淺析配電間高壓側主接線的構成原理與安全性方案

彭志云+++王惜民

摘 要：電力系統行業持續穩定發展，為國民經濟工業的騰飛提供堅實的保障。文章針對某一典型配電系統進行了分析與改進。其中，首先闡述了工廠電氣設備的核心功能定位，進而對高壓配電間的供配電和布局進行了深度解構和剖析，并在配電系統運行方式的構想上提出改良方案。最后，對配電網絡可能出現的安全隱患創新性地設計了解決方案。結果表明，該套方案具有良好的工程實踐性和有效性。

關鍵詞：供配電；電氣設備；運行方式；故障狀態分析

引言

近年來，電力工業作為國民經濟的基石，堅持穩定發展、改良創新。其中，電力系統是由火力發電廠、水電站和風電場等發電單位和各級變壓器、輸電線路和各類型負荷共同組成的有機整體。電力系統由其電壓等級和相關作用，可以分為一次部分和二次部分。

配電網絡是指電力系統較高等級電壓經降壓變壓器分配輸送到工廠、市政用電的電力系統網絡。

本文重點對某工廠的高壓配電間進行了詳細的原理分析，并創新性地對該高壓配電間的安全防護系統進行了設計。

1 配電間一次接線網絡構架

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

圖1 高壓配電間一次接線圖

其結構如下：

（1）進線柜構成：電纜——隔離開關GN19-10——電流互感器LQJ-10——高壓斷路器SN10-10——隔離開關GN19-10

（2）計量柜構成：隔離開關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GN19-10

（3）過線柜構成：母線的三相線

（4）變壓器控制保護柜1B構成：隔離開關GN19-10——高壓斷路器SN10-10——電流互感器LQJ-10——隔離開關GN19-10（——變壓器）

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

（6）變壓器控制保護柜2B構成：隔離開關GN19-10——高壓斷路器SN10-10——電流互感器LQJ-10——隔離開關GN19-10（——變壓器）

2 設備基本原理和功能

高壓斷路器：一種通過滅弧裝置實現電路的關斷與接通的開關設備。其特點是能在發生短路危險時快速而安全地切斷短路電流。本次案例系統中所用高壓斷路器型號為SN10-10，表明它是戶內式少油斷路器，額定電壓為10kV。當斷路器跳閘時，產生電弧，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、節省油和鋼材，價格低等優點，但不宜頻繁操作，檢修復雜，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：能夠很好地隔離高壓電源，確保檢修和運行維護時設備和人員的安全。本次案例系統里采用的高壓隔離開關型號為GN19-10，表明它是戶內式隔離開關，額定電壓為10kV。

高壓熔斷器：當通過熔斷器的電流達到一定數值時，其內部材料發出的熱量足以將溶體斷開，從而將電路切斷，以保護重要設備的電路。其實際使用場景是在發生短路、過負荷等情況下的保護。本次案例系統采用的高壓熔斷器型號為RN2-10，表明它是戶內式熔斷器，額定電壓為10kV。RN2型熔斷器為保護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：防止電力系統中的電氣設備被過電壓侵襲所設置的保護設備。本次案例系統中采用的避雷器型號是FZ-10閥型避雷器。

3 接線圖詳細解構與分析

本節將重點分析每個設備存在于該處的原因，以及每個設備設計在該處的作用。

圖2 配電室原圖

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

（2）隔離開關在這里的作用是確保電路斷開以及保證安全狀態檢修斷路器。

（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作為過電流保護和控制）。

（4）隔離開關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TV，在電流達到閾值后將熔斷以保護TV。

（5）又進線柜接入右側的母線，該母線連有三組設備（或出線）。

（6）其中通過9111、911、TA、9113接入出線側的1號和3號主

變，其原理同進線端的“設備組1）”，接入2號主變的原理也同上。

（7）右側母線第三部分通過隔離開關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，而電壓互感器用于補償無功功率，改善功率因數。

4 運行方式的解構與剖析

系統采用一次側單母線不分段接線形式。

采用該接線形式的原因：一次側系統中只有一根進線，而當只有一路電源進線時，常采用這種接線，每路進線和出線裝設一只隔離開關和斷路器。

優點：接線簡單清晰，使用設備少，經濟性比較好。由于接線簡單，操作人員發生誤操作的可能性就小。

缺點：可靠性和靈活性差。當電源線路、母線或母線隔離開關發生故障或進行檢修時，全部用戶供電中斷。

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

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

5 故障狀態分析

5.1 1#號主變二次側單相接地

二次電路發出警報，但斷路器911不會跳閘，因為在中性點不接地系統中，單相接地的短路電流很小，設計為不跳閘更能提高供電可靠性。在2小時內，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感應到故障電流，通過二次電路控制斷路器912自動跳閘，并發出燈光或音響信號，提醒操作人員將斷路器kk開關置為跳閘狀態，并斷開兩側隔離開關，對2#處進行故障搶修。

6 結束語

通過對某工廠的高壓配電間的原理分析，創新性地對該高壓配電間的安全防護系統進行了設計，提高了配電的穩定性和可靠性。經現場結果的分析比對，驗證了該方案的可行性。對實際工程設計，尤其是對于配電系統的規劃方案，具有一定的實踐意義和價值。

參考文獻

[1]高元楷.東北電業管理局調查局.電力系統操作和計算[M].北京：水利電力出版社，1977.

[2]何仰贊.電力系統分析（上冊）[M].3版.武漢：華中科技大學出版社，2002.