高速公路联网收费供配电运营与维护.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,PPT,文档演模板,Office,PPT,10 十月 2026,高速公路联网收费供配电运营与维护,高速公路供配电概述,交流供配电系统,直流供配电系统,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，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。,为什么要提高功率因数？,1.避免感性设备的空载和减少其轻载；,提高功率因数的方法,2.在线路两端并联适当电容。,提高功率因数的意义,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、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、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、拉线绝缘子是否损坏或减少；,4、拉线是否妨碍交通或被车碰撞；,5、拉线棒、抱箍等金具有无变形、锈蚀；,6、拉线固定是否牢固，拉线基础周围土壤有无突起、沉陷、缺土等现象；,7、顶（撑）杆、拉线杆、保护桩等有无损坏、开裂、腐朽等现象。,沿线情况,1、沿线有无易燃、易爆物品和腐蚀性液、气体；,2、导线对地、道路、公路、铁路、管道、索道、河流、建筑物等距离是否符合规定，有无可能触及导线的铁烟囱、天线等；,3、周围有无被风刮起危及线路安全的金属薄膜、杂物等；,4、有无威胁线路安全的工程设施（机械、脚手架等）；,5、查明线路附件的爆破工程有无爆破申请手续，其安全措施是否妥当；,6、查明防护区内的植树、种竹等情况及导线与树竹间距离是否符合规定；,7、线路附近有无射击、放风筝、抛扔外物、飘洒金属和在杆塔、拉线上拴牲畜等；,8、查明沿线污染情况；,9、查明沿线江河泛滥、山洪和泥石流等异常现象；,10、有无违反电力设施保护条例的建筑。,序号,项目,周期,备注,1,登杆塔检查（110kV线路）,5年至少1次,木杆、木横担线路每年一次,2,绝缘子清扫或水冲,根据污染程度,3,杆根部检查、刷防腐油,每年1次,4,铁塔金属基础检查,5年1次,锈后每年1次,5,盐、碱、低硅地区混凝土杆根部检查,一般5年1次,发现问题后每年1次,6,导线连接线夹检查,拉线根部检查,5年至少1次,7,镀锌拉线,镀锌拉线棒,3年1次,5年1次,锈后每年1次,锈后每年1次,8,铁塔和混凝土杆钢圈刷油漆,根据油漆脱落情况,9,铁塔紧螺栓,10,悬式绝缘子绝缘电阻测试,5年1次,11,导线弧垂交叉跨越距离测量,根据需要,根据巡视结果,配电线路的检查与维护周期,4.2 电缆线路的运行与维护,做好电缆的运行和维护工作,必须全面了解其敷设方式、结构布置、定向和电缆头位置。,对线路作定期和不定期巡查，以防止电缆受外力破坏，避免终端头缺陷引起故障。,除巡查外，应经常监视其负荷大小、发热情况及对电缆绝缘电阻和耐压作定期的预防性试验。,4.2.1 巡查内容,输电电缆的巡查，包括直埋电缆巡查、电缆头巡查、电缆沟管道的巡查。,1、直埋电缆巡查内容,电缆路径附近的地面是否正常，有无挖掘，有无堆放垃圾、矿渣、易燃易爆物及化学物品等；,电缆路标是否完整无缺；,对室外露出地面的电缆的保护管或角钢有无锈蚀、移位现象，固定是否牢靠；,进入室内电缆的穿管是否封堵严密，有无进水现象。,2、内外电缆及终端头的巡查内容,清扫电缆沟，终端盒及瓷套管；,检查终端盒内有无积水、空隙或裂缝等现象；,检查终端头有无漏胶现象，如发现漏胶，应立即用沥青封口（或干封），绝缘胶不满时，应用相同绝缘胶添满；,核对终端头引出线和线路的相位，并检查引出线接触是否良好，如发现有松动、断线现象，应停电修理；,测定接地电阻，并用摇表测量电缆绝缘电阻；,检查电缆支架有无松动或锈蚀现象，必要时应涂防锈油漆；,检查电缆钢带是否完好，外护层脱落超过40%者，应全部剥光，并在钢带上涂防腐漆；,检查电缆标示线是否下沉；,检查靠近衬垫部分的单芯电缆的铝护层，是否有放电烧毁的痕迹。,3、电缆沟及管道的巡查内容,检查电缆沟及隧道管内有无积水，排水沟应通畅，清除淤泥杂物；,检查隧道有无下沉、裂缝和漏水现象；,检查电缆沟及隧道内的通风现象；,检查沟、管内的电缆及终端盒情况，接头是否漏胶，接地是否良好；,检查电缆沟内的支架是否牢固，是否有锈蚀现象；,检查隧道口及电缆井的门锁。,以上巡视上发现的问题应记入专用记录本内，较重要的异常情况，应及时报告上级，以便采取措施。,4.2.2 电缆线路的预防性试验,预防性试验：分为竣工实验和运行中的定期试验。,新敷设电缆运行两个月后应进行一次实验，以后每年试验一次。其预防性试验的主要目的是,绝缘电阻试验,和,耐压试验,。有条件时还可进行,泄露电流,和,介质损失,的补充实验。,绝缘电阻试验,试验内容为测定绝缘电阻，通常是在电缆耐压试验前进行。应使用1000V(2500V更好)的摇表测电缆芯之间和电缆芯对地的绝缘电阻。,电缆额定电压（kV）,3,6,10,2035,绝缘电阻（M）,300750,4001000,4001000,6001500,电缆最低绝缘电阻值,2.直流耐压试验和补充试验,电缆定期耐压试验最好在土壤水分饱和时进行,要求在电缆停电48h后，重新运行前进行。,4.3 三相变压器的运行和维护,高速公路机电系统在隧道、收费站的变电站常用的电力变压器大多为三相变压器。,三相变压器的维护应由专人负责日常维护，并进行定期维护、检修工作。,日常维护：,监视变压器是否定额运行，超差值是否在允许范围以内；,变压器运行声音是否正常；,观察储油柜油位，油面高不应低于油面线；,观察油温是否超标，有色有无变化；,检查是否有渗油、漏油现象；,检查套管有无裂痕和放电痕迹及其他异常现象；,接地线及其他附属设备的状况是否正常。,