供電輸電配電綜述課件

電力系統(tǒng)供輸配電綜述電力系統(tǒng)

Powersystem電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等設(shè)備和相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)、要求組成的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。發(fā)電輸電配電變電發(fā)電廠輸電網(wǎng)變電站配電網(wǎng)電力用戶

用電電力系統(tǒng)電壓等級劃分

Voltagegrading我國電力系統(tǒng)電壓劃分為輸電電壓和配電電壓兩類：輸電電壓的分級：特高壓（UHV） 1000kV以上超高壓（EHV） 330、500、750kV高壓輸電電壓（HV） 220kV配電電壓的分段：高壓配電電壓 35~110kV中壓配電電壓 10kV低壓配電電壓 380/220V電力系統(tǒng)組成示意圖

水電站

Hydroelectricpowerstation

水流勢能

水

輪

機(jī)

機(jī)械能

發(fā)

電

機(jī)

電能

我國規(guī)定裝機(jī)容量大于75萬千瓦為大型水電站，三峽水電站總裝機(jī)容量為1786萬千是世界上最大的水電站。幾種典型電源水電站組成框圖火電廠Thermalpowerplant

燃料化學(xué)能鍋爐

熱能汽輪

機(jī)

機(jī)械能發(fā)

電

機(jī)

電能

火電廠按蒸汽壓力分類：低壓電廠，蒸汽初壓力在1.5MPa及以下中壓電廠，蒸汽初壓力在2～4MPa高壓電廠，蒸汽初壓力在6～10MPa超高壓電廠，蒸汽初壓力在12～14MPa亞臨界電廠，蒸汽初壓力在16～18MPa超臨界電廠，蒸汽初壓力在22.6MPa及以上除以上兩種發(fā)展比較早的能源外，還有核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電及地?zé)岚l(fā)電等清潔可再生能源。（在世界范圍內(nèi)，火電廠的裝機(jī)容量約占總裝機(jī)容量的70％，發(fā)電量約占總發(fā)電量的80％.）電力系統(tǒng)中性點運(yùn)行方式

電力系統(tǒng)中性點接地方式有兩大類:一類是中性點直接接地或經(jīng)過低阻抗接地，稱為大接地電流系統(tǒng)；另一類是中性點不接地，經(jīng)過消弧線圈或高阻抗接地，稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用最廣泛的是中性點不接地、中性點經(jīng)阻抗包括消弧線圈接地和中性點直接接地等三種方式。

目前我國電力系統(tǒng)中性點的運(yùn)行方式，大體是：對于6-10kV系統(tǒng)，由于設(shè)備絕緣水平按線電壓考慮對于設(shè)備造價影響不大，為了提高供電可靠性，一般均采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。對于110kV及以上的系統(tǒng)，主要考慮降低設(shè)備絕緣水平，簡化繼電保護(hù)裝置，一般均采用中性點直接接地的方式。并采用送電線路全線架設(shè)避雷線和裝設(shè)自動重合閘裝置等措施，以提高供電可靠性。20-60kV的系統(tǒng)，是一種中間情況，一般一相接地時的電容電流不很大，網(wǎng)絡(luò)不很復(fù)雜，設(shè)備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著，所以一般均采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。1KV以下的電網(wǎng)的中性點采用不接地方式運(yùn)行。但電壓為380/220V的系統(tǒng)，采用三相五線制，零線是為了取得機(jī)電壓，地線是為了安全。電力系統(tǒng)電氣主接線的形式和基本要求

主接線的基本要求可靠性電氣接線必須保證用戶供電的可靠性，應(yīng)分別按各類負(fù)荷的重要性程度安排相應(yīng)可靠程度的接線方式。保證電氣接線可靠性可以用多種措施來實現(xiàn)。靈活性電氣系統(tǒng)接線應(yīng)能適應(yīng)各式各樣可能運(yùn)行方式的要求。并可以保證能將符合質(zhì)量要求的電能送給用戶。安全性電力網(wǎng)接線必須保證在任何可能的運(yùn)行方式下及檢修方式下運(yùn)行人員的安全性與設(shè)備的安全性。經(jīng)濟(jì)性其中包括最少的投資與最低的年運(yùn)行費(fèi)。應(yīng)具有發(fā)展與擴(kuò)建的方便性在設(shè)計接線方時要考慮到5～10年的發(fā)展遠(yuǎn)景，要求在設(shè)備容量、安裝空間以及接線形式上，為5～10年的最終容量留有余地。

主接線的幾種形式單母線接線單母不分段

每條引入線和引出線的電路中都裝有斷路器和隔離開關(guān)，電源的引入與引出是通過一根母線連接的。單母線不分段接線適用于用戶對供電連續(xù)性要求不高的二、三級負(fù)荷用戶。單母線不分段接線單母線分段接線

單母線分段接線是由電源的數(shù)量和負(fù)荷計算、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)來決定的。單母線分段接線可以分段單母線分段接線運(yùn)行，也可以并列運(yùn)行。用隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)分段的單母線接線，適用于由雙回路供電的、允許短時停電的具有二級負(fù)荷的用戶。

用斷路器分段的單母線接線，可靠性提高。如果有后備措施，一般可以對一級負(fù)荷供電。單母線分段接線帶旁路母線的單母線接線當(dāng)引出線斷路器檢修時，用旁路母線斷路器代替引出線斷路器，給用戶繼續(xù)供電。旁路斷路器一般只能代替一臺出線斷路器工作，旁路母線一般不能同時連接兩條及兩條以上回路，否則當(dāng)其中任一回路故障時，會使旁路斷路器跳閘。斷開多條回路。通常35kV的系統(tǒng)出線8回以上、

110kV系統(tǒng)出線6回以上，220kV系統(tǒng)出線4回以上，才考慮加設(shè)旁路母線。帶旁路母線的單母線接線單母線分段帶旁路

在正常運(yùn)行時，系統(tǒng)以單母線分段方式運(yùn)行，旁路母線不帶電。如果正常運(yùn)行的某回路斷路器需退出運(yùn)行進(jìn)行檢修，閉合旁路斷路器，使旁路母線帶電，合上欲檢修回路旁路隔離開關(guān)，則該線路斷路器可退出運(yùn)行，進(jìn)行檢修。這種旁路母線可接至任一段母線，在容量較少的中小型發(fā)電廠和35～110kV變電所中獲得廣泛應(yīng)用。雙母線接線雙母線接線一組作為工作母線，另一組作為備用母線，在兩組母線之間，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器（簡稱為母聯(lián)斷路器）進(jìn)行連接。把雙母線系統(tǒng)形成單母線分段運(yùn)行方式，即正常運(yùn)行時，使兩條母線都投入工作，母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)隔離開關(guān)閉合，全部進(jìn)出線均勻分配兩條母線。這種運(yùn)行方式可以有效縮小母線故障時的停電范圍。

雙母線接線主要優(yōu)點有：

1）檢修任一組母線時，不會中斷供電。

2）檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開該回路，其它回路倒換至另一組母線繼續(xù)運(yùn)行。

3）工作母線在運(yùn)行中發(fā)生故障時，可將全部回路換接至備用母線，迅速恢復(fù)供電。

4）任一回路斷路器檢修時，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。

5）方便試驗。需要對某回路做試驗時，只需把此回路單獨切換至備用母線即可。雙母線帶旁路接線在雙母線接線方式中，為使線路在出線斷路器檢修時不中斷供電，可采用帶旁路接線。當(dāng)110kV系統(tǒng)出線6回以上，220kV出線4回以上，可采用專用旁路斷路器。旁路母線可接至任一組母線。一個半斷路器接線一個半斷路器接線可歸屬于雙母線類接線。在兩組母線之間，每三個斷路器形成一串。每串連接兩條回路。相當(dāng)于每一個半斷路器帶一條回路，故稱之為一個半斷路器接線，也稱為3／2接線。在一個半接線的每串?dāng)嗦菲髦?，位于中間的斷路器稱為聯(lián)絡(luò)斷路器。運(yùn)行中兩母線及全部斷路器都投入工作，形成多重環(huán)狀供電。變壓器—母線接線各出線經(jīng)過斷路器分別接在母線上，變壓器直接經(jīng)隔離開關(guān)接到母線上，組成變壓器—母線接線。電源和負(fù)荷可以自由調(diào)配。由于變壓器是高可靠性設(shè)備，所以直接接在母線上，對母線的運(yùn)行并不產(chǎn)生嚴(yán)重影響，一旦變壓器故障時，接在母線上的各斷路器開斷，這時不會影響對用戶的供電。在出線數(shù)目很多時也可以用一臺半斷路器接線形式。這種接線在遠(yuǎn)距離大容量輸電系統(tǒng)中應(yīng)用時，對系統(tǒng)穩(wěn)定與可靠性均有良好的效果。無母線接線（1）橋式接線對于具有雙電源進(jìn)線、兩臺變壓器終端式的總降壓變電所，可采用橋式接線。它實質(zhì)是連接兩個35～110kV“線路─變壓器組”的高壓側(cè)，其特點是有一條橫聯(lián)跨橋的“橋”。根據(jù)跨接橋橫連位置不同，分為內(nèi)橋接線和外橋接線。

1）內(nèi)橋接線的跨接橋靠近變壓器側(cè)，橋開關(guān)裝在線路開關(guān)之內(nèi)，變壓器回路僅裝隔離開關(guān)，不裝斷路器。采用內(nèi)橋接線可以提高改變輸電線路運(yùn)行方式的靈活性。

內(nèi)橋接線適用于：對一、二級負(fù)荷供電中供電線路較長；變電所沒有穿越功率；負(fù)荷曲線較平穩(wěn)，主變壓器不經(jīng)常退出工作；終端型工業(yè)企業(yè)總降壓變電所。2）外橋接線跨接橋靠近線路側(cè)，橋開關(guān)裝在變壓器開關(guān)之外，進(jìn)線回路僅裝隔離開關(guān)，不裝斷路器。

外橋接線適用于：對一、二級負(fù)荷供電中供電線路較短；允許變電所有較穩(wěn)定的穿越功率；負(fù)荷曲線變化大，主變壓器需要經(jīng)常操作；中間型工業(yè)企業(yè)總降壓變電所，宜于構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。

（2）角形接線

當(dāng)母線閉合成環(huán)，斷路器數(shù)等于進(jìn)出線回路數(shù)，即構(gòu)成了角形接線，一般應(yīng)將同名回路相互交替布置。一般不超過六角形。這種接線不利于擴(kuò)建，適用于最終建設(shè)規(guī)模比較明確的110kV及以上的發(fā)電廠升壓站或變電所中。

變電設(shè)備介紹變電站(Substation）是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓，在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點。主要分為升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站變電站起變換電壓作用的設(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開閉電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補(bǔ)償設(shè)備什么是一次設(shè)備，二次設(shè)備？一次設(shè)備是指發(fā)、輸、配電的主系統(tǒng)上所使用的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器、隔離開關(guān)、母線、電力電纜和輸電線路等。二次設(shè)備是指對一次設(shè)備工作進(jìn)行控制、保護(hù)、監(jiān)察和測量的設(shè)備，如測量儀表、操作開關(guān)、按鈕、自動控制設(shè)備、計算機(jī)、信號設(shè)備等。開關(guān)設(shè)備斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器等都是斷開和合上電路的設(shè)備.斷路器在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下用來合上和斷開,電路故障時在繼電保護(hù)裝置控制下自動把故障設(shè)備和線路斷開，還可以有自動重合閘功能。在我國，220kV以上變電站使用較多的是空氣斷路器和六氟化硫斷路器隔離開關(guān)（刀閘)的主要作用是在設(shè)備或線路檢修時隔離電壓，以保證安全。它不能斷開負(fù)荷電流和短路電流，應(yīng)與斷路器配合使用負(fù)荷開關(guān)能在正常運(yùn)行時斷開負(fù)荷電流,沒有斷開故障電流的能力，一般與高壓熔斷絲配合用于10kV及以上電壓不經(jīng)常操作的變壓器或出線上斷路器種類

互感器互感器(instrumenttransformer)是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或10A，均指額定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。

互感器種類電流互感器的作用：變換電流：由于電力設(shè)備上通過的電流大多數(shù)為數(shù)值很高的大電流，為了便于測量，采用電流互感器進(jìn)行變換，其二次側(cè)額定電流值為5A。

隔離保護(hù)、擴(kuò)大電流表、繼電器等應(yīng)用范圍電壓互感器的作用電壓互感器是一種小型的降壓變壓器，由鐵芯、一次繞組、二次繞組、接線端子和絕緣支持物等構(gòu)成，一次繞組并接于電力系統(tǒng)一次回路中，其二次繞組并接了測量儀表、繼電保護(hù)裝置或自動裝置的電壓線圈(即負(fù)載為多個元件時，負(fù)載并聯(lián)后接入二次繞組，且額定電壓為100V)。由于電壓互感器是將高電壓變成低電壓，所以它的一次繞組的匝數(shù)較多，而二繞組的匝數(shù)較少。

隔離保護(hù)、擴(kuò)大電壓表、繼電器等應(yīng)用范圍電壓互感器原理：

高壓配電方式 高壓配電方式，是指從區(qū)域變電所，將35KV以上的高壓降到6~10KV高壓送至企業(yè)變電所及高壓用電設(shè)備的接線方式，稱為高壓配電。配電網(wǎng)的基本接線方式有三種：放射式、樹干式及環(huán)狀式。

配電網(wǎng)構(gòu)成配電變電所，配電線路配電變電所分為：配電室（大容量變壓器），柱上變壓器配電線路分為：架空裸導(dǎo)線，架空絕緣導(dǎo)線，電力電纜線路，架空平行集束線路高壓配電方式

放射式配電方式的優(yōu)點是：線路敷設(shè)簡單，維護(hù)方便，供電可靠，不受其它用戶干擾，適用于一級負(fù)荷。

高壓配電方式

2.樹干式配電方式 所謂樹干式配電方式，是指由總降壓變電所引出的各路高壓干線沿市區(qū)街道敷設(shè)，各中小企業(yè)變電所都從干線上直接引入分支線供電。

這種高壓配電方式的優(yōu)點是：降壓變電所6－10KV的高壓配電裝置數(shù)量減少，投資相應(yīng)可以減少。缺點是：供電可靠性差，只要線路上任一段發(fā)生故障，線路上變電所都將斷電。

高壓配電方式

3.環(huán)狀式配電方式

環(huán)狀式系統(tǒng)的優(yōu)點是運(yùn)行靈活，供電可靠性較高，當(dāng)線路的任何地方出現(xiàn)故障時，只要將故障鄰近的兩側(cè)隔離開關(guān)斷開，切斷故障點，便可恢復(fù)供電。為了避免環(huán)狀線路上發(fā)生故障時影響整個電網(wǎng)，通常將環(huán)狀線路中某個隔離開關(guān)斷開，使環(huán)狀線路呈“開環(huán)”狀態(tài)。低壓系統(tǒng)接地分為TN、TT、IT三類：1、第一個字母：電力系統(tǒng)中性點對地關(guān)系；

T----中性點直接接地

I----中性點不接地或經(jīng)阻抗接地2、第二個字母：設(shè)備外露可導(dǎo)電部分對地關(guān)系

T----獨立于系統(tǒng)而直接接地

N----與系統(tǒng)接地點進(jìn)行電氣連接五、電力系統(tǒng)中性點接地方式—低壓系統(tǒng)接地電力系統(tǒng)接地.TN-S系統(tǒng)特點：整個系統(tǒng)的中性線N與保護(hù)線PE是分開的。避免由于中性線斷開而造成的危害；（只有保護(hù)線PE斷開且有一臺設(shè)備相線碰殼時才有危險）增加一根導(dǎo)線，工程費(fèi)用增大；廠礦企業(yè)和城市宜采用。電力系統(tǒng)接地.TN-C系統(tǒng)特點：整個系統(tǒng)的中性線N與保護(hù)線PE是合一的。電力系統(tǒng)接地.TN-C-S系統(tǒng)特點：系統(tǒng)中有一部分線路的中性線N與保護(hù)線PE是合一的。前端用TN-C系統(tǒng)，給一般三相負(fù)荷供電；末端用TN-S系統(tǒng)，給少量不平衡負(fù)荷或?qū)Π踩^高的設(shè)備供電。電力系統(tǒng)接地.TT系統(tǒng)特點：系統(tǒng)有一點直接接地；電氣裝置的外露可接近導(dǎo)體，通過保護(hù)接地線接到與系統(tǒng)接地點無關(guān)的接地極。當(dāng)設(shè)備碰殼，形成單相接地，使回路上的過流保護(hù)動作，切除故障；該保護(hù)有局限性，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)漏電保護(hù)器；農(nóng)村低壓電網(wǎng)宜采用這種接地方式（洗衣機(jī)？）電力系統(tǒng)接地.IT系統(tǒng)特點：系統(tǒng)與大地不直接連接，電氣裝置的外露可接近導(dǎo)體，通過保護(hù)接地線與接地極連接。設(shè)備漏電—外殼帶電—中性點不接地—漏電流很小—可以運(yùn)行；適用于對安全的特殊要求或純排灌的動力系統(tǒng)；要求各相對地絕緣良好，正常時各相泄漏電流小于30mA；不得從變壓器再引出220V單相電源；為防止B過電壓，B中性點及各回路終端相線應(yīng)裝過壓裝置。

常見的低壓電器 在低壓配電設(shè)備中常用的低壓電器有：

1.低壓斷路器 低壓斷路器也稱為低壓自動開關(guān)，主要作為不頻繁地接通或分?jǐn)嚯娐分?。而且低壓斷路器還具有過載，短路和失壓保護(hù)裝置，在電路發(fā)生過載、短路、電壓降低或消失時，斷路器可自動切斷電路，從而保護(hù)電力線路及電源設(shè)備。2.低壓刀開關(guān) 刀開關(guān)是低壓電器中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，廣泛應(yīng)用于各種配電設(shè)備和供電線路中，用來接通和分?jǐn)嗳萘坎惶蟮牡蛪汗╇娋€路以及作為低壓電源隔離開關(guān)使用。常見的低壓電器

3.熔斷器 熔斷器是一種最簡單的保護(hù)電器，在低壓配電電路中，主要用于短路保護(hù)。它串聯(lián)在電路中，當(dāng)通過的電流大于規(guī)定值時，以它本身產(chǎn)生的熱量，使熔體熔化而自動分?jǐn)嚯娐?。熔斷器與其它電器配合，可以在一定的短路電流范圍內(nèi)進(jìn)行有選擇的保護(hù)。

4.接觸器 接觸器適用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟?、直流主電路及大容量控制電路?？煞譃榻涣鹘佑|器和直流接觸器兩種。接觸器主要由主觸頭、滅弧系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、輔助觸頭和支架等組成。配電網(wǎng)定義配電網(wǎng)（DistributionNetwork）是指在電力網(wǎng)中起電能分配作用的網(wǎng)絡(luò)。通常是指電力系統(tǒng)中二次降壓變壓器低壓側(cè)直接或降壓后向用戶供電的網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)的組成：架空或電纜配電線路、配電開關(guān)類設(shè)備、配電所、柱上變壓器、配電箱等。發(fā)電廠輸電線高壓變電站配電網(wǎng)用戶配電網(wǎng)分類高壓配電網(wǎng)(35-110kV)

中壓配電網(wǎng)(6-10kV)

低壓配電網(wǎng)(220-380V)城市配電網(wǎng)（城網(wǎng)）農(nóng)村配電網(wǎng)（農(nóng)網(wǎng)）工廠配電網(wǎng)等配電網(wǎng)在設(shè)計上的特點

配電網(wǎng)的規(guī)?？焖僭鲩L除保證用戶供電可靠性外，如何保證電能質(zhì)量和降低損耗是配電網(wǎng)的兩個重要設(shè)計目標(biāo)中低壓配電網(wǎng)故障頻繁，但繼電保護(hù)選擇性配合困難，決定了中低壓配電網(wǎng)必須采用與輸電網(wǎng)不同的故障隔離方式

配電網(wǎng)在設(shè)計上的特點配電線路通過開關(guān)設(shè)備分段和聯(lián)絡(luò)是提高配電網(wǎng)供電可靠性的要求

我國10kV、35kV配電網(wǎng)絕大部分屬于中性點不接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時，仍允許供電一段時間。少部分屬于經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)

配電網(wǎng)在運(yùn)行上的特點開環(huán)運(yùn)行：開斷容量、一二次設(shè)備的配置與投資配電網(wǎng)的故障和異常處理是配電網(wǎng)運(yùn)行的首要工作

保證配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是配電網(wǎng)運(yùn)行的重要工作

配電網(wǎng)運(yùn)行中存在大量的諧波源、三相電壓不平衡、電壓閃變污染等

城網(wǎng)與農(nóng)網(wǎng)城市配電網(wǎng)：負(fù)荷相對集中，布點多，事故影響大，短路容量大，在200300MVA左右農(nóng)村配電網(wǎng)：負(fù)荷分散，供電半徑大，線路長，有的10kV線路長達(dá)幾十千米，線路維護(hù)工作量大。短路容量小，一般在100200MVA城網(wǎng)高壓配電網(wǎng)采用架空線路時，城區(qū)可同桿雙回架設(shè)，盡可能設(shè)雙側(cè)電源。采用電纜線路時可為多回路。當(dāng)線路上T接或環(huán)入三個或三個以上變電所時，應(yīng)設(shè)雙側(cè)電源，但正常運(yùn)行時兩側(cè)電源不并列。對直接接入高壓配電網(wǎng)的小電廠或自備電廠，可采用單電源輻射方式向附近供電城市高壓配電網(wǎng)接線：同桿并架雙回架空線（雙電源雙“T”）城市高壓配電網(wǎng)接線：電纜線路支接兩個變電所（單電源雙“T”）城市高壓配電網(wǎng)接線：電纜線路支接三個變電所（雙電源雙“T”）

城市中壓配電網(wǎng)由10kV線路、配電所、開閉所、箱式配電站、桿架變壓器等組成依據(jù)高壓配電變電所位置和負(fù)荷分布分成若干相對獨立分區(qū)，各個分區(qū)一般不重疊高壓配電變電所中壓出線開關(guān)停用時，應(yīng)能通過中壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，對用戶不停電具有足夠的聯(lián)絡(luò)容量，正常時開環(huán)