電氣工程基礎(chǔ)華中科技大學(xué)第四章配電系統(tǒng)

第四章配電系統(tǒng)

華中科技大學(xué)電力工程系

羅毅

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學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握配電網(wǎng)的基本概念及其特點掌握配電網(wǎng)典型T接線，理解城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)接線的特點了解配電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備，理解利用開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)配電網(wǎng)故障隔離的基本方法理解低壓配電網(wǎng)的保護(hù)接零方式學(xué)習(xí)難點配電網(wǎng)典型T接線、城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)接線的特點；利用開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)配電網(wǎng)故障隔離的基本方法；學(xué)習(xí)方法注意從配電網(wǎng)的特點來理解配電網(wǎng)的典型接線、配電開關(guān)設(shè)備和故障隔離；注意比較第三章輸電系統(tǒng)與本章配電系統(tǒng)的區(qū)別；配電網(wǎng)定義配電網(wǎng)（DistributionNetwork）是指在電力網(wǎng)中起電能分配作用的網(wǎng)絡(luò)。通常是指電力系統(tǒng)中二次降壓變壓器低壓側(cè)直接或降壓后向用戶供電的網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)的組成：架空或電纜配電線路、配電開關(guān)類設(shè)備、配電所、柱上變壓器、配電箱等。發(fā)電廠輸電線高壓變電站配電網(wǎng)用戶配電網(wǎng)分類高壓配電網(wǎng)(110-220kV)

中壓配電網(wǎng)(10-35kV)

低壓配電網(wǎng)(380/220V、660/380V)城市配電網(wǎng)（城網(wǎng)）農(nóng)村配電網(wǎng)（農(nóng)網(wǎng)）工廠配電網(wǎng)等配電網(wǎng)在設(shè)計上的特點

配電網(wǎng)的規(guī)?？焖僭鲩L中低壓配電網(wǎng)故障頻繁，但繼電保護(hù)選擇性配合困難，決定了中低壓配電網(wǎng)必須采用與輸電網(wǎng)不同的故障隔離方式

除保證用戶供電可靠性外，如何保證電能質(zhì)量和降低損耗是配電網(wǎng)的兩個重要設(shè)計目標(biāo)配電網(wǎng)在設(shè)計上的特點配電線路通過開關(guān)設(shè)備分段和聯(lián)絡(luò)是提高配電網(wǎng)供電可靠性的要求

我國10kV、35kV配電網(wǎng)絕大部分屬于中性點不接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時，仍允許供電一段時間。少部分屬于經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)

配電網(wǎng)在運行上的特點開環(huán)運行：開斷容量、一二次設(shè)備的配置與投資配電網(wǎng)的故障和異常處理是配電網(wǎng)運行的首要工作

配電網(wǎng)運行中存在大量的諧波源、三相電壓不平衡、電壓閃變污染等保證配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性是配電網(wǎng)運行的重要工作

城網(wǎng)與農(nóng)網(wǎng)城市配電網(wǎng)：負(fù)荷相對集中，布點多，事故影響大，短路容量大，在200300MVA左右農(nóng)村配電網(wǎng)：負(fù)荷分散，供電半徑大，線路長，有的10kV線路長達(dá)幾十千米，線路維護(hù)工作量大。短路容量小，一般在100200MVA城網(wǎng)電源一般城網(wǎng)電源為220kV，在城市外圍建設(shè)架空線雙環(huán)網(wǎng)。在不能形成地理上的環(huán)網(wǎng)時，也可以采用C型電氣環(huán)網(wǎng)。屬于輸變電系統(tǒng)部分當(dāng)隨著負(fù)荷增加短路容量超過規(guī)定值時，應(yīng)建設(shè)更高一級環(huán)網(wǎng)，將原來的環(huán)網(wǎng)開環(huán)分片，并避免電磁合環(huán)環(huán)網(wǎng)的適當(dāng)?shù)攸c設(shè)樞紐變電所，降壓后送市區(qū)但是，220kV直供屬城網(wǎng)范圍城網(wǎng)高壓配電網(wǎng)采用架空線路時，城區(qū)可同桿雙回架設(shè)，盡可能設(shè)雙側(cè)電源。采用電纜線路時可為多回路。當(dāng)線路上T接或環(huán)入三個或三個以上變電所時，應(yīng)設(shè)雙側(cè)電源，但正常運行時兩側(cè)電源不并列。對直接接入高壓配電網(wǎng)的小電廠或自備電廠，可采用單電源輻射方式向附近供電城市高壓配電網(wǎng)接線：同桿并架雙回架空線（雙電源雙“T”）城市高壓配電網(wǎng)接線：電纜線路支接兩個變電所（單電源雙“T”）城市高壓配電網(wǎng)接線：電纜線路支接三個變電所（雙電源雙“T”）城市中壓配電網(wǎng)由10kV線路、配電所、開閉所、箱式配電站、桿架變壓器等組成依據(jù)高壓配電變電所位置和負(fù)荷分布分成若干相對獨立分區(qū)，各個分區(qū)一般不重疊高壓配電變電所中壓出線開關(guān)停用時，應(yīng)能通過中壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，對用戶不停電具有足夠的聯(lián)絡(luò)容量，正常時開環(huán)運行，異常時轉(zhuǎn)移負(fù)荷城市中壓配電網(wǎng)市區(qū)架空配電網(wǎng)為沿道路架設(shè)的格子形布局網(wǎng)絡(luò)，在道路交叉口連接。全網(wǎng)在適當(dāng)?shù)攸c用桿塔開關(guān)（即柱上開關(guān)）分?jǐn)啵纬啥鄥^(qū)段（區(qū)段中又分段）、多連接的開式運行網(wǎng)絡(luò)架空電網(wǎng)的供電能力有一定限度，當(dāng)負(fù)荷大量增加時，中壓電網(wǎng)可由架空線過渡為電纜城市中壓配電網(wǎng)：閉環(huán)運行的香港中華電力公式典型閉環(huán)網(wǎng)（11kV）城市中壓配電網(wǎng)：開環(huán)運行單環(huán)網(wǎng)城市中壓配電網(wǎng)接線：直通式備用電纜示意圖城市中壓配電網(wǎng)接線：分布式備用電纜示意圖城市中壓配電網(wǎng)接線：架空線與電纜混合網(wǎng)城市低壓配電網(wǎng)低壓負(fù)荷分散，進(jìn)戶點多，從經(jīng)濟性考慮，以架空線為主供電半徑一般不超過400m當(dāng)變壓器故障時，可將負(fù)荷拆開，向鄰近電網(wǎng)2－3個方向轉(zhuǎn)移，且故障負(fù)荷轉(zhuǎn)移時，導(dǎo)線運行率不超過100％，線路末端電壓不超過規(guī)定值城市低壓配電網(wǎng)接線農(nóng)村配電網(wǎng)接線農(nóng)網(wǎng)接線以無備用的樹狀、放射狀、干線式等為主，少數(shù)采用手拉手接線隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)網(wǎng)接線有向城網(wǎng)接線發(fā)展的趨勢配電網(wǎng)改造的基本原則“全面規(guī)劃、綜合改造、結(jié)合實際、注重效益”提高配電網(wǎng)整體供電能力，根除“卡脖子”現(xiàn)象提高可靠性，城網(wǎng)達(dá)到99.9%，大中城市中心區(qū)達(dá)到99.99%提高電能質(zhì)量，降低線損。電壓合格率98％，線損率降低10％重合器H.V.AutomaticCircuitRe-closerforA.C.System所謂重合器是一種具有控制及保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備，它能夠檢測故障電流，在監(jiān)測到故障電流后能在給定時間內(nèi)遮斷故障電流，并能夠進(jìn)行給定次數(shù)的重合。

現(xiàn)有重合器可以進(jìn)行三次或四次重合。如果是永久性故障，重合器經(jīng)過預(yù)定重合次數(shù)后閉鎖。重合器的分類⑴按相別分類:單相、

三相。

⑵按控制方式分類：液壓控制、電子控制。

⑶按使用介質(zhì)分類：油介質(zhì)、真空介質(zhì)、SF6介質(zhì)重合器的參數(shù)額定電壓、額定電流短路開斷電流動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定電流滅弧介質(zhì)：油、真空、SF6控制方式：電子、液壓典型操作順序：重合次數(shù)復(fù)位時間重合器的動作特性重合器的動作特性可以分為瞬時動作特性（又稱快速動作特性）和延時動作特性兩種，通常采用時間—電流曲線（TCC曲線）來描述。通常重合器的動作特性按照其最大可重合次數(shù)可整定為“一快二慢”、“二快二慢”和“一快三慢”等。某些重合器的動作特性曲線又可分為相間短路跳閘的TCC曲線和接地短路跳閘的TCC曲線兩種。A為快速曲線B為延時曲線C為超延時曲線反時限TCC曲線定時限TCC曲線定時限特性對應(yīng)的時間一般是：0.1s、0.2s、0.5s、1.0s、2s、3s、5s、10s、15s分段器分段器是一種與電源側(cè)前級開關(guān)配合，在失壓或無電流的情況下自動分閘的開關(guān)設(shè)備。分段器根據(jù)其工作原理不同，可以分為電壓－時間型分段器和過流脈沖計數(shù)型分段器兩種。電壓-時間型分段器電壓-時間型分段器是憑借加壓、失壓的時間長短來控制其動作的，失壓后分閘，加壓后合閘或閉鎖。電壓-時間型分段器電壓-時間型分段器有兩個重要的參數(shù)需要整定。X時限：X時限是指從分段器電源側(cè)加壓至該分段器合閘的時延；Y時限：若分段器合閘后在未超過Y時限的時間內(nèi)又失壓，則該分段器分閘并被閉鎖在分閘狀態(tài)，待下次再加壓時也不再自動重合。過流脈沖計數(shù)型分段器過流脈沖計數(shù)型分段器通常與電源測的斷路器和重合器配合使用，它不能用于開斷短路電流。當(dāng)線路發(fā)生故障時，電源測開關(guān)切除故障，分段器計數(shù)；當(dāng)計數(shù)到整定的次數(shù)后，在電源測開關(guān)斷開線路后，分段器自動跳開。什么是保護(hù)接零？在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設(shè)備的外殼與接地中性線（也稱零線）直接連接，以實現(xiàn)對人身安全的保護(hù)作用。ABCPENR0低壓配電網(wǎng)為什么采用保護(hù)接零低壓配電網(wǎng)如果發(fā)生單相接地，由于電氣設(shè)備采用保護(hù)接地時存在接地電阻，使接地電流達(dá)不到足夠大的數(shù)值，繼電保護(hù)裝置不能動作，故障不能切除。此時，由于故障點仍然存在，若有人觸及與此相連的導(dǎo)線和金屬帶電部分，仍將發(fā)生觸電危險。ABC0r0REIE低壓配電網(wǎng)為什么采用保護(hù)接零采用保護(hù)接零后，當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞而發(fā)生碰殼短路時，形成了一個閉合的金屬回路。由于這個回路不包括接地裝置的接地電阻，所以短路電流比較大，足夠使熔斷器熔斷或繼電保護(hù)動作。ABCPENR0三種保護(hù)接零方式TN接地方式——保護(hù)接零字母T表示電源中性點接地，N表示零線，PE表示保護(hù)線。TN接地方式分為三類：

TN－S方式字母S表示N與PE分開，設(shè)備金屬外殼與PE相連接，設(shè)備中性點與N連接，即采用五線制供電。優(yōu)點是PE中沒有電流，故設(shè)備金屬外殼對地電位為零。主要用于數(shù)據(jù)處理，精密檢測，高層建筑的供電系統(tǒng)。ABCNPER0三種保護(hù)接零方式TN－C方式字母C表示N與PE合并成為PEN，實際上是四線制供電方式。設(shè)備中性點和金屬外殼都與N連接。正常時三相不平衡電流和諧波電流流過PEN，故設(shè)備金屬外殼正常對地帶有一定電壓。通常用于一般供電場所。ABCPENR0三種保護(hù)接零方式

TN－C－S方式一部分N與PE合并成PEN，