期內將所儲存的能量返還給電網。雖然無功不消耗電能，但是要儲存電功率就必須通過增加電流來實現。而電流的增加，電網傳輸線路的損耗將增大。所以增加無功本身不消耗功率，而是增加電流使電能傳輸的損耗增加。此外，由於電流的增加，供配電設備的負擔加重，負載能力下降。因此，應該進行補償。否則，電業部門將增收一定的額外收費以作為線路損耗和其它因此而造成的費用。

PT櫃

PT就是電壓互感器，PT櫃裡裝有PT和避雷器，PT是把母線上的高電壓轉換成100V的電壓，測量元件（用來測量母線的電壓和作為各個支路的功率表、電能表等的電壓輸入量）和繼電保護元件（電壓型保護和帶方向保護）的輸入量。

避雷器的作用

這種避雷器是為了防止由於閃電，或者與配電櫃相連的大容量的負載的接通或斷開等操作而引起的電壓浪涌(脈衝)，這種過壓，有時會高達正常值的2-3倍，特別是象電動機(感性)負載的斷開，會產生極大的電壓脈衝。避雷器就是起這種保護作用的。

帶電指示器

帶電指示器是用來監視設備是否帶電的電器元件，它的作用和試電筆相似。

變壓器和母排

1、變壓器型號：S10-2000/6.3/0.4 D/Yn11

變壓器，6.3/0.4KV，容量2000KVA，高壓側三角形接法，低壓側為星形接法，連線組別為D/Yn11（星三角11點接法）；

2、TMY-3[2*(120*10)]+1*(120*10)

低壓進線櫃主母線或低壓水平母線規格，120*10硬銅排，3條相線為雙排，PEN為單排

絕緣電阻

絕緣物在規定條件下的直流電阻。

絕緣電阻：加直流電壓於電介質，經過一定時間極化過程結束後，流過電介質的漏電電流對應的電阻稱絕緣電阻。

絕緣電阻是電氣設備和電氣線路最基本的絕緣指標。

對於中高壓配電櫃：

二次迴路的絕緣電阻標準如下：

二次迴路的每個支路和斷路器、隔離開關、操作機構電源迴路的絕緣電阻均應不小於1兆歐，其它比較潮濕的地方，可降低到不小於0.5兆歐；直流小母線和控制盤的電壓小母線，在斷開其它所有並聯支路時，應小於10兆歐。

對於低壓開關櫃：

用500v兆歐表測量低壓配電屏的母線對地的絕緣電阻，應不低於100兆歐；開關，刀閘、接觸器、互感器對地的絕緣電阻應不低於100兆歐；二次迴路對地的絕緣電阻應不低於2兆歐。

注意：使用電筆時一定不可以將其中的絕緣電阻替換成普通電阻。

高壓配電櫃的“五防”功能

1、防止帶負荷拉（合）隔離開關

2、防止誤分合斷路器

3、防止帶電掛接地線

4、防止帶接地線合隔離開關

5、防止誤入帶電間隔

電壓等級

目前我國常用的電壓等級：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。

電力系統一般是由發電廠、輸電線路、變電所、配電線路及用電設備構成。

通常將35kV及35kV以上的電壓線路稱為送電線路。

10kV及其以下的電壓線路稱為配電線路。將額定1kV以上電壓稱為“高電壓”，額定電壓在1kV以下電壓稱為“低電壓”。

我國規定安全電壓為36V、24V、12V三種。

變配電安全操作規程

一、停送電操作順序

1、高壓隔離開關操作順序：

（1）斷電操作順序：

A、斷開低壓各分路空氣開關，隔離開關。

B、斷開低壓總開關。

C、斷開高壓油開關。

D、斷開高壓隔離開關。

（2）送電操作順序和斷電順序相反。

二、低壓開關操作順序：

（1）斷電操作順序：

A、斷開低壓各分路空氣開關、隔離開關。

B、斷開低壓總開關。

（2）送電順序與斷電相反。

三、倒閘操作規程

1、高壓雙電源用戶，作倒閘操作，必須事先與供電局聯繫，取得同意或拉供電局通知後，按規定時間進行，不得私自隨意倒閘。

2、倒閘操作必須先送合空閒的一路，再停止原來一路，以免用戶受影響。

3、發生故障未查明原因，不得進行倒閘操作。

4、兩個倒閘開關，在每次操作後均應立即上鎖，同時掛警告自牌。

5、倒閘操作必須由二人進行（一人操作、一人監護）。