第四章 配電系統(tǒng)2011

第四章配電系統(tǒng)

華中科技大學電力工程系

羅毅

luoyee@

本章主要內(nèi)容了解配電網(wǎng)的概念、分類、特點；掌握配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)運行上的差別掌握配電網(wǎng)接線及其運行方式掌握配電網(wǎng)故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的基本概念和方法了解配電開關(guān)設(shè)備及相互配合配電網(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)(10kV、20kV、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)的特點

配電網(wǎng)規(guī)模增長迅速配電網(wǎng)規(guī)模發(fā)展與國民經(jīng)濟發(fā)展相適應局部地區(qū)的配電網(wǎng)呈爆炸式增長趨勢配電網(wǎng)負荷預測困難、網(wǎng)絡(luò)改建、擴建頻繁配電網(wǎng)的特點

配電設(shè)備數(shù)目龐大由于向國民經(jīng)濟各行業(yè)和居民區(qū)供電，配電網(wǎng)延展到人類活動的各角落，因此配電設(shè)備眾多如何管理配電設(shè)備、如何確定運行設(shè)備的狀態(tài)、如何運行配電網(wǎng)、如何處理配電網(wǎng)故障等等問題都因此變得非常復雜GIS（地理信息系統(tǒng)）的思路在配電網(wǎng)中得到廣泛應用配電網(wǎng)的故障頻繁地區(qū)總跳閘次數(shù)單相接地瞬時故障支線故障用戶故障某大城市4312289534011164858比例67.14%78.87%27.00%19.90%某地區(qū)供電局1359795992468176比例58.50%73.00%34.43%12.95%配電網(wǎng)故障特點：配電架空線路故障多于電纜線路故障；單相接地故障多于相間故障；絕大多數(shù)故障屬于瞬時故障隨著城農(nóng)網(wǎng)改造的深入，支線故障和用戶故障所占比例越來越大配電網(wǎng)的特點

配電網(wǎng)的特點

配電網(wǎng)相間電流保護沒有選擇性，無論相間故障發(fā)生在配電網(wǎng)什么位置，大多數(shù)依靠變電站出口斷路器跳閘，擴大了停電范圍配電網(wǎng)保護選擇性配合困難配電網(wǎng)的特點

我國配電網(wǎng)采用開環(huán)運行方式（香港除外）降低短路電流、節(jié)省設(shè)備投資配電網(wǎng)的特點

10kV、35kV小電流接地系統(tǒng)10kV、35kV中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地發(fā)生單相接地故障后允許帶接地點運行0.5～2小時設(shè)備按照線電壓絕緣城網(wǎng)與農(nóng)網(wǎng)城市配電網(wǎng)：負荷相對集中，布點多，事故影響大，短路容量大，在200

300MVA左右農(nóng)村配電網(wǎng)：負荷分散，供電半徑大，線路長，有的10kV線路長達幾十千米，線路維護工作量大。短路容量小，一般在100

200MVA分段分段：在配電線路（架空線、電纜線）上裝上配電開關(guān)，將配電線路分成若干段分段后，將故障影響范圍限制到距電源點最近的兩個配電開關(guān)之間輻射狀配電線路分段分段后，將故障影響范圍限制到距電源點最近的配電開關(guān)供電區(qū)域分段方法柱上開關(guān)：安裝在柱上的配電開關(guān)設(shè)備，可以是斷路器、分段器、重合器等分段方法環(huán)網(wǎng)柜：一組高壓開關(guān)設(shè)備裝在鋼板金屬柜體內(nèi)或做成拼裝間隔式環(huán)網(wǎng)供電單元的開關(guān)柜，其核心部分采用斷路器，或者是負荷開關(guān)+熔斷器，該開關(guān)柜的母線同時就是環(huán)形干線的一部分。即：環(huán)形干線是由每臺環(huán)網(wǎng)柜的母線連接起來共同組成的。聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)：將兩個配電電源供電的線路連接在一起，當配電網(wǎng)發(fā)生故障時，可以實現(xiàn)負荷轉(zhuǎn)供聯(lián)絡(luò)開關(guān)正常各運行時斷開聯(lián)絡(luò)聯(lián)絡(luò)方法采用聯(lián)絡(luò)柜聯(lián)絡(luò)：正常運行聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開采用環(huán)網(wǎng)柜聯(lián)絡(luò)：其中一個進線配電開關(guān)斷開。兩路進線開關(guān)互鎖、備自投采用柱上開關(guān)聯(lián)絡(luò)：一般實現(xiàn)無壓合閘T接在配電網(wǎng)中，一種不需要母線，直接采用金具（或電纜附件）將兩段配電線路連接的方法T接常常直接在柱上開關(guān)處或開關(guān)柜上連接環(huán)接在配電網(wǎng)中，依靠開關(guān)柜分段，一段配電進線和一段配電出線分別接入開關(guān)柜的兩個不同的功能單元故障隔離當配電網(wǎng)發(fā)生故障，將距故障點最近的配電開關(guān)斷開，使故障區(qū)段與正常區(qū)段隔離開來故障隔離方法相間保護動作后，依靠配電自動化系統(tǒng)的故障隔離功能將故障隔離在最近的兩個配電開關(guān)之間FTUFTUFTUFTUFTU主站重合器+電壓型分段器（如日本）、重合器+電流型分段器（如歐美）、主站+FTU（如韓國）網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)由于配電網(wǎng)開環(huán)運行，當配電網(wǎng)發(fā)生故障，且故障隔離完成，經(jīng)常會照成非故障區(qū)域停電。配電網(wǎng)發(fā)生故障且故障隔離完成后，利用聯(lián)絡(luò)開關(guān)的合閘，使非故障區(qū)域恢復供電成為故障重構(gòu)由于配電網(wǎng)優(yōu)化運行，或為了消除配電元件過載而采用的運行方式調(diào)整，稱為正常重構(gòu)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)部分當隨著負荷增加短路容量超過規(guī)定值時，應建設(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?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。當線路上T接或環(huán)入三個或三個以上變電所時，應設(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：電纜線路環(huán)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，應能通過中壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)移負荷，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?shù)攸c用桿塔開關(guān)（即柱上開關(guān)）分斷，形成多區(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，當負荷大量增加時，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