配电网的基本设备的分析介绍

配电网基本设备包括：变电站配电设备——断路器、隔离开关、继电保护及自动装置等；线路设备——架空线路、电缆线路、断路器、隔离开关、负荷开关、配电变压器等；开闭所和配电室设备——断路器、负荷开关、隔离开关、配电变压器、二次设备、自动装置等。

1.1.1.1　配电网架空线路

一、杆塔

杆塔是架空输电线路中用来支撑输电线的支撑物，其作用是支撑架空线路的导线，使导线与导线之间、导线与杆塔之间以及导线距离大地和交叉跨越物有足够的安全性。

1.杆塔种类

按照杆塔材料将杆塔分为：钢筋混凝土杆、钢管杆、铁塔和木杆。

（1）钢筋混凝土杆。按其制造工艺可分为普通型钢筋混凝土杆和预应力钢筋混凝土杆两种，按照杆的形状又可分为等径杆和锥形杆。

预应力钢筋混凝土杆：当电杆受力弯曲时，电杆的截面一侧受压，另一侧受拉，虽然拉力主要由钢筋承受，混凝土同钢筋一起伸长，但混凝土因受拉可能出现裂缝，裂缝较宽时会因为进水使钢筋锈蚀。防止混凝土裂缝的最好方法是在杆柱浇注前将钢筋预拉，使混凝土在承载前就承受预应压力，当电杆受拉时，受拉区的混凝土由于有预应压力而不致裂缝，这种电杆称为预应力钢筋混凝土杆。

铁塔：电压等级在大于110kV的输电线路中常使用铁塔。

木杆：早期的各种电线杆，都是从木杆起步的，甚至包括电压等级不是太高的高压线电杆。后来由于钢铁和钢筋混凝土的发展，以及技术上的要求，这两种材料代替了大部分木杆，而且适用的木材逐步稀缺，城市里面基本就难见木杆了。

（2）钢管杆。钢管杆由于具有杆形美观、能承受较大应力等优点，特别适合在狭窄道路、城市景观道路和无法安装拉线的地方架设。

2.杆塔类型

按照杆塔类型将杆塔分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、分支杆、跨越杆等。

（1）直线杆用在线路的直线段上，以支持导线、绝缘子、金具等重量，并能够承受导线的重量和水平风力荷载，但不能承受线路方向的导线张力；它的导线用线夹和悬式绝缘子串挂在横担下，或用针式绝缘子固定在横担上。

（2）耐张杆主要承受导线或架空线地线的水平张力，同时将线路分隔成若干耐张段（耐张段长度一般不超过2千米），以便于线路的施工和检修，并可在发生事故的情况下限制倒杆断线的范围。导线用耐张线夹和耐张绝缘子串或用蝶式绝缘子固定在电杆上，电杆两边的导线用引流线连接起来。

（3）转角杆用在线路方向需要改变的转角处，正常情况下除承受导线重量等垂直载荷和内角平分线方向的水平风力荷载外，还要承受内角平分线方向导线全部拉力的合力，在发生事故的情况下还要能承受线路方向导线的重量。转角杆有直线型和耐张型两种，具体采用哪种可根据转角的大小来确定。

（4）终端杆用在线路首末两端处，是耐张杆的一种，正常情况下除承受导线的重量和水平风力荷载外，还要承受顺线路方向导线全部拉力的合力。

（5）分支杆用在分支线路与主配电线路的连接处，在主干线方向上时它可以是直线杆或耐张杆，在分支线方向上时则是终端杆。分支杆除承受直线杆所承受的载荷外，还要承受分支导线等垂直荷重、水平风力荷重和分支方向导线全部拉力。

（6）跨越杆用在跨越公路、铁路、河流和其他电力线等大跨越的地方；为保证导线具有必要的悬挂高度，一般要加高电杆；为加强线路安全，保证足够的强度，还需加装拉线。

3.杆塔基础

将杆塔固定在地下部分的装置和杆塔自身埋入土壤中起固定作用部分的整体统称为杆塔基础。杆塔基础起着支撑塔杆全部载荷的作用，并保证杆塔在受外力作用时不发生倾倒或变形。杆塔基础包括电杆基础和铁塔基础。

钢筋混凝土杆基础，根据土质的不同，可在杆坑加装底盘、卡盘和拉线盘，统称“三盘”。底盘的作用是承受钢筋混凝土电杆的垂直下压载荷，以防止电杆下沉；卡盘的作用是当电杆所需承担的倾覆力较大时，增加抵抗电杆倾倒的力量；拉线盘的作用是依靠自身重量和填土方的总合力来承受拉线的上拔力，以保持电杆的平衡。

二、导线

配电线路的导线包括常用裸导线和绝缘导线。

1.常用裸导线。该导线用以传导电流、输送电能，它通过绝缘子串长期悬挂在杆塔上。常用裸导线包括裸铝导线、裸铜导线、钢芯铝绞线、镀锌钢绞线、铝合金绞线五种。

图1-1　常用裸导线的五种类型

2.绝缘导线。架空绝缘配电线路适用于城市人口密集地区，线路走廊狭窄、架设裸导线线路与建筑物的间距不能满足安全要求的地区，以及风景绿化区、林带区和污秽严重的地区等。

架空配电线路绝缘导线按电压等级可分为中压绝缘导线、低压绝缘导线。架设方式可分为分相架设、集束架设。

图1-2　绝缘导线

图1-3　绝缘导线结构图

三、横担

横担用于支持绝缘子、导线及柱上配电设备，保证导线间有足够的安全距离。因此，横担要有一定的强度和长度。横担按材质的不同可分为铁横担、木横担、陶瓷横担、绝缘横担四种。

四、常用金具、绝缘子

在架空配电线路中，用于连接、紧固导线的金属器具，具备导电、承载、固定功能的金属构件，统称为金具。金具按其性能和用途可分为悬吊金具（悬垂线夹）、耐张金具（耐张线夹）、接触金具（设备线夹）、连接金具、接续金具、拉线金具和防护金具等。

绝缘子用于导线与杆塔的绝缘。架空电力线路的导线是利用绝缘子和金具连接固定在杆塔上的。绝缘子在运行中不但要承受工作电压的作用，还要承受过电压的作用，同时还要承受机械力的作用及气温变化和周围环境的影响，所以绝缘子必须有良好的绝缘性能和一定的机械强度。

五、拉线

架空配电线路特别是农村低压配电线路为了平衡导线或风压对电杆的作用，通常采用拉线来加固电杆，拉线的设置是低压架空配电线路必不可少的一项安全措施。

1.1.1.2　配电网电缆线路

一、电力电缆的基本结构和种类

电力电缆是指外包绝缘的绞合导线，有的还包金属外皮并加以接地。电力电缆的基本结构一般由导体、绝缘层、护层三部分组成。其中导体外增加了导体屏蔽，绝缘层中还包括绝缘屏蔽、金属屏蔽，护层中包括阻燃包带以及外护套。

图1- 4　电力电缆结构图

1.按电力电缆电压等级分类：

低压：额定电压小于1kV。

中压：额定电压为6kV—35kV。

高压：额定电压为45kV—50kV。

超高压：额定电压为220kV—500kV。

特高压：额定电压大于500kV。

图1-5　三芯电缆结构图

图1-6　单芯电缆结构图

2.按电力电缆线芯数量分类：

分为单芯电缆和多芯电缆。

3.按电力电缆绝缘材料分类：

分为油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和橡皮绝缘电缆。

二、电力电缆的型号编制原则

1.电力电缆型号的表示方法

为了准确表示出电缆的用途、结构类型及名称，国家标准GB/T 2952—1989《电缆外护层》规定用拼音字母和数字组合来表示电缆的类别和型号。型号通常由大写的汉语拼音字母来表示，电缆绝缘和内外保护层用拼音字母加数字组合来表示，不但可以完整地反映出电缆的类别、用途，还能将电缆的主要结构、材料以及敷设场合等特征均表示清楚（在电缆型号前加上拼音字母ZR-表示阻燃系列，NH-表示耐火系列）。

2.几种常用电缆及其特性

（1）铜芯导体电力电缆

目前国内低压电力电缆都为各芯线共同绞合成缆，这种结构的电缆抗干扰能力较差，抗雷击的性能也差，电缆的三相阻抗不平衡和零序阻抗大，难以使线路保护电器可靠地动作等。江苏宝胜电缆厂研制的额定电压为0.6kV—1kV及以下的铜、铝聚氯乙烯铜芯导体电力电缆解决了以上问题。

（2）交联聚乙烯绝缘电力电缆

简称XLPE电缆，它是利用化学或物理的方法使电缆的绝缘材料聚乙烯塑料的分子由线型结构转变为立体的网状结构，即把原来是热塑性的聚乙烯塑料转变成热固性的交联聚乙烯塑料，从而大幅度地提高了电缆的耐热性能和使用寿命，仍保持其优良的电气性能。

（3）聚氯乙烯绝缘护套电力电缆

聚氯乙烯绝缘护套电力电缆长期工作温度不超过70℃，电缆导体的最高温度不超过160℃。短路最长持续时间不超过5s，施工敷设最低温度不得低于0℃。

三、电缆的敷设方式

图1-7　直埋敷设

1.直埋敷设

优点：电缆敷设后本体与空气不接触，防火性能好，有利于电缆散热。直埋敷设容易实施，投资少。

缺点：直埋敷设抗外力破坏能力差，电缆敷设后如果进行电缆更换，难度较大。

2.排管敷设

图1-8　排管敷设

优点：排管敷设受外力破坏影响小，占地少，能够承受较大的荷重，与电缆敷设互不影响，电缆施工简单。

缺点：排管敷设土建成本高，不能直接转弯，散热条件差。

3.电缆沟道敷设

优点：电缆沟道敷设检修、更换电缆较方便，灵活多样，转弯方便，可根据地坪高程变化调整电缆敷设高程。

缺点：电缆沟道敷设施工检查及更换电缆时须搬运大量盖板，施工时外物不慎落入沟道时易将电缆碰伤。

四、电缆分支箱

电缆分支箱是配电线路中电缆与电缆、电缆与其他电器设备连接的中间部分，其连接组合方式简单方便、灵活，具有全绝缘、全封闭、防腐蚀、免维护、安全可靠等性能，广泛用于商业中心、工业园区、城市住宅小区。

电缆分支箱的作用：1.电缆分接；2.电缆转接。

1.1.1.3　配电网开关类设备

一、跌落式熔断器

跌落式熔断器可装在杆上变压器高压侧、互感器和电容器与线路连接处，提供过载和短路保护，也可装在农村、山区的长线路末端或分支线路上，可作为继电保护装置的辅助设备。

熔丝管两端的动触头依靠熔丝(熔体)系紧，将上动触头推入“鸭嘴”凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固地卡在“鸭嘴”里。当短路电流通过熔丝熔断时，产生电弧，熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体。因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。由于熔丝熔断，熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力，在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。

二、柱上配电开关

1.柱上断路器

柱上断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关设备。

柱上断路器具有可靠的灭弧性能，它不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。

图1-9　柱上断路器

2.柱上负荷开关

柱上负荷开关是指介于柱上断路器和隔离开关之间的一种开关设备，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。必须与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切除短路电流。

柱上负荷开关与柱上断路器的主要区别在于其不能开断短路电流。将负荷开关与高压熔断器串联形成组合电器，用负荷开关切断负荷电流，用熔断器切断短路电流及过载电流，在功率不大或不太重要的场所，可代替价格较高的柱上断路器使用，可降低配电装置成本，且操作和维护也较简单。

3.柱上隔离开关

柱上隔离开关是指在分闸位置时触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志，在合闸位置时能承载正常回路条件下电流和在规定时间内异常条件（如短路）下电流的开关设备。

柱上隔离开关的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路，但其断开时可以形成可见的明显开断点和安全距离。因没有断流能力，只能用其他设备将线路断开后再操作。一般需要带有防止开关带负荷误操作的联锁装置。

4.柱上重合器

柱上重合器是指本身具备故障电流检测和操作顺序控制与执行功能，无需提供附加继电保护和操作装置的开关设备。它能够自动检测通过重合器主回路的电流，发生故障时按反时限保护自动开断故障电流，并依照预定的延时和顺序进行多次重合。

柱上重合器的控制器除了具备柱上断路器的控制器所有功能外，还具有自动重合的功能。当重合器保护动作，重合器自动延时重合，重合次数在1—3次。同时柱上重合器的控制器还具备多种特性曲线、相位判断、程序恢复、运行程序储存、自主判断、与自动化系统的连接等功能，但价格较高。

（1）电流型重合器。检测到短路故障电流后跳闸再自动重合的称为电流型重合器。这种重合器既作保护跳闸用，又能实现一至三次重合。将故障段从最后一段开始逐一排除，直到判别到故障段，因需多次重合故障电流，对电网冲击较大，同时分段越多，需重合的次数越多，时间越长，故分段一般不宜超过三段。适用于分支线和辐射型线路。

（2）电压型重合器。检测到线路失压后即跳闸，来电后延时重合的称为电压型重合器。变电所内馈线断路器需两次重合配合完成故障隔离与恢复供电，其中第一次重合为判别故障段，依据各分段点开关合闸的数量确定故障段并将故障段两侧开关闭锁隔离故障，第二次重合为恢复非故障段的供电。整路馈线仅重合一次故障电流，完成故障隔离与恢复供电时间较长。适用于辐射型或环网型的短线路，实现初级自动化。

5.操动机构特点

现以三种常见的操动机构为例。电磁操动机构：合闸电流大，零部件多，结构复杂。除电动分闸、电动合闸外，还可以手动分闸操作。

永磁操动机构：是一种新概念的操动机构，它有单稳态和双稳态之分。特点是结构简单，开关状态靠永久磁铁的磁力保持，机械传动部件非常少，机构密封程度较高，受外界影响较小。永磁操动机构最为致命的缺点是没有手动合闸手柄，在合闸送电时，如果遇到控制器或合闸回路故障将会非常棘手。

弹簧操动机构：结构非常简单，零部件极少，整个机构密封在SF6气体腔内，故障概率极低。能满足电动和手动分、合闸操作，即使控制器发生故障也能尽快手动恢复送电，是目前最为理想的操动机构。

6.柱上开关选择原则

（1）规划实施配电自动化的地区，开关性能及自动化原理应该一致，并预留自动化接口。

（2）对过长的架空线路，当变电站出线断路器保护段不满足要求时，可在线路中后部安装重合器，或安装带过流保护的断路器。

三、环网单元

环网单元也称环网柜或开闭器，用于中压电缆线路分段、联络及分接负荷。设备选用气体绝缘环网柜（共箱式）和固体绝缘环网柜。适用于电缆走廊紧张区域公用配电站和小容量10kV供电客户的前置环网，以减少多回路放射电缆，节约路径资源和电缆工程投资；适宜地势狭小、选址困难区域。

图1-10　电磁操动机构(www.xing528.com)

图1-11　环网单元

SF6负荷开关：SF6气体具有优良的灭弧性能，分闸时，其电弧和气体之间产生相对运动熄灭电弧。SF6负荷开关只能开断小于自身额定电流的负荷电流。SF6负荷开关的特点：（1）使用寿命长；（2）开关触头免维护；（3）操作过电压低；（4）操作简单安全。

真空负荷开关：真空开关动静触头带电分离时，真空介质对动静触头间产生的电弧在电流过零时熄灭。真空负荷开关只能断开小于自身额定电流的负荷电流。真空负荷开关的特点：（1）使用寿命长；（2）开关触头免维护；（3）操作过电压低；（4）操作安全。

真空断路器：真空断路器灭弧室的静态压力极低，只需要相当小的触头间隙就可达到很高的电介质强度，在分闸过程中，电流在触头间产生的电弧在电流第一次自然过零时熄灭。真空断路器除能开断正常的负荷电流外，还能断开短路故障电流。真空断路器的特点：（1）体积小；（2）重量轻；（3）适用于频繁操作；（4）灭弧不用检修。

四、开闭所

开闭所又称开关站，是城市配电网的重要组成部分。它的主要作用是加强配电网的联络控制，提高配电网供电的灵活性和可靠性，是电缆线路的联络和支线节点，同时还具备变电站10kV母线的延伸作用。在不改变电压等级的情况下，对电能进行二次分配，为周围的用户提供供电电源。

图1-12　开闭所

五、配电室

配电室是指带有低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，设有中压进线（可有少量出线）、配电变压器和低压配电装置。10kV及以下电压等级设备的设施，分为高压配电室和低压配电室。高压配电室一般指6kV—10kV高压开关室；低压配电室一般指10kV或35kV站用变出线的400V配电室。

图1-13　配电室

1.1.1.4　配电变压器

一、概述

配电变压器指配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。有些地区将35kV以下（大多数是10kV以下）电压等级的电力变压器称为配电变压器。

二、基本结构

1.铁芯

铁芯是变压器的基本部件之一，既是变压器的主磁通，又是变压器器身的机械骨架。按结构可分为：芯式、壳式。

按材料可分为：硅钢片、非晶合金。

非晶合金是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。

非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料——非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片铁芯变压器的空载损耗（指变压器次级开路时在初级测得的功率损耗）下降75%左右，空载电流（变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流）下降约80%，是目前节能效果较理想的配电变压器。

按装配工艺分为：叠积式、卷绕式。

2.绕组

变压器的绕组是变压器的电路部分，由铜或铝的绝缘导线绕成，按其高压绕组和低压绕组在铁芯上相互间的布置，有两种基本形式：交叠式和同心式。

（1）交叠式绕组又称为饼式绕组，高压绕组和低压绕组各分为若干线饼，沿着铁芯柱的高度交错地排列着。交叠式绕组多用于壳式变压器。

（2）同心式绕组。所谓同心绕组，就是在铁芯柱任一横断面上，绕组都是以同一圆筒形线套在铁芯柱的外面。一般情况下总是低压绕组放在里面靠近铁芯处，将高压绕组放在外面。高压绕组与低压绕组之间，以及低压绕组与铁芯柱之间都必须留有一定的绝缘间隙和散热通道，并用绝缘纸板筒隔开。绝缘距离的大小，决定于绕组的电压等级和散热通道所需要的间隙。当低压绕组放在里面靠近铁芯柱时，因为它和铁芯柱之间所需的绝缘距离比较小，所以绕组的尺寸就可以减小，整个变压器的外形尺寸也同时减小了。

3.套管

套管是变压器引出线的绝缘支架。它不仅作为引出线对地的绝缘，还起着固定引出线的作用，所以，变压器的套管必须具有较高的电气强度和机械强度以及良好的热稳定性。

4.调压装置

配电变压器的调压装置是控制变压器输出电压在指定范围内变动的调节组件，又称分接开关。工作原理是通过改变一次和二次绕组的匝数比来改变变压器的电压变化，从而达到调压的目的。

配电变压器的调压装置分为无载调压装置和有载调压装置两种。无载调压装置俗称无载分接开关，是在变压器不带电条件下切换绕组中线圈抽头以实现调压的装置，通常采用手动操作。有载调压装置也叫有载分接开关，是在变压器不中断运行的带电状态下进行调压的装置。

5.联结组别

变压器的同一相高、低压绕组都是绕在同一铁芯柱上，并被同一主磁通链绕，当主磁通交变时，在高、低压绕组中感应的电势之间存在一定的极性关系。在任一瞬间，高压绕组的某一端的电位为正时，低压绕组也有一端的电位为正，这两个绕组间同极性的一端称为同名端，记作“·”，反之则为异名端，记作“-”。

（1）连接组标号

连接组标号是表示变压器绕组的连接方法以及原、副边对应线电势相位关系的符号。 连接组标号由字符和数字两部分组成，前面的字符自左向右依次表示高压、低压绕组的连接方法，后面的数字可以是0—11之间的整数，它代表低压绕组线电势对高压绕组线电势相位移的大小，该数字乘以30°即为低压边线电势滞后于高压边线电势相位移的角度数。这种相位关系通常用“时钟表示法”加以说明，即以原边线电势相量做为时钟的分针，并令其固定指向12位置，以对应的副边线电势相量做为时针，它所指的时数就是连接组标号中的数字 。

（2）表示方法

在变压器的联接组别中“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线，Y表示星形，n表示带中性线；“d”表示二次侧为三角形接线。“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）。

变压器的联接组别的表示方法是：大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。Y（或y）为星形接线，D（或d）为三角形接线。数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。

“Yn，d11”，其中11就是表示：当一次侧线电压相量作为分针指在时钟12点的位置时，二次侧的线电压相量在时钟的11点位置。也就是，二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）。

变压器接线方式有4种基本连接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和“D，d”。由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种，不带中性线则不增加任何符号表示，带中性线则在字母Y后面加字母n表示。

时钟表示法：把高压绕组线电势作为时钟的长针，永远指向“12”点钟，低压绕组的线电势作为短针，根据高、低压绕组线电势之间的相位指向不同的钟点 。

（3）识别

步骤一

根据三相变压器绕组联结方式（Y或y、D或d）画出高、低压绕组接线图（绕组按A、B、C相序自左向右排列）。

步骤二

在接线图上标出相电势和线电势的假定正方向。

步骤三

画出高压绕组电势相量图，根据单相变压器判断同一相的相电势方法，将A、a重合，再画出低压绕组的电势相量图（画相量图时应注意三相量按顺相序画）。

步骤四

根据高、低压绕组线电势相位差，确定联结组别的标号　。

图1-14　变压器联结组别的作图识别方法

（4）说明

Yy联结的三相变压器，共有Yy0、Yy4、Yy8、Yy6、Yy10、Yy2六种联结组别，标号为偶数；

Yd联结的三相变压器，共有Yd1、Yd5、Yd9、Yd7、Yd11、Yd3六种联结组别，标号为奇数。

为了避免制造和使用上的混乱，国家标准规定对单相双绕组电力变压器只有ⅠⅠ0联结组别一种。对三相双绕组电力变压器规定只有Yyn0、Yd11、YNd11、YNy0和Yy0五种。

（5）标准组别的应用

Yyn0组别的三相电力变压器用于三相四线制配电系统中，供电给动力和照明的混合负载；

Yd11组别的三相电力变压器用于低压高于0.4kV的线路中；

YNd11组别的三相电力变压器用于110kV以上的中性点需接地的高压线路中；

YNy0组别的三相电力变压器用于原边需接地的系统中；

Yy0组别的三相电力变压器用于供电给三相动力负载的线路中　。

（6）三绕组变压器

当发电厂需要用两种不同电压向电力系统或用户供电时，或都变电站需要连接几级不同电压的电力系统时，通常采用三绕组变压器。三绕组变压器有高压、中压、低压三个绕组，每相的三个绕组套在一个铁心柱上，为了便于绝缘，高压绕组通常都置于最外层。升压变压器的低压绕组放在高、中压绕组之间，这样布置的目的是使漏磁场分布均匀，漏抗分布合理，不致因低压和高压绕组相距太远而造成漏磁通增大以及附加损耗增加，从而保证有较好的电压调整率和运行性能。降压变压器主要从便于绝缘考虑，将中压绕组放在高压、低压绕组之间。根据国内电力系统电压组合的特点，三相三绕组变压器的标准连接组标号有YN，yn0，d11和YN，yn0，y0两种。

5.箱式变电站

箱式变电站是指将高低压开关设备和变压器共同安装于一个封闭箱体内的户外配电装置。主要作用就是为高压用户或低压用户提供所需电能。

图1-15　箱式变电站

6.非晶合金变压器

非晶合金变压器采用Dyn11连接组别，最突出的特点是比硅钢片作铁芯的变压器的空载损耗和空载电流降低很多，它的空载损耗比传统的硅钢片铁芯的变压器要降低60%—80%，CO2、SO2排放量大大减少，具有明显的节能和环保效果。

7.干式变压器

干式变压器承受热冲击能力强，过负载能力大，难燃、防火性能高，对湿度、灰尘不敏感，具有广泛的适应性。最适宜用于防火要求高、负荷波动大以及污秽潮湿的恶劣环境中。

图1-16　非晶合金变压器

图1-17　干式变压器

1.1.1.5　配电网的防雷保护

一、避雷器

避雷器是连接在电力线路和大地之间，当雷电过电压或操作过电压来到时，使其急速向大地放电，从而保护电气设备的器具。当电压降到发电机、变压器或线路能承受的正常电压时，则停止放电，以防正常电流向大地流通。

常见避雷器主要有金属氧化物避雷器、阀式避雷器。

二、配电网的防雷措施

1.架空裸导线

（1）安装避雷线；

（2）安装避雷器；

（3）改善配电网杆塔和防雷装置的接地；

（4）电容电流大于10A的电网安装自动跟踪补偿消弧装置。

2.电缆线路

对于35kV及以下电压等级的电力电缆，基本上应采取在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端头金属屏蔽、铠装必须接地良好。

3.架空绝缘导线

（1）安装架空地线；

（2）安装防雷绝缘子；

（3）安装放电线夹；

（4）安装线路过电压保护器；

（5）延长闪络路径；

（6）局部剥离导线绝缘。

架空地线的作用，主要是将幅度值很大的雷电过电压转化为电流，经很低的杆塔接地电阻排泄出去，从而大幅度降低雷电过电压，使导线得到保护，这在绝缘水平很高的110kV等级以上线路中是防雷的主要措施。10kV配电网绝缘水平较低，雷击架空地线后易造成反击闪络，仍然会发生工频续流烧断绝缘导线。而且根据统计，配电线路遭受直接雷击或绕击的概率很小，约占雷害事故的20%，配电线路上80%的雷电过电压故障时感应过电压。此种方法可行性差，难度大，造价也高。因此，架空地线只能在直击雷频繁的区域使用。

图1-18　电线夹

图1-19　防雷绝缘子

图1-20　剥离导线绝缘

4.柱上断路器

3kV—10kV柱上断路器和负荷开关应装设避雷器保护。经常开路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧（联络开关应在两侧）装设避雷器，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10Ω。

5.配电变压器

（1）阀式避雷器和金属氧化物避雷器

阀式避雷器和金属氧化物避雷器是配电变压器防雷保护的基本保护元件，一般在配电变压器和跌落式熔断器之间安装避雷器，阀式避雷器要尽量靠近变压器安装，距离越近越好。

（2）采用“三位一体”的接线方式

“三位一体”的接线方式，即避雷器的接地线应与变压器低压绕组中性点及变压器金属外壳连接在一起共同接地。

根据技术要求，3kV—10kV配电变压器的高、低压侧都应靠近变压器装设防雷避雷器，保护变压器正常运行。Y5 W5-12.7型氧化锌避雷器5kA下的残压不大于50kV，避雷器的等值电阻为10Ω。一般配电变压器的工频接地电阻小于或等于4Ω，最大不超过10Ω（10Ω适用于100kVA及以下的配电变压器），它和避雷器的等值电阻几乎一致，当雷电流流过接地电阻R时必然会产生压降IR，同时雷电流流过避雷器时产生残压U5，两者叠加后一起作用在变压器绝缘上。如3kV—10kV配电变压器落雷时，雷电流以5kA计，接地电阻为4Ω，则10/0。4kV变压器主绝缘上所承受的电压为U5+IR=50+20=70kV。如将避雷器的接地线和变压器的外壳连在一起后再接地，那么只有避雷器的残压U5作用在3kV—5kV变压器主绝缘上，可避免叠加的高压损坏变压器绝缘（注意：当残压U5超过变压器的绝缘水平时，变压器同样有可能损坏）。但是接地线和接地引下线上的压降IR会使配电变压器的铁壳向低压侧逆向闪络。因此，必须将低压侧的中性点连接在变压器的铁壳上，这样低压侧电位被提高了，铁壳与低压侧之间就不再发生闪络。

另外，在接地电阻上产生的压降IR大部分都加在低压绕组上，通过电磁感应，在高压绕组上按变比出现高电压，如10/0。4kV变压器的变比为25，在高压绕组两端的冲击电压会达到IR×K=20×25=500kV，这时高压绕组出线端因安装了避雷器，出线端电位受避雷器限制，因此500kV的高电位沿高压绕组分布，在尾端达最大值，会将中性点附近的绝缘高压绕组层间或匝间绝缘击穿，造成变压器损坏。由此可见，还应在低压侧装设避雷器，限制低压绕组可能出现的过电压，从而也就保护了高压绕组。

总之，为了防止雷电冲击穿变压器绝缘，必须将变压器高、低压两侧避雷器的接地线，变压器外壳及低压侧中性点三点连一起后共同接地，这样可以保障配电变压器的安全运行，确保供电的连续性和可靠性，减少国家和用户的经济损失。

（3）采用Z型联结变压器

Z型联结组别，是把每相绕组分成两半，这两半分别套在不同的铁芯柱上，把一个铁芯柱上的上半个绕组与另一个铁芯柱上的下半个绕组反串起来，组成新的绕组后，再按星形进行联结，形成一种特殊的星形联结。

由于低压绕组的Z型联结，每个绕组均有两半分别在两相铁芯柱上，当该配电变压器二次或一次侧遭受冲击过电压时，同一铁芯柱的两个半绕组的磁动势互相抵消，使其冲击零序阻抗很低，一次侧不会感应出过电压或逆变过电压，乙型联结具有良好的防止正逆变换过电压性能，特别适于在多雷地区或土壤电阻率高的地区作防雷变压器用。

6.配电站所

配电站所（包括环网单元、开关站、配电室、箱式变电站）为防止侵入雷电波，应在每一路进（出）线及每一段母线上安装避雷器。具有电缆进（出）线段的架空线路，应在架空线路与电缆终端盒接续处，装设避雷器并作集中接地装置避雷器的接地线还应和电缆头（电缆）金属外皮相连，电缆另一端的终端盒与变电站的接地网相连。