高低压配电系统

nullnullnull本章重点 高压配电方式 高压配电系统组成 通信系统低压交流供电原则 常见的低压电器 功率因素概念以及电容补偿方法本章内容本章内容高压供电系统简介 高压配电方式 高压配电系统组成 市电分类以及通信系统低压交流供电原则 常见低压配电设备 常见的低压电器 功率因素概念以及电容补偿方法 本章重点、难点本章重点、难点本章重点 高压配电方式 高压配电系统组成 通信系统低压交流供电原则 常见的低压电器 功率因素概念以及电容补偿方法 本章难点 常见低压配电设备 电容补偿方法 学习本章目的和要求学习本章目的和要求了解高压输配电过程，掌握三种高压配电方式及其优缺点 熟悉市电分类情况，掌握通信系统低压交流供电原则 熟悉常见低压配电设备和常见的低压电器，理解它们的工作原理。 掌握功率因素概念，理解功率因素低下的危害和提高功率因素的方法，掌握电容补偿的方法及简单计算高低压配电的内容提要高低压配电的内容提要高低压配电系统1低压配电系统2 讨论题31.1 高压配电系统1.1 高压配电系统 1.1.1 高压输配电系统概述 电力系统是由发电厂、电力线路、变电站、电力用户组成的供电系统。通信局（站）属于电力系统中的电力用户。市电从生产到引入通信局（站），通常要经历生产、输送、变换和分配等四个环节。 在电力系统中，各级电压的电力线路以及相联系的变电站称为电力网，简称电网。通常用电压等级及供电范围大小来划分电网种类，一般电压在10KV以上到几百KV且供电范围大的称为区域电网，如果把几个城市或地区的电网组成一个大电网，则称国家级电网。电压在35KV以下且供电范围较小，单独由一个城市或地区建立的发电厂对附近的用户供电，而不与国家电网联系的称为地方电网。而包含配电线路和配电变电站，电压在10KV以下的电力系统称为配电网。 1.1.1 高压输配电系统概述1.1.1 高压输配电系统概述电力系统的输配电方式示意图 1.1.1 高压输配电系统概述1.1.1 高压输配电系统概述我国发电厂的发电机组输出额定电压为3.15～20KV。随着大型发电厂的建成投产及输电距离的增加，为了减少线路能耗、压降，以及节约有色金属和降低线路工程造价，必须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。 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，则变压器二次侧线圈的额定电压只需高于线路额定电压（380/220V）5％，仅考虑补偿变压器内部电压降，一般选400/230V，而用电设备受电端电压为380/220V。1.1.2 高压配电方式1.1.2 高压配电方式 高压配电方式，是指从区域变电所，将35KV以上的高压降到6~10KV高压送至企业变电所及高压用电设备的接线方式，称为高压配电。配电网的基本接线方式有三种：放射式、树干式及环状式。1.1.2 高压配电方式1.1.2 高压配电方式 1.放射式配电方式 所谓放射式，就是从区域变电所的6～10KV母线上引出一路专线，直接接电信局站的配电变电所配电，沿线不接其它负荷，各配电变电所无联系 。 放射式配电方式的优点是：线路敷设简单，维护方便，供电可靠，不受其它用户干扰，适用于一级负荷。1.1.2 高压配电方式1.1.2 高压配电方式 2.树干式配电方式 所谓树干式配电方式，是指由总降压变电所引出的各路高压干线沿市区街道敷设，各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供电。 这种高压配电方式的优点是：降压变电所6－10KV的高压配电装置数量减少，投资相应可以减少。缺点是：供电可靠性差，只要线路上任一段发生故障，线路上变电所都将断电。1.1.2 高压配电方式1.1.2 高压配电方式 3.环状式配电方式 环状式系统的优点是运行灵活，供电可靠性较高，当线路的任何地方出现故障时，只要将故障邻近的两侧隔离开关断开，切断故障点，便可恢复供电。为了避免环状线路上发生故障时影响整个电网，通常将环状线路中某个隔离开关断开，使环状线路呈“开环”状态。1.1.3 高压配电系统组成1.1.3 高压配电系统组成常用的高压电器有：高压熔断器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、避雷器等。 局站变电所从电力系统受电经变压器降压后馈送至低压配电房。要求变电所尽量靠近负荷中心，从而缩短配电距离，使之减少电能损失。并且主接线应简单而运行可靠，同时要便于监控和维护。 1.1.3 高压配电系统组成1.1.3 高压配电系统组成市电的引入一般均从附近现有公用电网上引入馈电线，采用专用电力电缆。应根据附近电网中变电所的位置，电压等级，供电质量，局站重要性等情况选取合适可靠的市电。 通信局站变电所可分为露天变电所和室内变电所两种，露天变电所又有杆架式（180KVA以下变压器）和落地式。室内变电所又有小型独立变电站和带有高压开关柜的变电所。一般有两路市电引入的变电所均采用带有高压开关柜的变电所。 1.1.3 高压配电系统组成1.1.3 高压配电系统组成电力变压器有油浸式和干式两种类型，在室内安装变压器时，应考虑变压器室的布置，高低压进出线位置以及操作机构的安全等问题。目前大容量变压器广泛采用了干式变压器。 所谓一次线路，表示的是变电所电能输送和分配的电路，通常也称主电路。根据通信局站市电引入的情况和局站对电源可靠性要求的不同，可以有不同的一次线路。 1.1.3 高压配电系统组成1.1.3 高压配电系统组成典型一次进线方案 1.1.3 高压配电系统组成1.1.3 高压配电系统组成在上图（b）中，局站变电所母线采用单母线制，采用两路或以上进线时，用高压隔离开关分断单母线。当任一路进线或变压器发生故障时，另一路进线或变压器给全部负荷继续供电，操作灵活性较好，供电可靠性较高。1.2 低压配电系统1.2 低压配电系统 1.2.1低压配电系统的概述 1.市电分类 依据XT005－95《通信局（站）电源系统总技术要求》，市电根据通信局（站）所在地区的供电条件，线路引入方式及运行状态，将市电供电分为三类： （1）一类市电供电（市电供应充分可靠） 一类市电供电是从两个稳定可靠的独立电网引入两路供电线路，质量较好的一路作主要电源，另一路作备用，并采用自动倒换装置。两路供电线路不会因检修而同时停电，事故停电次数极少，停电时间极短，供电十分可靠。长途通信枢纽、大城市中心枢纽、程控交换容量万门以上的交换局、大型无线收发信站等规定采用一类市电。1.2.1低压配电系统的概述1.2.1低压配电系统的概述 （2）二类市电供电（市电供应比较可靠） 二类市电供电是从两个电网构成的环状网中引入一路供电线路，也可以从一个供电十分可靠的电网上引入一路供电线。允许有的检修停电，事故停电不多，停电时间不长，供电比较可靠。长途通信地区局或县局、程控交换容量在万门以上的交换局，以及中型无线收发信站，可采用二类市电。 （3）三类市电供电（市电供应不完全可靠） 三类市电供电是从一个电网引入一路供电线路，供电可靠性差，位于偏僻山区或地理环境恶劣的干线增音站、微波站可采用三类市电。1.2.1低压配电系统的概述1.2.1低压配电系统的概述2.通信系统低压交流供电原则 根据各地市电供应条件的不同，各通信企业容量大小不同，地位的差 异等因素，可采用各种不同的交流供电方案，但都必须遵循一些基本 原则： （1）市电是通信用电源的主要能源，是保证通信安全、不间断的重要条件，必要时可申请备用市电电源； （2）市电引入，原则上应采用6~10KV高压引入，自备专用变压器，避免受其他电能用户的干扰。 （3）市电和自备发电机组成的交流供电系统宜采用集中供电方式供电，系统接线应力求简单、灵活，操作安全，维护方便。 （4）局站变压器容量在630kVA及以上的应设高压配电装置。有两路高压市电引入的供电系统，若采用自动投切的，变压器容量在630kVA及以上则投切装置应设在高压侧。 （5）在交流供电系统中应装设功率因数补偿装置，功率因数应补偿到0.9以上。对容量较大的自备发电机电源也应补偿到0.8以上。 （6）低压交流供电系统采用三相五线制或单相三线制供电。1.2.2 常见低压配电设备1.2.2 常见低压配电设备 较大容量的局站设置低压配电房用来接受与分配低压市电与备用油机发电机电源。低压配电房中安装的电气设备包括低压配电屏、油机发电机组控制屏、市电油机电转换屏等设备。 1.低压配电屏 通信局（站）中低压配电屏大多采用原电力工业部和机械工业部所属企业的系列产品，低压配电屏主要用来进行受电、计量、控制、功率因数补偿、动力馈电和照明馈电等功能，主要产品有：PGL1、PGL2、GCS、GCK、GCL及GGD等系列开关柜，以及国外引进产品和合资企业生产的低压开关柜。1.2.2 常见低压配电设备1.2.2 常见低压配电设备 2.油机发电机组控制屏及ATS 发电机组控制屏目前往往随油机发电机组的购入由油机发电机组厂商配套提供。而ATS（即双电源自动切换装置，通常与低压开关柜安装在一起）则有不同的情况，如ABB新会低压开关有限公司生产的DPT/SE系列自动转换开关设备（ATS），采用PLC控制，可实现2路市电或1路市电与发电机电源的自动切换，且切换延时可调，同时有四种工作模式可供选择（自动模式、正常供电模式、应急供电模式、关断模式），切换电流最大可达6300A。1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 在低压配电设备中常用的低压电器有： 1.低压断路器 低压断路器也称为低压自动开关，主要作为不频繁地接通或分断电路之用。而且低压断路器还具有过载，短路和失压保护装置，在电路发生过载、短路、电压降低或消失时，断路器可自动切断电路，从而保护电力线路及电源设备。1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器低压断路器按灭弧介质可分为空气断路器和真空断路器两种，按用途分可分为配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护用断路器等。配电用断路器又可分为非选择型和选择型两种。非选择型断路器因为是瞬时动作，所以常用作短路保护和过载保护；选择型断路器又可用作两段保护、三段保护和智能化保护。两段保护为瞬时与短延时或长延时两段。三段保护为瞬时、短延时和长延时三段。其中的瞬时、短延时特性适用于短路保护，长延时特性适用于过载保护。 1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器智能化保护是近些年研制成功的高科技保护手段，是用微机来控制各脱扣器进行监视和控制，保护功能多，选择性能好。所以这种断路器叫做智能型断路器。另外，作为配电用断路器，按其结构形式又可分为塑料外壳式断路器和万能式断路器两大类，这两类低压断路器目前使用较为普遍。 1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 典型产品有塑料外壳式（DZ10型）和框架式（DW10型）两类。均由触头系统、灭弧装置、传动机构、自由脱扣机构及各种脱扣器等部分组成。目前塑料外壳式的改进产品有AM1型及H型等，框架式改进产品有DW15、DWX15、DW40、3WE及ME、AH等 。1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 2.低压刀开关 刀开关是低压电器中结构最简单的一种，广泛应用于各种配电设备和供电线路中，用来接通和分断容量不太大的低压供电线路以及作为低压电源隔离开关使用。 低压刀开关根据其工作原理、使用条件和结构形式的不同可分为：开启式负荷开关（HK1、HK2、TSW系列等）、封闭式负荷开关（HH3、HH4系列等）、隔离刀开关（HS13、HD11系列等）、熔断器式刀开关（HR3系列等）和组合开关（HZ10系列等）。1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 3.熔断器 熔断器是一种最简单的保护电器，在低压配电电路中，主要用于短路保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，以它本身产生的热量，使熔体熔化而自动分断电路。熔断器与其它电器配合，可以在一定的短路电流范围内进行有选择的保护。 1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器低压熔断器种类很多，根据其构造和用途可分为开启式、半封闭式和封闭式，封闭式熔断器又可分为有填料和无填料熔断器，有填料熔断器中有螺旋式和管式，无填料熔断器中有插入式和管式。目前的典型产品有RT0/RT10／RT11系列有填料封闭管式熔断器，RM10系列封闭管式熔断器，RL1/RL2系列螺旋式熔断器，PZ1－100、QSA、NT系列熔断器以及引进的aM、gM系列熔断器。 1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 （1）熔断器的结构和主要参数 熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两部分构成。熔体是熔断器的主要部分，常做成丝状或片状。熔体的材料有两种：一种是低熔点材料，如铅、锌、锡以及锡铅合金等；另一种是高熔点材料，如银和铜。熔管是熔体的保护外壳，在熔体熔断时兼有灭弧的作用。1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器每一种熔体都有两个参数，即额定电流与熔断电流。额定电流是指长时期通过熔断器而不熔断的电流值。熔断电流通常是额定电流的两倍。一般规定通过熔体的电流为额定电流的1.3倍时，应在1小时以上熔断；通过额定电流的1.6倍时，应在1小时内熔断；达到熔断电流时，在30~40秒后熔断；当达到9~10倍额定电流时，熔体应瞬间熔断，熔断器具有反时限的保护特性。 1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器熔管有三个参数：额定工作电压、额定电流和断流能力。 额定工作电压是从灭弧角度提出的，当熔管的工作电压在于额定电压时，在熔体熔断时，可能出现电弧不能熄灭的危险。熔管的额定电流是由熔管长期工作所允许温升决定的电流值，所以熔管中可装入不同等级额电流的熔体，但所装入熔体的额定电流不能大于熔管的额定电流值。断流能力是表示熔管在额定电压下断开电路故障时所能切断的最大电流值。1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 （2）熔断器的选用原则 选用熔断器，一般应符合下列原则： ①根据用电网络电压选用相应电压等级的熔断器； ②根据配电系统可能出现的最大故障电流、选用具有相应分断能力的熔断器； ③在电动机回路中用作短路保护时，为避免熔体在电动机起动过程中熔断，对于单台电动机，熔体额定电流≥（1.5~2.5）×电机额定电流；对于多台电动机，总熔体额定电流≥（1.5~2.5）×容量最大一台电动机的额定电流＋其余电动机的计算负荷电流；1.2.3 常见的低压电器1.2.3 常见的低压电器 ④对电炉及照明等负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流； ⑤采用熔断器保护线路时，熔断器应装在各相线上。在二相三线或三相四线回路的中性线上严禁装熔断器，这是因为中性线断开会引起电压不平衡，可能造成设备烧毁事故。在公共电网供电的单相线路的中性线上应装熔断器，电业的总熔断器除外。 ⑥各级熔体应相互配合、下一级应比上一级小。null 4.接触器 接触器适用于远距离频繁接通和分断交、直流主电路及大容量控制电路。可分为交流接触器和直流接触器两种。接触器主要由主触头、灭弧系统、电磁系统、辅助触头和支架等组成。交流接触器主要有CJ0、CJ10、CJ12、CJ12B系列以及众多的合资品牌。直流接触器主要有CZ0系列。1.2.4 电容补偿1.2.4 电容补偿在三相交流电所接负载中，除白炽灯，电阻电热器等少数设备的负荷功率因数接近于1外，绝大多数的三相负载如异步电动机、变压器、整流器、空调等的功率因数均小于1，特别是在轻载情况下，功率因数更为降低。1.2.4 电容补偿1.2.4 电容补偿 用电设备功率因数降低之后，带来的影响有： （1）使供电系统内的电源设备容量不能充分利用； （2）增加了电力网中输电线路上的有功功率的损耗； （3）功率因数过低，还将使线路压降增大，造成负荷端 电压下降 。1.2.4 电容补偿1.2.4 电容补偿 在线性电路中，电压与电流均为正弦波，只存在电压与电流的相位差，所以功率因数是电流与电压相角差的余弦，称为相移功率因数： PF＝ ＝ ＝COS 在非线性电路中（如开关型整流器），交流电压为正弦波形，电流波形却为畸变的非正弦波形，同时与正弦波的电压存在相位差。此时全功率因数： PF＝ ＝ ＝ ＝COS1.2.4 电容补偿1.2.4 电容补偿 其中P是有功功率；S是视在功率； 是电网电压； 是基波电流有效值；COS 是位移因素； 是电网电流有效值； 称为失真功率因数，也称电流畸变因子，它是电流基波有效值与总有效电流值之比，所以我们可以看出，电路的全功率因数为相移功率因数cosφ与失真功率因数γ两项的乘积。1.2.4 电容补偿1.2.4 电容补偿 提高功率因数的方法很多，主要有： （1）提高自然功率因数：即提高变压器和电动机的负载率到75~80％，以及选择本身功率因数较高的设备。 （2）对于感性线性负载电路，采用移相电容器来补偿无功功率，便可提高cosφ。 （3）对于非线性负载电路（在通信企业中主要为整流器），则通过功率因数校正电路将畸变电流波形校正为正弦波，同时迫使它跟踪输入正弦电压相位的变化，使高频开关整流器输入电路呈现电阻性，提高总功率因数。1.2.4 电容补偿1.2.4 电容补偿 目前在通信企业中绝大多数采用了低压成组补偿方式。也即在低压配电屏中专门设置配套的功率因数补偿柜。 例如与PGL12型低压配电屏配套的PGJ1或PGJ1A型无功功率自动补偿控制屏。电容器装于柜中两层支架上，还装有自动投切控制器，它能根据功率因数的变化，以10s~120s的间隔时间自动完成投入或切除电容器，使cosφ1保证处于设定范围内。投切循环步数PGJ1为6~8步，而PGL1A为8~10步。PGL1／PGL1A型无功功率补偿屏的一次线路如图。PGL1／PGL1A型无功功率补偿屏的一次线路图讨论题讨论题1－1.（1）请简单描述市电输配电的过程。 （2）为什么输电电压要比发电机输出电压升高了很多？ 1－2. 为什么对于电信局（站）中的配电变压器，二次线圈额定电压 位400/230V，而用电设备受电端电压为380/220V。 1－3．画一个一路市电引入时通常采用的一次线路。 1－4．某局负荷为100KW，功率因素为0.6，今要将功率因素提高到 0.9，问需电容器的容量为多少？ 1－5．说明熔断器的熔管参数断流能力的含义。 1－6．用电设备功率因数低下的危害？提高功率因数的方法有哪些？ 1－7. 移相电容器通常采用△形接线的原因是什么？null浙江省邮电职业技术学院 求是 立德 尚学 精业