1.3　變電站其他設備

1.3.1　避雷器

避雷器的作用是用來保護電力系統中各種電氣設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓沖擊而損壞的設備。當雷擊到線路上時，產生雷電波，會沿著線路行進，侵入到發電廠、變電站的一次設備上，形成雷電侵入波。當雷電侵入波幅值超過電氣設備的沖擊耐壓水平，電氣設備絕緣就有損壞的風險。在變電站的進、出線端安裝避雷器是限制侵入雷電波過電壓的主要措施。

避雷器連接在線路和大地之間，通常與被保護設備并聯。當設備在正常工作電壓下運行時，避雷器不會產生作用，對地面來說視為斷路。一旦出現高電壓，且危及被保護設備絕緣時，避雷器立即動作，將高電壓沖擊電流導向大地，從而限制電壓幅值，保護設備絕緣。當過電壓消失后，避雷器迅速恢復原狀，使線路正常工作。

1.3.1.1　類別

避雷器的主要類型有管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器等。其中氧化鋅避雷器主要利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使在正常工作電壓時流過避雷器的電流極小（微安或毫安級）；當過電壓作用時，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達到保護的效果。氧化鋅避雷器與傳統避雷器相比沒有放電間隙，利用氧化鋅的非線性特性起到泄流和開斷的作用。

1.3.1.2　檢修基本要求

每年雨季到來之前，必須對避雷器進行一次預防性試驗，發現質量不良或外表有明顯缺陷時才進行檢修。

1.3.2　并聯電容器

電容器與電網中的負荷并聯，用于提高功率因數，調整電網電壓，降低線路損耗以充分發揮發電、供電和用電設備的利用率，提高供電質量。電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器等無功補償設備以后，可以提供感性負載所消耗的無功功率，減少了電網電源向感性負荷提供的和由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網中的流動，可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗。

1.3.2.1　基本結構

單相并聯電容器主要由芯子、外殼和出線結構等部分組成。電容芯子用金屬箔（作為極板）與絕緣紙或塑料薄膜疊起來一起卷繞，并經若干元件、絕緣件和緊固件經過壓裝而構成。電容極板的引線經串、并聯后引至出線瓷套管下端的出線連接片。電容器的金屬外殼內充以絕緣介質油。

1.3.2.2　檢修基本要求

集合式的并聯電容器主要有兩種類型：一種是堅固化產品；另一種是帶有油枕和呼吸器的。對于堅固化產品，一般一次性用完，不考慮大修。帶有呼吸器和油枕的，內部小單元電容器是密封件，不能打開修理，當大油箱出現故障時，可以像變壓器吊芯一樣檢修。

1.3.3　干式并聯電抗器

電抗器是電路中用于限流、穩流、無功補償及移相等的一種電感元件。并聯電抗器一般接在線路的末端和地之間，其作用主要有以下幾點：①超高壓輸電線路一般距離較遠，可達數百公里，由于線路采用分裂導線，線路的相間和對地電容均很大，大容量容性功率通過系統感性元件時，末端電壓將要升高，在超高壓輸電線路上接入并聯電抗器后，可明顯降低電壓升高；②當開斷帶有并聯電抗器的空載線路時，并聯電抗器可以降低斷路器斷口發生重燃的可能性，從而降低操作過電壓；③避免發電機帶空載長線路出現自勵磁過電壓；④有利于單相重合閘。

并聯電抗器外殼結構可分為鐘罩式和平頂式兩種。鐘罩式電抗器外殼與底部用螺栓連接，現場檢修時只需拆除底部螺栓，吊起鐘罩即可。平頂式外殼多半全部焊成密封結構，現場檢修時必須割開焊縫，施工較為困難。

1.3.4　串聯補償裝置

在長距離輸電線路中，線路電感對輸電的影響較大。此時將電容器與線路電感串聯在一起，電容器的電壓滯后電流90°，電感的電壓超前電流90°，則電容電壓就與電感電壓正好反向，可以互相抵消。當串聯電容器的容抗與線路電感的感抗剛好相等時，線路電感的電壓就與電容電壓完全抵消，電網的輸電能力大大提高，電壓穩定性也大大提高。

串聯電容器只能應用在高壓系統中，在低壓系統中由于電流太大無法應用。串聯電容器用于補償線路電感的無功電壓，而不是補償無功電流，因此，不管線路中有沒有無功電流，串聯電容器都可以起到補償作用。串聯電容器所提供的補償量與線路電流的平方成正比，與線路的電壓無關。

1.3.5　母線及絕緣子

1.3.5.1　母線

在電力系統中，母線將配電裝置中的各個載流分支回路連接在一起，起著匯集、分配和傳送電能的作用，如圖1.21所示。

母線按外形和結構大致分為以下類型：

（1）硬母線。包括矩形母線、圓形母線、管形母線等。

（2）軟母線。包括鋁絞線、銅絞線、鋼芯鋁絞線、擴徑空心導線等。

（3）封閉母線。包括共箱母線、分相母線等。

母線的相序排列需按照要求進行，要特別注意多段母線的連接、母線與變壓器的連接相序應正確。當設計無規定時應符合下列規定：

（1）上、下布置的交流母線，由上到下排列為A、B、C相；直流母線正極在上，負極在下。

（2）水平布置的交流母線，由盤后向盤面排列A、B、C相；直流母線正極在后，負極在前。

（3）引下線的交流母線，由左到右排列為A、B、C相；直流母線正極在左，負極在前右。

硬母線安裝后，應進行油漆著色，主要是為了便于識別相序、防銹蝕和增加美觀和散熱能力。母線油漆顏色應符合以下規定：

（1）三相交流母線，A相——黃色，B相——綠色，C相——紅色。

（2）單相交流母線，從三相母線分支來的應與引出相顏色相同。

（3）直流母線，正極——赭色，負極——藍色。

1.3.5.2　絕緣子

絕緣子適用于變電站配電裝置及電氣設備中，作為導電部分的絕緣、支持及懸掛。

絕緣子根據結構可分為支柱絕緣子、懸式絕緣子。支柱絕緣子作為導體支柱用，如圖1.22所示；懸式絕緣子作為導體的懸掛，主要應用在戶外配電裝置和架空線路上，如圖1.23所示。

1.3.6　穿墻套管

穿墻瓷套管用于電站和變電所配電裝置及高壓電器，供導線穿過接地隔板、墻壁或電氣設備外殼，支持導電部分使之對地或外殼絕緣。穿墻瓷套管及其結構如圖1.24和圖1.25所示。

穿墻瓷套管按其使用環境可分為戶內和戶外穿墻瓷套管。按穿過其中心的導體不同可分為母線穿墻瓷套管、銅導體穿墻瓷套管和鋁導體穿墻瓷套管。

戶內、戶外穿墻瓷套管是由瓷件、導電桿、兩端金屬附件及安裝法蘭裝配而成。母線穿墻瓷套管是由瓷件、兩端金屬附件、母線夾板及安裝法蘭裝配而成，母線夾板通常由用戶按母線尺寸自配。

1.3.7　消弧線圈

消弧線圈是一種帶鐵芯的電感線圈，如圖1.26所示。消弧線圈接于變壓器的中性點與大地之間，構成消弧線圈接地系統。

電力系統輸電線路經消弧線圈接地為小電流接地系統的一種。正常運行時，消弧線圈中無電流通過。而當電網受到雷擊或發生單相電弧性接地時，中性點電位將上升到相電壓，這時流經消弧線圈的電感性電流與單相接地的電容性故障電流相互抵消，使故障電流得到補償，補償后的殘余電流變得很小，不足以維持電弧，從而自行熄滅。這樣，就可使接地故障迅速消除而不致引起過電壓。

消弧線圈按照阻抗調節原理可分為調氣隙式、調匝式、調容式、調可控硅式、偏磁式等。

1.3.8　阻波器

阻波器是載波通信及高頻保護不可缺少的高頻通信元件，它阻止高頻電流向其他分支泄漏，起減少高頻能量損耗的作用。在高頻保護中，當線路故障時，高頻信號消失，高頻保護無時限啟動，立即切除故障。阻波器如圖1.27所示。

阻波器一般由主線圈、調諧裝置和保護裝置三部分組成。

（1）主線圈。阻波器為單層或多層開放型結構，主線圈用裸鋁扁導線繞制，線匝由玻璃鋼墊塊和撐條支持，經浸漆處理，整體性強，結構輕巧，適用于10～330k V線路，同時滿足短路電流的要求，并可直接安裝在耦合電容器上。

（2）調諧裝置。該裝置主要由電容器、電感、電阻構成，它與主線圈構成諧振回路，對高頻信號起阻塞作用。電容器均采用特別研制的高頻聚苯乙烯介質，其絕緣配合安全裕度遠高于IEC標準。

（3）保護裝置。保護裝置采用專為阻波器研制的帶串聯間隙的氧化鋅避雷器，將阻波器所受的雷電過電壓及操作過電壓限制在一定的范圍之內，用以保護調諧裝置和主線圈。

1.3.9　耦合電容器

耦合電容器是電力系統高頻通道中的重要設備，是用來在電力網絡中傳遞信號的電容器，主要用于工頻高壓及超高壓交流輸電線路中，以實現載波、通信、測量、控制、保護及抽取電能等目的。它使得強電和弱電2個系統通過電容器耦合并隔離，提供高頻信號通路，阻止工頻電流進入弱電系統，保證人身安全。

耦合電容器的芯子裝在絕緣瓷套管內，瓷套管內充有絕緣油。瓷套管兩端裝有金屬制成的法蘭，作組合連接和固定用。當電壓在110k V及以上時，耦合電容器均為幾個電容器串聯組合而成。耦合電容器裝有接地開關，作為高頻保護、自動化系統和遠動信號、調度載波通信以及電壓抽取裝置等二次部分的保安接地。

1.3.10　熔斷器

熔斷器時最簡單的一種保護電器，使用時將其串接在電路中。當電流超過規定值時，熔斷器本身產生的熱量使溶體熔斷，從而斷開電路。有些熔斷器還有簡單的滅弧裝置，以提高熔斷器的滅弧能力。

熔斷器的使用要注意上下級的配合，防止越級熔斷。

1.3.10.1　結構

熔斷器由絕緣底座（或支持件）、觸頭、熔體等組成，熔體是熔斷器的主要工作部分，熔體相當于串聯在電路中的一段特殊的導線，當電路發生短路或過載時，電流過大，熔體因過熱而熔化，從而切斷電路。熔體常做成絲狀、柵狀或片狀。熔體材料具有相對熔點低、特性穩定、易于熔斷的特點。一般采用鉛錫合金、鍍銀銅片、鋅、銀等金屬。在熔體熔斷切斷電路的過程中會產生電弧，為了安全有效地熄滅電弧，一般均將熔體安裝在熔斷器殼體內，采取措施，快速熄滅電弧。

1.3.10.2　檢修基本要求

（1）熔體熔斷時，要認真分析熔斷的原因，可能的原因如下：

1）短路故障或過載運行而正常熔斷。

2）熔體使用時間過久，熔體因受氧化或運行中溫度高，使熔體特性變化而誤斷。

3）熔體安裝時有機械損傷，其截面積變小而在運行中引起誤斷。

（2）拆換熔體時，要求做到以下幾點：

1）安裝新熔體前，要找出熔體熔斷原因，未確定熔斷原因，不要拆換熔體試送。

2）更換新熔體時，要檢查熔體的額定值是否與被保護設備相匹配。

3）更換新熔體時，要檢查熔斷管內部燒傷情況，如有嚴重燒傷，應同時更換熔管。瓷熔管損壞時，不允許用其他材質管代替。填料式熔斷器更換熔體時，要注意填充填料。

（3）熔斷器應與配電裝置同時進行維修工作。

1）清掃灰塵，檢查接觸點接觸情況。

2）檢查熔斷器外觀（取下熔斷器管）有無損傷、變形，瓷件有無放電閃爍痕跡。

3）檢查熔斷器，熔體與被保護電路或設備是否匹配，如有問題應及時調查。

4）注意檢查在TN接地系統中的N線、設備的接地保護線上，不允許使用熔斷器。

5）維護檢查熔斷器時，要按安全規程要求切斷電源，不允許帶電摘取熔斷器管。

1.3.11　中性點隔直裝置

高壓直流輸電技術在我國電網得到了越來越多的運用，為了治理直流電流對交流電網影響，中性點隔直裝置應運而生。中性點隔直裝置如圖1.28所示。

中性點隔直裝置由電容器、機械旁路開關和快速旁路回路三者并聯而成，接于變壓器中性點和地之間。中性點隔直裝置原理如圖1.29所示，在沒有直流電流流經變壓器中性點時，機械旁路開關為合上位置；當檢測到流經變壓器中性點的直流電流超過限值時，機械旁路開關轉為斷開位置，使電容器投入，起到消除直流電流的作用。

一旦檢測到流經變壓器中性點的交流電流超過限值或者電容器組兩端電壓超限，裝置控制器即判斷為交流電網發生不對稱短路故障，晶閘管立即觸發導通，同時機械旁路開關轉為合上位置，保證變壓器中性點可靠接地。

1.3.12　接地裝置

電氣設備的任何部分與土壤間作良好的電氣連接，稱為接地，接地裝置是由接地體和接地線組成的整體接地系統。

直接與土壤接觸的金屬導體稱為接地體。連接于電氣設備接地部分與接地體間的金屬導線稱為接地線。接地體可分為人工接地體和自然接地體，人工接地體是指專門為接地而裝設的接地體，自然接地體是指兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等。

1.3.13　站用變壓器

站用變壓器用于提供變電站內的生活、生產用電，同時，為變電站內的設備提供交流電，如保護屏、高壓開關柜內的儲能電機、SF6開關儲能、主變有載調壓機構等，也可為直流系統充電。

1.3.14　站用交流電源系統

站用交流電源系統為變電站內交流負荷提供電源，交流負荷主要包括變壓器的冷卻裝置（包括風扇、油泵和水泵）、隔離開關和斷路器操作的電源、蓄電池的充電設備、油處理設備、檢修器械、通風、照明、采暖、供水等。

站用交流用電負荷雖然較小，但其可靠性要求較高，特別是重要站用負荷均采用雙回路電源供電。380/220V低壓站用電系統采用單母線接線，通過兩臺站用變分別向母線供電，兩臺站用變壓器互相備用，并設置備用電源自動投入裝置。大型變電站站用電低壓母線采用單母線分段來提高供電可靠性。

站用交流電源為動力配電中心，俗稱為低壓開關柜，也叫低壓配電屏，如圖1.30所示。它們集中安裝在變電站，把電能分配給不同地點的下級配電設備。這一級設備緊靠降壓變壓器，故電器參數要求較高，輸出電路容量也較大。

站用交流電源系統一般都由受電柜、計量柜、聯絡柜、雙電源、互投柜和饋電柜等組成。成套設備中通常把電氣部分分為主回路和輔助回路。主回路是指傳送電能所有導電回路；由一次電器元件連接組成。輔助回路是指除主回路外的所有控制、測量、信號和調節回路在內的回路。

低壓開關柜后布置如圖1.31所示。

1.3.15　站用直流電源系統

發電廠和變電站中，為控制、信號、保護和自動裝置（統稱為控制負荷）以及斷路器電磁合閘、直流電動機、交流不停電電源、事故照明（統稱為動力負荷）等供電的直流電源系統，通稱為站用直流電源系統。

站用直流電源系統的作用主要為：①正常狀態下為發電站、換流站的高壓斷路器分閘與合閘，繼電保護及自動裝置，通信等提供直流電源；②在站用電中斷的情況下，發揮其“獨立電源”的作用，為繼電保護及自動裝置、斷路器分閘與合閘、通信、事故照明等提供后備電源。

站用直流電源系統由交流輸入、微機監控、充電、饋電、蓄電池組、絕緣監察（接地選線可選）、放電（可選）、母線調壓裝置（可選）、電壓監測（可選）、電池巡檢（可選）等單元組成，如圖1.32所示。

1.3.16　構支架

變電所里配電裝置中的所有構架，包括母線構架、設備支架燈，都稱為變電構支架，如圖1.33所示。

構支架包括構架及支架，構架是指掛母線、引線用的鋼管或水泥桿組成的承力結構，除了避雷針，一般是變電所中最高的設備。支架是指繼路器、隔離開關、四小器（電壓互感器、電流互感器、耦合電容器、避雷器）等設備的支持物，一般是角鋼組成的桁架結構。

1.3.17　避雷針

變電站的直擊雷過電壓保護一般采用避雷針。

避雷針按安裝方式可分為獨立避雷針和構架避雷針，多臺避雷針互相配合，聯合保護范圍覆蓋全所保護對象。

110k V及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構架頂上，稱為構架避雷針，如圖1.34所示。但在土壤電阻率較大的環境下，宜裝設獨立避雷針，獨立避雷針是不借助其他建筑物，架設專門的支架安裝的避雷針，如圖1.35所示。避雷針應與接地網可靠連接。