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变电站核心中的核心是 变压器，

也称“主变”，

是变电站的“心脏”，

也是变电站内最大、最显眼的设备。

通常位于变电站的中间部位。

变压器我们应该容易理解，

因为中学物理都学过：

闭合磁铁的两侧因为线圈数量的不同，

可以实现两侧电压的变化，

这就是变压器的基本原理。

▲ 变压器原理

▲ 变电站变压器

▲ 变电站变压器

为了电流的调度方便，

变压器的两侧一般会有“母线”。

是电流的“主干道”或“汇流排”。

所有进线、出线的电能都汇集到这里进行再分配。

母线就像是一个公共连接点，

使得任一条进线的电能可以灵活地分配到任一条出线。

每条输电线路都会接入变电站的一个特定“间隔”。

为了保证母线和进线构架之间线路的灵活断开，

同时实现线路的保护和测量，

会在间隔内布置一系列设备。

其中：

隔离开关和断路器用于电路的开断。

避雷器用于线路的保护，

电压互感器和电流互感器用于线路的测量。

一个典型的110kV出线间隔断面图（户外站）

如下图所示：

▲ 110kV出线间隔断面图（户外站）

▲ 110kV出线间隔平面图（户外站）

设备详细介绍如下：

①隔离开关：

用于在设备检修时，

建立一个肉眼可见的、可靠的空气绝缘断开点，保证安全。

它不能带大电流开断。

②断路器：

变电站的“开关”，

能在故障时瞬间自动切断巨大电流，

是保护系统的核心执行部件。

断路器和隔离开关都是断开电路作用。断路器有灭弧装置，可以断开工作和短路电流，但其断口不可见，即使误合闸我们也看不出。而隔离开关的断口可见，

停电检修时更能保障人员安全，但不可以带负荷分合闸，所以两者要配合使用，停电时应先断开断路器，再拉刀闸，送电反之。

如何从外形上区分断路器：断路器分两截组成，上面一截是切断电流的部位，下面一截是起到支撑和绝缘的作用，外形上看导线从上面进，中间出。

③电流/电压互感器：

电流互感器（CT）和电压互感器（PT）

相当于系统的“眼睛”和“耳朵”，

将高电压、大电流按比例缩小，

提供给保护、测量设备使用。

▲ 电流互感器

▲ 电压互感器

④避雷器：

保护设备免受雷电过电压损害，

通常安装在线路入口处。

关于变电站的类型我们都听说过这样几个名词：

“AIS站”（或者户外敞开站、户外站）

“GIS站”（或户内站）

它表示了变电站的两种类型。

上图中所有图片都是户外敞开式变电站，

也是最常规，最普遍的变电站类型。

户外敞开式变电站通常称为 AIS，

全称是 Air-insulated Switchgear，

即空气绝缘开关设备站。

其特点是：

所有带电设备靠空气绝缘，

采用的是设备分立、露天分散布置。

你可以清晰地看到，

母线是裸露的导线或管母，

悬挂或架设在构架上；

断路器、隔离开关、互感器等都是独立的设备，

通过裸露的导线连接在一起。

整个站区布局舒展，

设备之间需要留出足够的安全空气距离。

其布局图看起来像是一张设备点位明确的平面规划图。

▲ 某500kV户外变电站

▲ 某330kV户外变电站

最早的变电站基本都是户外敞开式的。

这种设计简单、成本较低，

但有一个很大的缺点：非常占地方。

因为高压电在空气中需要保持很远的距离才能安全，

所以电压等级越高，

变电站就需要建得越开阔。

随着城市发展，

地价越来越贵，

在市中心找一大片空地建变电站变得非常困难。

同时，人们也希望变电站更美观、更少受天气影响。

于是，工程师们想出了一个办法：

把所有这些设备，

不是敞开放在空气中，

而是全部封装到一个接地的金属壳子里，

然后在壳子里充入绝缘性能非常好的六氟化硫（SF₆）气体。

这样一来，带电部分之间的绝缘距离可以大大缩短。

这种设备就叫气体绝缘金属封闭开关设备，

用它建成的变电站就叫GIS站。

相对于“户外站”，GIS站也叫“户内站”。

GIS站最大的优势就是占地小，

通常只有同规模敞开站的几分之一，

可以建在地下、楼内或城市中心，

解决了土地紧张的问题。

但即使是GIS变电站，

也有不同的布置方式，

不同的布置方式有不同的形态和大小。

1、全户内GIS变电站

所有GIS设备（包括进线套管）都安装在建筑物厂房内。

主变压器也可能放在室内或有防火墙隔离的室内。

设备布置极其紧凑，常采用多层（如2-3层）立体布置，将不同电压等级的母线、线路间隔上下叠放。

适用：

城市核心区、超高密度商业区、

对景观和环保有严苛要求的地区

▲ 某220kV全户内GIS变电站

▲ 某110kV户内GIS设备

2、户外GIS变电站

GIS的各个模块（断路器、母线筒等）像户外敞开设备一样，

直接安装在户外的混凝土基础上，

但有顶棚或防雨罩保护。

变压器在户外敞开布置。

适用：

城市郊区、工业区、土地相对宽松但仍有节约用地需求的区域。

这是最常见的GIS站类型。

▲ 某110kV户外GIS变电站

▲ 某110kV户外GIS变电站

3、地下GIS变电站

全部或主要设备安装于地下洞室或深埋基坑中，

地面仅保留出入口、通风井和可能的地面换流站/控制楼。

适用：

特大城市核心区、山区、作为战略备份的枢纽站。

▲ 某330kV地下变电站施工现场

▲ 某330kV地下变电站建成图

不同变电站类型不同，布置方式不同，

输电线路的进线方式也不同，

线路专业需依据变电站的设计方案进行匹配。

常见的几种进线方式如下：

1、架空+构架

多用于AIS站和户外GIS站，

也是最常见，最常用的进线方式。

▲ 架空+构架

▲ 架空+构架

▲ 架空+构架

2、架空+穿墙套管

户内GIS站也可以采用架空进线，

通过一个架空线至GIS的套管

（俗称“象鼻子”或“穿墙套管”） ，

将架空导线直接引入GIS母线。

▲ 110kV户内GIS站进线

▲ 穿墙套管

▲ 220kV户内GIS站进线

3、架空转电缆进线

架空线路可在电缆终端塔处转电缆进线，

也可以在构架处转电缆进线。

4、全电缆进线

线路全程采用电缆，

直接通过电缆通道进入变电站。

▲ 110kV户内GIS站电缆进线

▲ 110kV电缆从电缆沟进变电站

▲ 110kV电缆待接入GIS设备