试论中压末端配电电气设计

试论中压末端配电电气设计

刘立芳

刘立芳宁夏力成电气集团有限公司750001

摘要：电子电力技术的发展，使得电能的转换更加便捷，进一步拓宽了电能的使用范围，诸如船舶、车间等电力系统的总装机量都已达十几兆瓦、几十兆瓦甚至上百兆瓦，中压电力系统的使用能够有效提高断路器短路电流分断能力，扩大发电机组单机容量以及电缆载流量等，因而得到了普遍的推广。本文归纳了中压末端配电电气设计的一些方案，论证了方案的可行性与适用性，为中压电力系统的推广做好了技术准备。

关键词：中压系统；电气设计；接线方案

引言

随着电子电力技术的发展，电能的转换更加便捷廉价，在电能进一步拓展其应用领域之时，传统的低压电力系统已经难以满足高电力容量的需要，因此中压电力系统迎来发展的契机，逐步取代低压电力系统，成为船舶、车间等生产消费部门电力系统的主流。遗憾的是，大量的中压配电室或是开关站的设计方案中总是存在这样或是那样的不足。小的方面诸如仪器元件等跟不上时代进展，大的方面诸如设计方案的合理性与深入度远远跟不上科学技术的步伐，这些错误的理念与方案往往导致中压系统成为昂贵的进口元件的胡乱堆砌，完全谈不上拓宽电能的使用范围，提高使用效率。本文主要探讨了中压电力系统中电气设计方案的优化与提高，力图解决中压电力系统推广中遇到的技术瓶颈问题。

1.主接线方案

就中压电力系统的主接线方式，模块化是最适宜的选择，即将每一功能单元看做一个模块，或者说不同类型的相同功能的器件属于同一功能模块之中。由于这种模块化具有通用性与代表性，通常情况下中压电力系统由各个模块合理拼装而成。同时，通过改变各个模块的位置以及主回路元器件的合理选择，能够满足多种不同设计要求的中压电力系统。例如电压互感模块中一般包含电压互感器以及保护熔断器，有时可以加入消谐元件，进一步拓展这一模块的功能。

通过分析可以发现，主接线方案主要包括接线系统的设计以及各个元器件的使用，包括电压互感器、电流互感器、断路器等，下文就这些功能模块的设计使用提出了部分注意事项。

1.1电压互感器相关问题

电压互感器类型的选用在中压电力系统主接线设计中有着举足轻重的地位。在中压电力系统中，电压的测量、电能的计量、频率与功率的测量甚至是单相接地故障的判断以及发电机自动调节励磁等都离不开电压互感器所提供的电压信号。

首先就电压互感器的型号而言，可以按照以下类型分类：按照其绝缘方式可以分为油浸绝缘、环氧树脂绝缘以及气体绝缘；按铁芯结构的不同可以分为三相五芯柱式、三芯柱式以及单铁芯柱。现今，油浸绝缘与五芯柱式已经基本被淘汰，占据中压系统电压互感器的最主要类型是三只单相电压互感器。

其次就电压互感器的位置而言，工程设计者往往偏向于将电压互感器置于进线断路器电源的一侧，然而母线上却没有电压互感器。这样的设计方案导致一旦一路电源失电，母联开关即使投入使用，恢复供电的同时却不能提供电压信号。从另一方面来讲，如果母线上没有电压互感器，还会导致不能对中压系统进行绝缘监测。纵观各个设计院的中压接线图，电压互感器的位置还是有着较大的随意性，总的来说，如果在进线断路器电源侧装设互感器则需要满足获取操作电源、并列以及自投自复这三项要求。

1.2电流互感器相关类型

在电流互感器功能模块中，类型的选择也是一个重要的问题。正确的类型选择方法需要仔细考量容量的准确度、合理变比以及结构形式，需要满足中压系统的动稳定以及热稳定的基本要求。但是在实际的操作中，往往存在着这样的问题：额定电流的量远远小于主回路短路电流，导致保护的准确度达不到要求，因此可以采用以下措施进行优化：首先可以加大电流互感器的变比，但在满足准确度的情况下加大了电流互感器的体积，增加了安装的难度，很大程度上提高了生产的成本；其次可以考虑增大电流互感器的准确限值系数，但是变相增大了铁芯的截面积，提升了造价；当然也可以选择电流互感器变比与提高电流互感器的准确限值系数双管齐下的措施。实验证明，在同一准确度与同一准确限值系数的条件下，降低电流互感器的负载能够有效提升电流互感器承受的短路电流倍数。

由于电压互感器采取熔断器保护的措施，因此不需要进行动稳定与热稳定的检验，但是电流互感器在使用前一定要进行动稳定与热稳定性的校验，这样能够显著提升电流互感器功能模块的使用性能。

1.3断路器的选择

就断路器的种类而言，真空断路器经过了多年的发展、改进与完善，融合了国内外先进的理论与实际经验，已经成为国内外知名品牌，成为多数断路器的首选。断路器还有着许许多多的分类方法，包括按照安装方式可分为固定式与手车式；按照绝缘方式可分为固体全绝缘与绝缘套筒式等。

断路器的选择还有着很多的讲究，比如在选择断路器之前，需要对中压系统进行短路计算，选择具有合适断流能力的断路器，这样能够有效提高电能的使用效率。

1.4电源进线方案

双电源进线是末端中压配电室最常见的选择，每路电源都各自带有一段母线，母线之间设有联络开关，两电源互为备用。同时自电源进线断路器之前不需要设置隔离手车柜，真空断路器回路也不必装配电压保护器，计量手车不宜在电流计量柜中使用等优化措施也能够有效提升中压电力系统的使用效率。

2.二次接线方案

在主接线方案之外，二次接线方案在中压电力系统中也扮演着重要的角色。二次接线方案中占据核心地位的则是辅助二次线，下面就辅助二次线进行简单的介绍。

2.1辅助二次线

辅助二次线，从概念上来看，属于主接线以外的线路设置。从具体上来看，拿照明系统来说，就是照明与控制开关一一对应，即不需要一个开关控制两个灯，何处需要照明，只需要控制何处的开关即可，能够有效提升中压系统的使用效率。从弹簧储能角度来看，弹簧储能回路不必要另加控制开关。如果在储能电机回路中加入另外开关后，可能导致控制开关在断开位置时，弹簧能释放后不能及时储蓄能量，自动重合闸操作问题成为中压系统发展的阻碍所在，所以弹簧储能电机回路中加入控制开关有百害而无一利。

3.直流操作稳压

直流操作稳压电源在中压系统的选用中也是一个相当不错的选择。当断路器为弹簧储能操作时，在一定电机功率与电压条件下，电流一般维持在2A左右，微小的电流量不会对微机综保产生较大的影响，因而，直流电源逐步取代铅蓄电池，初步成为中压电力系统的首要选择。

4.结语

目前很多中压电力系统的设计都存在着或多或少的问题，依然有着较大的提升空间。在中压电力系统逐步渗入现代化生产方方面面的背景下，优化中压电力系统的设计方案已经成为迫在眉睫的问题。本文仅仅就主接线以及二次接线等主要问题方面进行了简单的探讨，希望能够起到抛砖引玉的作用，能够推动中压电力系统设计方案的进一步优化与完善。

参考文献

[1]汤继东.中压末端配电电气设计论证[J].电气工程应用,2011,(1):2-9

[2]汤继东.中低压电气设计与电气设备成套技术[M].北京:中国电力出版社,2009.214-215

[3]杨青.船舶中压配电板的特点及发展趋势[J].船舶工程,2011,33(6):45-48

作者简介：刘立芳（1983—），女，专科，宁夏银川人，工作单位：宁夏力成电气集团有限公司，主要从事中压供配电，成套配电设计。