配电网及一次设备（配电网自动化课件）

配电网及一次设备主要内容A配电网接线B配电网设备C配电网的中性点运行方式1.配电网接线

1.配电网接线放接线射式单回路放射式接线——线路末端没有其他能够联络的电源接线简单、投资小、维护方便；接线方式不可靠，任一元件故障便引起供电中断。适合农村、乡镇和小城市架空电缆1.配电网接线放射式接线双回路放射式接线（双”T”接线）造价高。适合城市中的双电源客户1.配电网接线放射式接线树枝式接线1.配电网接线环式接线“N-1”接线N条线路正常工作，一条线路备用，所有线路末端通过联络开关相连，形成环网一条线路故障时，通过负荷转移，使其没有故障的部分继续运行。线路的平均负荷率(N-1)/NN越大，平均负荷率越高，但运行操作也越复杂，一般不超过5.“2-1”手拉手接线优点：供电可靠性高，接线简单，运行方便，可满足N-1安全准则。缺点：线路利用率较低，仅为50%。架空电缆“3-1”接线首端环网末端环网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。满载运行满载运行空载运行不合理“4-1”接线（三供一备）可靠性高，适用于负荷发展已经饱和，网络按最终规模一次规划建成的地区

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。1.配电网接线几种方式比较手拉手接线网架结构简单、投资少，操作维护简单，实现自动化难度小；但手拉手接线在正常情况下需要每条线路预留1/2的线路容量，运行方式不灵活，资源浪费较大“4-1”接线网架结构复杂，运行及事故操作程序繁琐，增加了自动化实时难度；需要大量联络线，不符合经济效益的要求“3-1”接线运行方式较灵活，接线预留1/3的冗余度，可充分利用线路的有效载荷，各线路间的联络线不多，实现自动化比较容易1.配电网接线环式接线多分段多联络架空线路两分段两联络1.配电网接线环式接线多分段多联络电缆线路三分段两联络1.配电网接线环式接线多分段多联络架空线路三分段三联络1、分段数目越多，故障隔离范围越小，供电可靠性越高，所以分段数影响供电可靠性。2、而联络线的数目不仅影响可靠性，还影响线路的负荷率。三联络接线可达75%【3/(3+1)】供电率50%供电率66.7%供电率75%故障所在段无法转供1.配电网接线环式接线“4x6”接线4个电源点，6条手拉手线路组成，任何两个电源点间都存在联络或可转供通道。当任意两个元件发生故障仍能保证正常供电。要求：4个电源的容量一样，线路型号一样，甚至每条线路上所带负荷也要均衡才行适合于新建的开发区应用新加坡配电网接线模式

配电网（66/22kV）采用以变电站为中心的“花瓣形”接线，每个“花瓣”为同一变电站不同变压器之间的环网线路。正常运行的时候采用两台变压器提供的两个电源为并列运行。环网不同电源变电站的花瓣间设置1～3个备用联络，开环运行。每个环网所带的总负荷最多为其能力的50%，这样就有足够的负荷能力。运行方式

66/22kV变电站每条母线的出线不超过8条，与本站另一条母线构成环，并且通过联络开关与另一变电站的供电环相连。线路开关具有开断故障电流的能力，供电环正常情况下合环运行，两个开关点之间，采用纵联差动保护，在环网段间任一点出现故障，其他用户都不会发生断电的情况，只有故障点才会暂时停电。运行方式新加坡配电网接线模式

当单个环网的某点出现故障时，该环网变成单电源的运行方式。与之联络的另外一个变电站的环网运行方式不变。“N-1”运行方式新加坡配电网接线模式

当单个环网的电源出现故障时，该环网的负荷全部转移到与之联络的环网上。“N-2”运行方式新加坡配电网接线模式

新加坡配电网接线模式

优点：供电可靠性高，可满足N-1-1安全准则。缺点：线路利用率低，为50%，且系统短路电流水平较高，二次保护配置比较复杂，投资高。特点分析巴黎配电网接线模式变压器全部是两圈变，变压器20千伏侧分裂运行，20千伏出线至少48回：两侧各24回，分为4组，每组6回电缆构成主干线，为带状区域供电。变电站主接线巴黎配电网接线模式接线单元用户接入方式双接入设备选型基本上全部采用240mm²铝缆设备利用率中压配电网最大运行效率为33%，平均运行效率不足20%。

巴黎配电网接线模式1、一座225kV变电站故障2、二座225kV变电站故障运行情况

配电网及一次设备主要内容A配电网接线B配电网设备C配电网的中性点运行方式2.配电网设备配电网的组成按导线类型分，配电网的构成形式可分为架空、电缆以及架空-电缆混合网；配电网一般由架空类网络（架空线、杆塔、杆上变压器等）、电缆类网络（电缆、变配电各类站所）、保护装置及自动控制设备等构成。2.配电网设备配电线路配电变压器柱上开关类设备电缆系统开关设备配电线路变电站和用户连接的线路。可分为架空线路和电缆线路。架空线路低压导线绝缘子横担横担低压电杆高压电杆高压导线线夹避雷线架空线路导线和避雷线导线的作用是传导电流、输送电能；避雷线的作用是将雷电流引入大地，以保护电力线路免遭雷击。导线材料：要求电阻率小、机械强度大、质量轻、不易腐蚀、价格便宜、运行费用低等，常用材料有铜、铝和钢导线分为裸导线和绝缘导线两大类，高压线路一般用裸导线，低压线路一般用绝缘导线架空线路架空导线的型号有：

TJ——铜绞线LJ——铝绞线，用于10kV及以下线路LGJ——钢芯铝绞线，用于35kV及以上线路GJ——钢绞线，用作避雷线导线在杆塔上的排列方式三相四线制低压线路的导线，一般都采用水平排列；三相三线制的导线，可三角排列，也可水平排列；多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可全部垂直排列；电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上面，电压较低的线路应架设在下面；架空导线和其他线路交叉跨越时，电力线路应在上面，通讯线路应在下面。架空线路杆塔通过绝缘子悬挂导线的支持结构的统称，杆塔是电杆和铁塔的总称。杆塔的用途是支持导线、避雷线和其他附件。以使导线之间、导线与避、导线与地面及交叉跨越物之间保持一定的安全距离。类型：木塔、水泥塔、钢塔、铁塔等架空线路直线杆塔用来悬挂导线，仅承受导线自重、覆冰重及风压，是线路上使用最多的一种杆塔。转角杆塔装设于线路的转角处，必须承受不平衡的拉力。耐张杆塔又称分段杆塔或承力杆塔，用来承担线路正常及故障（如断线）情况下导线的拉力，对强度要求较高。分支杆塔设置在分支线路的杆塔终端杆塔设置在进入厂房或变电所线路末端的杆塔，由它来承受最后一个耐张段内导线的拉力，以减轻对发电厂或变电所建筑物的拉力。跨越杆塔位于线路跨越河流、山谷等地方，因中间无法设置杆塔，档距很大，故其高度较一般杆塔为高。看图猜杆型直线杆转角杆分支杆耐张杆终端杆架空线路绝缘子使导线与杆塔之间保持足够的绝缘距离常用的绝缘子主要有针式、悬式和棒式三种。针式绝缘子：用于35kV及以下线路上，用在直线杆塔或小转角杆塔上。低压线路的针式瓷绝缘子悬式绝缘子：用于35kV以上的高压线路上，通常组装成绝缘子串使用（35kV为3片串接；60kV为5片串接；110kV为7片串接）高压线路盘形悬式瓷绝缘子复合棒形悬式绝缘子/复合针式绝缘子架空线路横担电杆上用来安装绝缘子。常用的有木横担、铁横担和瓷横担三种瓷横担绝缘子为外浇装结构实心瓷体，其一端装有金属附件。能起到绝缘子和横担的双重作用，当断线时，不平衡张力使瓷横担转动到顺线路位置，由抗弯变成承受拉力，起到缓冲作用并可限制事故范围。广泛应用在10kV配电线路直线杆上。架空线路金具组装架空线路的各种金属零件的总称。金具可用于将导线固定在直线杆塔的绝缘子串上,或将避雷线悬挂在直线杆塔上；导线、导线和绝缘子、绝缘子和杆塔之间的联接；有的金具保护导线的电气和机械部分不受损害。连接悬吊接触固定架空线路拉线拉线产生的力矩平衡杆塔承受的不平衡力矩，增加杆塔的稳定性。凡承受固定性不平衡荷载比较显著的电杆，如终端杆、转角杆、跨越杆等应装设拉线架空线路拉线在终端杆、转角杆、分支杆使用，平衡单方向受力，增加稳定性在多风地区使用，装在线路垂直方向，增加电杆抗侧风能力跨越道路或其他障碍，不能直接做普通拉线，可做高桩水平拉线架空线路拉线由于同杆架设需要多层横担，单根拉线无法平衡张力，在导线固定点上下安装拉线地形限制无地方安札拉线，可把拉线安装在另一个电杆上，也叫共享拉线适用不平衡力较小，地形环境受限电缆线路电缆结构包括导体、绝缘层、屏蔽层和保护层三部分导体：由多股铜绞线或铝绞线制成。分为单芯、三芯和四芯等种类。电缆线芯截面形状有圆形、弓形和扇形等几种电缆线路外护套——起保护作用（防尘、防水、防火、防生物）内护套——使绝缘层不会与水、空气或其他物质接触，避免绝缘受潮和绝缘层受机械损伤，同时起到保护线芯的作用钢铠——增强电缆抗拉强度、抗压强度等机械保护填充物——填充各芯之间的间隙，是电缆看起来圆整铜屏蔽——电容电流和故障电流的通路外导体层——均匀电场，消除绝缘层和屏蔽层之间的间隙，避免绝缘层和外护套之间发生局部放电内导体层——均匀电场，与绝缘层紧密接触，克服了绝缘层与金属无法紧密接触而产生气隙的弱点导线——提供负荷电流的通路电缆线路电缆附件连接电缆与输配电线路及相关配电装置的产品，一般指电缆线路中各种电缆的中间连接及终端连接，它与电缆一起构成电力输送网络。中间接头、终端接头两种户内终端头户外终端头（有防雨伞裙）电缆线路支撑件：管道、电缆杆、电缆井、电缆进线室等。电缆悬吊电缆支架电缆下杆电缆抱箍配电变压器用途：传递电能，变换电压分类：组成相数：单相、三相绕组数：双绕组、三绕组铁芯线圈绝缘材料配电变压器特点冷却：油浸式、干式无载调压站（所）内变压器柱上开关类设备断路器用途：正常运行时，可接通或切断高压电路的负荷电流在电气设备或线路发生短路故障或严重过负荷时，由继电保护装置控制其自动迅速地切断故障电流，切断发生短路故障的设备或线路，以防止扩大事故范围。断路器基本结构电弧一种气体游离放电现象触头间只要有电弧存在电路就没有断开电弧温度极高，可能烧坏触头——灭弧装置断路器基本类型按灭弧介质（触头在介质中开断关合）分类：

油断路器电弧在绝缘油中燃烧，使油分解蒸发，冷却电弧；灭弧室喷口打开，气体、油和油蒸气形成一股气流和液流进行吹弧，电流过零时熄灭电弧空气断路器利用压缩空气吹动灭弧断路器

SF6断路器

真空断路器

灭弧能力强，电弧熄灭后介质强度迅速恢复SF6断路器灭弧原理真空断路器灭弧原理真空断路器利用真空电弧中生成的带电粒子和金属蒸汽具有很高扩散速度的特性，在电弧电流过零，电弧暂时熄灭，金属蒸汽迅速扩散，触头间隙介质强度很快恢复实现灭弧真空灭弧室导电夹软连接绝缘拉杆连接板主轴机构曲柄弹簧操作机构辅助开关电流互感器复合法兰分闸簧机构储能簧缓冲垫主轴柱上开关类设备隔离开关没有灭弧装置有明显断开点用途：隔离电源。保证被隔离的电气设备能安全的进行检修。改变运行方式。如在双母线电路中，利用隔离开关将设备或线路从一侧母线切换到另一组母线上。

接地刀闸高压系统中，系统内的线路出线开关或电源进线开关等，为了安全起见，断路器断开后，要将线路三相短路并接地，由接地刀闸来实现。柱上开关类设备负荷开关用途：开断和关合负荷电流、空载线路、空载变压器，具有简单灭弧装置10kV负荷开关额定电流一般在400A以下与熔断器串联组合成一体的负荷开关称作“组合式负荷开关”，可代替断路器使用，由负荷开关承担关合和开断各种负荷电流，熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。分类：按安装地点分：户内型和户外型。按灭弧介质分：产气式、压气式、SF6、真空利用固体产气材料在电弧作用下产生多种气体，形成局部高压力，使电弧受到吹弧和冷却，最终熄灭主箱体充SF6绝缘气体隔离绝缘轴出线电缆套管（可选端子型）进线电缆套管（可选端子型）内隔离刀口电流互感器带零序三相一体式真空灭弧室内置电压互感器真空绝缘轴FZW28户外真空负荷开关FN12-12型系列户内压气式负荷开关（直动式）框架支柱绝缘子导电装置接地开关拐臂导电装置自动脱扣机构熔断器框架上绝缘子下绝缘子闸刀下触座弧动触头工作静触头绝缘拉杆拐臂绝缘拉杆熔断器框架上绝缘子下绝缘子闸刀下触座弧动触头工作静触头绝缘拉杆拐臂绝缘拉杆熔断器户内式真空负荷开关将真空灭弧室与隔离刀两功能元件通过机械联锁保证两元件按正确程序动作。它主要由隔离刀、真空灭弧室、接地刀组成。联锁式结构柱上开关类设备熔断器用途：配电线路、变压器、互感器、等电气设备的过载及短路保护。当过电流流过时，熔丝或熔体发热熔断使电路断开。户外跌落式熔断器户内限流式熔断器负荷开关—熔断器组合电器控制、保护配电所内的变压器比断路器更合适，因为断路器保护需要经过继电保护系统，至少要60ms，而熔断器可在10ms内开断电路。成套配电装置制造厂家将电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，所有电气元件已在工厂组装成一个整体，减少了现场的安装工作量高、低压开关柜都是成套配电装置10kV开关柜有：固定式、手车式上柜门下柜门操作机构电流表隔离开关操作孔手车开关的几个位置：运行位置：开关两侧插头已插入插嘴，相当于隔离开关合好备用位置：开关两侧插头离开插嘴，但小车未离出柜外检修位置：小车已拉出柜外环网柜用于环网式供电的负荷开关柜，采用组合柜的方式。实现闭环运行或负荷切换的配电柜。环网供电图环网供电单元结构正常运行故障隔离后间隔式：一个支路做成一面开关柜体，不同方案的柜型可自由拼接，体积大、成本高共箱式：将常用的多路进出线环网供电单元装置在一个充满SF6气体的密封箱内，采用电缆插件作为进出线连接，组合体积小、安装容易、维修量小，但不利于扩展，功能单元有限与开关柜的区别环网柜结构简单，成本较低环网柜的高压开关是负荷开关，开关柜是断路器主要区别在于继电保护开闭所开闭所的10kV进线由变电站引出，10kV侧设有母联并具备自投功能，10kV侧采用断路器并配有直流及保护装置开闭所可以理解为变电站的延伸，可以解决变电站出线配电柜数量不足，减少相同路径的线路条数开闭所相当于不具备变压功能的配电所。开闭所的结构一次部分

将高压线路引入开闭所内，经高压开关柜内的母线、断路器、隔离开关等设备，以不同的运行方式给各馈出线路配电配电站将高电压通过变压器的降压至用户所需电压等级并且配置有保护、计量、分配于一起的室内综合系统10kV侧无母联，采用负荷开关（变压器单元为熔断器保护），装有配电变压器和配电装置。组成进线柜计量柜PT柜出线柜联络柜变压器配电站高压设备介绍断路器、负荷开关、PT、零序CT、高压避雷器、高压熔断器、高压接地开关1：开关间隔2：母线间隔3：电缆间隔4：操作机构间隔5：控制保护间隔配电站高压设备10kV电压互感器（JDZ10-10A）环氧树脂浇注式电压互感器把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。常用变比：10/0.1kV高压柜内电压互感器常规

将10kV变为100V。配电站高压设备零序电流互感器-当电路中发生触电或漏电故障时，互感器二次侧输出零序电流，使所接二次线路上的设备保护动作。配电站高压设备氧化锌避雷器利用氧化锌良好的非线性伏安特性，在正常工作电压时流过避雷器的电流极小（微安或毫安级）；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果配电站高压设备高压接地开关 -使用于12kV及以下交流50Hz的电力系统中，可与各种型号高压开关柜配套使用，亦可作为高压电器设备检修时接地保护用。配电站直流设备为高压柜提供操作电源、控制电源。直流屏（充电机屏）由配电室低压侧两段母线分别引两路交流电源，向电池充电。由电池引出直流电源向高压侧保护及控制回路输出电源。配电站直流设备为高压柜提供操作电源、控制电源。电池屏：220V直流系统，电池屏内共计18块电池，每块电池电压为12V。电池间为串联方式连接。配电站母线系统裸母线密集母线空气母线配电站主接线方式及要求

以一路外供电源，装有两台变压器的配电所一次接线图为例安全性：在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关；在装设负荷开关—高压熔断器的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；在配电站高压母线上及架空线末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关，避雷器前的线路上不必装设隔离开关。配电站主接线方式及要求

以一路外供电源，装有两台变压器的配电所一次接线图为例可靠性：可靠连续供电是电力生产最重要的要求，主接线要求简单可靠，既能保证在事故或检修情况下可靠供电，又能达到维护方便、运行简单、使用经济、便于施工等要求。断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及大部分二级负荷的供电。配电站主接线方式及要求

以一路外供电源，装有两台变压器的配电所一次接线图为例灵活性：主接线的灵活性体现在倒闸操作方便，事故处理快捷，对操作人员的技术要求不高等方面。配电站的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线。对于两路电源进线，装有两台主变压器的配电站，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行；当只有一路电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行。主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应，还要考虑今后可能的扩展。配电站主接线方式及要求

以一路外供电源，装有两台变压器的配电所一次接线图为例经济性：主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器数量要少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品。由于小区配电站一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置，因此配电站主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致。柜型一般采用固定式，只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式。箱式变电站将高低压开关设备和变压器共同安装于一个封闭箱体内的户外配电装置。装设在繁华地区及受场地限制无法建设配电室且不允许安装柱上变压器的处所特点：

外形美观，易于环境协调

组合方式灵活

占地面积小

投资省、建设周期短预装式变电站主回路典型方案举例高压侧开关柜低压侧开关柜高压负荷开关，或真空断路器或由高压负荷开关加高压熔断器组成的组合电器组合电器进线进线出线图10-5预装式变电站典型组合方案

出线电力电容器（无功补偿）电力电容器投切开关电流互感器（测量或保护用）2025/4/29第100页电缆分支箱电缆分支箱（又称“电缆分接箱”）是完成配电系统中电缆线路的汇集和分接功能的专用电气连接设备。电缆分支箱电缆分支箱主要由箱体外壳、套管（母线）、带电指示器和硅橡胶预制式电