第1讲-配电网概论

配电网理论及应用配电网理论及应用第一讲配电网介绍电气工程学院何正友杨健维电气工程学院何正友，杨健维许继电气2014年9月《配电网理论与应用》主要教学内容：1.配电网简介2.配电网络建模与拓扑分析-简化模型、元件模型、负荷模型配电网潮流计算配电网状态估计3.配电网潮流计算；4.配电网状态估计5.配电网可靠性分析；6.配电网武功补偿与无功优化5.配电网可靠性分析；6.配电网武功补偿与无功优化7.配电网电能质量；8.小电流接地系统故障选线9.配电馈线自动化10配电网故障定位隔离与供电恢复EPSI110.配电网故障定位、隔离与供电恢复本讲内容：配电网简介1.1电力系统及电网1.2配电网拓扑结构1.3配电网中性点接地方式1.4配电自动化系统EPSI1.1电力系统及电网国家电力公司五大发电集团+四小豪门五大发电集团有华能国电大唐华电有华能、国电、大唐、华电、中电投小豪门四小豪门：华润电力、国华电力、国投电力、中广核EPSI电力系统及电网国家电网公司东北电网公司各区域电网公司电网：西北电网公司华北电网公司电网公司电网：电网司1）国家电网公司华北电网（山东，北京，河北，山西，天津）华东电网（上海，江苏，浙江，安徽，福建）华中电网（河南湖北湖南江西四川重庆）西藏电网（代管）华东电网公司华中电网公司贵州台湾华中电网（河南、湖北、湖南、江西、四川、重庆）东北电网（辽宁，吉林，黑龙江，内蒙古的赤峰和通辽）西北电网（陕西，甘肃，宁夏，新疆，青海）2）南方电网公司南方电网公司云南广东台湾广西EPSI超高压输变电公司、电力财务公司，广东、云南、广西、贵州和海南电网公司。海南1.1电力系统及电网华北东北ACDC新疆西北华北山东西藏ACDC山东西藏BacktobackorDCBacktobackACBacktoback川渝华中华东AC3DCACDC3DCACDC南方福建Backtoback超大型同步电网EPSI同步电网中国的电网------人类创造的最复杂、最庞大的工业系统之一！1.1电力系统及电网输电线路升压站枢纽降压站发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变太阳能发电EPSI第6页第6页输电传输电力1.1电力系统及电网输电网：传输电力EPSI电分电力配电网：分配电力许继电气1.1电力系统及电网配电网电压等级可分为：（1）高压配电网——35kV,110kV（1）高压配电网35kV,110kV（2）中压配电网——10kV,6kV（3）低压配电网——0.38kV,0.22kV（4）高压输电网——220kV及其以上（5）超高压输电网——330/500/750kV（6）特高压输电网——1000kV及以上（6）特高压输电网1000kV及以上注：我国大部分电网的电压序列是500/220/110/35/10/0.38kV，注：我国省会城市和沿海大中城市基本建成220kV外环网或双网。西北电网的电压序列分别为750/330/110/35/10/0.38kV和220/110/35/10/0.38kV。EPSI第9页第9页问题：为什么要分那么多等级？1.1电力系统及电网其他国家配电网电压等级：美国：34.5kV/23.9kV/14.4kV/13.2kV/12.47kV/(4.16kV)/110V俄罗斯：俄罗斯：110kV、35kV、20kV、10kV、0.4kV、220V英英国：132kV、33kV、11kV、415/240V法国：20kV、04kVEPSI第10页第10页20kV、0.4kV1.1电力系统及电网配电网负荷等级：一级负荷：停电造成死亡的、重大经济损失或重大政治影响的。级负荷停电造成死亡的重大经济损失或重大政治影响的二级负荷：停电造成较大经济损失或较大政治影响的。三级负荷：其它一级负荷中有普通一级负荷和一级负荷中特别重要的一和级负荷中特别重要的级负荷之分。一级负荷应由两个电源供电，且当其中一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受时，另个电源不应同时受到损坏。三种级负荷供电方式EPSI第11页第11页三种一级负荷供电方式1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构•电力线路的结构：架空线路结构和电缆线路结构两类。架空线路：导线：传输电能；避雷线将雷电流引入大地避雷线：将雷电流引入大地；杆塔：支持导线和避雷线；金具支持保护导线和避雷线金具：支持、保护导线和避雷线，连接和保护绝缘子架空线路是将导线架设在电杆上。一般采用放射式供电形式。成本低、投资少施工周期短容易维护及检修容易查找故障EPSI投资少、施工周期短、容易维护及检修、容易查找故障。架空线路是配电网的主要拓扑形式。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路架空线路的配电网络主要的拓扑形式：放射形、环网形（手拉手）、三电源点环网接线、四电源点环网接线、复杂网络（3分4连）等。1.单电源放射型接线方式EPSI1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路a段发生故障，则整条线路停电。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路b段发生故障，通过分上一级开关切除故障线路，但影响与其并列运行的其他段线路，造成停电范围扩大。行的其他段线路，造成停电范围扩大。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路c段故障，通过分该段电源侧开关切除故障线路，保证正常线路继续供电。供电EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路2.双电源环网形（手拉手）接线方式两个电源点之间用两条放射形线路通过联络开关连接可实现整条线路两个电源点之间用两条放射形线路通过联络开关连接，可实现整条线路互带或部分线路互带。在正常运行方式时一般联络开关处于断开位置，开环运行。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路一个电源点失电，可通过合联络开关将失电线路切换到另一条线路，实现负荷转带。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路亦能解决因分支线路开关电源侧故障而引起的停电范围扩大化问题。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路3.三电源环网形（手拉手）接线三个电源点之间每两个变电站由两条线放射形线路通过联络开关相连接，构成环网，形成互相支援的格局。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路问题：哪四种途径？问题：哪四种途径？当因C站所在线路发生故障a,引起全线路停电，则可先分S6将故障区间隔离另通过以下四条途径恢复对非故障区间供电EPSI西南交通大学电气工程学院间隔离，另通过以下四条途径恢复对非故障区间供电：1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路(a)通过合联络开关L2，将失电线路切换到A站所带线路，实现负荷转带。(b)通过合联络开关L3，将失电线路切换到B站所带线路，实现负荷转带。EPSI西南交通大学电气工程学院(b)通过合联络开关L3，将失电线路切换到B站所带线路，实现负荷转带。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路(c)通过分S7，合联络开关L2，将S7以后的负荷由A站转带；合联络开关L3，将其余失电线路负荷由B站转带。EPSI西南交通大学电气工程学院(d)通过分S5，合联络开关L3，将S5以后的负荷由B站转带；合联络开关L2，将其余失电线路负荷由A站转带。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路开关S6的负荷侧故障，则分S5、S6、S7隔离故障区间，S6电源侧线路由C站恢复送电，合联络开关L2、L3将S5、S7负荷侧无故障线路分别由A两站转带EPSI西南交通大学电气工程学院路分别由A、B两站转带。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路4.四电源环网接线问题：某电源失电，会不会引起某区域停电？两个双电源环网之间通过两个联络开关分别相连，使4个站所带的每条线路除本站所在电源外均可通过联络开关与另几个电源点相连其EPSI一条线路除本站所在电源外，均可通过联络开关与另几个电源点相连。其故障隔离与转带方法与三电源点环网接线相似。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--架空线路架空线路5.复杂网络-3分4连接线方式1/3其他变电站其他变电站1/3其他变电站其他变电站10kV10kV配电网配电网—3分段4连接1/31/3主干线路由分段开关分为主干线路由分段开关分为33部分每一段都通过联络开关和其部分每一段都通过联络开关和其1/3变电站变电站1/3变电站变电站部分，每一段都通过联络开关和其部分，每一段都通过联络开关和其他配电线路相连，正常工作时联络他配电线路相连，正常工作时联络变电站变电站10kV干线10kV连接线变电站变电站10kV干线10kV连接线开关处于分闸状态，当发生事故时，开关处于分闸状态，当发生事故时，联络开关合闸，分别从相连的其他联络开关合闸，分别从相连的其他配电线上进行负荷转供。配电线上进行负荷转供。分段开关（分闸）联络开关（合闸）其他配电线路开关（合闸）EPSI西南交通大学电气工程学院其他配电线路开关（合闸）1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路电缆线路导线传输电能导线：传输电能；绝缘层：使导线与导线、导线与包护层互相绝缘相缘包护层：保护绝缘层电缆敷设方式•电缆敷设方式：•1）直接埋在地下的直埋式•2）专用的电缆沟敷设2）专用的电缆沟敷设•3）排管敷设•4）隧道敷设5）水下敷设电缆线路主要指直接埋设地下的配电线路与架空线路相比其受外界•5）水下敷设EPSI电缆线路主要指直接埋设地下的配电线路。与架空线路相比，其受外界的因素影响较小。但成本高，投资费用大，故障地点较难确定，有时造成用户较长时间停电。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路电缆网络的拓扑形式：主要有单放射式、单环网式、双放射式双环网式等网络构成形式双放射式、双环网式等网络构成形式。1单放射式接线1.单放射式接线由一个电源点放射状串联连接多个用户。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路高压侧故障时，与架空线路放射形接线方式的故障处理相类似。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路当任用户的低压侧或负荷侧发生故障时只需分该用户负荷侧开当任一用户的低压侧或负荷侧发生故障时，只需分该用户负荷侧开关，将故障隔离，其余用户恢复供电。EPSI西南交通大学电气工程学院问题：某段高压侧故障时停电范围？1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路2.单环网接线方式与架空线路的双电源环网接线方式类似，两个电源点形成环网供电，并环运行。EPSI西南交通大学电气工程学院1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路（a）故障处理与架空线路的双电源环网接线方式类似;（b）负荷侧故障处理与单放射接线方式相同EPSI西南交通大学电气工程学院（b）负荷侧故障处理与单放射接线方式相同。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路3.双放射接线自一个变电站或开闭所的10kV不同母线引出双回路线，相当于在单放射式接线的基础上又增加了一套设备。该方式的故障处理方法与单放射式相似。EPSI西南交通大学电气工程学院接线的基础上又增加了套设备。该方式的故障处理方法与单放射式相似。1.21.2配电网拓扑结构配电网拓扑结构--电缆线路电缆线路4.双环网接线方式将两个不同变电站的双放射线路连接起来，开环运行。其供电可靠性得到了充分的保证。故障处理方法与单环网方式相似。EPSI西南交通大学电气工程学院性得到了充分的保证。故障处理方法与单环网方式相似。1.2