彭志云+++王惜民
摘 要：电力系统行业持续稳定发展，为国民经济工业的腾飞提供坚实的保障。文章针对某一典型配电系统进行了分析与改进。其中，首先阐述了工厂电气设备的核心功能定位，进而对高压配电间的供配电和布局进行了深度解构和剖析，并在配电系统运行方式的构想上提出改良方案。最后，对配电网络可能出现的安全隐患创新性地设计了解决方案。结果表明，该套方案具有良好的工程实践性和有效性。
关键词：供配电；电气设备；运行方式；故障状态分析
引言
近年来，电力工业作为国民经济的基石，坚持稳定发展、改良创新。其中，电力系统是由火力发电厂、水电站和风电场等发电单位和各级变压器、输电线路和各类型负荷共同组成的有机整体。电力系统由其电压等级和相关作用，可以分为一次部分和二次部分。
配电网络是指电力系统较高等级电压经降压变压器分配输送到工厂、市政用电的电力系统网络。
本文重点对某工厂的高压配电间进行了详细的原理分析，并创新性地对该高压配电间的安全防护系统进行了设计。
1 配电间一次接线网络构架
如图1为高压配电间一次接线图，其中包括：六个开关柜，分别是进线柜、计量柜、过线柜、变压器控制保护柜1B、避雷器柜、变压器控制保护柜2B。
图1 高压配电间一次接线图
其结构如下：
（1）进线柜构成：电缆——隔离开关GN19-10——电流互感器LQJ-10——高压断路器SN10-10——隔离开关GN19-10
（2）计量柜构成：隔离开关GN19-10——熔断器RN2-10——电压互感器JQZ-10——电流互感器LQJ-10——隔离开关GN19-10
（3）过线柜构成：母线的三相线
（4）变压器控制保护柜1B构成：隔离开关GN19-10——高压断路器SN10-10——电流互感器LQJ-10——隔离开关GN19-10（——变压器）
（5）避雷器柜构成：隔离开关GN19-10——避雷器FZ-1——熔断器RN2-10——电压互感器JSJM-10
（6）变压器控制保护柜2B构成：隔离开关GN19-10——高压断路器SN10-10——电流互感器LQJ-10——隔离开关GN19-10（——变压器）
2 设备基本原理和功能
高压断路器：一种通过灭弧装置实现电路的关断与接通的开关设备。其特点是能在发生短路危险时快速而安全地切断短路电流。本次案例系统中所用高压断路器型号为SN10-10，表明它是户内式少油断路器，额定电压为10kV。当断路器跳闸时，产生电弧，在油流的横吹、纵吹以及机械运动引起的油吹的综合作用下，使电弧迅速熄灭。少油断路器具有重量轻、体积小、节省油和钢材，价格低等优点，但不宜频繁操作，检修复杂，有渗油等缺点，除老用户仍在使用外，目前已不再采用。
高压隔离开关：能够很好地隔离高压电源，确保检修和运行维护时设备和人员的安全。本次案例系统里采用的高压隔离开关型号为GN19-10，表明它是户内式隔离开关，额定电压为10kV。
高压熔断器：当通过熔断器的电流达到一定数值时，其内部材料发出的热量足以将溶体断开，从而将电路切断，以保护重要设备的电路。其实际使用场景是在发生短路、过负荷等情况下的保护。本次案例系统采用的高压熔断器型号为RN2-10，表明它是户内式熔断器，额定电压为10kV。RN2型熔断器为保护电压互感器的专用熔断器，与案例接线图一致。熔断器的灭弧能力很强，能在短路后不到半个周期就将电弧熄灭。
互感器：是一种特殊的变压器。将一次侧较高的电压和电流变换为供给仪表和低压继电器使用的低电压、电流。同时起到隔离一次和二次的作用。本次案例系统中采用的电流互感器型号为LQJ-10，表明它是树脂浇注线圈式电流互感器，额定电压为10kV。电压互感器采用的是三相油浸式电压互感器和浇注式电压互感器，额定电压为10kV。
避雷器：防止电力系统中的电气设备被过电压侵袭所设置的保护设备。本次案例系统中采用的避雷器型号是FZ-10阀型避雷器。
3 接线图详细解构与分析
本节将重点分析每个设备存在于该处的原因，以及每个设备设计在该处的作用。
图2 配电室原图
（1）从进线端开始，接9011隔离开关，断路器901和隔离开关9013，经典的隔离开关与断路器搭配“先通后断”原则。
（2）隔离开关在这里的作用是确保电路断开以及保证安全状态检修断路器。
（3）9011和901之间的电流互感器（TA）是作为控制电路使用（每个断路器搭配一套TA作为过电流保护和控制）。
（4）隔离开关9511和9513是为了安全退出检修电流互感器和电压互感器（TV），此处的TA和2个两相电压互感器（TV）作为计量用，包括记录电费等，其中的熔断器是为了保护TV，在电流达到阈值后将熔断以保护TV。
（5）又进线柜接入右侧的母线，该母线连有三组设备（或出线）。
（6）其中通过9111、911、TA、9113接入出线侧的1号和3号主
变，其原理同进线端的“设备组1）”，接入2号主变的原理也同上。
（7）右側母线第三部分通过隔离开关9521接入避雷器和电压
互感器。避雷器用于对雷电波侵入的防护，而电压互感器用于补偿无功功率，改善功率因数。
4 运行方式的解构与剖析
系统采用一次侧单母线不分段接线形式。
采用该接线形式的原因：一次侧系统中只有一根进线，而当只有一路电源进线时，常采用这种接线，每路进线和出线装设一只隔离开关和断路器。
优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就小。
缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路、母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，全部用户供电中断。
适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户。
正常供电情况下，所有开关设备处在闭合状态，即处于“非常态”，电路中每个断路器都配有自动装置，可实现自动跳闸，手动合闸，手动跳闸等动作（能否自动合闸据已有案例数据而言无法得知）。该系统为10kV系统，多为中性点不接地系统。
5 故障状态分析
5.1 1#号主变二次侧单相接地
二次电路发出警报，但断路器911不会跳闸，因为在中性点不接地系统中，单相接地的短路电流很小，设计为不跳闸更能提高供电可靠性。在2小时内，值班人员听到警报尽快检查1#的故障点排除故障。
5.2 2#号主变两相短路
912处TA感应到故障电流，通过二次电路控制断路器912自动跳闸，并发出灯光或音响信号，提醒操作人员将断路器kk开关置为跳闸状态，并断开两侧隔离开关，对2#处进行故障抢修。
6 结束语
通过对某工厂的高压配电间的原理分析，创新性地对该高压配电间的安全防护系统进行了设计，提高了配电的稳定性和可靠性。经现场结果的分析比对，验证了该方案的可行性。对实际工程设计，尤其是对于配电系统的规划方案，具有一定的实践意义和价值。
参考文献
[1]高元楷.东北电业管理局调查局.电力系统操作和计算[M].北京：水利电力出版社，1977.
[2]何仰赞.电力系统分析（上册）[M].3版.武汉：华中科技大学出版社，2002.
