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1、第四章第四章 配电系统配电系统第一节第一节 概述概述第二节第二节 配电网主接线配电网主接线第三节第三节 配电网开关设备配电网开关设备第四节第四节 低压配电网的保护接零低压配电网的保护接零第五节第五节 配电自动化及系统配电自动化及系统第一节第一节 概述概述一、配电网的基本概念一、配电网的基本概念二、我国配电网及主要特点二、我国配电网及主要特点三、配电网的几个重要指标三、配电网的几个重要指标一、配电网的基本概念一、配电网的基本概念 主要起主要起分配电能分配电能作用的电力网络就称为配电网。它作用的电力网络就称为配电网。它通常是指电力系统中通常是指电力系统中二次降压变电站二次降压变电站低压侧低压侧直接
2、或降压直接或降压后向后向用户用户供电供电的网络。配电网由架空线或电缆配电线路、的网络。配电网由架空线或电缆配电线路、配电所或柱上降压变压器直接接入用户所构成。配电所或柱上降压变压器直接接入用户所构成。配电网按电压等级分类，可分为配电网按电压等级分类，可分为高压配电网高压配电网（35220KV）、）、中压配电网中压配电网（610KV）、）、低压配电网低压配电网（220660V）；按供电区的功能分类，可分为城市配）；按供电区的功能分类，可分为城市配电网、农村配电网和企业配电网等。电网、农村配电网和企业配电网等。二、我国配电网及主要特点二、我国配电网及主要特点 配电网的配电网的特点特点如下：如下：1
3、.开环运行。这是由配电网建设的性价比决定的。开环运行。这是由配电网建设的性价比决定的。2.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。3.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。4.配电网运行中存在大量的谐波源、三相电压不平衡配电网运行中存在大量的谐波源、三相电压不平衡和电压闪变等问题。和电压闪变等问题。三、配电网的几个重要指标三、配电网的几个重要指标1.供电可靠性：供电可靠性：供电可靠性是指供电可靠性是指 对用户连续供电的可靠对用户连续供电的可靠程度。程度。2.网损率：网损率：网损率可定义为电力网
4、的电能损耗量与总供网损率可定义为电力网的电能损耗量与总供电量之比，通常用百分值表示。电量之比，通常用百分值表示。3.电压波动和电压闪变：电压波动和电压闪变：电压波动是指电网电压的快速电压波动是指电网电压的快速变动或电压包络线的周期变动。电压闪变是指人眼对灯变动或电压包络线的周期变动。电压闪变是指人眼对灯闪的主观感觉。引起灯光（照度）闪变的波动电压，称闪的主观感觉。引起灯光（照度）闪变的波动电压，称为闪变电压。为闪变电压。4.电压合格率：电压合格率：电压合格率是指电力系统某点电压在统电压合格率是指电力系统某点电压在统计时间内合格的时间占总时间的百分比。计时间内合格的时间占总时间的百分比。第二节第
5、二节 配电网主接线配电网主接线一、配电网一、配电网”T“接线接线二、城网主接线二、城网主接线三、农网主接线三、农网主接线一、配电网一、配电网“T”接线接线 “T”接线时配电网特有的接线形式，用于负荷从电接线时配电网特有的接线形式，用于负荷从电线路上取用电源。线路上取用电源。“T”接线的主要优点是简单，投资省，有较高的可接线的主要优点是简单，投资省，有较高的可靠性。单电源双靠性。单电源双“T”接线的继电保护方式简单可靠，接线的继电保护方式简单可靠，对架空线路装设自动重合闸装置。双侧电源双对架空线路装设自动重合闸装置。双侧电源双“T”接接线。当有条件时把单侧电源的双线。当有条件时把单侧电源的双“T
6、”发展成双侧电源，发展成双侧电源，供电可靠性大为提高。正常时只有一侧送电，当一侧供电可靠性大为提高。正常时只有一侧送电，当一侧电源退出时，另一侧电源自动投入送电。电源退出时，另一侧电源自动投入送电。当变电站配尊当变电站配尊3台变压器时，一般需要台变压器时，一般需要3回电源进回电源进线。但为了简化接线，常常利用线。但为了简化接线，常常利用2回电源进线进行回电源进线进行”T”接线，称为接线，称为“3T”接线。接线。二、城网主接线二、城网主接线1.城网主电源城网主电源 220KV及以上输电线路和变电站是输电网的及以上输电线路和变电站是输电网的组成部分，又是城网主电源。组成部分，又是城网主电源。2.城
7、市高压配电网城市高压配电网 城市高压配电网一般包括城市高压配电网一般包括110KV、63KV和和35KV的线路和变电站。的线路和变电站。3.城市中压配电网城市中压配电网 城市中压配电网由城市中压配电网由10KV线路、配电所、开闭线路、配电所、开闭所、箱式配电站、杆架变压器等组成。所、箱式配电站、杆架变压器等组成。三、农网主接线三、农网主接线 农村电网根据负荷对供电可靠性的要求程度，其接农村电网根据负荷对供电可靠性的要求程度，其接线方式一般分为两大类，即有备用接线和无备用接线。线方式一般分为两大类，即有备用接线和无备用接线。1.无备用接线。无备用接线。无备用接线时指用户只能从一个方无备用接线时指
8、用户只能从一个方向取得电能的接线方式，是目前农村电网应用广泛的接向取得电能的接线方式，是目前农村电网应用广泛的接线方式。有放射式、干线式和树枝式三种。其特点是简线方式。有放射式、干线式和树枝式三种。其特点是简单、经济、运行方便，但供电可靠性和灵活性较差，线单、经济、运行方便，但供电可靠性和灵活性较差，线路发生故障或检修时就要中断供电。路发生故障或检修时就要中断供电。2.有备用接线。有备用接线。有备用接线时指用户能从两个或两有备用接线时指用户能从两个或两个以上方向取得电能的接线方式，如双回路、环形网、个以上方向取得电能的接线方式，如双回路、环形网、两端供电网络等。其特点是：供电可靠，但运行操作和
9、两端供电网络等。其特点是：供电可靠，但运行操作和继电保护整定复杂，建设造价高。继电保护整定复杂，建设造价高。第三节第三节 配电网开关设备配电网开关设备一、重合器一、重合器二、分段器二、分段器三、重合器与分段器配合实现故障区段的三、重合器与分段器配合实现故障区段的 自动隔离自动隔离一、重合器一、重合器1.重合器的定义、分类及参数重合器的定义、分类及参数 所谓重合器是一种具有控制及保护功能的开关设备，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，在检测到故障电流后能在给定时它能够检测故障电流，在检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。间内遮断故障电
10、流，并能够进行给定次数的重合。重合器的重合器的分类：分类：（1）按）按相别相别分类：单相、三相。分类：单相、三相。（2）按）按控制方式控制方式分类：液压控制、电子控制。分类：液压控制、电子控制。（3）按）按使用介质使用介质分类：油介质、真空介质、分类：油介质、真空介质、SF6介质。介质。2.配电网中采用重合器的优点配电网中采用重合器的优点 运行经验证明，重合器作为配电网开关设备和自动运行经验证明，重合器作为配电网开关设备和自动化元件，具有下述优点：化元件，具有下述优点：节省变电站的综合投资节省变电站的综合投资 提高重合闸的成功率提高重合闸的成功率 缩小停电范围缩小停电范围 提高自动化程度提高自
11、动化程度 维修工作量小维修工作量小3.重合器的动作特性重合器的动作特性 重合器的动作特性可以分为重合器的动作特性可以分为瞬时动作特性瞬时动作特性（又称快速动作特性）和（又称快速动作特性）和延时动作特性延时动作特性两种，两种，通常采用通常采用时间时间电流曲线电流曲线（TCC曲线）来描述。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通常重合器的动作特性按照其最大可重合次数可整定为可整定为“一快二慢一快二慢”、“二快二慢二快二慢”和和“一一快三慢快三慢”等。等。某些重合器的动作特性曲线又可分为某些重合器的动作特性曲线又可分为相间相间短路跳闸的短路跳闸的TCC曲线曲线和和接地短路跳闸的接地短
12、路跳闸的TCC曲曲线线两种。两种。二、分段器二、分段器 分段器是一种与电源侧前级开关配合，在失压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。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，可以分为分段器根据其工作原理不同，可以分为电压电压时间型分段器时间型分段器和和过流脉冲计数型分段器过流脉冲计数型分段器两种。两种。1.电压电压时间型分段器时间型分段器 电压电压时间型分段器是凭借加压、失压的时间时间型分段器是凭借加压、失压的时间长短来抗战其动作的，失压后分闸，加压后合闸或长短来抗战其动作的，失压后分闸，加压后合闸或闭锁。电压闭锁。电压时间型分段器既
13、可用于辐射状网、树时间型分段器既可用于辐射状网、树状网，又可用于环状网。状网，又可用于环状网。电压电压时间型分段器有时间型分段器有两个重要的参数两个重要的参数需要整需要整定定。其一为。其一为X时限，时限，X时限是指从分段器电源侧加压时限是指从分段器电源侧加压至该分段器合闸的时延；另一个参数为至该分段器合闸的时延；另一个参数为Y时限时限，Y时时限的含义是：如分段器合闸后在未超过限的含义是：如分段器合闸后在未超过Y时限的时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，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。待下次再加压时也不再自动重合。2.过流脉冲计数型
14、分段器过流脉冲计数型分段器 过流脉冲计数型分段器通常过流脉冲计数型分段器通常与前级的断路器和与前级的断路器和重合器配合使用重合器配合使用，它不能用于开断短路电流。但是，它不能用于开断短路电流。但是在一段时间内，它能记忆前级开关设备开断故障电在一段时间内，它能记忆前级开关设备开断故障电流动作次数。流动作次数。图图4-8 辐射状网采用电压辐射状网采用电压-时间型分段器时故障隔离过程时间型分段器时故障隔离过程三、重合器与分段器配合实现故障区段的自动三、重合器与分段器配合实现故障区段的自动隔离隔离 下述以电压下述以电压时间型分段器为例，介绍重合器与电时间型分段器为例，介绍重合器与电压压时间型分段器配合
15、实现故障区段的自动隔离。时间型分段器配合实现故障区段的自动隔离。1.辐射状网故障区段隔离辐射状网故障区段隔离第四节第四节 低压配电网的保护接零低压配电网的保护接零一、保护接零的作用一、保护接零的作用二、保护接零方式二、保护接零方式一、保护接零的作用一、保护接零的作用 由于电气设备采用由于电气设备采用保护接地时保护接地时存在接地电阻使存在接地电阻使接接地电流达不到足够大的数值地电流达不到足够大的数值，继电保护装置不能动作继电保护装置不能动作，故障点仍然存在。故障点仍然存在。由于上述原因，在中性点直接接地的低压配电网由于上述原因，在中性点直接接地的低压配电网中，当设备发生接地故障时，为了能够以最短
16、的时限中，当设备发生接地故障时，为了能够以最短的时限将故障设备从电网中切除，使设备的金属部分不致长将故障设备从电网中切除，使设备的金属部分不致长期带有危险的点位，以保证工作人员的安全，将期带有危险的点位，以保证工作人员的安全，将电气电气设备的外壳与零线连接设备的外壳与零线连接，称为，称为保护接零保护接零。二、保护接零方式二、保护接零方式 保护接零是保护接地的一种，即保护接零是保护接地的一种，即TN接地方式。接地方式。T表示电源中性点接地，表示电源中性点接地，N表示零线，表示零线，PE表示保护线。表示保护线。有三种保护接零的方式：有三种保护接零的方式：a.TN-S系统系统 b.TN-C系统系统
17、c.TN-C-S系统系统第五节第五节 配电自动化及系统配电自动化及系统一、配电自动化的基本概念一、配电自动化的基本概念二、基于二、基于FTU的配电自动化系统基本结构的配电自动化系统基本结构三、基于三、基于FTU配电自动化系统主要功能配电自动化系统主要功能一、配电自动化的基本概念一、配电自动化的基本概念1.配电自动化的基本概念配电自动化的基本概念 通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理通常把从变电、配电到用电过程的监视、控制和管理的综合自动化系统，称为配电管理系统（的综合自动化系统，称为配电管理系统（DMS）。）。其其内容包括内容包括：配电网数据采集和监控（：配电网数据采集和监控（SCA
18、DA）、）、配电地理信息系统（配电地理信息系统（GIS）、网络分析和优化（）、网络分析和优化（NA）、工）、工作管理系统（作管理系统（WMS）、需方管理（）、需方管理（DSM）和调度员培训）和调度员培训模拟系统（模拟系统（DTS）几个部分。一般认为）几个部分。一般认为DMS和输电自动化和输电自动化的能量管理系统的能量管理系统(EMS)处于同一层次。处于同一层次。2.实施配网自动化系统的目的实施配网自动化系统的目的 实施配电自动化的主要实施配电自动化的主要目的目的是通过技术改进使是通过技术改进使用用户和供电公司双方都受益。户和供电公司双方都受益。通过技术上的改进，是用户和供电公司双方的受通过技术
19、上的改进，是用户和供电公司双方的受益包括：益包括：提高供电可靠性；提高供电可靠性；提高供电质量；提高供电质量；提高供电的经济性；提高供电的经济性；提高为用户服务水平和用户的满意程度，改善供提高为用户服务水平和用户的满意程度，改善供电企业形象；电企业形象；提高供电企业的管理水平和劳动生产率。提高供电企业的管理水平和劳动生产率。3.实施配电自动化的技术准备实施配电自动化的技术准备 配电网应该实现配电网应该实现环网化或分段化环网化或分段化，应采用可靠性，应采用可靠性高、少检修、免维护、可电动操作的无油化开关设备。高、少检修、免维护、可电动操作的无油化开关设备。它们的技术指标和技术性能应满足相应的标准
20、要求，它们的技术指标和技术性能应满足相应的标准要求，同时还应具有以下同时还应具有以下特性特性：用于就地控制的开关设备，在失去交流电源的情用于就地控制的开关设备，在失去交流电源的情况下，除能就地进行手动合闸和手动分闸外，至少还况下，除能就地进行手动合闸和手动分闸外，至少还能进行能进行自动合闸和自动分闸自动合闸和自动分闸各一次。各一次。应至少内附一组应至少内附一组电流互感器或电流传感器电流互感器或电流传感器，用于，用于故障电流及负荷电流的检测。故障电流及负荷电流的检测。可内置或外接可内置或外接电压互感器电压互感器，或其他低压电源作为，或其他低压电源作为操作电源。操作电源。用于用于电压信息检测时电压
21、信息检测时，应内置电压互感器或电压，应内置电压互感器或电压传感器，或高压电源变压器，或外接电压互感器。传感器，或高压电源变压器，或外接电压互感器。应至少提供一组反映开关状态的应至少提供一组反映开关状态的辅助接点辅助接点（动合（动合/动断）。动断）。失去交流电源后，仍需进行控制和数据通信的开失去交流电源后，仍需进行控制和数据通信的开关设备，应配备足够容量的关设备，应配备足够容量的蓄电池和相应的充电设蓄电池和相应的充电设备。备。二、基于二、基于FTU的配电自动化系统基本结构的配电自动化系统基本结构配电自动化与输电自动化一样应该是一个分层分配电自动化与输电自动化一样应该是一个分层分布式系统。如图布式
22、系统。如图4-13所示。所示。配电自动化系统在纵向分为三层：配电自动化系配电自动化系统在纵向分为三层：配电自动化系统主站、配电自动化通信系统、配电自动化系统统主站、配电自动化通信系统、配电自动化系统终端（终端（FTU、TTU、RTU）。）。三、基于三、基于FTU的配电自动化系统主要功能的配电自动化系统主要功能 按按“配电网自动化规划设计导则配电网自动化规划设计导则”之规定，配网之规定，配网自动化系统功能包括下述方面的内容：自动化系统功能包括下述方面的内容：馈线自动化馈线自动化 变电站、配电所（开闭所）自动化变电站、配电所（开闭所）自动化 配电调度自动化配电调度自动化 自动制图自动制图/设备管理设备管理/地理信息系统地理信息系统 用户管理自动化用户管理自动化 配网运行管理自动化配网运行管理自动化 配电网高级分析软件配电网高级分析软件 与其他系统的接口与其他系统的接口