供配电系统变压器配置与高低压供配电方式的探讨

前言

近年来，伴随社会经济的稳健发展，居民的消费水平和用电需求持续提高，用电负荷呈现急剧增长态势，对配电网的要求亦渐趋复杂。部分农村地区、工业园区以及经济开发区显现出负荷峰谷差异明显、季节性波动较大的用电特征，致使这些地区的配电网面临诸多挑战。举例而言，平均负载率偏低致使电能损耗严重，部分配电台区电压波动问题较为突出，直接影响到用户的正常用电感受。自动调容调压配电变压器能够实时监测负荷变化，灵活调节变压器容量与输出电压，既能够有效节约电能，又能显著提升电能质量。

一、负荷分布及变压器的配置

现代建筑电气系统通常包含动力系统、照明系统、暖通空调系统及电热设备等主要负荷类型。在采用中央空调系统的建筑中，暖通空调负荷往往占据总用电量的重要比重。从设备布置角度来看，空调主机通常安装在建筑底层或地下室区域。动力系统主要包括给排水设备及垂直运输设备等，虽然其单机容量有限，但随着建筑高度的增加，电梯群控系统和水泵组的配置规模也随之扩大，使得动力负荷在建筑总用电量中的占比显著提升。值得注意的是，给排水设备机房通常也设置在建筑下部空间。

从建筑垂直方向负荷分布特征来看，主要用电设备多集中在建筑下部区域。基于这一特点，将变压器房设置在建筑底层具有多重优势：一方面可以缩短低压配电距离，减少线路损耗；另一方面便于设备运输安装和维护管理，同时有利于变压器散热通风。

在变压器选型方面，现代建筑普遍采用干式变压器配合真空开关的配电方案，这种配置既满足防火安全要求，又适应建筑内部安装环境。变电所选址应优先考虑靠近主要用电负荷区域，这样既能优化配电系统结构，又能降低线路投资。理论上，变电所设置在负荷中心最为理想，但在实际工程中，受建筑功能布局、结构条件等多方面因素制约，往往需要进行综合权衡后确定最佳位置。

二、高压供电方式

在实际供电过程中，相关工作人员应合理应用高压供电方式，在大楼附近布置高压电源，而建筑内部则继续采用低压供电方式。通常情况下，高压供电方式可分为以下几类：

① 将高压电源分为两路，其中一路作为备用或互为备用；

② 将高压电源分为三路，两路用于供电，一路备用或互为备用；

③ 仅设置一路高压电源，另设一路低压备用电源，此方式通常适用于高层建筑；

④ 设置一路高压电源，另将一路柴油发电机作为备用电源，并增设第三路不间断电源，以更有效地提升计算机系统、消防系统及施工照明等供电的可靠性。

鉴于当前建设的实际需求，双电源进线在当代建筑设置中应用较为广泛，即需设置两个独立的电源，高压供电方案可参考图1。

图1 常用的高压供电方案

如上图 1 中 a 展示了高压配电系统的典型双回路供电方案。该方案采用主备双电源运行模式，其中主回路承担常规负荷供电任务，备用回路处于热备用状态。当主电源发生故障时，通过自动切换装置可在毫秒级时间内完成备用电源的投切，实现不间断供电。这种设计架构省去了传统方案中的母线联络装置和 PT 柜，不仅降低了约 15% 的设备采购成本，还将配电室空间需求缩减了 20% 。值得注意的是，双回路系统中的每路电源均需按照全负荷容量进行设计选型。在母线检修或故障处理期间，系统会经历约30-60 秒的短时供电中断，故该方案更适用于负荷等级为三级及以下的建筑设施，尤其适合对供电连续性要求不高的辅助性建筑场所。

在图 1 中，我们可以看到一种接线方式，其中两路电源同时为系统供电。这种配置确保了在正常运行条件下，系统能够从两个独立的电源获取电力。然而，如果其中一路高压电源不幸发生故障或出现问题，系统设计允许通过母线联络开关迅速切换，从而确保故障回路仍然能够获得电力供应。这种方式在一定程度上增加了对母线联络柜和电压互感器柜的使用量，同时也提高了对变电所的需求。具体来说，当系统检测到一路高压电源出现故障时，母线联络开关会自动或手动切换，将故障回路的供电需求转移到另一路正常运行的电源上。这种设计不仅提高了供电的可靠性，还确保了在紧急情况下，系统能够继续稳定运行，减少停电时间。

在实际应用中，当变压器台数较多时，这种两路电源同时供电的方案显得尤为合适。它能够有效提升供电的可靠性，确保在一路电源发生故障时，另一路电源能够迅速接管供电任务，从而避免大规模停电的发生。此外，这种方案还能够平衡负载，减少单个电源的负担，延长设备的使用寿命。

在电力输送与分配的过程中，供电线路的构建起着至关重要的作用。供电线路主要由母线、配电线路、开关、变压器等多种组件构成的主接线系统组成。在我国的电力系统中，广泛采用了一种主接线方案，即采用两路独立的 10KV 电源。这种方案通过变压器的低压侧采用单母线分段连接的方式，大大提高了供电的可靠性。这样一来，即使其中一路电源出现问题，另一路电源仍然可以继续供电，从而确保了供电的稳定性和安全性。这种设计不仅提高了电力系统的运行效率，还为用户提供了更加可靠的电力供应，确保了电力系统的高效、稳定和安全运行。

三、低压配电方式

低压配电系统的核心在于主干线路的电力分配架构设计。这一系统涵盖从变电站低压配电柜出线开关至各主要用电终端或区域配电箱的供电网络，以及终端用电设备的电力分配组合方案。鉴于用电设备类型复杂多样，配电系统的科学规划与实施显得尤为关键，其配置方案的优劣直接关系到整个供电系统的运行可靠性和能效表现。合理的配电架构不仅能确保用电安全，还能显著提升电力资源的利用效率。

低压配电系统主要采用放射式和树干式两种基本架构。在现代建筑电气设计中，往往根据实际需求将这两种方式有机结合形成复合型配电网络。放射式结构以其供电可靠性强的特点，特别适合为重要负荷、大功率设备或设备密集区域提供专线供电。诸如消防系统关键设备、暖通空调主机等对电能质量要求较高的负载，普遍采用这种点对点的供电模式。另一种树干式配电则通过主干线路为分散负载提供电能连接。该方式在设备投资和材料消耗方面具有明显优势，同时系统扩展性良好，尤其适合为分布范围广、功率需求适中的用电设备供电。典型应用包括普通照明回路和常规插座回路，通常采用模块化小型断路器进行配电控制。但需要指出的是，对于大功率电热设备或空调机组等特殊负载，仍需采用放射式供电方案以保证运行安全和电能质量。

四、结语

在我国当前的实际供电系统中，供配电系统变压器的配置与高低压供配电方式是否能够得到合理应用，直接关系到供电质量和用电安全等关键问题。因此，无论是高压电供电方式还是低压电供电方式，相关工作人员都应给予高度重视，依据实际需求选择科学的供电方案。只有确保供电方式的合理性和实际操作的规范性，才能有效保障供电系统的稳定运行。

参考文献

[1] 孙孝亮 . 供配电系统变压器配置与高低压供配电方式研究[J]. 电力设备管理 , 2023(8):44- 46.

[2] 李得奎 , 李海峰 , 宋学辉 , 等 . 供热系统中供配电变压器的经济运行方式探讨 [J]. 区域供热 , 2025(1):51- 57.

[3] 张阳 . 高压供配电系统中变压器电阻接地技术探究 [J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术, 2023.