配电网及一次设备.ppt

36935-1a 主编 第2章配电网及一次设备2.1配电网接线2.2配电网一次设备2.3开闭所2.4环网柜和电缆分支箱2.5配电站和箱式变压器2.6配电网的接地方式 2.1配电网接线2.1.1放射式接线2.1.2网格式接线2.1.3环式接线 1) 配 电 网 自 动 化 实 施 区 域 的 网 架 结 构 ， 应 布局 合 理 、 成 熟 稳 定 ， 其 接 线 方 式 应 满 足 Q/GDW 156 城 市 电 力 网 规 划 设 计 导 则 和 Q/GDW 370 城 市 配 电 网 技 术 导 则 等 标 准 要 求 。2) 一 次 设 备 应 满 足 遥 测 和 (或 )遥 信 要 求 ， 需要 实 现 遥 控 功 能 的 还 应 具 备 电 动 操 动 机 构 。3) 实 施 馈 线 自 动 化 的 线 路 应 满 足 故 障 情 况 下负 荷 转 移 的 要 求 ， 具 备 负 荷 转 供 路 径 和 足 够 的备 用 容 量 。4) 配 电 网 自 动 化 实 施 区 域 的 站 、 所 应 提 供 适用 的 配 电 终 端 工 作 电 源 ， 进 行 配 电 网 电 缆 通 道建 设 时 ， 应 考 虑 同 步 建 设 通 信 通 道 。2.1配电网接线 图2-1中压配电网接线分类 2.1配电网接线 2.1.1放射式接线1.单回路放射式接线2.双回路放射式接线3.树枝式接线 图2-2单回路放射式接线 1.单回路放射式接线 2.双回路放射式接线 图2-3双回路放射式接线 图2-4树枝式接线3.树枝式接线 2.1.2网格式接线 图2-5网格式接线 2.1.3环式接线1.“N-1”接线2.多分段多联络接线3.“46”接线 1.“N-1”接线(1) “2-1”手拉手接线(2) “3-1”接线(3) “4-1”接线 (1) “2-1”手拉手接线图2-6手拉手接线 (2) “3-1”接线1) 有备用线的环网接线如图2-7所示。2) 首端环网接线如图2-8所示。3) 末端环网接线如图2-9所示。 1) 有备用线的环网接线如图2-7所示。 图2-7有备用线的“3-1”环网接线 2) 首端环网接线如图2-8所示。 图2-8首端环网接线 图2-9末端环网接线 3) 末端环网接线如图2-9所示。 (3) “4-1”接线 图2-10“4-1”接线 2.多分段多联络接线 图2-11架空线路两分段两联络 2.多分段多联络接线 图2-12电缆线路三分段两联络 3.“46”接线 图2-13架空线路三分段三联络 3.“46”接线 图2-14“46”接线 2.2配电网一次设备2.2.1配电变压器2.2.2断路器2.2.3负荷开关2.2.4隔离开关2.2.5熔断器 2.2配电网一次设备1) 需要实现遥信功能的开关设备，应至少具备一组辅助触点；需要实现遥测功能的一次设备，应至少具备电流互感器，二次电流额定值宜采用1A或5A；需要实现遥控功能的开关设备，应具备电动操作机构。2) 一次设备的建设与改造应考虑预留安装配电终端所需要的位置、空间、工作电源、端子及接口等。3) 需要就地获取配电终端的供电电源时，应配置电压互感器或电流互感器，且容量满足配电终端运行和开关操作等需求。4) 配电网站所内应配置配电终端用后备电源，保证在主电源失电的情况下能够维持配电终端运行一定时间和开关分合闸一次。 2.2.1配电变压器配电变压器(简称配变)通常是指电压为35kV及以下、容量为2500kVA以下、直接向终端用户供电的电力变压器，它的作用有以下两个：1) 满足用户用电电压等级的需要。配电变压器的作用是把35kV、20kV或10kV的电压变成适合于用户生产和照明用的三相400V或单相220V电压。2) 向广大用户提供电能。根据用户用电量的大小，安装不同容量的配电变压器满足用户的用电需求。 2.2.1配电变压器按照材料、制造工艺来分，常见的配电变压器有普通油浸式变压器、密封式油浸变压器、卷铁心变压器、干式变压器和非晶合金变压器等。配电变压器的主要技术参数如下：1) 额定容量：变压器在施加额定电压、额定电流情况下连续运行时能输送的容量，单位为kVA。2) 额定电压：变压器长时间运行时所能承受的工作电压，单位为kV。3) 额定电流：在额定容量和允许温升条件下，允许长期通过的工作电流，单位为A。4) 阻抗电压：将变压器的二次绕组短路，一5) 空载电流：当变压器在一次 侧施加额定电压，二次绕组空载时，在一次绕组中通过的电流。它起变压器的励磁作用，故又称励磁电流，一般以其占额定电流的百分数表示。空载电流的大小取决于变压器容量、磁路结构和硅钢片质量等。 6) 空载损耗(铁损)：变压器二次侧开路，一次侧施加额定电压时，变压器的损耗。它等于变压器铁心的涡流损耗和励磁损耗。7) 负载损耗(铜损)：把变压器的二次绕组短路，在一次绕组额定分接头的位置通入额定电流，在绕组的电阻上所消耗的功率损耗和漏磁附加损耗。次侧施加电压，至额定电流值时，一次电压和额定电压之比的百分数。2.2.1配电变压器 2.2.2断路器1.技术参数2.真空断路器 1.技术参数1) 额定电压：表征断路器绝缘强度的参数，是断路器长期工作的标准电压。2) 最高工作电压：较额定电压约高15%左右。3) 额定绝缘水平：反映工频电压下的耐压水平，是断路器最大额定工作电压。4) 额定电流：断路器允许连续长期通过的最大电流。5) 额定短路开断电流：在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大电流。6) 额定短路开断次数：反映断路器开断故障电流(小于额定短路开断电流)性能，当断路器的实际开断次数小于额定短路开断次数时，其性能能够保持完好。7) 额定动稳定电流(峰值)：断路器在合闸状态下或关合瞬间，允许通过的 电流最大峰值，又称为极限通过电流。 1.技术参数8) 热稳定电流：反映断路器承受短路电流热效应的能力。9) 机械寿命：主要指弹簧、转轴、连动杆等构成机械传动控制系统的各个机械部件的整体使用寿命，任一部件损坏则使用机械寿命终止，至少允许10000次开断。 2.真空断路器 图2-15真空断路器 2.真空断路器 图2-16真空断路器的灭弧结构图 2.2.3负荷开关1.技术参数2.真空式负荷开关 1.技术参数1) 额定电流：负荷开关长期正常工作运行并能够开断的最大电流。2) 额定峰值动稳定电流和额定热稳定电流：额定峰值动稳定电流即允许短时耐受电流；额定热稳定电流值等于开关的额定短路关合电流值。3) 额定电缆充电开断电流：空载情况下的电缆回路充电电流属于容性电流，电缆越长，容性电流值就越大。4) 额定空载变压器开断电流：对于1035kV电压等级的负荷开关，国标规定其值为开断额定容量为1250kVA配电变压器的空载感性电流。5) 单个电容器组额定开断电流：其数值等于负荷开关额定电流值的0.8倍。 图2-17户内真空式负荷开关 2.真空式负荷开关 2.2.4隔离开关1.主要技术参数2.组成结构 1.主要技术参数1)额定电压，单位为kV。2)额定电流，单位为A。3)动稳定电流，有效值，单位为kA。4)热稳定电流，有效值，单位为kA。5)工频电压下的耐压水平，单位为kV。6)在雷击情况下的抵抗水平，即冲击耐压水平，单位为kV。 2.组成结构1) 导电部分：由一条弯成直角的铜板构成静触头，其有孔的一端可通过螺钉与母线相连接，叫连接板；另一端较短，合闸时它与动刀片(动触头)相接触。2) 绝缘部分：为了使动、静触头与金属接地的部分绝缘，采用了瓷质绝缘或硅橡胶绝缘材料浇铸作为绝缘支柱。3) 底座部分：由钢架组成，每个单相底座上固定两个支柱绝缘子，支柱绝缘子及传动主轴都固定在底座上。 2.组成结构 图2-18柱上隔离开关 2.2.5熔断器 图2-19户外跌落式熔断器 2.3开闭所1.设置原则2.主接线 1.设置原则1)由于开闭所能加强对配电网的控制，提高配电网供电的灵活性和可靠性，因此在重要用户附近或电网联络部位应设立开闭所，如政府机关、电信枢纽、重要大楼及有多条10kV线路供电的十字路口等。2) 由于开闭所具有变电站10kV母线延伸的功能，对电能进行二次分配，为周边用户提供供电电源，因此在用户比较集中的地区应设立开闭所，如大型住宅区、商业中心地区、工业园区等。3) 因为城市建设及城市景观的需要，旧城改造及城市道路拓宽改造大规模开展，原先的架空线路需“下地”改造为电缆线路。4) 开闭所应设置在通道通畅、巡视检修方便、电缆进出方便的位置。 图2-20开闭所常见接线方式a) 单母线接线b) 单母线分段接线c) 双母线接线 2.主接线 2.4环网柜和电缆分支箱2.4.1环网柜2.4.2电缆分支箱 2.4.1环网柜1.基本组成2.组成结构3.应用实例 2.4.1环网柜图2-21双侧电源环网供电图 1.基本组成1) 柜体：空气绝缘和复合绝缘环网柜柜体与常规的交流金属封闭开关设备在工艺和选材上类似，只是结构更简化，柜体体积较小；而SF6气体绝缘环网柜的柜体一般是按IEC标准来设计的，壳体由2.53m m的钢板或不锈钢焊成，在寿命期内一次密封。2) 母线：主母线一般根据柜体的额定电流选取，常采用电场分布较好的圆形和倒圆形母排。3) 负荷开关：多为三工位，即具有负荷隔离接地等功能，这样大大简化了负荷开关柜的结构。4) 熔断器：一般使用全范围限流熔断器，在熔断器两侧设接地开关。5) 断路器：一般多回路配电单元进线柜采用断路器，开断电流不大，也不 需要重合闸功能。6) 隔离开关：支路三工位隔离开关结构与负荷开关类似，装在断路器下面，可实现线路侧接地。 1.基本组成7) 电缆插接件：用来连接电缆，它是负荷开关的延伸部分，一般做成封闭的，安全可靠。8) 二次控制回路：二次控制回路采用集成方式实现就地或远程操作，采用集控制、保护、计量、监视、通信为一体的微机控制管理系统模块，使多回路配电单元向小型化、模块化、 图2-22环网柜配电单元 2.组成结构 图2-23环网供电系统一次接线图a) 正常运行b) 故障隔离后 3.应用实例 2.4.2电缆分支箱1.组成结构2.主要分类 2.4.2电缆分支箱 图2-2410kV环网柜电缆分支箱组成的电缆环网结构图 1.组成结构 图2-25电缆分支箱的组成 2.主要分类(1) 普通分支箱(2) 高级分支箱 (1) 普通分支箱1) 单盖式：箱壳为长方体，有一个斜盖可以向上打开，以便安装施工或维护检修。三相的母排板顺列布置，所有进线和出线电缆都分相地连接到内部电气并联的母排板上，亦称并列式箱体，如图2-26所示。母排板通常有两联、三联和四联几种。它适用于进出线18回的场合，缺点是三芯电缆的分相跨接比较困难。图2-26单盖式电缆分支箱2) 双盖式：相当于两个单盖式背靠背连在一起，两个斜盖可分别打开。中间隔板装有三相的双向穿壁套管，两端均可连接电缆附件，亦称对接式箱体，如图2-27所示。其优点是三相器件相距小，分相跨接容易。3) 无箱壳式：没有壳体，直接将电缆附件连接的组合体置于地下的电缆沟 或隧洞中。 图2-26单盖式电缆分支箱 (1) 普通分支箱 图2-27双盖式电缆分支箱 (1) 普通分支箱 (2) 高级分支箱 图2-28门箱式电缆分支箱 2.5配电站和箱式变压器2.5.1配电站2.5.2箱式变压器 2.5.1配电站1.主接线方式及要求2.应用实例 1.主接线方式及要求(1) 安全性(2) 可靠性(3) 灵活性(4) 经济性 (1) 安全性在 高 压 断 路 器 的 电 源 侧 及 可 能 反 馈 电 能 的 另 一侧 ， 必 须 装 设 高 压 隔 离 开 关 ； 在 低 压 断 路 器 的电 源 侧 及 可 能 反 馈 电 能 的 另 一 侧 ， 必 须 装 设 低压 刀 开 关 ； 在 装 设 负 荷 开 关 高 压 熔 断 器 的 出线 柜 母 线 侧 ， 必 须 装 设 高 压 隔 离 开 关 ； 在 配 电站 高 压 母 线 上 及 架 空 线 末 端 ， 必 须 装 设 避 雷 器 。装 于 母 线 上 的 避 雷 器 宜 与 电 压 互 感 器 共 用 一 组隔 离 开 关 ， 避 雷 器 前 的 线 路 上 不 必 装 设 隔 离 开关 。 (2) 可靠性可 靠 连 续 供 电 是 电 力 生 产 最 重 要 的 要 求 ， 主 接线 要 求 简 单 可 靠 ， 既 能 保 证 在 事 故 或 检 修 情 况下 可 靠 供 电 ， 又 能 达 到 维 护 方 便 、 运 行 简 单 、使 用 经 济 、 便 于 施 工 等 要 求 。 断 路 器 检 修 时 ，不 宜 影 响 对 系 统 的 供 电 ； 断 路 器 或 母 线 故 障 以及 母 线 检 修 时 ， 尽 量 减 少 停 运 的 回 路 数 和 停 运时 间 ， 并 要 保 证 对 一 级 负 荷 及 大 部 分 二 级 负 荷的 供 电 。 (3) 灵活性主 接 线 的 灵 活 性 体 现 在 倒 闸 操 作 方 便 ， 事 故 处 理 快 捷 ，对 操 作 人 员 的 技 术 要 求 不 高 等 方 面 。 配 电 站 的 高 低 压母 线 ， 一 般 宜 采 用 单 母 线 或 单 母 线 分 段 接 线 。 对 于 两路 电 源 进 线 ， 装 有 两 台 主 变 压 器 的 配 电 站 ， 当 两 路 电源 同 时 供 电 时 ， 两 台 主 变 压 器 一 般 分 列 运 行 ； 当 只 有一 路 电 源 供 电 ， 另 一 路 电 源 备 用 时 ， 则 两 台 主 变 压 器并 列 运 行 。 主 接 线 方 案 应 与 主 变 压 器 经 济 运 行 的 要 求相 适 应 ， 还 要 考 虑 今 后 可 能 的 扩 展 。 (4) 经济性主 接 线 方 案 应 力 求 简 单 ， 采 用 的 一 次 设 备 特 别是 高 压 断 路 器 数 量 要 少 ， 而 且 应 选 用 技 术 先 进 、经 济 适 用 的 节 能 产 品 。 由 于 小 区 配 电 站 一 般 都选 用 安 全 可 靠 且 经 济 美 观 的 成 套 配 电 装 置 ， 因此 配 电 站 主 接 线 方 案 应 与 所 选 成 套 配 电 装 置 的主 接 线 方 案 配 合 一 致 。 柜 型 一 般 采 用 固 定 式 ，只 在 供 电 可 靠 性 要 求 较 高 时 ， 才 采 用 手 车 式 或抽 屉 式 。 2.应用实例 图2-29某工厂配电站一次电气接线图 2.5.2箱式变压器图2-30箱式变压器的结构图 a) 外形结构b) 典型方案 2.6配电网的接地方式1.不接地方式2.自动跟踪接地电流的谐振接地方式3.小电阻接地方式4.消弧线圈和中等阻值电阻并联可控的接地方式 1.不接地方式当 中 性 点 不 接 地 系 统 发 生 单 相 接 地 时 ， 无 论 是发 生 单 相 金 属 接 地 或 不 完 全 接 地 ， 三 相 系 统 的对 称 性 仍 保 持 不 变 ， 对 电 力 用 户 用 电 设 备 的 继续 工 作 没 有 影 响 。 但 是 中 性 点 不 接 地 系 统 发 生单 相 接 地 时 ， 不 允 许 长 期 带 电 接 地 运 行 ， 这 是因 为 非 故 障 的 两 相 对 地 电 压 升 高 3 倍 ， 可 能 引 起绝 缘 的 薄 弱 环 节 被 击 穿 ， 发 展 成 为 相 间 短 路 ，使 事 故 扩 大 。 所 以 规 程 规 定 ： 中 性 点 不 接 地 系统 发 生 单 相 接 地 时 ， 继 续 运 行 的 时 间 不 得 超 过 2h， 并 要 加 强 监 视 。 2.自动跟踪接地电流的谐振接地方式配 电 网 中 性 点 谐 振 接 地 是 指 配 电 网 一 个 或 多 个中 性 点 经 消 弧 线 圈 与 大 地 连 接 ， 消 弧 线 圈 的 稳态 工 频 感 性 电 流 对 电 网 稳 态 工 频 容 性 电 流 调 谐 ，故 称 谐 振 接 地 。 其 目 的 是 使 接 地 故 障 点 残 余 电流 减 小 ， 接 地 故 障 就 可 能 自 动 清 除 。 3.小电阻接地方式配 电 网 中 至 少 有 一 个 中 性 点 接 入 电 阻 器 ， 目 的是 限 制 接 地 故 障 电 流 。 中 性 点 经 电 阻 器 接 地 ，可 以 消 除 中 性 点 不 接 地 和 消 弧 线 圈 接 地 系 统 的缺 点 ， 既 降 低 了 瞬 态 过 电 压 幅 值 ， 又 易 于 实 现单 相 接 地 选 线 及 接 地 故 障 区 段 定 位 。 由 于 这 种系 统 的 接 地 电 流 比 直 接 接 地 系 统 的 小 ， 故 地 电位 升 高 对 信 息 系 统 的 干 扰 和 对 低 压 电 网 的 影 响都 会 减 弱 。 电 缆 网 络 中 性 点 采 用 小 电 阻 接 地 的一 个 主 要 考 虑 是 ， 电 缆 线 路 里 故 障 大 都 是 永 久性 的 ， 即 便 是 采 用 谐 振 接 地 电 弧 也 难 以 自 行 熄灭 。 4.消弧线圈和中等阻值电阻并联可控的接地方式消 弧 线 圈 的 最 大 优 点 就 是 能 消 除 瞬 时 性 故 障 ，很 多 接 地 故 障 不 需 要 处 理 ， 就 可 以 自 动 熄 弧 了 。那 么 ， 小 电 阻 接 地 的 优 点 是 什 么 呢 ？ 有 故 障 就可 以 进 行 跳 闸 保 护 ， 不 至 于 带 来 后 患 。 若 采 取消 弧 线 圈 并 联 一 个 智 能 的 接 地 电 阻 ， 当 发 生 单相 接 地 ， 若 是 瞬 时 性 的 故 障 时 ， 通 过 消 弧 线 圈可 以 自 动 处 理 了 ， 自 动 消 除 故 障 了 。