供配电系统的构成

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第2章 供配电系统的构成
2.1 供配电系统结构要素
2.1.1 供配电系统的电源与负荷 电源:变配电所,自备电源(包括自备发电机、
电池逆变电源等)。 负荷:用电设备。 标称供电电压:供电企业与电力用户连接点
(PCC-Point of Common Coupling)所处电网标称电 压,也即供配电系统的电源电压。0.38~110kV。
术语解释
以下均为业界大致认同的含义,非严格定义。
设备(Equipment,Device):由工厂制造的具有 某类特定功能的整体,以产品形式提供。
装置(Installation):由若干设备及安装构件(在 工作现场)装配起来的具有更复杂功能的整体。
设施(Facility):具有特定功能的一系列设备和 (或)装置的组合,连同为这些设备(装置)服务的 建、构筑物所构成的整体。
1、低压直供供配电系统
由电力企业的公用变配电所供电的380/220V电力 用户电网。
2、一次降压的供配电系统
对中等规模用户,供电电压为中压10kV,只需一 次降压即可。也有少数35kV供电电压直降0.38kV的一 次降压系统。
住宅小区、单体高层建筑、中小型工厂等常用一 次降压系统。
3、二次降压的供配电系统
优、缺点:与放射式相反。
2.3.4 环式配电 树干式配电的一种演变,将树干式配电干线末端
接回电源,即成环式。
运行方式:开环、闭环。
技术细节:环路开关,开环点设置。
2.3.5 各种配电方式的变通及综合应用示例
双电源单环路
双电源双环路
双电源双回路 放射式
带公共备用的 放射式 放射式+树干式
• 小结
1)构成事物必不可少的条件。如:时间、地点、 人物、事件是叙述文的四大要素。
2)构成事物的基本单元。具有层次性,一要素 相对它所在的系统是要素,相对于组成它的要素则是 系统。
3)构成事物的基本方法。也具有层次性,一般 指具有普遍意义的方法。
1、受、馈电转换与 电能分配
通过进、出线回路 在母线上的连接实现。
工程要求:保证可靠性前提下,尽量简洁、方便 切换操作、经济等。
• 小结
受/馈电转换、电器组合、备用设置是构成主接线 的三个基本要素。
2.2.4 几种典型主接线介绍 1、单母线与单母线分段接线 受馈电转换+开关电器组合。
既是一种常用的主接线,又是 一种基本的主接线单元,由该单元 可衍生出很大一类主接线形式。
1)供配电网络结线又称供配电方式,指处于不同 空间位置的电源与负荷之间的电气联系方式。
2)供配电方式的确定除考虑负荷等级、类别、量 值大小、运行要求等因素外,还应着重考虑负荷的位 置分布。
3)放射式、树干式是两种最基本的供配电方式, 由此可演变或组合出其他很多供配电方式。
2.4 设施结构之一——供配电系统变配电所
拓扑结构:受、馈电通道是如何形成的。
设备设置:通道上如何配置设备。
3)主结线涉及运行控制、维护检修和造价、占地 等问题。
基本要求是运行可靠、灵活,安全,造价恰当, 占地少。
2.2.2 主结线上常用设备简介 1、母线 功能:受、馈电转换的枢纽。 电气上相当于一个节点(node),空间上提供
足够的连接位置。 一般由矩形截面的硬铜排或铝排制作,也有管
电源进线将电能送 到母线上,负荷出线从 母线上取得电能,实现 了受、馈电转换。多回 路出线实现了电能的分 配。
电源进线
负荷出线
受电 馈电
2、(开关)电器组合
方式a:隔离开关+断路器组合。 隔离开关保证检修断电,断路器控 制投切,并开断短路故障。隔离开 关设置在断路器的电源侧。
方式b:方式a在移开式开关柜 的另一种实现形式。
2.4.1 变配电所的电气主接线分析示例 10/0.38kV变配电所。分析: 高压侧单电源单母线接线。 低压侧工作部分为单母线分段。 低压侧设有应急电源和对应的应急母线。 应急电源源自文库正常电源设置闭锁,防止并车和倒送
电。
解释
• 电流、电压互感器 设置。
• 计量问题。
• 检修接地开关和带 电显示器设置。
单母线分段接线
分析双电源闭锁 的技术要求。
两个单母线被QA连接起来,QA:联络断路器 一个单母线被QA分成两段,QA:分段断路器
2、双母线结线 单母线+母线备用
备用母线应能被进 线和每一路出线所利 用。
工作方式与故障切 换问题分析。
双母线间可设置联 络断路器。
每段母线都还可以 单母线分段。
3、单母线带旁路 问题的提出:馈出线断路 器故障时,要求故障回路不停 电。 方法:为每一出线断路器 均设置一台备用(2 n备用) 如图。 方法评价:备用太多,不 经济。
• 补偿装置设置。 • 避雷器设置。
• 变压器连接组和中 性点接地。
2.4.2 变配电所电气装置 1、(成套)配电装置 变配电所主结线是由配电装置构成的,可分为装
配式和成套式。前者指在现场安装组合的配电装置, 后者指在工厂组装并以模块化形式提供的配电装置。
形等其他形状,还有线状软母线。
图用表图2-图1 6 形符号 WA/WC 标识代号,高/低压
表图2-1 7
表图2-1 8
2、断路器
功能:开、合电路功能,
可开合负荷电流,开断短路电
QA
流。
特征:灭弧能力强,触头状态多不可见,可被自 动控制装置操作开、合。
不能以操作开断断路器确认断电!
是一种开关电器。
上接线端子
主要为保证检修安全用。
是一种隔离电器。
操作手柄
上接线端子
传动机构
GN19-10型 实物图片
隔离闸刀
GN19-10C 型实物图片
下接线端子
4、中、高压负荷开关
功能:正常情况下
QB
开、合电路功能,可开、
合负荷电流,不能开断短路电流。
特征:灭弧能力介于断路器与隔离开关之间。
有兼具隔离开关功能的负荷开关,简称负荷隔离 开关。
1)单元式接线
单母线接线的简化,当馈线只有一路 时,取消母线,并将进、出线断路器及 隔离开关合并为一组。
工程中,这种接线通常为一路架空电 源进线带一台变压器,因此又称为线 路—变压器组结线,常用于工厂供电。
2)桥型接线
单母线分段接线的简化,
当每段母线馈线均只有一 路时,取消母线,形成全 桥接线。
根据情况,可选择取消
2.1.3 供配电系统的电气结构与设施结构 电气结构:由变压器、电力线缆、自备发电设备
及各种配电设备等构成。
电气结构从电网元件这一层面表达了电能传输通 道的形成和各环节的功能。
设施结构:由变(配)电所、电力线路、自备发 电站等构成。
设施结构从站所及线路等功能性建筑物、构筑物 层面更宏观表达了系统的构成环节。
2.2 电气结构之一——变配电所电气主接线
2.2.1 变配电所电气主接线概念 1)反映变配电所受、馈电方式的一次系统接线,
称为变配电所电气主接线。 受电:接受电能。 馈电:送出电能。 变配电所电压等级表明了其作用,容量表明了负
荷能力大小,主接线则表明了实现其功能所依据的结 构形式。
2)主结线主要包括拓扑结构与设备设置两方面 内容。
改进思路:因极少两台断路器同时故障,可否只设 一台公共备用,需要时被故障回路调用。
QAD0即公共备用断路 器,称为旁路断路器。这是 一种(n+1)的备用方式。
QAD0被故障回路调用 时切换操作分析。
存在的问题分析。
思考:主母线与旁路母 线本质上倒底有何不同?
4、常用无母线简化接线
当馈线只有一路时,可取消母线,将 电源进线与馈线直接连接,并将电源进 线开关与馈线开关合并。
石英沙
金属熔体缠绕在内瓷管上
瓷熔管剖面
瓷熔管内有 金属熔体与 石英沙
熔断器底座
6、电压、电流互感器 功能:测量一次系统电压、电流大小。 特征:将高电压、大电流转变成低电压、小电流。
与一、二次系统都有连接。 是测量电器。
BE
BE 电流互感器
BE
BE 电压互感器
2.2.3 构成主接线的基本要素
要素的一般解释:
绝缘套筒内 有真空灭弧 室及触头
二次接 线插头
下接线端子
手车式 框架
VS1-12真空断路器
就地操 作箱
VS1-12真空断路器(配永磁操动机构)
3、中、高压隔离开关
功能:隔离系统带电
QB
与非带电部分。
特征:开断时有明显可见的断点,除非人工就地
操作,否则会保持开断状态。基本无灭弧能力,不能 开断负荷电流,更不能开断短路电流。
标称用电电压:用电设备额定电压。220/380V、 6kV、10kV。
2.1.2 供配电系统的电压层次 背景:供电电压与用电电压相同或不同。
要求:电力用户可能需要变换电压等级。
结果:用户电网也可能有不同的电压等级。
为何采用与用电电压不一致的供电电压?
技术经济综合平衡结果。不同负荷量值和分布区 域(统称系统规模)的用户,适合不同的供电电压。 但用电电压绝大多多数固定为220/380V,或10kV,与 系统规模无关。
规模大的用户,供电电压可高达35~110kV,用 户电网常需要两次降压来满足电能传输与使用的需求, 这种系统称为二次降压系统。常见电压层次有:
110/10/0.38kV;
35/10(6)/0.38kV。
注意,两次降压通常在不同地点。如工厂,第一 次在总降压变电所,目的是获得一个适合在厂区配电 传输的电压等级;第二次在车间变配电所,目的是获 得用电设备的电压等级。
进线或馈线断路器,由此 形成“外桥”与“内桥” 接线。
工程上一般不采用全桥。
全桥
取消进线断路器
取消馈线断路器
外桥
内桥
• 小结
1)变配电所电气主结线表达的最重要信息是变 配电所的受馈电方式,这是分析主结线的最有效着眼 点。
2)受馈电转换、电器组合、备用设置是构成主 结线的基本要素。单母线结线是构成很大一类主结线 的基本单元。
3)网络拓扑与设备设置是主结线两个相互关联 的方面。
试一试,能认出以下两个主结线吗?
#1电源进线
#2电源进线
#1电源进线
#2电源进线
2.3 电气结构之二——供配电系统网络接线
2.3.1 供配电系统网络接线的概念 处于不同地点的电源与负荷间的电气联系方式问
题。 电源:变配电所(二次侧配电母线),自备发电
站。集中在一处或少数几处。 负荷:次级配电设施、装置或用电设备。通常散
布在各处。 网络接线即通过电力线缆及相应配电设施、装置
构建从电源向负荷的电能传输通道。
2.3.2 放射式配电 特点:一个回路只服务于一个负荷。 优缺点:自学。
2.3.3 树干式配电 特点:一个回路顺次向若干负荷供电。
干线分支作法:T接(如负荷1),Π接(如负荷 2)。
方式c:负荷开关+熔断器组合。 负荷开关控制投切并保证检修断电, a) b) c) 熔断器作短路保护。熔断器与负荷 开关间一般有机械联动。
3、备用设置 备用设置属于冗余技术之一。
目的:提高运行可靠性。
技术要点:冗余度与可靠性间的平衡。
常见方式举例:(n+1)备用,2n备用等,一用一 备、互为备用等。
变化1:双电源单母线。 变化2:单母线环网单元。
单母线接线 单母线接线
双电源 不能同 时投入 的原因
双电源单母线接线
双电源不能同时投入。技术措施:闭锁。
若取消闭锁,#2电源进线改为出至同级另 一变电所,则为环网单元接线,中压系统 开关电器通常改用负荷隔离开关。
运行方式: 互为备用; 一用一备。
分析各种运行方 式下断路器状态 及故障切换。
是一种开关电器。
负荷隔离开关
传动机构
弹簧脱扣机构
上接线端子 上隔离开关
真空负荷开关 下接线端子 接地开关
5、熔断器
功能:过电流时熔断
FA
自身以开断电路。
特征:不可自复;灭弧能力强。
可开断部分过负荷电流和短路电流。
是一种一次保护电器。
熔断撞针
安装卡座 金属管帽 接线端子
绝缘子
户内高压限流熔断器结构
系 统 图 表 达 的 电 气 结 构
配 电 平 面 图 表 达 的 设 施 结 构
• 小结
1)供电电压与用电电压的概念。
2)供电电压是由系统规模决定的,用电电压是由 用电设备决定的。
3)根据供电电压与用电电压的差异及用户具体情 况确定供配电系统电压层次。
4)复习:供电企业与电力用户的交接点叫电网的 公共连接点,缩写PCC(Point of Common Coupling)。
• 起集中与分配电能、并起变换电压等级作用的供配电 设施,叫做变(配)电所。
• 只集中与分配电能,但不变换电压等级的供配电设施, 叫做配电所,或开关站、开闭所。小规模用户低压配 电所又称为配电室、配电间等。
• 变配电所是供配电系统的枢纽,系统运行控制、保护 等功能大多集中在变配电所中。但近年来配电自动化 的发展,已有部分运行控制功能转移到变配电所以外 的现场。
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