第2章-供配電系統(tǒng)的構成.ppt

1、第2章 供配電系統(tǒng)的構成,電氣構成：由變壓器、電力線纜、自備發(fā)電設備及各種配電設備等構成。 設施構成：由變（配）電所、電力線路、自備發(fā)電站等構成。 術語解釋。 設備（Equipment，Device）：由工廠制造的具有某類特定功能的整體，以產品形式提供。 裝置（Installation）：由若干臺設備（在工作現(xiàn)場）裝配起來的具有更復雜功能的整體。 設施（Facility）：具有特定功能的一系列設備和（或）裝置的組合，連同為這些設備（裝置）服務的建、構筑物所構成的整體。,第1節(jié) 供配電系統(tǒng)的電壓層次,2.1.1 供配電系統(tǒng)的電源與負荷 電源：變配電所，自備電源（包括自備發(fā)電機、電池逆變電源等）。

2、 負荷：用電設備。 供電電壓：供電企業(yè)與電力用戶連接點（PCCPoint of Common Coupling）所處電網標稱電壓，也即供配電系統(tǒng)的電源電壓。0.38110kV。 用電電壓：用電設備額定電壓。220/380V、610kV。,2.1.2 供配電系統(tǒng)按電壓層次的分類 供電電壓可能與用電電壓相同，也可能不同，因此電力用戶電網自身也有不同的電壓層次，主要有以下幾種。 1、二次降壓的供配電系統(tǒng) 對規(guī)模大的用戶，供電電壓可能高達35110kV，用戶電網常需要兩次降壓來滿足電能傳輸與使用的需求，這種系統(tǒng)稱為二次降壓系統(tǒng)。常見電壓層次有： 110/10/0.38kV； 35/10（6）/0.38

3、kV。,1110kV總降壓變電所 2配電所（開閉所） 310（6）kV變電所 4高壓用電設備,二次降壓供配電系統(tǒng)結構框圖,2、一次降壓的供配電系統(tǒng) 對中等規(guī)模用戶，供電電壓為中壓10kV，只需一次降壓即可。也有少數(shù)35kV供電電壓直降0.38kV的一次降壓系統(tǒng)。 住宅小區(qū)、單體高層建筑、中小型工廠等常用一次降壓系統(tǒng)。 3、低壓直供供配電系統(tǒng) 由電力企業(yè)的公用變配電所供電的380/220V電力用戶電網。,小結 1）供電電壓與用電電壓的概念。 2）供電電壓是由系統(tǒng)規(guī)模決定的，用電電壓是由用電設備決定的。 3）根據(jù)供電電壓與用電電壓的差異及用戶具體情況確定供配電系統(tǒng)電壓層次。 4）供電企業(yè)與電力用戶

4、的交接點叫電網的公共連接點，縮寫PCC（Point of Common Coupling）。,第2節(jié) 電氣結構之變配電所電氣主結線,2.2.1 變配電所電氣主結線基本概念 1）反映變配電所受、饋電方式的一次系統(tǒng)電氣連接，稱為變配電所電氣主結線。 受電：接受電能。 饋電：輸出電能。 2）主結線主要包括拓撲結構與設備設置兩方面內容。 拓撲結構：受、饋電通道是如何形成的。 設備設置：通道上應怎樣配置設備。,3）主結線涉及運行控制、維護檢修和造價、占地等問題。 基本要求是運行可靠、靈活，檢修安全，造價恰當，占地少。,2.2.2 主結線上常用設備簡介 1、母線 功能：受、饋電轉換的樞紐。 電氣上相當于一

5、個節(jié)點（node），空間上提供足夠的連接位置。 一般由矩形截面的銅排或鋁排制作，也有管形等其他形狀。 除硬母線以外，有些 變配電所還會用到軟母線,圖用圖形符號,W 圖用文字符號,2、斷路器 功能：開、合電路功能， 可開合負荷電流，開斷短路電 流。 特征：滅弧能力強，觸頭狀態(tài)多不可見，可被自動控制裝置操作開、合。 不能以操作開斷斷路器確認斷電！ 是一種開關電器。,真空斷路器,VS1-12真空斷路器,續(xù)上頁,VSm12真空斷路器（配永磁操動機構）,3、中、高壓隔離開關 功能：隔離系統(tǒng)帶電 與非帶電部分。 特征：開斷時有明顯可見的斷點，除非人工就地操作，否則會保持開斷狀態(tài)?；緹o滅弧能力，不能開斷負

6、荷電流，更不能開斷短路電流。 主要為保證檢修安全用。 是一種隔離電器。,GN19-10型 實物圖片,GN19-10C型 實物圖片,4、中、高壓負荷開關 功能：正常情況下 開、合電路功能，可開、 合負荷電流，不能開斷短路電流。 特征：滅弧能力介于斷路器與隔離開關之間。 有兼具隔離開關功能的負荷開關，簡稱負荷隔離開關。 是一種開關電器。,5、熔斷器 功能：過電流時熔斷 自身以開斷電路。 特征：不可自復。滅弧能力強。 可開斷過負荷電流和短路電流。 是一種一次保護電器。,戶內高壓限流熔斷器結構,6、電壓、電流互感器 功能：測量一次系統(tǒng)電壓、電流大小。 特征：將高電壓、大電流轉變成低電壓、小電流。與一、

7、二次系統(tǒng)都有連接。 是測量電器。,TA,TA,符號,電流互感器,電壓互感器,TV,TV,符號,2.2.3 構成主結線的基本要素 要素的一般解釋： 1）構成事物必不可少的條件。如：時間、地點、人物、事件是敘述文的四大要素。 2）構成事物的基本單元。具有層次性，一要素相對它所在的系統(tǒng)是要素，相對于組成它的要素則是系統(tǒng)。 3）構成事物的基本方法。也具有層次性，一般指具有普遍意義的方法。,1、受、饋電轉換與電能分配 通過進、出線回路在母線上的連接實現(xiàn)。 電源進線將電能送到母線上，負荷出線從母線上取得電能，實現(xiàn)了受、饋電轉換。多回路出線實現(xiàn)了電能的分配。,2、（開關）電器組合 方式a：隔離開關斷路器組合

8、。隔離開關保證檢修斷電，斷路器控制投切，并開斷短路故障。隔離開關設置在斷路器的電源側。 方式b：方式a在移開式開關柜的另一種實現(xiàn)形式。 方式c：負荷開關熔斷器組合。負荷開關控制投切并保證檢修斷電，熔斷器作短路保護。熔斷器與負荷開關間一般有機械聯(lián)動。,3、設置備用 設置備用在工程上有一個更具普遍意義的術語，叫做冗余技術。 目的：提高運行可靠性。 技術要點：冗余度與可靠性間的平衡。 常見方式舉例：（n+1）備用，2n備用等，一用一備、互為備用等。 工程要求：保證可靠性前提下，盡量簡潔、方便切換操作、經濟等。,小小結 受/饋電轉換、電器組合、設置備用是構成主結線的三個基本要素。,2.2.4 幾種典型

9、主結線介紹 1、單母線結線 受饋電轉換開關電器組合。 既是一種常用的主結線，又是一種基本的主結線單元，由該單元可衍生出很大一類主結線形式。 變化1：雙電源單母線。 變化2：單母線分段。,雙電源不能同時投入。 技術措施：閉鎖。,不同電源同時投 入同一母線可能 出現(xiàn)的問題,兩個單母線被QF連接起來，QF：聯(lián)絡斷路器,一個單母線被QF分成兩段，QF：分段斷路器,運行方式： 互為備用； 一用一備。 分析各種運行方式下斷路器狀態(tài)及故障切換。 分析雙電源閉鎖的技術要求。,2、雙母線結線 單母線母線備用 備用母線應能被進線和每一路出線所利用。 工作方式與故障切換問題。,3、單母線帶旁路 問題的提出：饋出線斷

10、路器故障時，要求故障回路不停電。 方法：為每一出線斷路器均設置一臺備用（2 n備用）如圖。 方法評價：備用太多，不經濟。 改進思路：因極少兩臺斷路器同時故障，可否只設一臺公共備用，需要時被故障回路調用。,QF10即公共備用斷路器，稱為旁路斷路器。這是一種（n+1）的備用方式。 被故障回路調用時切換操作分析。 存在的問題分析。 思考：主母線與旁路母線本質上到底有什么不同？,4、常用無母線簡化結線 當饋線只有一路時，可取消母線，將電源進線與饋線直接連接，并將電源進線開關與饋線開關合并。 1）單元式結線 這是單母線結線的簡化，當單母線結線只有一路饋線時，取消母線，并將進、出線斷路器及隔離開關合并為一

11、組。 工程中，這種結線出線通常帶變壓器，因此又稱為線路變壓器組結線。,2）橋型結線 是單母線分段結線的一種簡化。當單母線分段結線每一段饋線均只有一路時，可取消母線，形成全橋結線。 根據(jù)情況，可選擇取消進線或饋線斷路器，由此形成“外橋”與“內橋”結線。 工程上一般不采用全橋。,全橋,外橋,內橋,取消進線斷路器,取消饋線斷路器,小結 1）變配電所電氣主結線表達的最重要信息是變配電所的受饋電方式，這是分析主結線的最有效著眼點。 2）受饋電轉換、電器組合、備用設置是構成主結線的基本要素。單母線結線是構成很大一類主結線的基本單元。 3）網絡拓撲與設備設置是主結線兩個相互關聯(lián)的方面。,第3節(jié) 電氣結構之供

12、配電系統(tǒng)網絡結線,2.3.1 供配電系統(tǒng)網絡結線的基本概念 本質是電源與負荷的電氣聯(lián)系方式問題。 電源：變配電所（二次母線），自備發(fā)電站?？偸羌性谝惶幓蛏贁?shù)幾處。 負荷：次級配電裝置或用電設備。通常散布在各處。 網絡結線即通過電力線纜及相應配電設備構建電能從電源向負荷傳輸?shù)耐ǖ馈?2.3.2 放射式配電 特點：一個回路只服務于一個負荷。 優(yōu)缺點：自學。,2.3.3 樹干式配電 特點：一個回路順次向若干負荷供電。 干線分支作法：T接（如負荷1），接（如負荷2）。 優(yōu)、缺點：與放射式相反。,2.3.4 環(huán)式配電 是樹干式配電的一種演變，將樹干式配電干線末端接回電源，即成環(huán)式。 運行方式：開環(huán)、閉

13、環(huán)。 技術細節(jié)：環(huán)路開關，開環(huán)點的設置。,2.3.5 各種配電方式的變通及綜合應用示例,雙電源單環(huán)路,雙電源雙環(huán)路,雙電源雙回路 放射式配電,帶公共備用的 放射式配電 放射式樹干式,小結 1）供配電網絡結線又稱供配電方式，指處于不同空間位置的電源與負荷之間的電氣聯(lián)系方式。 2）供配電方式的確定除考慮負荷等級、類別、量值大小、運行要求等因素外，還應著重考慮負荷的位置分布。 3）放射式、樹干式是兩種最基本的供配電方式，由此可演變或組合出其他很多供配電方式。,第4節(jié) 供配電設施之變配電所,起集中與分配電能、并變換電壓等級作用的供配電設施，叫做變（配）電所。 只集中與分配電能，但不變換電壓等級的配電設

14、施，叫做配電所，或開關站、開閉所。小規(guī)模用戶低壓配電所又稱為配電室、配電間等。 變配電所是供配電系統(tǒng)的樞紐，系統(tǒng)運行控制、保護等功能大多集中在變配電所中。但近年來配電自動化的發(fā)展，已有部分運行控制功能轉移到變配電所以外的現(xiàn)場。,2.4.1 變配電所的電氣設備和裝置 1、變壓器,油浸式：廣泛用作電力 變壓器，與干式相比， 具有較好的絕緣和散熱性能， 價廉，不宜用于易燃、易爆場所,干式變壓器,2、（成套）配電裝置 變配電所主結線是由配電裝置構成的，可分為裝配式和成套式。前者指在現(xiàn)場安裝組合的配電裝置，后者指在工廠組裝并以模塊化形式提供的配電裝置。 供配電系統(tǒng)大多采用成套配電裝置。 成套配電裝置特點

15、：模塊化，標準化，開放性。,1）原理結構 （1）模塊化與標準化。對主結線的電氣結構進行分析，提煉出一些典型的構成單元，將每種構成單元組裝在一個柜體中，稱為配電柜，這就形成成了模塊化的基礎。將一個主結線用若干個配電柜（即模塊）拼搭組成，即形成模塊化結構。 給每一種構成單元一個編號，稱為配電柜的方案號。 將配電柜的尺寸、機械與電氣參數(shù)等進行統(tǒng)一規(guī)定，即形成標準化體系。,（2）開放性。典型開關柜方案不可能適合每一種主結線結構，需要時可進行針對性設計，擴充方案庫。 2）中壓配電柜簡介。按防護方式分為兩類。 （1）半封閉式中壓配電柜。2.5m以下設備裝置在接地金屬外殼內，2.5m以上無外殼防護。典型產品

16、GG1A-10等。 （2）金屬封閉式中壓配電柜。又分三種。,a、金屬鎧裝式。柜內由金屬隔板分隔出若干隔離室，斷路器及其兩側所連接的組件必須裝在單獨隔離室內，其他電器或單獨或組合裝在不同隔離室內。可靠性高。典型產品如KGN-10等。 b、間隔式。與金屬鎧裝式類同，但隔板可采用非金屬材料，隔離室的數(shù)量相對較少。可靠性較高。典型產品如JYN2-10等。 c、箱式。隔離室比上兩類更少或沒有，隔板防護等級更低?？煽啃砸话恪５湫彤a品如HXGN-10等。,按斷路器等易損設備的裝置方式，又可分為固定式和移開式。移開式將部分設備裝在手車上，可方便地推入與拉出，更換檢修都很方便。 中壓配電柜應具有規(guī)定的防誤操作的

17、措施。 3）低壓配電柜簡介。與中壓配電柜類似，可分為以下幾種。 固定式、固定間隔式、固定間隔插接式、抽出式。,JYN-10型高壓開關柜（斷路器手車柜未推入） 1-儀表屏 2-手車室 3-上觸頭（兼有隔離開關功能） 4-下觸頭（兼有隔離開關功能） 5-SN10-10型斷路器手車,手車式高壓開關柜,XGN2-12箱型固定交流金屬封閉開關柜,2.4.2 變配電所平面布置與土建要求 以下只討論室內變配電所。 1、建筑平面 由變壓器室、高（中、低）壓配電室、電容器室、控制室、值班室、工具間等組成。當變配電所只有中、低壓電壓等級時，中壓配電室也常稱為高壓配電室。 對采用無油設備的中壓變配電所，以上有些功能

18、房間可以合并。如中、低壓配電室、電容器室和變壓器室可公用一個房間。,2、設備布置 凈距與通道的概念。 通道又分為操作、維護、疏散等幾種類型。通道的尺寸與人體工學和設備形式有關，相應工程規(guī)范中都有明確規(guī)定。 變配電所平面布置示例如下。,2.4.3 變配電所的土建要求 1）通風 2）防火抗爆。 3）通道設置。 4）安裝的土建配合。,第5節(jié) 供配電設施之電力線路,介紹建筑物外的電力線路，即通常所說的“外線”。 電線、電纜（簡稱線纜）是電力線路的核心元件，但不是電力線路的全部。 按敷設部位，電力線路有架空敷設、地下敷設、水下敷設等。架空敷設一般采用電線（也有少數(shù)架空電纜），地下和水下敷設一般采用電纜，

19、此處介紹架空線路和地下電纜線路。,2.5.1 架空線路 架空線路是敷設在露天桿塔上的電力線路，由導線、桿塔、絕緣子、金具等構成。 1、導線,2、桿塔 作用：支撐導線并維持導線的空間位置。 類型：按受力要求，分為直線桿、耐張桿、轉角桿、終端桿等；按制造材料可分為木桿、水泥桿、鐵塔等。 3、橫擔、絕緣子和金具 橫擔：安裝在桿塔上，用于固定絕緣子。 絕緣子（瓷瓶）：固定導線并使導線與桿塔絕緣。 金具：連接、緊固導線與桿塔等。,2.5.2 電纜線路 以電纜、電纜附件、配線箱、電纜溝（排管、隧道等）等構成。 1、電力電纜 電力電纜（cable）與電力電線（wire）的區(qū)別：絕緣加強、有護套、還可加鎧裝、可多芯成纜?，F(xiàn)歐盟大多數(shù)國家已不再對兩者作區(qū)分，統(tǒng)稱電纜。 電力電纜結構：由導體、相絕緣、帶絕緣（整體纜芯對地絕緣）、護套、鎧裝層、外護層等構成，最后兩者不一定都有。,電力電纜的結構,交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 1-纜芯（銅芯或鋁芯） 2-交聯(lián)聚乙烯絕緣層 3-聚氯乙烯護套（內護層） 4-鋼鎧或鋁鎧（外護層） 5-聚氯乙烯（PV