光伏人应该了解的供配电基础(1)

光伏人应该了解的供配电基础(1)

一、供电电压与用电电压

1.供配电系统的电源与负荷

  负荷是供配电系统的服务对象,电源是服务得以实施所依赖的资源。了解负荷与电源,是构造一个供配电系统的前提。

  供配电系统的负荷就是用电设备。用电设备额定电压(简称用电电压)主要有10kV380/220V两类

  供配电系统的电源,主要由电力公司通过供电线路提供,通常称为市电电源,也有部分供配电系统设置有自备电源。市电电源可以由架空线或电力电缆引入,自备电源有柴油发电机、蓄电池逆变电源系统等。

2.供电电压、用电电压及相互关系

  供电企业向电力用户提供的电源的标称电压,称为供电电压。供电电压量值主要与系统规模有关,这里的系统规模含有负荷量值与分布区域两重含义。一般来说,系统规模越大,供电电压越高。常用的供电电压有10kV380/220V。另外6kV、20kV、35kV110kV电压也有所采用。

  用电设备的额定电压,称为用电电压。

  供电电压通常高于或等于用电电压,供配电系统的电压层次中,必须包含与用电电压相对应的电压等级。

二、三种不同电压层次的供配电系统

  当供电电压高于用电电压时,因供配电系统必须具有与用电电压相对应的电压等级,因此需要进行电压等级变换;而当供电电压等于用电电压时,不需要进行电压等级变换。根据供电电压与用电电压的差异,以及负荷的规模等因素,产生了供配电系统不同的电压层次结构。

1.二次降压的供配电系统

  对于一些大型工业企业或特大型建筑群,一般采用二次降压的供配电系统。二次降压供配电系统供电电压一般为110kV(老系统多为35kV),经总降压变电所降为10kV(老系统多为6kV)后送至各次级变配电所,再由各次级变配电所降为380/220V向低压用电设备配电,次级变配电所也直接向10kV用电设备配电。

  这种系统中,供电电压经过了两次电压等级变换,因此叫做二次降压的供配电系统。

2.一次降压的供配电系统

  对中型企业、单体高层建筑或一般规模的建筑小区,大多采用一次降压的供配电系统。这种系统供电电压一般为10kV,经变配电所降为380/220V后向低压用电设备供电。

  一次降压的供配电系统并不一定只有一个变配电所,如高层住宅小区常设置一个10kV公用变配电所,它除了接受电力系统电能、将电压降为380/220V向小区公用设施配电外,还将10kV电能分配至各建筑组团,再由各建筑组团的专用变配电所将电压降为380/220V,供住户使用。

3.低压直供的供配电系统

  这种系统主要对商业店面、小型工厂或作坊、零散住户供电,供电电压为380/220V,无变电环节。

  出于安全上的原因,有的供配电系统中还使用220V以下的电压,其中主要为50V以下的电压,称为特低电压(ELV)。特低电压的应用属于用电技术的范畴,可参阅电气安全的相关书籍。

三、主结线所要表达的信息

1.问题的由来

  变配电所是供配电系统的重要设施,它除了具有变换电压等级、接受与分配电能的功能以外,还承担着对系统的运行状态进行监视与控制等任务,在供配电系统中起着枢纽的作用。变配电所的电气系统分为一次与二次系统两部分,电气主结线主要表达的是一次系统的结构特征。

  从负荷的角度看,变配电所是一个处于电源地位的供电设施,但这个电源自身并不生产电能,而是接受电力系统的电能,并转供给负荷。因此,变配电所除了变换电压等级外,还承担了接受电能(简称受电)与供给电能(简称馈电)的双重任务。针对不同的电源与负荷情况,以及系统对可靠性、经济性、运行灵活性等的不同要求,变配电所应具有不同的电气结构来与之相适应,这就是变配电所电气主结线问题的由来。

2.变配电所电气主结线的含义

  简单地说,反映变配电所受、馈电方式的一次系统电气连接,就是变配电所的电气主结线,它主要包括拓扑结构和设备设置两方面内容。

  所谓拓扑结构,是指如何构建受、馈电的通道;而设备设置,则是指需要在这些通道上装设什么电气设备,才能满足运行控制、检修维护等的要求。

 

四、主结线常用设备简介

  此处主要了解一次系统常用的设备名称、图形符号、文字符号及主要功能。当我们将这些设备看成是电力网络的一个组成部分时,又可将这些设备称为网络元件。

1.母线

  母线一般由矩形截面的铜排或铝排构成,电气上相当于一个节点(node),但有充分的长度提供足够的接线位置,是受、馈电转换的枢纽。母线符号如图2-1所示。

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2.断路器

  断路器是一种开关电路的电器,有很强的灭弧能力,除了能投、切正常负荷电流外,还能开断量值很大的短路电流。因为主触头位于灭弧装置内,不能直接观察到其通、断状态,因此检修时不能以已操作开断断路器来确认断电。断路器中可装设若干对与主触头状态一一对应的辅助触点,供控制、保护等使用。断路器符号如图2-2所示。

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3.隔离开关

  隔离开关是一种隔离电路带电与非带电部分的电器,断开时有明显可见的断开点,足以确保证检修安全。隔离开关没有专门的灭弧装置,除投、切很小的电流外,不能投、切负荷电流,更不能断开短路电流。隔离开关符号如图2-3所示。

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4.负荷开关

  负荷开关也是一种开关电路的电器,但灭弧能力不及断路器,只能投、切正常负荷电流和一定程度的过负荷电流,不能开断短路电流。因为灭弧装置相对简单,负荷开关在断开状态时一般有明显可见的断开点,只要断开点间距等条件符合隔离要求,就可具有隔离开关的功能,这种负荷开关又称为负荷隔离开关。负荷开关符号如图2-4所示。

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5.熔断器

  熔断器是一种过电流保护电器,用于自动切断电流超过正常值的电路,切断电路的时间与电流大小呈反相关性,切断电路后不能自行恢复,必须更换熔体。熔断器一般具有很强的灭弧能力,可开断短路电流。熔断器符号如图2-5所示。

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6.电流(电压)互感器

  电流(电压)互感器是一种测量电器,将一次系统的大电流(高电压)转换成标准的小电流(低电压),供二次系统使用,并在电气上隔离一、二次系统。电流互感器符号如图2-6所示,电压互感器符号如图2-7所示。

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7.避雷器

  避雷器是一种过电压保护电器,在供配电系统中用于防止雷电过电压对系统的危害。避雷器符号如图2-8所示。

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原文始发于微信公众号(坎德拉学院):光伏人应该了解的供配电基础(1)

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