淺析配電間高壓側(cè)主接線的構(gòu)成原理與安全性方案

彭志云+++王惜民

摘 要：電力系統(tǒng)行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，為國民經(jīng)濟(jì)工業(yè)的騰飛提供堅實的保障。文章針對某一典型配電系統(tǒng)進(jìn)行了分析與改進(jìn)。其中，首先闡述了工廠電氣設(shè)備的核心功能定位，進(jìn)而對高壓配電間的供配電和布局進(jìn)行了深度解構(gòu)和剖析，并在配電系統(tǒng)運行方式的構(gòu)想上提出改良方案。最后，對配電網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的安全隱患創(chuàng)新性地設(shè)計了解決方案。結(jié)果表明，該套方案具有良好的工程實踐性和有效性。

關(guān)鍵詞：供配電；電氣設(shè)備；運行方式；故障狀態(tài)分析

引言

近年來，電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基石，堅持穩(wěn)定發(fā)展、改良創(chuàng)新。其中，電力系統(tǒng)是由火力發(fā)電廠、水電站和風(fēng)電場等發(fā)電單位和各級變壓器、輸電線路和各類型負(fù)荷共同組成的有機整體。電力系統(tǒng)由其電壓等級和相關(guān)作用，可以分為一次部分和二次部分。

配電網(wǎng)絡(luò)是指電力系統(tǒng)較高等級電壓經(jīng)降壓變壓器分配輸送到工廠、市政用電的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

本文重點對某工廠的高壓配電間進(jìn)行了詳細(xì)的原理分析，并創(chuàng)新性地對該高壓配電間的安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。

1 配電間一次接線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

如圖1為高壓配電間一次接線圖，其中包括：六個開關(guān)柜，分別是進(jìn)線柜、計量柜、過線柜、變壓器控制保護(hù)柜1B、避雷器柜、變壓器控制保護(hù)柜2B。

圖1 高壓配電間一次接線圖

其結(jié)構(gòu)如下：

（1）進(jìn)線柜構(gòu)成：電纜——隔離開關(guān)GN19-10——電流互感器LQJ-10——高壓斷路器SN10-10——隔離開關(guān)GN19-10

（2）計量柜構(gòu)成：隔離開關(guān)GN19-10——熔斷器RN2-10——電壓互感器JQZ-10——電流互感器LQJ-10——隔離開關(guān)GN19-10

（3）過線柜構(gòu)成：母線的三相線

（4）變壓器控制保護(hù)柜1B構(gòu)成：隔離開關(guān)GN19-10——高壓斷路器SN10-10——電流互感器LQJ-10——隔離開關(guān)GN19-10（——變壓器）

（5）避雷器柜構(gòu)成：隔離開關(guān)GN19-10——避雷器FZ-1——熔斷器RN2-10——電壓互感器JSJM-10

（6）變壓器控制保護(hù)柜2B構(gòu)成：隔離開關(guān)GN19-10——高壓斷路器SN10-10——電流互感器LQJ-10——隔離開關(guān)GN19-10（——變壓器）

2 設(shè)備基本原理和功能

高壓斷路器：一種通過滅弧裝置實現(xiàn)電路的關(guān)斷與接通的開關(guān)設(shè)備。其特點是能在發(fā)生短路危險時快速而安全地切斷短路電流。本次案例系統(tǒng)中所用高壓斷路器型號為SN10-10，表明它是戶內(nèi)式少油斷路器，額定電壓為10kV。當(dāng)斷路器跳閘時，產(chǎn)生電弧，在油流的橫吹、縱吹以及機械運動引起的油吹的綜合作用下，使電弧迅速熄滅。少油斷路器具有重量輕、體積小、節(jié)省油和鋼材，價格低等優(yōu)點，但不宜頻繁操作，檢修復(fù)雜，有滲油等缺點，除老用戶仍在使用外，目前已不再采用。

高壓隔離開關(guān)：能夠很好地隔離高壓電源，確保檢修和運行維護(hù)時設(shè)備和人員的安全。本次案例系統(tǒng)里采用的高壓隔離開關(guān)型號為GN19-10，表明它是戶內(nèi)式隔離開關(guān)，額定電壓為10kV。

高壓熔斷器：當(dāng)通過熔斷器的電流達(dá)到一定數(shù)值時，其內(nèi)部材料發(fā)出的熱量足以將溶體斷開，從而將電路切斷，以保護(hù)重要設(shè)備的電路。其實際使用場景是在發(fā)生短路、過負(fù)荷等情況下的保護(hù)。本次案例系統(tǒng)采用的高壓熔斷器型號為RN2-10，表明它是戶內(nèi)式熔斷器，額定電壓為10kV。RN2型熔斷器為保護(hù)電壓互感器的專用熔斷器，與案例接線圖一致。熔斷器的滅弧能力很強，能在短路后不到半個周期就將電弧熄滅。

互感器：是一種特殊的變壓器。將一次側(cè)較高的電壓和電流變換為供給儀表和低壓繼電器使用的低電壓、電流。同時起到隔離一次和二次的作用。本次案例系統(tǒng)中采用的電流互感器型號為LQJ-10，表明它是樹脂澆注線圈式電流互感器，額定電壓為10kV。電壓互感器采用的是三相油浸式電壓互感器和澆注式電壓互感器，額定電壓為10kV。

避雷器：防止電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備被過電壓侵襲所設(shè)置的保護(hù)設(shè)備。本次案例系統(tǒng)中采用的避雷器型號是FZ-10閥型避雷器。

3 接線圖詳細(xì)解構(gòu)與分析

本節(jié)將重點分析每個設(shè)備存在于該處的原因，以及每個設(shè)備設(shè)計在該處的作用。

圖2 配電室原圖

（1）從進(jìn)線端開始，接9011隔離開關(guān)，斷路器901和隔離開關(guān)9013，經(jīng)典的隔離開關(guān)與斷路器搭配“先通后斷”原則。

（2）隔離開關(guān)在這里的作用是確保電路斷開以及保證安全狀態(tài)檢修斷路器。

（3）9011和901之間的電流互感器（TA）是作為控制電路使用（每個斷路器搭配一套TA作為過電流保護(hù)和控制）。

（4）隔離開關(guān)9511和9513是為了安全退出檢修電流互感器和電壓互感器（TV），此處的TA和2個兩相電壓互感器（TV）作為計量用，包括記錄電費等，其中的熔斷器是為了保護(hù)TV，在電流達(dá)到閾值后將熔斷以保護(hù)TV。

（5）又進(jìn)線柜接入右側(cè)的母線，該母線連有三組設(shè)備（或出線）。

（6）其中通過9111、911、TA、9113接入出線側(cè)的1號和3號主

變，其原理同進(jìn)線端的“設(shè)備組1）”，接入2號主變的原理也同上。

（7）右側(cè)母線第三部分通過隔離開關(guān)9521接入避雷器和電壓

互感器。避雷器用于對雷電波侵入的防護(hù)，而電壓互感器用于補償無功功率，改善功率因數(shù)。

4 運行方式的解構(gòu)與剖析

系統(tǒng)采用一次側(cè)單母線不分段接線形式。

采用該接線形式的原因：一次側(cè)系統(tǒng)中只有一根進(jìn)線，而當(dāng)只有一路電源進(jìn)線時，常采用這種接線，每路進(jìn)線和出線裝設(shè)一只隔離開關(guān)和斷路器。

優(yōu)點：接線簡單清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性比較好。由于接線簡單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性就小。

缺點：可靠性和靈活性差。當(dāng)電源線路、母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時，全部用戶供電中斷。

適用范圍：可用于對供電連續(xù)性要求不高的三級負(fù)荷用戶，或者有備用電源的二級負(fù)荷用戶。

正常供電情況下，所有開關(guān)設(shè)備處在閉合狀態(tài)，即處于“非常態(tài)”，電路中每個斷路器都配有自動裝置，可實現(xiàn)自動跳閘，手動合閘，手動跳閘等動作（能否自動合閘據(jù)已有案例數(shù)據(jù)而言無法得知）。該系統(tǒng)為10kV系統(tǒng)，多為中性點不接地系統(tǒng)。

5 故障狀態(tài)分析

5.1 1#號主變二次側(cè)單相接地

二次電路發(fā)出警報，但斷路器911不會跳閘，因為在中性點不接地系統(tǒng)中，單相接地的短路電流很小，設(shè)計為不跳閘更能提高供電可靠性。在2小時內(nèi)，值班人員聽到警報盡快檢查1#的故障點排除故障。

5.2 2#號主變兩相短路

912處TA感應(yīng)到故障電流，通過二次電路控制斷路器912自動跳閘，并發(fā)出燈光或音響信號，提醒操作人員將斷路器kk開關(guān)置為跳閘狀態(tài)，并斷開兩側(cè)隔離開關(guān)，對2#處進(jìn)行故障搶修。

6 結(jié)束語

通過對某工廠的高壓配電間的原理分析，創(chuàng)新性地對該高壓配電間的安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，提高了配電的穩(wěn)定性和可靠性。經(jīng)現(xiàn)場結(jié)果的分析比對，驗證了該方案的可行性。對實際工程設(shè)計，尤其是對于配電系統(tǒng)的規(guī)劃方案，具有一定的實踐意義和價值。

參考文獻(xiàn)

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