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配网基础知识

第一章基础知识

知识目标

1.掌握配电网的概念、分类及特点;

2.熟悉配电网的主要结构形式：

3.掌握配电网的基本要求，熟悉配电网的供电方式，了解配电网的发展趋势:

4.熟悉配电网自动化含义、系统构成，了解配电网自动化的基本功能；

5.熟悉智能配电网的概念，了解智能配电网的构架和功能特征

教学重难点

1.重点：

配电网概念、分类及特点

教学容与学时建议

1•配电网槪述iw

2.配电网结构，0.5学时

3.配电网供电方式，0.5学时

4.配电网自动化0.5学时

5.智能配电网，0.5学时

第一节配电网概述

—、配电网概念

连接并从输电网（或本地区发电厂）接收电力，就地或逐级向各类用户供给和配送电能的电力网称为配电网（如图所示）。

配电网设施主要包括配电变电所、开闭所、配电线路、断路器、负荷开关、配电（杆上）变压器等。

配电网及其二次保护、监视、控制、测量设备组成的整体称为配电系统。

能损耗小，配电设施与周围环境相协调。

二、配电网的分类及特点

我国配电网供电羽基本上按行政建制地级城市和县（市）所辖的管理区域划分。

少数地

区，在跨行政区域供、受电的，但销售量及收入仍按行政区域分归统汁。

习惯上，我国对配

电网有多种称谓•根据配电网电压等级的不同，可分为髙压配电网、中压配电网和低压配电

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网：

根据配电线路的不同，可分为架空配电网、电缆配电网以及架空电缆混合配电网。

根据供电区域特点不同或服务对象不同，可分为城市配电网和农村配电网：

（-）按电压等级分

根据配电网电压等级的不同，可分为高压配电网、中压配电网和低压配电网。

如图所示：

1.髙压配电网

高压配电网指由高压配电线路和相应等级的配电变电站组成的向用户提供电能的配电网。

英功能是从上一级电源接收后，直接向高压用户供电,或通过变压器为下一级中压配电网提供电源。

髙压配电网分为110、63、35kV三个电压等级，城市配网一般采用llOkV作为高压配电电压。

高压配电网具有容量大、负荷重、负荷节点少，供电可靠性要求髙等特点。

2.中压配电网

中压配电网由中压配电线路和配电变电站组成向用户提供电能的配电网。

其电压等级包括200、10kV及6.3kV，其功能是从输电网或高压配电网接收电能，向中压用户供电，或向用户用电小区负荷中心的配电变电站供电，再经过降压后向下一级低压配电网提供电源。

中压配电网具有供电面广、容量大、配电点多等特点。

目前我国绝大多数地区的中压配电网电压等级是100。

有些新开发的工业恫区，如新加坡工业园区的中压配电网采用20kV供电,一些大工业企业的中压配网也有采用6.3kV电压供电的。

3.低压配电网

低压配电网是指低圧配电线路及苴附属电气设备组成的向用户提供电能的配电网。

其电压等级0.38kV,0.22kVo其中以中压配电网的配电变压器为电源，将电能通过低压配电线路直接送给用户。

低压配电网的供电距离较近，低压电源电较多，一台配电变压器就可以作为一个低压配电网的电源，两个电源点之间的距离通常不超过几百米。

低压配电线路供电容量不大，但分布而广，除一些集中用电的用户外，大量是供给城乡居民生活用电及分散的街逍照明用电等。

低压配电网主要采用三相四线制、单相和三相三线制组成的混合系统。

我国规定采用单相220V、三相380V的低压额定电压。

本教材根据电力工程造价後理的围的界左，书中所指的配电网均指中压及以下的配电网。

（二）按配电线路的形式分

按配电线路的形式分架空配电网、电缆配电网和混合配电网。

1.架空配电网

架空配电网主要由架空配电线路、柱上开关、配电变压器、防雷保护、接地装置等构成。

其配电线路是用电杆（铁塔）将导线路悬空架设、直接向用户供电。

其主要由基础、杆塔、导线、横担、绝缘子、金具等组成。

架空配电网的特点包括：

（1）设备材料简单，成本低；

（2）容易发现故障，维修方便；

（3）容易受到外界因素影响，供电可靠性差:

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（4）需要占用地表而积，影响市容：

2.电缆配电网

电缆配电网是指以地下配电电缆和配电变电所组成的向用户供电的配电网。

英电缆配电线路一般直接埋设在地下，也有架空敷设，沿墙敷设或水下敷设。

主要由电缆本体、电缆中间接头、电缆终端头等组成，还包括相应的上建设施，如电缆沟、排管、隧道等，电缆线路一般设在地下，与架空配电网相比，英受外界的因素影响较小。

但建设投资费用大，运行成本髙，故障地点较难确定，有时造成用户较长时间停电。

因此只为城市景观要求，政府规左不准架设架空线和架空走廊有困难的地方，以及负荷密度高、用架线不能满足要求时，才采用电缆线路。

原来采用架空配电网的城市，在发展过程中，随着负荷密度增髙，会逐步增加电缆线路比重，并趋向将架空线入地，成为电缆配电网。

3.混合配电网

如前所述城市土地资源紧缺，以及受周弗I建筑物影响,城市输电线路越来越多地采用地下电缆线路。

而城市周边的线路仍然以架空线为主,从而导致了电缆一架空线混合输电线路的大量岀现。

第二节配电网结构

配电网结构是指配电网中各主要电气元件的电气连接形式，基本分为放射式、树I式、环网式及混合式等几大类。

环网式结构又可分为多回路和环式等。

一、放射式配电网

放射式配电网是指一路配电线路自配电变电站引出，按照负荷的分布情况，呈放射式延伸出去，线路没有英他可连接的电源，所有用电的电能只能通过单一的路径供给。

如图这种网络主要由降压变电所3〜10kV侧引出许多单独线路组成。

每一种单独线路均向一个或几个

配电变电所供电，如图1-6）所示。

图1-2放射式电网

（a）单回路放射式;（b）双回路放射式

放射式配电网络的特点是配电线可根据用户随时扩展，就近接电，维护方便、保护简单,但供电可靠性不高和灵活性较差，总线路匕不经汛线路及设备发生故障或检修时，就要中断供电。

因而放射式配电网一般适用于负荷密度不高、用户分布较分散或供电用户属一般用户的地区。

例如一般居民区、小城市近郊、农村地区等。

二、树干式配电网络

树干式配电网是指高压电源母线上引出的每路岀线，沿线要分别连接到若F个负荷点或用电设备。

这种网络是由降压变电所3〜10kV侧引出一条或几条主干线路，每条主干线路可供几个

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配电变电所，如图（《配电设备》第二版P3图1-7）所示。

图1-3干线式电网

（b）

（a）单回路干线式；（b）双回路干线式

树干式配电网络的特点是接线比较灵活,易于增加或减少配电变电所的数目，比放射式网络使用的设备少，可使网络简化。

任何一个配电所中的变压器均有切断设备，当某一台配电变压器故障时，并不影响其他配电所的供电。

当主干线上发生故障时，连接这条主干线上的负荷均要停电。

通常用来配电给III及负荷，每条干线上安装的变压器约5台以，总容量不超过2000kVAo

三、多回路配电网

多回路式配电网是指自配电所引岀多回配电线路（一般是平行敷设的）接到受电端，正常时各条配电线路并列运行，平均分担全部负荷，当一条配电线路有故障时，可自动将其切断隔离，其余的配电线路有足够容量承担全部负荷，如图GYPD00101001-3所示。

多回路式配电网至少有两回配电线路，但一般为3-4路或更多回路。

多回路式配电网比放射式配电网可靠性髙，一回配电线路故障时，不会造成用户停电，有需要时还可达到在第二回配电线路故障时不造成用户停电的要求。

电缆配电网故障测寻和故障修复时间较长，故常采用这种多回线的结构。

多回线式配电网的主要缺点是继电保护配置比放射式配电网的要复杂。

四、环式配电网

环式配电网是指配电变电站引岀的配电线路连接成环形，每个用电点各自环上不同部位接出，如图（GYPD00101001-4所示）。

简单的环式配电网是两回配电线路自同一（或不同）配电变电站的母线引出，利用联络断路器（或分段断路器）连接成环，每个用电点自环上T形或n形支接。

当环路上某区段发生故障时，利用分段断路器切换隔离后，其他区段上的负荷可继续供电，这是环式配电网的特点。

页脚将联络断路器经常断开，只有当某区段发生故障或停电作业时才倒换为闭合的运行方式，称为常开环路方式；而将联络断路器经常闭合的运行方式称为常闭环路方式。

环网正常运行时一般采用开环运行其优点是可提髙供电可靠性，减少短路电流、降低线损。

五、混合式配电网络

这种网络的接线具有公共备用干线和工作干线的混合式配电网络。

正常运行时由3〜10kV的各条于线供电给齐配电变电所，公共备用干线（见图1-9中的虚线）

经常处于不带电状态。

当工作干线的每一段发生故障或检修时，将分段断路器QF1和该段进线端断路器QF2断开，手动或自动投入备用干线，即可恢复供电。

具有公共备用干线的混合式配电网络的特点是供电可靠，可满足II级负荷的需要，如果备用干线由另一电源供电，而且采用自动投入装置时，可满足I级负荷的需要。

苴缺点是敷设线路和建造配电变电所需要的投资很大，所以在选择这种网络接线时，一泄要进行经济技术方而的比较。

第三节配电网供电方式

一、配电网的基本要求

1.安装技术要求

配网的第一要保证持续配电。

因为电能的生产、供应和用电几乎是瞬间同时完成的，电能的中断或减少会直接影响国民经济生产各部门及人们生活需要。

因此必须对配电设备和用户实施不间断配电。

配电网的第二要及时发现网络的非正常运行情况和设备存在的缺陷情况。

因为网络处于异常运行情况或设备存在某些缺陷时，配电网还是可以继续运行一段时间，但是不及时发现这些问题就会使用运行环境的恶化，导致发生电力事故。

配电网的第三要能够迅速隔离故障、最大限度地缩小停电用，满足灵活供电需要。

国为一回发生故障（如短路），断路器就会跳闸，如果重合不成就会造成较大而枳的停电，此时，需要迅速发现并隔离故障，缩小停电用。

保证其他用户可以继续安全、可靠用电。

2.电能质量要求

让用户接受合格的电能是对配电网提出的电能质量要求。

衡量电能质量的指标通常是电压、频率和波形，在配电网中电压和波形显行尤为重要。

（1）频率。

我国频率的额立值是50Hz,,频率的偏差一般允许为土0.2Hz,维持电网频率的任务应该由发电厂的一次调频和二次调频系统来完成，但这是指电网在最大岀力（即供应电能的能力）的情况下进行，一旦电网出现过载，超过调频系统的承受围时，变电站就会启动按频率自动减负荷装置，分级、有效地切除负荷以保证频率在额定值附近。

因为，频率偏差大，将影响用户的产品总产虽:

和质疑，影响电子设备工作的准确性，增大变压器和异步电机的励磁无功损耗，将影响发电厂的岀力和电网稳定，甚至造成汽轮机叶片损伤或断落事故。

（2）电压。

各级电压等级应维持在额左值附近，但允许有一个偏差。

1）20kV〜10kV的中压配电网和电力用户为±5%

2）380V的低压压配电网和电力用户为±7%

3）220V的电力用户为一10%〜+7%

理想的供配电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦波电压。

由于供配电系统存在阻抗、用电负荷变化和负荷性质差异等因素，实际供配电电压总是与理想电压之间存在差偏差，而实际用电设备均按额立电压设计，电压过低时，电动机绕组中电流增大，温升增加，效率降低，寿命缩短，甚至烧坏电动机：

客戸的电热设备会减少发热量而引起产量和质量的

页脚降低：

白炽灯泡发光效率降低，电子设备不能正常工作。

电压过髙时，危及电气设备的绝缘,使其遭受损坏：

在某种情况下，由于变压器的铁蕊饱和还可能引起高频谐振，引起事故。

无论电压偏高还是偏低都将影响用电设备运行的技术指标和经济指标，甚至不能正常工作，为此。

规程对电压偏差已有明确规定，应当注意监视和适当调准。

（3）波形。

三相电压和三电流的波形应该是对称的匸弦波形。

但髙频负荷、冲击负荷和晶