第1部分第02章交流配电

第二章交流配电第一节高压配电一、交流高压配电系统较大的通信局、长途通信枢扭大楼为保证高质量的稳定市电，以及供电规范要求（超过600KVA变压器），一般都由市电高压电网供电。为保证供电的可靠性，通常都从两个不同的变电站引入两路高压，其运行方式为用一、备一，并且不实行与供电局建立调度关系的调度管理，同时要求两路电源开关（或母联开关）之间加装机戒连锁或电气连锁装置，以避免误操作或误并列。为控制两路高压电源，常用成套高压开关柜，开关柜的一次线路可根据进出线方案、电路容量、变压器台数和保护方式先用若干一次线路方案的高压开关柜组成高压供电系统。目前大多数较大的通信局、长途通信枢扭大楼多选用单母线用断路器分段的方式供电，其系统图1-2-1如下：图1-2-110kv高压系统图来自两个不同供电局变电站的两路高压经户外隔离开关、电流互感器、高压断路器接到高压母线，然后经隔离开关、计量柜、测量及避雷器柜、出线柜接到降压变压器。（一）电力系统的供电质量要求和电压标准我国发电厂的发电机组输出额定电压为3.15～20kV。为了减少线路能耗、压降，经发电厂中的升压变电所升压至35～500kV，再由高压输电线传送到受电区域变电所，降压至6～10kV，经高压配电线送到用户配电变电所降压至380V低压，供用电设备使用。我国目前采用的输电标准电压有：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。配电标准电压有6kV、10kV等。在电能的传送和分配过程中，要求电力系统供电安全可靠，停电次数少而且停电时间短，电压变动小，频率变化小，波形畸变小等。我国规定，10kV及以下配电网低压电力设备的额定电压偏差范围为±7％额定电值，低压照明用户为+5%；-10%额定电压值，频率为50±0.5Hz，正弦波畸变率极限小于5％。电压和频率是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。依据我国GBl56—80《额定电压》标准，交流电力网和电力设备的额定电压如表1-2-1所示：表1-2-1我国交流电力网与电力设备的额定电压用电设备电网和用电设备额定电压（kV）发电机额定电压（kV）电力变压器额定电压（kV）一次线圈二次线圈低压0.220.380.660.230.400.690.220.380.660.230.400.69高压361035631102203305007503.156.310.513.8,15.75,18.20——————3及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18.20631102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及1138.569121242263550—对于用电设备来说，它的额定电压规定与同级电力网线路额定电压相等。发电机的额定电压比电网电压高5％是考虑到负荷电流导致在线路上产生压降损失。变压器在与发电机直接相联时(通常为升压变压器)，它的一次线圈额定电压应与发电机额定电压相同。即高于同级线路额定电压的5%；不与发电机直接相联时，即相当于线路上的用户设备时(通常为降压变压器)，其一次线圈的额定电压应与线路的额定电压相等。变压器二次线圈的额定电压是指变压器一次侧加入额定电压，而二次侧开路的电压即空载电压，而在满载时二次线圈内有约5％的电压降。因此。如果变压器二次侧供电线路较长，则变压器二次侧线圈的额定电压一方面要考虑补偿变压器内部5％的阻抗电压降，另一方面还要考虑线路上的压降损失需高于线路额定电压5％。所以它要比线路额定电压高10％。如果变压器二次侧供电线路不太长，则变压器二次侧线圈的额定电压只需高于线路额定电压5％。仅考虑补偿变压器内部电压降。对于电信局(站)中的配电变压器，其一次线圈额定电压即为高压配电网电压，即6kV或10kV。二次线圈额定电压因其供电线路距离较短。一般选400／230V，而用电设备受电端电压为380／220v。（二）、用户变、配电所的供电方式用户变、配电所的供电方式取决于用户负荷的性质、负荷容量及网络条件。一般情况下，有保安负荷的用户应以双路电源供电。一般负荷用户多为单路电源供电，以架空线或电缆引入电源。配电网中的用户根据所处在的位置及电网规划要求，可能是辐射式的负荷终端，也可能是环网中的一个单元节点。对于双路电源供电的用户和35Kv及以上电压供电的用户的运行方式由电力调度部门实行统一调度。（三）、用户变、配电所的主接线主接线是指由变、配电所的一次设备，即通常所称高压与电力网直接连接的主要电气设备组成的变、配电所主电路接线关系。根据现有通信局站的高压供电方式，这里着重介绍10kV两种常用主接线。对于10Kv供电的用户的变、配电所的主接线多采用线路变压器组或单母线接线方式。10kV容量为160-600kVA的工企用电单位的变、配电所多采用高供低量的供电方式，既高压供电、在低压则计量但应加计变压器损失。对于这种供电方式的用户常采用线路、变压器组方式的主接线系统（如图1-2-2）。图1-2-2单母线接线方式图对于受电变压器总容量超过600kVA的中型企业的变、配电所可采用单路电源供电，单母线用隔离开关或断路器分段的主接线方式。双路电源供电，两台变压器采用单母线用断路器分段的主接线方式。这种方式接线的变、配电所适用于容量1000kVA及以上的双路供电的企业，供电比较可靠，运行方式灵活，倒闸操作比较方便，通信系统大型局站常采用这种主接线。（如图1-2-3）。图1-2-3分段的主接线方式图（四）、高压配电柜倒闸操作有关技术要求倒闸操作就是将电气设备由一种状态转换到另一种状态，即接通或断开高压断路器、高压隔离开关、自动开关、刀开关、直流操作回路、整定自动装置（或继电保护装置）、安装（或拆除）临时接地线等。高压电气设备倒闸操作的技术要求（1）高压断路器和高压隔离开关（或自动开关及刀开关）的操作顺序规定如下：停电时，先断开高压断路器（或自动开关），后断开高压隔离开关（或到开关）；送电时，顺序与此相反。严禁带负荷拉、合隔离开关（或刀开关）。（2）高压断路器（或自动开关）两侧的高压隔离开关（或刀开关）的操作顺序规定如下：停电时先拉开负荷侧隔离开关（或刀开关），后拉开电源侧隔离开关（或刀开关）；送电时，顺序与此相反。（3）变压器两侧开关的操作顺序规定如下：停电时，先拉开负荷开关，后拉开电源侧开关；送电时，顺序与此相反。（4）单极隔离开关及跌落保险的操作顺序规定如下：停电时，先拉开中相，后拉开两边相；送电时，顺序与此相反。（5）双母线接线的变电所，当出线开关由一条母线倒换至另一条母线供电时，应先合母线联络开关，而后再切换出线开关母线册的隔离开关。（6）操作中，应注意防止通过电压互感器二次返回高压。（7）用高压隔离开关和跌落保险拉、合电气设备时，应按照制造厂的说明和实验数据确定的操作范围进行操作。缺乏此项资料时，可参照下列规定(指系统运行正常情况下的操作)：①可以分、合电压互感器、避雷器；②可以分、合母线充电电流和开关旁路电流；③可以分、合变压器中性点直接接地点；④10kv室外三级、单极高压隔离开关和跌落保险，可以分、合的空载变压器容量不大于560KVA；可以分、合的空载架空线路不大于10KM。⑤10KV室内三极隔离开关可以分、合的空载变压器容量不大于320KVA；可以分、合的空载架空线路不大于5km。（8）当采用电磁操动机构合高压断路器时，应观察直流电流表的变化，合闸后电流表应返回。连续操作高压断路器时，应观察直流母线电压的变化。二、变压器（一）概述变压器是一种变换电压的静止电器，它是靠电磁感应原理，把某种频率的电压变换成同频率的另一种或多种数值不等（或相等）电压的功率传输装置，以满足不同负荷的需要。当多个电站联合起来组成一个电力系统时，除需要输电线路等设备外，也要依靠变压器把各种电压不相等的线路连接起来，形成一个系统。所以变压器是不可缺少的主要电气设备，就现有的通信局站的低压配电系统基本是通过10KV/400V的变压器受电。电力变压器可以按相数/绕组数目/铁心形式/冷却方式等特征分类。按相数分：单相/三相/多相等；按绕组数：双绕组/自耦/三绕组/多绕组；铁心形式：心式/壳式；冷却方式：干式/油浸式等。如表2-2所示，但是，这样的分类包含不了变压器的全部特征，所以在变压器型号中往往要把所有特征均表达出来，并标记以额定容量和高压绕组额定电压等级。图1-2-4时电力变压器产品型号的表示方法。□□□□□□□□―□╱□□防护代号（一般不标，TH-湿热，TA-干热）高压绕组额定电压等级（KV）额定容量（KVA）设计系号（1、2、3....；半铜半铝加b）调压方式（无励磁调压不标，Z-有载调压）导线材质（铜线不标，L-铝线）绕组数（双绕组不标，S-三绕组，F-双分裂绕组）循环方式（自然循环不标，P-强迫循环）冷却方式（J-油浸自冷，可不标，G-干式空气自冷，C-干式浇主绝缘，F-油浸风冷，S-油浸水冷）相数（D-单相，S-三项）绕足额合方式（一般不标，O-自耦）图1-2-4电力变压器产品型号的表式方法表2-2电力变压器的分类及其代表符号分类类别代表符号绕组耦合方式自耦O相数单相D三相S冷却方式油浸自冷干式空气自冷干式浇主绝缘油浸风冷油浸水冷强迫油循环风冷强迫油循环水冷―(或J)GCFSFPSP绕组数双绕组三绕组―S绕组导线材质铜铝―L调压方式无励磁调压有载调压―Z（二）变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理工作的。图1-2-5是单相变压器的原理图。其基本工作原理当一次侧绕组上加上电压U1时，流过电流I1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势E1，E2，感应电势公式为：E=4.44fNØm式中：E--感应电势有效值f--频率N--匝数Øm--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压U1和U2大小也就不同。当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（I0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流I2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流I0，一部分为用来平衡I2，所以这部分电流随着I2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。图1-2-5是单相变压器的原理图（三）变压器的主要技术参数(1)额定电压U1N/U2N。单位为V或者kV。U1N为正常运行时1次侧应加的电压。U2N为1次侧加额定电压、2次侧处于空载状态时的电压。三相变压器中，额定电压指的是线电压。(2)额定容量SN。单位为VA/kVA/MVA。SN为变压器的视在功率。通常把变压器1、2次侧的额定容量设计为相同。(3)额定电流I1N/I2N。单位为A/kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线电流。对三相：I1N=SN/[sqrt(3)U1N]I2N=SN/[sqrt(3)U2N]在实际工作中，为了粗略地掌握变压器的一次侧和二次侧的额定电流，以了解变压运行是否过负荷或选择变压器的熔丝，常用以下经验公式计算：一次侧额定电流I1N近似为0.06SN二次侧额定电流I2N近似为1.5SN(4)额定频率fN单位为Hz,fN=50Hz此外，铭牌上还会给出三相联接组以及相数m/阻抗电压Uk/型号/运行方式/冷却方式/重量等数据。（四）变压器结构为了使变压器的运行更加完全、可靠，维护更加简单，更广泛地满足用户的需要，近年来油浸式变压器采用了密封结构，使变压器油和周围空气完全隔绝，从而提高了变压器的可靠性。目前，主要密封形式有空气密封型、充氮密封型和全充油密封型。其中全充油密封型变压器的市场占有率越来越高，它在绝缘油体积发生变化时，由波纹油箱壁或膨胀式散热器的弹性变形做补偿。油浸式变压器主要部件是绕组和铁心(器身)。绕组是变压器的电路，铁心是变压器的磁路。二者构成变压器的核心即电磁部分。除了电磁部分，还有油箱/冷却装置/绝缘套管/调压和保护装置等部件。其结构如图1-2-6所示，主要部件为：