輸變電系統是由一系列電氣設備組成的。發(fā)電站發(fā)出的強大電能只有通過(guò)輸變電系統才能輸送到電力用戶(hù)。

       圖1給出了變電站主要設備的示意圖。圖中除了所示的變壓器、導線(xiàn)、絕緣子、互感器、避雷器、隔離開(kāi)關(guān)和斷路器等電氣設備外，還有電容器、套管、阻波器、電纜、電抗器和繼電保護裝置等，這些都是輸變電系統中必不可缺的設備。

圖1 1—變壓器；2—導線(xiàn)；3—絕緣子；4—互感器；5—避雷器；6—隔離開(kāi)關(guān)；7—斷路器

下面，對輸變電系統的主要電氣設備及其功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1.輸變電系統的基本電氣設備

       主要有導線(xiàn)、變壓器、開(kāi)關(guān)設備、高壓絕緣子等。

       導線(xiàn)的主要功能*是引導電能實(shí)現定向傳輸。導線(xiàn)按其結構可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是結構比較簡(jiǎn)單不外包絕緣的稱(chēng)為電線(xiàn)；另一類(lèi)是外包特殊絕緣層和鎧甲的稱(chēng)為電纜。電線(xiàn)中*簡(jiǎn)單的是裸導線(xiàn)，裸導線(xiàn)結構簡(jiǎn)單、使用量*大，在所有輸變電設備中，它消耗的有色金屬*多。電纜的用量比裸導線(xiàn)少得多，但是因為它具有占用空間小、受外界干擾少、比較可靠等優(yōu)點(diǎn)，所以也占有特殊地位。電纜不僅可埋在地里，也可浸在水底，因此在一些跨江過(guò)海的地方都離不開(kāi)電纜。電纜的制造比裸導線(xiàn)要復雜得多，這主要是因為要保證它的外皮和導線(xiàn)間的可靠絕緣。輸變電系統中采用的電纜稱(chēng)為電力電纜。此外，還有供通信用的通信電纜等。

       變壓器是利用電磁感應原理對變壓器兩側交流電壓進(jìn)行變換的電氣設備。為了大幅度地降低電能遠距離傳輸時(shí)在輸電線(xiàn)路上的電能損耗，發(fā)電機發(fā)出的電能需要升高電壓后再進(jìn)行遠距離傳輸，而在輸電線(xiàn)路的負荷端，輸電線(xiàn)路上的高電壓只有降低等級后才能便于電力用戶(hù)使用。電力系統中的電壓每改變一次都需要使用變壓器。根據升壓和降壓的不同作用，變壓器又分為升壓變壓器和降壓變壓器。例如，要把發(fā)電站發(fā)出的電能送入輸變電系統，*需要在發(fā)電站安裝變壓器，該變壓器輸入端（又稱(chēng)一次側）的電壓和發(fā)電機電壓相同，變壓器輸出端（又稱(chēng)二次側）的電壓和該輸變電系統的電壓相同。這種輸出電壓比輸入電壓高的變壓器即為升壓變壓器。當電能送到電力用戶(hù)后，還需要很多變壓器把輸變電系統的高電壓逐級降到電力用戶(hù)側的220V（相電壓）或380V（線(xiàn)電壓）。這種輸出端電壓比輸入端電壓低的變壓器即為降壓變壓器。除了升壓變壓器和降壓變壓器外，還有聯(lián)絡(luò )變壓器、隔離變壓器和調壓變壓器等。例如，幾個(gè)鄰近的電網(wǎng)盡管平時(shí)沒(méi)多少電能交換，但有時(shí)還是希望它們之間能夠建立起一定的聯(lián)系，以便在特定的情況下互送電能，相互支援。這種起聯(lián)絡(luò )作用的變壓器稱(chēng)為聯(lián)絡(luò )變壓器。此外，兩個(gè)電壓相同的電網(wǎng)也常通過(guò)變壓器再連接，以減少一個(gè)電網(wǎng)的事故對另一個(gè)電網(wǎng)的影響，這種變壓器稱(chēng)為隔離變壓器。

       開(kāi)關(guān)設備的主要作用是連接或隔離兩個(gè)電氣系統。高壓開(kāi)關(guān)是一種電氣機械，其功能*是完成電路的接通和切斷，達到電路的轉換、控制和保護的目的。高壓開(kāi)關(guān)比常用低壓開(kāi)關(guān)重要得多，復雜得多。常見(jiàn)的日用開(kāi)關(guān)才幾兩重，而高壓開(kāi)關(guān)有的重達幾十噸，高達幾層樓。這是因為它們之間承受的電壓和電流大小很懸殊。按照接通及切斷電路的能力，高壓開(kāi)關(guān)可分為好幾類(lèi)。*簡(jiǎn)單的是隔離開(kāi)關(guān)，它只能在線(xiàn)路中基本沒(méi)有電流時(shí)，接通或切斷電路。但它有明顯的斷開(kāi)間隙，一看*知道線(xiàn)路是否斷開(kāi)，因此凡是要將設備從線(xiàn)路斷開(kāi)進(jìn)行檢修的地方，都要安裝隔離開(kāi)關(guān)以保證安全。斷路器也是一種開(kāi)關(guān)，它是開(kāi)關(guān)中較為復雜的一種，它既能在正常情況下接通或切斷電路，又能在事故下切斷和接通電路。除了隔離開(kāi)關(guān)和斷路器以外，還有在電流小于或接近正常時(shí)切斷或接通電路的負荷開(kāi)關(guān)。電流超過(guò)一定值時(shí)切斷電路的熔斷器以及為了確保高壓電氣設備檢修時(shí)安全接地的接地開(kāi)關(guān)等都屬于高壓開(kāi)關(guān)。

       高壓絕緣子是用于支撐或懸掛高電壓導體，起對地隔離作用的一種特殊絕緣件。由于電瓷絕緣子的絕緣性能比較穩定，不怕風(fēng)吹、日曬、雨淋，因此各種高壓輸變電設備（尤其是戶(hù)外使用的），廣泛采用高壓電瓷作為絕緣，如：架空導線(xiàn)必須通過(guò)絕緣子掛在電線(xiàn)桿上才能保證絕緣，一條長(cháng)500km的330kV輸電線(xiàn)路大約需要14萬(wàn)個(gè)絕緣子串。高壓絕緣子的另一大類(lèi)是高壓套管，當高壓導線(xiàn)穿過(guò)墻壁或從變壓器油箱中引出時(shí)，都需要高壓套管作為絕緣。除了高壓電瓷作為絕緣子外，基于硅橡膠材料的合成絕緣子也獲得了廣泛應用。

2.輸變電的保護設備

       主要有互感器、繼電保護裝置、避雷器等。

       互感器的主要功能是將變電站高電壓導線(xiàn)對地電壓或流過(guò)高電壓導線(xiàn)的電流按照一定的比例轉換為低電壓和小電流，從而實(shí)現對變電站高電壓導線(xiàn)對地電壓和流過(guò)高電壓導線(xiàn)的電流的有效測量。對于大電流、高電壓系統，不能直接將電流和電壓測量?jì)x器或表計接入系統，這*需要將大電流、高電壓按照一定的比例變換為小電流、低電壓。通常利用互感器完成這種變換?；ジ衅鞣譃殡娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅?，分別用于電流和電壓變換。由于它們的變換原理和變壓器相似，因此也稱(chēng)為測量變壓器?；ジ衅鞯闹饕饔茫孩倩ジ衅骺蓪y量或保護用儀器儀表與系統一次回路隔離，避免短路電流流經(jīng)儀器儀表，從而保證設備和人身安全；②由于互感器一次側和二次側只有磁聯(lián)系，而無(wú)電的直接聯(lián)系，因而降低了二次儀表對絕緣水平的要求；③互感器可以將一次回路的高壓統一變?yōu)?00V或100/3V的低電壓，將一次回路中的大電流統一變?yōu)?A的小電流。這樣，互感器二次側的測量或保護用儀器儀表的制造*可做到標準化。

       繼電保護裝置是電力系統重要的安全保護系統。它根據互感器以及其他一些測量設備反映的情況，決定需要將電力系統的哪些部分切除和哪些部分投入。雖然繼電保護裝置很小，只能在低電壓下工作，但它卻在整個(gè)電力系統安全運行中發(fā)揮重要作用。

       避雷器主要用于保護變電站電氣設備免遭雷擊損害。變電站主要采用避雷針及避雷器兩種防雷措施。避雷針的作用是不使雷直接擊打在電氣設備上。避雷器主要安裝在變電站輸電線(xiàn)路的進(jìn)出端，當來(lái)自輸電線(xiàn)路的雷電波的電壓超過(guò)一定幅值時(shí)，它*首先動(dòng)作，把部分雷電流經(jīng)避雷器及接地網(wǎng)泄放到大地中，從而起到保護電氣設備的作用。

3.其他電力設備。

       變電站一般還安裝有電力電容器和電力電抗器。

       電力電容器的主要作用是為電力系統提供無(wú)功功率，達到節約電能的目的。主要用來(lái)給電力系統提供無(wú)功功率的電容器，一般稱(chēng)為移相電容器；而安裝在變電站輸電線(xiàn)路上以補償輸電線(xiàn)路本身無(wú)功功率的電容器稱(chēng)為串聯(lián)電容器，串聯(lián)電容器可以減少輸電線(xiàn)路上的電壓損失和功率損耗，而且由于*地提供無(wú)功功率，因此可以提高電力系統運行的穩定性。在遠距離輸電中利用電容器可明顯提高輸送容量。

       電力電抗器與電力電容器的作用正好相反，它主要是吸收無(wú)功功率。對于比較長(cháng)的高壓輸電線(xiàn)路，由于輸電線(xiàn)路對地電容比較大，輸電線(xiàn)路本身具有很大的無(wú)功功率，而這種無(wú)功功率往往正是引起變電站電壓升高的根源。在這種情況下安裝電力電抗器來(lái)吸收無(wú)功功率，不僅可限制電壓升高，而且可提高輸電能力。電力電抗器還有一個(gè)很重要的特性，那*是能抵抗電流的變化，因此它也被用來(lái)限制電力系統的短路電流。