配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)概論

配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院

何朝陽(yáng)2.1配電網(wǎng)接線2.1.1放射式接線2.1.2網(wǎng)格式接線2.1.3環(huán)式接線2.2配電網(wǎng)一次設(shè)備2.2.1配電變壓器2.2.2斷路器2.2.3負(fù)荷開(kāi)關(guān)2.2.4隔離開(kāi)關(guān)2.2.5熔斷器2.3開(kāi)閉所2.4環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱2.4.1環(huán)網(wǎng)柜2.4.2電纜分支箱2.5配電站和箱式變2.5.1配電站2.5.2箱式變壓器2.6配電網(wǎng)的接地方式第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備2.1配電網(wǎng)接線配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)一次接線的要求如下：（1）配電自動(dòng)化實(shí)施區(qū)域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)布局合理、成熟穩(wěn)定，其接線方式應(yīng)滿(mǎn)足Q/GDW156《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》和Q/GDW370《城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）一次設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足遙測(cè)和（或）遙信要求，需要實(shí)現(xiàn)遙控功能的還應(yīng)具備電動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)；（3）實(shí)施饋線自動(dòng)化的線路應(yīng)滿(mǎn)足故障情況下負(fù)荷轉(zhuǎn)移的要求，具備負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑和足夠的備用容量。（4）配電自動(dòng)化實(shí)施區(qū)域的站、所應(yīng)提供適用的配電終端工作電源，進(jìn)行配電網(wǎng)電纜通道建設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮同步建設(shè)通信通道。第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備常用的配電網(wǎng)絡(luò)接線模式第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備一、放射式接線

圖2-2單回路放射式接線

圖2-3雙回路放射式接線圖2-4樹(shù)枝式接線每個(gè)電桿上都架有兩回線路，每個(gè)客戶(hù)都能由兩路供電，即常說(shuō)的雙“T”接線第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備二、網(wǎng)格式接線網(wǎng)格接線目前在歐美大城市負(fù)荷密集區(qū)的低壓配電網(wǎng)用得比較多。根據(jù)負(fù)荷情況，在網(wǎng)格中的適當(dāng)位置引入一定數(shù)量電源，每個(gè)用戶(hù)都可以從多個(gè)方向獲得電源。所有0.4kV低壓配電線路沿街布置，在街口連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)個(gè)的格子。第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備三、環(huán)式接線--“N—1”接線N—1”接線一般都是有N條線工作，有一條線備用，所有線路的末端通過(guò)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)連接，線路的平均負(fù)載率是（N-1）/N。N越大，負(fù)載率越高，但運(yùn)行操作復(fù)雜，一般N最大取5。（一）“N—1”接線第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備（一）“N—1”接線1.“2—1”手拉手接線2.“3—1”接線圖2-7有備用線的“3—1”環(huán)網(wǎng)接線圖2-6手拉手接線當(dāng)有一個(gè)電源故障時(shí)，與故障電源相連的分段開(kāi)關(guān)打開(kāi)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)閉合，負(fù)荷轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)電源上。2條線路的設(shè)備滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，備用線路的設(shè)備又要求空載運(yùn)行，并不是一種合理的運(yùn)行方式。（1）有備用線的環(huán)網(wǎng)接線第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備（2）首端環(huán)網(wǎng)接線（3）末端環(huán)網(wǎng)接線在不同電源線路間進(jìn)行末端環(huán)網(wǎng)，相對(duì)首端環(huán)網(wǎng)接線減少了各分片環(huán)網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)電纜長(zhǎng)度。2.“3—1”接線電源切換柜將三個(gè)回路的末端接入，并引一條線路接至附近變電站作三個(gè)回路的備用電源T4實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)。一般情況下，各同方向環(huán)網(wǎng)末端用戶(hù)間的距離遠(yuǎn)小于到變電站的距離。

3.“4—1”接線第二章配電網(wǎng)及一次設(shè)備（二）多多分段多多聯(lián)絡(luò)接接線架空線路路兩分段段兩聯(lián)絡(luò)絡(luò)分段的數(shù)數(shù)目大于于聯(lián)絡(luò)的的數(shù)目，，分段數(shù)數(shù)目越多多，故障障停電和和檢修停停電的時(shí)時(shí)間越少少，則網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的可可靠性越越高，所所以分段段數(shù)影響響供電可可靠性。。而聯(lián)絡(luò)絡(luò)線的數(shù)數(shù)目不僅僅影響可可靠性，，還影響響線路的的負(fù)載率率。第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備電纜線路路三分段段兩聯(lián)絡(luò)絡(luò)（二）多多分段多多聯(lián)絡(luò)接接線第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備架空線路路三分段段三聯(lián)絡(luò)絡(luò)（二）多多分段多多聯(lián)絡(luò)接接線第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備該接線有有4個(gè)電源點(diǎn)點(diǎn)，6條手拉手手線路組組成，任任何兩個(gè)個(gè)電源點(diǎn)點(diǎn)間都存存在聯(lián)絡(luò)絡(luò)或可轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)供通道道。當(dāng)任任意兩個(gè)個(gè)元件發(fā)發(fā)生故障障仍能保保證正常常供電。。（三）““4×6”接線方方式第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備配電網(wǎng)接接線實(shí)例例第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備2.2配電網(wǎng)一一次設(shè)備備變壓器、、斷路器器、負(fù)荷荷開(kāi)關(guān)、、隔離開(kāi)開(kāi)關(guān)、熔熔斷器、、電壓互互感器、、電流互互感器等等。配電網(wǎng)自自動(dòng)化對(duì)對(duì)一次設(shè)設(shè)備的要要求：（1）需要實(shí)實(shí)現(xiàn)遙信信功能的的開(kāi)關(guān)設(shè)設(shè)備，應(yīng)應(yīng)至少具具備一組組輔助觸觸點(diǎn)；需需要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)遙測(cè)功功能的一一次設(shè)備備，應(yīng)至至少具備備電流互互感器；；需要實(shí)實(shí)現(xiàn)遙控控功能的的開(kāi)關(guān)設(shè)設(shè)備，應(yīng)應(yīng)具備電電動(dòng)操作作機(jī)構(gòu)。。（2）一次設(shè)備的的建設(shè)與改造造應(yīng)考慮預(yù)留留安裝配電終終端所需要的的位置、空間間、工作電源源、端子及接接口等。（3）需獲取配電電終端的供電電電源時(shí)，應(yīng)應(yīng)配置電壓互互感器或電流流互感器，容容量滿(mǎn)足配電電終端運(yùn)行和和開(kāi)關(guān)操作等等需求。（4）配電網(wǎng)站所所內(nèi)應(yīng)配置配配電終端用后后備電源，保保證在主電源源失電的情況況下能夠維持持配電終端運(yùn)運(yùn)行一定時(shí)間間和開(kāi)關(guān)分合合閘一次。第二章配電電網(wǎng)及一次設(shè)設(shè)備一、配電變壓壓器配電變壓器通通常是指電壓壓為35kV及以下、容量量為2500kVA以下、直接向向終端用戶(hù)供供電的電力變變壓器。按照應(yīng)用場(chǎng)合合來(lái)分，配電電變壓器分成成公用變壓器（（簡(jiǎn)稱(chēng)“公變變”）和專(zhuān)用變壓器（（簡(jiǎn)稱(chēng)“專(zhuān)變變”）。（1）公變由電力力部門(mén)投資、、管理，比如如安裝在居民民小區(qū)的變壓壓器、市政工工程用變壓器器等；（2）專(zhuān)變一般是是業(yè)主投資，，電力部門(mén)代代管，只給投投資的業(yè)主自自己使用，比比如安裝在大大中型企業(yè)的的變壓器等。。第二章配電電網(wǎng)及一次設(shè)設(shè)備二、斷路器斷路器具有可可靠的滅弧裝裝置，它不僅僅能通斷正常常的負(fù)荷電流流，而且能接接通和承擔(dān)一一定時(shí)間的短短路電流，并并能在保護(hù)裝裝置作用下自自動(dòng)跳閘，切切除短路故障障。圖2-15真空斷路器外外形圖圖2-16真空斷路器的的滅弧結(jié)構(gòu)圖圖第二章配電電網(wǎng)及一次設(shè)設(shè)備負(fù)荷開(kāi)關(guān)在10~35kV供電系統(tǒng)中應(yīng)應(yīng)用，可作為為獨(dú)立的設(shè)備備使用，也可可安裝于環(huán)網(wǎng)網(wǎng)柜等設(shè)備中中。可手動(dòng)或或電動(dòng)操作，，用于開(kāi)斷負(fù)負(fù)荷電流，關(guān)關(guān)合、承載額額定短路電流流。圖2-18真空式負(fù)荷開(kāi)開(kāi)關(guān)三、負(fù)荷開(kāi)關(guān)關(guān)第二章配電電網(wǎng)及一次設(shè)設(shè)備隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅滅弧能力，不不允許帶負(fù)荷荷拉閘或合閘閘，但其斷開(kāi)開(kāi)時(shí)可以形成成可見(jiàn)的明顯顯開(kāi)斷點(diǎn)和安安全距離，保保證停電檢修修工作的人身身安全。主要安裝在高高壓配電線路路的出線桿、、聯(lián)絡(luò)點(diǎn)、分分段處，以及及不同單位維維護(hù)的線路的的分界點(diǎn)處。。四、隔離開(kāi)關(guān)關(guān)第二章配電電網(wǎng)及一次設(shè)設(shè)備熔斷器依靠熔熔體或熔絲的的特性，在電電路出現(xiàn)短路路電流或不被被允許的大電電流時(shí)，由電電流流過(guò)熔體體或熔絲產(chǎn)生生的熱量將熔熔體或熔絲熔熔斷，使電路路開(kāi)斷，保護(hù)護(hù)電氣設(shè)備。。圖2-19戶(hù)外式跌落式式熔斷器限流式熔斷器器具有安裝使使用方便，價(jià)價(jià)格低，限流流性能好等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。在環(huán)網(wǎng)網(wǎng)柜和箱式變變中被廣泛采采用。限流式熔斷器器可在10ms內(nèi)開(kāi)斷電路，，較斷路器動(dòng)動(dòng)作時(shí)間60ms（內(nèi)含繼電器器保護(hù)動(dòng)作時(shí)時(shí)間）更快。。五、熔斷器第二章配電電網(wǎng)及一次設(shè)設(shè)備2.3開(kāi)閉所圖2-20開(kāi)閉所常見(jiàn)接接線方式a）單母線接線線b）單母線分段段接線c）雙母母線接接線第二二章章配配電電網(wǎng)網(wǎng)及及一一次次設(shè)設(shè)備備開(kāi)閉閉所所是是變變電電站站10kV母線線的的延延伸伸，，是是母母線線和和開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)的的組組合合體體。。當(dāng)負(fù)負(fù)荷荷離離變變電電站站較較遠(yuǎn)遠(yuǎn)，，采采用用直直供供方方式式需需要要比比較較長(zhǎng)長(zhǎng)的的線線路路時(shí)時(shí)，，可可在在這這些些負(fù)負(fù)荷荷附附近近建建設(shè)設(shè)一一個(gè)個(gè)開(kāi)開(kāi)閉閉所所，，然然后后由由開(kāi)開(kāi)閉閉所所出出線線來(lái)來(lái)保保證證這這些些負(fù)負(fù)荷荷的的正正常常供供電電。。開(kāi)閉所承承擔(dān)著接接受和重重新分配配10kV出線，減減少了高高壓變電電所的10kV出線間隔隔和出線線走廊，，從而使使發(fā)生故故障的概概率相對(duì)對(duì)較低，，可用作配配電線路路間的聯(lián)聯(lián)絡(luò)樞紐紐，還可可為重要要用戶(hù)提提供雙電電源。2.3開(kāi)閉所第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備一、環(huán)網(wǎng)網(wǎng)柜環(huán)網(wǎng)柜是是環(huán)網(wǎng)運(yùn)運(yùn)行方式式的重要要設(shè)備，，是將一一組高壓壓開(kāi)關(guān)設(shè)設(shè)備安裝裝于鎧裝裝結(jié)構(gòu)柜柜體內(nèi)或或做成拼拼裝間隔隔式環(huán)網(wǎng)網(wǎng)供電單單元的電電氣設(shè)備備。圖2-21雙側(cè)電源源環(huán)網(wǎng)供供電圖2.4環(huán)網(wǎng)柜和和電纜分分支箱第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備（一）環(huán)環(huán)網(wǎng)柜的的基本組組成單元元柜（殼））體母線負(fù)荷開(kāi)關(guān)關(guān)熔斷器（（或負(fù)荷荷開(kāi)關(guān)—熔斷器組組合電器器）斷路器隔離開(kāi)關(guān)關(guān)電纜插接接件二次控制制部件等等第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備（二）環(huán)環(huán)網(wǎng)柜配配電單元元組成結(jié)結(jié)構(gòu)一般由3個(gè)間隔組組成，包包括兩個(gè)進(jìn)出出線間隔隔和變壓器間間隔，進(jìn)出線線間隔主主要用于于故障線線路的隔隔離，以以及通過(guò)過(guò)調(diào)整電電源方向向來(lái)恢復(fù)復(fù)正常供供電；變變壓器間間隔則通通過(guò)組合合電器來(lái)來(lái)對(duì)變壓壓器內(nèi)部部短路故故障進(jìn)行行快速切切除。在1989年國(guó)際配配電網(wǎng)會(huì)會(huì)議上，，從理論論上闡述述了負(fù)荷荷開(kāi)關(guān)—限流熔斷斷器組合合電器對(duì)對(duì)小型變變壓器的的有效保保護(hù)作用用，歐洲洲一些電電力公司司還從實(shí)實(shí)踐說(shuō)明明了這點(diǎn)點(diǎn)，認(rèn)為為其比斷斷路器更更有效。。第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備（三）實(shí)實(shí)例應(yīng)用用圖2-23環(huán)網(wǎng)供電電系統(tǒng)一一次接線線圖a）正常運(yùn)運(yùn)行圖2-23環(huán)網(wǎng)供電電系統(tǒng)一一次接線線圖b）故障隔隔離后（三）實(shí)實(shí)例應(yīng)用用第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備電纜分支支箱（又又稱(chēng)“電電纜分接接箱”））是完成成配電系系統(tǒng)中電電纜線路路的匯集集和分接接功能的的專(zhuān)用電電氣連接接設(shè)備。。圖2-2410kV環(huán)網(wǎng)柜—電纜分支支箱組成成的電纜纜環(huán)網(wǎng)結(jié)結(jié)構(gòu)圖可以和環(huán)環(huán)網(wǎng)柜配配合使用用，構(gòu)成成電纜環(huán)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)二、電纜纜分支箱箱第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備10kV電纜分支支箱主要要由箱體外殼殼、套管（母母線）、帶電指示示器和硅橡膠預(yù)預(yù)制式電電纜接頭頭組成。。（一）組組成結(jié)構(gòu)構(gòu)第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備（二）主主要分類(lèi)類(lèi)1.普通分支支箱單蓋式所有進(jìn)線線盒出線線電纜都都分相地地連接到到內(nèi)部電電氣并聯(lián)聯(lián)的母排排板上三芯電纜纜的分相相跨接比比較困難難雙蓋式中間隔板板裝有三三相的雙雙向穿壁壁套管，，兩端均均可連接接電纜附附件其優(yōu)點(diǎn)是是三相器器件相距距小，分分相跨接接容易。。高級(jí)分支支箱內(nèi)含含有開(kāi)關(guān)關(guān)設(shè)備，，既可起起普通分分支箱的的分接、、分支作作用，又又可起供供電電路路的控制制、轉(zhuǎn)換換以及改改變運(yùn)行行方式的的作用。。圖2-28門(mén)箱式電電纜分支支箱箱殼上有有若干個(gè)個(gè)活動(dòng)的的門(mén)，有有的門(mén)為為開(kāi)關(guān)設(shè)設(shè)備的操操作而設(shè)設(shè)，有的的門(mén)是為為電纜連連接器件件的安裝裝施工或或維護(hù)檢檢修而設(shè)設(shè)的。（二）主主要分類(lèi)類(lèi)2.高級(jí)分支支箱第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備10kV配電站是是指將一一路或兩兩路10kV電源變成成0.4kV，送至各各建筑物物給用電電設(shè)備供供電。配電站由由配電變壓壓器、高壓開(kāi)關(guān)關(guān)柜、低壓開(kāi)關(guān)關(guān)柜、母線及其其輔助設(shè)設(shè)備組成，起起到變換電壓壓和分配配電能作作用。2.5配電站和和箱式變變壓器一、配電電站第二章配配電網(wǎng)網(wǎng)及一次次設(shè)備配電站應(yīng)應(yīng)用實(shí)例例