电气工程基础华中科技大学第四章配电系统2010.

第四章配电系统华中科技大学电力工程系罗毅[e-mail]87544274(o)学习目标•掌握配电网的基本概念及其特点•掌握配电网典型T接线，理解城网和农网接线的特点•了解配电网开关设备，理解利用开关设备实现配电网故障隔离的基本方法•理解低压配电网的保护接零方式学习难点•配电网典型T接线、城网和农网接线的特点；•利用开关设备实现配电网故障隔离的基本方法；学习方法•注意从配电网的特点来理解配电网的典型接线、配电开关设备和故障隔离；•注意比较第三章输电系统与本章配电系统的区别；配电网定义•配电网（DistributionNetwork）是指在电力网中起电能分配作用的网络。通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后向用户供电的网络。•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。发电厂输电线高压变电站配电网用户配电网分类•高压配电网(110-220kV)中压配电网(10-35kV)低压配电网(380/220V、660/380V)•城市配电网（城网）农村配电网（农网）工厂配电网等配电网在设计上的特点•配电网的规模快速增长•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故障隔离方式•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配电网在设计上的特点•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•我国10kV、35kV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接地系统配电网在运行上的特点•开环运行：开断容量、一二次设备的配置与投资•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•保证配电网运行经济性是配电网运行的重要工作城网与农网•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200300MVA左右•农村配电网：负荷分散，供电半径大，线路长，有的10kV线路长达几十千米，线路维护工作量大。短路容量小，一般在100200MVA城网电源•一般城网电源为220kV，在城市外围建设架空线双环网。在不能形成地理上的环网时，也可以采用C型电气环网。属于输变电系统部分•当随着负荷增加短路容量超过规定值时，应建设更高一级环网，将原来的环网开环分片，并避免电磁合环•环网的适当地点设枢纽变电所，降压后送市区•但是，220kV直供属城网范围城网高压配电网•采用架空线路时，城区可同杆双回架设，尽可能设双侧电源。采用电缆线路时可为多回路。•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，但正常运行时两侧电源不并列。•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城市高压配电网接线：同杆并架双回架空线（双电源双“T”）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”）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”）城市中压配电网•由10kV线路、配电所、开闭所、箱式配电站、杆架变压器等组成•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•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•具有足够的联络容量，正常时开环运行，异常时转移负荷城市中压配电网•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•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城市中压配电网：闭环运行的香港中华电力公式典型闭环网（11kV）城市中压配电网：开环运行单环网城市中压配电网接线：直通式备用电缆示意图城市中压配电网接线：分布式备用电缆示意图城市中压配电网接线：架空线与电缆混合网10kV城市低压配电网•低压负荷分散，进户点多，从经济性考虑，以架空线为主•供电半径一般不超过400m•当变压器故障时，可将负荷拆开，向邻近电网2－3个方向转移，且故障负荷转移时，导线运行率不超过100％，线路末端电压不超过规定值城市低压配电网接线农村配电网接线•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•随着乡镇经济的发展，农网接线有向城网接线发展的趋势配电网改造的基本原则•“全面规划、综合改造、结合实际、注重效益”•提高配电网整体供电能力，根除“卡脖子”现象•提高可靠性，城网达到99.9%，大中城市中心区达到99.99%•提高电能质量，降低线损。电压合格率98％，线损率降低10％重合器•H.V.AutomaticCircuitRe-closerforA.C.System所谓重合器是一种具有控制及保护功能的开关设备，它能够检测故障电流，在监测到故障电流后能在给定时间内遮断故障电流，并能够进行给定次数的重合。现有重合器可以进行三次或四次重合。如果是永久性故障，重合器经过预定重合次数后闭锁。重合器的分类⑴按相别分类:单相、三相。⑵按控制方式分类：液压控制、电子控制。⑶按使用介质分类：油介质、真空介质、SF6介质重合器的参数•额定电压、额定电流•短路开断电流•动稳定和热稳定电流•灭弧介质：油、真空、SF6•控制方式：电子、液压•典型操作顺序：重合次数•复位时间重合器的动作特性•重合器的动作特性可以分为瞬时动作特性（又称快速动作特性）和延时动作特性两种，通常采用时间—电流曲线（TCC曲线）来描述。通常重合器的动作特性按照其最大可重合次数可整定为“一快二慢”、“二快二慢”和“一快三慢”等。•某些重合器的动作特性曲线又可分为相间短路跳闸的TCC曲线和接地短路跳闸的TCC曲线两种。A为快速曲线B为延时曲线C为超延时曲线反时限TCC曲线定时限TCC曲线定时限特性对应的时间一般是：0.1s、0.2s、0.5s、1.0s、2s、3s、5s、10s、15s分段器•分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压或无电流的情况下自动分闸的开关设备。•分段器根据其工作原理不同，可以分为电压－时间型分段器和过流脉冲计数型分段器两种。电压-时间型分段器•电压-时间型分段器是凭借加压、失压的时间长短来控制其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。电压-时间型分段器•电压-时间型分段器有两个重要的参数需要整定。•X时限：X时限是指从分段器电源侧加压至该分段器合闸的时延；•Y时限：若分段器合闸后在未超过Y时限的时间内又失压，则该分段器分闸并被闭锁在分闸状态，待下次再加压时也不再自动重合。过流脉冲计数型分段器•过流脉冲计数型分段器通常与电源测的断路器和重合器配合使用，它不能用于开断短路电流。当线路发生故障时，电源测开关切除故障，分段器计数；当计数到整定的次数后，在电源测开关断开线路后，分段器自动跳开。什么是保护接零？•在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人身安全的保护作用。ABCPENR0低压配电网为什么采用保护接零•低压配电网如果发生单相接地，由于电气设备采用保护接地时存在接地电阻，使接地电流达不到足够大的数值，继电保护装置不能动作，故障不能切除。此时，由于故障点仍然存在，若有人触及与此相连的导线和金属带电部分，仍将发生触电危险。ABC0r0REIE低压配电网为什么采用保护接零采用保护接零后，当电气设备绝缘损坏而发生碰壳短路时，形成了一个闭合的金属回路。由于这个回路不包括接地装置的接地电阻，所以短路电流比较大，足够使熔断器熔断或继电保护动作。ABCPENR0三种保护接零方式TN接地方式——保护接零字母T表示电源中性点接地，N表示零线，PE表示保护线。TN接地方式分为三类：TN－S方式字母S表示N与PE分开，设备金属外壳与PE相连接，设备中性点与N连接，即采用五线制供电。优点是PE中没有电流，故设备金属外壳对地电位为零。主要用于数据处理，精密检测，高层建筑的供电系统。ABCNPER0三种保护接零方式TN－C方式字母C表示N与PE合并成为PEN，实际上是四线制供电方式。设备中性点和金属外壳都与N连接。正常时三相不平衡电流和谐波电流流过PEN，故设备金属外壳正常对地带有一定电压。通常用于一般供电场所。ABCPENR0三种保护接零方式TN－C－S方式一部分N与PE合并成PEN，一部分N与PE分开，是四线半制供电方式。当N与PE分开后不允许再合并。应用于环境较差的场所。ABCNPER0PENTN接地方式的特点：若设备发生碰壳故障，就形成火线、金属外壳和N或PE的一个金属闭合回路，短路电流较大，能使保护装置迅速将故障切除。零线上不允许安装保护装置和熔断器，零线应多重接地。在同一台变压器供电的电网中，是不允许TT和TN方式混用。