供电输电配电综述

1、电力系统供输配电综述电力系统供输配电综述电力系统电力系统 Power system电力系统是由发电、发电、 输电、变电、配电、用电输电、变电、配电、用电等设备和相应的辅助系统，按规定的技术、要求组成的一个统一系统。发发 电电输输 电电配配 电电变变 电电发电厂发电厂输电网输电网变电站变电站配电网配电网电力用户电力用户 用用 电电电力系统电压等级划分电力系统电压等级划分 Voltage grading44电力系统组成示意图电力系统组成示意图55u水电站水电站 Hydroelectric power station 水流势能水流势能 水水 轮轮 机机 机械能机械能 发发 电电 机机 电能电能 我国

2、规定装机容量大于我国规定装机容量大于7575万千瓦为大型水电站，三峡水电站总装机容量为万千瓦为大型水电站，三峡水电站总装机容量为17861786万千是世界上最大的水电站。万千是世界上最大的水电站。几种典型电源几种典型电源水电站组成框图水电站组成框图66u 火电厂火电厂Thermal power plant 燃料化学能燃料化学能 锅锅 炉炉 热能热能 汽汽 轮轮 机机 机械能机械能 发发 电电 机机 电能电能 火电厂按蒸汽压力分类：火电厂按蒸汽压力分类：l低压电厂， 蒸汽初压力在1.5MPa及以下l中压电厂 ，蒸汽初压力在24MPal高压电厂， 蒸汽初压力在610MPal超高压电厂，蒸汽初压力在

3、1214MPal亚临界电厂，蒸汽初压力在1618MPal超临界电厂，蒸汽初压力在22.6MPa及以上u 除以上两种发展比较早的能源外，还有核电、风电、太阳能发电及除以上两种发展比较早的能源外，还有核电、风电、太阳能发电及地热发电等清洁可再生能源地热发电等清洁可再生能源。（。（在世界范围内，火电厂的装机容量约占总装机容量的70 ，发电量约占总发电量的80. ）7788 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式 电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地电流系统；另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点不

4、接地、中性点经阻抗包括消弧线圈中性点不接地、中性点经阻抗包括消弧线圈接地和中性点直接接地接地和中性点直接接地等三种方式。 99目前我国电力系统中性点的运行方式，大体是：l 对于6-10kV系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大，为了提高供电可靠性，一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。 l 对于110kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式。并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。 l 20-60kV的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不很大，网络不很复杂，设备绝缘水平的提

5、高或降低对于造价影响不很显著，所以一般均采用中性点经消弧线圈接地方式。 l 1KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行。但电压为380/220V的系统，采用三相五线制，零线是为了取得机电压，地线是为了安全。1010电力系统电气主接线的形式和基本要求电力系统电气主接线的形式和基本要求 u 主接线的基本要求主接线的基本要求l可靠性可靠性 电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。保证电气接线可靠性可重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。保证电气接线可靠性可以用多种措施来实现。以用多种措施来实现。l

6、灵活性灵活性 电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。并可电气系统接线应能适应各式各样可能运行方式的要求。并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户。以保证能将符合质量要求的电能送给用户。l安全性安全性 电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下电力网接线必须保证在任何可能的运行方式下及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。运行人员的安全性与设备的安全性。l经济性经济性 其中包括最少的投资与最低的年运行费。其中包括最少的投资与最低的年运行费。l应具有发展与扩建的方便性应具有发展与扩建的方便性 在设计接线方时要考虑到在设计接线方时要考虑到5 51010年的发年的发展远景，要求

7、在设备容量、安装空间以及接线形式上，为展远景，要求在设备容量、安装空间以及接线形式上，为5 51010年的年的最终容量留有余地。最终容量留有余地。 1111主接线的几种形式主接线的几种形式u 单母线接线单母线接线l单母不分段单母不分段 每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过一根母线连接的。 单母线不分段接线适用于用户对供电连续性要求不高的二、三级负荷用户。单母线不分段接线1212l单母线分段接线单母线分段接线 单母线分段接线是由电源的数量和负荷计算、电网的结构来决定的。 单母线分段接线可以分段单母线分段接线运行，也可以并列运行。 用隔离开关、负荷开关分段的单母

8、线接线，适用于由双回路供电的、允许短时停电的具有二级负荷的用户。 用断路器分段的单母线接线，可靠性提高。如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。 单母线分段接线1313l 带旁路母线的单母线接线带旁路母线的单母线接线 当引出线断路器检修时，用旁路母线断路器代替引出线断路器，给用户继续供电。 旁路断路器一般只能代替一台出线断路器工作，旁路母线一般不能同时连接两条及两条以上回路，否则当其中任一回路故障时，会使旁路断路器跳闸。断开多条回路。 通常35kV的系统出线8回以上、 110kV系统出线6回以上，220kV系统出线4回以上，才考虑加设旁路母线。带旁路母线的单母线接线1414l单母线分段带旁路单

9、母线分段带旁路 在正常运行时，系统以单母线分段方式运行，旁路母线不带电。如果正常运行的某回路断路器需退出运行进行检修，闭合旁路断路器，使旁路母线带电，合上欲检修回路旁路隔离开关，则该线路断路器可退出运行，进行检修。 这种旁路母线可接至任一段母线，在容量较少的中小型发电厂和 35110kV变电所中获得广泛应用。1515l双母线接线双母线接线 双母线接线 一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母线联络断路器（简称为母联断路器）进行连接。 把双母线系统形成单母线分段运行方式，即正常运行时，使两条母线都投入工作，母联断路器及其两侧隔离开关闭合，全部进出线均匀分配两条母线。这种运行方

10、式可以有效缩小母线故障时的停电范围。 1616 双母线接线主要优点有双母线接线主要优点有： 1）检修任一组母线时，不会中断供电。 2）检修任一回路的母线隔离开关时，只需断开该回路，其它回路倒换至另一组母线继续运行。 3）工作母线在运行中发生故障时，可将全部回路换接至备用母线，迅速恢复供电。 4）任一回路断路器检修时，可用母联断路器代替其工作。 5）方便试验。需要对某回路做试验时，只需把此回路单独切换至备用母线即可。l双母线带旁路接线双母线带旁路接线 在双母线接线方式中，为使线路在出线断路器检修时不中断供电，可采用带旁路接线。 当110kV系统出线6回以上，220kV出线4回以上，可采用专用旁路

11、断路器。旁路母线可接至任一组母线。1717u 一个半断路器接线一个半断路器接线 一个半断路器接线可归属于双母线类接线。在两组母线之间，每三个断路器形成一串。每串连接两条回路。相当于每一个半断路器带一条回路，故称之为一个半断路器接线，也称为32接线。 在一个半接线的每串断路器中，位于中间的断路器称为联络断路器。运行中两母线及全部断路器都投入工作，形成多重环状供电。1818变压器变压器母线接线母线接线 各出线经过断路器分别接在母线上，变压器直接经隔离开关接到母线上，组成变压器母线接线。电源和负荷可以自由调配。由于变压器是高可靠性设备，所以直接接在母线上，对母线的运行并不产生严重影响，一旦变压器故障

12、时，接在母线上的各断路器开断，这时不会影响对用户的供电。在出线数目很多时也可以用一台半断路器接线形式。这种接线在远距离大容量输电系统中应用时，对系统稳定与可靠性均有良好的效果。 1919 无母线接线无母线接线 （1）桥式接线 对于具有双电源进线、两台变压器终端式的总降压变电所，可采用桥式接线。它实质是连接两个35110kV“线路变压器组”的高压侧，其特点是有一条横联跨桥的“桥”。根据跨接桥横连位置不同，分为内桥接线和外桥接线。 2020 1）内桥接线的跨接桥靠近变压器侧，桥开关装在线路开关之内，变压器回路仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高改变输电线路运行方式的灵活性。 内桥接线适用

13、于：对一、二级负荷供电中供电线路较长；变电所没有穿越功率；负荷曲线较平稳，主变压器不经常退出工作；终端型工业企业总降压变电所。 2）外桥接线 跨接桥靠近线路侧，桥开关装在变压器开关之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。 外桥接线适用于：对一、二级负荷供电中供电线路较短；允许变电所有较稳定的穿越功率；负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；中间型工业企业总降压变电所，宜于构成环网。 2121 （2 2）角形接线）角形接线 当母线闭合成环，断路器数等于进出线回路数，即构成了角形接线，一般应将同名回路相互交替布置。一般不超过六角形。这种接线不利于扩建，适用于最终建设规模比较明确的110kV及以上的发

14、电厂升压站或变电所中。 2222变电设备介绍变电设备介绍u 变电站变电站(Substation）是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或）是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点 。主要分为。主要分为升压变电站，主网变电站，二次变电站，升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站配电站u 变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电闭电路的

15、开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备备 u 什么是一次设备，二次设备？什么是一次设备，二次设备？u 一次设备是指发、输、配电的主系统上所使用的设备，如发电机、变压器一次设备是指发、输、配电的主系统上所使用的设备，如发电机、变压器、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等。、隔离开关、母线、电力电缆和输电线路等。u 二次设备是指对一次设备工作进行控制、保护、监察和测量的设备，如测二次设备是指对一次设备工作进行控制、保护、监察和测量的设备，如测量仪表、操

16、作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备等。量仪表、操作开关、按钮、自动控制设备、计算机、信号设备等。2323开关设备开关设备 断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等都是断开和合断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等都是断开和合上电路的设备上电路的设备. u 断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开,电路故障时在电路故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。在我国，重合闸功能。在我国，220kV以上变电站使用较多的是空气断路器以上变电站使用较多的是空

17、气断路器和六氟化硫断路器和六氟化硫断路器 u 隔离开关（刀闸隔离开关（刀闸)的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用用 u 负荷开关能在正常运行时断开负荷电流负荷开关能在正常运行时断开负荷电流,没有断开故障电流的能力没有断开故障电流的能力，一般与高压熔断丝配合用于，一般与高压熔断丝配合用于10kV及以上电压不经常操作的变压及以上电压不经常操作的变压器或出线上器或出线上 2424断路器种类断路器种类2525互感器u 互感器(instrume

18、nt transformer)是按比例变换电压或电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或10A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。2626互感器种类2727 电流互感器的作用：电流互感器的作用： 变换电流：变换电流：由于电力设备上通过的电流大多数为数值很高的大电流，为了便于测量，采用电流互感器进行变换，其二次侧额定电流值为5A。 隔离保护、扩大电流表、继电器等应用范围隔离保护、扩大电流表、继电器等应用范围 2828u电压互感器的作用电压互感器的作

19、用 电压互感器是一种小型的降压变压器 ，由铁芯、一次绕组、二次绕组、接线端子和绝缘支持物等构成 ，一次绕组并接于电力系统一次回路中，其二次绕组并接了测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈 (即负载为多个元件时，负载并联后接入二次绕组，且额定电压为100V)。由于电压互感器是将高电压变成低电压，所以它的一次绕组的匝数较多，而二绕组的匝数较少。 隔离保护、扩大电压表、继电器等应用范围隔离保护、扩大电压表、继电器等应用范围2929电压互感器原理：3030高压配电方式高压配电方式 高压配电方式，是指从区域变电所，将高压配电方式，是指从区域变电所，将35KV以上的高压降以上的高压降到到610KV高压

20、送至企业变电所及高压用电设备的接线方式，高压送至企业变电所及高压用电设备的接线方式，称为高压配电。配电网的基本接线方式有三种：放射式、树干称为高压配电。配电网的基本接线方式有三种：放射式、树干式及环状式。式及环状式。3131配电网构成u 配电变电所，配电线路u 配电变电所分为：配电室（大容量变压器），柱上变压器u 配电线路分为：架空裸导线，架空绝缘导线，电力电缆线路，架空平行集束线路3232高压配电方式高压配电方式放射式配电方式的优点是：放射式配电方式的优点是：线路敷设简单，维护方便，线路敷设简单，维护方便，供电可靠，不受其它用户干供电可靠，不受其它用户干扰，适用于一级负荷。扰，适用于一级负荷

21、。3333高压配电方式高压配电方式2.树干式配电方式所谓树干式配电方式，是指由总降压变电所引出的各路高压干线沿市区街道所谓树干式配电方式，是指由总降压变电所引出的各路高压干线沿市区街道敷设，各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供电。敷设，各中小企业变电所都从干线上直接引入分支线供电。 这种高压配电方式的优点是：降压变电所这种高压配电方式的优点是：降压变电所610KV的高压配电装置数量减少的高压配电装置数量减少，投资相应可以减少。缺点是：供电可靠性差，只要线路上任一段发生故障，投资相应可以减少。缺点是：供电可靠性差，只要线路上任一段发生故障，线路上变电所都将断电。，线路上变电所都将断电。34

22、34高压配电方式高压配电方式3.环状式配电方式环状式系统的优点是运行灵活，供电可靠性较高，当线路的任何地方环状式系统的优点是运行灵活，供电可靠性较高，当线路的任何地方出现故障时，只要将故障邻近的两侧隔离开关断开，切断故障点，便出现故障时，只要将故障邻近的两侧隔离开关断开，切断故障点，便可恢复供电。为了避免环状线路上发生故障时影响整个电网，通常将可恢复供电。为了避免环状线路上发生故障时影响整个电网，通常将环状线路中某个隔离开关断开，使环状线路呈环状线路中某个隔离开关断开，使环状线路呈“开环开环”状态。状态。35351、第一个字母：电力系统电力系统中性点中性点对地关系；对地关系； T-中性点直接接

23、地中性点直接接地 I-中性点不接地或经阻抗接地中性点不接地或经阻抗接地2、第二个字母：设备外露可导电部分对地关系设备外露可导电部分对地关系 T-独立于系统而直接接地独立于系统而直接接地 N-与系统接地点进行电气连接与系统接地点进行电气连接363637373838393940404141常见的低压电器常见的低压电器在低压配电设备中常用的低压电器有：在低压配电设备中常用的低压电器有：1.低压断路器低压断路器 低压断路器也称为低压自动开关，主要作为不频繁地接低压断路器也称为低压自动开关，主要作为不频繁地接通或分断电路之用。而且低压断路器还具有过载，短路和失压通或分断电路之用。而且低压断路器还具有过载

24、，短路和失压保护装置，在电路发生过载、短路、电压降低或消失时，断路保护装置，在电路发生过载、短路、电压降低或消失时，断路器可自动切断电路，从而保护电力线路及电源设备。器可自动切断电路，从而保护电力线路及电源设备。 2.低压刀开关低压刀开关 刀开关是低压电器中结构最简单的一种，广泛应用于各刀开关是低压电器中结构最简单的一种，广泛应用于各种配电设备和供电线路中，用来接通和分断容量不太大的低压种配电设备和供电线路中，用来接通和分断容量不太大的低压供电线路以及作为低压电源隔离开关使用。供电线路以及作为低压电源隔离开关使用。4242常见的低压电器常见的低压电器3.熔断器熔断器 熔断器是一种最简单的保护电

25、器，在低压配电电路中，主熔断器是一种最简单的保护电器，在低压配电电路中，主要用于短路保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值要用于短路保护。它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，以它本身产生的热量，使熔体熔化而自动分断电路。熔断时，以它本身产生的热量，使熔体熔化而自动分断电路。熔断器与其它电器配合，可以在一定的短路电流范围内进行有选择器与其它电器配合，可以在一定的短路电流范围内进行有选择的保护。的保护。 4.接触器接触器 接触器适用于远距离频繁接通和分断交、直流主电路及大接触器适用于远距离频繁接通和分断交、直流主电路及大容量控制电路。可分为交流接触器和直流接触器两种。接触器容量控制电路

26、。可分为交流接触器和直流接触器两种。接触器主要由主触头、灭弧系统、电磁系统、辅助触头和支架等组成主要由主触头、灭弧系统、电磁系统、辅助触头和支架等组成。4343配电网定义配电网定义u 配电网（配电网（Distribution Network）是指在电力网中）是指在电力网中起电能分配起电能分配作用作用的网络。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。或降压后向用户供电的网络。u 配电网的组成：架空或电缆配电线路、配电开关类设备、配电配电网的组成：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。所、柱上变

27、压器、配电箱等。发电厂输电线高压变电站配电网用户4444配电网分类配电网分类u 高压配电网高压配电网(35-110kV) 中压配电网中压配电网(6-10kV) 低压配电网低压配电网(220-380V)u 城市配电网（城网）城市配电网（城网） 农村配电网（农网）农村配电网（农网） 工厂配电网等工厂配电网等4545配电网在设计上的特点配电网在设计上的特点 u 配电网的规模快速增长配电网的规模快速增长u 除保证用户供电可靠性外，如何保证电能质量和降低损耗是配除保证用户供电可靠性外，如何保证电能质量和降低损耗是配电网的两个重要设计目标电网的两个重要设计目标 u 中低压配电网故障频繁，但继电保护选择性配

28、合困难，决定了中低压配电网故障频繁，但继电保护选择性配合困难，决定了中低压配电网必须采用与输电网不同的中低压配电网必须采用与输电网不同的故障隔离方式故障隔离方式 4646配电网在设计上的特点配电网在设计上的特点u 配电线路通过开关设备分段和联络是提高配电网供电可靠性的配电线路通过开关设备分段和联络是提高配电网供电可靠性的要求要求 u 我国我国10kV、35kV配电网绝大部分属于中性点不接地系统，在配电网绝大部分属于中性点不接地系统，在发生单相接地时，仍允许供电一段时间。少部分属于经小电阻发生单相接地时，仍允许供电一段时间。少部分属于经小电阻接地系统接地系统 4747配电网在运行上的特点配电网在

29、运行上的特点u 开环运行开环运行 ：开断容量、一二次设备的配置与投资：开断容量、一二次设备的配置与投资u 配电网的故障和异常处理是配电网运行的首要工作配电网的故障和异常处理是配电网运行的首要工作 u 保证配电网运行经济性是配电网运行的重要工作保证配电网运行经济性是配电网运行的重要工作 u 配电网运行中存在大量的谐波源、三相电压不平衡、电压闪变配电网运行中存在大量的谐波源、三相电压不平衡、电压闪变污染等污染等 4848城网与农网城网与农网u 城市配电网：负荷相对集中，布点多，事故影响大，短路容量城市配电网：负荷相对集中，布点多，事故影响大，短路容量大，在大，在200 300MVA左右左右u 农村

30、配电网：负荷分散，供电半径大，线路长，有的农村配电网：负荷分散，供电半径大，线路长，有的10kV线线路长达几十千米，线路维护工作量大。短路容量小，一般在路长达几十千米，线路维护工作量大。短路容量小，一般在100 200MVA 4949城网高压配电网城网高压配电网u 采用架空线路时，城区可采用架空线路时，城区可同杆双回架设同杆双回架设，尽可能设双侧电源。，尽可能设双侧电源。采用电缆线路时可为多回路。采用电缆线路时可为多回路。u 当线路上当线路上T接或环入三个或三个以上变电所时，应设双侧电源，接或环入三个或三个以上变电所时，应设双侧电源，但但正常运行时两侧电源不并列正常运行时两侧电源不并列。u 对

31、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射方式向附近供电5050城市高压配电网接线：同杆并架双回架空线（双电源双城市高压配电网接线：同杆并架双回架空线（双电源双“T”） 5151城市高压配电网接线：电缆线路支接两个变电所（单电源双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”） 5252城市高压配电网接线：电缆线路支接三个变电所（双电源双城市高压配电网接线：电缆线路支接三个变电所（双电源双“T”） 5353城市中压配电网城市中压配电网u 由由10kV线路、配电所、开闭所、箱式配电站、杆架变压器等线路、

32、配电所、开闭所、箱式配电站、杆架变压器等组成组成u 依据高压配电变电所位置和负荷分布分成若干相对独立分区，依据高压配电变电所位置和负荷分布分成若干相对独立分区，各个分区一般不重叠各个分区一般不重叠u 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，对用户不停电负荷，对用户不停电u 具有足够的联络容量，正常时开环运行，异常时转移负荷具有足够的联络容量，正常时开环运行，异常时转移负荷5454城市中压配电网城市中压配电网u 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

33、接。全网在适当地点用杆塔开关（即柱上开关）分断，形口连接。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成多区段（区段中又分段）、多连接的开式运行网络u 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网可由架空线过渡为电缆u 农网接线以无备用的树状、放射状、干线式等为主，少数采用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手拉手接线u 随着乡镇经济的发展，农网接线有向城网接线发展的趋势随着乡镇经济的发展，农网接线有向城网接线发展的趋势5555城市低压配电网城市低压配电网u 低压负荷分散，进户点多，从经济性考虑，以架空线为主低压负荷分散，进户点