配电系统解决方案

配电系统解决方案
高压配电系统解决方案

 

  传统上将电力系统划分为发电、输电和配电三大组成系统。

  发电系统发出的电能经由输电系统的输送,最后由配电系统分配给各个用户。

  一般地,将电力系统中从降压配电变电站(高压配电变电站)出口到用户端的这一段系统称为配电系统。

配电系统是由多种配电设备(或元件)和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。

配电系统的组成

  在我国,配电系统可划分为高压配电系统、中压配电系统和低压配电系统三部分。

  由于配电系统作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户,它的完善与否直接关系着广大用户的用电可靠性和用电质量,

  因而在电力系统中具有重要的地位。

我国配电系统的电压等级,根据《城市电网规划设计导则》的规定,220kV及其以上电压为输变电系统,3563110kV为高压配电系统,106kV为中压配电系统,380220V为低压配电系统。

配电系统变压器异常运行方式

  变压器的安全运行管理工作是我们日常工作的重点,通过对变压器的异常运行情况、常见故障分析的经验总结,将有利于及时、准确判断故障原因、性质,及时采取有效措施,确保设备的安全运行。

  变压器是输配电系统中极其重要的电器设备,根据运行维护管理规定变压器必须定期进行检查,以便及时了解和掌握变压器的运行情况,及时采取有效措施,力争把故障消除在萌芽状态之中,从而保障变压器的安全运行。变压器异常运行和常见故障如下:

  一、 变压器声音出现异常的情况。

  二、 在正常负荷和正常冷却方式下,变压器出现油温不断升高的情况。

  三、 变压器绝缘油颜色出现显著变化的情况。

  四、 油枕或防爆管出现喷油的情况。

  五、 出现三相电压不平衡的情况。

  六、 继电保护发生动作的情况。

  七、 绝缘瓷套管出现闪络和爆炸的情况。

  八、 分接开关出现故障的情况。

根据 IEC 规定的各种保护方式、术语概念,低压配电系统按接地方式的不同分为三类,即 TT TN IT 系统,分述如下。

低压配电系统的基本方式

  1 TT 方式供电系统 TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称为保护接地系统,也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地;第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接,而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地,这种供电系统的特点如下。

  (1)当电气设备的金属外壳带电(相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电)时,由于有接地保护,可以大大减少触电的危险性。但是,低压断路器(自动开关)不一定能跳闸,造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压,属于危险电压。

  (2)当漏电电流比较小时,即使有熔断器也不一定能熔断,所以还需要漏电保护器作保护,困此 TT 系统难以推广。

  (3TT 系统接地装置耗用钢材多,而且难以回收、费工时、费料。

  现在有的建筑单位是采用 TT 系统,施工单位借用其电源作临时用电时,应用一条专用保护线,以减少需接地装置钢材用量。

  把新增加的专用保护线 PE 线和工作零线 N 分开,其特点是:①共用接地线与工作零线没有电的联系;②正常运行时,工作零线可以有电流,而专用保护线没有电流;③ TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。

  2TN 方式供电系统 这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统,用 TN 表示。它的特点如下。

  (1)一旦设备出现外壳带电,接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流,这个电流很大,是 TT 系统的 5.3 倍,实际上就是单相对地短路故障,熔断器的熔丝会熔断,低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸,使故障设备断电,比较安全。

  (2TN 系统节省材料、工时,在我国和其他许多国家广泛得到应用,可见比 TT 系统优点多。 TN 方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C TN-S 等两种。

  3 TN-C 方式供电系统 它是用工作零线兼作接零保护线,可以称作保护中性线,可用 NPE 表示

  4 TN-S 方式供电系统 它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统,称作 TN-S 供电系统, TN-S 供电系统的特点如下。

  (1)系统正常运行时,专用保护线上不有电流,只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压,所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上,安全可靠。

  (2)工作零线只用作单相照明负载回路。

  (3)专用保护线 PE 不许断线,也不许进入漏电开关。

  (4)干线上使用漏电保护器,工作零线不得有重复接地,而 PE 线有重复接地,但是不经过漏电保护器,所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

  (5TN-S 方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程工工前的“三通一平”(电通、水通、路通和地平——必须采用 TN-S 方式供电系统。

  5TN-C-S 方式供电系统 在建筑施工临时供电中,如果前部分是 TN-C 方式供电,而施工规范规定施工现场必须采用 TN-S 方式供电系统,则可以在系统后部分现场总配电箱分出 PE 线, TN-C-S 系统的特点如下。

  (1)工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通,如图 1-5ND 这段线路不平衡电流比较大时,电气设备的接零保护受到零线电位的影响。 D 点至后面 PE 线上没有电流,即该段导线上没有电压降,因此, TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压,然而又不能完全消除这个电压,这个电压的大小取决于 ND 线的负载不平衡的情况及 ND 这段线路的长度。负载越不平衡, ND 线又很长时,设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大,而且在 PE 线上应作重复接地。

  (2PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器,因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

  (3)对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外,其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联, PE 线上不许安装开关和熔断器,也不得用大顾兼作 PE 线。

  通过上述分析, TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时, TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是,在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时,必须采用 TN-S 方式供电系统。

  6IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地。第二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。

  IT 方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格地连续供电的地方,例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差,电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统,即使电源中性点不接地,一旦设备漏电,单相对地漏电流仍小,不会破坏电源电压的平衡,所以比电源中性点接地的系统还安全。

但是,如果用在供电距离很长时,供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时,漏电电流经大地形成架路,保护设备不一定动作,这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。

配电系统节能改造

  中国地区和企业的供配电系统,电能浪费很大,其问题是多方面的,主要问题及解决措施如下述。

   电网容量与负荷不匹配

  随着经济的发展和人民生活水平的提高,用电量迅速增加,原建配电网的设备和导线均与用电量不相匹配,不少地方超负荷运行,不仅影响供电安全,还大大增加了配电系统的损耗。节能改造的办法就是更新线路与设备。

   供电电压不合理

  有些地区和许多较大型用电单位的供电电压偏低,如过去规定企业进线电压应为6千伏,中间需经过多次降压,既需较多的建设资金,又增加了系统的电力损耗。适当提高供电电压,将原二次乃至三次降压减少为一次,可大大减少供电系统的设备与线路损耗。

   布局不合理

  许多地区的用电户和企业的用电设备远离配电中心,使得低压(0.4千伏)送电距离过长,造成很大的线路损耗和电压降落。这种情况在旧的大、中型企业中普遍存在,原因是当时设计规定配电中心要建在企业的引进电源的一端。改善的措施是在保证安全的前提下,尽量移近配电中心与用电设备的距离,将原来低压长距离送电改为高压长距离、低压短距离送电,可以大大减少送电线路的损耗。

   无功功率短缺

  随着经济的发展,供配电系统中感性负荷迅速增加,众多的配电变压器和电动机处于低负荷率的非经济运行状态,造成供配电系统无功功率的大量需求,如不及时补充,将引起供电电压质量下降,系统损耗增加,既要浪费电能,又将影响供配电设备的使用率,甚至造成事故。解决以上问题的技术措施是在供电方和用电方加装补偿电容,前者称集中补偿,直接受益者是供电部门,用户的效益来自少受功率因数不达标的罚款;后者称为就地补偿,直接受益者是用户,主要是减少线路损耗。无功补偿的效益除上述之外,还可以增大发电机、变压器等设备的利用率,降低供电成本,提高系统运行的安全性。

   配电设备陈旧落后

  我国在用的配电设备如配电变压器及各类开关,许多是陈旧落后的,由于资金不足和相关部门节能意识不够等原因,不能及时更新,结果浪费了大量电能。如配电变压器的空载损耗60年代初的ST型变压器是70年代初期产品S1型变压器的1.32倍,S1系列又比S6系列的大约14%,而90年代后期以前应用的S7系列变压器又比S6系列的小45%90年代末国家推广使用的S9系列变压器的空载损耗和负载损耗更小。其它如电磁开关、电缆接头及连接金具等情形类似。如能及时更新这些陈旧落后的配电设备,可使配电系统减少大量无谓的电能浪费。

 

 

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