现在电已经成为人们习以为常的商品,也成为最为便捷的清洁能源。可电能是如何从生产、传输、配送到进入每家每户呢?作者将沿着这条线为大家系统性梳理。
本篇为第六篇:变电。
前言
变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过变压器将各级电压的电网联系起来。
变电站分类
如果按照变电站在电力系统中的地位和作用划分,包括枢纽变电站、中间变电站、区域(地区)变电站、企业变电站和末端(用户)变电站。[1]
(1)枢纽变电站
权纽变电站位于电力系统的权纽点,电压等级一般为330kv及以上,连接多个电源,出线回路多,变电容量大,全站停电后,将引起系统解列,造成大面积停电。
(2)中间变电站
中间变电站位于系统主干环行线或系统主干线的接口处,电压等级一般为220~330kV,汇集2~3个电源和若干线路,高压侧以穿越功率为主,同时降压向地区用户供电。
图2某330kV中间变电站
(3)区域(地区)变电站:
地区变电站是某个地区和某个城市的主要变电站,电压等级一般为220kV。全站停电后,将造成该地区或城市供电的紊乱。
图3某220kV区域变电站
(4)企业变电站
企业变电站是大、中型企业的专用变电站,电压等级为35~220kY,1~2回进线。
(5)末端(用户)变电站
终端变电站位于配电线路的终端,电压等级大10~110kY,接近负荷处,经降压后直接向用户供电。
图4某用户变电站
变电站如果按照布置型式划分,包括户外变电站、户内变电站和地下变电站。[2]
(1)户外变电站
户外变电站指主变压器及主要高压电气设备均布置在户外。这种方式占地面积大,电气装置和建筑物可以充分满足各类型的距离要求。适宜在城市郊区或者农村地区建设。(图1即为户外变电站)
(2)户内变电站
户内变电站又分为全户内变电站和半户内变电站。
全户内变电站指主变压器和全部高低压电气设备均布置在户内。这种方式减少了总占地面积,但对建筑物的内部布局要求更高。适宜在市区居民密集地区,或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区建设。
半户内变电站指主变压器或者主要高压电气设备布置在户外。这种方式是相比户外变电站节约用地,相比户内造价更低。适宜在经济较发达的小城镇以及需要充分考虑环境协调性和经济技术指标的区域建设。
图5全户内变电站
(3)地下变电站
地下变电站又分为全地下变电站和半地下变电站。
图6某全地下变电站
变电站组成
变电站内部的设备通常分为一次设备和二次设备两大类。一次设备是指直接生产、输送、分配和使用电能的设备;二次设备指对电力系统内一次设备进行测量、控制、保护和监察的设备。
图7一次设备
二次设备包括测量表计(电压表、电流表、功率表等,用于测量电路中的电气参数)、继电保护及自动装置(各种继电器、自动装置等,用于监视一次系统的运行状态,迅速反应异常和事故,作用于断路器,进行保护和控制)、操作电器(各类型的操作把手、按钮等,实现对电路的操作控制)、直流电源设备(蓄电池组、直流发电机、硅整流装置等,供给控制、保护用的直流电源及厂用直流负荷和事故照明用电等)。
变电站发展展望
(1)更数智化:
变电站由常规变电站(传统变电站、综合自动化变电站),数字化变电站,再发展到智能变电站,随着物联网、传感器、大数据和人工智能技术的发展,未来的变电站将会更加数智化,通过对每个设备状态的实时采集,边缘处理和中心类脑的分析运算,实现可能故障点的精准研判和处理,早知道、早预防、早处理。
(2)可再生能源集成:
随着可再生能源的大规模利用,未来变电站要适应大规模再生能源的集成,就需要更高级的电力转换技术和灵活的能源调度策略。
(3)与储能结合:
未来变电站将会有可能与储能相结合,达到平衡电力供求差异和储存过剩能量。
(4)绿色低碳:
未来变电站将更加注重环境保护和可持续发展,减少二氧化碳排放、噪音和电磁辐射等对环境的影响,使用环保材料、能源高效设备和减少电力损耗等措施将成为未来变电站的发展方向。