配电网自动化技术概论

配电网自动化技术机电与自动化学院

何朝阳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2.3开闭所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2.5配电站和箱式变2.5.1配电站2.5.2箱式变压器2.6配电网的接地方式第二章配电网及一次设备2.1配电网接线配电网自动化对一次接线的要求如下：（1）配电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/GDW156《城市电力网规划设计导则》和Q/GDW370《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。第二章配电网及一次设备常用的配电网络接线模式第二章配电网及一次设备一、放射式接线

图2-2单回路放射式接线

图2-3双回路放射式接线图2-4树枝式接线每个电杆上都架有两回线路，每个客户都能由两路供电，即常说的双“T”接线第二章配电网及一次设备二、网格式接线网格接线目前在欧美大城市负荷密集区的低压配电网用得比较多。根据负荷情况，在网格中的适当位置引入一定数量电源，每个用户都可以从多个方向获得电源。所有0.4kV低压配电线路沿街布置，在街口连接起来，构成一个个的格子。第二章配电网及一次设备三、环式接线--“N—1”接线N—1”接线一般都是有N条线工作，有一条线备用，所有线路的末端通过联络开关连接，线路的平均负载率是（N-1）/N。N越大，负载率越高，但运行操作复杂，一般N最大取5。（一）“N—1”接线第二章配电网及一次设备第二章配电网及一次设备（一）“N—1”接线1.“2—1”手拉手接线2.“3—1”接线图2-7有备用线的“3—1”环网接线图2-6手拉手接线当有一个电源故障时，与故障电源相连的分段开关打开，联络开关闭合，负荷转移到另外一个电源上。2条线路的设备满负荷运行，备用线路的设备又要求空载运行，并不是一种合理的运行方式。（1）有备用线的环网接线第二章配电网及一次设备（2）首端环网接线（3）末端环网接线在不同电源线路间进行末端环网，相对首端环网接线减少了各分片环网的环网电缆长度。2.“3—1”接线电源切换柜将三个回路的末端接入，并引一条线路接至附近变电站作三个回路的备用电源T4实现环网。一般情况下，各同方向环网末端用户间的距离远小于到变电站的距离。

3.“4—1”接线第二章配电网及一次设备（二）多多分段多多联络接接线架空线路路两分段段两联络络分段的数数目大于于联络的的数目，，分段数数目越多多，故障障停电和和检修停停电的时时间越少少，则网网络的可可靠性越越高，所所以分段段数影响响供电可可靠性。。而联络络线的数数目不仅仅影响可可靠性，，还影响响线路的的负载率率。第二章配配电网网及一次次设备电缆线路路三分段段两联络络（二）多多分段多多联络接接线第二章配配电网网及一次次设备架空线路路三分段段三联络络（二）多多分段多多联络接接线第二章配配电网网及一次次设备该接线有有4个电源点点，6条手拉手手线路组组成，任任何两个个电源点点间都存存在联络络或可转转供通道道。当任任意两个个元件发发生故障障仍能保保证正常常供电。。（三）““4×6”接线方方式第二章配配电网网及一次次设备配电网接接线实例例第二章配配电网网及一次次设备2.2配电网一一次设备备变压器、、断路器器、负荷荷开关、、隔离开开关、熔熔断器、、电压互互感器、、电流互互感器等等。配电网自自动化对对一次设设备的要要求：（1）需要实实现遥信信功能的的开关设设备，应应至少具具备一组组辅助触触点；需需要实现现遥测功功能的一一次设备备，应至至少具备备电流互互感器；；需要实实现遥控控功能的的开关设设备，应应具备电电动操作作机构。。（2）一次设备的的建设与改造造应考虑预留留安装配电终终端所需要的的位置、空间间、工作电源源、端子及接接口等。（3）需获取配电电终端的供电电电源时，应应配置电压互互感器或电流流互感器，容容量满足配电电终端运行和和开关操作等等需求。（4）配电网站所所内应配置配配电终端用后后备电源，保保证在主电源源失电的情况况下能够维持持配电终端运运行一定时间间和开关分合合闸一次。第二章配电电网及一次设设备一、配电变压压器配电变压器通通常是指电压压为35kV及以下、容量量为2500kVA以下、直接向向终端用户供供电的电力变变压器。按照应用场合合来分，配电电变压器分成成公用变压器（（简称“公变变”）和专用变压器（（简称“专变变”）。（1）公变由电力力部门投资、、管理，比如如安装在居民民小区的变压压器、市政工工程用变压器器等；（2）专变一般是是业主投资，，电力部门代代管，只给投投资的业主自自己使用，比比如安装在大大中型企业的的变压器等。。第二章配电电网及一次设设备二、断路器断路器具有可可靠的灭弧装装置，它不仅仅能通断正常常的负荷电流流，而且能接接通和承担一一定时间的短短路电流，并并能在保护装装置作用下自自动跳闸，切切除短路故障障。图2-15真空断路器外外形图图2-16真空断路器的的灭弧结构图图第二章配电电网及一次设设备负荷开关在10~35kV供电系统中应应用，可作为为独立的设备备使用，也可可安装于环网网柜等设备中中。可手动或或电动操作，，用于开断负负荷电流，关关合、承载额额定短路电流流。图2-18真空式负荷开开关三、负荷开关关第二章配电电网及一次设设备隔离开关无灭灭弧能力，不不允许带负荷荷拉闸或合闸闸，但其断开开时可以形成成可见的明显显开断点和安安全距离，保保证停电检修修工作的人身身安全。主要安装在高高压配电线路路的出线杆、、联络点、分分段处，以及及不同单位维维护的线路的的分界点处。。四、隔离开关关第二章配电电网及一次设设备熔断器依靠熔熔体或熔丝的的特性，在电电路出现短路路电流或不被被允许的大电电流时，由电电流流过熔体体或熔丝产生生的热量将熔熔体或熔丝熔熔断，使电路路开断，保护护电气设备。。图2-19户外式跌落式式熔断器限流式熔断器器具有安装使使用方便，价价格低，限流流性能好等优优点。在环网网柜和箱式变变中被广泛采采用。限流式熔断器器可在10ms内开断电路，，较断路器动动作时间60ms（内含继电器器保护动作时时间）更快。。五、熔断器第二章配电电网及一次设设备2.3开闭所图2-20开闭所常见接接线方式a）单母线接线线b）单母线分段段接线c）双母母线接接线第二二章章配配电电网网及及一一次次设设备备开闭闭所所是是变变电电站站10kV母线线的的延延伸伸，，是是母母线线和和开开关关的的组组合合体体。。当负负荷荷离离变变电电站站较较远远，，采采用用直直供供方方式式需需要要比比较较长长的的线线路路时时，，可可在在这这些些负负荷荷附附近近建建设设一一个个开开闭闭所所，，然然后后由由开开闭闭所所出出线线来来保保证证这这些些负负荷荷的的正正常常供供电电。。开闭所承承担着接接受和重重新分配配10kV出线，减减少了高高压变电电所的10kV出线间隔隔和出线线走廊，，从而使使发生故故障的概概率相对对较低，，可用作配配电线路路间的联联络枢纽纽，还可可为重要要用户提提供双电电源。2.3开闭所第二章配配电网网及一次次设备一、环网网柜环网柜是是环网运运行方式式的重要要设备，，是将一一组高压压开关设设备安装装于铠装装结构柜柜体内或或做成拼拼装间隔隔式环网网供电单单元的电电气设备备。图2-21双侧电源源环网供供电图2.4环网柜和和电缆分分支箱第二章配配电网网及一次次设备（一）环环网柜的的基本组组成单元元柜（壳））体母线负荷开关关熔断器（（或负荷荷开关—熔断器组组合电器器）断路器隔离开关关电缆插接接件二次控制制部件等等第二章配配电网网及一次次设备（二）环环网柜配配电单元元组成结结构一般由3个间隔组组成，包包括两个进出出线间隔隔和变压器间间隔，进出线线间隔主主要用于于故障线线路的隔隔离，以以及通过过调整电电源方向向来恢复复正常供供电；变变压器间间隔则通通过组合合电器来来对变压压器内部部短路故故障进行行快速切切除。在1989年国际配配电网会会议上，，从理论论上阐述述了负荷荷开关—限流熔断断器组合合电器对对小型变变压器的的有效保保护作用用，欧洲洲一些电电力公司司还从实实践说明明了这点点，认为为其比断断路器更更有效。。第二章配配电网网及一次次设备第二章配配电网网及一次次设备（三）实实例应用用图2-23环网供电电系统一一次接线线图a）正常运运行图2-23环网供电电系统一一次接线线图b）故障隔隔离后（三）实实例应用用第二章配配电网网及一次次设备电缆分支支箱（又又称“电电缆分接接箱”））是完成成配电系系统中电电缆线路路的汇集集和分接接功能的的专用电电气连接接设备。。图2-2410kV环网柜—电缆分支支箱组成成的电缆缆环网结结构图可以和环环网柜配配合使用用，构成成电缆环环网结构构二、电缆缆分支箱箱第二章配配电网网及一次次设备10kV电缆分支支箱主要要由箱体外壳壳、套管（母母线）、带电指示示器和硅橡胶预预制式电电缆接头头组成。。（一）组组成结构构第二章配配电网网及一次次设备第二章配配电网网及一次次设备（二）主主要分类类1.普通分支支箱单盖式所有进线线盒出线线电缆都都分相地地连接到到内部电电气并联联的母排排板上三芯电缆缆的分相相跨接比比较困难难双盖式中间隔板板装有三三相的双双向穿壁壁套管，，两端均均可连接接电缆附附件其优点是是三相器器件相距距小，分分相跨接接容易。。高级分支支箱内含含有开关关设备，，既可起起普通分分支箱的的分接、、分支作作用，又又可起供供电电路路的控制制、转换换以及改改变运行行方式的的作用。。图2-28门箱式电电缆分支支箱箱壳上有有若干个个活动的的门，有有的门为为开关设设备的操操作而设设，有的的门是为为电缆连连接器件件的安装装施工或或维护检检修而设设的。（二）主主要分类类2.高级分支支箱第二章配配电网网及一次次设备10kV配电站是是指将一一路或两两路10kV电源变成成0.4kV，送至各各建筑物物给用电电设备供供电。配电站由由配电变压压器、高压开关关柜、低压开关关柜、母线及其其辅助设设备组成，起起到变换电压压和分配配电能作作用。2.5配电站和和箱式变变压器一、配电电站第二章配配电网网及一次次设备配电站应应用实例例