配电网及一次设备

配电网及一次设备2025年2第一节配电网接线第二节配电网一次设备第三节开闭所第四节环网柜和电缆分支箱第五节配电站和箱式变压器第六节配电网的接地方式第一节配电网接线配电网自动化对一次接线的要求如下：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；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；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；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。3第一节配电网接线4常用的配电网络接线模式：

1.放射式接线

树枝式接线；双回路放射式接线2.环式接线“N-1”接线：”2-1“手拉手接线；”3-1“接线；”4-1“接线多分段多联络接线：两分段两联络；三分段两联络；三分段三联络；四分段三联络；

五分段三联络；六分段三联络双环网接线“双花瓣”接线第一节配电网接线5由主干线、次干线和分支线构成的放射式接线。适用于负荷点沿线分布。缺点：可靠性比较差，靠近电源端的区段发生故障时影响面比较大。2.1.1放射式接线1.树枝式接线

图2-2树枝式接线单端电源拉出两回线路，每个用户都有两路供电。优点：任意一回路事故或检修停电，都可以由另一个回路供电。2.双回路放射式接线

图2-3双回路放射式接线第一节配电网接线6一条线路故障时，能够通过负荷转移，使其没有故障的部分继续运行。线路的平均负载率是(N-1)/N。N越大，平均负载率越高，但是操作越复杂，一般N最大取5。“2—1”手拉手接线“3—1”接线有备用线的环网接线

不是一种合理的运行方式。2.1.2环式接线1.“N-1”接线

图2-4“2—1”手拉手接线

图2-5有备用线的“3—1”环网接线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第一节配电网接线102.多分段多联络接线2.1.2环式接线图2-10电缆线路三分段两联络接线图2-11架空线路三分段三联络接线第二节配电网一次设备13配电网一次设备包括：配电线路，配电变压器、断路器、开关设备、熔断器、消弧设备、无功补充设备、电压互感器和电流互感器等。配电网自动化对一次设备的要求：需要实现遥信功能的开关设备，应至少具备一组辅助触点；需要实现遥测功能的一次设备，应至少具备电流互感器；需要实现遥控功能的开关设备，应具备电动操作机构。一次设备的建设与改造应考虑预留安装配电终端所需要的位置、空间、工作电源、端子及接口等。需获取配电终端的供电电源时，应配置电压互感器或电流互感器，容量满足配电终端运行和开关操作等需求。配电网站所内应配置配电终端用后备电源，保证在主电源失电的情况下能够维持配电终端运行一定时间和开关分合闸一次。第二节配电网一次设备141.架空线路用绝缘子将输配电导线固定在直立于地面的杆塔上，并暴露于空气中以传输电能的输配电线路。其架设及维修方便、成本较低，但容易受到气象和环境的影响而引起故障。主要部件:导线和避雷线（架空地线）、杆塔、绝缘子、金具、杆塔基础、拉线和接地装置等。型号命名构成及其意义：L为铝；G为钢；J为绞；Q为轻型；J为加强；F为防腐；X为稀土；LJ为硬铝绞线；LGJ为钢芯铝绞线；LGJQ为轻型钢芯铝绞线；LGJJ为加强型钢芯铝绞线；LGJF为防腐型钢芯铝绞线；GJ为钢绞线。比如LGJ-400/35表示钢芯铝绞线，铝绞线和钢绞线的标称截面积分别为400mm2和35mm2。2.2.1配电线路第二节配电网一次设备152.电缆线路将电缆敷设于地下或水底的输配电线路，通常由几根或几组绞合导线组合而成,每组导线之间相互绝缘。具有内通电，外绝缘的特征。可分为单芯电缆和多芯电缆。结构上一般由金属导体、绝缘层、填充层和外护套等组成。主要技术参数：额定电压，长期工作温度，电缆最小弯曲半径等。2.2.1配电线路图2-14三芯电缆结构命名：用途代码—K为控制，P为信号缆，不标为电力电缆；绝缘代码—Z油浸纸，X橡胶，V聚氯乙稀，YJ交联聚乙烯；导体材料代码—L为铝，不标为铜；内护层代码—Q铅包，L铝包，H橡套，V聚氯乙稀护套。第二节配电网一次设备16通常是指电压为35kV及以下、容量为2500kVA以下、直接向终端用户供电的电力变压器

。主要部件是铁芯和绕组，其他部件有油箱、冷却装置、绝缘套管、调压和保护装置等。按照应用场合来分，配电变压器分成公用变压器（简称“公变”）和专用变压器（简称“专变”）。（1）公变由电力部门投资、管理，比如安装在居民小区的变压器、市政工程用变压器等；（2）专变一般是业主投资，电力部门代管，只给投资的业主自己使用，比如安装在大中型企业的变压器等。按照材料、制造工艺可以分为：油浸式变压器、干式变压器、非晶合金变压器和电力电子变压器。2.2.2配电变压器第二节配电网一次设备17油浸式变压器：以矿物油作为变压器主要绝缘手段和冷却介质。硅钢片长期浸入变压器油中，噪声小。干式变压器：铁芯和绕组不浸渍在绝缘油中的变压器。能适用于断续过负荷运行，或应急事故过负荷运行。非晶合金变压器：在变压器铁芯的加入铁、镍、硌、钴、锰等金属，具有良好的铁磁性能，是一种低损耗、高能效的变压器。电力电子变压器：一种通过电力电子变换器和中高频变压器实现电能转换的新型电气设备。具备较小的体积和重量，并可借助数字控制技术改善配电网电能质量。主要技术参数：额定容量、额定电压、额定电流、阻抗电压、空载电流、空载损耗（铁损）、短路损耗（铜损）。2.2.2配电变压器

第二节配电网一次设备181.断路器具有可靠的灭弧装置，能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下切除短路故障。分为：油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器、自产气断路器和磁吹断路器。技术参数：额定电压、最高工作电压、额定电流、额定短路开断电流、额定短路开断次数等。真空断路器触头装在真空灭弧室内，当触头切断电路时，电弧中的带电离子通过扩散、冷却、复合以及吸附，使真空空间的电气强度迅速恢复。2.2.3开关设备图2-16真空断路器的灭弧结构图2-15真空断路器第二节配电网一次设备第二节配电网一次设备第二节配电网一次设备23消弧设备可分为无源型和有源型。前者又可分为被动式和主动干预式，后者可分为混合式柔性消弧和全电力电子消弧。

1.无源被动式消弧主要采用消弧线圈，可分为预调式和随调式。预调式设备预先将消弧线圈的感抗值调节到略高于系统的容抗值，发生故障时，快速将串联阻尼电阻短接或并联阻尼电阻切除。随调式设备在正常运行时，将消弧线圈的感抗值调节至远离系统的容抗值，发生故障时，快速调节至接近于系统的容抗值，实现接地故障电流补偿。2.2.5消弧设备图2-21a被动式消弧装置

第二节配电网一次设备第二节配电网一次设备第二节配电网一次设备264.全电力电子有源消弧设备直接使用级联H桥变流器作为消弧设备实现对接地故障电流的柔性全补偿。单相或三相级联H桥变流器通过滤波电感分别接入配电网的中性点或母线的三相。正常运行时，级联H桥变流器注入特定频率的电流，测量配电网对地参数并保存信息。发生单相接地故障时，先计算出注入全补偿电流的数值，然后将调制后的电流注入配电网，完成消弧。2.2.5消弧设备a)单相级联H桥变流器b)三相级联H桥变流器第二节配电网一次设备27并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿器（SVC）和静止无功发生器（SVG）等并联电容器是把电容器（组）集中并联在变电所母线上或者分散并联在用电设备上进行补偿。并联电抗器是为抑制负荷低谷时配电网无功功率过补偿引起电压过高而采用的补偿装置。2.2.6无功补偿装置a)并联电容器b)并联电抗器第二节配电网一次设备28SVC是利用晶闸管作为固态开关来控制接入配电网的电抗器和电容器的容量，从而改变配电网的导纳。它可以快速改变发出的无功，具有较强的无功调节能力，可以为配电网提供动态无功电源、调节配电网电压。可分为晶闸管控制电抗器与晶闸管投切电容器配合使用的TCR-TSC型装置和晶闸管控制电抗器与滤波器配合使用的TCR-FC型装置。2.2.6无功补偿装置a)单相级联H桥变流器b)三相级联H桥变流器第二节配电网一次设备29SVG通过调节交流侧输出电压的幅值和相位，控制SVG所吸收电流的幅值和相位，从而改变SVG吸收无功功率的性质(容性或感性)。核心部件是大功率电压型变流器，其输出电压通过电抗器接入配电网，与电网侧电压保持同频、同相，通过调节输出电压与电网侧电压幅值的关系来确定输出功率的性质与容量。2.2.6无功补偿装置图2-28SVG原理图第三节开闭所30是变电站10kV母线的延伸，是母线和开关的组合体。当负荷离变电站较远，可在负荷附近建设一个开闭所，由开闭所出线来保证负荷的正常供电。开闭所是由10kV开关柜、母线、控制和保护装置等电气设备及其辅助设施构成。通常为户内布置，但也有采用户外箱式结构布置。

b)户外箱式开闭所a)户内开闭所第四节环网柜和电缆分支箱32将一组高压开关设备安装于铠装结构柜体内或做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备。环网柜因其使用的负荷开关种类不同可分为产气式环网柜、压气式环网柜、真空环网柜（又称“固体绝缘环网柜”）、SF6环网柜等。1.环网柜基本组成：柜（壳）体、母线、负荷开关、熔断器（或负荷开关—熔断器组合电器）、断路器、隔离开关、电缆插接件、二次控制部件等

图2-30双侧电源环网供电图在1989年国际配电网会议上，从理论上阐述了负荷开关—限流熔断器组合电器对小型变压器的有效保护作用，欧洲一些电力公司还从实践说明了这点，认为其比断路器更有效。第四节环网柜和电缆分支箱33一般由3个间隔组成，包括两个进出线间隔和变压器间隔，进出线间隔主要用于故障线路的隔离，以及通过调整电源方向来恢复正常供电；变压器间隔则通过组合电器来对变压器内部短路故障进行快速切除。1.环网柜图2-31环网柜配电单元图第四节环网柜和电缆分支箱34实例应用1.环网柜图2-32环网供电系统一次接线图b）故障隔离后a）正常运行第四节环网柜和电缆分支箱第四节环网柜和电缆分支箱36（一）组成结构10kV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缆接头组成

。2.电缆分支箱图2-34电缆分支箱的组成结构第四节环网柜和电缆分支箱37（二）主要分类（1）普通分支箱单盖式所有进线盒出线电缆都分相地连接到内部电气并联的母排板上三芯电缆的分相跨接比较困难2.电缆分支箱双盖式

中间隔板装有三相的双向穿壁套管，两端均可连接电缆附件其优点是三相器件相距小，分相跨接容易。第四节环网柜和电缆分支箱38（1）普通分支箱单盖式2.电缆分支箱双盖式

无壳式

直接将电缆附件连接的组合体置于地下电缆沟或隧洞中第四节环网柜和电缆分支箱39（2）高级分支箱

内含有开关设备，既可起普通分支箱的分接、分支作用，又可起供电电路的控制、转换以及改变运行方式的作用。2.电缆分支箱箱壳上有若干个活动的门，有的门为开关设备的操作而设，有的门是为电缆连接器件的安装施工或维护检修而设的。第五节配电站和箱式变压器4010kV配电站是指将一路或两路10kV电源变成0.4kV，送至各建筑物给用电设备供电。配电站由配电变压器、高压开关柜、低压开关柜、母线及其辅助设备组成，起到变换电压和分配电能作用。有单母线和单母线分段接线。前者适用于一台主变压器且出线回路数不超过6回，否则使用后者。1.配电站第五节配电站和箱式变压器41下图是一个工厂的专用配电站，户内布置，电源采用单回进线，变压器容量为1×1250kVA，0.4kV侧采用单母线接线，变压器采用S11油浸式变压器，10kV开关柜采用中置铠装开关柜，低压柜采用固定柜。1.配电站第五节配电站和箱式变压器第六节配电网的接地方式431.接地方式的分类大电流接地方式（中性点有效接地方式）和小电流接地方式（中性点非有效接地方式）。在大电流接地方式中，主要有中性点直接接地和中性点经低电阻、低电抗或中电阻接地；小电流接地方式主要有中性点经消弧线圈接地、中性点不接地和中性点经高阻接地等。第六节配电网的接地方式44我国配电网中性点主要采用小电流接地方式。电容电流比较小的网络，采用中性点不接地方式；在电缆架空线混合网络接地电流超过10A以及纯电缆网络接地电流超过20A时，一般采用中性点经消弧线圈接地方式（谐振接地方式）。直接接地方式造成会造成线路频繁跳闸。第六节配电网的接地方式452.我国配电网常用的几种接地方式（1）不接地方式中性点经配电网对地电容与大地相连，多用在电压等级不高于10kV且网络对地电容电流小于30A的配电网，或者20~60kV电压等级且网络对地电流小于10A的配电网。单相接地是所产生的的接地电流，将在接地点形成电弧，这种电弧可能是稳定的或间歇性的。故障选线判别方法：人工判别法；信号算法判别法。第六节配电网的接