交流高、低压配电设备结构和系统

1、交流高、低压配电设备结构和系统第三章 交流供电系统交流供电系统 第二节 高压交流供电系统 第一节 交流供电系统概述 第三节 电力变压器 第四节 低压交流供电系统 第三章 交流供电系统交流供电系统 第二节 高压交流供电系统 第一节 交流供电系统概述 第三节 电力变压器 第四节 低压交流供电系统 交流供电系统概述第一节 交流供电系统概述交流供电的种类和系统组成 1.1.1 交流供电的种类 通信局（站）电源的交流供电种类包括交流市电供电、备用发电机组（油机或燃气轮机）供电、交流不间断电源（UPS）设备供电、风力发电供电。 其中交流市电、备用油机发电机组或燃气轮发电机组是所有通信局（站）的必备电源，只

2、有在特殊的通信局站（市电引入困难、用电负荷小、适宜于风力发电）可用风力发电作为交流电源。 通信局（站）采用交流不间断电源（UPS）设备供电的方式主要应用于卫星地球站、全球星关口站等。在一般通信局（站），UPS电源设备主要用于为数据网络设备、业务支撑系统、增值业务系统、网管系统等供电。交流供电系统概述1.1.2 交流供电系统的组成 交流供电系统是由市电交流供电系统、备用发电机组（油机或燃汽轮机）交流供电系统、电力机房交流供电系统（通信交流配电及UPS供电系统）及变、配电设备的工作及保护接地系统组成。 市电为主用电源，发电机组作为备用电源。根据通信局（站）的建设规模、重要性及所建局址的位置不同，通

3、信局（站）的市电供电类别及市电的引入电压等级（高压或低压）也有所不同。 交流供电系统概述1.2 市电交流供电系统 市电交流供电系统也称外电供电系统。市电交流供电系统是由高压配电设备、变电设备、低压配电设备及电力线路所组成。市电类别划分 电信设备所需的交流电源宜利用市电作为主用电源。根据通信局（站）所在地区的市电供电条件、线路引入方式及运行状态，将市电分为四类。交流供电系统概述 （1）一类市电供电为从两个可靠的独立电源各自引入一路供电线。该两路电源不应同时出现检修停电，平均每月停电次数不应大于1次，平均每次故障时间不应大于。两路供电线宜配置备用市电电源自动投入装置。 （2）二类市电供电应符合下列

4、条件之一的要求。 由两个以上独立电源构成稳定可靠的环形网上引入一路供电线。 由一个稳定可靠的独立电源或从稳定可靠的输电线上引入一路供电线。二类市电供电允许有计划检修停电，平均每月停电次数不应大于次，平均每次故障时间不应大于6h。交流供电系统概述 （3）三类市电供电为从一个电源引入一路供电线，供电线路长、用户多、平均每月停电次数不应大于次，平均每次故障时间不应大于8h。 （4）四类市电供电应符合下列条件之一的要求： 由一个电源引入一路供电线，经常昼夜停电，供电无保证。 有季节性长时间停电或无市电可用。交流供电系统概述1.2.2 市电交流供电的质量指标 供电电压及频率 通信局（站）市电的供电电压有

5、高低压二种。 低压供电：单相为 220V，三相为 380V； 高压供电：10、35 ( 63）、110、220、500kV； 供电频率：50Hz。交流供电系统概述 通信局（站）设备容量在 250 kW 或需用变压器容量在160kVA 及以下者，应以低压方式供电，特殊情况也可以高压方式供电。 目前我国公用电力系统现有的6kV供电系统将逐步由10kV取代。 供电电压及频率允许偏差 35kV及以上供电及对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的5； 10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的7； 低压照明用户为额定电压的510。 电网容量在 300万千瓦及以上者，频率允许偏差为0.2 Hz； 电网

6、容量在 300万千瓦及以下者，频率允许偏差为0.5 Hz。第三章 交流供电系统交流供电系统 第二节 高压交流供电系统 第一节 交流供电系统概述 第三节 电力变压器 第四节 低压交流供电系统 高压交流供电系统第二节 高压交流供电系统 常用高压电器 高压电器是指额定工作电压在3000V以上的电器，它在高压线路中用来实现关合、开断、保护、控制、调节和测量等功能。常用的高压电器有高压熔断器、高压断路器、高压隔离器、高压负荷开关、避雷器和互感器等。高压交流供电系统高压熔断器 高压熔断器是一种当通过的电流超过规定值时使其熔体熔化而断开电路的保护电路。其主要是对电路及电路中的设备进行短路保护，但有的也具有过

7、负荷保护的功能。10kV高压熔断器室内广泛采用RN型管式熔断器，室外则广泛采用RW型跌落式熔断器。高压交流供电系统高压交流供电系统高压断路器 高压断路器的功能是分断和接通高压正常负荷电流，并能承受一定时间的短路电流。高压断路器按其采用的灭弧介质可分为真空、油、压缩空气等断路器；依据灭弧过程的油量可分为少油和多油两类断路器，少油断路器由于具有结构简单、制造方便、材料消耗少、性能稳定、运行可靠、耐气候性强、维修简单、价格低廉等优点，常用于固定安装的开关柜，而手车式高压开关柜的断路器一般为真空断路器。 高压交流供电系统高压交流供电系统高压交流供电系统高压隔离开关 高压隔离开关没有专门的灭弧装置，因此

8、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，甚至造成短路故障。因此，需要接通或断开隔离开关时，应先将高压电路中断路器分断后才能进行。但隔离开关具有分断一定小电流功能，如电容电流不超过5A的空载电路。 高压隔离开关主要用于检修与分断隔离线路、倒换母线和分合空载电路。高压交流供电系统 检修与分断隔离线路：利用隔离开关断口闸的可靠绝缘，使需要检修和分断的线路与带电部分隔离。为确保检修工作的安全，隔离开关断口闸的绝缘均高于对地绝缘。隔离开关还可带有接地装置，当隔离开关打开时，接地装置便可靠地接地。 倒换母线：根据运行需要换接线路，在断口两端接近等电位的条件下，可带负

9、荷进行分、合闸操作，变换母线接线方式。 分合空载电路：分合一定长度的母线、电缆、绝缘套管和架空线路的电容电流，以及分合小容量的变压器的空载电流。 高压交流供电系统高压负荷开关 高压负荷开关主要用于363kV高压配电线路中，作为接通及开断一次回路的负荷电流之用。它具有下列特点： 1.可直接带负荷进行操作，操作功率较小，并可进行远距离控制跳闸和近距离手工合闸，安全可靠； 2.带有三工位结构，开关可具有合、开断、接地三个功能位置，以便于线路正常运行及在故障情况下安全检修； 3.与高压熔断器配合组成负荷开关 熔断器组合电器，可执行短路保护及过流保护的功能，其动作时间或灵敏性低于断路器加继电保护的传统保

10、护动作时间。 4.与其他类型的保护方式相比较，具有投资少、占地面积小、可节省资金等优点。 5.可设计成无油化开关系统，在防爆、防火等方面有优越的运行条件。高压交流供电系统 高压负荷开关按灭弧方式有产气式负荷开关、压气式负荷开关和真空负荷开关。产气式负荷开关在分断负荷电流的过程中，能通过快速分、合闸，使产气管通过电弧发热产生SF6压缩气体，将电弧迅速熄灭；压气式负荷开关通过气缸、喷口与弧触头之间的相对运动，产生较强的压缩空气，将电弧迅速熄灭；真空负荷开关既有接通和分断负荷电流的功能，在分闸后又有可见的隔断口，分、合负荷电流的作用依靠真空灭弧室来执行，隔离功能依靠联动机构装置来完成。高压交流供电系

11、统互感器 互感器是一种特种变压器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器分为电压互感器和电流互感器。 电压互感器是将电力系统的高电压变成一定标准的低电压（l00V或 ）的电气设备。电压互感器不输送电能，仅作为测量高压线路电压或装置过压继电器。电压互感器二次绕组不能短路运行。 电流互感器是将高压系统中的电流或低压系统中的大电流变成一定量标准的小电流(5A或1A)的电气设备。电流互感器用于测量高压电网中的电流、功率或安装过电流继电保护装置，利用电流互感器二次线圈完成，以使高压分隔。电流互感器在运行过程中二次绕组

12、绝对不允许开路运行。高压交流供电系统避雷器 避雷器的作用是防止高压（高于线路正常的供电电压）侵入危害用电设备。过高的雷电压在避雷器内部通过间隙放电被短路通向大地，而线路正常电压仍能维持供电。因此，在有雷电危害的地区，要按供电线路的额定电压来配置避雷器，每组3只。 避雷器分为金属氧化物（氧化锌）避雷器、碳化硅阀式避雷器和管式等三种。金属氧化物避雷器是一种比较新型的电器，性能优良，正在逐步取代碳化硅阀式避雷器。高压交流供电系统高压配电设备高压开关柜 高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置。较大的通信局（站）一般都由市电高压电网供电，通常采用成套高压开关柜。高压

13、开关柜及一次线路方案很多，可根据进出线方案、电路容量、变压器台数和保护方式选用若干一次线路方案的高压开关柜组成高压供电系统。 高压开关柜有固定式和手车式两种类型。在中小型系统中一般都采用较为经济的固定式高压开关柜。手车式高压开关柜的高压断路器等主要电气设备是装在可以拉出和推入开关柜的手车上的，这些设备需检修时可随时拉出，再推入同类备用手车，即可恢复供电。因此手车式开关柜与固定式开关柜相比，具有检修安全、并可大大缩短停电时间等显著优点。高压交流供电系统 成套的高压开关柜一般有高压进线柜、高压计量柜、避雷器柜、联络柜、出线柜等。 高压进线柜：是引入的高压线接向受电设备的第一道控制设备，主要装有断路

14、器（或兼有避雷器）。其中断路器容量的选择要略大于它所承担的各个变压器高压侧额定电流之和，并且根据短路电流的计算，使其开断容量能断开高压进线线路最大短路电流。当加装电流速断保护时，必须征得当地供电部门的同意，使其保护时限与供电部门的要求一致。 高压计量柜：是为高压计量提供高压互感器和计量仪表安装的高压柜。 避雷器柜：主要用来防止雷电波沿线路侵入，确保供电设备安全运行的装置。高压交流供电系统 高压联络柜：装有联络开关（断路器），用以实现两路高压线路之间的联络，当有一路高压线路停电时，将其闭合，则实现由另一路高压给全部变压器供电。高压联络柜的断路器安装在两段高压母线之间，高压联络柜断路器的容量取决于

15、所承担变压器的总容量，也就是说，断路器的额定电流略大于流经它的各个变压器高压侧额定电流之和，并且在母线发生短路时，断路器必须有能力断开其短路电流。 高压出线柜：是为变压器供电的一级保护设备。高压出线柜的断路器容量取决于所控制变压器的容量，也就是说断路器的额定电流略大于变压器高压侧额定电流，以便保护变压器不过电流。在变压器发生短路时，断路器必须有能力断开短路电流。并且，当过电流保护时限大于时，在故障时不能迅速断开，还应当加装电流速断保护。高压出线柜的配置数量取决于变压器台数。高压交流供电系统2.2.2 操作电源 高压供电系统的操作电源是指供给高压开关柜断路器操动机构的控制回路、继电保护、自动装置

16、、信号装置的电源。为高压供电系统的电气设备能可靠地运行，就需要可靠的操作电源。 操作电源可分为交流操作电源和直流操作电源两大类。一般中、小型高压供电系统多采用交流操作电源。交流操作电源一般取自电压互感器、变压器和电流互感器。在容量较大的高压供电系统中，多采用直流操作电源。直流操作电源主要由整流器、固定蓄电池组等组成。高压交流供电系统2.3 高压交流供电系统分类 高压交流供电系统由高压供电线路、高压配电设备及变压器组成。根据通信局（站）的建设规模及用电负荷而建设不同类型的变电所。变电所从结构上分为室外（小型独立变电所）和室内独立变电所两种。室内独立变电所包括小型独立变电所和配有成套高压开关柜的变

17、电所。高压交流供电系统2.3.1 小型变电所的高压交流供电系统 小型变电所一般包括杆上式、地面露天或半露天式、室内安装式，均为单母线接线方式，它是由高压供电线路、操作开关、熔断器、避雷器组和变压器组成。高压操作开关通常是采用熔断器开关、带熔断器的负荷开关、油断路器开关或由跌落式开关和负荷开关组合。变压器的过负荷及短路保护是通过油断路器开关、熔断器或由跌落式熔断器开关实现的。采用油断路器开关或负荷开关操作的变压器可带负荷操作。采用跌落式熔断器开关操作时，必须断开低压负荷后，才允许进行开关的分合闸操作。这种接线方式结构简单、造价低廉、散热效果好、占地面积小、操作方式简便，但变压器的容量不应大于40

18、0 kVA。高压交流供电系统2.3.2 大、中型变电所的高压交流供电系统 1高压供电系统的接线方式。高压供电系统的接线方式有单母线和双母线两种，具体接线分为环形、树干式、放射式 3 种类型。通信局（站）无论是一路或两路市电供电，其接线方式均采用单母线树干式接线方式。 （1）采用树干式供电系统（一路或两路市电供电），由变电所的高压母线供电给一台或多台变压器，高压的进线与出线均装有断路器或负荷开关及熔断器。当采用多台变压器供电时，每台变压器各带部分负荷，分段或并联运行。在变压器的低压侧，变压器间设有母联开关，这种供电系统当其中一台变压器出现故障时，由另外N-1台变压器供全局负荷用电。 （2）采用环

19、形供电系统（依靠母联开关实现），该系统市电供电极为可靠。当局内有三路高压市电引入时采用。高压交流供电系统 2运行方式 （1）两路高压市电供电的通信局（站），一路作为主用，另一路作为备用电源。主、备用电源的切换有如下三种方式： 备用电源自投，主用电源自复方式（同时兼有手动操作功能）。即当主用电源停电时，备用电源自动投入运行（备用电源正常时），当主用电源恢复正常时，则自动切除备用电源转由主用电源供电。 两路电源互为主备用。当主用电源停电后，备用电源采用自动或手动合闸方式；当备用电源停电后，主用电源自动或手动投入运行。 当主用电源停电后，备用电源自动投入运行。当主用电源恢复正常时，手动切除备用电源，

20、主用电源再投入运行；当两路市电电源为主、备用供电时，备用电源采用何种合闸方式，尚须取得地方供电部门的认可。 高压交流供电系统 （2）两路高压市电采用分段供电的运行方式，两路市电正常运行时，同时给负载供电。这种运行方式主要是通信局用电需求容量较大，且受市电供电变电站或现有高压供电线路容量的限制。采用这种运行方式，电信局内的一次高压供电系统接线有如下两种形式：高压供电系统一次接线中两路市电电源间不设母联开关，两路市电分供负荷（变压器尽量考虑均衡配置）。采用这种运行方式，为保证局内的重要负荷的用电，需在低压供电系统的两路市电供电的变压器间设有母联开关。当其中一路市电停电时，母联开关动作合闸，由另一路

21、市电保证重要负荷的用电。高压供电系统一次接线中两路市电电源间设有母联开关，当其中一路市电停电时，母联开关采用手动合闸（考虑首先进行低压限负荷的操作），由另一路市电保证重要负荷的用电。高压交流供电系统 （3）三路市电供电。该种供电方式中两路主用，另一路作为备用。当其中一路主用电源停电时，则第三路电源自动投入运行。高压交流供电系统2.4 高压交流供电系统接线2.4.1 高压供电系统的一次接线 高压供电系统的一次接线取决于选用哪种形式的设备（固定式、手车式），断路器是选用真空断路器还是少油断路器。不同厂家不同产品有不同的组合方案。对于交流供电系统应满足地方供电部门提出的技术要求。高压交流供电系统 1

22、、小容量高压供电系统的一次接线 1）一般小容量高压供电系统一次接线。在负荷较小（容量在750kVA以下）但有条件且有必要引接高压市电的通信局（站），一般可引接一路10kV高压市电（如无10kV市电，也可采用35kV的高压市电），有可能时再引接一路380V的低压市电。变电所的设置一般为露天式，也可以设置为室内式。高压设备一般分散安装。这样的高压供电系统一般由高压熔断器、避雷器、电力变压器及必要的操作、计费装置组成。高压交流供电系统高压交流供电系统 2）有高压计费要求的小容量高压供电系统接线。有高压计量的小容量一次高压交流供电系统如图所示，当需要进行高压计量时，可在一般小容量高压供电系统的基础上，

23、加装高压计费装置，如在一次电路中加装高压电压互感器和电流互感器。高压交流供电系统高压交流供电系统 2、单路市电大容量高压供电系统一次接线 单路市电大容量一次高压交流供电系统如图所示。高压交流供电系统 3、双路市电大容量高压供电系统一次接线 在负荷较大（容量在800kVA以上）、重要的国际电信局、省会及以上长途通信枢纽，常引接两路10kV高压交流市电。 双路市电大容量一次高压交流供电系统如图所示。高压交流供电系统高压供电系统的二次接线 高压供电系统的二次接线内容包括：高压配电设备的继电保护方式、断路器分、合闸、储能电路、电气测量种类、控制电源、控制线路及必要的事故及预告警信号。 1高压供电线路的

24、继电保护 高压配电设备安装继电保护装置的目的是保证供电线路及设备的安全可靠运行，这是保证供电质量的必要措施。 大型通信局（站）高压供电系统的继电保护装置，通常是采用多种继电器（电流、电压、时间、信号、中间继电器等）组成，用以保护相间短路、过载、欠压、接地故障。近年来，随着电子科技的不断发展，计算机在各个领域的广泛应用，目前高可靠、低能耗、微机综合电力继电保护装置已在广泛应用。高压交流供电系统 高压继电保护可分为两大类：一种是纯电流型，仅作为电流的测量及电流回路的过流、速断及接地保护，分为有通信功能和无通信功能两种；另一种是综合保护型，可进行电压、电流、有功、无功电度、频率、功率因数等测量；电流

25、回路的过流、速断、接地保护；电压过高、过低等保护及遥信功能。这种综合保护型均带有通信接口，实现遥测、遥信、遥控功能。 对于综合保护型的保护装置典型接线如图和图所示。 (注)图见WORD文档(理论部分第3章交流供电系统)图2.8 10kV变压器微机保护监控装置二次接线（适用于断路器控制）（左） 高压交流供电系统对于综合保护型的保护装置典型接线如图和图所示。注: 1.图参见本教材WORD文档(理论部分第3章交流供电系统)中 图2.8 10kV变压器微机保护监控装置二次接线（适用于断路器控制）（左） 2. 图参见本教材WORD文档(理论部分第3章交流供电系统)中 图2.9 10kV变压器微机保护监控

26、装置二次接线（适用于断路器控制）（右） 高压交流供电系统 2变压器的继电保护。通信局（站）常用的变压器继电保护装置有熔断器、过电流保护、电流速断保护、零序保护、温度保护和瓦斯保护（油浸变压器）。 (1)变压器的过电流及电流速断保护。电压10kV，容量在315kVA以下一般采用跌落式高压熔断器开关或熔断器与高压负荷开关联合使用。这种保护方式操作简单、费用低廉。 对于容量大于315 kVA以上的变压器需装有过电流保护装置。通常选用三种保护方式：其一是采用反时限的过电流保护（继电器接点直接作用于跳闸）；其二是定时限的过电流保护；其三是定时限的过电流保护电流速断保护装置。 (2)变压器的零序保护。变压

27、器中性点直接接地系统，应装设零序过电流保护（电缆线路或经电缆引出的架空线路），用以提高在单相接地时保护的灵敏性。高压交流供电系统 (3)变压器的瓦斯保护。变压器的瓦斯保护用于油浸变压器。瓦斯保护比较灵敏、快捷、接线简单，能有效地反应内部故障。轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。带负荷调压的油浸变压器的调压装置亦应装设瓦斯保护。 (4)变压器的温度保护。变压器的温度保护主要是防止变压器的线圈绕组温度过高及油浸变压器的油温过高。油浸变压器的超温告警通过温度继电器实现。干式变压器只有温度保护，是通过置放在变压器绕组内部的热敏电阻（电阻温度计）实现保护。 (5)干式变压器的操作过电压保护。操作过电压保

28、护一般是由于切断空载变压器和空载线路过电压引起的。高压交流供电系统2.5 高压配电设备技术指标 (1)使用条件 环境温度：-5+40 ；相对湿度：90 %；海拔高度：1000m以下。 (2)开关柜的技术指标 额定电压：12 kV； 额定频率：50 Hz； 绝缘水平：1 min工频耐压（相间、对地）为40 kV，雷电冲击耐压（峰值）为75 kV； 主母线额定电流：630A、1250A、1600A , ； 防护等级：外壳 IP3X IP4X（断路器室门打开时 IP2X)； 柜体型式：手车式，固定式。 (3)真空断路器技术指标 额定电压：12kV； 额定频率：50Hz； 绝缘水平：1 min 工频耐

29、压（相间、对地）为 40 kV ，雷电冲击耐压（峰值）为75kV； 额定电流：630A 、 1250A 、 1600A 额定短路开断电流（有效值）：25 kA； 3s热稳定电流（有效值）：25 kA； 额定动稳定电流（峰值）：63kA ; 合闸时间75ms ; 分闸时间：45 ms ; 操作机构额定电压：直流 220V。 高压交流供电系统高压交流供电系统 （4）避雷器（氧化锌）技术指标 额定工作电压：12kV； 额定泄流：40kA ; 雷电冲击电流：5kA； 雷电冲击电流残压（峰值）：35 kA； 工频放电电压： 35kV。 （5）电压互感器技术指标 额定电压：12kV；工频耐压（1 min）

30、: 42kV； 雷电冲击耐压（峰值）: 75kV； 额定二次电压：100 / 3； 精度级别：测量精度为级，计量精度为级。高压交流供电系统 （6）电流互感器技术指标 额定电压：12kV； 工频耐压（l min）: 42kV； 雷电冲击耐压（峰值）: 75kV ； 额定一次电流：5 4000A （根据需要选取） ; 额定二次电流：5A； 精度级别测量精度为 级，继保精度为 0.5 级，计量精度为0. 2 或 级（根据供电部门要求）。 （7）接地开关技术指标 额定电压：12kV； 额定短时耐受电流： 31.5 kA； 额定短时耐受时间： 3s； 额定短路关合能力： 80 kA； 闭锁电磁铁电源：

31、DC 48，110，220；AC 110，220V。高压交流供电系统2.6 高压系统的配置参考 通信局（站）高压设备的选择包括高压开关柜的柜型（固定式还是手车式）、高压开关柜的系列选择（其中包括选用少油断路器还是真空断路器）、高压电器的选择。2.6.1 高压开关柜的选择 通信局（站）高压开关柜的选择要求设备技术先进、质量可靠、运行安全、便于维护、体积小。 具有五防功能：即防止误跳、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂接地线；防止带接地线闭合隔离开关；防止人员误入带电间隔。 柜体的防护等级标准应满足：目前高压开关柜柜体的防护等级IP3X或IP4X两种。IP3X ：防止直径大于2.5

32、mm 的固体异物进入柜内。IP4X：防止直径大于1mm的固体异物进入柜内。高压交流供电系统2.6.2 高压电器的选择 高压电器选择的基本要求是保证电气设备不论在正常运行和故障情况下，能够保证设备的运行安全，电器的额定电压和额定电流必须满足供电的要求。 1、高压断路器的选择 高压断路器的主要参数是额定电压和额定电流，要求断路器的额定电压不应小于装置的工作电压，而最重要的参数是额定短路开断电流Idmax及额定短路关合电流。高压交流供电系统 额定短路开断电流Idmax。当装置的工作电压与断路器的额定电压相同时，当发生短路故障时，即在断路器的额定电压下，断路器能可靠地切断最大短路电流。对于断路器的短路

33、开断电流Idmax，地方供电部门均有明确的要求。 若装置的工作电压低于断路器的额定电压时，当发生短路故障时，其短路开断电流不应大于断路器的额定短路开断电流。高压交流供电系统 额定短路关合电流。对断路器的额定短路关合电流（峰值）的要求：在额定电压下所能闭合的最大短路电流。一旦断路器在处于短路状态下进行合闸时（采用自动重合闸装置时的几率较大），断路器的触头应完好无损。实际应用中应多选用真空断路器。高压交流供电系统 2、高压隔离开关的选择 高压隔离开关的选择应按额定电压、额定电流、装置的种类和短路时额定动稳定和热稳定电流来选择。隔离开关不带灭弧装置，故不能带负荷操作。选用隔离开关必须同断路器配合使用

34、。 3、高压负荷开关的选择 高压负荷开关因带灭弧装置，故可带负荷操作。选择的基本要求除同隔离开关外，对于不配置熔断器的负荷开关应对其切断能力进行校验（同断路器）。国内目前生产的负荷开关种类较多（带灭弧装置、真空式、产气式、压气式），对于后二种需定期进行充气（SF6）。额定电流等级125A、200A、63OA 。高压交流供电系统 4、互感器的选择 互感器分为电流互感器和电压互感器二种。它是作为高压电气计量、继电保护不可缺少的电器设备。互感器的准确度等级分为、10级。对于互感器准确度等级的选择需根据负荷的要求来选用。电度计量仪表一般选用或级（需根据地方供电部门的要求），继电保护则选用3级。 电流互

35、感器选择：其额定电压必须和供电系统电压相符，一次额定电流的选择应使运行电流经常在20100%In的范围内。10kV继电保护用的电流互感器一次额定电流的选用一般不大于设备额定电流的倍。高压交流供电系统 电压互感器选择：10kV及以下的电压互感器按结构分为干式和油浸二大类。油浸电压互感器有体积大、重量重且互感器的绝缘油在事故情况下易燃易爆的缺点；干式电压互感器依靠空气自然冷却，具有体积小、重量轻、利于减小高压柜的体积、防火阻燃及防爆等优点。环氧树脂浇注绝缘的干式电压互感器目前已在广泛采用。 选择电压互感器时应按额定电压、装置类型、结构、准确度等级及副边负荷确定。在供电系统容量较大的情况下，接于电压

36、互感器副边的各相负载并不相同，应按其三相中最大的一相负荷来选取相应准确度等级的电压互感器额定容量。选取的电压互感器额定容量应大于副边负荷。第三章 交流供电系统交流供电系统 第二节 高压交流供电系统 第一节 交流供电系统概述 第三节 电力变压器 第四节 低压交流供电系统 电力变压器第三节 电力变压器 变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。 变压器就其用途分为电力变压器、试验变压器、仪用变压器及特殊用途的变压器。其中电力变压器是电力输配电、电力用户配电的必要的设备，本节进行重点介绍。电力变压器3.1 电力变压器的分类及型号3.1.1

37、电力变压器分类 电力变压器按用途分类：升压（发电厂或等）、联络（变电站间用220kV/110kV或）、降压（配电用或）。 电力变压器按相数分类：单相、三相。 电力变压器按调压方式分：无载调压和有载调压两种，目前，通信局站大多采用无载调压变压器。电力变压器 电力变压器按绕组分类：双绕组（每相装在同一铁芯上，原、副绕组分开绕制、相互绝缘）、三绕组（每相有三个绕组原、副绕组分开绕制、相互绝缘）、自藕变压器（一套绕组中间抽头作为一次或二次输出）。一般通信局（站）多采用双绕组变压器。 电力变压器按绝缘介质分类：油浸变压器（阻燃型、非阻燃型）、干式变压器和充气式三种；油浸变压器又分油浸自冷式、油浸风冷式、

38、油浸水冷式和油强制循环冷却式四种。电力变压器3.1.2 电力变压器型号 例：SL7800 / 10，为三相铝绕组油浸式电力变压器，设计序号为7，额定容量为 800kVA，高压绕组电压等级为10kV。电力变压器3.2 变压器的结构组成 变压器的主体部件是由铁芯及铁扼（构成闭环磁路）、线圈（原、副边）、绝缘套管、引线四部分组成。对于油浸变压器还有油箱、油枕，对于干式变压器还带有温控器及冷却风机。电力变压器3.2.1 油浸式电力变压器的结构 图为油浸式电力变压器外形结构示图。电力变压器3.2.2 干式电力变压器的结构 干式电力变压器是指铁芯和线圈不浸在任何绝缘液中，直接敞开于空气中，以空气为冷却介质

39、的变压器。 与油浸式电力变压器相比，其最大特点是没有油箱和油箱上繁杂的外部装置，不用冷却液（油）。 干式变压器由铁芯、线圈及风机、温控器和保护外壳构成。电力变压器 1干式变压器的绝缘类型 空气绝缘：与油浸变压器相比，空气绝缘干式变压器绝缘性和散热性较差。其绝缘材料一般采用E级或B级绝缘。 环氧树脂浇注式：采用 F级绝缘环氧树脂将高压线圈、低压线圈分别浇注成一个整体，具有机械性能高、电气性能好、散热性能好等特点。目前，这种干式变压器较为常见。 环氧树脂绕包式：绕组采用 F级绝缘环氧树脂及玻璃纤维，对变压器线圈分别绕包后固化制成。电力变压器 图为干式电力变压器外形结构示意图。 电力变压器 2、干式

40、变压器的结构 (1)线圈 (2)铁芯 (3)金属防护外壳 (4)温控系统 (5)风冷系统 电力变压器 3、环氧树脂浇注干式变压器的特点 具有很高的机械强度、空载损耗小、抗短路及过载能力强、抗雷电冲击性能好、局部放电量小、抗干裂性能好（采用玻璃纤维加强的薄绝缘结构）、热熔性好、变压器使用寿命长、噪声低、具有防潮、抗湿热、阻燃和自熄的特性，并具有温度自动监测与保护，为变压器的运行提供安全可靠的保障。属于一种免维型的变压器。目前干式变压器除具有干接点输出外，并已具有计算机通信接口的功能。 干式变压器的保护等级共分为三级： IP00不带罩壳。 IP20带罩壳（户内型），外壳可防止大于12mm的物体进入

41、壳内。 IP23带罩壳（户外型）。电力变压器3.3 电力变压器的连接与运行3.3.1 电力变压器的连接 1星形连接（或称 Y 形） 变压器原绕组接成 Y 形接法时，一般是将三个绕组的末端接在一起，构成公共中性点，而三个首端则接通三相电源。副绕组接成星形时，末端接成中性点，首端获得对称的三相感应电动势。首端与首端之间的电压（流）称为线电压（流）。首端与中性点之间的电压（流）叫作相电压（流）。在对称的三相交流电系统中，绕组接成 Y 形时，线电压等于 倍的相电压，线电流等于相电流。电力变压器 2三角形（）连接 三角形接法是将三相绕组的首端和末端相互连接成闭合回路，再从三个连接点引出三根线，接电源（原

42、绕组）或负载（副绕组），如图3.3 所示。电力变压器 副绕组按形法接线时，三根引出线接负载，三个相电势是对称的，输出电压相等。三个绕组中电势之和等于零。如果有一相接反，则三个电势之和就等于相电势的两倍，会烧毁负载。使用接法，要求三相的负荷应相等，以保证三相绕组的电压、电流平衡。电力变压器 3、双绕组电力变压器的接线组别 电力变压器在高压侧分别用Y、D、Z符号表示，在低压侧分别用y、d、z符号表示，有中性点引出时高压用YN、ZN符号表示，低压用yn、zn符号表示。 根据三相绕组的不同接线组合，可有12种接线组别。我国原规定了5种接线组别：Y，Yn0(Y/Y0-12)；Y，Yn(Y/Y-12)；Y

43、N，Yn(Y0/Y-12)；Y，d11(Y/-11)；YN，d11(Y0/-11)。 Y，Yn0(Y/Y0-12)用于配电变压器，Y，Yn0：一、二次绕组均为星形接法，二次绕组为中性点接地方式。电力变压器3.3.2 电力变压器的运行 变压器的运行方式有允许、过载（在允许条件下）、并联运行等方式。 允许运行方式 变压器允许运行方式即额定运行方式，是指变压器在额定条件下连续输出铭牌容量的运行方式。额定条件包括规定的环境温度、允许温升、额定电压、使用寿命。变压器额定容量（铭牌容量）就是指它在规定的环境温度条件下，室外安装时，在额定的使用年限（一般规定为20年）内所能连续输出的最大视在功率。电力变压器

44、 变压器的过载运行 （1）变压器的正常过负载。是指在不影响变压器绕组的绝缘和不减少变压器正常使用寿命的条件下，变压器的高峰时间和冬季时间的过负载使用。变压器在正常运行时，负荷一般不应超过其额定容量。但在满足要求的情况下，变压器也允许在数值不大或时间不长的情况下作过载运行。油浸式变压器的过载能力相对较强，一般室内变压器允许不超过额定容量的20%运行；室外变压器允许不超过额定容量的30%运行。油浸式变压器过载运行时，要注意变压器的上层油的温升不得超过50。干式变压器的过载能力较差，一般不允许过负荷运行。电力变压器 （2）变压器的事故过负载。所谓变压器的事故过负载，并非指变压器发生事故情况下的过负载

45、运行，而是指当两台变压器并列运行时，其中有一台变压器发生故障，而又不能停电时，由未发生故障的一台变压器承担两台变压器所供的负载，这种过负载称为事故过负载。当电力系统或用户变电站发生事故时，为保证对重要设备的连续供电，变压器允许短时间过负载的能力，称为变压器的事故过负载能力。 事故过负载会引起变压器绕组绝缘温度超过允许值，使绝缘老化速度比正常条件下快很多，因而会缩短变压器的使用年限。但考虑到事故发生的机会少，而且变压器平时往往欠负载运行，因此短时间的过负载不会引起绝缘的显著损坏。电力变压器 变压器事故过负载的倍数和允许持续时间，应按制造厂的规定执行。如无制造厂规定的资料时，对于油浸式及干式变压器

46、可参照表和表所示的数值。表 3.1 油浸式电力变压器允许事故过负载的倍数和时间 表 3.2 干式电力变压器允许事故过负载的倍数和时间电力变压器 1、变压器的并联运行。 将两台或多台变压器的一次绕组并列到同一电网母线上，二次绕组也都并接到公共的二次母线上，这种运行方式叫变压器的并列运行，其单线系统如图 3.4 所示。电力变压器 2.变压器并列运行的条件 变压器在并列运行时，理想的运行情况是变压器已经并联上而还没有带负载时，各变压器仍与单独空载运行时一样，只有空载电流，而各变压器之间没有环流存在。当加上负载后，各变压器能够按容量的大小成比例地分配负载，即容量大的变压器多分担负载，小容量的变压器少分

47、担负载。为达到上述理想的运行情况，必须满足下列条件： 1 变压器绕组的联结组别必须相同 在变压器并列运行中，如果联结组别不相同的变压器并列后，即便电压的有效值相等，同样在两台变压器同相的二次侧，也会出现很大的电压差，（电位差）由于变压器二次阻抗很小，将会产生很大的环流而烧毁变压器。因此，不同接线组别的变压器绝对不允许并联。电力变压器 2 变压器的一、二次侧的额定电压分别相等（电压比相同，允许差值不得超过士5 % ) 并列运行的变压器如果电压比不同，则并列变压器二次侧电压不相等，相差大于允许值，会在绕组内产生较大循环电流，降低变压器的输出容量，严重时还会烧毁变压器。 3 变压器的容量比不能超过3

48、: 1 如果容量相差过多时，阻抗电压也相差较大，容易使负载分配不合理，造成一台变压器过负载，另一台变压器不能满负载，并列运行还是不经济的。电力变压器 4 变压器的短路电压百分比应相等变压器的阻抗电压与变压器额定电压和额定容量有关，所以不同容量的变压器短路阻抗各不相同。变压器并列运行时，负载分配与短路电压的数值大小成反比，即短路电压大的变压器分配的负载电流小，而短路电压小的变压器分配的负载电流大。如果并列运行的变压器短路电压百分比不相等时，不能按变压器容量成比例地分配负载，会造成短路电压百分比小的变压器过负载，短路电压百分比大的不能满负载。为了避免阻抗电压差值过大，可能导致阻抗电压小的变压器发生

49、过负载现象，并列运行变压器的阻抗电压允许差值不得超过10。电力变压器 3.特殊情况下变压器并列运行的要求 在特殊情况下，变压器不能完全满足上述条件时，则要求： 1 每台变压器承担的负载不应超过本身额定容量的5%，如额定容量为100kVA变压器，负载不可超过105kVA； 2 任何一台变压器在空载时，二次绕组产生的循环电流不应超过任何一台变压器额定电流的10 %； 3 并列运行的变压器承担的总负载不能长时间超过本身额定容量的110%； 4 并列运行变压器的短路电压差值应不超过其中一台变压器短路电压值的10 % ; 5 并列运行的变压器的电压比间允许相差不超过士0.5%（电压比3时）或土1% （电

50、压比3时）。电力变压器3.4 变压器的调压方式 所谓变压器的变压比就是原副线圈的匝数比。对于油浸和干式变压器副边电压的调整均分是通过改变高压线圈的匝数进行的，调压方式均分有无载和有载两种： （1）无载调压（无励磁调压），该种调压方式是在变压器不带电的条件下进行操作。必须先停电，切断负载后，改变分接头调压（手动操作）。 油浸变压器调压范围：额定电压的5%，无载调压分接开关每相线圈均有三个分接位置。干式变压器调压范围：额定电压的5 % ( 80 kVA以下）和二种。干式变压器的调压方式是通过改变变压器高压线圈抽头端子（在器身外面）间的接线来实现（在每台变压器产品上均有详细的接线方式示意图）。电力变

51、压器 （2）有载调压（有励磁调压），该种调压方式是带负载进行操作，通过驱动有载调压开关（自动并兼有手动操作）的接点位置实现，调压精度较高，速度快，且范围较宽。 油浸及干式变压器调压范围均为额定电压的二种。对于有特殊要求需增大高限或低限调压范围，可由生产厂家进行定制。目前国内应用的10kV有载调压分接开关仅有 9 档位置，调压范围为额定电压的42.5 % ，有载调压范围设定可通过改变绕组接头的位置实现。电力变压器3.5 变压器的技术性能指标 1、变压器相关术语 (1)额定容量：变压器在额定运行条件下，变压器输出能力的保证值。即： 式中UL低压侧线电压（V）；IL低压侧线电流（A）。 (2)额定电

52、压：变压器在额定运行条件下，根据变压器绝缘强度、允许温升所规定的原、副边电压值。 (3)线圈温升：变压器温度与周围介质温度的差值。 油浸变压器： 线圈温升：65 （周围介质最高温度40）； 油温温升：55 （最高顶层油温95，周围介质最高温度40）。干式变压器：线圈温升：100（F 级绝缘），80 (B 级绝缘），环境温度不大40 。 电力变压器 (4)阻抗电压：也称为短路电压。即当一个线圈短路，在另一线圈达到额定电流时，所施加的电压。一般以额定电压的百分数表示。短路电压值的大小在变压器运行中有其重要的意义，它是考虑短路电流及继电保护特性及变压器并联的依据。 (5)短路损耗：一个线圈通过额定电

53、流，另一个线圈短路时，所产生的损耗（用W或 kW 表示），短路损耗是电流通过电阻产生的损耗，即铜损。 (6)空载损耗：变压器在空载状态下的损耗（因空载电流即一次绕组电阻很小，铜损可忽略，基本等于铁损）。 (7)空载电流：当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，其中所通过的电流。变压器容量越大，其空载电流越小。 电力变压器 2、变压器技术性能参数（以国标，干式变压器为例） (1)使用条件：环境温度：25+ 40 海拔高度：1000m以下 (2)产品参数 额定容量：302 500kVA （产品系列容量） 额定电压：10 / 0 . 4 kV 额定电流：（不同容量有不同对应值） 额定

54、频率：50Hz 相数：3相 绝缘水平：有 B、 F、 H 级 连接组标号：D，ynll ，y ，yn0 冷却方式：强迫风冷 外壳保护等级：无罩壳、IP20、IP23 绕组材料：铜或铝 电力变压器3.6 变压器配置参考3.6.1 变压器台数的配置 一般负荷较小的端局、干线光缆郊外站等一般配置一台变压器。对于负荷较大的端局、省会级通信枢纽楼可配置二台或多台变压器。 对于配置有载调压变压器的变电所，有载调压变压器台数的选择应考虑有一台的备用，因有载调压变压器一旦出现故障检修周期较长（一般故障出在有载调压开关）。电力变压器3.6.2 变压器容量的配置 1、选择变压器的容量首先应满足用电设备正常运行时的

55、需要，同时考虑其过负荷能力，力求达到经济合理的运行方式。当配置二台或多台变压器时，若有一台出现故障，则其余的变压器应保证全局负荷供电。电力变压器 变压器用电负荷的计算方法有多种：需要系数法、换算系数法（适于设备组负荷计算）、二项式计算法、利用系数法、利用概率理论计算法等。需要系数法及换算系数法是目前广泛应用的计算方法。换算系数法的计算公式为：式中：S计算负荷（kVA）； K换算系数。其中： Kt 为回路的同时系数； Kf 为回路的负荷系数； 为回路的效率； cos回路的功率因数； P 用电设备的计算功率（kW）。用电设备的计算功率是根据不同用电设备运行方式及负荷特点而确定。 电力变压器 2、通

56、信局（站）变压器容量的选择应考虑如下因素： （1）分别确定全局各种用电设备的需要系数及功率因数； （2）对于不同季节使用的动力设备（如空调和采暖设备），按其中最大的设备负荷计算； （3）用于纯备用动力设备、消防动力设备、节日照明不列入变压器容量计算之内。 （4）负荷汇总后应考虑同时系数（主要是考虑最大负荷间的偏差及对计算值的修正），通信局（站）需根据用电负荷的大小合理取定（一般取）。电力变压器 (5）在计算负荷时，首先应将单项负荷换算为三相负载，若单相负荷设备的数量不多，且容量不大，则可按三相负荷计算。若单相负荷的设备较多，则需将单相负荷换算为三相负载。换算方法是，将单相负荷在三相中均衡分配，

57、使不对称程度减到最小。单相负荷换算为三相的计算负荷应按其中最大一相功率3 倍计算，即： 式中： 3PP1,maxc最大负载相的计算负载。电力变压器 （6）选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。对于小容量的局（站）供电局一般不要求功率因数补偿，如需补偿时，变压器的视在功率应计算补偿后的功率。其计算公式如下：式中：P总的最大有功功率（kW） P总的最大无功功率（kVar） K同时系数，一般取，视规模容量而定 QKI需补偿的电容器容量（kVar）电力变压器3.7 提高变压器的利用率 1、变压器的损耗及效率 因变压器只能实现电能的传递而不产生电能，因此它的输出功率近于输入功率，所损耗的功率包所损

58、耗的功率包括二部分：铜损（原、副线圈电阻在电流通过时的产生的损耗）及铁损（基本等于变压器空载损耗）。变压器正常工作效率是很高的，一般在 95以上。电力变压器 图中的曲线表明变压器的效率同负载的关系，当变压器输出为零时，效率为零，输出增大时，效率开始很快提高。直到最大值，当负载继续增大，则效率有所降低，因铁损不随负载变换，而铜损随负载增加而增大的缘故（铜损同电流平方成正比）。变压器效率最高是在铜损与铁损相等时。变压器效率：式中： P1变压器的输入功率； P2变压器的输出功率； 变压器的效率。电力变压器电力变压器 2、提高变压器利用率的措施 1)、改善变压器的冷却效果。改善变压器室通风，降低变压器

59、室的温度，可减少变压器的绕组铜（铝）损耗（变压器绕组的电阻随温度的增高而增大）。从而提高变压器的效率并延长使用寿命。 对于大容量的油浸变压器采用抬高方式安装，在其下面设进风道。在变压器室的门或墙上设出风百叶窗，有利于变压器的通风散热，达到有效降温的效果。而干式变压器本身配有温度可控的冷却风机。电力变压器 2)、变压器的低压配电力求简单，在保证安全供电的前提下尽量减少中间环节。开关与电源馈线的连接应牢固，铜、铝电源线的连接应采用铜铝过渡接头连接，以减少接头处的电阻损耗。 3)、变压器低压侧进行无功功率补偿，提供功率因数，以充分利用变压器的容量。 4)、合理配置变压器容量。变压器的最佳负荷率基本在

60、60%左右，即此时变压器的效率最高（变压器铁损、铜损相等），但实际运行中并不经济。第三章 交流供电系统交流供电系统 第二节 高压交流供电系统 第一节 交流供电系统概述 第三节 电力变压器 第四节 低压交流供电系统 低压交流供电系统第四节 低压交流供电系统4.1 常用低压电器4.1.1 刀开关 1.刀开关的结构 刀开关由瓷质底座、静触点座二接装熔丝的触头、上胶盖、下胶盖和带瓷质手柄的闸刀等组成。因为有胶盖罩着，所以不仅当开关处于合闸位置时，操作人员不可能触及带电部分，而且当开关分断电路时，所产生的电弧一般也不会飞出伤人。此外，胶壳还能起到防止因金属零件掉落于刀面形成极间短路的作用。并且因将其各极