高壓配電設備

高壓配電櫃，是指用於電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用的電器產品。

基本介紹

• 中文名：高壓配電設備
• 外文名：igh voltage power distribution equipment

高壓配電設備的選擇

高壓開關櫃的選擇

對於高壓開關櫃的選擇，包括的內容是高壓開關櫃的櫃型選擇（固定式還是手車式）、高壓開關櫃的系列選擇（其中包括是選用少油斷路器還是真空斷路器型）、高壓電器的選擇。

（1）櫃型選擇

通信局（站）在設備的選型上應是立足於國內的產品（國產或合資），要求設備技術先進、質量可靠、運行安全、便於維護、體積小。

（2）櫃體的防護等級標準

目前高壓開關櫃櫃體的防護等級有兩種：

1）IP3X：防止直徑大於2.5mm的固體異物進入櫃內。

2）IP4X：防止直徑大於1mm的固體異物進入櫃內。

（3）高壓電器的選擇

高壓電器選擇的基本要求是保證電氣設備不論在正常運行還是故障情況下運行安全。電器的額定電壓和額定電流必須滿足供電的要求。

1）高壓斷路器的選擇

高壓斷路器的主要參數是額定電壓和額定電流。斷路器的額定電壓要求不小於裝置的工作電壓，而最重要的參數是額定短路開斷電流Id，max及額定短路關合電流。

a．額定短路開斷電流Id，max

當裝置的工作電壓與斷路器的額定電壓相同時，當發生短路故障時，即在斷路器的額定電壓下，斷路器能可靠地切斷最大短路電流。對於斷路器的短路開斷電流Id，max，地方供電部門均有明確的要求。

若裝置的工作電壓低於斷路器的額定電壓時，當發生短路故障時，其短路開斷電流不應大於斷路器的額定短路開斷電流。

b．額定短路關合電流

對斷路器的額定短路關合電流（峰值）的要求：在額定電壓下所能閉合的最大短路電流。一旦斷路器在處於短路狀態下進行合閘時（採用自動重合閘裝置時的幾率較大），斷路器的觸頭應完好無損。

工程中多選用真空斷路器。

2）高壓隔離開關的選擇

高壓隔離開關的選擇應按額定電壓、額定電流、裝置的種類和短路時額定動穩定和熱穩定電流來選擇。應注意的問題是隔離開關不帶滅弧裝置，故不能帶負荷操作。選用隔離開關必須同斷路器配合使用。工程中常用於固定式高壓開關櫃或高壓電源的室內進戶線端。

3）高壓負荷開關的選擇

高壓負荷開關因帶滅弧裝置，故可帶負荷操作。選擇的基本要求除同隔離開關外，對於不配置熔斷器的負荷開關應對其切斷能力進行校驗（同斷路器）。國內目前生產的負荷開關種類較多（帶滅弧裝置、真空式、產氣式、壓氣式），對於後二種需定期進行充氣（SF6）。額定電流等級為125A、200A、630A，多用於環網櫃、箱式變電站，同熔斷器配合使用對變壓器進行直接操作。

4）互感器的選擇

互感器分為電流互感器和電壓互感器二種。它是作為高壓電氣計量、繼電保護不可缺少的電器設備。互感器的準確度等級分為0.2、0.5、1.0、3.0、10五級。對於互感器準確度等級的選擇需根據負荷的要求來選用。電度計量儀表一般選用0.2級或0.5級（需根據地方供電部門的要求），繼電保護則選用3級。

a．電流互感器的選擇

電流互感器的額定電壓必須和供電系統電壓相符，一次額定電流的選擇應使運行電流經常在20%～100%In的範圍內。10kV繼電保護用的電流互感器的一次額定電流一般不大於設備額定電流的1.5倍。電流互感器選擇後，需根據裝設地點進行校驗其熱穩定電流和動穩定電流。

b．電壓互感器的選擇

10kV及以下的電壓互感器按結構分為乾式和油浸二大類。近年來由於新技術的引進，使得電壓互感器的工藝技術在不斷完善，產品運行性能比較穩定。由於油浸電壓互感器體積大、重量重、且互感器的絕緣油在事故情況下易燃易爆的缺點，乾式電壓互感器依靠空氣自然冷卻，具有體積小、重量輕、減小高壓櫃的體積、防火阻燃、防爆等優點。由於高壓真空開關產品的問世，因此環氧樹脂澆注絕緣的乾式電壓互感器目前已在廣泛採用。

選擇電壓互感器時應按額定電壓、裝置類型、結構、準確度等級及副邊負荷確定。在供電系統容量較大的情況下，接於電壓互感器副邊各相負載並不相同，應按三相中最大的一相負荷來選取相應準確度等級的電壓互感器額定容量。選取的電壓互感器額定容量應大於副邊負荷。

高壓配電設備技術指標

（1）使用條件

環境溫度：-5℃～+40C；相對濕度：90%；海拔高度：1000m以下。

（2）開關櫃的技術指標

●額定電壓：12kV；

●額定頻率：50Hz；

●絕緣水平：1min工頻耐壓（相間、對地）為40kV，雷電衝擊耐壓（峰值）為75kV；

●主母線額定電流：630A、1250A、1600A……

●防護等級：外殼IP3X或IP4X（斷路器室門打開時IP2X），按設計要求選用；

●櫃體型式：手車式或固定式（按設計要求選用）。

（3）真空斷路器技術指標

●額定電壓：12kV；

●額定頻率：50Hz；

●絕緣水平：1min工頻耐壓（相間、對地）為40kV，雷電衝擊耐壓（峰值）為75kV；

●額定電流：630A、1250A、1600A……

●額定短路開斷電流（有效值）：≥25kA；

●3s熱穩定電流（有效值）：≥25kA；

●額定動穩定電流（峰值）：≥63kA；

●合閘時間：≤75ms；

●分閘時間：≤45ms；

●操作機構額定電壓：直流220V。

（4）避雷器（氧化鋅）技術指標

●額定工作電壓：12kV；

●額定泄流：40kA；

●雷電衝擊電流：5kA；

●雷電衝擊電流殘壓（峰值）：≤35kA；

●工頻放電電壓：<35kV。

（5）電壓互感器技術指標

●額定電壓：12kV；

●工頻耐壓（1min）：42kV；

●雷電衝擊耐壓（峰值）：75kV；

●額定二次電壓：100/V；

●精度級別：測量精度為0.5級，計量精度為0.2級。

（6）電流互感器技術指標

●額定電壓：12kV；

●工頻耐壓（1min）：42kV；

●雷電衝擊耐壓（峰值）：75kV；

●額定一次電流：5～4000A（根據需要選取）；

●額定二次電流：5A；

●精度級別：測量精度為0.5級，繼保精度為0.5級，計量精度為0.2或0.2S級（根據供電部門要求）。

（7）接地開關技術指標

●額定電壓：12kV；

●額定短時耐受電流：31.5kA；

●額定短時耐受時間：3s；

●額定短路關合能力：80kA；

●閉鎖電磁鐵電源：DC48V，110V，220V；AC110V，220V（按設計要求選用）。

變電所的信號裝置

變電所中電源設備的信號裝置對於運行維護人員來說是十分重要的，使維護人員隨時掌握設備的運行情況。一旦設備出現故障（有燈光顯示和告警），維護人員就能即時處理及排除故障，保證設備的正常運行。

信號裝置

信號裝置包括事故信號及預告信號兩種。

（1）事故信號裝置：及時向維護人員發出斷路器故障跳閘信號的裝置，具有共用的音響和單獨的事故燈光兩種信號。要求維護人員聽、見到告警信號後應及時準確地判斷及處理故障。

（2）預告信號裝置：具有共用的音響和單獨的事故燈光兩種信號。該裝置的作用是及時通知維護人員某一電氣設備發生不正常的運行情況，使維護人員及時了解相關設備的預告信號內容，以排除設備不正常情況的原因。

在設計變電所中電源設備的信號裝置時，為便於區分事故及預告的音響信號，事故信號的音響是選用電笛；預告信號的音響是選用電鈴。

變電所信號裝置類型

變電所信號裝置分為分散式和集中式兩種。

（1）分散式：適於規模比較小的變電所。高壓開關櫃除有開關的工作狀態顯示外，還有高壓設備過流、速斷、接地、低電壓跳閘及變壓器溫度過高、輕、重瓦斯（油浸變壓器）等信號繼電器的掉牌顯示。這種分散式的信號裝置主要用於設備數量少、系統接線簡單、機房有人值班的情況下採用。

（2）集中式：中央信號裝置較常用的大致分為如下幾種。

1）中央解除不可重複動作的中央模擬信號裝置

此種信號裝置主要適用於迴路不多的簡單電信變電所的高壓配電設備。該裝置的優點是實現解除音響信號時，仍有故障或預告的燈光信號及高壓設備信號繼電器的未復歸指示，通過中間繼電器切除警鈴。以故障告警信號裝置為例：這種信號裝置的不足之處是由於當某一迴路斷路器出現故障告警後，由於在排除故障期間音響信號被人為解除，此時另一迴路斷路器故障跳閘時，就不能發出音響信號告警。因維護人員一般習慣於音響告警，為此有可能使維護人員不能及時發現和處理所發生的下一次故障，而影響設備的正常供電。

2）自動復歸可重複動作的中央模擬信號裝置

該種信號裝置適用於大、中型變電所的高壓配電設備。因大中型變電所設備較多且二次接線比較複雜，為此對信號裝置提出了較高的要求。該裝置除對事故及預告信號有中央解除和重複動作外，還具有故障及預告的個別燈光顯示。從而使維護人員能迅速區別所發生的事故或不正常的運行情況，予以排除或處理。

事故及預告警信號重複動作的原理：主要是通過衝擊繼電器、中間繼電器、光字排等元件來實現。衝擊繼電器的動作線圈是根據通過線圈的電流值而動作的。當某一迴路的斷路器發生故障或出現預告警時，在事故的處理過程中警鈴被手動或自動解除，在此段時間當另一個斷路器也發生了故障或出現預告警時，則通過信號裝置中的相關光字排的脈衝電流，使衝擊繼電器線圈中的電流滿足其動作電流的要求，為此衝擊繼電器再次動作發出音響信號。

3）微機中央信號集中監控裝置

電力及生產設備的微機中央信號集中監控在國際上早已廣泛採用。近年來在我國的電力、冶金、電信等多種行業系統也在採用，對於電信局（站）的電源設備正在逐步實施計算機的三級集中監控管理。小型電信局（站）主要是對站內的低壓交流、直流電源設備、柴油發電機組等電源設備進行集中監控管理。大中型電信局（站）主要是對站內的高低壓配電設備、電力室的交直流電源設備、柴油發電機組等電源設備進行集中監控管理。對所有電源設備可實施遙測、遙信及遙控的功能。

變電所的型式及機房電源設備的布置

變電所是根據變壓器的安裝地點、型式、局（站）用電負荷的大小及周圍的地理環境綜合考慮確定。

變配電所的型式

變電所分為室內變電所、室外桿架式或箱式、台式變電所。

（1）室內變電所：變壓器安裝在室內。對於容量小於等於315kVA的變壓器一般不配置成套高壓配電裝置，對於變壓器高壓側一般是採用高壓負荷開關進行操作。大容量的通信局需根據局內引入市電的路數、變壓器的容量及台數來配置相應的成套高壓配電設備。

（2）室外桿架式、台式變電所（指變壓器安裝在室外）：該種型式的變電所主要用於小容量的局（站）。由於採用台式變電站需要一定的占地面積，且安全可靠性比室外桿式變電所要差一些，為此小容量的局（站）多採用室外桿式變電所。

（3）箱式變電所：該種型式的變電所為防護式，其中包括變壓器、高低壓配電系統，供電比較安全，安裝比較方便、靈活，節省占地面積及機房建築投資。但由於配置的是乾式變壓器，相應設備費用比較大。箱式變電所由於設備安裝比較緊湊，設備散熱條件較差，生活住宅小區較多採用。通信企業不管採用上述何種方式的變電所，均為獨立的變電所。

變配電機房的布置

（1）室內變電所的主要機房

高壓室、電容器室（若採用高壓電容器進行無功功率補償時需專設）、低壓室、變壓器室、調壓室（對於需配置電壓調整器的局設定，若採用三相電壓穩壓器則可與低壓配電設備同房間布置）。

（2）機房的布置要求

變電所機房布置有諸多要求，本書中僅羅列出其中一些易忽視的內容，詳細內容請參見最新版《工業與民用配電設計手冊》。

1）不帶可燃油的高低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器，可設在同一房間內，具有符合IP3X防護等級外殼的不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸的全封閉型電力變壓器，當環境允許時，可相互靠近布置在機房內。

2）帶可燃性油的高壓配電裝置，宜裝設在單獨的高壓配電裝置室內。當10（6）kV高壓開關櫃的數量為6台及以下時，可和低壓配電屏設在同一房間。每台油量為100kg及以上的三相變壓器應設在單獨的變壓器室內。

3）配電室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150～300mm，當附設於車間內時，則可與車間的地面相平。

4）有人值班的變電所，應設單獨的值班室（可兼控制室）或同低壓配電室設在同機房，此時在值班人員經常工作的一面或一端，低壓配電裝置到牆的距離不應小於3m。高壓配電裝置室與值班室應直通或經過走廊相通，值班室應有門直接通向室外或走廊。

有人值班的變電所內，宜設有廁所和上、下水設施。

5）獨立變電所應單獨布置，當採用雙層布置時，變壓器應設在底層。設於二層的配電裝置應有吊裝設備的吊裝口或吊裝平台。

高（低）壓配電裝置的機房應預留今後發展的設備安裝空間。

6）配電裝置室內各種通道的最小淨距見表1。

表1 配電裝置室內各種通道的最小淨距（mm）

設備布置方式	櫃後維護通道	櫃前操作通道; （固定式）	櫃前操作通道; （手車式）
單列布置	800（1000）	1500	腳踏車長+1200
雙列面對面布置	800	2000	雙車長+900
雙列背對背布置	1000	1500	腳踏車長+1200
註：括弧內參數針對35kV開關櫃。

高壓配電裝置室的建築要求

（1）對於長度大於7m的配電裝置室，應有兩個出口；長度大於60m時，宜增添一個出口；當配電裝置室有樓層時，一個出口可設在通往樓外樓梯的平台處。

（2）配電裝置室的門應為向外開啟的防火門，應裝彈簧鎖，嚴禁用門閂；相鄰配電裝置室之間的門應能向兩個方向開啟。

（3）配電裝置室的耐火等級應不低於二級，配電裝置室的頂棚及內牆面應作塗料處理。地面應採用高標號的水泥抹面並壓光，有條件可採用水磨石地面。

配電裝置室宜設不能開啟的採光窗。如設可開啟窗，應具備防止雨雪和小動物進入的措施。

（4）配電裝置室內不應有與配電裝置無關的管道和明敷線路。

（5）高壓配電設備安裝的地槽要求

高壓配電設備的地槽應根據所選用的具體設備並符合廠家或供電部門的要求，應注意高壓一次電力電纜地槽及二次控制電纜地槽應分開設定。

高壓配電設備的維護

電氣工作人員必須掌握電氣基本知識，了解電氣的危險性，熟悉安全操作規程。帶電工作人員應經過專門培訓，操作熟練，經規程考試合格取得電工證資格。

高壓配電設備的維護包括日常維護及定期的檢修維護。對於變電所負責人及運行人員應熟悉變電運行安全規程。

（1）變電所是通信局（站）供電的中樞，運行人員必須保證設備安全運行，加強監視、檢查和維護工作，掌握系統和設備的運行情況，觀察變化情況，即時發現故障隱患，做到即時排除。

（2）天氣突然變化或氣候非常惡劣時，應加強對系統設備的運行情況進行監視，以便一旦事故發生，做到迅速排除故障，力求縮短事故範圍和時間。

（3）變電所應備有關規程制度、技術檔案、高壓供電系統圖，並應建立各種運行試驗、檢修及每日設備運行記錄簿，以掌握設備運行的情況。

（4）高壓維護人員必須有高壓操作證，無證者禁止進行操作。

（5）需要對高壓設備進行檢修時，事前應報主管部門同意並通知用戶後進行。

（6）為保證作業人員的安全，嚴禁約時停送電和用信號聯繫停送電。

（7）繼電保護及告警信號應保證正常，嚴禁切斷警鈴及信號燈。

（8）熔斷器應有備用，嚴禁使用額定電流不明或不符規格的熔斷器。

（9）設備標誌齊全，明顯，正確。

（10）高壓電氣設備及帶電導線發生接地故障時，如沒有安全措施，不得接近故障點，與接地點距離：室內4～5m，室外8～10m。

（11）在作業或巡視中及在高壓周圍工作時，人體與帶電體的最小安全距離規定見表2。

表2 人體與帶電體最小安全距離

電壓等級	第一種	第二種	第三種
	無遮攔（m）	有遮攔（m）	加絕緣板
10kV以下	0.7	0.35	加絕緣板不作規定，絕緣板與導電體最小距離應不小於0.2m
35kV	1.0	0.6

高壓設備運行要求:對於少油斷路器、真空斷路器、隔離開關、負荷開關的運行要求為油開關、真空斷路器、隔離開關運行時，電流不能超過額定值，電壓不能超過開關最大允許電壓;注意觀察端子接頭的溫度。

設備巡視檢查的內容如下：

（1）運行值班人員每天應按規程進行巡視檢查，除交接班巡視檢查外，對一次變電所和中心變電所應進行5次檢查，二次變電所進行3次檢查。

（2）設備是否有異聲、溫度是否過高及是否有異物危及安全運行等。

（3）系統事故當時和事故後加強巡視。

（4）設備正常巡視檢查項目如下。

1）瓷瓶、套管、磁質表面應清潔，無裂紋破損、燒痕、放電現象等。

2）設備溫度應正常，無異常聲響、變色、過熱、冒煙等現象。

3）導線不應有燒傷斷股，接頭接點不發熱、無鬆動現象。

4）各設備外殼及避雷器接地線應連線完好。

5）設備所有儀表、信號、指示燈均應與運行情況相符，並指示正確，報警裝置應完好。

6）高壓直流操作的蓄電池電壓、比重、溫度應正常，浮充電流合適。

7）極板無斷裂、短路現象，液面不過高、過低，密封及接頭接觸良好。

8）高峰時應重點檢查母線及開關的接點不過熱。

9）定期檢查項目見表3。

表3 定期檢查項目

檢修周期	內容
季	1．清潔機架； 2．堵塞進水和小動物的孔洞
年	1．效驗高壓開關及繼電保護裝置； 2．高壓防護用具、絕緣子耐壓試驗； 3．檢查避雷及接地引線； 4．檢查電力電纜的絕緣； 5．指示儀表校正
註：1．與供電部門有調度協定的按調度協定執行。; 2．年進行校驗及進行耐壓試驗的設備由地方供電部門完成。