通信工程師考試交流高壓配電系統(tǒng)[1]

  2.1.2 交流高壓配電系統(tǒng)

  1.高壓配電系統(tǒng)概述

  通信局（站）的高壓配電系統(tǒng)通過高壓配電線將來自電網(wǎng)電力系統(tǒng)的6kV或IOkV引入局站，并再通過配電變電所的降壓變壓器降壓為380/220V至低壓配電系統(tǒng)。

  一個電力系統(tǒng)一般由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電5個環(huán)節(jié)組成。電力系統(tǒng)的輸配電方式示意圖如圖2-1所示。而構(gòu)成電網(wǎng)的電力系統(tǒng)是指將發(fā)電廠（發(fā)電機(jī)、升壓變壓器）、區(qū)域變電所（降壓變壓器）、配電變電所（降壓變壓器）以及用電設(shè)備，通過高壓輸電線、高壓配電線等連接起來的整體。

  圖2-1電力系統(tǒng)的輸配電方式示意圖

  通常用電壓等級以及供電范圍大小來劃分電網(wǎng)種類。一般情況下，電壓在10kV以上到幾百千伏且供電范圍大的稱為區(qū)域電網(wǎng)；如果把幾個城市或地區(qū)的電網(wǎng)組成一個大電網(wǎng)，則稱為電網(wǎng)。電壓在35kV以下且供電范圍較小，單獨(dú)由一個城市或地區(qū)建立的發(fā)電廠對附近的用戶供電，而不與電網(wǎng)聯(lián)系的稱為地方電網(wǎng)。如果電能由電源側(cè)直接引向用戶變配電所，則這種電力網(wǎng)稱為配電網(wǎng)：如果電能先由電源側(cè)饋送到供、配電中心，然后由供、配電中心再引出至配電網(wǎng)，這種電力網(wǎng)稱為輸電網(wǎng)（又稱供電網(wǎng)）。

  我國目前采用的輸電電壓標(biāo)準(zhǔn)有：35kV,llOkV、220kV、330kV和500kV等：配電標(biāo)準(zhǔn)電壓有：10kV、6kV.

  我國發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組輸出額定電壓為3.15-20kV.隨著大型發(fā)電廠的建成投產(chǎn)及輸電距離的增加，為了減少線路能耗、壓降，以及節(jié)約有色金屬和降低線路工程造價，須經(jīng)發(fā)電廠中的升壓變電所升壓至35-500kV,然后由高壓輸電線傳送到受電區(qū)域變電所，再由區(qū)域變電所降壓至6?10kV,最后經(jīng)高壓配電線路送到用戶配電變電所降壓至380V低壓供用電設(shè)備使用。我國己于1985年建成500kV高壓輸電網(wǎng)，國際上不少己建成750kV電壓輸電網(wǎng)，目前我國和國。際上都在開發(fā)1000-1500kV超高壓輸電網(wǎng)。

  在電能的傳送和分配過程中，要求電力系統(tǒng)供電安全可靠，停電次數(shù)少而且停電時間短，電壓變動小，頻率變化小，波形畸變小等。我國規(guī)定，配電網(wǎng)低壓電力設(shè)備的額定電壓偏差范圍為±7%額定電壓值，低壓照明為+5/-10額定電壓值，頻率為50Hzt0.5Hz,正弦波畸變率極限小于5%.

  電壓和頻率是衡量交流系統(tǒng)電能質(zhì)量的兩個基本參數(shù)。依據(jù)我國GB156-80額定電壓標(biāo)準(zhǔn)，交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓如表2-1所示。

  用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電力網(wǎng)線路額定電壓相等。發(fā)電機(jī)的額定電壓比電網(wǎng)電壓高5%是考慮到負(fù)荷電流導(dǎo)致在線路上產(chǎn)生壓降損失。變壓器二次線圈的額定電壓是指變壓器一次側(cè)加入額定電壓，而二次側(cè)開路的電壓即空載電壓，而在滿載時二次線圈內(nèi)有約5%的電壓降。因此，如果變壓器二次側(cè)供電線路較長，則變壓器二次側(cè)線圈的額定電壓一方面要考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部5%的阻抗電壓降，另一方面還要考慮線路b的壓降損失需髙于線路額定電壓5%,所以它要比線路額定電壓高10%.如果變壓器二次側(cè)供電線路不太長，則變壓器二次側(cè)線圈的額定電壓只需高于線路額定電壓5%,僅考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部電壓降。

  對于通信局（站）中的降壓變壓器（即配電變壓器），其一次線圈額定電壓即為高壓配電網(wǎng)電壓（6kV或10kV）一。次線圈額定電壓因其供電線路距離較短，一般選400/230V,而用電設(shè)備受電端電壓為380/220V.

  根據(jù)YDAT1051一2000《通信局（站）電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》，高壓配電設(shè)備、變壓器的可靠性指標(biāo)如下。

  （1）高壓配電設(shè)備的可銪性指標(biāo)。髙壓配電設(shè)備，在15年使用時間內(nèi)，主開關(guān)平均年動作次數(shù)≤12次時，平均失效間隔時間（MTBF）應(yīng)≤1.4x1O五次方h,不可用度應(yīng)≤6.9x10負(fù)六次：平均年動作次數(shù)>12次時，平均失效間隔時間（MTBF）應(yīng)不可用度應(yīng)在≤2.4xl0負(fù)五次方。

  （2）變壓器的可靠性指標(biāo)。變壓器在20年使用時間內(nèi)，平均失效間隔時間（MTBF）應(yīng)M.75x1辦。其中，無載調(diào)壓變壓器的不可用度應(yīng)≤9.14x10負(fù)四次方，有載調(diào)壓變壓器的不可用度應(yīng)≤1.22xl0負(fù)三次方。

  2.高壓配電方式

  高壓配電方式是指從區(qū)域變電所，將35kV以上的髙壓降到6-1OkV高壓送至企業(yè)配電變電所及高壓用電設(shè)備的接線方式。高壓配電網(wǎng)的基本接線方式有3種：放射式配電方式。

  樹干式配電方式及環(huán)狀式配電方式。

  （1）放射式配電方式

  放射式配電系統(tǒng)從一個中心點(diǎn)放射式的向各負(fù)載供電，各負(fù)載與中心點(diǎn)之間用固定安裝的電纜連接，沿線不接其他負(fù)荷，各配電變電所無聯(lián)系。向各負(fù)載供電的饋電系統(tǒng)成套裝配在一起形成配電中心，該配電中心可以制成配電幵關(guān)柜、開關(guān)板和組合式配電控制箱。圖2-2（a）所示為單回路放射式，圖2-2（b）所示為雙回路放射式。

  放射式配電方式的優(yōu)點(diǎn)是：線路敷設(shè)簡單，維護(hù)方便，供電可靠，不受其他用戶干擾。

  （2）樹干式配電方式

  樹干式配電方式是指由總降壓變電所引出的各路高壓干線沿市區(qū)街道敷設(shè)，各中小型企業(yè)變電所都從干線上直接引入分支線供電，如圖2-3所示。

  樹干式配電方式的優(yōu)點(diǎn)是：總降壓變電所6-1OkV的高壓配電裝置數(shù)量減少，投資可相應(yīng)減少。缺點(diǎn)是供電可靠性差，只要線路上任意一段發(fā)生故障，將影響線路上變電所的供電。

  （3）環(huán)狀式配電方式圖2-4所示為環(huán)狀式配電方式，即指由總降壓變電所分別引出兩路髙壓干線，從左右兩側(cè)沿各中小企業(yè)變電所敷設(shè)，并構(gòu)成環(huán)狀供電方式。環(huán)狀式配電方式的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行靈活，供電可靠性較高，當(dāng)線路的任何地方出現(xiàn)故障時，只要將故障鄰近的兩側(cè)隔離開關(guān)斷開，即可切斷故障點(diǎn)，使供電恢復(fù)。為了避免環(huán)狀線路上發(fā)生故障時影響整個電網(wǎng)，通常將環(huán)狀線路中某個隔離開關(guān)斷開，使環(huán)狀線路呈“開環(huán)”狀態(tài)。

  3.通信局（站）變電所一次線路方案

  通信局（站）變電所從電力系統(tǒng)受電經(jīng)降壓變壓器降壓后饋送至低壓配電房。要求變電所盡量靠近負(fù)荷中心，以減少配電線路的長度和電能損失，并且主接線應(yīng)力求簡單、運(yùn)行可靠、操作方便，設(shè)備少并便于維護(hù)。

  通信局（站）的變電所可分為露天變電所和室內(nèi)變電所兩種。露天變電所又分桿架式和落地式。室內(nèi)變電所又有小型獨(dú)立變電所和帶有高壓開關(guān)柜的變電所。一般有兩路市電引入的變電所均采用帶有高壓開關(guān)柜的變電所。電力變壓器有油浸式和千式兩種類型，在室內(nèi)安裝變壓器時，應(yīng)考慮變壓器室的布置、高低壓進(jìn)出線位置以及操作機(jī)構(gòu)的安全等問題。g前大容量變壓器廣泛采用了千式變壓器。

  較大的通信局、長途通信樞紐大樓為保證高質(zhì)量的穩(wěn)定市電，以及供電規(guī)范要求（超過600kVA變壓器），一般都由市電高壓電網(wǎng)供電。通常都從兩個不同的變電站引入兩路高壓，其運(yùn)行方式為用一、備一，并且要求兩路電源開關(guān)（或母聯(lián)開關(guān)）之間加裝機(jī)械連鎖或電氣連鎖裝置，以避免誤操作或誤并列。為控制兩路高壓電源，常用成套高壓開關(guān)柜，

  開關(guān)柜的一次線路可根據(jù)進(jìn)出線方案、電路容量、變壓器臺數(shù)和保護(hù)方式選用若干一次線路方案的高壓開關(guān)柜組成髙壓供電系統(tǒng)。目前大多數(shù)較大的通信局、長途通信樞紐大樓多選用單母線用斷路器分段的方式供電。來自不同供電局變電站的高壓經(jīng)戶外隔離開關(guān)、電流互感器、高壓斷路器接到高壓母線，然后經(jīng)隔離開關(guān)、計(jì)量柜、測最及避雷器柜、出線柜接到降壓變壓器。 

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