《通信设备的供电与安全技术》课件-低压供电系统及电器设备

第二讲

通信局站交直流变配电本章内容重难点本章内容：1、交流高压供电系统及原理2、交流低压供电系统及原理3、直流配电4、功率因数补偿本章重难点：1、交流高压供电系统及原理2、交流低压供电系统及原理

2.3低压交流供电系统1．低压交流供电系统的组成通信局（站）的低压交流供电系统由低压市电、备用发电机组、低压配电设备、馈电线路、UPS以及用电设备组成。较大容量的通信局（站）通常设置低压配电室，安装成套低压配电设备，用来接受与分配低压市电及备用油机发电机电源，对通信局（站）的所有机房、保证建筑负荷和一般建筑负荷供电。

其设备的数量和容量，根据建设规模、所配置的变压器数量、用电设备的供电分路要求及预计远期发展规模来确定。当配置多台变压器时，每台变压器的低压配电设备之间设置母联开关，以保证供电可靠。母联开关2．常见的低压配电设备（1）备用发电机组或移动电站当市电停电时，由备用发电机组或移动电站向交流配电屏和保证建筑负荷等供给220V/380V交流电。备用发电机组主要采用柴油发电机组。可以无人值守的自动化柴油发电机组当市电停电时能自动启动、自动加载，在市电恢复后能自动卸载停机。移动电站是移动式的备用发电机组，一般为车载式或拖车式，使用机动灵活。备用发电机组移动电站需要注意，备用发电机组或移动电站三相电压的相序，在交流供电系统的线位上必须与市电三相电压的相序一致；备用发电机组的零线，必须在受电端与市电供电时的零线可靠地连接。否则，会引起用电设备工作异常，甚至可能损坏设备。假如发现相序接错，将接备用发电机组输出端的三根相线中任意两根对调，即可纠正。（2）市电油机转换屏市电油机转换屏引入降压电力变压器和备用发电机组（或移动电站）供给的三相五线制

220V/380V交流电，对交流配电屏和保证建筑负荷进行由市电供电或备用发电机组供电的自动或手动切换，并进行供电的分配、通断控制、监测和保护。

（3）低压配电屏低压配电屏从降压电力变压器引入三相五线制220V/380V市电，对一般建筑负荷进行市电供电的分配、通断控制、监测和保护。（4）交流配电屏交流配电屏引入市电油机转换屏供给的三相五线制220V/380V低压交流电，分配给整流器、UPS和保证建筑负荷等设备，同时对低压交流供电进行控制、监测和保护。3．常见的低压配电电器⑴低压刀开关低压刀开关是最普通的一种低压电器，适用于交流50Hz、额定交流电压380V（直流电压440V）、额定电流1500A以下的配电系统，作不频繁手动接通和分断电路或隔离电源以保证安全检修之用。⑵低压熔断器熔断器是一种最简单的保护电器，在低压配电电路中，主要用于短路保护和过负荷保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，以它本身产生的热量，使熔体熔化而自动分断电路。它的主要缺点是熔体熔断后必须更换，会引起短时停电。⑶接触器接触器适用于频繁接通和分断交、直流主电路及大容量控制电路。可分为交流接触器和直流接触器两种。接触器不具备过电流保护功能，因此在电路中要与断路器或熔断器配合使用。⑷低压断路器低压断路器又称低压自动开关、自动空气开关或空气开关，习惯上简称空开。它既能带负荷接通和切断电源，又能在短路、过负荷时自动跳闸，保护电力线路和设备，在故障排除后可重新合闸恢复供电而不需更换，维护简单，恢复供电快，寿命长。它被广泛用于配电线路的交、直流低压电气装置中，适用于正常情况下不频繁操作的电路。4低压交流配电⑴常用的交流电源种类：交流市电电源、备用发电机组或移动电站提供的自备交流电源和交流不间断电源（UPS）。⑵小型的通信局（站）的低压交流供电系统：配电箱——电源柜结构。⑶大中型的通信局（站）的低压交流供电系统有专门的配电房，配电房中主要安装切换屏、低压配电屏、无功功率补偿屏等配电设备。低压交流配电箱低压交流配电室（1）切换屏切换屏的主要功能是对两路或两路以上的交流电源进行切换。高压侧切换一般是在高压开关柜内通过操作油断路器进行的。低压侧切换由专门的切换屏（例如市电油机转换屏）来完成，切换方式分手动和自动，手动切换一般采用三刀双投闸刀开关，自动切换一般采用交流接触器。（2）低压配电屏低压配电屏分动力屏和照明屏=（3）无功功率补偿屏无功功率补偿屏的主要功用是对交流供电系统进行无功功率补偿，以提高功率因数。

5交流供电指标及测量

⑴交流基础电源电压交流基础电源电压为220/380V，电压允许变动范围为额定电压值的+5%~–10%或+10%~–15%。用万用表或电压表测量。⑵供电频率标称频率为50Hz，允许变化范围为48~52Hz。用频率计等测量。⑶三相电压不平衡度三相电压不平衡的程度用三相电压不平衡度（εu）来衡量，要求εu≤4%。⑷电压波形正弦畸变率要求电压波形正弦畸变率≤5%。可用失真度测试仪或电力谐波分析仪测量。⑸功率因数通信局（站）变压器容量低于100kVA的，功率因数应＞0.85；变压器容量大于100kVA的，功率因数应≥0.9。功率因数分即时功率因数和平均功率因数。2.4功率因数补偿2.4.1提高功率因数的意义1、降低线路损耗2、改善电压质量3、提高变压器利用率4、节约用户的电费开支2.4.2提高功率因数的方法提高功率因数的方法分为提高自然功率因数和功率因数人工补偿。1、提高自然功率因数（1）合理选择电动机的大小，避免大马拉小车，及时更换负载率＜40%的电动机。（2）正确选择变压器容量，提高变压器负荷率，一般工作在75%~80%较合适。2、无功功率补偿一般来讲大多数交流负载呈感性，因此可以在负载两端并联电容器提高功率因数；并联电容器又称移相电容器，是一种专门用来改善功率因数的电容器。2.4.3移相电容器的型号和补偿容量1、移相电容器的型号YY0.4-12-3：第一位字母Y表示移相用，第二位字母Y表示矿物油浸渍，0.4表示额定电压为0.4kV，12表示标称容量为12kvar，3表示三相（内部接成三角型），可直接连接在三相电源上。2、补偿容量补偿的无功功率Q=U2/XC=2лfCU2。2.4.4并联电容补偿的方法并接电容器补偿无功功率通常有三种方法：1、分散补偿分散补偿是指将电容器就近并接在电感性负载上。运行的负载或容量较大的负载。2、低压集中补偿将电容器集中在一起，组成无功功率补偿屏，又称电容补偿柜。将电容补偿柜并接在变压器低压侧的电力母线上进行补偿。3、高压集中补偿高压集中补偿就是将电容补偿柜移到变压器的高压侧。2.5直流配电直流供电系统由整流器、蓄电池组、直流配电屏和相关的馈电线路组成。直流供电系统可分为集中式供电系统、分散式供电系统和混合式供电系统等类型。1、直流配电屏功能是直流供电系统中的枢纽，它把整流器、蓄电池组和负载连接起来，构成全浮充工作方式的直流不间断电源供电系统，并对直流电源进行用电分配、通断控制、监测、告警和保护。2、直流配电屏结构形式根据直流电流大小分为单柜或者多柜形式。3、直流配电性能要求

不同厂家生产的直流配电屏，主电路大同小异，一般都能满足以下技术要求；（１）直流屏主电路应能接入两组蓄电池，接入蓄电池的回路中应装有熔断器，当一组不能工作时，另一组应能正常工作。（２）直流屏的总输出、200A以上的负载分路、电池回路应分别装有霍尔器件（一种传感器）或分流器，用于总输出电流、负载分路电流和蓄电池充放电电流的信号采集。上述模拟量信号应能转变为数字信号，一方面用于显示电流，另一方面供监控模块采集。（３）直流屏在额定负荷时，屏内放电回路电压降应≤500mv。（４）同一种电压、同型号的直流屏应能并联工作。（５）直流屏应具有过压、过流保护和过压、欠压、熔断器熔断告警等功能。告警信号能供监控模块采集。出现告警时应能产生声、光信号。4、防止电池过放电的保护措施在直流供电系统中，当交流停电或开关整流器故障时，由蓄电池组放电向负载供电。为了防止电池过放电，容量较小的开关电源系统通常有防止电池过放电的保护措施，即负载下电和电池保护。5直流供电系统的配电方式

传统的直流供电系统中，利用汇流排把基础电源直接馈送到通信机房的直流电源架或通信设备机架，这种配电方式因汇流排电阻很小，故称为低阻配电方式。如图所示，假设RL1发生短路（用S1合上代表短路）则当F1尚未熔断前，AO之间的电压将跌落到极低（约为AB间阻抗与电池内阻Rr之比，F1电阻很小，故电压接近于0），而且短路电流很大（基本上由电池电压及电池内阻决定）。在F1熔断时，由于短路电流大，使di/dt也很大，在AB两点的等效电感上产生的感应电势Ldi/dt，会形成很大尖峰，因此AO之间的电压将首先降到接近于0，而后产生一个尖峰高电压，如图所示波形。这些都会对接在同一汇流排上的其他通信设备产生影响。低阻配电简图

下图所示是在低阻配电系统基础上发展起来的高阻配电系统原理图。可以选择相对线径细一些的配电导线，相当于在各分路中接入有一定阻值的限流电阻R1，一般取值为电池内阻的5～10倍。这时如果某一分路发生短路，则系统电压的变化——电压跌落及反冲尖峰电压都很小，这是因为R1限制了短路电流以及Ldi/dt也减少的原因，图所示是AO电压变化示意图。R1与电池内阻Rr合适的选配，可使AO电压变化在电源系统允差范围，使系统其他负载不受影响而正常工作。换而言之，达到了等效隔离的作用。高阻配电简图方式的转换等。其目的既要保证负载要求，又要保证蓄电池能获得补充电流。并联浮充供电方式的原理如图所示。整流器与蓄电池并联后对通信设备供电。在交流电正常情况下，整流器一方面给通信设备供电，另一方面又给蓄电池补充充电，以补充蓄电池因自放电而失去的电量。在并联浮充工作状态下，蓄电池还能起一定的滤波作用。当交流中断时，蓄电池单独给通信设备供电，放出的电量在整流器恢复工作后通过自动（或手动）转为均充来补足。并联浮充供电方式的优点是：延长电池寿命、工作可靠（因电池始终处于充足状态）、供电效率也较高。目前无论是集中供电系统还是分散供电系统都采用了这种方法。

直流配电的作用和功能2．告警

提供系统输出电压过高、过低告警；整流器输出电压过高、过低告警；蓄电池组充（放）电电压过高、过低告警；负载回路熔断器熔断告警等。3．保护

在整流器的输出线路上，各蓄电池组的输出线路上，以及各负载输出回路上都接有相应的熔断器短路保护装置。此外，各蓄电池组线路上还接有低压脱离保护装置等。典型直流配电屏对应小容量的供电系统，比如分散供电系统，通常交流配电、直流配电和整流、监控等组成一个完整、独立的供电系统，集成安装在一个机柜内。

相对大容量的直流供电系统，一般单独设置直流配电屏，以满足各种负载供电的需要。本章小结1、交流高压供电系统原理：包括市电引入线路和专用变电站（高压柜、变压器）。2、交流低压供电系统原理：包括主用低压市电、备用发电机组或移动电站、市电油机转换屏、低压配电屏、交流配电屏、交流不间断电源设备（UPS）以及相关的配电线路组成。一般采用集中供电。3、直流配电：由整流器、蓄电池组、直流配电屏和相关的馈电线路组成。可分为集中式供电系统、分散式供电系统和混合式供电系统等类型。4、功率因数补偿：意义、方法（提高自然功率因数、无功补偿――并联电容）。2.6变配电设备的维护2.6.1变配电设备的巡视及规定1巡视的重要性变配电设备包括变电设备（主变压器）和配电设备。对他们的运行维护工作至关重要，变配电设备的正常运行，是保证安全供配电的关键。主变压器是变电所内的核心设备，通过对他的监视检查，可以监督其运行情况，随时了解变压器的运行状态，及时发现变压器存在的缺陷或所出现的异常情况，从而采取相应的措施来防止事故的发生或扩大，以保证安全可靠的供电。配电设备担负着受电和配电任务，是变配电所的重要组成部分。对配电设备同样也应定期巡视检查，以便及时发现运行中出现的设备缺陷或故障，并采取相应的措施予以消除。2巡视期限对变配电设备（与其是户外装置部分）的巡视期限，一般有如下规定：（1）有人值班的变配电所，应每日巡视一次（或夜间在巡视一次）。35KV级以上的变配电所，则要求每班（三班制）巡视一、二次。（2）无人值班的变配电所，应在每周的高峰负荷时巡视一次或隔夜巡视一次。（3）在雷雨、暴风雨、雨夹雪及浓雾等恶劣天气时，应对室外装置进行白天或夜间的特殊巡视。（4）对外在多尘或含腐蚀性气体等不良环境中的变配电设备，巡视次数要适当增加。无人值班的，每周巡视不应少于两次并因昨夜简巡视。（5）变配电设备或装置在出现异常或发生事故后，要及时进行特殊巡视检查，以密切监视变化。3巡视线路确定巡视路线的原则是：根据室内外变配电设备与装置的具体布局，应能够巡视到全部设备而没有重复路线。为提高工效，巡视线路要以最短为宜。4巡视注意事项（1）值班员在巡视检查时，要以高压部分及重点设备为主，但也不应放过抵押部分与一般设备的细微变化。（2）巡视高压设备时，要注意路面高低、购坑或电缆沟改版的破损处，巡视中进出高压室时，必须随手将门关上锁好。高压室的钥匙至少应有三把，由值班人员负责保管，安置移交。（3）巡视电气设备时，人体育带电导体间的距离应答与安全距离。不同电压下的最小安全距离规定是：10KV及以下高压为0.7米，35KV为1米，110KV为1.5米。（4）巡视只许在遮栏外边进行，禁止移开或越过遮拦。遮拦距带电导体的最小安全距离规定是：10KV及以下高压为0.35米，35KV为0.6米，110KV为1.5米。（5）巡视时不得对设备进行任何操作和工作，且禁止接触高压电气设备的绝缘部分。雷雨天气需要巡视室外高压设备时，应穿绝缘靴并不得靠近避雷针及避雷器。

2.6.2变配电设备巡视检查的方法变电所电气设备巡视检查的方法：①通过运行人员的眼睛、耳朵、鼻嗅、手触为主要检查手段，发现运行中设备的缺陷及隐患；②使用工具和仪表，进一步探明故障性质。较小的障碍也可现场及时排除。常用的巡视检查方法有：

1目测法。目测法就是值班人员用肉眼对运行设备可见部位的外观变化进行观察来发现设备的异常现象。如变色、变形、位移、破裂、松动、大伙冒烟、渗油漏油、断股断线、闪络痕迹、异物搭挂、腐蚀污秽等都可以通过目视法检查出来。目测法是设备巡查最常用的方法之一.2耳听法。变电所的一、二次电磁式设备（如变压器、互感器、继电器、接触器等）。正常运行通过交流点后，其线路铁心会发出均匀节律和一定响度地嗡嗡声。运行值班人员应该熟悉掌握声音的特点。当设备出现故障，回家着杂音，甚至有噼啪的放电声，可以通过正常时和异常时的音律、音量的变化来判断设备故障的发生和性质。

3鼻嗅法。电气设备的绝缘材料一旦过热会使周围的空气产生一种异味。这种异味对正常巡查人员来说是可以嗅别出来的。当正常巡查中嗅到这种异味时，应仔细巡查观察，发现过热的设备与部位，直至查明原因。

4手触法。对带电的高压设备，运行中的变压器、消弧线圈的中性点接地装置，禁止用手触法测试。多不带电且外壳可以接地的设备，检查其温度或温升时需要用手触法检查。二次设备发热、振动等可以用手触法检查。

2.6.3一次设备的巡视检查一变压器的巡视检查1.监视仪表及抄表值班人员应根据控制盘上的仪表来检视变压器的运行情况，电压不能过高或过低，负荷电流不应超过额定值，每小时应抄表一次。过负荷运行每半小时抄表一次。2.变压器的一般巡视检查（1）检查油枕及充油桃管内油位、油色是否正常。（2）检查变压器上层油温。一般油浸自冷变压器上层油温应在85ºC以下，强油风冷和强油水冷变压器应在75ºC以下。同时，还要监视变压器的温升不超过规定值。（3）检查变压器的响声。变压器正常运行时，一般有均匀的嗡嗡电磁声，如内部有噼啪的放电声则可能绕组绝缘有击穿现象。如出现不均匀的电磁声，可能是铁芯的穿心螺栓或螺母有松动。出现异常情况无法处理时，要向有关部门及时汇报。（4）检查变压器套管应清洁，无破损列文继刚电现象。（5）检查冷去装置的运行是否正常。（6）检查变压器的呼吸器是否通畅，硅胶不应吸潮至饱和状态。（7）检查防爆管上的防暴膜是否完整无破损。（8）变压器主附设备应不漏油、渗油。（9）外壳接地是否良好。（10）检查气体继电器是否充满油、无气体存在。3.变压器的特殊巡视检查（1）当系统发生短路故障或变压器故障跳闸后，应立即检查变压器有无位移、变形、断脱、爆裂、焦味、闪络、喷油等现象。（2）雷雨后，应检查套管有无放电闪络，避雷器的放电记录器的动作情况。（3）大风时，应检查引线有否松动，摆动是否过大，有否搭挂杂物。（4）雾天、毛毛雨，应检查套管、瓷瓶有无电晕和放电闪络。（5）气温骤冷或骤热，应检查油温和油位是否正常。（6）过负荷运行时，检查各部位是否正常，冷却系统运行是否正常。（7）新投或大修后投运几小时应检查散热器散热情况，气体继电器的动作情况。（8）下雪天气应检查引线接头部分，是否有落雪立即融化或蒸发冒气现象，导电部分因无冰柱。

二、互感器的巡视检查1.电压互感器的检查（1）电压互感器的瓷瓶应清洁无裂纹、无破损及放电痕迹。（2）运行中的电压互感器发出的嗡嗡声是否正常，有无放电声和异常。（3）油色和油位是否正常，有无渗油和漏油，呼吸器的硅胶是否受潮变色。（4）检查一、二次侧贿赂接线是否牢固，各接头有无松动。（5）检查二次侧接地是否牢固且接触良好。（6）检查电压互感器一、二次熔断器是否完好。（7）检查一次隔离开关及辅助接点接触是否良好。2.电流互感器的巡视检查（1）检查电流互感器各接头是否有发热及松动现象。（2）检查电流互感器的二次侧接线是否牢固可靠。（3）检查油色和油位是否正常，有无渗油和漏油，呼吸器的硅胶是否受潮变色。（4）检查瓷瓶是否清洁、无破损裂纹及放电痕迹。（5）检查运行行中的电流互感器发出的嗡嗡是否正常。满负荷运行时有无异常气味。三断路器的巡视检查1.断路器的正常巡视检查（1）检查次套管是否清洁，无破损裂纹和放电痕迹。（2）检查各连接头接触是否良好，有无发热松动。（3）检查绝缘拉杆及拦杆瓷瓶是否完好无缺陷，连接软铜片完整无断片。（4）检查分合闸机械指示器与断路器实际状况是否对应。（5）检查室外操作机构箱的门盖是否关闭严密。（6）检查操作机构的连杆、拉杆瓷瓶、弹簧是否清洁无腐蚀，无杂物卡阻。（7）检查端子箱内二次线端子是否受潮，有否锈蚀现象。（8）真空断路器应检查真空包是否完整，又无损裂，变色现象。（9）SF6断路器应检查SF6的压力指示，并通过等密曲线进行换算，看压力指示是否正常。（10）对采用液压操作的断路器，应检查其油压是否正常，高、低压油回路有否漏、渗有现象。2.断路器的特殊巡视检查（1）在事故跳闸后，应对断路器应进行下列检查：1）本体个部分有无位移、变形、松动和损怀现象，瓷件有无断裂。2）各引线接点又无法热和融化。3）分合闸线圈有无焦味。（2）高峰负荷时应检查断路器各连接部位有发热、变色、打火。（3）大风过后应检查应检查有无松动断股。（4）雾天或雷雨后应检查瓷套管有否闪络痕迹。（5）雪天应检查各接头处积雪是否融化。（6）骤热骤冷应检查油位是否正常。四隔离开关的巡视检查（1）隔离开关本体检查。本体应该完好，三相触头在合闸室同期到位，无错位或不同期到位的现象。（2）隔离开关触头检查1）触头应平整光滑、无赃污锈蚀变形；2）动、静触头间接触良好，无应接触不良引起过热发红或局部放电现象。3）触头弹簧或弹簧片完好，无变形损坏。（3）绝缘子的检查。隔离开关各支持绝缘子应清洁完好，无放电闪络，无机械损坏。（4）操作机构检查。操作机构各部件无变形锈蚀、无机械损伤，部件之间连接牢固、无松动脱落现象。（5）接地部分检查。对于接地的隔离开关，其触头接触应良好，接地牢固可靠，接地体可见部分应完好。（6）底座检查。底座连接轴上的开口销应完好，底座法兰无裂纹，法兰螺丝紧固无松动。

五母线及电缆的巡视检查1.母线的巡视检查（1）多股软母线有无断股，硬母排有否变形，母排上的示温片有否变化。（2）设备线卡、金具是否紧固，连接处有无发热、伸缩现象。（3）瓷瓶是否清洁完好，有无放电痕迹。（4）架构接地是否完好。2.电缆的巡视检查（1）检查电缆头是否有渗漏油、发热熔化、放电等现象。（2）检查电缆外皮又无损伤，外皮接地是否良好。（3）检查电缆沟是否有积水和渗水。（4）检查沟内是否有不准堆放的杂物和易燃品。（5）检查电缆支架是否牢固，应无松动或锈烂现象。六电容器装置的巡视检查（1）套管和支持瓷瓶应清洁、无破损、无放电痕迹。（2）电容器外壳不变形、无渗漏油。（3）电容器内部无异常放电声。（4）各连接部位接触良好，无法热现象。（5）检查电容器单台保护熔断器应完好，无熔断。（6）检查电容器是否在额定电压和额定电流下运行。如运行典雅超过额定电压的10%，运行电流超过额定电流的30%时，应将电容器推出运行。四、二次系统的巡视检查（一）直流系统的巡视检查1.直流母线电压的检查直流母线电压允许在220-230V之间变动，