【干货】低压成套开关设备配电方案详解

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点状和线状配电网络

低压成套开关设备按配电型式可分为两种方案：点状配电方案和线状配电方案，如图1所示。

图1 点状和线状配电方案

点状配电方案是指电力系统自一个点以辐射状向外分配电能，以此形成一个点状配电网；线状配电方案是指电力系统通过线状母线传送电能至负载，以此形成一个线状配电网。在低压成套开关设备中，所有配电网络形式都是点状配电方案和线状配电方案的组合。

在上图中，可以看出电力变压器、低压进线和某段母线构成点状配电形式，而两段母线、各个馈线回路则构成线状配电形式。

(1) 低压成套开关设备单路进线的配电方案

低压成套开关设备单路进线的配电形式见下图。其中图2-a从主母线中部进线，图2-d从主母线的一端（左侧）进线。

图2 单路进线的配电形式

单路进线的配电方案属于点状配电方案，也是最简单的配电方案。单路进线的配电方案仅能对负荷提供最低水平的供电可靠性，因为一旦供电中断后没有冗余电源提供第二路电能支持。

因为负载在主母线上是平均分配的，所以当进线安排在主母线的中间时，我们从图2-b看到，主母线实际载流量只有变压器额定电流的一半，这对于降低主母线的温升是有利的。

当进线安排在主母线的端点时，主母线的实际载流量等于变压器的额定电流。在图2-e中，我们看到主母线左侧的电流最大，接近于变压器额定电流；主母线电流从左至右逐步递减。从整体来说，从主母线某端进线的方案与从主母线中间进线的方案相比，前者的主母线温升要高于后者。

从上图中图2-c和图2-f可以看出，当发生短路时，两种进线方案的短路电流是相同的，主母线承受的最大电流都是冲击短路电流峰值i_pk，因此按两种进线方案配套的低压成套开关设备，其动稳定性要求是相同的，也即低压配电系统对低压开关柜主母线峰值耐受电流的要求是一致的。

(2) 双路进线的配电方案

双路进线的配电方案如下图所示。

图3 双路进线的配电方案

双路进线的配电方案中，有两套电力变压器与两套进线回路。图3-a是双路进线供电方案之1，其中有两套电力变压器可单独供电或者并列供电。若电力变压器单独供电则两进线开关之间需要配备机械或电气合闸互锁。当某路供电中断时，系统能立即切换到另一路供电。因而提高了供电的可靠性。

图3-b是双路进线供电方案之2，其中采用了自动切换开关ATSE实现电源之间的自动切换。

图3-c是双路进线供电方案之3，其中采用母线联络开关(简称为母联开关)将母线分段运行。在此方案中，2套电力变压器可各自为本段母线系统的负荷供电；当某电力变压器发生供电故障时，可通过闭合母联开关使得故障段母线获得能量供应。如果单侧电力变压器容量供应不充裕则需要抛掉若干不重要的三级负荷。

图3-d是双路进线供电方案之4，其中采用ATSE实现市电与发电机之间的供电切换。

现在我们对图中的各种方案仔细分析，探讨主母线上的负荷排布方式与运行电流和短路电流之间的关系。如图4所示。

图4 双路配电时运行电流和短路电流分析

我们先看图4-a：图中的变压器位于低压开关柜主母线的两端，因为系统中未见母联开关，所以这两台变压器属于并列运行。又由于主母线上的负载是平均分布的，因此主母线上的运行电流就等于变压器的额定电流In。

再看主母线上的短路电流。当主母线发生短路时，两台变压器从两侧向短路点注入短路电流，因此，主母线上各处的短路电流最大值均为1倍i_pk。当馈电回路的出口处发生短路时，我们发现流过馈电单元的短路电流为2倍i_pk。

图4-b中的变压器位于低压开关柜主母线的中间，主母线的运行电流等于变压器的额定电流In，而主母线上的最大短路电流等于2 倍i_pk，流过馈电回路的最大短路电流也等于2倍i_pk。

图4-c中两台变压器靠近主母线的1/4处和3/4处。图中主母线的运行电流为In的1/2，在两台变压器中间的主母线上最大短路电流为i_pk，在变压器外侧的主母线上最大短路电流为2倍i_pk。图中所有馈电回路出口处的短路电流均等于2倍i_pk。

因此，如果低压成套开关设备的主母线上由两台以上变压器供电，且主母线未分段，则称此主母线为未受限主母线，向未受限主母线供电的变压器可以并列运行。母联开关的用途是将未受限主母线变成受限主母线，切断短路电流叠加的途径，提高供电可靠性。

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