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1、高速公路供配电高速公路供配电 运营与维护运营与维护 uu 高速公路供配电概述高速公路供配电概述 uu 交流供配电系统交流供配电系统 uu 直流供配电系统直流供配电系统 uu 供配电系统的运行与维护供配电系统的运行与维护 1. 一般供配电概述 一般供配电系统 高压输电线（10/35kV）经配电变压器降 为（220V/380V）并提供给负载使用。 发电厂发电电压等级：6.3kV、10.5kV、 13.8kV。 工业、用户电压：220V、380V。 供配电系统 一般供配电系统图例 一般供配电设计需考虑因素 负荷等级确定 负荷计算 功率因数提高 供配电的继电保护 负荷等级确定 根据供配电系统的负荷（供
2、电可靠性、中 断供电在社会上所造成的损失或影响的程 度）确定基本方案。 1）一级负荷-需要两个电源的供电， 还应有应急电源，以保证不会中断用电。 例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重 要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活 动的大量人员集中的公共场所等用电单位 中的重要电力负荷。 2）二级负荷-要求有两个回路供电，每一回 路最好来自不同的变电所。例如：主要设 备损坏、大量产品报废、连续生产过程被 打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量 减产等。 3）三级负荷-无特殊要求。 负荷计算-为了合理选择供电系统中的导线 、开关电器、变压器等元件。 为了合理地选择供电系统中的导线、开关 电器、变压器等元件，
3、使电器设备和材料 得到充分利用和安全运行。 电力计算方法 1、需求系数法 2、二项式法 3、利用系数法 负荷计算 功率因数的提高 电力设备如变压器、感应电动机、电力线路等，除从电 力系统吸取有功功率外，还要吸取无功功率。无功功率仅 完成电磁能量的相互转换，并不作功。无功和有功同样重 要，没有无功，变压器不能变压，电动机不能转动，电力 系统不能正常运行。但无功功率占用了电力系统发电设备 提供有功功率的能力，同时也增加了电力系统输电过程中 的有功功率的损耗，导致用电功率因数降低。 式中cos称为电路的功率因数。 可得 世界各国电力企业对用户的用电功率因数都有要求，并 按用户用电功率因数的高低在经济
4、上给予奖惩。 功率因数是电力技术经济中的一个重要指标。提高功 率因数意味着： 1) 提高用电质量，改善设备运行条件，保证设备在正常 条件下工作，有利于安全生产； 2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。 例如：当cos=0.5时的损耗是cos=1时的4倍； 3) 提高企业用电设备利用率，充分发挥企业的设备潜力 4) 减少线路的功率损失，提高电网输电效率； 5) 因发电机容量的限定，提高功率因数将意味着让发电 机多输出有功功率。 1. 避免感性设备的空载和减少其轻载； 2. 在线路两端并联适当电容。 1. 提高供电设备的利用率； 2. 减少线路上的能量损耗。 短路保护 过流保护 漏电
5、保护 防雷保护 供配电的继电保护 高速公路供配电系统 高速公路供配电系统 正常供电：变电、配电 变电：通常在各收费站、隧道口建设有高 压和低压配电房；各种配电箱和配电柜。 配电：沿线布设电缆管道及各种电力电缆 、控制电缆。 高速公路收费站供电系统图。 高速公路供配电系统组成 外供配电线路（架空线或高压电缆）-将当 地电网的610kV高压交流电源，传输给各 站区变电房。 高压开关柜-装有真空断路器或稀有气体的 断路器，用来控制10kV高压传输，具有断 路保护、过流保护、高压计量等功能。 低压开关柜-用以控制220/380V交流电源电 压输出到各不同低压负载（如通风风机、 照明灯具、收费监控设备、
6、水泵房设备等 ） 紧急供电直流柜-供给控制线所必需的直流 电源。 紧急备用电源-柴油发电机、UPS备用电源 高速公路供电负荷考量 一、高速公路供配电系统 特点 1、高速公路路线长，集中配电造成难度 2、用电点多，且负荷量小而且分散 3、有些外场设备要求直流供电，且功率小 4、外场设备对供电的质量要求较高，需专线 供电。 高速公路供配电系统设计需注意 ： 1、重要性-按照一级负荷供电，供电电源 引自附近的高压供电网，双备份电源。 2、可靠性-配置小型发电机 3、质量-稳压电源 4、相对集中供电-沿路用电，负荷不大， 低压单相 5、防干扰措施 要求： 1、安全 2、可靠 3、优质 4、经济 高速公
7、路供配电方式 高速公路就近取电-取自城乡的农业或民用电 高速公路的集中供电-取自附近的高压供电干 线网。 供电方式的选择 1、满足高速公路用电要求 2、供配电的技术可行性 3、供配电的经济可行性 供配电系统的构成 交流供配电系统 备用电源-柴油发电 机组（自动） 直流供电系统-整流 、蓄电池组 接地保护系统-保护 工作人员安全、避 免小信号系统的干 扰 隧道门前配电室 2. 交流供配电系统 高压供配电 1、配电电压-指变电所高压侧的配电设置 ，高压电源由附近高压网引入。 2、考虑因素：用电区域的范围、用电设备 电压的高低、用电负荷的大小、分区域等 。 3、高电压输送，应考虑输送功率与输送距 离
8、的影响。-见表5-1 4、一般为10kV或6kV。 配电方式 1、放射式 2、树干式 低压供配电 配电电压-380V/220V或660V 660V电压 1、减少远距离电压输送造成的线路电压损 耗，提高负荷端的电压水平； 2、降低线路有色金属消耗量的前提下，增 加配电半径和减少线路的电能损耗。 3、提高低压供配电电压，可提高供电能力 ，减少变电点，使配电系统得以简化，具 有明显的经济效益。 配电方式 1、放射式 2、树干式 3、变压器干线式 高低压供配电设备的选择 按工作电压和电流选择 按断流容量选择 海拔高度-温度和外绝缘的影响 电力线路的结构与敷设 电力线路构成 1、架空线路的组成： 1）导
9、线-裸线和绝缘导线； 2）电杆、横担和拉线； 3）线路绝缘子 2、架空线路的敷设 1）敷设的要求和路径的选择； 2）导线在电杆上的排列方式； 3）架空线路的档距、弧垂和线间距离。 电缆线路的结构 在电力电缆领域内：110kV属于低压电 缆、1035kV属于中压电缆、110220kV 属于高压电缆、500kV属于超高压电缆。 电缆的敷设 电缆的敷设方式：直接埋地；电缆沟敷设 电缆敷设路径的选择 导体和电缆界面的选择 输电线路的电磁干扰 3. 直流供配电系统 主要是向管理系统中的直流设备供电，同 时还用于供配电系统自身操作电源的供电 。如，监控系统中的外场车辆检测器，信 息显示、指示器，通信系统中
10、的紧急电话 系统等。 组成：整流器、滤波器、储能器、充电回 路、电压变换回路。 分类：带电容直流储能装置的直流系统、 带铬镍电池组的直流系统。 整流装置 直流输出额定电压 对一 般工业用的整流器，其直 流输出额定电压不应小于 直流用电设备最高工作电 压的1.05倍。对充电用的整 流器，其直流输出电压一 般不宜低于蓄电池组额定 电压的1.5倍。 直流额定电流 对一般工 业用的整流器，选择时应 注意其额定直流电流不应 小于用电设备的计算电流 。 硅整流器 储能装置 蓄电池组 对蓄电池组容 量的选择，应保证变、配 电保护装置供电要求，同 时还应保证应急装置的短 时供电要求。 对蓄电池组的输出电压应
11、设电源电压表及电流表进 行监视。 对蓄电池组的接线应设置 自动控制充电和防止过充 电的保护装置。 保证蓄电池组在0-40的 环境温度下正常工作。 储能电容器 用电容作为储能元件，主要 是利用电容的充放电原理。 电容的主要作用 在系统正常工作时，并 联在保护回路中的电容由系统充电，达到 一种饱和状态。当系统供电下降或停止时 ，继电保护装置靠电容放电产生保护作用 。 4. 供配电系统的运行和维护 4.1 架空线路的运行与维护 4.2 电缆线路的运行与维护 4.3 三相变压器的运行与维护 4.1 架空线路的运行与维护 高速公路机电系统的外供电通常可在当地 供电网络,通过与当地供电管理部门协调,由 附
12、近变电站到负载点之间,架设610kV电压 的专线供电。 由当地供电网络将电能传输至高速公路各 站点，通常采用架空线路或铺设电缆两种 形式供电。 在广大的农村输电线路大多采用架空线路 ，以降低输电线路建设的投资。 架空线路维护原因 机械负荷 电气负荷 风、雷、雨、雪的侵扰 线路上的设备和元件会逐渐老化、变形以 致损坏，使线路的电气强度与机械强度逐 渐降低，不能保持原计划的要求。 线路上不断出现的各种缺陷，要由运行管 理部门在经常性的巡视、检查、测试中发 现，并通过大修和日常维护加以消除。 线路巡检种类 定期巡检 由专职巡检员进行，掌握线路的 运行状况、沿线环境变化情况，并做好护 线宣传工作。 特
13、殊性巡检 在气候恶劣、河水泛滥、火灾 和其他特殊情况下，对线路的全部或部分 进行巡视或检查。 夜间巡检 一般在线路高峰负荷或阴雾天气 时进行，检查导线接点有无发热打火现象 ，绝缘子表面有无闪络。 故障性巡检 查明线路发生故障的地点和原因，并 及时对故障进行排除。 监察性巡检 由部门领导和线路负责技术人员进行 ，目的是了解线路及设备状况，并检查、指导巡 线员的工作。 顺序巡视项目周期备注 1定期巡检 10kV线路 1kV以下线路 市区：每月1次 郊区及农村：每季至少1次 2特殊性巡检一般每季至少1次 3夜间巡检按需要定 4故障性巡检重负荷和污染地区 10kV线路 每年至少一次 5监察性巡检重要线
14、路和故障多的线路 每年至少一次 由主管生产的领 导决定一般线路 的抽查巡视 线路巡视周期表 线路巡检的主要内容 线路巡检主要是检查沿线的灯塔、绝缘子、导 线以及防雷器等有关器件与设施。 杆塔维护 横担及金具 绝缘子 导线 防雷设施 接地装置 拉线、顶杆、拉线杆 沿线情况 杆塔维护 1、杆塔是否倾斜，铁塔构件有无弯曲、变形、锈蚀，螺栓 有无松动，混凝土杆有无裂纹、疏松、钢筋外漏，焊接处 有无开裂、锈蚀； 2、基础有无损坏、下沉或上拔，周围土壤有无挖掘或沉陷 ，寒冷地区电杆有无冻鼓现象。 3、杆塔位置是否合适，有无被车撞的可能，保护设施是否 完好，标志是否清晰； 4、杆塔有无被水淹、水冲的可能，保
15、护设施是否完好，标 志是否清晰； 5、杆塔标志（杆号、香味警告牌等）是否齐全，明显； 6、杆塔周围有无杂草和蔓藤类植物附生，有无危及安全的 鸟巢、风筝及杂物。 横担及金具 主要巡视横担有无锈蚀、变形、螺栓是否 紧固、有无缺帽，开口销有无锈蚀、断裂 、脱落。 绝缘子 1、瓷件有无脏污、损坏、裂纹和闪络痕迹； 2、铁脚、铁帽有无锈蚀、松动、弯曲。 导线 1、有无断股、损伤、烧伤痕迹，在化工、沿海等地区 的导线有无腐蚀现象； 2、三相驰度是否平衡，有无过紧、松动现象； 3、接头是否良好，有无过热现象（如接头变色，雪先 熔化等）连接线夹弹簧垫是否齐全，螺帽是否紧固 ； 4、过（跳）引线有无损伤、断股、
16、歪扭，与杆塔、构 件及其他引线间距离是否符合规定； 5、导线上有无抛扔物； 6、固定导线用绝缘子上的绑线有无松弛或开断现象。 防雷设施 1、避雷器瓷套有无裂痕、损伤、闪络痕迹，表面是否 脏污； 2、避雷器的绑定是否牢固； 3、引线连接是否良好，与零相和杆塔构件的距离是否 符合规定； 4、各部附件是否锈蚀，接地端焊接有无开裂、脱落； 5、保护间隙有无烧损、锈蚀或经物短接，间隙距离是 否符合规定。 接地装置 1、接地引下线有无丢失、断股、损伤； 2、接头接触是否良好，线夹螺栓有无松动、 锈蚀； 3、接地引下线的保护管有无破损、丢失，固 定是否牢固； 4、接地体有无外漏、严重腐蚀，在埋范围内 有无土方工程。 拉线、顶（撑）杆、拉线柱 1、拉线有无锈蚀、松弛、断股和张力分配不均等现 象； 2、水平拉线对地面独立是否符合要求； 3、拉线绝缘子是否损
