5.1 电力电气工程图简介

电能生产最基本的特点就是电能不能大规模地储存，电能的生产、输送、分配、使用几乎是在同时进行的，而且电能与国民经济的各部门和人民日常生活有着极为密切的关系。发电厂生产的电能，有一小部分供给本厂和附近用户使用，其余绝大部分要经过升压变电站将电压升高，由高压输电线路送至距离很远的负荷中心，再经过降压变电站将电压降低到用户所需要的电压等级，分配给用户使用。由此可知，电能从生产到应用，一般需要经过5个环节来完成，即发电→输电→变电→配电→用电，其中，配电又根据电压等级不同分为高压配电和低压配电。

由各种电压等级的电力线路，将各种类型的发电厂、变电站和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。电力系统由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所和输电线路是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

5.1.1 变电工程

为了更好地了解变电工程图，下面先对变电工程的重要组成部分—变电所做简要介绍。

系统中的变电所，通常按其在系统中的地位和供电范围分成以下几类。

1．枢纽变电所

枢纽变电所是电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330～500kV的变电所称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。

2．中间变电所

高压则以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2～3个电源，电压为220～330kV，同时又降压供给当地用电。这样的变电所主要起中间环节的作用，所以叫做中间变电所。全所停电后，将引起区域网络解列。

3．地区变电所

高压侧电压一般为110～220kV，是对地区用户供电为主的变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。

4．终端变电所

在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电所即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。

5.1.2 变电工程图

为了能够准确清晰地表达电力变电工程各种设计意图，就必须采用变电工程图。简单来说，变电工程图也就是对变电站、输电线路各种接线形式和各种具体情况的描述，其意义就在于用统一直观的标准来表达变电工程的各方面。

变电工程图的种类很多，包括主接线图、二次接线图、变电所平面布置图、变电所断面图、高压开关柜原理图及布置图等很多种，每种情况各不相同。

5.1.3 输电工程及输电工程图

1．输电线路任务

发电厂、输电线路、升降压变电站以及配电设备和用电设备构成电力系统。为了减少系统备用容量，错开高峰负荷，实现跨区域跨流域调节，增强系统的稳定性，提高抗冲击负荷的能力，在电力系统之间采用高压输电线路进行联网。电力系统联网既提高了系统的安全性、可靠性和稳定性，又可实现经济调度，使各种能源得到充分利用。起系统联络作用的输电线路，可进行电能的双向输送，实现系统间的电能交换和调节。

因此，输电线路的任务就是输送电能，并联络各发电厂、变电所使之并列运行，实现电力系统联网。高压输电线路是电力系统的重要组成部分。

2．输电线路的分类

输送电能的线路通称为电力线路。电力线路有输电线路和配电线路之分。由发电厂向电力负荷中心输送电能的线路以及电力系统之间的联络线路称为输电线路。由电力负荷中心向各个电力用户分配电能的线路称为配电线路。

电力线路按电压等级分为低压、高压、超高压和特高压线路。一般地，输送电能容量越大，线路采用的电压等级就越高。

输电线路按结构特点分为架空线路和电缆线路。架空线路由于结构简单，施工简便，建设费用低，施工周期短，检修维护方便，技术要求较低等优点，得到广泛的应用。电缆线路受外界环境因素的影响小，但需用特殊加工的电力电缆，费用高，施工及运行检修的技术要求高。

目前我国电力系统广泛采用的是架空输电线路，架空输电线路一般由导线、避雷线、绝缘子、金具、杆塔、杆塔基础、接地装置和拉线这几部分组成。

（1）导线

导线是固定在杆塔上输送电流用的金属线，目前在输电线路设计中，一般采用钢芯铝绞线，局部地区采用铝合金线。

（2）避雷线

避雷线的作用是防止雷电直接击于导线上，并把雷电流引入大地。避雷线常用镀锌钢绞线，也可采用铝包钢绞线。目前国内外采用了绝缘避雷线。

（3）绝缘子

输电线路用的绝缘子主要有针式绝缘子、悬式绝缘子和瓷横担等。

（4）金具

通常把输电线路使用的金属部件总称为金具，其类型繁多，主要有连接金具、固定金具、防震锤、间隔棒和均压屏蔽环等几种类型。

（5）杆塔

线路杆塔是支撑导线和避雷线的。按照杆塔材料的不同，分为木杆、铁杆、钢筋混凝杆，国外还采用了铝合金塔。杆塔可分为直线型和耐张型两类。

（6）杆塔基础

杆塔基础是用来支撑杆塔的，分为钢筋混凝土杆塔基础和铁塔基础两类。

（7）接地装置

埋没在基础土壤中的圆钢、扁钢、角钢、钢管或其组合式结构均称为接地装置。其与避雷线或杆塔直接相连，当雷击杆塔或避雷线时，能将雷电引入大地，可防止雷电击穿绝缘子串的事故发生。

（8）拉线

为了节省杆塔钢材，国内外广泛使用了带拉线杆塔。拉线材料一般采用镀锌钢绞线。

5.1.4 供配电系统工程

供配电系统分供电系统和配电系统两大系统，从电压等级考虑又分高压系统和低压系统两大类，按线路分类又分一次系统和二次系统。

供配电系统中所采用的高压电器和低压电器以及测量控制仪表和操纵器件，基本上集中装配在配电柜中，根据安装电压器的高低分为高压柜和低压柜。

高压电器柜，又称高压开关柜，内部装有高压熔断器、高压隔离开关、高压符合开关和高压断路器。

低压电器柜常称为低压配电屏。按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种低压成套配电装置即低压配电屏，有固定式和抽屉式两大类型。

高低压开关柜在供配电系统中占极重要的地位，高、低压开关柜的选择必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠、运行维护方便、投资经济合理。