配电网自动化技术—第2章 配电网及一次设备

三、环式接线 --“N—1”接线
（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
T1 T2
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2章 配电网及一次设备
• 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
• 2.3 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
• 2.2 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
2.4 环网柜和电缆分支箱
一、环网柜
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
（一）环网柜的基本组成单元
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
T3
QF3
QF4
T4
配电网接线实例
2.2 配电网一次设备

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。
常用的配电网络接线模式
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
“N-1”接线
接线分类 环式 多分段多联络 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
4x6接线
一、放射式接线
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
X F1 F2
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
2. ―3—1‖接线
（1）有备用线的环网接线
QF1 主供线路1
QF1
QF2
T2
QF2 备用线路
图2-6 手拉手接线
T3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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
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。
图2-16 真空断路器的灭弧结构图
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。
一、配电变压器
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。
进线柜2
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
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。
配电站应用实例
B
进线柜1
计量柜
至 站 用 配 电 箱
图2-19 户外式跌落式熔断器
2.3 开闭所
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。
• 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
2.1 配电网接线
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。
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。
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
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。
（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 。
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。
（二）环网柜配电单元组成结构
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。
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
二、网格式接线
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。
二、断路器
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 4 5
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
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
1.普通分支箱
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。
A C F
B
（三）实例应用
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
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
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。