第2章 配电网结构与规划(打印版)

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第二章 配电网结构与规划
第一节 配电网的电压等级 第二节 供电可靠性 第三节 配电网络接线方式 第四节 配电网中性点运行方式 第五节 配电设备 第六节 配电网规划设计的原则和内容
第一节 配电网的电压等级
¾高压配电网:通常35-110kV,负荷密度大可用220kV ¾中压配电网:通常6-10kV,6kV为淘汰型 ¾低压配电网:220/380V
负荷密度高的供电点,低压架空线供电半径宜控制在 150m左右,对负荷密度低和用户较分散的地区,宜控制在 200m左右,最长不宜超过400m。
第四节 配电网中性点运行方式
考虑到配电网运行的可靠性、安全性、经济 性及人身安全等因素,中性点常采用: ¾ 中性点不接地 ¾ 中性点经消弧线圈接地 ¾ 中性点直接接地 ¾ 中性点经低电阻接地
二级负荷
三级负荷
这类负荷如果突然断电,将 造成生产设备局部破坏,或 生产流程紊乱且难以恢复, 工厂内部运输停顿,出现大 量废品或大量减产,因而在 经济上造成一定损失。
不属于一级和二级负荷的电 能用户均属于三级负荷。
要求由两个独立电源供电。 而对特别重要的一级负荷, 应还应增设应急电源。
二级负荷应由两回路供电, 两个回路应尽可能引自不同 的变压器或母线段。
¾ 中压配电网中线路任何一段检修或故障而中断对负荷的供电 时,应具备转移非检修、非故障段负荷的能力;变电站中压配 电出线断路器、开关柜检修或故障时,应具备转移该线路全部 负荷的能力。
¾ 低压电网中当一台变压器或电网发生故障时,允许部分停电, 并尽快将完好的区段在规定时间切换至邻近电网恢复供电。
按照供电可靠性要求,用电负荷分为三级: ◆一级负荷
2009年计划20kV项目139个。 2009年5月,国网公司《20千伏及以下配电网工程建设预算
编制与计算标准》和《20千伏及以下配电网建设工程预算定额》 开始实施,编制和审核20kV配电网工程有了规范的依据和国家 标准。
第二节 供电可靠性
供电可靠性是指供电系统持续供电的能力。
1 供电可靠性指标
供电可靠率 在统计期间内,对用户有效供电时间总小时 数与统计期间小时数的比值,记作RS-1
31.54s
供电可靠率(%)
99.99999 (称为7个9)
99.999999 (称为8个9)
99.9999999 (称为9个9)
年均停电 时间 3.15s
0.32s
31.54ms
我国城市用户供电可靠率的目标
地区类别
供电可靠率(%)
用户年均 停电时间
一般城市地区
≥99.96
<3.5h
重要城市 中心地区
当一相接地时,非接地两相对地电压均升高 3倍,变为线电压。而 且,该两相对地电容电流也相应的增大 3 倍。
当C相接地时,系统的接地电流(电容电流)I&C 为非接地两相对地电容
电流之和。因此
ٛ IC = −(IC⋅A + IC⋅B )
ٛ
由相量图可知,IC 在相位上正好超前 UC 90°;而在量值上,由 于 IC = 3IC⋅A ,而 IC⋅A = U A′ / X C = 3U A / X C = 3IC0 ,因此
闸时,要仍能保证其它正常设备持续稳定运行和主要用 户的正常供电。
配电网结构必须满足安全可靠性、运行灵活性和经 济性三项基本要求。
1 配电网的供电网架
向高压配电网供电的供电网架,是 输电网的受端网架,担负着汇集远方电 源通过输电网送来的和本地发电厂上网 的电力,并合理地向该区域高压配电网 供电的任务。
电压等级的选择问题是一个技术经济问题。需要求随电压 增大而下降的运行成本曲线与上升的投资成本ห้องสมุดไป่ตู้线的交点。
成本
运行 成本
投资 成本
0
最佳电 压值
电压
电压等级的选择
电压与供电功率及距离的关系
电压(kV) 220 110 60 35 10 6 0.4
输送功率(kW) 100 000~500 000 10 000~50 000
供电可靠性和电压质量不高。 对重要用户可采用双辐射形接线以提高供电可靠性。
辐射形中压配电网接线 (a)单辐射形;(b)双辐射形
环形(或链式)接线
由同一变电所的不同母线或不同变电所的母线馈线连接形成配电 环网,给沿线用户配电。正常运行时,选择适当的地点采用断路器或 负荷开关开环运行;一旦环路中某区段发生故障时,利用分段隔离装 置将故障区段隔离后,其它区段可继续供电。
20kV中压供电优势: 20kV是介于35kV与10kV之间的新供电模式。 与35kV相比,20kV可降低造价、节约土地、减少电压转换环
节、集约利用廊道资源。 与10kV相比,20kV供电半径增加60%,供电范围扩大1.5倍,
供电能力提高1倍,输送损耗降低75%,通道宽度基本相当,在输 送功率相同时,可减少变电站和线路布点。
突然停电将造成人身伤亡,或在经济上造成重大损 失,或在政治上造成重大不良影响的负荷。 ◆二级负荷
突然停电将在经济上造成较大损失,或在政治上造成 不良影响的负荷。 ◆三级负荷
不属于一级和二级负荷的都为三级负荷。
各级用电负荷的供电方式按下列原则确定: ◆ 一级负荷应由两个独立电源供电
两个独立电源是指其中任一电源故障,不影响另一电 源继续供电:
供电可靠率 =(1- 用统户计平期均间停时电间时间)×100%
用户平均停电时间 用户在统计期间内的平均停电小时数
用户平均停电时间= ∑(每次停电持总续供时电间户×每数次停电用户数),h/ 户
用户平均停电次数。 用户在统计期间的平均停 电次数
用户平均停电次数=

每次停电用户数 总用户数
,次
/

× 适应负荷变化的能力较差,调度操作较复杂。
4 低压配电网接线 低压配电网由380/220V架空线路或电缆线路构成,通常采用 辐射形接线,直接给沿线用户供电。
低压互馈接线
现代低压配电网的发展趋势是:采用尽量短的低压线 路(即缩短供电半径)直接供应一个或一小片用户;实行 “小容量、密布点、短半径”的原则,配电变压器安装点 尽量靠近负荷点,以保证供电质量,降低电能损耗;配电 变压器的布点宜多而单台容量宜小。
若需要满足上级一个220kV变电所全部停电时仍能保证用户 可靠供电,则采用环形接线方式或链式接线方式。
各地区因地制宜,根据配电网不同发展时期、供电网架的 布局、中压配电网的强弱等情况,演化出其它的高压配电网接 线方式,但都以辐射形接线和环形接线为基础。
3 中压配电网接线
¾ 我国绝大多数地区的中压配电网的电压等级是10kV; ¾ 苏州新加坡工业园区的中压配电网采用20kV供电; ¾ 一些大工业企业的中压配电网也有采用6kV电压供电的。
单电源(双母线)双辐射“T”接接线 (“T”接处无断路器、隔离开关)
多电源(变电所)、多联络环形接线
双电源双辐射、“T”接接线和链式接线 (a)双电源双辐射“T”接线;(b)链式接线
高压配网各种接线的适用性
在预期负荷密度较低的地区,宜采用单侧电源辐射形接线 方式,而对预期负荷密度较高、可靠性要求也较高的地区,宜 采用双侧电源辐射接线方式。
对可靠性的要求不同划分
对供电无特殊要求,允许较 长时间停电,可采用单回路 供电。
第三节 配电网络接线方式
配电网由高压配电网、中压配电网和低压配电网组成。 ¾ 配电网正常运行时要保证电能质量合格、损耗低; ¾ 在设备检修时应尽可能不影响对用户正常供电或减少对
用户正常供电的影响; ¾ 配电网任何一个原件退出运行或发生故障导致断路器跳
≥99.99
<53min
N-1准则 判定电力系统安全性的一种准则;又称单一故障安全
准则。
按照这一准则,电力系统的N个元件中的任一独立元 件(发电机、输电线路、变压器等)无故障或因故障而被 切除后,电力系统应能保持稳定运行和正常供电,其它元 件不至于过负荷,并保证电压和频率均在允许范围内。
当这一准则不能满足时,则要考虑采用增加发电机或 供电线路等措施。
一个城市一般在城市外围构成环形 供电网架,双环网网架是比较理想的。
国内许多城市都已按当地的电网条 件、电压等级建成或规划建设500kV、 300kV或220kV的环形网架。
我国某大城市500kV供电网架规划接线
2 高压配电网接线
一般由110kV(或66kV)、35kV高压线路和变电所构成。 高压配电网的功能主要是承接输电网受端网架(即供电 网架)和本地电厂送入110kV的电力,并分配至中压配电网或 高压用户,起到承接、转供及分配电力等功能,支撑整个城市 配电网运行。 高压配电网最基本的接线形式是辐射形和环形两种。
用户平均故障停电次数。 用户在统计期间内 的平均故障停电次数
用户平均故障停电次数=

每次故障停电用户数 总用户数
,次
/

供电可靠率和平均停电时间的关系
供电可靠率(%)
年均停电 时间
99.9 (称为3个9)
99.99 (称为4个9)
99.999 (称为5个9)
99.9999 (称为6个9)
8.76h 52.56min 5.26min
3 500~30 000 1 000~10 000
200~2 000 100~1 200 100以下
输送半径(km) 100~300 50~150 30~100 20~70 15~25 4~15 0.6以下
我国中压配电网以10kV为主。 随着近年来经济的迅猛发展,用电需求急剧攀升,10kV配电 系统呈现出容量小、损耗大、供电半径短、占用通道多等劣势, 配电网建设与土地资源利用的矛盾日益显现。
配电网的供电安全采用N-1准则,即:
¾ 高压变电所中失去任何一回进线或一组降压变压器时,必须保 证向下一级配电网供电;
¾ 高压配电网中一条架空线,或一条电缆,或变电所中一组降压 变电器发生故障停运时: a. 在正常情况下,除故障段外不停电,并不得发生电压过低和设备 不允许的过负荷; b. 在计划停运情况下,又发生故障停运时,允许 部分停电,但应在规定时间内恢复供电。
四种运行方式。
1 中性点不接地
我国3~66kV系统,特别是10kV系统,一般采用中性点不接 地的运行方式。
系统正常运行时,三个相电压是对称的,各相对地电压就 是其相电压;三相对地电容电流也是对称的,其相量和为零。
正常运行时中性点不接地的电力系统
a)电路图
b)相量图
a)电路图
b)相量图
一相接地时的中性点不接地系统
根据供电需要,以辐射形、环形接线为基础演化出以下接线:
环形(双电源)接线 (a)架空线路环网(手拉手);(b)电缆线路环网
大环套小环接线
多电源环网接线
1/3和1/4环网接线
1/3环网正常运行时线路负荷率可达67%,预留1/3为备用; 1/4环网正常运行时线路负荷率可达75%,预留1/4为备用。 适合于负荷比较稳定且接近饱和,按最终规模一次建成的配电网。 9 可靠性和单环网相同,但负荷率高17%和25%;
两个电源来自不同的发电机; 两个电源间无联系,或虽有联系但能在其中任一电源 故障时另一电源自动断开两者之间的联系。 ◆二级负荷应由两回线路供电 当负荷较小或取两回线路有困难时,可由一回专用线 路供电。 ◆三级负荷对供电方式无要求
不同的用户,对供电可靠性的要求不同。
一级负荷
这类负荷在供电突然中断时 将造成人身伤亡的危险,或 造成重大设备损坏且难以修 复,或给国民经济带来极大 损失。
20kV中压供电现状
国际: 有数十个国家和地区将20kV作为中压配电网的标准电压,
并已列入IEC标准,具有成熟的技术和经验。
我国: 1996年苏州工业园区中新合作区建成国内首个20kV配电系
统,并在外资企业成功实施了20kV地下电缆供电。 2008年,国家电网公司将20kV电压等级纳入了电网系统输
配电序列,并选择在江苏进行研究和试点。 2008年江苏在全省13个地市共建成投产20kV项目49个,
根据负荷对可靠性、供电质量和区域环境协调等基本要求 的不同,中压配电网以电缆线路、绝缘导线或裸导线架空线路 组成辐射形和环形两种基本接线。
中压配电网应创造条件,满足“N-1”准则。
辐射形接线
在负荷密度不高、用户分布较分散或供电用户属一般用户 的地区,例如一般的居民区、小型城市近郊、农村地区,采用 单辐射形接线。 特点:配电线可根据用户的发展随时扩展,就近接电;
辐射形接线
指由单电源(一般是220kV变电所)馈线向一个110kV变电 所(或用户)或多个终端变电所供电的接线。
单电源辐射形接线
单电源“T”接接线
由同一电源(变电所)不同母线的2条馈线向2个以上终端 变电所供电的多“T”接接线。
双电源双辐射、“T”接或链式接线
由两个电源(变电所)的两条馈线供电,中间T接或“T”链式接线。 运行灵活性、可靠性好,适用于负荷密度较大的地区。
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