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1、第四章 配电系统华中科技大学电力工程系罗 毅,本章主要内容,了解配电网的概念、分类、特点；掌握配电网与输电网运行上的差别 掌握配电网接线及其运行方式 掌握配电网故障隔离和网络重构的基本概念和方法 了解配电开关设备及相互配合,配电网定义,配电网（Distribution Network）是指在电力网中起电能分配作用的网络。通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后向用户供电的网络。 配电网的组成：架空或电缆配电线路、配电开关类设备、配电所、柱上变压器、配电箱等。,发电厂,输电线,高压变电站,配电网,用户,配电网的特点,配电网规模增长迅速 配电网规模发展与国民经济发展相适应 局部地区的配电
2、网呈爆炸式增长趋势 配电网负荷预测困难、网络改建、扩建频繁,配电网的特点,配电设备数目庞大 由于向国民经济各行业和居民区供电，配电网延展到人类活动的各角落，因此配电设备众多 如何管理配电设备、如何确定运行设备的状态、如何运行配电网、如何处理配电网故障等等问题都因此变得非常复杂 GIS（地理信息系统）的思路在配电网中得到广泛应用,配电网的故障频繁,配电网故障特点： 配电架空线路故障多于电缆线路故障；单相接地故障多于相间故障；绝大多数故障属于瞬时故障 随着城农网改造的深入，支线故障和用户故障所占比例越来越大,配电网的特点,配电网的特点,配电网相间电流保护没有选择性，无论相间故障发生在配电网什么位置
3、，大多数依靠变电站出口断路器跳闸，扩大了停电范围,用户,用户专线,用户,用户 配电所,配电网保护选择性配合困难,配电网的特点,我国配电网采用开环运行方式（香港除外） 降低短路电流、节省设备投资,配电网的特点,10kV、35kV小电流接地系统 10kV、35kV中性点不接地或经消弧线圈接地 发生单相接地故障后允许带接地点运行0.5 2小时 设备按照线电压绝缘,城网与农网,城市配电网：负荷相对集中，布点多，事故影响大，短路容量大，在200300MVA左右 农村配电网：负荷分散，供电半径大，线路长，有的10kV线路长达几十千米，线路维护工作量大。短路容量小，一般在100200MVA,分段,分段：在配
4、电线路（架空线、电缆线）上装上配电开关，将配电线路分成若干段 分段后，将故障影响范围限制到距电源点最近的两个配电开关之间,辐射状配电线路分段,分段后，将故障影响范围限制到距电源点最近的配电开关供电区域,分段方法,柱上开关：安装在柱上的配电开关设备，可以是断路器、分段器、重合器等,分段方法,环网柜：一组高压开关设备装在钢板金属柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的开关柜，其核心部分采用断路器，或者是负荷开关+熔断器，该开关柜的母线同时就是环形干线的一部分。 即：环形干线是由每台环网柜的母线连接起来共同组成的。,联络,联络：将两个配电电源供电的线路连接在一起，当配电网发生故障时，可以实现负荷转供 联
5、络开关正常各运行时断开,联络,联络方法,采用联络柜联络：正常运行联络开关断开 采用环网柜联络：其中一个进线配电开关断开。两路进线开关互锁、备自投 采用柱上开关联络：一般实现无压合闸,T接,在配电网中，一种不需要母线，直接采用金具（或电缆附件）将两段配电线路连接的方法 T接常常直接在柱上开关处或开关柜上连接,环接,在配电网中，依靠开关柜分段，一段配电进线和一段配电出线分别接入开关柜的两个不同的功能单元,故障隔离,当配电网发生故障，将距故障点最近的配电开关断开，使故障区段与正常区段隔离开来,故障隔离方法,相间保护动作后，依靠配电自动化系统的故障隔离功能将故障隔离在最近的两个配电开关之间,重合器+电
6、压型分段器（如日本）、,重合器+电流型分段器（如欧美）、,主站+FTU（如韩国）,网络重构,由于配电网开环运行，当配电网发生故障，且故障隔离完成，经常会照成非故障区域停电。 配电网发生故障且故障隔离完成后，利用联络开关的合闸，使非故障区域恢复供电成为故障重构 由于配电网优化运行，或为了消除配电元件过载而采用的运行方式调整，称为正常重构,城网电源,一般城网电源为220kV，在城市外围建设架空线双环网。在不能形成地理上的环网时，也可以采用C型电气环网。属于输变电系统部分 当随着负荷增加短路容量超过规定值时，应建设更高一级环网，将原来的环网开环分片，并避免电磁合环 环网的适当地点设枢纽变电所，降压后
7、送市区 但是，220kV直供属城网范围,城网高压配电网,采用架空线路时，城区可同杆双回架设，尽可能设双侧电源。采用电缆线路时可为多回路。 当线路上T接或环入三个或三个以上变电所时，应设双侧电源，但正常运行时两侧电源不并列。 对直接接入高压配电网的小电厂或自备电厂，可采用单电源辐射方式向附近供电,城市高压配电网接线：同杆并架双回架空线（双电源双“T”）,城市高压配电网接线：电缆线路支接两个变电所（单电源双“T”）,城市高压配电网接线：电缆线路环接三个变电所（双电源双“T”）,城市中压配电网,由10kV线路、配电所、开闭所、箱式配电站、杆架变压器等组成 依据高压配电变电所位置和负荷分布分成若干相对
8、独立分区，各个分区一般不重叠 高压配电变电所中压出线开关停用时，应能通过中压电网转移负荷，对用户不停电 具有足够的联络容量，正常时开环运行，异常时转移负荷,城市中压配电网,市区架空配电网为沿道路架设的格子形布局网络，在道路交叉口连接。全网在适当地点用杆塔开关（即柱上开关）分断，形成多区段（区段中又分段）、多连接的开式运行网络 架空电网的供电能力有一定限度，当负荷大量增加时，中压电网可由架空线过渡为电缆,城市中压配电网：闭环运行的香港中华电力公式典型闭环网（11kV）,城市中压配电网：开环运行单环网,城市中压配电网接线：直通式备用电缆示意图,城市中压配电网接线：分布式备用电缆示意图,城市中压配电
9、网接线：架空线与电缆混合网,城市低压配电网,低压负荷分散，进户点多，从经济性考虑，以架空线为主 供电半径一般不超过400m 当变压器故障时，可将负荷拆开，向邻近电网23个方向转移，且故障负荷转移时，导线运行率不超过100，线路末端电压不超过规定值,城市低压配电网接线,农村配电网接线,农网接线以无备用的树状、放射状、干线式等为主，少数采用手拉手接线 随着乡镇经济的发展，农网接线有向城网接线发展的趋势,配电网改造的基本原则,“全面规划、综合改造、结合实际、注重效益” 提高配电网整体供电能力，根除“卡脖子”现象 提高可靠性，城网达到99.9%，大中城市中心区达到99.99% 提高电能质量，降低线损。
10、电压合格率98，线损率降低10,重合器,H. V. Automatic Circuit Re-closer for A. C. System 所谓重合器是一种具有控制及保护功能的开关设备，它能够检测故障电流，在监测到故障电流后能在给定时间内遮断故障电流，并能够进行给定次数的重合。 现有重合器可以进行三次或四次重合。 如果是永久性故障，重合器经过预定重合次数后闭锁。,重合器的分类,按相别分类:单相、 三相。 按控制方式分类：液压控制、电子控制。 按使用介质分类：油介质、真空介质、SF6介质,重合器的参数,额定电压、额定电流 短路开断电流 动稳定和热稳定电流 灭弧介质：油、真空、SF6 控制方式：
11、电子、液压 典型操作顺序：重合次数 复位时间,重合器的动作特性,重合器的动作特性可以分为瞬时动作特性（又称快速动作特性）和延时动作特性两种，通常采用时间电流曲线（TCC曲线）来描述。通常重合器的动作特性按照其最大可重合次数可整定为“一快二慢”、“二快二慢”和“一快三慢”等。 某些重合器的动作特性曲线又可分为相间短路跳闸的TCC曲线和接地短路跳闸的TCC曲线两种。,A为快速曲线 B为延时曲线 C为超延时曲线,反时限TCC曲线 定时限TCC曲线,定时限特性对应的时间一般是：0.1s、0.2s、0.5s、1.0s、2s、3s、5s、10s、15s,分段器,分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无
12、电流的情况下自动分闸的开关设备。 分段器根据其工作原理不同，可以分为电压时间型分段器和过流脉冲计数型分段器两种。,电压-时间型分段器,电压-时间型分段器是凭借加压、失压的时间长短来控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。,电压-时间型分段器,电压-时间型分段器有两个重要的参数需要整定。 X时限：X时限是指从分段器电源侧加压至该分段器合闸的时延； Y时限：若分段器合闸后在未超过Y时限的时间内又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，待下次再加压时也不再自动重合。,过流脉冲计数型分段器,过流脉冲计数型分段器通常与电源测的断路器和重合器配合使用，它不能用于开断短路电流。当线路发生故障时，电源测开关切除故障，分段器计数；当计数到整定的次数后，在电源测开关断开线路后，分段器自动跳开。,
