供配电系统变压器配置与高低压供配电方式

孙哓洋

（鞍钢集团本钢板材能源管控中心，辽宁 本溪 117000）

0 引 言

目前，利用计算机技术能够实现对供配电系统的控制，有效监测信息并及时准确地加以分析和处理，在屏幕上自动显示。以电子计算机技术为核心的供配电管理系统是进行远距离检测、监控、综合智能化管理的系统，能够降低值班人员劳动强度，降低维修率，提高电源稳定性，合理调整负载，实现合理运营管理和高效节电[1]。

1 供配电系统概述

配电管理系统主要对高压供电管理系统、中低压配电管理系统、供配电控制系统中变压器、自备发电机等有关装置的工作状况、电流、电压以及功耗等技术参数实施监管。利用供配电控制系统各装置上的感应器对开关电源电气设备数据进行统计分析，将信息传递给计算机。借助电气智能化装置的运用，供配电系统变电所实现了无人值守，控制系统的检测、监控、分析以及数据处理全由电脑智能化管理，从而减少了供配电系统管理人员的工作量，提高了控制系统的稳定性。具体供配电系统构成见图1。

图1 供配电系统

供配电控制系统的主要监测对象是高压系统、低温系统、直流系统、变压器以及发电机系统中相关设备的状态监控信息和系统电流、压力、功率等主要技术参数，通过变送器转化为统一的直流系统监测参数，然后再传送到现场监控器中，由控制系统的剩余电流断路器或开关装置自行连接或切断。对于一级负载，为了提高电源安全性，通常需要设置两路独立电源。当一路电源中断或需要大修时，与其他电源间联络的开关自行闭合，由另一路电源直接向所有的重要负载供应电力，需要设置发电机组实现事故照明、灭火和其他重大负载供电。

2 供配电系统的供电负载分配与变压器选择

在供配电体系中，将供电荷载大致分成动力用电载荷、电热用电载荷以及照明用电载荷。现阶段，在高层建筑中都安装了空调装置，空调供电荷载也是供电载荷中最重要的部分。在大的高层建筑中，空调系统的冷热源设备通常位于建筑物的下部。在普通建筑中，动能的负荷只是电力负荷的一部分。高层建筑数量成倍增长，需要优化供电负荷中电动水泵工作效果。

电力负荷和照明负荷一般都在大楼内均匀分布，如果将建筑物的下部划分成热量负荷比较密集的区域，就需要考虑建筑物的垂直布置，将变压器设置在建筑物的底部。变电站和变压器要尽可能安装在负荷中心位置，这样才能保证供、配电自动化管理工作的顺利进行，节约线路材料和费用[2]。值得注意的是，尽管电力负荷中心是进行电力管理的最佳场所，但在安装过程中往往会受到其他因素的影响。除此之外，实际用电负荷的规模、重心时常变动，在设定变电所和变压器时应综合考虑上述多种因素科学合理安装。

选择变压器设备类型时，为了尽量减少变压器设备的数量，其容量大多在1 000 kVA以上。而变压器设备一般在供电负荷系统的中央部位，也就是建筑物的内部，必须对其耐火特性加以考察，不能随意使用耐火特性较差的变压器设备，建议使用干式变压器设备和真空断路器。

3 高压供配电系统故障问题

3.1 高压真空断路器故障问题

在10 kV馈线箱的真空断路器保持工作状态时，如果突然出现了重合闸故障，就很有可能造成大范围断电。跳闸以后，如果检查安全保护器的信号没有报警，则难以发现跳闸等异常现象。一旦出现故障，则会对供电系统产生不良影响，严重的还会导致供电系统后端出现大量问题。如果工作人员缺乏经验，对于相关的技术理论知识未能熟练掌握，故障问题就很难解决。

3.2 计量表和液晶显示屏故障问题

l0 kV高压配电系统需要定期进行预防性维护检修，对常见问题提前做好预防工作，降低故障发生率。在维护检修后重新启动系统时发现计量表无数据指示，而液晶显示屏也不能正常显示，就意味着存在故障问题。如果内部测量仪表为电力部门所使用，在产生故障时就必须请求电力部门进行技术修理[3]。

4 供配电系统高压供电方式

我国一般建筑物内的供电装置大多采用高压电源，供配电系统高压供电方式大致以下几种。

采用两路高压供电装置，如果一路供电设备出现故障而引起中断，则另一路作后备供电时将自动投入使用。该配电方法可以有效减小高压配电室的体积，节约投资成本，2个接线均可确保百分百的负荷供应，大多用于电源稳定性要求较低、用电负荷不高的建筑物。

当2个开关电源同时打开，如果其中一路发生了故障，则可使用在母线上串联电装置的开关电源。该种供电方法相比于其他的供电方法，多了1条母线连接联络箱和电流互感器，其稳定性提高，适用于电负荷高、对供电电源稳定性要求较高的工程[4]。

采用一路高压电源、一路后备柴油发动机供电系统、一路不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS）设备的不间断供电方法，可以更有效保障计算机与消防通信系统、事故照明系统以及重大供电负荷控制系统顺利运行。除此之外，利用其他较不常见的方法，包括二路电源供电方法和后备供电方法等，在一般高层建筑中都具有较好的适应性。

5 供配电系统低压配电方式

在供配电网络中，由变电所的低压配电屏分路开关到建筑物中所有供电压力较高的重要供电装置间的电缆称为低压配电出线路。因为在现实中建筑物的供电压力类型都相当复杂，所以低压供电设备的分类与设计上的可靠性会直接对建筑物中供电的安全和质量造成影响。在现代建筑物中，低压配电又可以分为放射式配电、树干式配电、混合型式配电以及链式配电。

5.1 放射式配电系统

放射型供电系统是由总配电柜或变电所低压配电箱给每个配电柜和用电装置供应1个出线回路保护的供电系统，其安全性较高，但经济效益较低，使用开关设备和管道数量较多[5]。当总配电柜的任一出线电路发生故障时，该切换电源安全保护器动作能有效断开故障线路供电，其余的切换供电则不会受到影响。放射式供电线路如图2所示。

图2 放射式供电线路

5.2 树干式配电系统

树干式配电系统主要指在总供电系统中或变电所低压配电箱引出的分支系统，其安全性较低，但经济性较好，总输配电的供电回路短，一般应用在对电源安全性要求很严格的低压配电场合。当线路发生故障后，总配电箱及配电设施均会中断。树干式供电线路如图3所示。

图3 树干式供电线路

5.3 混合式配电系统

在供电体系的实际应用中，通常并没有分别采用上述2种低压配电型式，而是将其综合应用。例如，从总供电箱到分配电箱采用树干式供电体系，从分配电箱到总供电装置则采用放射型供电体系。通过混合型供电体系能够实现对高低压配电技术的灵活运用，使之可以很好地应用在不同的供电场合，节省生产成本。

5.4 链式配电系统

链式配电系统和树干配电系统相似，即在同一根主电线路上串联几个分支配电箱和供电装置。该供电方法在线路上没有分支点，投入成本也不高，已经被广泛应用于电缆线路设计。在配线系统发生电源故障时，需要对配电线路进行断电处理，这样才能够确保电源的安全性。此外，采用安全性要求较低的小容量供电装置，满足配电系统工作需求。

6 结 论

供配电体系作为供电过程中的关键部分之一，其安全性和经济性十分重要。为了保证电网项目总体安全运行和日常供电稳定，需要对供配电系统的变压器选择和高低压供配电方案加以优化，防止供配电系统发生的问题导致电网建设项目发生事故，造成不必要的经济效益损失。通过有关部门与工作人员的通力合作，确保供电配送体系的安全、平稳运行，推动电网建设项目的可持续发展。