搞清楚供配电电路的概念

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：供配电电路是指用于提供、分配和传输电能的电路，其目的是为家庭生活和工业生产提供和分配电能，它是电力系统重要的组成部分。图3-1所示为供配电电路的结构关系。高压熔断器高压熔断器是用于保护高压供配电电路中设备安全的装置，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。电流互感器通过线圈感应的方法检测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。

供配电电路是指用于提供、分配和传输电能的电路，其目的是为家庭生活和工业生产提供和分配电能，它是电力系统重要的组成部分。通常按其所承载电能类型的不同可分为高压供配电电路和低压供配电电路两种。图3-1所示为供配电电路的结构关系。

图3-2 典型高压供配电电路的示意图

1.高压供配电电路的特征

从发电厂到用户的传输距离很长，超高压电源需要经过多次变换、传输变成低压后才能到达用户，该过程中的供配电电路就是高压供配电电路。

通常高压供配电电路是指6～10kV的供电和配电电路，主要实现将电力系统中的35～110kV的供电电源电压下降为6～10kV的高压配电电压，并供给高压配电所、车间变电所和高压用电设备等。图3-2所示为典型高压供配电电路的示意图。

图3-3 高压供配电电路的应用

图3-3所示为高压供配电电路的应用。高压供配电线路应用于各种电力传输、变换和分配的场所，如常见的高压架空线路、高压变电所、车间或楼宇变电所等。

【注意】

一般为了降低电能在传输过程中的损耗，在跨省、市远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线路中的过程，即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。

图3-4所示为典型高压供配电电路的结构。从图中可以看出，高压供配电电路是将各种高压变配电电气部件按照一定的接线方式连接起来的电路，其中高压变配电电气部件的体积一般较大，外形特点十分突出。

图3-4 典型高压供配电电路的结构（高压变电所的主接线图）

该高压供配电电路主要由输入母线（WL）、电力变压器（T₁、T₂）、电压互感器（TV1）、电流互感器（TA）、多个高压隔离开关（QS1～QS9等）、多个高压断路器（QF1～QF4等）、多个高压熔断器（FU1～FU3）、避雷器（F₁～F₄）、电缆以及两段母线（WB1、WB2）构成的。

提问

为什么高压供配电电路都是采用单线连接的呢？不是应该有三根相线吗？

回答

单线连接表示高压电气设备的一相连接方式，而另外两相则被省略，这是因为三相高压电气设备中三相接线方式相同，即其他两相接线与这一相接线相同。这种高压供配电电路的单线电路图，主要用于供配电电路的规划与设计、有关电气数据的计算、选用、日常维护、切换回路等的参考。

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的主要部件的图形符号和文字符号代表的含义后，还应了解各部件的功能特点，以便对电路进行分析识读，下面将介绍几种常用的高压供配电电路中的高压电气部件。

（1）高压断路器

高压断路器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线路中发生短路故障时，高压断路器会自行断路进行保护。图3-5所示为高压断路器的实物外形。

图3-5 高压断路器的实物外形

（2）高压隔离开关

高压隔离开关用于隔离高压电，保护高压电气设备的安全，需要与高压断路器配合使用，高压隔离开关不具备灭弧的功能，因此不能用于会产生电弧的场合（强电流）。图3-6所示为高压隔离开关的实物外形。

（3）高压熔断器

高压熔断器是用于保护高压供配电电路中设备安全的装置，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3-7所示为高压熔断器的实物外形。

图3-6 高压隔离开关的实物外形

图3-7 高压熔断器的实物外形

（4）电流互感器

电流互感器是用来检测高压供配电电路中电流的装置，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、远程控制等方面。

电流互感器通过线圈感应的方法检测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3-8所示为电流互感器的实物外形。

图3-8 电流互感器的实物外形

【注意】

电流互感器可对高压供配电电路中的电流进行栓测，因此该电气部件常与电流表配合使用，用于检测电路中电流的大小，如图3-9所示。

图3-9 电流互感器与电流表的应用

（5）电压互感器

电压互感器是一种把高电压按比例关系变换成100V或更低等级次级电压的变压器，通常与电流表或电压表配合使用，指示线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线路的工作状态，安全性好。图3-10所示为电压互感器的实物外形。

图3-10 电压互感器的实物外形

【注意】

电压互感器可将高压供电按比例转换成低电压，因此该电气部件常与电压表配合使用，用于检测电路中电压的大小，如图3-11所示。

图3-11 电压互感器与电压表的应用

（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3个端子，内部有3个电容器（制成一体），分别接到三相电源上，与负载并联，用于补偿相位延迟的无效功率，提高供电效率。图3-12所示为高压补偿电容器的实物外形及电路连接。

图3-12 高压补偿电容器的实物外形及电路连接

（7）电力变压器

电力变压器是高压供配电电路中最重要的特征部件，用于实现电能的输送、电压的变换。在远程传输时，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，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，电力变压器可分为高压单相变压器和高压三相变压器两种，如图3-13所示。

图3-13 电力变压器的实物外形及内部结构

图3-13 电力变压器的实物外形及内部结构（续）

（8）计量变压器

计量变压器是采用变压器耦合的方式将高压转换成低压，用于检测高压供电电路的电压和电流。将感应出的信号再去驱动用来指示电压和指示电流的表头，以便观察变配电系统的工作电压和工作电流。图3-14所示为计量变压器的实物外形及应用。

图3-14 计量变压器的实物外形及应用

（9）避雷器

避雷器是在供电系统受到雷击时快速放电的装置，从而保护变配电设备免受瞬间高电压的危害，避雷器通常安装于带电导线与地之间，与被保护的变配电设备呈并联状态。图3-15所示为避雷器的实物外形。

图3-15 避雷器的实物外形

（10）继电器

继电器是一种电子控制器件，具有控制系统和被控制系统两大部分，通常应用于自动控制电路中，实际上就是一个用较小的电流控制较大电流的“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护和线路转换等功能。

高压供配电电路中常用的继电器主要有漏电保护继电器和过电流保护继电器，如图3-16所示。

图3-16 继电器的实物外形

其中，漏电保护继电器通常与零序电流互感器接在一起，是瞬时动作的过电流保护继电器，主要作用是在高压供配电电路中发生漏电情况时及时进行断电保护。

过电流保护继电器用于检测高压供配电电路中是否有过电流的情况，如有过电流情况会对真空断路器进行控制使之断路。

（11）母线

母线是一种汇集、分配和传输电能的装置，主要应用于变电所中各级电压配电装置、变压器与相应配电装置的连接等，常见的母线主要有矩形或圆形截面的裸导线或绞线，如图3-17所示。

图3-17 母线的实物外形

【注意】

母线多是由铜排或铝排制作而成，按其外形和结构可分为硬母线、软母线和封闭母线等。其中，硬母线一般使用在主变压器至配电室内，其优点是施工安装方便，运行中变化小，载流量大，但造价较高。软母线用于室外，因空间大，导线有所摆动也不致于造成线间断路。软母线旋工简便，造价低廉。

2.低压供配电电路的特征

低压供配电电路是指380V/220V的供电和配电电路，主要实现对交流低压的传输和分配。图3-18所示为典型低压供配电电路的示意图。

低压供配电电路应用于交流380V/220V供电的场合，如各种住宅楼用电或照明供配电、公共设施照明供配电、企业车间设备供配电、临时建筑工地供配电等，如图3-19所示。

一般情况下，车间、建筑场地等动力用电电压多为380V（三相电），可直接由车间或楼宇变电所降压、传输和低压配电设备分配后得到；照明用供配电电压为220V（单相电），是由变电所转换而来，实际上是由380V三相电中其中任意一相与零线构成单相电，经一定低压配电设备分配后得到。

图3-20所示为典型低压供配电电路的结构。从图中可以看出，低压供配电电路是将各种低压电气部件按照一定的接线方式连接起来的电路。

该低压供配电电路主要由带漏电保护的断路器QF1、电度表、用户总断路器QF2、QF3和分支断路器QF4～QF11等构成的。

不同的低压供配电电路，所采用的低压供配电的设备和数量也不尽相同，熟悉和掌握低压供配电电路中的主要部件的图形符号和文字符号的含义，了解各部件的功能特点，以便于对电路进行分析识读。下面介绍几种常用的低压供配电电路中低压电气部件。

（1）低压断路器

低压断路器又称空气开关，主要用于接通或切断供电线路且具有过载、短路或欠电压保护的功能，常用于不频繁接通和切断的电路环境中。根据具体功能不同，低压断路器主要有普通塑壳断路器和漏电保护器两种，图3-21所示为低压断路器的实物外形。

图3-18 典型低压供配电电路的示意图

图3-19 低压供配电电路的应用

图3-20 典型低压供配电电路的结构（多层住宅低压供配电电路）

图3-21 低压断路器的实物外形

图3-21 低压断路器的实物外形（续）

提问

漏电保护器是断路器的一个种类吗？有什么特别的功能？

回答

漏电保护器又称漏电保护开关，实际上是一种具有漏电保护功能的开关，低压供配电电路中的总断路器一般选用该类断路器，这种开关具有漏电、触电、过载、短路的保护功能，对防止发生触电或因漏电而引起的火灾事故有明显的效果。

（2）低压熔断器

低压熔断器在低压供配电系统中用作线路和设备的短路及过载保护，当低压供配电电路正常工作时，熔断器相当于一根导线，起通路作用；当通过低压熔断器的电流大于规定值时，低压熔断器会使自身的熔体熔断而自动断开电路，从而对低压供配电电路上的其他电器设备起到保护作用。图3-22所示为低压熔断器的实物外形。

图3-22 低压熔断器的实物外形

（3）低压开关

低压开关是指在电路中起通断、控制、保护以及调节作用的电气部件，在低压供配电电路中较常用的低压开关主要有开启式负荷开关，其主要作用是在带负荷状态下可以接通或切断电路，通常应用在电气照明电路、电热回路、建筑工地供电、农用机械供电或是作为分支电路的配电开关。图3-23所示为开启式负荷低压开关的实物外形。

图3-23 开启式负荷低压开关的实物外形

（4）电度表

电度表又称电能表，是用来计量用电量的器件，有三相电度表和单相电度表之分，图3-24所示为电度表的实物外形。

图3-24 电度表的实物外形

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