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1、本门课的特点,涉及许多电力系统，尤其是配电系统的专业术语，书中没有解释。 本书侧重于生产应用，对理论基础论述少，更适合于配电网管理人员阅读。 配电网涉及知识点驳杂，配电网优化的理论基础相对输电网薄弱，本书中许多观点只是众多观点中的一种。,配电网作用与节能概述,配电系统节能技术,第 1 章,内容提要,配电网在电力系统中的地位和作用 配电网建设与运行的基本要求 配电网一次接线方式 配电网电能损耗计算的方法 降低配电网电能损耗的措施,电力系统是由发电厂、输电线路、变电站、配电线路、配电所及电力用户组成的一个整体系统。,电力系统的构成,电能不可以大量长期储存，其生产、传输和消费只能在同一瞬间完成 发、
2、供、用同网 产、供、销同步,电力系统的特点,由高压配电网、中压配电网和低压配电网组成。 保证配电网完全经济运行、保证用户供电的可靠性与电能质量是供用电双方努力的共同目标和重要责任。,配电网的组成,配电网与输变电设备的分界点：是最后一级降压变电站的二次侧母线； 与电力用户的分界点：是用户受电电压的进户线或第一个进线断开点； 对于采用专线供电的电力大用户，其投资的专用电力线路及其以下的电力设施，均属于用电设备。,配电网的分界点,配电网结构和设备选型及运行管理必须满足： 安全可靠性 运行灵活性 经济性,配电网的三项基本要求,低压：0.4 中压：35/20/10 高压：330/220/110 超高压：
3、500/750,一、电力系统电压等级的划分,电力用户的电气设备产生的线损电量由用户承担； 电力网输电、变电、配电设备和营销过程中产生的线损由供电企业承担。 电力网线损电量=供电量-售电量，是电力系统电能损耗的主要组成部分，它具体反映了电网的规划建设、生产技术和营销管理水平，是供电企业的综合性技术经济指标。,二、电力网线线损管理,配电网是将电源或输电网获得的电能组成多层次的网络，降至方便运行又适合用户需要的各种电压向用户供电，达到逐级分配或就地消费的目的。 高压配网：110（66）kV、35kV 中压配网：10（20）kV 低压配网：380/220kV,三、配电网的技术特点,三、配电网的技术特点
4、,（一）配电网结构错综复杂 高压输电网：网状结构，电气环网运行 配电网以馈线为拓扑单元，同时开关站、换网柜等设备集中的拓扑单元，也分布在馈线上。 一般为弱网状结构，开环运行，但在负荷转移时，也会短时间闭环运行。 配电网的操作频度和故障率远比输电网多。 遇有“双电源”或“自发电”用户，排列组合起来的运行方式五花八门。 配电网节点多，测量点和运行参数严重缺乏，因此采用传统的分析计算和潮流优化方法，会面临海量数据难以采集处理和占用存储空间大、速度慢、收敛困难等实际问题。,（二）设备台账日新月异 越高电压等级的设备，由于投资大、规划及建设时间长，设备资料就越是相对稳定。 配电线路变化频繁，难以做到图纸
5、资料与配电网现场设备时时、处处相符。 配电设备连接千家万户：架空线路“走街串巷”、电力电缆“海陆空蔓延”。配变、避雷器、柱上开关、户外环网柜、电缆分支箱、配电网终端（FTU、TTU）、通信装置等变电、远动、通信设备运行条件恶劣。,三、配电网的技术特点,（二）设备台账日新月异 以RTU为例，除了完成“四遥”功能外，还需要完成故障电流检测、低频减载、备用电源自投等功能，有时甚至还需要提供过流保护等原来属于继电保护的功能 智能化程度高、实时性高、多数户外运行，要求抗震、抗雷击、低功耗、耐高温（-2570）、耐潮湿（湿度95%）等标准高。,三、配电网的技术特点,（三）管理职能“三线”（调度、生产、用电
6、）交汇 尽管配电网的电压等级不高，但是，有调度中心、集控中心、监控中心和负荷管理中心四个中心在同时发挥作用。 配电生产和规划建设管理上缺乏协调统一。,（四）规划建设亟待加强 长期以来，电力部门“重发、轻供、不管用” 对配电网的科学、合理、适度超前的规划和建设问题，进展迟缓； 在城乡变电站的规划建设中，重输电、轻配电，很少进行方案编制、分析、比较和论证。 对配网的潮流分析、无功配置、降损措施缺乏系统的规划和研究。,三、配电网的技术特点,配电网络优化的总体要求,（1）配电网接线简洁、灵活、应变能力强，满足供电安全N-1原则。 （2）互供容量适度超前，能满足负荷增长的需求。 （3）结构合理、开环接线
7、、闭环运行、分片供电，满足电压合格率和电能质量的要求。 （4）接线标准化、模块化，继电保护简单可靠，便于运行、维护和操作。 （5）限制电网短路容量，减少设备投资费用。选用小型化、自动化、无油化、免（少）维护设备。 （6）配合并服从城乡总体布局及环保要求。,配电网损耗：电能沿线路传输时产生电压损耗、功率损耗（有功和无功）和电能损耗。 电能损耗包括：固定损耗、变动（可变）损耗和其他损耗（管理损耗）。 可变损耗指的是消耗在电力线路和电力变压器电阻上的电量, 该部分损耗与传输功率(或电流) 的平方成正比。 固定损耗指的是产生在电力线路和变压器的等值并联电导上的损耗, 对配电网而言主要包括电力变压器的铁
8、损,电力电缆和电容器的绝缘介质损耗, 绝缘子的泄漏损耗等。固定损耗和可变损耗可以通过理论计算得出, 故常将其称为理论线损。 线损电量的百分数（简称线损率）是供电企业一项主要技术经济指标。,第二节 配电网建设与运行的基本要求 一、城乡电网的经济运行-供电企业效益的集中体现,我国节电潜力巨大,我国的线损率：8.59% 发达国家线损率：58% 全国110kV及以下的城乡配电网线损约占总线损电量的60% 城乡配电网建设与规划应将配电网经济运行作为主要目标之一。,在满足网络约束条件和辐射状网络结构的前提下，遥控开关操作以调整网络结构，改变负荷的供电路径。 平衡负荷，消除过载，提高供电质量 降低网损，提高
9、系统经济性 发生故障时，隔离故障，缩小停电范围，并在故障后迅速恢复供电。,配电网重构,供电质量：是电力产品的一项特征量，包括电能质量、供电可靠率。 电压质量是电能质量的一项重要指标，主要为供电电压偏差。 描述电能的参数：电流、相位角、电压、频率。其中电流和相位角取决于负荷的大小和性质，电压和频率取决于电源。频率反映发电机组出力与用户的有功负荷是否平衡。电压反映发电机组发出的无功出力与用户无功负荷是否平衡。,二、供给用户合格优质的电能-电力商品的质量要求,（1）提高认识，加强领导，协调管理； （2）全面提高以用户电压为中心的电压质量管理，进行城乡电网改造，使电压质量达到全国供用电规则的要求。 （
10、3）严格电压质量的监督和考核； （4）做好无功平衡，加强无功和电压的调整能力。方法：增装电容器、采用有载调压变压器、协助生产厂商保证电容器制造质量等。,提高和改善电能质量的措施,对照明类负荷的影响 对电子类设备的影响 对异步电动机的影响 对电源的影响,电压质量对用电设备的影响,无功负荷：电动机、变压器、线路、电抗器等 无功电源：发电机、调相机、并联电容器 当严重无功不足时，可能使电压下降到极限，此时电压即使是微小的下降，也将使电压继续下降，出现恶性循环，造成电压崩溃。 无功严重不足的原因：大容量发电机失磁；长距离重负荷跳闸；在无功电源不足的电网无功负荷突然大幅度增加。,电压崩溃,由电压恶性下降
11、造成的电力系统严重事故。电力系统正常运行时，电源的无功功率输出与负荷的无功功率消耗及网络无功损耗相平衡。若电源或无功功率补偿容量发生缺额时，负荷端电压被迫降低，当电压降低到某个临界值后,电压值持续不断地下降而不能恢复,即为电压崩溃。,防止电压崩溃的措施,有足够的无功备用容量 大容量发电机要安装失磁保护 发电机和调相机要有自动调节励磁和强行励磁装置 电网内要配备低电压减载装置,三、当前我国配电网存在的问题,配电网电源点落后于城乡建设的发展 供电不可靠性因素增大 电网结构复杂，自动化程度低,四、与城乡建设相结合-变配电站布置及主接线,我国配电网的薄弱环节： 供电能力不足，设备过负荷运行，卡脖子现象
12、严重 电压质量低 事故多，停电次数多，供电可靠性不高 线损率高,电力规划编制的基本要求,1.以城乡发展规划为依据 （1）依据城乡规划 （2）搞好负荷预测 人均综合用电量指标是衡量一个国家或城乡经济发达程度的一项重要参数，也是编制城乡电力总体规划，校核城乡远期用电量预测水平和宏观控制远期电力发展规模的重要指标 （3）安全防护 电气火灾,（4）统筹安排、综合协调各项设施 （5）环保与美观要求。 2.坚持分层分区原则 （1）第一级电压电网应逐步分片运行，避免高、低压电磁环网运行。 （2）低压网络可采用环路布置、开环运行（或双回路布置、分列运行）的辐射状运行方式。可采用线路重合闸、备自投装置等。 （3
13、）低压网络中的中、小供热或自备电厂，以辐射方式接入高压网络中的一个变电站，应划分供电范围，设置解列点，以保证电网故障时电厂不受影响而且能不间断地向本厂负荷供电。正常供电时，以单回或双回辐射式供电 （4）重要用户由双电源或双回线供电时，在用户侧各级电压皆不应环并，从用户变电站到各个车间皆保持相对独立的两个电源回路，当其中一路故障，重合闸不成功时，采用备自投方式,3合理确定变电容载比 容载比：是配电网变电容量（kVA）在满足供电可靠性基础上与对应的负荷（kW）之比值。它反映了配电网供电能力，是宏观控制变电总容量的重要技术经济指标，也是规划设计时布点安排变电容量的依据。 容载比过大：建设早期投资过大
14、，不经济； 容载比过小：电网适应性差，造成供电卡脖子，影响供电安全。 220kV:1.61.9;35110kV:1.82.1;农村电网的容载比可以适当低一些。,变电站主变容量和台数确定： 应从电网综合效益和技术条件出发。 主变单台容量过小-主变数量增多-占地、投资增大，接线复杂，发生故障时负荷转移困难 主变单台容量过大-短路容量大，变电站出线过多，不易馈出,4、编制好配网无功规划 （1）无功规划必须适度超前，具有一定前瞻性（10年） （2）规划编写必须合情合理，具有一定科学性。应进行无功/电压计算和校核，计算程序采用国内外通用的电力系统计算分析程序。对特大型城市，在无功规划中还应包含动态电压稳
15、定分析。 （3）编写规划必须系统完整、具有一定规范性。包含的内容：1）背景、目的、意义；2）对城市配电网现状的描述，目前配电网内外部电源及网络的建设现状 A)外部电源情况：描述与外部电网的连接情况，与外部电网的无功功率交换情况；b)内部电源情况：描述地方电源装机情况，包括电厂能源类型、并网电压、装机容量、功率因数控制范围等；c)主网结构和设备情况。包括：线路长度、型号、变压器容量、台数、无功补偿容量以及分接头配置情况；给出主网现状地理接线及潮流图。对主网进行无功电力计算分析，给出各节点电压无功配置方案。 3）根据配电网的不同特点，进行分析归类，对城市各供电区域内具有代表性的每类典型区域进行规划
16、，具体描述各类典型区域无功规划的方法和规划配置结果，然后估算整个区域配电网的无功补偿总量。,4）负荷情况。描述城市全网及各供电区域负荷发展情况，负荷分布特点，给出全市及各供电区域在年最大和最小方式下的日最大有功负荷、无功负荷或功率因数；给出年最大和最小方式下城市主网各变电站中、低压侧的日最大有功负荷、无功负荷或功率因数。 5）配电网运行指标。叙述当前配电网的电压无功特性。给出四类（A,B,C,D）电压监测点的供电电压合格率、各供电区域的主网理论线损率。 （4）规划编写必须遵循的原则： 1）分层平衡原则：即不同电压层级之间的无功交换应控制在合理水平，在负荷功率因数满足要求的前提下，发电厂和无功补偿设备应在不同电压等级网络上合理配置，减少无功功率在不同电压等级间的流动。,最大运行方式 系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流来效验所选用的电气设备的稳定性。 最小运行方式 系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行
