設(shè)備環(huán)境交流低壓配電系統(tǒng)

2.1.3 交流低壓配電系統(tǒng)

1.低壓配電系統(tǒng)概述

由市電或備用發(fā)電機(jī)組（含移動(dòng)電站）提供的低壓交流電為通信周（站）用的交流基礎(chǔ)電源，對(duì)其供電質(zhì)量有如下的基本要求。

（1）低壓交流電的標(biāo)稱電壓為220/380V,三相五線，頻率50Hz。

（2）使用交流電的通信設(shè)備和電源設(shè)備對(duì)供電電壓規(guī)定如下。

通信設(shè)備用交流市電供電時(shí)，在通信設(shè)備的電源輸入端子處測(cè)a的電壓允許變動(dòng)范圍為：額定電壓值的+5%10%。

通信電源設(shè)備及重要建筑用電設(shè)備用交流市電供電時(shí)，在設(shè)備的電源輸入端子處測(cè)量的電壓允許變動(dòng)范圍為：額定電壓值的+10-15%。當(dāng)采用油機(jī)供電時(shí)，受電端子上電壓允許變動(dòng)范圍為：額定電壓值的+5%?-5%。

（3）當(dāng)市電供電電壓不能滿足上述規(guī)定或?qū)νㄐ旁O(shè)備有更髙要求時(shí)，應(yīng)采用調(diào)壓或穩(wěn)壓設(shè)備滿足電壓允許變動(dòng)范圍的要求。

（4）交流市電的頻率允許變動(dòng)范圍為額定值的±4%,油機(jī)電的頻率允許變動(dòng)范圍為額定值的±2%;電壓波形正弦畸變率應(yīng)<5%，三相供電電壓不平衡度≤4%。

（5）通信局（站）應(yīng)根據(jù)要求安裝無功功率補(bǔ)償裝置。由市電供電時(shí)，對(duì)于lOOkVA以下的供電系統(tǒng)，功率因數(shù)要求≥0.85對(duì)于lOOkVA以上的供電系統(tǒng)，功率因數(shù)要求≥0.9。由油機(jī)電供電時(shí)，功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.8。

交流低壓系統(tǒng)包括低壓市電電源、油機(jī)發(fā)電機(jī)供給的自備交流電源以及由整流器、逆變器和蓄電池組成的交流不停電電源。

通信局（站）根據(jù)市電供電方式的類別，配有相應(yīng)臺(tái)數(shù)的油機(jī)發(fā)電機(jī)組。當(dāng)市電屮斷后，油機(jī)發(fā)電機(jī)將人工或自動(dòng)啟動(dòng)。市電和油機(jī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換由低壓交流配電屏或?qū)ｉT設(shè)置的市電油機(jī)轉(zhuǎn)換屏完成。對(duì)于不允許供電中斷的交流用電設(shè)備可用交流不間斷電源系統(tǒng)供電。交流不間斷電源系統(tǒng)一般都由蓄電池、整流器、逆變器和靜態(tài)開關(guān)等部分組成。市電正常時(shí)，市電經(jīng)整流和逆變后，給通信設(shè)備供電，此時(shí)，蓄電池處于浮充狀態(tài)。市電中斷時(shí)，蓄電池通過逆變器（DC/AC變換器）給通信設(shè)備供電。逆變器和市電的轉(zhuǎn)換由交流靜態(tài)開關(guān)完成。

交流低壓配電屏是交流低壓系統(tǒng)主要的配電設(shè)備。交流低壓配電屏為各路交流負(fù)載分配電能，當(dāng)市電中斷或交流電壓異常時(shí)，如過壓、欠壓和缺相等，低壓配電屏能夠自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的告警信號(hào)。

根據(jù)YD/T1051-2000《通信局（站）電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》，低壓配電設(shè)備的可靠性指標(biāo)如下：

2.常用低壓電器及設(shè)備

較大容量的通信局（站）設(shè)置低壓配電房用來接受與分配低壓市電和備用油機(jī)發(fā)電機(jī)電源。低壓配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備包括低壓交流配電屏、交流穩(wěn)壓器、電容補(bǔ)償柜、油機(jī)發(fā)電機(jī)組控制屏、市電油機(jī)轉(zhuǎn)換屏等設(shè)備。

低壓電器是低壓配電設(shè)備或裝置的重要組成部分。低壓電器是指用于額定電壓交流

1200V或直流1500V及以下，在供電系統(tǒng)中起控制、保護(hù)、測(cè)量、轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)作用的電器。按低壓電器在電路中所處的地位和作用，可將低壓電器分為主電路開關(guān)電器、輔助電路幵關(guān)電器和控制電器。其中主電路開關(guān)電器包括隔離器、刀開關(guān)、熔斷器、斷路器、接觸器等，而輔助電路開關(guān)電器和控制電器包括控制繼電器等。

　?。?）交流低壓配電屏

低壓配電屏主要用來進(jìn)行受電、計(jì)量、控制、功率因數(shù)補(bǔ)償、動(dòng)力饋電、照明饋電等，主要產(chǎn)品有PGL、GCS、GCK、GCL及GGD等系列開關(guān)柜，以及國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品和合資生產(chǎn)的低壓開關(guān)柜-近年來配電行業(yè)已通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一頒發(fā)型號(hào)和組織統(tǒng)一設(shè)計(jì)等辦法，使低壓配電產(chǎn)品組織系統(tǒng)化、科學(xué)化而便于用戶選用。

主要用于直流供電系統(tǒng)的交流配電屏電流系列有：50A、100A、200A、400A、630A、800A、1000A、1600A等，其主要技術(shù)要求如下：

①輸入交流單相三線220V,50Hz或三相五線380V,50Hz;用作交流電源的轉(zhuǎn)換和配電用。

②對(duì)交流電源有自動(dòng)轉(zhuǎn)換要求的電路必須有可靠的電氣聯(lián)鎖和機(jī)械聯(lián)鎖。

③對(duì)有照明分路的配電屏應(yīng)有保證交流照明分路和直流事故照明自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置和分路。

④應(yīng)有高壓、低壓、缺相告警功能和過流、防雷保護(hù)單元。

（2）油機(jī)發(fā)電機(jī)組控制屏及ATS

發(fā)電機(jī)組控制屏一般是由油機(jī)發(fā)電機(jī)組廠商配套提供。而ATS（即雙電源自動(dòng)切換裝置，通常與低壓開關(guān)柜安裝在一起）R前普遍采用芯片程序控制，一般可實(shí)現(xiàn)兩路市電或一路市電與發(fā)電機(jī)電源的自動(dòng)切換，且切換延時(shí)可調(diào)，同時(shí)有多種工作模式可供選擇（如自動(dòng)模式、正常供電模式、應(yīng)急供電模式、關(guān)斷模式等）。

（3）交流穩(wěn)壓器

用于改善供電質(zhì)量的交流穩(wěn)壓設(shè)備的性能指標(biāo)可概括為以下3個(gè)方面：對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力，即所配置的交流穩(wěn)壓設(shè)備必須在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件下能正常運(yùn)行，并且不會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不良影響：滿足負(fù)載要求；輸出能力與可靠性。選配交流穩(wěn)壓器時(shí)，不僅要全面改善供電質(zhì)量，還要注意以下兩點(diǎn)：一是要適合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)環(huán)境，不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾和破壞；二是要有很強(qiáng)的輸出能力和可靠性，特別是大功率交流穩(wěn)壓器，應(yīng)該使其接近實(shí)際電網(wǎng)的供電能力。

根據(jù)穩(wěn)壓原理的不同，交流穩(wěn)壓器可分為：參數(shù)穩(wěn)壓型、自耦（變比）調(diào)壓型和大功率補(bǔ)償型3大類。

①參數(shù)穩(wěn)壓型。參數(shù)穩(wěn)壓就是利用非線性元件對(duì)電路中電壓和電流進(jìn)行調(diào)整，從而穩(wěn)定輸出電壓。這種非線性特性可以由不可控的非線性元件（如電感L、飽和電抗器LS、電容C）和電路環(huán)節(jié)（如LC串聯(lián)諧振環(huán)節(jié)、LC并聯(lián)諧振環(huán)、LS和C并聯(lián)環(huán)節(jié)等）來實(shí)現(xiàn)，也可以由可控的電路環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，例如，由晶閘管與非線性元件串聯(lián)或并聯(lián)，并通過控制晶閘管導(dǎo)通角來改變等效的非線性參數(shù)。

②自耦（變比）調(diào)壓型。這類交流穩(wěn)壓電源是用自耦變壓（調(diào)壓）器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能，常見的有機(jī)械調(diào)壓型和改變抽頭型。

?機(jī)械調(diào)壓型：伺服電機(jī)帶動(dòng)炭刷在自耦變壓器繞組滑面上移動(dòng)，改變輸出認(rèn)對(duì)輸入t/i的比值，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)整和穩(wěn)壓?？衫秒娮与娐泛臀㈦姍C(jī)將“節(jié)動(dòng)”調(diào)壓變?yōu)椤白詣?dòng)”調(diào)壓，也就是所謂的“全自動(dòng)交流穩(wěn)壓器”.

?改變抽頭型：通過改變變壓器的初級(jí)（或次級(jí)）抽頭，即改變輸出U.與輸入l/i的比值。將自耦變壓器引出多個(gè)固定抽頭，用繼電器或雙向晶閘管（固態(tài)繼電器）、做開關(guān)器件自動(dòng)改變抽頭位置，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定…

③大功率補(bǔ)償型。把線性變壓器串聯(lián)在輸入端和輸出端的主電路中，控制該變壓器初級(jí)電壓的大小和極性，利用其次級(jí)電壓對(duì)輸入電壓進(jìn)行補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定和調(diào)整，

這就構(gòu)成了補(bǔ)償型交流穩(wěn)壓器。改變補(bǔ)償變壓器的初次級(jí)電壓的方式有多種，最常用的有3種：滑動(dòng)調(diào)壓型、感應(yīng)調(diào)壓型和無觸點(diǎn)智能調(diào)壓補(bǔ)償型。

（4）功率因數(shù)補(bǔ)償及電容補(bǔ)償柜

為了提高電力系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備利用率和輸送能力及降低輸配電線路中無功功率的損耗，規(guī)定?！盁o功電力應(yīng)就地平衡。用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和裝置無功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動(dòng)及時(shí)投入或切除，防止無功電力倒送?！?/P>

為了降低無功功率消耗，提高自然功率因數(shù)，通常采用下列措施。

①正確選擇變壓器容量，提高變壓器的負(fù)荷率，一般變壓器的負(fù)荷率在75%?80%比較合適。變壓器負(fù)荷率越低，功率因數(shù)越差；合理選擇電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，使其接近滿載運(yùn)行。

②對(duì)于感性線性負(fù)載電路，采用并聯(lián)電容器來補(bǔ)償無功功率，便可提高功率因數(shù)（cos盧）；對(duì)于非線性負(fù)載電路，如整流設(shè)備等設(shè)備，則可通過功率因數(shù)校正電路來提髙設(shè)備的總功率因數(shù)。

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)，即

在非線性電路中（如幵關(guān)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，同時(shí)與正弦波的電壓存在相位差。此時(shí)全功率因數(shù)為

式中，P是有功功率；S是視在功率；Ut是電網(wǎng)電壓：I1是基波電流有效值；COS盧是位移因素：It是電網(wǎng)電流有效值；r稱為失真功率因數(shù)，也稱電流畸變因子，它是電流基波有效值與總有效電流值之比。從公式中可以看出，電路的全功率因數(shù)為相移功率因數(shù)cos冉失真功率因數(shù)r兩項(xiàng)的乘積。

根據(jù)在LC電路中，電感i和電容C上的電流在任何時(shí)間都是反相的，相互間進(jìn)行著周期性的能量交換的特性，采用在線性負(fù)載電路上并聯(lián)電容來作無功補(bǔ)償，使感性負(fù)載所需的無功電流由容性負(fù)載儲(chǔ)存的電能來補(bǔ)償，從而減少了無功電流在電網(wǎng)上的傳輸衰耗，達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。

并聯(lián)電容器通常采用△形接線，目的是為了防止-相電容斷開造成該相功率因數(shù)得不到補(bǔ)償，同時(shí)，根據(jù)電容補(bǔ)償容量和加載其上的電壓的平方成正比的關(guān)系，同樣的電容A形接線能補(bǔ)償?shù)臒o用功更多。并聯(lián)電容器在局（站）變電所供電系統(tǒng)可裝設(shè)在高壓開關(guān)拒或低壓配電屏或用電設(shè)備端，分別稱為高壓集中補(bǔ)償，低壓成組補(bǔ)償或低壓分散補(bǔ)償。目前在通信企業(yè)中絕大多數(shù)采用了低壓成組補(bǔ)償方式，即在低壓配電屏中專門設(shè)置配套的功率因數(shù)補(bǔ)償柜。

（5）低壓斷路器

低壓斷進(jìn)器（以前也稱為自動(dòng)開關(guān)）是一種不僅能接通和分?jǐn)嚯娐分械恼Ｘ?fù)載電流、電動(dòng)機(jī)的工作電流和過載電流，而且可以接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯拈_關(guān)電器。斷路器在電路中不僅可以起到短路和過載保護(hù)作用，還可以起到欠壓保護(hù)和遠(yuǎn)距離分?jǐn)嚯娫吹淖饔?。另外，斷路器也可以作為電?dòng)機(jī)的不頻繁啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換電路用。

　　低壓斷路器的分類如下。

①按斷路器的滅弧介質(zhì)可分為空氣斷路器和真空斷路器兩種，國(guó)產(chǎn)低壓斷路器多為空氣斷路器。

②按斷路器在電路中的用途分可分為配電用斷路器、電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器、照明用斷路器、漏電保護(hù)用斷路器以及特殊用途斷路器等。

③按斷路器的使用類別可分為非選擇型和選擇型。非選擇型斷路器在短路條件下，對(duì)其中接在下一級(jí)的短路保護(hù)電器，不一定具有選擇性保護(hù)，無人為的短延時(shí)，因此也沒有短時(shí)耐受電流要求；選抒型斷路器在短路條件下，對(duì)其串接在下一級(jí)的短路保護(hù)電器，具備選擇性保護(hù)性能，也就是可調(diào)整的人為的短延時(shí)，因此有短時(shí)酎受電流的要求。

④按斷路器的結(jié)構(gòu)形式可分為常用式（以前曾稱為框架式）和塑殼式（以前曾稱為裝S式〉，這兩類低壓斷路器目前使用較為普遍，典型產(chǎn)品有塑料外殼式（DZltlS）和常用式（DWI0型）兩類，它們均由觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、自由脫扣機(jī)構(gòu)及各種脫扣器等部分組成。目前塑料外殼式的改進(jìn)產(chǎn)品有AM,型及H型等，常用式改進(jìn)產(chǎn)品有DWI5、DWXI5、DW40>3WE及ME、AH等。隨著斷路器技術(shù)的發(fā)展，塑殼式與常用式的區(qū)別正在縮小。

（6）低壓刀開關(guān)

刀開關(guān)是低壓電器中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)笮的一種，廣泛應(yīng)用于各種配電設(shè)備和供電線路中。刀開關(guān)用途有：用在不分?jǐn)嚯娏骰蚋鳂O的動(dòng)靜觸頭間不出現(xiàn)明顯電壓的條件下，接通或分?jǐn)嚯娐?；?dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，也可用作照明設(shè)備和小容量電動(dòng)機(jī)，在不頻率操作時(shí)的電源開關(guān)：當(dāng)能滿足隔離功能的要求時(shí)，也可用作隔離電源。

低壓刀開關(guān)的類型很多，按極數(shù)分有單極、雙極和三極；按結(jié)構(gòu)分有平板式和條架式；按操作方式分有直接手柄操作、正而旋轉(zhuǎn)手柄操作、杠桿操作和電動(dòng)機(jī)操作等。低壓刀開關(guān)根據(jù)其工作原理、使用條件和結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為開啟式負(fù)荷開關(guān)（H1、HK2、TSW系列等）、封閉式負(fù)荷開關(guān)（HH3、HH4系列等）、隔離刀開關(guān)（HS13、HD11系列等）、熔斷器式刀開關(guān)（HR3系列等）和組合開關(guān)（HZ10系列等）。

（7）熔斷器

熔斷器是低壓配電和電控設(shè)備中的重要保護(hù)元件。起短路保護(hù)作用。熔斷器串聯(lián)在電路中，在電路發(fā)生短路或嚴(yán)重過載時(shí)，熔體自行熔斷，從而切斷故障電路，起到保護(hù)電路作用。熔斷器的上下級(jí)配合或與其他電器配合使用，可在一定的短路電流范圍內(nèi)滿足選擇性保護(hù)要求。

低壓熔斷器種類很多，按結(jié)構(gòu)形式可分為：半封閉插入式熔斷器、無填料密閉管式熔斷器和有填料密閉管式熔斷器。目前的典型產(chǎn)品有RT0、RT10、RT11系列有填料封閉管式熔斷器，RM7、RM10系列無填料封閉管式熔斷器，RL6、RL7系列螺旋式熔斷器，PZ1-100、QSA、NT系列熔斷器以及引進(jìn)的aM、gM系列熔斷器。

熔斷器的結(jié)構(gòu)。熔斷器一般由熔斷體和底座（螺栓連接無底座）構(gòu)成，熔斷體由熔體、熔管、觸刀等組成。有填料熔斷器一般用石英砂作填料，工業(yè)用熔斷器用銅片作熔體材料，半導(dǎo)體保護(hù)用烙斷器用銀片作熔體材料，特大電流常用2?3個(gè)單體組合成組合型冇填料熔斷器。無填料密封管式熔斷器用鋅片作熔體材料，且熔體可更換。

熔斷器的技術(shù)參數(shù)。熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定工作電壓、額定電流和斷流能力？額定工作電壓是從滅弧角度提出的，當(dāng)熔管的工作電壓大于額定電壓、熔體熔斷時(shí)，可能出現(xiàn)電弧不能熄滅的危險(xiǎn)。熔管的額定電流是由熔管長(zhǎng)期工作所允許溫升決定的電流值。所以熔管中可裝入不同等級(jí)額定電流的熔體，但所裝入熔體的額定電流不能大于熔管的額定電流值。斷流能力是表示熔管在額定電壓下斷幵電路故障時(shí)所能切斷的最大電流值。

選用熔斷器的原則如下。

①根據(jù)用電網(wǎng)絡(luò)電壓選用相應(yīng)電壓等級(jí)的熔斷器：根據(jù)配電系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大故陣電流，選用具有相應(yīng)分?jǐn)嗄芰Φ娜蹟嗥鳌?/P>

②在配電系統(tǒng)中，各級(jí)熔斷器應(yīng)互相R合以實(shí)現(xiàn)選擇型。一般要求前級(jí)熔體比后？級(jí)熔體的額定電流大2-3級(jí)，以發(fā)生越級(jí)動(dòng)作而擴(kuò)大故障停電范圍。

③在電動(dòng)機(jī)回路中用作短路保護(hù)時(shí)，為避免館體在電動(dòng)機(jī)0動(dòng)過程中熔斷，對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，熔體額定電流≥（1.5-2.5）x電機(jī)額定電流：對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，總?cè)垠w額定電流≥（1.5-2.5）x容量最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流+其余電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷電流。

④對(duì)電爐及照明等負(fù)載的短路保護(hù)，熔體的額定電流等于或稍大于負(fù)載的額定電流。

熔斷器的操作使用注意事項(xiàng)。

①熔斷器及炫體必須安裝可靠，防止某相斷開。

②熔斷器周圍介質(zhì)溫度與被保護(hù)對(duì)象的周圍介質(zhì)溫度基本一致，防止保護(hù)動(dòng)作產(chǎn)生誤差，平時(shí)應(yīng)經(jīng)常清除熔斷器表面積有的塵埃。

③拆換熔斷器時(shí)，應(yīng)使用同一型號(hào)規(guī)格的熔斷器，不允許用其他型號(hào)規(guī)格這斷器代用，更不允許用金屬導(dǎo)線代替熔斷器接通電器。

④采用熔斷器保護(hù)線路時(shí)，熔斷器應(yīng)裝在各相線上；在二相三線或三相四線回路的中性線上嚴(yán)禁裝熔斷器，這是因?yàn)橹行跃€斷開可能會(huì)引起各相電壓不平衡，從而造成設(shè)備燒毀事故；在公共電網(wǎng)供電的單相線路的中性線上應(yīng)裝熔斷器。

（8）接觸器

接觸器是自動(dòng)控制系統(tǒng)和電力拖動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛的-種開關(guān)電器。接觸器應(yīng)用電磁原理或氣動(dòng)原理通過控制回路的通斷來對(duì)主電路的分合進(jìn)行控制。接觸器作為執(zhí)行元件，可以遠(yuǎn)距離頻繁地自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、運(yùn)轉(zhuǎn)和反向。

接觸器的分類。按接觸器的操動(dòng)方式分為電磁接觸器、氣動(dòng)接觸器和電磁氣動(dòng)接觸器：按接觸器所控制的電流種類分為交流接觸器和直流接觸器：按接觸器的滅弧介質(zhì)分為空氣式接觸器、油浸式接觸器和真空接觸器等。

接觸器的結(jié)構(gòu)。接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、輔助觸尖、外殼與支持部分等組成。

工作在不同負(fù)載下的接觸器。其選用條件有很大的差別。就接觸器本身來講，主要選用的是型式、主電路、輔助電路參數(shù)和控制電路參數(shù)等。在接觸器產(chǎn)品中，交流接觸器主要有CJ8、CJ10、CJ12、CJ20系列，H流接觸器主要有CZo系列。

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