高压供配电电路结构分析

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：放射式连接的高压供配电电路放射式连接的高压供配电电路是由变配电所的母线引出高压线缆与区域配电所的变压器进行连接。图6-11 高压供配电电路的基本应用高压供配电电路是由各种高压供配电器件和设备组合连接所形成的，高压供配电电路中电气设备的接线方式和连接关系都可以利用电路图进行表示。

从发电厂到用户之间的传输距离较长，而且需要经过多次变换。超高压电源需要经多次变换和传输变成低压后才能到达用户。高压供配电电路是指将超高压或高压经过的变配电设备按照一定的接线方式连接起来的电路。其主要作用是将发电厂输出的高压电进行传输、分配和降压后输出，并使其作为各种低压供配电电路的电能来源，图6-7所示为典型高压供配电电路的结构组成。

图6-3 高压变配室室内设备的连接关系

图6-4 高压电源绝缘线的引入端结构

图6-5 高压电缆的引入方式

图6-6 高压电缆埋地引入方式

图6-7 高压供配电电路的结构组成

1.高压供配电电路之间的连接方法

常见的高压供配电电路之间的连接方式可以分为三种：放射式、树干式和环形式，不同的高压供配电电路连接方式具有不同的优势。

（1）放射式连接的高压供配电电路

放射式连接的高压供配电电路是由变配电所的母线引出高压线缆与区域配电所的变压器进行连接。放射式连接可以分为单回路放射式连接和双电路放射式连接，如图6-8所示。

（2）树干式连接的高压供配电电路

树干式连接的高压供配电电路是由变配电所的母线引出一条高压线缆，由该高压线缆为某个区域变压所进行供电，如图6-9所示。

（3）环形连接高压供配电电路

环形式连接高压供配电电路是通过变电母线输出的高压线缆形成环形连接方式，在该线缆上连接多个区域变电所，如图6-10所示。

图6-8 放射式连接的高压配电系统

图6-8 放射式连接的高压配电系统（续）

图6-9 树干式连接的高压供配电电路

图6-10 环形式连接的高压供配电电路

提问

通常情况下，高压供配电电路都应用在那些场合？

回答

超高压和高压供配电电路应用于各种电力传输、变换和分配的场所，例如，常见的高压架空电路、高压变电所、车间或楼宇变电所等，如图6-11所示。为了降低电能在传输过程中的损耗，一般在跨省、市运距离电力传输系统中，采用超高压或高压（＞100kV），在中短距离的电力传输系统中采用较高的电压（＞35kV），在近距离的高压向低压分配和传输中采用基本高压电（＜10kV）。因而从发电厂或水电站输出电能到分配到各低压配电电路中的过程，即是高压或超高压电的供应、传输、分配的过程。在这个过程中需要一些传输、变换、开关和控制装置。

回答

图6-11 高压供配电电路的基本应用

高压供配电电路是由各种高压供配电器件和设备组合连接所形成的，高压供配电电路中电气设备的接线方式和连接关系都可以利用电路图进行表示。在对高压供配电电路进行检修之前，应当先了解高压供配电电路中的主要器件和设备的连接关系，并通过识读高压供配电电路的电路图，做好供配电电路的故障分析。

例如，图6-12所示为典型的高压供配电电路（高压变电所的主接线图），可以根据电路图中的各个符号和标识建立起与实物对应的关系。该高压供配电电路是由降压变电所、母线WB1、WB2、WB3、电力变压器（T₁、T₂）、高压电压互感器（TV1、TV2）、高压电流互感器（TA1～TA4）、高压隔离开关（QS1～QS11等）、高压断路器（QF1～QF3等）、高压熔断器（FU1～FU4）以及避雷器（F₁、F₂）等构成。

图6-12 典型的高压供配电电路

从图6-12中可以看出，由高压变电所将超高压变成高压后通过高压线缆连接器与区域变电所的高压线缆进行连接，同时经两个高压隔离开关（QS1～QS2）送入区域变电所的母线WB1。当两个高压变电所同时供电时，高压隔离开关QS3断开，若其中一个高压变电所发生故障或高压线缆有故障时，可以将高压隔离开关QS3闭合，由一所高压变电所为区域变电所进行供电。经过母线WB1后，一路经高压隔离开关QS5、高压跌落式熔断器FU1、高压电流互感器TA1送入电力变压器T₁，经T₁降压后变成较低的中低压，再经断路器QF1、隔离开关QS8、电流互感器TA3后送入母线WB2上；同时WB1母线经隔离开关QS4、熔断器FU2、电压互感器TV1和避雷器F₁接地对供电系统进行保护。WB1的右路输出的供电系统与上述供电系统的结构完全相同。

不同的高压供配电电路，所采用的高压供配电的设备和数量也不尽相同。熟悉和掌握高压供配电电路中主要部件的图形符号和文字符号的代表含义，还应了解各部件的功能特点，以便于对供配电电路进行检修，下面介绍几种高压供配电电路中常用的高压电气设备。

2.高压供配电电路中常用的高压电气设备

（1）高压断路器

高压断路器（QF）是高压供配电电路中具有保护功能的开关装置。当高压供配电的负载电路中出现短路故障时，高压断路器会自行断开对整个高压供配电电路进行保护，防止因短路造成电路中其他设备的故障。图6-13所示为高压供配电电路中常用的高压断路器实物外形。

图6-13 高压供配电电路中常用的高压断路器实物外形

（2）高压隔离开关

高压隔离开关（QS）在高压供配电电路中用于隔离高压电压，保护高压电气设备的安全，使用时需与高压断路器配合使用。高压隔离开关没有灭弧的功能，因此不能将其用于会产生电弧（强电流）的场合（电路）中。图6-14所示为高压供配电电路中常用的高压隔离开关实物外形。

图6-14 高压供配电电路中常用的高压隔离开关实物外形

图6-14 高压供配电电路中常用的高压隔离开关实物外形（续）

【资料】

当高压隔离开关发生故障时，无法再保证检测电路与带电体之间进行隔离，可能会导致需要被隔离的电路带电，从而可能导致触电事故。

（3）高压熔断器

高压熔断器（FU）在高压供配电电路中是用于保护设备安全的装置，当高压供配电电路中出现过电流的情况时，高压熔断器会自动断开电路，以确保高压供配电电路及设备的安全。图6-15所示为高压供配电电路中高压熔断器的实物外形。

图6-15 高压供配电电路中高压熔断器的实物外形

图6-15 高压供配电电路中高压熔断器的实物外形（续）

【资料】

当高压熔断器发生故障时，可能会导致高压供配电电路中出现过电流情况，从而导致该供电系统中的线缆和电气设备发生损坏。如高压熔断器本体发生损坏，会导致其连接的高压供电电路大面积停电。此时应当对该高压供配电电路中的其他电气设备进行检查，当所有的故障排除后，方可更换高压熔断器。

（4）高压电流互感器

高压电流互感器（TA）在高压供配电电路中是用来检测电路流过电流的装置，用于驱动电流表提示电流或用于过电流保护。它是一种将大电流转换成小电流的变压器，是高压供配电电路中的重要组成部分，被广泛应用于继电保护、电能计量、远方控制等方面。电流互感器通过线圈感应的方法检测出电路中流过电流的大小，以便在电流过大时进行报警和保护。图6-16所示为高压供配电电路中高压电流互感器的实物外形。

图6-16 高压供配电电路中高压电流互感器的实物外形

图6-16 高压供配电电路中高压电流互感器的实物外形（续）

【资料】

当高压电流互感器出现故障时，会导致与该高压电流互感器进行连接的电路发生停电的故障或过载故障，甚至可能导致整个变压站发生电力瘫痪。

（5）高压电压互感器

图6-17 高压供配电电路中高压电压互感器的实物外形

高压电压互感器（TV）在高压供配电电路中是用于把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的次级电压的变压器，用于驱动电压表指示电压值或用于过电压保护。它实际上就是一个变压器，通常与电压表配合使用，指示电路的电压值和电流值，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以用低压电器设备指示高压电路的工作状态，安全性好。图6-17所示为高压供配电电路中高压电压互感器的实物外形。

【资料】

当高压电压互感器发生故障时，同样可能导致监控或检测设备工作失常，也可能引发供电故障。

（6）高压补偿电容器

高压补偿电容器是一种耐高压的大型金属壳电容器。它有三个端子，其内分别有三个电容器（制成一体），分别接到三相电源上，与负载并联，用以补偿相位延迟的无效功率，提高供电效率。图6-18所示为高压供配电电路中高压补偿电容的实物外形。

图6-18 高压供配电电路中高压补偿电容的实物外形

（7）电力变压器

电力变压器（T）在高压供配电电路中是最重要的特征元件，用于实现电能的输送、电压的变换。在远程传输时，用于将发电站送出的电源电压升高，以减少在电力传输过程中的损失，便于长途输送电力；在用电的地方，同样可以经过变压器将高压降低，供用电设备和用户使用。

根据电力变压器相数的不同，电力变压器可分为单相电力变压器和三相电力变压器。图6-19所示为高压供电电路中变压器的实物外形。

（8）避雷器

避雷器（F）是当高压供配电电路遇到雷击时快速进行放电的装置，也可以在高压供配电电路中的电路聚集过多的电荷（或静电）时，进行放电工作，从而可以保护变配电设备免受瞬间过电压的危害。当电路或设备正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证变配电系统正常供电。图6-20所示为高压供电电路中避雷器的实物外形与图形符号。避雷器通常用于带电导线与地之间，与被保护的变配电设备呈并联状态。