变电所

交流电压变化全靠它

变电所(substation)，顾名思义，就是改变电压的场所。是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流（电力系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布）控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。按用途可分为电力变电所和牵引变电所（电气铁路和电车用）。

定义

电力网中的线路连接点，用以变换电压、交换功率和汇集、分配电能的设施。变电所中有不同电压的配电装置，电力变压器，控制、保护、测量、信号和通信设施，以及二次回路电源等。有些变电所中还由于无功平衡、系统稳定和限制过电压等因素，装设并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿装置、串联电容补偿装置、同步调相机等。

基本要求

变电所基本要求主要有： ①根据电力网规划明确变电所的类型和作用，以及远期和近期建设规模(包括线路回路数和变压器容量)，使变电所的建设能起到加强电力网的作用和满足供电的需要。②变电所的建设要求少占土地，不占或少占耕地，并尽量利用荒地。在配电装置布置和变电所总平面布置上，都要采取少占土地的措施。③根据变电所的类型、建设规模和在电力网中的作用确定电气主接线，以提高供电可靠性，并要尽量采用简单的电气主接线，以降低建设费用和运行费用。④变电所中的设施须能满足运行安全和检修方便的要求，凡容易发生误操作的电气设备均需装设闭锁装置，以保证人员和设备的安全。

变电所的分类

变电所的分类：1：按照作用分类，有：升压变电所、降压变电所或者枢纽变电所、终端变电所等等。2：按管理形式分类，有：有人值班的变电所、无人值班的变电所。3：按照结构形式室内外分，有：户外变电所、户内变电所。4：按照地理条件分,有：地上变电所、地下变电所。　变电所的主要设备构成和连接方式，按其功能和环境不同而会有所差异。

在国家标准GB50053-94《10kv及以下变电所设计规范》里面规定的术语定义，按变压器装设位置和环境不同，从室内外、户内外来分，变电所定义为：

变电所：“10千伏及以下交流电源经电力变压器变压后对用电设备供电”，符合这个的就是变电所。

露天变电所：变压器位于露天地面之上的变电所；

半露天变电所：变压器位于露天地面之上的变电所，但变压器上方有顶板或挑檐；

附设变电所：变电所的一面或数面墙与建筑物的墙共用，且变压器室的门和通风窗向建筑物外开；

车间内变电所：位于车间内部的变电所，且变压器室的门向车间内开；

独立变电所：为一独立建筑物；

室内变电所：附设变电所，独立变电所和车间内变电所的总称；

贮油池：油流入后不致被外部已燃烧的物质延燃的设施；

挡油设施：使燃烧的油不致外溢的设施。

此外，国家关于其它名词术语定义还有：

终端变电所：单独建造的终端变电所，是用电单位或者用户前端的第一个变电所，变电所出来的电直接就可以供给用户用电设备使用，而不需再次经过变压的。通常是指10千伏降压至380伏的最末一级变电所。

杆上式变电所：安装在一根或者多根电杆上的户外变电所。

预装式变电所（站）：预装的并经过型式试验的成套设备，通常由高压配电装置、变压器、低压配电装置组成，并组合在一个或数个箱体内。又简称为“箱式变”。

例如：在我国有些农村地区居民用电，用两根电线杆（或台式）架起来的变压器变电，这既是一个小型简易安装的“露天式变电所”，也是一个“杆上式变电所”，同时也是一个“终端变电所”。

主要设施

变电所主要设施包括配电装置、电力变压器、控制设备、保护自动装置、通信设施与补偿装置等。

配电装置

交换功率和汇集、分配电能的电气装置的组合设施。它包括有母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器和避雷器等。配电装置是按照变电所电气主接线的要求进行布置的，其布置方式有屋外式和屋内式两种，屋外式布置中又有中型、半高型和高型等不同型式。6～10 kV配电装置通常采用屋内式， 35 kV配电装置可以根据具体情况采用屋内式或屋外式，110 kV及以上配电装置通常采用屋外式。在污秽地区或场地狭窄处， 110～220 kV配电装置则采用屋内式。气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)则同时具有占地少和防污秽等优点，它也有屋内式和屋外式两种。

电力变压器

变换电压的设备。它连接着不同电压的配电装置，习惯称为变电所的主变压器。凡降低电压向地区或用户供电的变压器称作降压变压器; 凡升高电压向电力网送电的变压器称作升压变压器。变电所中有两种或三种电压的配电装置时，则分别采用双绕组或三绕组降压变压器。在发电厂中，发电机均连接在升压变压器的低压绕组上。当单台发电机容量大于200 MW时，需采用双绕组升压变压器;当单台发电机容量小于100 MW时，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器。当不同电压配电装置之间需交换功率时，可以采用联络变压器。联络变压器一般为自耦变压器或双绕组变压器，如果需要从联络变压器取得自用电电源时，则需采用三绕组变压器，从其低压绕组上引接自用电电源。变电所自用电源也可以直接从自耦变压器的低压绕组上引接。

控制、测量、信号、保护和自动装置

它们是保证电气设备安全运行的监控和保护手段。控制有一对一控制和选线控制等方式，其电源有强电 (110～220V) 和弱电 (48 V及以下) 之分。保护有主设备保护和线路保护、母线保护几类。测量有常规测量和选择测量两类，可显示各种所需的电气计量。信号有声响信号和灯光信号两种，也有强电和弱电之分。当电气设备出现不正常运行情况时，自动装置就能及时自动完成保证安全运行的操作，例如备用电源自动投入装置和自动重合器等。上述各种设施一般设在变电所主控制楼(室)内。330 kV及以上的变电所一般建有主控制楼，通常为三层建筑物;220 kV及以下的变电所一般建设单层主控制室; 无人值班变电所一般只建设简易的控制小室。控制和保护设施均由变电所二次回路电源供电。二次回路电源包括有蓄电池直流电源、复式整流电源、电容储能电源和交流二次电源几种。220 kV及以上变电所中采用蓄电池直流电源，110 kV及以下不重要的变电所中通常采用其他种类的二次回路电源。

通信设施

有微波通信、载波通信和光纤通信几种。330 kV及以上变电所中通常设置微波通信、载波通信和光纤通信，220 kV及以下变电所中只设载波通信和光纤通信。在变电所中一般不建单独的通信楼，通信设施放在主控制楼 (室) 的通信室内。

补偿装置

电力网内无功功率要求就地平衡。为了平衡变电所供电范围内的无功功率，在变电所内装设并联电容器组或同步调相机; 为了补偿远距离输电线路的充电功率，需要在变电所内装设并联电抗器;为了增强系统稳定性，提高线路输电能力，有时还需要在变电所中装设串联电容器组。

维护要点

1、高压绝缘套管、支柱绝缘子表面的维护

多雾、尘污及积污绝缘子上有积雪，会降低支柱绝缘子的绝缘性能，其表面会发生闪络，严重者还会发生高压电对地的短路事故，直接影响供用电。

维护高压绝缘套管、支柱绝缘子表面的清洁，可用毛巾（绝对禁止采用棉纱纱头）揩擦绝缘子去除尘污，之后再刷涂一层绝缘硅胶油。

2、隔离开关操作机构的维护

户外式隔离开关经常受到风、霜、雨、雪、雾的影响，工作环境差。因此，对户外式隔离开关的要求较高，一般应具有破冰能力和较高的机械强度。若操作机构不灵活，或操作者在寒冷的天气下操作不利索，将会造成“要断电一时断不了”的危急局面，很可能会使事故进一步蔓延扩大。

操作机构应操作灵活，重视隔离开关日常的维护保养，要做到：①轴承座密封，座内润滑脂清洁，无杂质侵入，保证良好的润滑状态；②转轴及其手动操作箱内机构运转灵活，无障碍卡阻；③交叉连杆联动机构调整适当，联动灵活。

3、跌落式高压熔断器防止误跌落

冬季风大，对于装配不良、操作马虎、未合紧的熔断器，一遇大风，稍受振动就会造成误跌落。因此，在装配时应注意适当调整熔丝管两端钢套距离，使之能与固定部分的尺寸相配合；操作时应试合数次，观察配合情况，可用绝缘棒触及操作环并轻微晃动数次，检验确定合紧便可。

4、变压器运行中的正常油位与补油

变压器油枕上装有油位表，用来监视油位是否正常。油位的高低除了与变压器运行温度、负荷轻重、油箱渗漏等情况有关外，还与环境的温度有密切的关系。冬季户外气温低，往往使油位低于油位表的低限刻度，油位不正常时，应及时加油。对运行中的变压器补油，应注意补油前将重瓦斯保护改接至信号装置，防止误跳闸；补油后要检查瓦斯继电器，及时放出气体，24 h无问题才能将重瓦斯保护投入。禁止从变压器下部放油阀补油，以防止变压器底部污物进入变压器体内。

防雷措施

1）采用避雷针或避雷线对变压器作防直击雷保护；

2）采用阀型避雷器对变压器作防雷电侵入波保护；

3）利用变压器工作接地兼作避雷针和避雷器的防雷措施；

4）将配电室进、出线处架空线绝缘子铁脚与变电所工作接地体相连接作防雷电侵入波保护。

发展趋势

1949年前，中国只有东北地区有少数154、220 kV变电所。1949年后，随着电力建设的发展，各地区都相继建设了220 kV电力系统，并于1972年在西北地区建成了330 kV变电所，1981年在华中地区建成了第一座500 kV变电所。国际上，美国、加拿大、苏联等国均已建成750(765)kV变电所，苏联并于1985年建成第一个1150 kV输电工程，日本的1000 kV变电所也已于1992年建成。

随着用电负荷的不断增长和负荷密度的加大，变电所的电压等级和容量不断提高，不仅变压器单台容量增大，台数也在增加，对供电可靠性的要求也越来越高。同时由于环境方面的要求，变电所所址选择、线路走廊都越来越困难，因此要求变电所既可靠又尽量少占用地。有些情况下，如大城市中心区变电所往往要考虑建于地下。为尽量满足这些要求，发展趋势是：首先简化电压层次，用高电压深入负荷密集地区，如将220kV直接降至35 kV或以下的电压，以减少变电所数量、建设投资和电能损耗。其次是在设备方面向高可靠性和小型化、智能化方向发展，并力求其备防潮、防火性能和适应环境温度变化的要求，以及尽量延长设备的检修周期和减少检修工作量，达到免维修的要求，如各种电压等级的气体绝缘金属封闭开关设备的使用已日益广泛。由于设备可靠性的提高，变电所的主接线和辅助设施也逐步趋于简化和典型化，为变电所小型化、智能化、少占用地、甚至建设地下变电所创造条件，并配合系统中的遥控、遥测等手段，以及所内自动化设施如设备状态监测、事故顺序记录、故障录波、重要参数制表打印等，使变电所实现无人值班。

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