通信工程师考试交流高压配电系统[2]

  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方案，如图2-5所示。图2-5（a）所示为一路市电引入时通常采用的一次线路，图2-5（b）所示为两路市电引入时通常采用的一次线路方案之一，图2-5（c）所示为主要设备符号在图2-5（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。当任意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。

  图2-5 典型一次线路方案

  4.常用高压电器及设备

  常用的高压电器包括：高压溶断器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关和互感器等。

  （1）高压熔断器

  高压熔断器在高压电路中是一种最简单的保护电器。在配电W络中常用来保护配电线路和配电设备。即当网络中发生过载或短路故障时，可以用熔断器自动地切断电路，从而达到保护电气设备的目的。

  高压熔断器的分类。按熔管的安装情况，可分为固定式和自动跌落式；按开断电流的性质，可分为限流式和无限流式。限流式是指当短路电流尚未达到最大值前，就能完成熔断间隙、产生电弧和熄灭电弧的全过程，可以限制短路电流的增长，降低对电路中电气设备动稳定性、热稳定性的要求。

  高压熔断器的型号。户内式高压熔断器常见型号有RN卜RN2、RN3>RN4>RN“RN6等；户外高压跌落式熔断器常见的型号有RW3、RW4、RW7、RWn、RW10等。其中，R表示熔断器，N表示户内式，W表示户外式。

  高压熔断器的工作原理。如户内式高压熔断器RN,型常用作高压电力线路和配电变压器的过载和短路保护，其熔丝装在填充有石英砂的熔管中。当通过过载电流或短路电流时，熔丝熔断，同时出现电弧，利用石英砂对电弧的冷命和去游离作用，使短路电流尚未升到最大值前，将电弧熄灭，属于限流型。RN2的结构与1基本相同，但体积稍小，专门用作电压互感器的短路保护。户外式高压熔断器（跌落式熔断器）既可作为6-1OkV配电线路和配电变压器的过载和短路保护，又可以在一定条件下，直接用绝缘勾棒来操作其熔管的开合，以断开或接通小容量的空载变压器、空载线路的小负载电流。户外式高压培断器一般由瓷绝缘子、接触导电系统和熔管3部分组成，在正常运行时，靠熔丝使培管上的活动关节紧锁，熔管处于合阐状态；熔丝熔断后，管内产生电弧，管内衬的消弧管在电弧作用下，分解出大量气体，在电流过零时产生强烈的去游离作用而熄灭电弧，由于熔丝熔断，活动关节释放，熔管”跌落“.

  （2）高压断路器

  高压断路器在高压电路屮是一种很重要的开关设备，在规定的条件下，它可以分合正常的负载电流：在继电保护装置的作用下，可以切断故障电流；在自动装置的控制下，还可以实现自动重合闸。高压断路器是具有控制与保护双重作用的高压电器，具有可靠完善的灭弧装置，满足安全可靠、断流容量高和动作迅速等基本要求》

  高压断路器的分类。根据高压断路器所采用的灭弧介质不同，通常将断路器分为：少油断路器、多油断路器、固体产气断路器、磁吹断路器、六氟化硫断路器等几种。

  高压断路器的型号。少油断路器的常见型号有：SN10-10/300,SN.o-10/500等；真空断路器有：ZN1-10,ZN3-IO、ZN4-10>ZN5-10等；六氟化硫断路器有：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表示空气；N表示户内、W表示户外。

  高压断路器的主要技术参数。主要技术参数有：额定电压（kV）、较高工作电压（kV）、额定电流（A）、额定断开电流（A）、断流容量（MVA）、合闸时间（s）、分闸时间（s）以及动稳定电流（极限通过电流）、热稳定电流等。其中，熔断器在一定时间内通过短路电流时，不会因发热而造成触头熔焊或机械损坏，这个电流值就称为一定时间（Is、4s、5s、10s）的第2章交直流供电系统I17热稳定电流：动稳定电流是指断路器在合闸位置时，所允许通过的最大短路电流，当断路器通过这一电流时，不会因电动力作用而发生任何损坏。

  高压断路器的工作原理。如SNurlO型高压少油断路器的基本结构冇框架、传动机械及油箱。油箱外部用绝缘筒包裹，内部下端为基座，导电杆的转轴和传动机构装在基座内，基座上又固定着滚动触头。油箱上端是铝W,帽下部为瓣形静触头，帽上部为油气分离室，油箱中部是灭弧室。一旦断路器触头断开时，传动杆因分闸弹簧放松而使导电动触杆迅速下移，

  导电动触杆与静触头间便产生电弧。由于绝缘油因高温而气化，灭弧室内气压随之升高，迫使静触头的小钢球压住中心口，于是油和气相混合以横吹的方式冷却电弧。当断路器合闸时上出线端、静触头、导电动触杆、中间滚动触头、下出线端组成导电通路。

  （3）高压隔离开关

  高压隔离开关是一种没有专门灭弧装罝的开关设备，不能用其来分断负栽电流和短路电流。高压隔离开关的触头一般都裸露在空气中，在分闸状态有明显的断开点，在合闸状态能可靠地通过正常负载电流和短路故阵电流。在高IE电路中，高压隔离开关常和高压断路器串联使用，是一种应用极为广泛的高压电器，其主要用途有：隔离电源，将被检修的设备或线路与带电的设备或线路隔离开，形成明显的断点，以保证工作人员的安全；倒换母线。可以利用隔离开关分合负载电路，进行工作母线与备用母线的切换操作：分合一定长度的空载线路和一定容录的空载变压器。

  隔离开关无特，殊的灭弧装置，因此它的接通或切断不允许在有负荷电流的情况下进行，

  否则断开隔离开关的电弧会烧毁设备，其至造成短路故障。所以须要接通或断开隔离开关时应先将高压电路中断路器分断之后才能进行。隔离开关用于隔离检修设备与高压电源。当电气设备检修时，操作隔离开关时须检修的设备与同电压的其他部分呈现明显的隔离。

  高压隔离开关的分类。按绝缘支柱的数H不同可分为单柱式、双柱式和三柱式；按极数不同可分为单极式和三极式；按使用的特性不同可分为母线型和穿墙衮管型；按有无接地闸刀可分为无接地闸刀和有接地闸刀。

  高压隔离开关的型号。常用的户内式高压隔离开关有：GN2-10、GN6-10、GNg-10、GNl9-10、GNa-lO等，户外式高压隔离开关有：GWI:10、GW9-10等。其中，G表示隔离开关，N表示户内式，W表示户外式。

  （4）高压负荷开关

  高压负荷开关能在额定电压和额定电流下分合电路，由于高压负荷开关只有按额定电流设计的简单灭弧装置，所以其不能切断短路电流=高压负荷开关是一种介于高压炮断器和高压隔离开关之间的一种电器，在性能上与高熔断器相近，在结构上与高压隔离开关相似。

  高压负荷开关常见型号有：FN2-10、FNj-10和FW5-10等。其中，F表示负荷开关，N表示户内式，W表示户外式。

  （5）电流互感器与电压互感器

  ①电流互感器。利用电流互感器的二次线圈可以测量高压电M中电流、功率或安装过电流继电保护装罝。在测量应用中电流力：感器把一次大电流按比例地变换为二次小电流；在继电保护应用中，将接有继电器的一次系统和高压一次系统隔离：另外，利用电流互感器二次侧不同的接线方式取得保护装置所必须的相电流和各种电流的组合。

  为了防止电流互感器的绝缘损坏而使。次线圈窜入高压，危及人身和设备的安全，电流互感器的二次线圈必须有一点接地。电流互感器在运行过程中，二次线圈回路不能开路。否则将会使铁芯激磁的磁通量骤然变大，于是铁芯损耗大了许多倍，使铁芯饱和并严重发热。同时在二次侧开路处产生极高的电势，造成人员或仪表事故。

  电流互感器的一次线圈匝数很少，贯穿式电流互感器一次线圈有的只有一匝。根据不同的需要，电流互感器的二次线圈可以作多个独立线圈，分绕在单独的铁芯上。常用的电流互感器接线方式有：三相完全星型接线、两相不完全星型接线和两相电流差接线等。

  ②电压互感器。利用电压互感器一次线圈与高压线路并联，二次线圈与测量仪表电压线圈或继电器电压线圈相连，可以测量高压线路电压或安装过压继电保护装置。电压互感器的作用与电流互感器的作用相似，可以把系统的一次电压按比例地变换为数值较低的二次电压，以供给仪表、保护等二次回路，同时，也将系统的一次高压与二次设备隔离开来，保证人员和设备的安全。

  电压互感器的结构有单相式和三相式。电压互感器的二次回路必须有一点接地，以免一、二次绕组绝缘击穿时，在二次绕组上产生高电压。电压互感器二次绕组均不能短路运行，否则很大的短路电流将危及二次回路的设备和安全，所以在高压侧和低压二次绕组回路中，都需要采用熔断器进行保护。

  电压互感器的接线有多种方案，如下：

  ①Yo/Yo接法：由3个单相电压互感器组成，各相有独立的电磁系统，可以测量3个线电压和3个相电压，也可供给三相电度表和继电器等。

  ②V-V接法：由两个单相电压互感器组成，常用于中性点不接地系统，可以测童3个线电压和相对系统中性点的相电压，而不能拿测量相对地的电压。

  ③Yo/Yo/A接法：由一个三相五柱式电压互感器组成。一次绕组和二次基本绕组接成星型，且中性点接地，可以测量线电压和相电压；辅助二次绕组接成开口三角形，供接地保护装置和接地信号（绝缘监察）继电器用。

  （6）高压开关柜

  高压开关柜是将髙压电器、测量仪表、保护装置及辅助设备等，按照一定的接线方式，有机地组合在一起的成套高压配电设备。高压开关柜一般是一个柜，必要时用两个柜构成一个电路，通常一个柜就是一个间隔。在使用时，可以根据设计的主电路方案，选用生产厂家定型的、适合各种电路间隔的单个开关柜，然后组合起来，便构成成套的高压配电装置。

  高压开关柜有固定式开关柜和手车式开关柜，通信局（站）目前大多采用国产GG-1A型高压开关及派生改进产品。GG-1A型高压开关有着较高的安全性和可靠性，具有：防止误分、误合断路器；防止带负荷分合隔离开关：防止带电挂地线：防止带地线合闸；防止误入带电间隔等防护措施。

  GG-1A高压开关柜为开启式，柜内用薄钢板隔开，上部为油断路器室，下部为隔离开关室，主母线水平置于顶部支柱绝缘子上。柜前面板为薄钢板，柜后无保护板。髙压主电路及二次电路设备按一定的线路方案组装在柜内。近年国内高压电气技术发展迅速，GG-1A高压开关柜内电气设备不断更新，如采用SNlir10的I、II、III型断路器，JDZB型浇注绝缘电压互感器，LA、LDZJ,,LDZ或LDZi电流互感器，CT8、CT7或CD1电磁操作机构等分别取代传统产品。与此同时研制出KGN-10型、KYN-10等新型开关柜，其质量符合国际电工委员会（1ntemadonalElectrotechnicalCommission,IEC）298各项指标。

  （7）配电变压器

  变压器主要起变换电压的作用，在10kV电力系统中所应用的变压器都是降压变压器，

  因10kV系统属于高压配电系统，所以在此系统运行的变压器通常称为配电变压器。

  变压器的种类很多，用途较广，有着多种不同的分类方法。根据变压器的冷却介貭及冷却方式可分为油浸式和干式两种。油浸式变压器的冷却方式又有自然冷却、风冷、水冷和强迫油循环风冷等。

  配电变压器的最基本部件是铁芯和绕组，根据结构和运行的需要，配电变压器还设有油箱、冷却装置、绝缘套管及调压装置等部件。

  变压器的主要技术参数如下：

  ①额定容量Se:变压器在额定工作状态下，二次的输出能力，单位用kVA表示。

  ②额定电压Ue:变压器在空载状态下，原边、副边绕组的标称电压，对于三相变压器是指线电压。

  ③额定电流Ie:在允许的环境温度和变压器额定容量下，原边、副边绕组允许长期通过的电流值，三相变压器指线电流值。

  ④空载电流I.（%）：变压器副边绕组开路，在原边绕组施加额定电压时，流过原边绕组中的电流，通常用额定电流的百分数表示。空载电流的大小决定于变压器的容量、磁路结构、硅钢片的质量等因素。

  ⑤其他：变压器的其他技术参数还包括空载损耗、短路损耗、电压比、接线组别、温升等。

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