第二章配电网及一次设备案例

三、负荷开关
负荷开关在10~35kV供电系统中应用，可作为独 立的设备使用，也可安装于环网柜等设备中。可手动或 电动操作，用于开断负荷电流，关合、承载额定短路电 流。
图2-18 真空式负荷开关
四、隔离开关
隔离开关无灭弧能力，不允许带负荷拉闸或合闸， 但其断开时可以形成可见的明显开断点和安全距离，保 证停电检修工作的人身安全。
（二）多分段多联络接线
电缆线路三分段两联络
T1 QF1
QF2
T2
T3
QF3
QF4
T4
（二）多分段多联络接线
架空线路三分段三联络
T1 QF1 QF2 T2
T3
QF3
QF4 T4
T5 QF5
QF6 T6
（三）“4×6”接线方式
T1
QF1
QF2
该接线有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 T2 道。当任意两个元件 发生故障仍能保证正 常供电 。
10kV
10kV
图2-2 单回路放射式接线
图2-3 双回路放射式接线
10kV
图2-4 树枝式接线
所有0.4kV低压配电 线路沿街布置，在街 口连接起来，构成一 个个的格子。
根据负荷情况， 在网格中的适当 位置引入一定数 量电源，每个用 户都可以从多个 方向获得电源。
网格接线目前在欧美大城市负荷密集区的低压配 电网用得比较多。
图2-28 门箱式电缆分支箱
2.5 配电站和箱式变压器
一、配电站


10kV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。
B
进线柜1
计量柜
至 站 用 配 电 箱
进线柜2
配电变压器通常是指电压为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 。 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。
放射式
单回路放射式 双回路放射式 树枝式
网络式 “2-1”手拉手接线 “3-1”接线 “4-1”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
“N-1”接线
接线分类 环式 多分段多联络
4x6接线
每个电杆上都架有两 回线路，每个客户都 能由两路供电，即常 说的双“T‖接线
D
T2
QF2
F1 F2 F1 F2 F1 F2
F3
F3
F3
G
F
E
图2-23 环网供电系统一次接线图
b）故障隔离后
二、电缆分支箱
可以和环网柜配合使 用，构成电缆环网结 构
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。
T1 环网柜1 环网柜2 环网柜3 环网柜6 环网柜5 环网柜4 T2
断路器具有可靠的灭弧装置，它不仅能通断正常的 负荷电流，而且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自动跳闸，切除短路故障。
1 7
2 3 6 5 4
1—静触头；2—动触头；3—屏蔽罩； 4—波纹管；5—与外壳封接的金属法 兰盘；6—波纹管屏蔽罩；7—外壳
图2-15 真空断路器外形图
图2-16 真空断路器的灭弧结构图
电缆分支箱
电缆分支箱
箱 变
电缆分支箱
变压器或PT
箱变
馈线
图2-24 10kV环网柜—电缆分支箱组成的电缆环网结构图
（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 。
套管
带电指示器
箱体外壳
电缆接头
（二）主要分类
单盖式

1.普通分支箱
双盖式

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
T1 QF1
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。
（3）末端环网接线
T1
QF1
＊
联络开关房1 T2
QF2
＊
甲段 T2
QF2
＊
联络开关房2 T3 QF3
乙段
＊
＊ ＊ ＊
联络开关房3
T3
QF3
＊:开环点
＊:开环点
3. ―4—1‖接线
T1
QF1
电源切换柜将三个回路的末端接入， 并引一条线路接至附近变电站作三 个回路的备用电源T4实现环网。
T3
QF3
QF4
T4


变压器、断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电压互感器、 电流互感器等。 配电网自动化对一次设备的要求： （1）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。 （2）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。 （3）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。 （4）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。
机电与自动化学院 何朝阳


2.1 配电网接线 ◦ 2.1.1 放射式接线 ◦ 2.1.2 网格式接线 ◦ 2.1.3 环式接线 2.2 配电网一次设备 ◦ 2.2.1 配电变压器 ◦ 2.2.2 断路器 ◦ 2.2.3 负荷开关 ◦ 2.2.4 隔离开关 ◦ 2.2.5 熔断器
• 2.3 开闭所 • 2.4 环网柜和电缆分支箱 – 2.4.1 环网柜 – 2.4.2 电缆分支箱 • 2.5 配电站和箱式变 – 2.5.1 配电站 – 2.5.2 箱式变压器 • 2.6 配电网的接地方式
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。
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。
T2
QF2
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 。
T3
QF3
T4
QF4
电 源 切 换 柜
（二）多分段多联络接线
架空线路两分段两联络
T1 QF1 QF2 T2
T3
QF3
QF4
T4
分段的数目大于联络的数目，分段数目越多，故障停电和检修停电 的时间越少，则网络的可靠性越高，所以分段数影响供电可靠性。 而联络线的数目不仅影响可靠性，还影响线路的负载率。
2.4 环网柜和电缆分支箱
环网柜是环网运行方式的重要设备，是将一组 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。
T1
QF1
环网柜
环网柜
环网柜
T2
QF2
图2-21 双侧电源环网供电图
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
A C F
B
A
F3
B
F3
C
F3 F4
T1
F1 F2
F1 F2
F1 F2 F3
QF1
F1 F2
D
T2
QF2
F1 F2 F1 F2 F1 F2
F3
F3
F3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
G
F
E
图2-23 环网供电系统一次接线图
a）正常运行
（三）实例应用
A
F3
B
F3
C
F3 F4
T1
F1 F2
F1 F2
F1 F2 F3
QF1
X F1 F2
2. ―3—1‖接线
（1）有备用线的环网接线
QF1 主供线路1
T1
QF1
QF2
T2
T2
QF2 备用线路
图2-6 手拉手接线
T3
QF3 主供线路2
当有一个电源故障时，与故障电源 相连的分段开关打开，联络开关闭 合，负荷转移到另外一个电源上。
图2-7 有备用线的“3—1”环网接线
2. ―3—1‖接线
（2）首端环网接线
主要安装在高压配电 线路的出线杆、联络 点、分段处，以及不 同单位维护的线路的 分界点处。
五、熔断器
熔断器依靠熔体或熔丝的特性，在电路出现短路 电流或不被允许的大电流时，由电流流过熔体或熔丝产 生的热量将熔体或熔丝熔断，使电路开断，保护电气设 备。
限流式熔断器具有安装使用方便， 价格低，限流性能好等优点。在环 网柜和箱式变中被广泛采用。 限流式熔断器可在10ms内开断电 路，较断路器动作时间60ms（内 含继电器保护动作时间）更快。
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

三芯电缆的分相跨接比较 困难

其优点是三相器件相距小， 分相跨接容易。
A
B
C
（二）主要分类
2.高级分支箱
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。
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。
图2-19 户外式跌落式熔断器
图2-20 开闭所常见接线方式 a）单母线接线b）单母线分段接线c）双母线接线
2.3 开闭所
开闭所是变电站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，采用直供方式需要比较长 的线路时，可在这些负荷附近建设一个开闭所， 然后由开闭所出线来保证这些负荷的正常供电。 开闭所承担着接受和重新分配10kV出线，减少了 高压变电所的10kV出线间隔和出线走廊，从而使 发生故障的概率相对较低， 可用作配电线路间的联络枢纽，还可为重要用户 提供双电源。
（一）―N—1‖接线
N—1‖接线一般都是有N条线工作，有一条线备用， 所有线路的末端通过联络开关连接，线路的平均 负载率是（N-1）/N 。
N越大，负载率越高，但运行操作复杂，一般N最 大取5。
（一）―N—1‖接线
1. ―2—1‖手拉手接线
T1
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 。
配电网自动化对一次接线的要求如下： （1）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/GDW 156《城市电 力网规划设计导则》和Q/GDW 370《城市配电网技 术导则》等标准要求； （2）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； （3）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。 （4）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。
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。
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出线柜1
出线柜2
图2-29 某工厂配电站一次电气接线图
二、箱式变压器
变压器、高压开关、铠装 母线、进出线、避雷器、 电流互感器等电气单元。
箱式变压器（又称“箱式变电站”、“预装式 变电站”）是一种将变压器、高低压开关按照一定 的结构和接线方式组合起来的一种预装式配电装置 。
2.6 配电网的接地方式