電力配電系統示意圖:
配電電網常識:
根據IEC60038/GB10056標準
低壓:1000V以下
中壓:10kV,20kV,35kV
高壓/超高壓:110kV,220kV,330kV,500kV
相電壓和線電壓的關系:UL/Un=400V/230V=
電工學基本概念及元件部分圖例:
低壓配電主要產品圖例:
低壓配電系統示意圖:
樹狀圖:
低壓配電基本概念:
額定電壓:電氣設備正常情況下的工作電壓--Ue1000V以下電氣設備的額定電壓等級分為:直流:1.5,2,3,6,12,24,36,48,60,72,110,220,400,440,800,1000V;
單相:6,12,24,36,42,100,127,220V;
三相:36,42,100,127,220/380,380/660,1140(1200)V;
額定頻率:額定條件下正弦電路中正弦量每秒鐘變化的次數稱為頻率f(Hz);
我國電網標準頻率是50Hz,美國、日本采用60Hz;
額定電流:額定電壓額定頻率下,達到額定功率的電流-Ie。
正弦交流電路中的電流是有效值(均方根值)。
低壓配電產品的各種電壓:
Ue:額定工作電壓220V/380V;
Uc:額定控制電路電壓(實際運行電壓);
Us:額定控制電源電壓230V/400V;
Uimp:額定沖擊耐受電壓;
Ur:分斷后電壓;
Ui:額定絕緣電壓;
低壓配電產品的各類電流:
In:額定電流;
Ib:工作電流(實際運行電流);
Ir:整定電流;
Iz:電纜允許電流;
Icc:短路故障電流;
Icn:極限短路分斷能力;
Ics:運行短路分斷能力;
低壓配電基本常識:
電位:
電壓:兩點之間的電位差
短路:
單相短路
兩相短路
三相短路
過載:
線路所帶負荷容量超過了線路的設計容量
在電氣上無損的電路中發生的過電流
電能質量:
電壓:偏差允許值范圍±7%(10KV三相線路)
頻率:偏差允許值范圍±0.2Hz
波形:正弦曲線(電壓諧波含有率)
正弦交流電路中的常用名詞:
頻率與周期
周期T:正弦量變化一次所需的時間(秒)
頻率f:1s內正弦量變化的次數f=1/T
幅值與有效值:正弦量任一瞬間的值為瞬時值,瞬時值
幅值:正弦量任一瞬間的值為瞬時值i,u,瞬時值中的最大值為幅值Im,Um
有效值I,U:正弦交流電網值
功率與功率因數:瞬時功率、有功功率、無功功率、視在功率。
功率因數:電壓與電流夾角的余弦值
電壓與電流的關系:電阻性、電感性、電容性。
交流電路中的基本公式:
歐姆定律R=U/I
電流的熱效應Q=I2RT
功率P=Q/T=UI
能量守恒定律
功率與功率因數:
功率:
有功功率,無功功率,視在功率(S=U*I)
功率因數:cosФ=P/S
關系:P=S*cosФ,Q=S*sinФ,P2+Q2=S2
功率因數:
在電路中,功率因數角是電流滯后電壓的角度。
物理意義:對于設備來說,功率因數反映的是能量轉換過程中有用功率占總功率的比例。
舉例:母線提供給電機的是視在功率;電機中轉換為機械做功的部分是有功功率,提供磁場的電流為無功電流。
功率因數降低的原因:
功率因數,或cosФ以0到1.0之間的數值來表示。
功率因數為1.0不含無功功率;
功率因數低于0.9一般認為較差;
系統中有較多的無功功率,其功率因數會較低。
電路中電流與電壓的空間矢量關系由電阻和電感決定;由于感性負載的存在,電流滯后電壓一定的角度。
物理意義:非阻性負載;為了實現能量轉換而消耗的功率,最終轉化為熱量。
各類設備的功率因數:
功率因數對電網的影響:
如果不減少帶有低功率因數的高視在負荷,則從發電站到工廠支路的整個電氣網絡,必須能承載比需要大的電流負荷。
損耗增加,設備溫升嚴重。
線路上壓降增加,設備端電壓下降,影響正常工作
供電管理局制定商業和工業的收費標準,獎勵高功率因數運行,處罰低功率因數運行用戶。通常功率因數應大于0.85,高壓供電的工業用戶,高壓側大于0.9。
無功功率補償:
為了提高功率因數,降低無功功率,采用人工的方法進行補償,簡稱無功補償。
電容器組;集中補償;
分散補償;個別補償;
同步電機:利用其工作特性,具有超前的功率因數;
同步調相機:空載的同步電動機;
最簡單方便的補償方式是選用電容器組。
諧波:
產生:當正弦波電壓施加在線性的電阻、電感和電容上時,仍為同頻率的正弦波。但當負載為非線性時,電流就變為非正弦波,電流產生的壓降導致電壓也為非正弦波。
非正弦電壓電流可分解為傅立葉級數,頻率與工頻相同的分量為基波,頻率大于基波的成為諧波。
諧波頻率與基波頻率之比為諧波次數。
電弧爐,電力機車,調光設備,日光燈,變頻空調等易引起諧波。
危害:諧波損耗,大量的3次諧波流過中線時使線路過熱。
引起公用電網中局部的并聯和串聯諧振,使諧波放大。
會導致繼電保護和自動裝置的誤動作,電氣測量儀表計量不正確。
對附近的通信系統產生干擾。
繼電保護:
繼電保護器:反應故障和不正常狀態的自動裝置,發出報警和跳閘信號,實現對電氣設備的保護。
基本要求:可靠性;選擇性;快速性;靈敏性;
常見保護類型:
三段式過流保護;
零序電流保護;
過電壓保護;
欠電壓保護;
反應電壓與電流比值的距離保護;
差動保護、高頻保護。
變壓器的額定值:
三相變壓器:In=Sn/(1.732xUn)
單相變壓器:In=Sn/Un
在一臺三相變壓器低壓側的滿載額定電流由下式算出:In=
Sn:變壓器的額定視在功率kVA
U:空載時線電壓(單位為伏)
In:單位為安
對于400V(三相有載)的簡化公式
In=kVA×1.4
短路電流計算基本方法:
低壓配電電器的相關國際標準:
低壓配電產品的防護等級IP:
IPXX:用數字表示設備外殼提供的保護程度-根據IEC529/GB4942.2-93
低壓配電系統簡介:
低壓配電系統是根據國際電工委員會標準IEC664-1的要求來定義的,適用于海拔至2000m,額定交流電壓至1000V,額定頻率至30kHz或直流至1500V的系統中。另外,在通信設備中所說的交流配電,一般是指220/380V的供電系統。
IEC364-3標準中,按照載流導體的配置和接地的方法劃分成TN、TT和IT交流配電系統,在下面的圖示中給出了配電系統的一些實例。圖中:
-在大多數情況下,配電系統適用于單相和三相設備,但為了簡化起見,圖中僅劃出了單相設備;
-供電電源可以是變壓器的次級繞組,電動機驅動的發電機或不間斷電源系統;
字母代號的含義:第一個字母T或I表示電源對地的關系,第二個字母N或T表示裝置的外露導電部分對地關系,橫線后字母S、C或C-S表示保護線與中性線的組合情況。
TN配電系統:
TN配電系統中,電源有一點(通常是中性點)直接接地,設備端的外露導電部分通過保護線(即PE線包括PEN線)與該接地點連接的系統。按照中性線(N)與保護線的組合情況,TN系統又分為以下三種型式:
--TN-S系統:整個系統中保護線PE與中性線N是分開的,見圖1-2;
--TN-C-S系統:系統中有一部分保護線PE與中性線N是分開的,見圖1-3;
--TN-C系統:整個系統中保護線PE與中性線N是合一的,見圖1-4。
圖1-1 TN-S配電系統實例
圖1-2 TN-C-S配電系統實例
如圖1-4在系統的某一部分中,中線和保護接地功能合并在一根單獨的導線上(PEN)。
注:將PEN導線分解成保護接地線和中線的點可在建筑物入口處或建筑物的配電板上。
圖1-3 TN-C配電系統實例
這三種供電類型在我國都有比較廣泛的應用。由圖1-3、1-4、1-5可以看出,TN-S系統因為有單獨的保護接地線,因此,對設備而言是最可靠的。但是由于增加了一根單獨的PE線,而使供電系統的造價提高。該用電設備金屬外殼接到PE線上,PE線正常工作時不呈現電流,因此外殼不呈現對地電壓。出現事故時易切斷電源,比較安全。通常該系統主要應用在用電量大的樓宇中,也適用于環境條件較差的場所。TN-C系統有一根由中性線和PE線功能合并的PEN線,相對TN-S系統少了一根線,因此使供電系統成本減少。但如果出現三相負荷不平衡時(在我國的電網中常有這種情形發生),在PEN線上就會有較大的電流。為解決這類問題,通常要求從電源端到設備端每隔50m,將PEN線接地一次。由于TN-C系統的安全措施比較復雜,如果實施不規范容易引發問題,國內一般在建筑物內部不使用TN-C的供電方式。綜合TN-C和TN-S系統的某些優點,又推出了一種TN-C-S系統,主要應用在用電量較小的建筑物或線路末端環境較差的場合。
TT配電系統:
具有一個直接接地點的配電系統,設備上需要接地的零部件在用戶建筑物中連接到接地電極上,該接地電極與配電系統的接地電極無電氣連接,如圖1-6。
TT系統每一設備金屬外殼或外露可導電部分采用各自的PE接地線單獨接地,故障時電流較小,往往不足以使保護裝置動作,安全性較差。只適合于功率不大的設備,或作為精密電子設備的屏蔽接地,主要應用在農村低壓電力網。這種系統的缺點在于,因為雷擊或相線對地意外短路產生的轉移過電壓,將對人和設備造成損害。同時,如果因為中性線折斷產生的失零過電壓,使相線電壓可達到700V。因此,TT系統要求:除變壓器低壓側中性點直接接地外,中性線不得再行接地,且保持與相線同等絕緣水平。為防止中性線機械斷線,截面積不小于表5-1的規定。全網必須實施漏電保護,且中性線不得裝設熔斷器或單獨的開關裝置。
表1-1 按機械強度要求中性線與相線的配合截面
相線截面Smm2 | 中性線截面 S0mm2 |
S≤16 | S |
16<S≤35 | 16 |
S>35 | S/2 |
注:相線的材質與中性線的材質相同時有效。
圖1-4 三相線加中線的TT配電系統實例
IT配電系統
IT配電系統。電源與地絕緣或通過阻抗連接,而設備的外露導電部分則接地的系統,如圖1-7。
圖1-5 三相線(加中線)的IT配電系統
IT系統在供電端有一點通過阻抗或限壓裝置接地,發生單相接地故障時,短路電流很小,保護裝置不會動作供電系統還可以繼續運行。被PE線接地的設備外殼不會帶電,但其它處的中性線電壓會升高。主要應用在對安全有特殊要求的場合,如:礦井、火藥庫或純排灌的動力電力網。
采用IT 配電系統時要求:配電變壓器低壓側及各出線回路應裝設過流保護,網絡內的帶電導體嚴禁直接接地;各相對地應有良好的絕緣水平,在正常運行情況下,從各相測得的泄漏電流(交流有效值)應小于30mA。
與配電系統有關的接地故障:
所謂接地故障是指電氣回路中的帶電導體,即相線和中性線(L線和N線)與大地、電氣設備金屬外殼以及各種接地的金屬管道、結構之間的短路。它是單相對地短路,但其事故后果和防范措施與一般短路不同。為便于區別,國際電工標準將它稱作接地故障(Earth fault)。
大家知道,金屬性短路的短路電流大,常用的熔斷器、斷路器等過流保護裝置能有效的切斷電源,從而防止了火災的發生;電弧性短路的短路電流小,過流保護器往往不能及時切斷電源,而電弧、電火花的局部溫度可達千度以上,甚至可使附近的可燃物質起火。接地故障火災多的原因不僅是它發生的機率大,而且一旦發生接地故障,它還往往以持續的電弧性短路的形式存在,比一般短路更易引燃起火。
TN系統的接地故障多為金屬性短路,故障電流較大,可利用原來作負荷保護和短路保護的過電流保護電器(熔斷器、低壓斷路器)兼作接地故障保護,這是TN系統的優點。但在某些情況下,如:線路長、導線截面小而使線路導體阻抗增大,過電流保護器常不能滿足它的切斷故障電流時間的要求,產生電弧性短路而造成危險。所以在TN系統中,常將保護線與接地良好的金屬導體相連接,使保護線的電位盡量接近地電位,降低發生接地故障和PEN線斷線時,外露導電部分和保護線的對地故障電壓。
TT系統發生接地故障時,故障電路內包含有外露導電部分接地極和電源接地極的接地電阻Ra和Rb,如圖5-8所示。與TN系統相比,TT系統故障電路阻抗大,故障電流小,更易以電弧性短路的形式出現。并且由于Ra的作用,使設備外殼對地電壓升高,如果超過了安全電壓的標準50V時,將會對人身造成危險。因此在TT系統中推薦采用漏電保護器作接地故障保護。
在實際應用中,應當根據三種配電系統各自的特點,選擇合理的接地和保護方式。
本文來源于互聯網,暖通南社整理編輯于2017年5月18日。
近期,3家基礎電信企業相繼發布2023年上半年業績報告,中國移動、中國聯通、中國電信的經營收入為5307億元、1918.33億元和2607億元,同比分別增長6.8%、8.8%、7.6%。
“雖然增速較2022年全年略有放緩,但總體保持穩健增長,在面對有效市場需求不足、外部環境復雜嚴峻等困難和挑戰下,達到如此增速實屬不易?!敝袊ヂ摼W協會應用創新工作委員會專家委員、中國電信研究院高級專家胡世良說。
算網基礎設施升級
運營商的財報一直都是電信行業發展的晴雨表。工業和信息化部最新數據顯示,1月至7月,電信業務收入累計完成10056億元,同比增長6.2%,基本與運營商收入增速一致。
“電信業務收入繼續保持較快增長,成為賦能經濟增長、提振市場信心的關鍵支撐?!焙懒几嬖V記者,這得益于新型基礎設施日益完善、網絡能力持續優化。上半年,中國移動投資423億元建設5G網絡,以客戶需求為導向,分場景、分區域精準推進千兆寬帶網絡建設,千兆覆蓋住戶達到3.7億戶,凈增1.1億戶;中國電信與中國聯通新增共建共享5G基站超15萬個,加快推進4G中頻一張網整合,合力打造體驗、效能、技術領先的4G/5G網絡。
“截至上半年,我國累計建成開通5G基站293.7萬個,具備千兆網絡服務能力的端口數超過2029萬個。梯次優化的算力供給體系初步構建,算力規模排在全球第二位,年增長率近30%。IPv6發展不斷深化,移動網絡IPv6主導地位持續鞏固,為行業發展奠定堅實基礎。”中國信息通信研究院政策與經濟研究所副總工程師張麗說。
在生成式人工智能、大模型等新技術驅動下,算力需求增長迅速。為此,運營商紛紛加碼“東數西算”工程,中國電信在內蒙古、貴州、寧夏等地建設公共智算中心,滿足各類AI應用需求,上半年新增智算規模1.8EFLOPS,增幅達62%;中國移動數據中心能力覆蓋國家“東數西算”全部樞紐節點,對外可用IDC機架達47.8萬架,算力規模達到9.4EFLOPS,實現400G全光網從浙江到貴州5616公里世界最長距離傳輸;中國聯通機架規模超過38萬架,推動聯通云池覆蓋200多個城市。
在中國電信研究院戰略發展研究所專家熊小明看來,作為新型基礎設施建設的國家隊和主力軍,運營商發展算力業務優勢明顯,既擁有多層次、廣覆蓋的數據中心,又具備豐富的骨干網和城域網資源。運營商提高算力支出,正加速算網基礎設施升級,同時在核心技術攻關、產業生態塑造、商業模式創新方面發揮引領作用。
5G規模化應用加快
在積極建設5G網絡的同時,運營商也在穩步推進5G規?;瘧眠M程。上半年,中國移動5G套餐用戶達到7.22億戶,凈增1.08億戶,套餐滲透率達到73.3%;中國聯通5G套餐用戶達到2.32億戶,套餐滲透率達到70.86%;中國電信5G套餐用戶達到2.95億戶,套餐滲透率達到73.4%。
商業領域一直被認為是5G融合應用最廣闊的舞臺。上半年,中國電信新簽約5G商用項目約6000個,同比增長近80%,5G行業商用項目累計超過2萬個,簽約超過210億元;中國移動累計簽約5G行業商用項目超2.5萬個,上半年5G專網收入25.1億元,同比增長69.7%;中國聯通5G虛擬專網累計服務用戶數超過5800個,5G行業應用項目數累計超過2萬個,5G工廠超過2600個,在工業、電力等八大領域完成全頻段5G RedCap測試驗證。
“當前,5G的布局重點已經轉向優化網絡質量和服務水平方面,5G虛擬專網正不斷滿足各行業差異化需求?!焙懒颊J為,下一步,應以提質、降本、增效、減碳為目標,以解決生產經營中的問題為導向,以應用場景創新為牽引,促進5G與人工智能、大數據、云計算等技術的融合創新,提升5G融合應用供給能力,推動5G在生產生活中更廣泛、更深入地應用。
張麗則建議分業施策,拓展5G行業應用。一方面,加強頂層設計,推動技術融合、標準制定、行業應用和產業配套等不斷完善。另一方面,在工業、礦業、電力、港口等先導領域拓展一批具有示范效應的規模化應用,加速挖掘醫療、教育、文旅等試點領域典型應用場景。同時,鼓勵運營商及相關企業加大核心技術攻關力度,沉淀數字化轉型有效經驗、路徑和能力,不斷降低組網、設備接入、方案規劃等環節的成本。
胡世良同樣認為要通過技術創新促進5G規模化應用,在芯片、模組、終端等產品研發上下功夫,確保產業鏈供應鏈穩定和安全。在標準、技術、應用、安全等領域加強國際交流與合作,共同推進5G產業創新發展。
新業務成重要驅動力
在數字經濟與實體經濟加速融合的趨勢下,運營商緊抓機遇,云計算、物聯網等新興業務成為推動企業營收增長的重要動力。上半年,中國移動數字化轉型收入為1326億元,同比增長19.6%,占通信服務收入比提升至29.3%;中國聯通產業互聯網收入達到429.77億元,占服務收入比首次超過25%;中國電信產業數字化業務收入688億元,同比增長16.7%,占服務收入比為29.2%。
值得一提的是,上半年3家運營商在云業務方面都交出了一份亮眼的成績單:移動云收入達到422億元,同比增長80.5%;天翼云收入達459億元,同比增長63.4%;聯通云實現收入255億元,同比增長36%。
分析其原因,胡世良認為,國家陸續出臺了“央企上云”等政策文件,鼓勵創新云計算技術,為產業發展創造巨大市場空間。
此外,供需兩端齊發力為產業提供有效支撐。在需求側,縣域市場逐漸成為新增長點,智慧城市、智慧社區對云服務的需求不斷增強;供給側的驅動力源自規模效應和技術能力。中國電信研究院戰略發展研究所云計算專家王朋說:“以天翼云為例,其在241個城市建設‘一城一池’節點,居公有云第一陣營,接連突破云操作系統、超大規模計算調度等多項關鍵技術,具備提供自主可控解決方案的能力,在安全方面的差異化優勢逐步顯現?!?/p>
雖然新興業務已成為運營商收入增長的“第一引擎”,但進一步分析會發現,與2022年上半年相比,3家運營商數字化轉型收入增速均呈現放緩態勢。
“當前國內市場仍然面臨需求不足、部分企業經營困難的局面?!睆堺愓J為,受跨行業協調難度大、改造成本高等因素影響,雙千兆網絡“進場難”“進場貴”問題仍存在,延緩了部分重點場景數字化轉型步伐。截至6月底,3家基礎電信企業數據中心出入口帶寬為1016.6Tbps,同比下降9%。
胡世良則建議,政府部門應加強市場監管,盡快出臺產業數字化規范發展相關法規,維護市場良性競爭格局。運營商也應深入了解不同場景的真實需求,切實把握客戶數字化轉型痛點,構建“集約開發+本地交付”的運營模式,提供個性化數字化產品和行業解決方案;充分發揮自身“鏈主”示范引領作用,以平臺建設帶動中小企業數字化轉型。(記者 李芃達)
來源:經濟日報