汉中330kV变电站简介

实习时间：2012.06.04——06.06

实习单位：电气工程实训室；汉中330kv变电站；石门水库水电站 实习目的：（1）全面了解电能生产过程，巩固和扩大所学的知识，为进一步学习专业知识打下良好基础。

（2）培养学生学习运用所学理论知识，分析和解决实际问题的能力。 （3）学习工人阶级优秀品质，培养学生正确的劳动观念，提高工作效益和安全生产观念。 实习任务：（1）结合本次生产实习目的，认真按照自己实习过程中所去的实习单位上产和发展概况，联系自己专业知识在实际生活中的应用，深刻总结自己的体会。

（2）在实习过程中，提出并解决问题。

（3）实习内容应涉及每个实习单位，并详细论述。

实习内容：

（一）电气工程实训室

06.04下午我们参观学习了学校的电气工程实训室。

该室主要收集了目前电力系统中使用的部分设备，电压等级较多，设备种类齐全，涉及了发电、变电、输电、配电及用电五个环节。具体型号有：

（1）65kW同步发电机1台，10/0.4kV（560kVA）普通双绕组变压器1台，10/0.4kV（1000kVA）自耦变压器1台；

（2）220kV电流互感器1组，35kV电流互感器1组，35kV电压互感器1组，10kV电流互感器1组，10kV电压互感器1组；

（3）220kV隔离开关1组，220kV少油断路器1台，35 kV 多油断路器1组，10kV少油断路器1组，10kV真空断路器1组，10kV跌落开关1组，380V/600A空气开关2台，380V磁力起动器2台；

（4）220kV避雷针1组，10 kV避雷针1组，35 kV避雷针1组，380V/500A熔断器1组；

（5）220kV电缆1段（澳大利亚制造），10 kV电缆1段，220kV管型母线1段，10 kV矩形母线1段；

（6）55kW异步电动机2台，45kW异步电动机1台，35kW异步电动机1台； （7）微机变压器保护屏3面，线路保护屏2面，高频保护屏1面，故障录波屏1面，重合闸装置屏1面，直流电源屏3面等。

此外老师还简要介绍了几种常见电器设备的功能。

断路器：用以切断或关合高压电路中工作电流或故障电流的电器。断路器按其使用范围分为高压断路器和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。 低压断路器又称自动开关，俗称\"空气开关\"也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。 变压器：利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线

圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。变压器的功能主要有：电压变换；电流变换，阻抗变换；隔离；稳压（磁饱和变压器）等。

发电机：主要由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯、转子磁极（有磁扼.磁极绕组)、滑环、(又称铜环.集电环)、风扇及转轴等部件组成。 通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。我国电网输出电流的频率是50赫兹。

此外发电机可分为直流发电机、交流发电机、 同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 电动机：是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 互感器：按功能分有两种，一是电流互感器，二是电压互感器。电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。 电缆：以金属作媒质传输电信号的装置，通常是由几根或几组导线每组至少两根绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层。 （二）汉中330kv变电站 06.05上午我们参观了汉中330kv变电站，汉中变电站位于汉中市以北十三

公里的武乡镇，占地面积96亩，与关中的宝鸡马营变、东部的洋县变、西部的武侯变连接，是陕西电网枢纽变电站之一，主要担负着汉中中、西部地区工农业生产的供电任务，日平均负荷30万kW，约占全网负荷的三分之一，年供电量21亿kWH。

汉中330kV变电站是我国95重点建设投资项目——宝鸡二电厂的配套送出工程之一，工程于98年10月开始基建，19998月16日竣工投运。2005年8月完成了3号联变及220kV系统扩建任务，2006年7月完成了330kV汉武Ⅰ线间隔扩建，供扩建三次，不断向坚强的电网迈进。全站共有四个电压等级，分别为：330kV、220kV、110kV和35kV。1号、2号主变为240MVA有载调压强迫油循环风冷变压器；3号联变为240MVA无励磁调压强迫油循环风冷联络变压器；330kV汉马线路并联60电抗器一组；9台330kV开关均采用西安高压开关厂生产的罐式SF6断路器，3台220kV开关采用苏州阿尔斯通生产的柱式SF6断路器；14台110kV开关均采用西安高压开关厂生产的柱式SF6断路器；35kV设备采用西安美菱开关有限公司生产的间隔型移开式交流金属开关柜；35kV母线装有15Mvar电容器8组。

接线方式：330kV采用3/2断路器接线，出线3回；

110kV采用双母带旁母接线，21个间隔，出线12回； 35kV单母线接线14个间隔，供站用及系统无功补偿。 组成和分类

变电站（Substation）是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线，隔离开关（接地开关），断路器，电力变压器（主变），站用变，电压互感器TV（PT)、电流互感器TA(CT),避雷针。 变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站（25kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站；10kV开闭所；箱式变电站。

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，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。

变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。 变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。 变电站在特定的环境中；是将AC—DC—AC转换过程。像海底输电电缆以及远距离的输送中。有些采用高压直流输变电形式。直流输电克服交流输电的容抗损耗。具有节能效应。

工作原理

变压器是变电站的主要设备，分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器即高压、低压每相共用一个绕组，从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。电压高低与绕组匝数成正比，电流则与绕组匝数成反比。

变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器。前者用于电力系统送端变电站，后者用于受端变电站。变压器的电压需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。

按分接头切换方式变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。

电压互感器和电流互感器。它们的工作原理和变压器相似，它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。在额定运行情况下电压互感器二次电压为l00V，电流互感器二次电流为5A或1A。电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路,请注意:绝不能让其开路，否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。

开关设备，它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等变压器都是断开和合上电路的设备。断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路；故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。在我国，220kV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。

隔离开关（刀闸)的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用。在停电时应先拉断路器后拉隔离开关，送电时应先合隔离开关后合断路器。如果误操作将引起设备损坏和人身伤亡。

负荷开关能在正常运行时断开负荷电流没有断开故障电流的能力，一般与高压熔断丝配合用于10kV及以上电压且不经常操作的变压器或出线上。

为了减少变电站的占地面积近年来积极发展六氟化硫全封闭组合电器(GIS)。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。这种组合电器具有结构紧凑体积小重量轻不受大气条件影响，检修间隔长，无触电事故和电噪声干扰等优点，具有发展前765kV已在变电站投入运行。目前，它的缺点是价格贵，制造和检修工艺要求高。 变电站还装有防雷设备，主要有避雷针和避雷器。避雷针是为了防止变电站遭受直接雷击将雷电对其自身放电把雷电流引入大地。在变电站附近的线路上落雷时雷电波会沿导线进入变电站，产生过电压。另外，断路器操作等也会引起过电压。避雷器的作用是当过电压超过一定限值时，自动对

地放电降低电压保护设备放电后又迅速自动灭弧，保证系统正常运行。目前，使用最多的是氧化锌避雷器。

（三）石门水库水电站

06.06下午我们参观学习了石门水库水电站。石门水电站是汉中市石门水库管理局下属的二级法人单位，以水力发电为主营业务。电站工程属于石门水利枢纽工程的配套工程。石门水利枢纽工程是以“灌溉为主、结合发电”的综合利用大（二）型工程。石门水库位于汉江支流褒河下游，距离汉中市区18公里，大坝为双曲砼拱坝，坝高88米，水库总库容1.098亿米³。控制流域面积3865平方公里，灌溉汉中市三县一区51.5万亩农田。库区山清水秀、风景秀丽，被国务院列为第一批国家文物保护单位ied“褒斜道”、“石门及其摩崖石刻”、“石门十三品”等古遗址就在这里，因此也是游览胜地。

石门水电站始建于1975年7月，首台机组月1978年5月开始并网发电。全部机组于1983年2月通过竣工验收。电站共由河床电站、东干渠渠首电站和西干渠渠首电站三部分组成，共装六台机组，总装机容量40500kW，设计年发电量1.21亿kWH，其中河床装机3*12500kW。水轮机型号为ZZ013-LJ-180,东干渠渠首装机2*1250kW，水轮机型号为HL-123-LJ-120，西干渠渠首装机一台500kW，水轮机型号为HL123-WJ-84。河床三台机组是我国第一批高水头轴流转浆式机组，设计水头67米，最高石头78米，是当时世界上该类机组中第二高水头。河床升压站装有31500kVA和20000kVA变压器各一台，经电压等级为110kV的出线，送至于红河变电站并入国家电网。

30年来，石门水电站累计完成发电量23亿kWH，实现工业生产总产值26872万元，为汉中经济和社会发展做出了重要贡献。

简介：水电站（hydroelectric power station /hydropower plant ）(HPP)水电站是将水能转换为电能的综合工程设施，又称水电厂。它包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备。利用这些建筑物集中天然水流的落差形成水头，汇集、调节天然水流的流量，并将它输向水轮机，经水轮机与发电机的联合运转，将集中的水能转换为电能，再经变压器、开关站和输电线路等将电能输入电网。有些水电站除发电所需的建筑物外，还常有为防洪、灌溉、航运、过木、过鱼等综合利用目的服务的其他建筑物。这些建筑物的综合体称水电站枢纽或水利枢纽。 作用：将水能转换为电能的综合工程设施。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

组成建筑物水电站枢纽的组成建筑物有以下几种：

（一）挡水建筑物 用以截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式水电站的水电站的长房等水工建筑物。如混凝土重力坝、拱坝、土石坝、堆石坝及拦河闸等。

（二）泄水建筑物用以宣泄洪水或防空水库的建筑物。如开敞式河岸溢洪道、溢流坝、泄洪洞及放水底孔等。

（三）进水建筑物从河道或水库按发电要求引进发电流量的引水道首部建筑物。如有压、无压进水口等。

（四）引水建筑物向水电站输送发电流量的明渠及其渠系建筑物、压力隧洞、压力管道等建筑物。

（五）平水建筑物在水电站负荷变化时用以平稳引水建筑物中流量和压力的变化，保证水电站调节稳定的建筑物。对有压引水式水电站为调压井或调压塔；对无压引水式电站为渠道末端的压力前池。

（六）厂房枢纽建筑物水电站厂房枢纽建筑物主要是指水电站的主厂房、副厂房、变压器场、高压开关站、交通道路及尾水渠等建筑物。这些建筑物一般集中布置在同一局部区域形成厂区。厂区是发电、变电、配电、送电的中心，是电能生产的中枢。

类型：按水能来源分为利用河流、湖泊水能的常规水电站；利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，待电力负荷高峰期再放水至下水库发电的抽水蓄能电站；利用海洋潮汐能发电的潮汐电站；利用海洋波浪能发电的波浪能电站。

按对天然径流的调节方式分为：没有水库或水库很小的径流式水电站，水库有一定调节能力的蓄水式水电站。

按水电站水库的调节周期分为多年调节水电站、年调节水电站、周调节水电站和日调节水电站。年调节水电站是将一年中丰水期的水贮存起来供枯水期发电用。其余调节周期的水电站含义类推。

按发电水头分为高水头水电站、中水头水电站和低水头水电站。世界各国对此无统一规定。中国称水头70米以上的电站为高水头电站，水头70～30米的电站为中水头电站，水头30米以下的电站为低水头电站。按装机容量分为大型、中型和小型水电站。

中国规定装机容量大于75万千瓦为大(1)型水电站，75万～25万千瓦为大(2)型水电站，25万～2.5万千瓦为中型水电站，2.5万～0.05万千瓦为小(1)型水电站，小于0.05万千瓦为小(2)型水电站。按发电水头的形成方式分为：以坝集中水头的坝式水电站、以引水系统集中水头的引水式水电站，以及由坝和引水系统共同集中水头的混合式水电站。

装机容量的大小：可分为大型、中型和小型水电站。各国一般把装机容量5000kW以下的水电站定为小水电站，5000～10万kW为中型水电站，10万～100万kW为大型水电站，超过100万kW的为巨型水电站。中国规定将水电站分为五等，其中：装机容量大于75万kW为一等〔大(1)型水电站〕，75万～25万kW为二等〔大(2)型水电站〕，25万～2.5万kW为三

等〔中型水电站〕，2.5万～0.05万kw为四等〔小(1)型水电站〕，小于0.05万kW为五等〔小(2)型水电站〕；但统计上常将1.2万kW以下作为小水电站。

建筑物特点：通常用坝拦蓄水流、抬高水位形成水库，并修建溢流坝、溢洪道、泄水孔、泄洪洞（见水工隧洞）等泄水建筑物宣泄多余洪水。水电站引水建筑物可采用渠道、隧洞或压力钢管，其首部建筑物称进水口。水电站厂房分为主厂房和副厂房，主厂房包括安装水轮发电机组或抽水蓄能机组和各种辅助设备的主机室，以及组装、检修设备的装配场。副厂房包括水电站的运行、控制、试验、管理和操作人员工作、生活的用房。引水建筑物将水流导入水轮机，经水轮机和尾水道至下游。当有压引水道或有压尾水道较长时，为减小水击压力常修建调压室。而在无压引水道末端与发电压力水管进口的连接处常修建前池。为了将电厂生产的电能输入电网还要修建升压开关站。此外，尚需兴建辅助性生产建筑设施及管理和生活用建筑。

机电设备：将水能转变为电能的机电设备称水电站动力设备。其在常规水电站和潮汐电站为水轮机和水轮发电机组成的水轮发电机组，及附属的调速器、油压装置、励磁设备等。抽水蓄能电站的动力设备为由水泵水轮机和水轮发电电动机组成的抽水蓄能机组及其附属的电气、机械设备。水电站的电气装置除水轮发电机及其附属设备外，还包括发电机电压配电设备、升压变压器、高压配电装置和监视、控制、测量、信号和保护性电气设备等。

水电站的总装机容量P由下式计算： P = 9.81QHη

式中 Q——通过水轮机的水流量，m3/s； H——水电站的水头，m

η——水电站的总效率，一般为0.85~0.86

原理：将水能转换为电能的综合工程设施。一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

水的落差在重力作用下形成动能，从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电。而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源。