通信工程師考試交流高壓配電系統(tǒng)[2]

  一次線路表示的是變電所電能輸送和分配的電路，通常也稱主電路。根據(jù)通信局（站）市電引入的情況和局（站）對電源可靠性要求的不同，可以有不同的一次線路方案，如圖2-5所示。圖2-5（a）所示為一路市電引入時通常采用的一次線路，圖2-5（b）所示為兩路市電引入時通常采用的一次線路方案之一，圖2-5（c）所示為主要設(shè)備符號在圖2-5（b）中， 局（站）變電所母線采用單母線制，采用兩路或以上進(jìn)線時，用高壓隔離開關(guān)分?jǐn)鄦文妇€。當(dāng)任意一路進(jìn)線或變壓器發(fā)生故障時，另一路進(jìn)線或變壓器給全部負(fù)荷繼續(xù)供電，操作靈活性較好，供電可靠性較高。

  圖2-5 典型一次線路方案

  4.常用高壓電器及設(shè)備

  常用的高壓電器包括：高壓溶斷器、高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)和互感器等。

  （1）高壓熔斷器

  高壓熔斷器在高壓電路中是一種最簡單的保護(hù)電器。在配電W絡(luò)中常用來保護(hù)配電線路和配電設(shè)備。即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生過載或短路故障時，可以用熔斷器自動地切斷電路，從而達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備的目的。

  高壓熔斷器的分類。按熔管的安裝情況，可分為固定式和自動跌落式；按開斷電流的性質(zhì)，可分為限流式和無限流式。限流式是指當(dāng)短路電流尚未達(dá)到最大值前，就能完成熔斷間隙、產(chǎn)生電弧和熄滅電弧的全過程，可以限制短路電流的增長，降低對電路中電氣設(shè)備動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性的要求。

  高壓熔斷器的型號。戶內(nèi)式高壓熔斷器常見型號有RN卜RN2、RN3>RN4>RN“RN6等；戶外高壓跌落式熔斷器常見的型號有RW3、RW4、RW7、RWn、RW10等。其中，R表示熔斷器，N表示戶內(nèi)式，W表示戶外式。

  高壓熔斷器的工作原理。如戶內(nèi)式高壓熔斷器RN,型常用作高壓電力線路和配電變壓器的過載和短路保護(hù)，其熔絲裝在填充有石英砂的熔管中。當(dāng)通過過載電流或短路電流時，熔絲熔斷，同時出現(xiàn)電弧，利用石英砂對電弧的冷命和去游離作用，使短路電流尚未升到最大值前，將電弧熄滅，屬于限流型。RN2的結(jié)構(gòu)與1基本相同，但體積稍小，專門用作電壓互感器的短路保護(hù)。戶外式高壓熔斷器（跌落式熔斷器）既可作為6-1OkV配電線路和配電變壓器的過載和短路保護(hù)，又可以在一定條件下，直接用絕緣勾棒來操作其熔管的開合，以斷開或接通小容量的空載變壓器、空載線路的小負(fù)載電流。戶外式高壓培斷器一般由瓷絕緣子、接觸導(dǎo)電系統(tǒng)和熔管3部分組成，在正常運(yùn)行時，靠熔絲使培管上的活動關(guān)節(jié)緊鎖，熔管處于合闡狀態(tài)；熔絲熔斷后，管內(nèi)產(chǎn)生電弧，管內(nèi)襯的消弧管在電弧作用下，分解出大量氣體，在電流過零時產(chǎn)生強(qiáng)烈的去游離作用而熄滅電弧，由于熔絲熔斷，活動關(guān)節(jié)釋放，熔管”跌落“.

  （2）高壓斷路器

  高壓斷路器在高壓電路屮是一種很重要的開關(guān)設(shè)備，在規(guī)定的條件下，它可以分合正常的負(fù)載電流：在繼電保護(hù)裝置的作用下，可以切斷故障電流；在自動裝置的控制下，還可以實(shí)現(xiàn)自動重合閘。高壓斷路器是具有控制與保護(hù)雙重作用的高壓電器，具有可靠完善的滅弧裝置，滿足安全可靠、斷流容量高和動作迅速等基本要求》

  高壓斷路器的分類。根據(jù)高壓斷路器所采用的滅弧介質(zhì)不同，通常將斷路器分為：少油斷路器、多油斷路器、固體產(chǎn)氣斷路器、磁吹斷路器、六氟化硫斷路器等幾種。

  高壓斷路器的型號。少油斷路器的常見型號有：SN10-10/300,SN.o-10/500等；真空斷路器有：ZN1-10,ZN3-IO、ZN4-10>ZN5-10等；六氟化硫斷路器有：LNrl0/1250-25等。其中，S表示少油、D表示多油、Z表示真空、L表示六氟化硫、K表示空氣；N表示戶內(nèi)、W表示戶外。

  高壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)。主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓（kV）、較高工作電壓（kV）、額定電流（A）、額定斷開電流（A）、斷流容量（MVA）、合閘時間（s）、分閘時間（s）以及動穩(wěn)定電流（極限通過電流）、熱穩(wěn)定電流等。其中，熔斷器在一定時間內(nèi)通過短路電流時，不會因發(fā)熱而造成觸頭熔焊或機(jī)械損壞，這個電流值就稱為一定時間（Is、4s、5s、10s）的第2章交直流供電系統(tǒng)I17熱穩(wěn)定電流：動穩(wěn)定電流是指斷路器在合閘位置時，所允許通過的最大短路電流，當(dāng)斷路器通過這一電流時，不會因電動力作用而發(fā)生任何損壞。

  高壓斷路器的工作原理。如SNurlO型高壓少油斷路器的基本結(jié)構(gòu)冇框架、傳動機(jī)械及油箱。油箱外部用絕緣筒包裹，內(nèi)部下端為基座，導(dǎo)電桿的轉(zhuǎn)軸和傳動機(jī)構(gòu)裝在基座內(nèi)，基座上又固定著滾動觸頭。油箱上端是鋁W,帽下部為瓣形靜觸頭，帽上部為油氣分離室，油箱中部是滅弧室。一旦斷路器觸頭斷開時，傳動桿因分閘彈簧放松而使導(dǎo)電動觸桿迅速下移，

  導(dǎo)電動觸桿與靜觸頭間便產(chǎn)生電弧。由于絕緣油因高溫而氣化，滅弧室內(nèi)氣壓隨之升高，迫使靜觸頭的小鋼球壓住中心口，于是油和氣相混合以橫吹的方式冷卻電弧。當(dāng)斷路器合閘時上出線端、靜觸頭、導(dǎo)電動觸桿、中間滾動觸頭、下出線端組成導(dǎo)電通路。

  （3）高壓隔離開關(guān)

  高壓隔離開關(guān)是一種沒有專門滅弧裝罝的開關(guān)設(shè)備，不能用其來分?jǐn)嘭?fù)栽電流和短路電流。高壓隔離開關(guān)的觸頭一般都裸露在空氣中，在分閘狀態(tài)有明顯的斷開點(diǎn)，在合閘狀態(tài)能可靠地通過正常負(fù)載電流和短路故陣電流。在高IE電路中，高壓隔離開關(guān)常和高壓斷路器串聯(lián)使用，是一種應(yīng)用極為廣泛的高壓電器，其主要用途有：隔離電源，將被檢修的設(shè)備或線路與帶電的設(shè)備或線路隔離開，形成明顯的斷點(diǎn)，以保證工作人員的安全；倒換母線。可以利用隔離開關(guān)分合負(fù)載電路，進(jìn)行工作母線與備用母線的切換操作：分合一定長度的空載線路和一定容錄的空載變壓器。

  隔離開關(guān)無特，殊的滅弧裝置，因此它的接通或切斷不允許在有負(fù)荷電流的情況下進(jìn)行，

  否則斷開隔離開關(guān)的電弧會燒毀設(shè)備，其至造成短路故障。所以須要接通或斷開隔離開關(guān)時應(yīng)先將高壓電路中斷路器分?jǐn)嘀蟛拍苓M(jìn)行。隔離開關(guān)用于隔離檢修設(shè)備與高壓電源。當(dāng)電氣設(shè)備檢修時，操作隔離開關(guān)時須檢修的設(shè)備與同電壓的其他部分呈現(xiàn)明顯的隔離。

  高壓隔離開關(guān)的分類。按絕緣支柱的數(shù)H不同可分為單柱式、雙柱式和三柱式；按極數(shù)不同可分為單極式和三極式；按使用的特性不同可分為母線型和穿墻袞管型；按有無接地閘刀可分為無接地閘刀和有接地閘刀。

  高壓隔離開關(guān)的型號。常用的戶內(nèi)式高壓隔離開關(guān)有：GN2-10、GN6-10、GNg-10、GNl9-10、GNa-lO等，戶外式高壓隔離開關(guān)有：GWI:10、GW9-10等。其中，G表示隔離開關(guān)，N表示戶內(nèi)式，W表示戶外式。

  （4）高壓負(fù)荷開關(guān)

  高壓負(fù)荷開關(guān)能在額定電壓和額定電流下分合電路，由于高壓負(fù)荷開關(guān)只有按額定電流設(shè)計(jì)的簡單滅弧裝置，所以其不能切斷短路電流=高壓負(fù)荷開關(guān)是一種介于高壓炮斷器和高壓隔離開關(guān)之間的一種電器，在性能上與高熔斷器相近，在結(jié)構(gòu)上與高壓隔離開關(guān)相似。

  高壓負(fù)荷開關(guān)常見型號有：FN2-10、FNj-10和FW5-10等。其中，F(xiàn)表示負(fù)荷開關(guān)，N表示戶內(nèi)式，W表示戶外式。

  （5）電流互感器與電壓互感器

  ①電流互感器。利用電流互感器的二次線圈可以測量高壓電M中電流、功率或安裝過電流繼電保護(hù)裝罝。在測量應(yīng)用中電流力：感器把一次大電流按比例地變換為二次小電流；在繼電保護(hù)應(yīng)用中，將接有繼電器的一次系統(tǒng)和高壓一次系統(tǒng)隔離：另外，利用電流互感器二次側(cè)不同的接線方式取得保護(hù)裝置所必須的相電流和各種電流的組合。

  為了防止電流互感器的絕緣損壞而使。次線圈竄入高壓，危及人身和設(shè)備的安全，電流互感器的二次線圈必須有一點(diǎn)接地。電流互感器在運(yùn)行過程中，二次線圈回路不能開路。否則將會使鐵芯激磁的磁通量驟然變大，于是鐵芯損耗大了許多倍，使鐵芯飽和并嚴(yán)重發(fā)熱。同時在二次側(cè)開路處產(chǎn)生極高的電勢，造成人員或儀表事故。

  電流互感器的一次線圈匝數(shù)很少，貫穿式電流互感器一次線圈有的只有一匝。根據(jù)不同的需要，電流互感器的二次線圈可以作多個獨(dú)立線圈，分繞在單獨(dú)的鐵芯上。常用的電流互感器接線方式有：三相完全星型接線、兩相不完全星型接線和兩相電流差接線等。

  ②電壓互感器。利用電壓互感器一次線圈與高壓線路并聯(lián)，二次線圈與測量儀表電壓線圈或繼電器電壓線圈相連，可以測量高壓線路電壓或安裝過壓繼電保護(hù)裝置。電壓互感器的作用與電流互感器的作用相似，可以把系統(tǒng)的一次電壓按比例地變換為數(shù)值較低的二次電壓，以供給儀表、保護(hù)等二次回路，同時，也將系統(tǒng)的一次高壓與二次設(shè)備隔離開來，保證人員和設(shè)備的安全。

  電壓互感器的結(jié)構(gòu)有單相式和三相式。電壓互感器的二次回路必須有一點(diǎn)接地，以免一、二次繞組絕緣擊穿時，在二次繞組上產(chǎn)生高電壓。電壓互感器二次繞組均不能短路運(yùn)行，否則很大的短路電流將危及二次回路的設(shè)備和安全，所以在高壓側(cè)和低壓二次繞組回路中，都需要采用熔斷器進(jìn)行保護(hù)。

  電壓互感器的接線有多種方案，如下：

  ①Yo/Yo接法：由3個單相電壓互感器組成，各相有獨(dú)立的電磁系統(tǒng)，可以測量3個線電壓和3個相電壓，也可供給三相電度表和繼電器等。

  ②V-V接法：由兩個單相電壓互感器組成，常用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，可以測童3個線電壓和相對系統(tǒng)中性點(diǎn)的相電壓，而不能拿測量相對地的電壓。

  ③Yo/Yo/A接法：由一個三相五柱式電壓互感器組成。一次繞組和二次基本繞組接成星型，且中性點(diǎn)接地，可以測量線電壓和相電壓；輔助二次繞組接成開口三角形，供接地保護(hù)裝置和接地信號（絕緣監(jiān)察）繼電器用。

  （6）高壓開關(guān)柜

  高壓開關(guān)柜是將髙壓電器、測量儀表、保護(hù)裝置及輔助設(shè)備等，按照一定的接線方式，有機(jī)地組合在一起的成套高壓配電設(shè)備。高壓開關(guān)柜一般是一個柜，必要時用兩個柜構(gòu)成一個電路，通常一個柜就是一個間隔。在使用時，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的主電路方案，選用生產(chǎn)廠家定型的、適合各種電路間隔的單個開關(guān)柜，然后組合起來，便構(gòu)成成套的高壓配電裝置。

  高壓開關(guān)柜有固定式開關(guān)柜和手車式開關(guān)柜，通信局（站）目前大多采用國產(chǎn)GG-1A型高壓開關(guān)及派生改進(jìn)產(chǎn)品。GG-1A型高壓開關(guān)有著較高的安全性和可靠性，具有：防止誤分、誤合斷路器；防止帶負(fù)荷分合隔離開關(guān)：防止帶電掛地線：防止帶地線合閘；防止誤入帶電間隔等防護(hù)措施。

  GG-1A高壓開關(guān)柜為開啟式，柜內(nèi)用薄鋼板隔開，上部為油斷路器室，下部為隔離開關(guān)室，主母線水平置于頂部支柱絕緣子上。柜前面板為薄鋼板，柜后無保護(hù)板。髙壓主電路及二次電路設(shè)備按一定的線路方案組裝在柜內(nèi)。近年國內(nèi)高壓電氣技術(shù)發(fā)展迅速，GG-1A高壓開關(guān)柜內(nèi)電氣設(shè)備不斷更新，如采用SNlir10的I、II、III型斷路器，JDZB型澆注絕緣電壓互感器，LA、LDZJ,,LDZ或LDZi電流互感器，CT8、CT7或CD1電磁操作機(jī)構(gòu)等分別取代傳統(tǒng)產(chǎn)品。與此同時研制出KGN-10型、KYN-10等新型開關(guān)柜，其質(zhì)量符合國際電工委員會（1ntemadonalElectrotechnicalCommission,IEC）298各項(xiàng)指標(biāo)。

  （7）配電變壓器

  變壓器主要起變換電壓的作用，在10kV電力系統(tǒng)中所應(yīng)用的變壓器都是降壓變壓器，

  因10kV系統(tǒng)屬于高壓配電系統(tǒng)，所以在此系統(tǒng)運(yùn)行的變壓器通常稱為配電變壓器。

  變壓器的種類很多，用途較廣，有著多種不同的分類方法。根據(jù)變壓器的冷卻介貭及冷卻方式可分為油浸式和干式兩種。油浸式變壓器的冷卻方式又有自然冷卻、風(fēng)冷、水冷和強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷等。

  配電變壓器的最基本部件是鐵芯和繞組，根據(jù)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的需要，配電變壓器還設(shè)有油箱、冷卻裝置、絕緣套管及調(diào)壓裝置等部件。

  變壓器的主要技術(shù)參數(shù)如下：

  ①額定容量Se:變壓器在額定工作狀態(tài)下，二次的輸出能力，單位用kVA表示。

  ②額定電壓Ue:變壓器在空載狀態(tài)下，原邊、副邊繞組的標(biāo)稱電壓，對于三相變壓器是指線電壓。

  ③額定電流Ie:在允許的環(huán)境溫度和變壓器額定容量下，原邊、副邊繞組允許長期通過的電流值，三相變壓器指線電流值。

  ④空載電流I.（%）：變壓器副邊繞組開路，在原邊繞組施加額定電壓時，流過原邊繞組中的電流，通常用額定電流的百分?jǐn)?shù)表示?？蛰d電流的大小決定于變壓器的容量、磁路結(jié)構(gòu)、硅鋼片的質(zhì)量等因素。

  ⑤其他：變壓器的其他技術(shù)參數(shù)還包括空載損耗、短路損耗、電壓比、接線組別、溫升等。

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