輸配電系統(tǒng)基礎介紹

1、1、電力系統(tǒng)的構成、電力系統(tǒng)的構成電力系統(tǒng)：發(fā)電設備、升壓及降壓變電站、電力線路、用電設備及保護、測控設備。電力網：變化電壓，傳輸電能，分為輸電網和配電網 。配電網：配電變電所、開閉所、配電所（室）、箱變、配電線路、斷路器、負荷開關、配電（桿上）變壓器等。 供電系統(tǒng)（配電系統(tǒng)）：配電網及其二次保護、控制、監(jiān)視與計量設備。2電能的特點： 1、電能不能儲存；電能的生產、輸送、分配和使用同時完成。 2、暫態(tài)過程非常迅速、短暫：控制操作自動化程度高。必須借助自動裝置對電力系統(tǒng)進行控制：繼電保護裝置、遠動裝置、減載裝置、同期裝置、勵磁裝置、 3、電能生產與國民經濟各部門和人民生活有著極為密切的關系：社會

2、政治經濟影響巨大。負荷分類： 一類負荷、 二類負荷、三類負荷對電力系統(tǒng)的要求： 1、保證供電可靠性。 2、保證電能質量。 3、提高電力系統(tǒng)運行的經濟性 4、環(huán)境保護問題。目前我國常用的電壓等級：220V、380V、6kV、10kV、35kV 、110kV 、220kV 、330kV 、500kV超高壓遠距離輸電網地方電力網區(qū)域電力網110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠變電所A：樞紐變電所C：地方變電所D：終端變電所B：中間電力網：按電壓等級分類：低壓網：電壓等級在1kV以下；中壓網：110kV；高壓網：高于10kV、低于330kV；超高壓網：低

3、于750kV；特高壓網：1000kV及以上。按供電范圍的大小的分類地方電力網：電壓等級在35kV及以下，供電半徑在2050km以內區(qū)域電力網：電壓等級在35kV以上（一般為110kV220kV），供電半徑超50km，聯(lián)系較多發(fā)電廠的網絡。超高壓遠距離輸電網：電壓等級為330kV500kV的網絡，其主要任務是把遠處發(fā)電廠生產的電能輸送到負荷中心，同時還聯(lián)系若干區(qū)域電力網形成跨省、跨地區(qū)的大型電力系統(tǒng)。 我國發(fā)電廠的發(fā)電機組發(fā)出的電，為什么要升壓至500KV傳輸？ 1、為了減少線路能耗、壓降。 2、節(jié)約有色金屬。 3、降低線路工程造價。用電負荷應根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響的程度，分

4、為一級負荷、二級負荷及三級負荷。各級負荷應符合下列規(guī)定： 1 符合下列情況之一時，應為一級負荷：1）中斷供電將造成人身傷亡；2）中斷供電將造成重大影響或重大損失；3）中斷供電將破壞有重大影響的用電單位的正常工作，或造成公共場所秩序嚴重混亂。例如：重要通信樞紐、重要交通樞紐、重要的經濟信息中心、特級或甲級體育建筑、國賓館、承擔重大國事活動的會堂、經常用于重要國際活動的大量人員集中的公共場所等的重要用電負荷。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應為特別重要的負荷。2 符合下列情況之一時，應為二級負荷：1）中斷供電將造成較大影響或損失；

5、2）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作或造成公共場所秩序混亂。3 不屬于一級和二級的用電負荷應為三級負荷。610kV配電柜（開關柜）400V配電系統(tǒng)380/220V配電柜（開關柜）典型一次進線方案 配電變壓器銘牌上標明輸出額定電壓為400/230V ，而非380/220V，為什么？ 考慮補償變壓器內部電壓降5，以及低壓配電線路壓降，一般選400/230V，而用電設備受電端電壓為380/220V。一般用單線圖形式表示輸配電系統(tǒng)定義：對三相交流電力系統(tǒng)中的各種元件，用規(guī)定的圖形或符號，按它們的實際連接方式，以等效單線表示的系統(tǒng)電氣接線圖。9配電線路鋪設方式：放射式、樹干式、環(huán)狀式母聯(lián)開關3550

6、0kV優(yōu)點：優(yōu)點：1、線路敷設簡單2、維護方便3、供電可靠（不受其它用戶干擾）適用于一級負荷。缺點：成本高1、放射式配電方式102、樹干式配電方式優(yōu)點：優(yōu)點：降壓變電所610KV的高壓配電裝置數(shù)量減少，投資相應可以減少。缺點：缺點：供電可靠性差只要線路上任一段發(fā)生故障，線路上變電所都將斷電。113、環(huán)狀式配電方式優(yōu)點：運行靈活，供電可靠性較高。（當線路的任何地方出現(xiàn)故障時，只要將故障鄰近的兩側隔離開關斷開，切斷故障點，便可恢復供電。）正常情況下呈“開環(huán)”狀態(tài)的原因：為了避免環(huán)狀線路上發(fā)生故障時影響整個電網122、輸配點系統(tǒng)設備介紹、輸配點系統(tǒng)設備介紹油式變壓器：油式變壓器：也稱油浸式變壓器。油

7、浸式變壓器由于防火的需要，一般安裝在單獨的變壓器室內或室外，具有體積大、成本低、維修簡單、散熱好、過負荷能力強、適應環(huán)境廣泛的特點。缺點缺點1、 變壓器油具有可燃性,當遇到火焰時可能會燃燒、爆炸2、 變壓器油對人體有害3 、變壓器油需定期檢查4 、油浸式變壓器抗短路能力差5、 油浸式變壓器密封性能不良且宜老化,在運行場所滲漏油嚴重,影響設備安全運行,同時影響環(huán)境6、 油浸式變壓器絕緣等級低,按A級絕緣設計、制造優(yōu)點優(yōu)點1 、變壓器油絕緣性能好、導熱性能好,同時變壓器油廉價。2、能夠解決變壓器大容量散熱問題和高電壓絕緣問題。13干式變壓器：簡單的說干式變壓器就是指鐵芯和繞組不浸漬在絕緣油中依靠空

8、氣對流進行冷卻的變壓器。干式變壓器與油浸式變壓器相比，具有防火性能好，免維護，無污染，抗短路能力強,耐熱能力強，安裝方便等一系列優(yōu)點。但在室外使用時必須加裝防護外殼，另外干式變壓器的價格比油浸式變壓器要高。14變壓器內部接線方式較常見的10kV400V系統(tǒng)采用變壓器接法為DYn11。DYn11：D表示一次繞組為三角型接線，Y表示二次測繞組星型接線，n表示引出中性線，11表示二次測繞組的相角滯后一次繞組330度，用時鐘的表示方法，假設一次測繞組為中心12點時刻，那么二測繞組就在11點位置，夾角為30度。15開關設備：斷路器、負荷開關、熔斷器、隔離開關等斷路器：是指能夠關合、承載和開斷正?；芈窏l件

9、下的電流，并能關合、在規(guī)定的時間內承載和開斷異常回路條件（包括短路條件）下的電流的開關裝置。10kV真空斷路器SF6斷路器柱上斷路器框架斷路器塑殼斷路器微型斷路器（空氣開關/空開）行業(yè)規(guī)定 安全電壓為36V，安全電流為10mA，原因如下： 電擊對人體的危害程度，主要取決于通過人體電流的大小和通電時間長短。電流強度越大，致命危險越大；持續(xù)時間越長，死亡的可能性越大。能引起人感覺到的最小電流值稱為感知電流，交流為1mA，直流為5mA；人觸電后能自己擺脫的最大電流稱為擺脫電流，交流為10mA，直流為50mA；在較短的時間內危及生命的電流稱為致命電流，如100mA的電流通過人體1s，可足以使人致命，因

10、此致命電流為50mA。在有防止觸電保護裝置的情況下，人體允許通過的電流一般可按30mA考慮。 人體對電流的反映: 810mA 手擺脫電極已感到困難,有劇痛感(手指關節(jié)). 2025mA 手迅速麻痹,不能自動擺脫電極,呼吸困難. 5080mA 呼吸困難,心房開始震顫. 90100mA 呼吸麻痹,三秒鐘后心臟開始麻痹,停止跳動. 16v 按滅弧介質分:v 按安裝地點分類: 屋內式、屋外式油斷路器SF6斷路器真空斷路器壓縮空氣斷路器磁吹斷路器QF多油斷路器少油斷路器17負荷開關：能在正常的導電回路條件或規(guī)定的過載條件下關合、承載和開斷電流，也能在異常的導電回路條件(例如短路)下按規(guī)定的時間承載電流的

11、開關設備。按照需要，也可具有關合短路電流的能力。負荷開關是介于斷路器和隔離開關之間的一種開關電器，具有簡單的滅弧裝置，能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。SF6負荷開關戶外柱上負荷開關低壓負荷開關18隔離開關：是在電路中起隔離作用，無滅弧能力，只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路。1910KV配電柜20絕大多數(shù)開關柜都裝設了防止電氣誤操作的閉鎖裝置，即具有“五防性能”：防止誤跳、誤合斷路器；防止帶負荷拉、合隔離開關：防止帶電掛接地線；防止帶接地線閉合隔離開關；防止人員誤人帶電間隔。1.2.2.1 低壓配電系統(tǒng)概述低壓配電系統(tǒng)概述根據(jù)各地市電供應條件的不同，各通信企業(yè)容量大小

12、不同，以及地理位置的差異等因素，可采用各種不同的交流供電方案，但都必須遵循以下基本原則： 市電是通信用電源的主要能源，是保證通信安全、不間斷的重要條件，必要時可申請備用市電電源； 市電引入，原則上應采用6kV10kV高壓引入，自備專用變壓器，避免受其他電能用戶的干擾； 市電和自備發(fā)電機組成的交流供電系統(tǒng)宜采用集中供電方式供電，系統(tǒng)接線應力求簡單、靈活，操作安全，維護方便； 局（站）變壓器容量在630kVA及以上的應設高壓配電裝置，有兩路高壓市電引入的供電系統(tǒng)，若采用自動投切的，變壓器容量在630kVA及以上則投切裝置應設在高壓側。 在交流供電系統(tǒng)中應裝設功率因數(shù)補償裝置，功率因數(shù)應補償?shù)?.9

13、以上；對容量較大的自備發(fā)電機電源也應補償?shù)?.8以上； 低壓交流供電系統(tǒng)采用三相五線制或單相三線制供電。 21 較大容量的局（站）設置低壓配電房用來接受與分配低壓市電和備用油機發(fā)電機電源。低壓配電房中安裝的電氣設備包括低壓配電屏、油機發(fā)電機組控制屏和市電油機電轉換屏等設備。 1低壓配電屏 低壓配電屏主要用來進行受電、計量、控制、功率因數(shù)補償、動力饋電和照明饋電等，主要產品有PGL1、PGL2、GCS、GCK、GCL及GGD等系列開關柜，以及國外引進產品和合資企業(yè)生產的低壓開關柜。 2油機發(fā)電機組控制屏及ATS 發(fā)電機組控制屏是隨油機發(fā)電機組的購入由油機發(fā)電機組廠商配套提供。而ATS（即雙電源自

14、動切換裝置，通常與低壓開關柜安裝在一起）目前普遍采用芯片程序控制，一般可實現(xiàn)兩路市電或一路市電與發(fā)電機電源的自動切換，且切換延時可調，同時有多種工作模式可供選擇（如自動模式、正常供電模式、應急供電模式和關斷模式等）。22在低壓配電設備中常用的低壓電器有以下4種。 1低壓斷路器 2低壓刀開關 3熔斷器 4接觸器23低壓斷路器按滅弧介質可分為空氣斷路器和真空斷路； 按用途分可分為配電用斷路器、電動機保護用斷路器、照明用斷路器和漏電保護用斷路器等。 配電用斷路器又可分為非選擇型和選擇型兩種。 1.非選擇型斷路器：常用作短路保護和過載保護； 2.選擇型斷路器又可用作兩段保護、三段保護和智能化保護。 作

15、為配電用斷路器，按其結構形式又可分為塑料外殼式斷路器和萬能式斷路器兩大類，這兩類低壓斷路器目前使用較為普遍。 低壓斷路器也稱為低壓自動開關，主要作為不頻繁地接通或分斷電路之用。低壓斷路器具有過載、短路和失壓保護裝置，在電路發(fā)生過載、短路、電壓降低或消失時，斷路器可自動切斷電路，從而保護電力線路及電源設備。1.天弧罩2.開關本體3.抽屜座4.合閘按鈕5.分閘按鈕6.智能脫扣器7.搖勻柄插入位置8. 連接/試驗/分離指示1.天弧罩2.開關本體3.抽屜座4.合閘按鈕5.分閘按鈕6.智能脫扣器7.搖勻柄插入位置8. 連接/試驗/分離指示24 刀開關是低壓電器中結構最簡單的一種，廣泛應用于各種配電設備和

16、供電線路中，用來接通和分斷容量不太大的低壓供電線路以及作為低壓電源隔離開關使用。 低壓刀開關根據(jù)其工作原理、使用條件和結構形式的不同，可分為開啟式負荷開關（HK1、HK2、TSW系列等）、封閉式負荷開關（HH3、HH4系列等）、隔離刀開關（HS13、HD11系列等）、熔斷器式刀開關（HR3系列等）和組合開關（HZ10系列等）。25作用：串聯(lián)在電路中，作為短路或嚴重過載保護用，屬于低壓保護電器。 分類：開啟式半封閉式封閉式無填料式填料式管式螺旋式26（1）熔斷器的結構和主要參數(shù)結構主要參數(shù)熔體參數(shù)：熔管參數(shù)：額定電流、熔斷電流額定工作電壓、額定電流和斷流能力 熔體熔管、熔座高熔點：銅、銀低熔點：

17、鉛、鋅、錫27選用熔斷器，一般應符合下列原則： 根據(jù)用電網絡電壓選用相應電壓等級的熔斷器； 根據(jù)配電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大故障電流，選用具有相應分斷能力的熔斷器； 在電動機回路中用作短路保護時，為避免熔體在電動機啟動過程中熔斷，對于單臺電動機，熔體額定電流(1.52.5)電機額定電流；對于多臺電動機，總熔體額定電流(1.52.5)容量最大一臺電動機的額定電流+其余電動機的計算負荷電流；（2）熔斷器的選用原則28 對電爐及照明等負載的短路保護，熔體的額定電流等于或稍大于負載的額定電流； 采用熔斷器保護線路時，熔斷器應裝在各相線上；在二相三線或三相四線回路的中性線上嚴禁裝熔斷器，這是因為中性線斷開可能

18、會引起各相電壓不平衡，從而造成設備燒毀事故； 各級熔體應相互配合，下一級應比上一級小。 接觸器適用于遠距離頻繁接通和分斷交、直流主電路及大容量控制電路。接觸器可分為交流接觸器和直流接觸器兩種。接觸器主要由主觸頭、滅弧系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、輔助觸頭和支架等組成。交流接觸器主要有CJ0、CJ10、CJ12、CJ12B系列以及眾多的合資品牌。直流接觸器主要有CZ0系列。29用電設備功率因數(shù)降低之后，帶來的影響有： 使供電系統(tǒng)內的電源設備容量不能充分利用； 增加了電力網中輸電線路上的有功功率的損耗； 功率因數(shù)過低，還將使線路壓降增大，造成負荷端電壓下降。 全功率因數(shù)： P= = = =COSRLLIUCOS

19、IU1SPRICOSI1提高功率因數(shù)的方法很多，主要有： 提高自然功率因數(shù)，即提高變壓器和電動機的負載率到7580，以及選擇本身功率因數(shù)較高的設備； 對于感性線性負載電路，采用移相電容器來補償無功功率，便可提高cosj； 對于非線性負載電路，則通過功率因數(shù)校正電路將畸變電流波形校正為正弦波，同時迫使它跟蹤輸入正弦電壓相位的變化，使高頻開關整流器輸入電路呈現(xiàn)電阻性，提高總功率因數(shù)。30在線性電路中，電壓與電流均為正弦波，只存在電壓與電流的相位差，所以功率因數(shù)是電流與電壓相角差的余弦，稱為相移功率因數(shù)： PF COS在非線性電路中（如開關型整流器），交流電壓為正弦波形，電流波形卻為畸變的非正弦波形

20、，同時與正弦波的電壓存在相位差。此時全功率因數(shù)： PF COSSPUIUICOSSPRLLIUCOSIU1RICOSI131需要補償Q=補償前Q-補償后Q即相移電容補償?shù)挠嬎?2 移相電容器通常采用形接線，目的是為了防止一相電容斷開造成該相功率因數(shù)得不到補償，同時，根據(jù)電容補償容量和加載其上的電壓的平方成正比的關系，同樣的電容形接線能補償?shù)臒o用功更多。 移相電容器在局（站）變電所供電系統(tǒng)可裝設在高壓開關柜或低壓配電屏或用電設備端，分別稱為高壓集中補償，低壓成組補償或低壓分散補償。目前在通信企業(yè)中絕大多數(shù)采用了低壓成組補償方式，即在低壓配電屏中專門設置配套的功率因數(shù)補償柜。 33 目前在通信企業(yè)

21、中絕大多數(shù)采用了低壓成組補償方式。也即在低壓配電屏中專門設置配套的功率因數(shù)補償柜。 例如與PGL12型低壓配電屏配套的PGJ1或PGJ1A型無功功率自動補償控制屏。電容器裝于柜中兩層支架上，還裝有自動投切控制器，它能根據(jù)功率因數(shù)的變化，以10s120s的間隔時間自動完成投入或切除電容器，使cos1保證處于設定范圍內。投切循環(huán)步數(shù)PGJ1為68步，而PGL1A為810步。PGL1PGL1A型無功功率補償屏的一次線路如圖。PGL1PGL1A型無功功率補償屏的一次線路圖34兩路市電進線的低壓配電圖兩路市電進線的低壓配電圖 兩路市電引入，并實現(xiàn)低壓母聯(lián)，具有一側油機接入的典型低壓配電一次線路如圖1-1

22、5所示。圖1-15 兩路進線的低壓配電一次線路圖35諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產生的電量。從廣義上講，由于交流電網有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，這時“諧波”這個詞的意義已經變得與原意有些不符。正是因為廣義的諧波概念，才有了“分數(shù)諧波”、“間諧波”、“次諧波”等等說法。 諧波產生的原因主要有：由于正弦電壓加壓于非線性負載，基波電流發(fā)生畸變產生諧波。主要非線性負載有UPS、開關電源、整流器、變頻器、逆變器等。電網諧波來自于三個方面：一是發(fā)電源質量不高產生諧波；二是輸配

23、電系統(tǒng)產生諧波；三是用電設備產生的諧波，其中用電設備產生的諧波最多。諧波治理的方法無外乎有三種，無源濾波、有源濾波、無功補償。下面就談談這二種方法的優(yōu)缺點以及市場前景及其經濟效益的分析。3637電弧基本知識 在斷開電路時，電路中的開關觸頭在分開瞬間產生電弧，電路中的電流借此電弧維持導通。這樣會使觸頭不能斷開電路，因而燒毀設備，危及人身安全。尤其是在電路發(fā)生短路故障時，如不快速切斷短路電流，就會造成通信電源停電，影響整個通信設備的正常工作。 電弧實際上是一種氣體游離的放電現(xiàn)象。 開關型電器在斷開時，由于電路中電壓和電流的作用，在相互分開的開關觸頭之間產生一種強烈的亮光，這個亮光稱為電弧。經測定如

24、果觸頭間的電壓大于10-20V；電流大于80-100mA時，在觸頭間就會產生電弧。 由于電弧具有能量集中，溫度高、亮度強，因此必須在開關電器中，安裝滅弧裝置，防止燒毀開關觸頭。 38形成電弧的四個因素 （1）強電場發(fā)射：在開關的觸頭剛分開的瞬間，觸頭之間的距離很近，所以分開的縫隙間電場強度E (V/cm)很大。在此強電場的作用下，電子從陰極表面被拉出，以高速度奔向陽極，這種現(xiàn)象稱強電場發(fā)射。 （2）熱電發(fā)射：當觸頭分開的瞬間，接觸電阻增大，從而使電極上出現(xiàn)強烈的熾熱點。再加上正離子迅速移向陰極釋放能量，使陰極表面溫度升高，便于發(fā)射電子。使弧隙中電子數(shù)目增加，這種現(xiàn)象稱為熱電發(fā)射。 （3）碰撞游離：奔向陽極的自由電子，因具有很大的動能，在運動的過程中，如果碰到中性分子或原子，所持的一部分動能就傳給原子或分子