電能的傳輸和變電、配電、用電一起，構(gòu)成電力系統(tǒng)的整體功能。通過(guò)輸電，把相距甚遠(yuǎn)的（可達(dá)數(shù)千千米）發(fā)電廠和負(fù)荷中心聯(lián)系起來(lái)，使電能的開(kāi)發(fā)和利用超越地域的限制。和其他能源的傳輸（如輸煤、輸油等）相比，輸電的損耗小、效益高、靈活方便、易于調(diào)控、環(huán)境污染少；輸電還可以將不同地點(diǎn)的發(fā)電廠連接起來(lái)，實(shí)行峰谷調(diào)節(jié)。輸電是電能利用優(yōu)越性的重要體現(xiàn)，在現(xiàn)代化社會(huì)中，它是重要的能源動(dòng)脈。

輸電線路按結(jié)構(gòu)形式可分為架空輸電線路和地下輸電線路。前者由線路桿塔、導(dǎo)線、絕緣子等構(gòu)成，架設(shè)在地面上；后者主要用電纜，敷設(shè)在地下（或水下）。輸電按所送電流性質(zhì)可分為直流輸電和交流輸電。19世紀(jì)80年代首先成功地實(shí)現(xiàn)了直流輸電，后因受電壓提不高的限制（輸電容量大體與輸電電壓的平方成比例）19世紀(jì)末為交流輸電所取代。交流輸電的成功，迎來(lái)了20世紀(jì)電氣化時(shí)代。20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電又有新發(fā)展，與交流輸電相配合，形成交直流混合的電力系統(tǒng)。

輸電電壓的高低是輸電技術(shù)發(fā)展水平的主要標(biāo)志。到20世紀(jì)90年代，世界各國(guó)常用輸電電壓有220千伏及以上的高壓輸電330～765千伏的超高壓輸電，1000千伏及以上的特高壓輸電。

 

變電

電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠將天然的一次能源轉(zhuǎn)變成電能，向遠(yuǎn)方的電力用戶送電，為了減小輸電線路上的電能損耗及線路阻抗壓降，需要將電壓升高；為了滿足電力用戶安全的需要，又要將電壓降低，并分配給各個(gè)用戶，這就需要能升高和降低電壓，并能分配電能的變電所。所以變電所是電力系統(tǒng)中通過(guò)其變換電壓、接受和分配電能的電工裝置，它是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的中間環(huán)節(jié)，同時(shí)通過(guò)變電所將各電壓等級(jí)的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，變電所的作用是變換電壓，傳輸和分配電能。變電所由電力變壓器、配電裝置、二次系統(tǒng)及必要的附屬設(shè)備組成。

變壓器是變電所的中心設(shè)備，變壓器利用的是電磁感應(yīng)原理。

 

變壓器

配電裝置是變電所中所有的開(kāi)關(guān)電器、載流導(dǎo)體輔助設(shè)備連接在一起的裝置。其作用是接受和分配電能。配電裝置主要由母線、高壓斷路器開(kāi)關(guān)、電抗器線圈、互感器、電力電容器、避雷器、高壓熔斷器、二次設(shè)備及必要的其他輔助設(shè)備所組成。

二次設(shè)備是指一次系統(tǒng)狀態(tài)測(cè)量、控制、監(jiān)察和保護(hù)的設(shè)備裝置。由這些設(shè)備構(gòu)成的回路叫二次回路，總稱二次系統(tǒng)。

二次系統(tǒng)的設(shè)備包含測(cè)量裝置、控制裝置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)控制裝置、直流系統(tǒng)及必要的附屬設(shè)備。

電壓等級(jí)

電力系統(tǒng)電壓等級(jí)有220V、380V（0.4 kV）、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750kV、1000kV。隨著電機(jī)制造工藝的提高，10 kV電動(dòng)機(jī)已批量生產(chǎn)，所以3 kV、6 kV已較少使用，20 kV、66 kV也很少使用。供電系統(tǒng)以10 kV、35 kV為主。輸配電系統(tǒng)以110 kV以上為主。發(fā)電廠發(fā)電機(jī)有6 kV、10 kV與20kV三種，以20 kV為主，用戶均為220V、380V（0.4 kV）低壓系統(tǒng)。

根據(jù)《城市電力網(wǎng)規(guī)定設(shè)計(jì)規(guī)則》規(guī)定：輸電網(wǎng)為1000kV、500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高壓配電網(wǎng)為110kV、66kV，中壓配電網(wǎng)為20kV、10kV、6 kV，低壓配電網(wǎng)為0.4 kV（220V/380V）。

發(fā)電廠發(fā)出6 kV或10 kV電，除發(fā)電廠自己用（廠用電）之外，也可以用10 kV電壓送給發(fā)電廠附近用戶，10 kV供電范圍為10Km、35 kV為20~50Km、66 kV為30~100Km、110 kV為50~150Km、220 kV為100~300Km、330 kV為200~600Km、500 kV為150~850Km。

變配電站

電力系統(tǒng)各種電壓等級(jí)均通過(guò)電力變壓器來(lái)轉(zhuǎn)換，電壓升高為升壓變壓器（變電站為升壓站），電壓降低為降壓變壓器（變電站為降壓站）。一種電壓變?yōu)榱硪环N電壓的選用兩個(gè)線圈（繞組）的雙圈變壓器，一種電壓變?yōu)閮煞N電壓的選用三個(gè)線圈（繞組）的三圈變壓器。

變電站除升壓與降壓之分外，還以規(guī)模大小分為樞紐站，區(qū)域站與終端站。樞紐站電壓等級(jí)一般為三個(gè)（三圈變壓器），550kV /220kV /110kV。區(qū)域站一般也有三個(gè)電壓等級(jí)（三圈變壓器），220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。終端站一般直接接到用戶，大多數(shù)為兩個(gè)電壓等級(jí)（兩圈變壓器）110kV /10 kV或35 kV /10 kV。用戶本身的變電站一般只有兩個(gè)電壓等級(jí)（雙圈變壓器）110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV，其中以10kV /0.4kV為最多。

 

接線方案

1）一次接線種類

變電站一次回路接線是指輸電線路進(jìn)入變電站之后，所有電力設(shè)備（變壓器及進(jìn)出線開(kāi)關(guān)等）的相互連接方式。其接線方案有：線路變壓器組，橋形接線，單母線，單母線分段，雙母線，雙母線分段，環(huán)網(wǎng)供電等。

2）線路變壓器組

變電站只有一路進(jìn)線與一臺(tái)變壓器，而且再無(wú)發(fā)展的情況下采用線路變壓器組接線。

3）橋形接線

有兩路進(jìn)線、兩臺(tái)變壓器，而且再?zèng)]有發(fā)展的情況下，采用橋形接線。針對(duì)變壓器，聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個(gè)進(jìn)線斷路器之內(nèi)為內(nèi)橋接線，聯(lián)絡(luò)斷路器在兩個(gè)進(jìn)線斷路器之外為外橋接線。

4）單母線

變電站進(jìn)出線較多時(shí)，采用單母線，有兩路進(jìn)線時(shí)，一般一路供電、一路備用（不同時(shí)供電），二者可設(shè)備用電源互自投，多路出線均由一段母線引出。

5）單母線分段

有兩路以上進(jìn)線，多路出線時(shí)，選用單母線分段，兩路進(jìn)線分別接到兩段母線上，兩段母線用母聯(lián)開(kāi)關(guān)連接起來(lái)。出線分別接到兩段母線上。

單母線分段運(yùn)行方式比較多。一般為一路主供，一路備用（不合閘），母聯(lián)合上，當(dāng)主供斷電時(shí)，備用合上，主供、備用與母聯(lián)互鎖。備用電源容量較小時(shí)，備用電源合上后，要斷開(kāi)一些出線。這是比較常用的一種運(yùn)行方式。

對(duì)于特別重要的負(fù)荷，兩路進(jìn)線均為主供，母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，當(dāng)一路進(jìn)線斷電時(shí)，母聯(lián)合上，來(lái)電后斷開(kāi)母聯(lián)再合上進(jìn)線開(kāi)關(guān)。

單母線分段也有利于變電站內(nèi)部檢修，檢修時(shí)可以停掉一段母線，如果是單母線不分段，檢修時(shí)就要全站停電，利用旁路母線可以不停電，旁路母線只用于電力系統(tǒng)變電站。

6）雙母線

雙母線主要用于發(fā)電廠及大型變電站，每路線路都由一個(gè)斷路器經(jīng)過(guò)兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)分別接到兩條母線上，這樣在母線檢修時(shí)，就可以利用隔離開(kāi)關(guān)將線路倒在一條件母線上。雙母線也有分段與不分段兩種，雙母線分段再加旁路斷路器，接線方式復(fù)雜，但檢修就非常方便了，停電范圍可減少。

 

二次回路

1）二次回路種類

變配電站二次回路包括：測(cè)量、保護(hù)、控制與信號(hào)回路部分。測(cè)量回路包括：計(jì)量測(cè)量與保護(hù)測(cè)量?？刂苹芈钒ǎ壕偷厥謩?dòng)合分閘、防跳聯(lián)鎖、試驗(yàn)、互投聯(lián)鎖、保護(hù)跳閘以及合分閘執(zhí)行部分。信號(hào)回路包括開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、事故跳閘信號(hào)與事故預(yù)告信號(hào)。

2）測(cè)量回路

測(cè)量回路分為電流回路與電壓回路。電流回路各種設(shè)備串聯(lián)于電流互感器二次側(cè)（5A），電流互感器是將原邊負(fù)荷電流統(tǒng)一變?yōu)?A測(cè)量電流。計(jì)量與保護(hù)分別用各自的互感器（計(jì)量用互感器精度要求高），計(jì)量測(cè)量串接于電流表以及電度表，功率表與功率因數(shù)表電流端子。保護(hù)測(cè)量串接于保護(hù)繼電器的電流端子。微機(jī)保護(hù)一般將計(jì)量及保護(hù)集中于一體，分別有計(jì)量電流端子與保護(hù)電流端子。

電壓測(cè)量回路，220/380V低壓系統(tǒng)直接接220V或380V，3KV以上高壓系統(tǒng)全部經(jīng)過(guò)電壓互感器將各種等級(jí)的高電壓變?yōu)榻y(tǒng)一的100V電壓，電壓表以及電度表、功率表與功率因數(shù)表的電壓線圈經(jīng)其端子并接在100V電壓母線上。微機(jī)保護(hù)單元計(jì)量電壓與保護(hù)電壓統(tǒng)一為一種電壓端子。

3）控制回路

（1）合分閘回路

合分閘通過(guò)合分閘轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，常規(guī)保護(hù)為提示操作人員及事故跳閘報(bào)警需要，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選用預(yù)合-合閘-合后及預(yù)分-分閘-分后的多檔轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。以使利用不對(duì)應(yīng)接線進(jìn)行合分閘提示與事故跳閘報(bào)警，國(guó)家已有標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計(jì)。采用微機(jī)保護(hù)以后，要進(jìn)行遠(yuǎn)分合閘操作后，還要到就地進(jìn)行轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)對(duì)位操作，這就失去了遠(yuǎn)分操作的意義，所以應(yīng)取消不對(duì)應(yīng)接線，選用中間自復(fù)位的只有合閘與分閘的三檔轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

（2）防跳回路

當(dāng)合閘回路出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行分閘，或短路事故未排除，又進(jìn)行合閘（誤操作），這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)斷路器反復(fù)合分閘，不僅容易引起或擴(kuò)大事故，還會(huì)引起設(shè)備損壞或人身事故，所以高壓開(kāi)關(guān)控制回路應(yīng)設(shè)計(jì)防跳。防跳一般選用電流啟動(dòng)，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啟動(dòng)線圈。電壓線圈接于合閘回路，作為保持線圈，當(dāng)分閘時(shí)，電流線圈經(jīng)分閘回路起動(dòng)。如果合閘回路有故障，或處于手動(dòng)合閘位置，電壓線圈起啟動(dòng)并通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)自保持，其常閉接點(diǎn)馬上斷開(kāi)合閘回路，保證斷路器在分閘過(guò)程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)將電流線圈自保持，這樣可以減輕保護(hù)繼電器的出口接點(diǎn)斷開(kāi)負(fù)荷，也減少了保護(hù)繼電器的保持時(shí)間要求。

有些微機(jī)保護(hù)裝置自己已具有防跳功能，這樣就可以不再設(shè)計(jì)防跳回路。斷路器操作機(jī)構(gòu)選用彈簧儲(chǔ)能時(shí)，如果選用儲(chǔ)能后可以進(jìn)行一次合閘與分閘的彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)（也有用于重合閘的儲(chǔ)能后可以進(jìn)行二次合閘與分閘的彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)），因?yàn)閮?chǔ)能一般都要求10秒左右，當(dāng)儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)經(jīng)常處于斷開(kāi)位置時(shí)，儲(chǔ)一次能，合完之后，將儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)再處于斷開(kāi)位置，可以跳一次閘；跳閘之后，要手動(dòng)儲(chǔ)能之后才能進(jìn)行合閘，此時(shí)，也可以不再設(shè)計(jì)防跳回路。

（3）試驗(yàn)與互投聯(lián)鎖與控制

對(duì)于手車(chē)開(kāi)關(guān)柜，手車(chē)推出后要進(jìn)行斷路器合分閘試驗(yàn)，應(yīng)設(shè)計(jì)合分閘試驗(yàn)按鈕。進(jìn)線與母聯(lián)斷路，一般應(yīng)根據(jù)要求進(jìn)行互投聯(lián)鎖或控制。

（4）保護(hù)跳閘

保護(hù)跳閘出口經(jīng)過(guò)連接片接于跳閘回路，連接片用于保護(hù)調(diào)試，或運(yùn)行過(guò)程中解除某些保護(hù)功能。

（5）合分閘回路

合分閘回路為經(jīng)合分閘母線為操作機(jī)構(gòu)提供電源，以及其控制回路，一般都應(yīng)單獨(dú)畫(huà)出。

4）信號(hào)回路

（1）開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)由合閘與分閘指示兩個(gè)裝于開(kāi)關(guān)柜上的信號(hào)燈組成：經(jīng)過(guò)操作轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)不對(duì)應(yīng)接線后接到正電源上。采用微機(jī)保護(hù)后，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)取消了不對(duì)應(yīng)接線，所以信號(hào)燈正極可以直接接到正電源上。

（2）事故信號(hào)有事故跳閘與事故預(yù)告兩種信號(hào)，事故跳閘報(bào)警也要通過(guò)轉(zhuǎn)化開(kāi)關(guān)不對(duì)應(yīng)后，接到事故跳閘信號(hào)母線上，再引到中央信號(hào)系統(tǒng)。事故預(yù)告信號(hào)通過(guò)信號(hào)繼電器接點(diǎn)引到中央信號(hào)系統(tǒng)。采用微機(jī)保護(hù)后，將斷路器操作機(jī)構(gòu)輔助接點(diǎn)與信號(hào)繼電器的接點(diǎn)分別接到微機(jī)保護(hù)單元的開(kāi)關(guān)量輸入端子，需要有中央信號(hào)系統(tǒng)時(shí)，如果微機(jī)保護(hù)單元可以提供事故跳閘與事故預(yù)告輸出接點(diǎn)，可將其引到中央信號(hào)系統(tǒng)。否則，應(yīng)利用信號(hào)繼電器的另一對(duì)接點(diǎn)引到中央信號(hào)系統(tǒng)。

（3）中央信號(hào)系統(tǒng)為安裝于值班室內(nèi)的集中報(bào)警系統(tǒng)，由事故跳閘與事故預(yù)告兩套聲光報(bào)警組成，光報(bào)警用光字牌，不用信號(hào)燈，光字牌分集中與分散兩種。采用變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)后，可以不再設(shè)計(jì)中央信號(hào)系統(tǒng)，或?qū)⑵浜?jiǎn)化，只設(shè)計(jì)集中報(bào)警作為計(jì)算機(jī)報(bào)警的后備報(bào)警。