配電自動化接線模式()修改課件

,,,,,,,,,North China Electric Power University,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,,page,*,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,,page,*,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,配電自動化,,2,配電網接線模式,,華北電力大學,,,輸配電系統(tǒng),,研究所,,,,,,,主要內容,中壓配電網典型接線模式分析,,部分國家或地區(qū)的中壓配電網實例,,用戶的供電模式及可靠性分析,,page,2,,一般城市的網絡由,架空線和電纜線混合組成,。在研究一個特定的供電區(qū)域內的,10kV,配電網的網絡結構時，我們采取架空線路和電纜線路分開進行分析研究的方法。,10kV,配電網接線模式分析,,page,3,1,架空線路,1.1,單電源線輻射接線模式,,1,架空線路,1.1,單電源線輻射接線模式,10kV,配電網接線模式分析,page,4,單電源線輻射接線模式,這種模式適用于,城市非重要負荷,架空線和,郊區(qū)季節(jié)性用戶,。干線可以,分段,，其原則是：一般主干線分為,2-3,段，負荷較密集地區(qū),1km,分,1,段，遠郊區(qū)和農村地區(qū)按所接配電變壓器容量每,2-3MVA,分,1,段，以縮小事故和檢修停電范圍。,,單電源線輻射接線的優(yōu)點就是,比較經濟,，配電線路和高壓開關柜數(shù)量少、,投資小,，新增負荷也比較方便。但其缺點也很明顯，主要是,故障影響范圍較大,，,供電可靠性較差,。當線路故障時，部分線路段或全線將停電；當電源故障時，將導致整條線路停電。,,對于這種簡單的接線模式，由于不存在線路故障后的負荷轉移，可以不考慮線路的備用容量，即每條出線（主干線）均可以,滿載運行,。,,page,5,1.2,不同母線出線的環(huán)式接線模式,,10kV,配電網接線模式分析,page,6,不同母線出線的環(huán)式接線模式,不同母線的環(huán)式接線模式（單聯(lián)絡）有,兩個電源,（可以取自同一變電所的不同母線段或不同變電所）。它適用于,負荷密度較大,且,供電可靠率要求,高的城區(qū)供電，運行方式一般采用開環(huán)。,,這種接線的最大優(yōu)點是,可靠性比,單電源線輻射接線模式大大,提高,，接線清晰、運行比較靈活。線路故障或電源故障時，在線路負荷允許的條件下，通過切換操作可以使非故障段恢復供電。但由于考慮了線路的備用容量，,線路投資,將比單電源線輻射接線有所,增加,。,,在這種接線模式中，線路的,備用容量為,50%,，即正常運行時，每條線路最大負荷只能達到該架空線允許載流量的,1/2,。若系統(tǒng)中一條線路的電源出現(xiàn)故障時，可將聯(lián)絡開關閉合，從另一條線路送電，使相應供電線路達到滿載運行。,page,7,1.3,不同母線三回饋線的環(huán)式接線模式,,10kV,配電網接線模式分析,1.3,不同母線三回饋線的環(huán)式接線模式,page,8,不同母線三回饋線的環(huán)式接線模式,網絡中有,三個電源,（可以取自同一變電所的,2,段母線和不同變電所）。正常運行時聯(lián)絡,開關都是打開的,，當線路,1,出現(xiàn)故障時，聯(lián)絡開關,1,閉合，由線路,2,送電；當線路,2,出現(xiàn)故障時，或聯(lián)絡開關,1,閉合由線路,1,送電，或聯(lián)絡開關,2,閉合由線路,3,送電；當線路,3,出現(xiàn)故障時，聯(lián)絡開關,2,閉合，由線路,2,送電。可見，在正常運行時，每條線路均應留有,50%,的裕量,。所以，單從經濟角度分析時，這種接線模式和不同母線出線的,環(huán)式接線一樣,。,page,9,1.4,分段聯(lián)絡接線模式,,,10kV,配電網接線模式分析,1.4,分段聯(lián)絡接線模式,,2,分段,2,聯(lián)絡,page,10,分段聯(lián)絡接線模式,,3,分段,3,聯(lián)絡,page,11,兩分段兩聯(lián)絡接線模式,這種接線模式，通過在干線上加裝分段斷路器把每條線路分段，并且每一分段都有聯(lián)絡線與其他線路相連接，當任何一段出現(xiàn)故障時，均不影響另一段正常供電，這樣使每條線路的故障范圍縮小，,提高可靠性,。,,這種接線每條線路應留有,1/3,或,1/4,的備用容量,。與不同母線出線的環(huán)式接線模式和不同母線三回饋線的環(huán)式接線模式相比，兩分段兩聯(lián)絡的接線模式提高了架空線的利用率（由,1/2,到,2/3,），但由于需要在線路間建立聯(lián)絡線，加大了線路投資。,,這種接線模式可應用于城網大部分地區(qū)，聯(lián)絡線可以就近引接，但須注意要不同變電站配出線或同一變電站的不同母線出線間建立聯(lián)絡。,page,12,,一般地，對于,N,分段,N,聯(lián)絡配電網，每條饋線只需要留有對側線路負荷的,1/N,作為備用容量就可滿足,N-1,準則要求，因此,N,分段,N,聯(lián)絡配電網的最大利用率可達到,[N/(N+1)]%.,顯然，“手拉手”環(huán)狀網可看做是,N,分段,N,聯(lián)絡配電網當,N=1,時的特例。,,page,13,1.5,雙,T,接線模式,,,10kV,配電網接線模式分析,1.5,雙,T,接線模式,page,14,雙,T,接線模式,:,這種接線模式屬于架空線路中較為常見的,雙電源接線模式,，使客戶可以同時,得到兩個方向的電源,，即正常方式下，雙側電源同時為客戶供電，在客戶側，再配合以兩臺（甚至多臺）,10kV,變壓器同時運行，就可以滿足從主干線路到,10kV,配電變壓器的整個,網絡的,N-1,要求,，對客戶供電可靠性較前幾種模式有很大提高。其主干線路的負載率應控制在,50%,左右,。,,這種網絡模式適合應用于對,供電可靠性要求較高,且,專用戶較多,，以及允許架空線路供電的,工業(yè)開發(fā)區(qū)、產業(yè)區(qū),等區(qū)域，相對于電纜網絡投資省，而且可以保證較高的供電可靠性。,page,15,2,電纜線路,,電纜線路同樣具有若干類具有代表性的接線模式，如單電源線輻射接線、不同母線出線的環(huán)式接線、不同母線出線連接開閉所接線、不同母線環(huán)網接線（三座開閉所）和主備接線模式。,,2,電纜線路,10kV,配電網接線模式分析,page,16,2.1,單電源線輻射接線模式,10kV,配電網接線模式分析,page,17,單電源線輻射接線模式,和架空線的單電源線輻射接線一樣，電纜線路的單電源線輻射接線的優(yōu)點就是比較經濟，配電線路較短，投資小，新增負荷時連接也比較方便。,,缺點也很明顯，主要是,電纜故障多為永久性故障,，故障影響時間長、范圍較大，,供電可靠性較差,。當,線路故障時會導致全線停電,；當電源故障時也將導致全線癱瘓。,,對于這種簡單的接線模式，不考慮線路的備用容量，即每條出線（主干線）均是,滿載運行,。,,page,18,2.2,不同母線出線的環(huán)式接線模式,,10kV,配電網接線模式分析,2.2,不同母線出線的環(huán)式接線模式,page,19,不同母線出線的環(huán)式接線模式,與架空線的不同母線的環(huán)式接線一樣，電纜線路的這一接線形式中有兩個電源（可以取自同一變電所的,2,段母線或不同變電所），正常情況下，一般采用開環(huán)運行方式，其供電可靠性較高，運行比較靈活。,,在實際應用中，正常運行時，每條線路均留有,50%,的裕量,。,,在供電可靠性要求較高的地區(qū)均可采用,.,,可以在雙電源用戶較多的地區(qū)采用,雙環(huán)網,提高供電可靠性。,page,20,2.3,雙電源雙輻射接線（電纜）,,,10kV,配電網接線模式分析,2.3,雙電源雙輻射接線（雙環(huán)）,page,21,,雙電源雙輻射接線（電纜）,,特點：適于向對供電可靠性有較高要求的用戶供電。這種接線模式可以使客戶同時得到,兩個方向的電源,，滿足從上一級,10kV,線路到客戶側,10kV,配電變壓器的整個網絡的,N-1,要求,，供電可靠性很高。,,適用場合：適用于對供電可靠性要求很高的供電區(qū)域，如城市核心區(qū)，,重要負荷區(qū)域,等。,,page,22,2.4,兩聯(lián)絡雙∏接線模式（電纜）,,,10kV,配電網接線模式分析,2.4,兩聯(lián)絡雙∏接線模式（電纜）,,2.4,兩聯(lián)絡雙∏接線,模式,（電纜）,,page,23,,兩聯(lián)絡雙∏接線模式（電纜）,,特點：類似于架空線路的,分段聯(lián)絡接線,模式，當其中一條線路故障時，整條線路可以劃分為若干部分被其余線路轉供，供電可靠性較高，運行較為靈活。,,適用場合：它適用于城市核心區(qū)、繁華地區(qū)，負荷密度發(fā)展到相對較高水平的區(qū)域。,,兩聯(lián)絡雙∏接線,模式,（電纜）,,page,24,2.5,不同母線出線連接開閉所接線模式,,10kV,配電網接線模式分析,2.5,不同母線出線連接開閉所接線模式,,2.5,不同母線出線連接開閉所接線模式,,page,25,不同母線出線連接開閉所接線模式,這種接線模式實際上就是從同一變電所的不同母線或不同變電所引出主干線連接至開閉所，再從開閉所引出電纜線路帶負荷（一般從開閉所出線的電纜型號比主干線電纜型號小一些）。在這里每個開閉所具有兩回進線，開閉所出線采用輻射狀接線方式供電。開閉所出線間也可以,形成小環(huán)網,，進一步提高可靠性。,,為了滿足,N,－,1,準則，當開閉所兩回進線中的,一回進線,出現(xiàn),故障,時，另一回進線應能帶起,全部負荷,，這樣正常運行時，每回進線應有,50%,的備用容量,。開閉所的容量可按一回進線的安全允許容量來選擇。在開閉所出線為放射狀時，開閉所的出線均可滿載運行。,,,用于負荷中心距電源較遠，或出線倉位、線路走廊困難時。,page,26,2.6,不同母線環(huán)網接線（三座開閉所）模式,,,2.5,不同母線出線連接開閉所接線模式,,10kV,配電網接線模式分析,page,27,不同母線環(huán)網接線（三座開閉所）模式,這種接線形式是指來自同一變電所不同母線或不同變電所的三條主干線，分別連接三個開閉所，每個開閉所之間均設有聯(lián)絡線。正常運行時，開閉所的母聯(lián)均斷開運行。,,為了提高可靠性，每條主干線留有,1/3,的備用容量。當一條主干線出現(xiàn)故障時，將其所供開閉所的兩個母聯(lián)都閉合，使故障線路所帶的負荷平均分配到另外兩條主干線。,page,28,2.7,“,N-1,”,主備接線模式,,“,N-1,”,主備接線模式,,所謂,“,N-1,”,主備接線模式，就是指,N,條電纜線路連成電纜環(huán)網，其中有,1,條線路作為公共的備用線路正常時空載運行，其它線路都可以滿載運行，若有某,1,條運行線路出現(xiàn)故障，則可以通過線路切換把備用線路投入運行。,page,29,,10kV,配電網接線模式分析,2.7,“,N-1,”,主備接線模式,page,30,“,4-1,”,主備接線模式,,,page,31,“,N-1,”,主備接線模式,該種模式隨著,“,N,”,值的不同，其接線的運行靈活性、可靠性和線路的,平均負載率均有所不同,，一般以,“,3-1,”,和,“,4-1,”,模式比較理想，總的線路利用率分別為,67%,和,75%,，,“,5-1,”,以上的模式接線比較復雜，操作也比較繁瑣，同時聯(lián)絡線的長度較長，投資較大，線路載流量的利用率提高已不明顯。,,“,N-1,”,主備接線模式的優(yōu)點是供電可靠性較高，線路的理論利用率也較高。該方式適用于負荷,發(fā)展已經飽和,、網絡按最終規(guī)模一次規(guī)劃建成的地區(qū)。,,page,32,2.8,末端環(huán)網,“,3-1,”,環(huán)網接線模式,,,10kV,配電網接線模式分析,page,33,末端環(huán)網,“,3-1,”,環(huán)網接線模式,此種接線模式正常運行時每條線路各承擔,2/3,線路負荷，并將,3,條線路中的,1,條（如線路,B,）按負荷均勻地分為甲、乙兩段，并與其余,2,條線路在末端進行環(huán)網，在各聯(lián)絡開關房分別設立環(huán)網開環(huán)點。,,本接線的特點在于通過合理調整環(huán)網網架，每條線路都無需走回頭路進行環(huán)網，而改在不同電源線路間進行,末端,環(huán)網，從而避免了較長的專用聯(lián)絡電纜。另外，該方式,避免了兩條線路滿載而一條線路空載的運行情況,。,,該模式的缺點是故障時線路之間的負荷轉移較復雜，并且只適合于,“,3-1,”,主備模式，若條件具備，不失為一種較好的電纜配網接線模式。,,2.8,末端環(huán)網,“,3-1,”,環(huán)網接線模式,,page,34,互為備用的主備接線模式,,10kV,配電網接線模式分析,2.9,互為備用的主備接線模式,,page,35,互為備用的主備接線模式,在該模式中，每一條饋線都在線路,中間以及末端,裝設開關互相連接。正常情況下，每條饋線的最高負荷可以控制在該電纜安全載流量的,67%,。該模式相當于架空線路的,分段聯(lián)絡接線模式,，比較適合于,架空線路逐漸發(fā)展成電纜網,的情況。,,2.9,互為備用的主備接線模式,,page,36,接線模式小結,架空線路,,單電源線輻射接線,,不同母線出線的環(huán)式接線,,分段聯(lián)絡接線,,電纜線路,,單電源線輻射接線,,不同母線出線的環(huán)式接線,,不同母線出線連接開閉所接線,,不同母線環(huán)網接線（三座開閉所）,,主備接線模式。,,接線模式小結,page,37,(,二）,部分國家或地區(qū)的中壓配電網實例,page,38,page,39,page,40,page,41,page,42,3,分段,4,連接方式（日本）,,,page,43,香港中華電力公司的典型閉環(huán)網（電纜）,,,,page,44,新加坡環(huán)式接線（電纜）,,,,page,45,(四),用戶的供電模式及可靠性分析,用戶按電壓等級的不同分為,高壓用戶,（10,kV）,和,低壓用戶,，從用戶的角度來講，最直接的電源來自于10,kV,網絡(高壓用戶)或10,kV/380V,變壓器（低壓用戶），所以,10,kV,變壓器的接線模式，以及該變壓器所處10,kV,網絡的模式,都將影響到用戶的用電可靠性。,,在不考慮低壓線路（380,V/220V）,的情況下，用戶是否能夠正常用電，取決于,10,kV,網絡,以及,10,kV,終端變壓器,是否正常工作。,page,46,根據,“,城市電網規(guī)劃設計導則,”,規(guī)定，配電網絡的供電可靠性是指設備停運時，對用戶連續(xù)供電的可靠程度，應該滿足,“,N-1,安全準則,”,。,,N-1,安全準則,:,電力系統(tǒng)的,N,個元件中的任一獨立元件（線路、變壓器等）發(fā)生故障而被切除后，應不造成因,其他元件,過負荷跳閘而導致用戶停電或其他事故。,,在不同的網絡接線方式及變壓器接線方式下，,N-1,所能夠達到的級別也不同。,,我們下面將從,用戶的角度,對不同網絡模式進行分析。,page,47,1,單側電源接線方式,在單側電源供電的配電網絡中，10,kV,終端變壓器只能夠由上級某一個高壓配電變電站供電，而且路徑也是唯一的，所以用戶也只能由一個方向電源供電。圖1-,a,和圖1-,b,分別給出了架空線路和電纜線路的單側電源供電的典型方式。,,page,48,圖,1-,a,用戶從輻射形架空線路取得單側電源,,page,49,圖,1-,b,用戶從輻射形電纜線路取得單側電源,,page,50,單側電源接線方式,這種供電模式的線路簡單、負載率可以較高，比較經濟，但供電可靠性比較低，,配電網絡無法滿足,N-1,原則,,實際運行中，無論是用戶到上一級變電站的10,kV,線路任一段發(fā)生故障，還是10,kV,終端變壓器故障都會影響到用戶的正常用電。,,用戶的停電時間,是故障的處理時間。在適當加裝了分段開關和分支開關的情況下，故障段到電源的分段可以在找到故障點并拉開相應分段開關或分支開關后恢復供電，這部分用戶的停電時間是,故障查找,和,隔離故障,時間；故障段以后的分段和分支上用戶的停電時間是,故障處理,時間（從發(fā)生故障到修復完成，恢復用戶供電的時間）。,,故障處理時間：故障查找（定位）,+,故障隔離,+,故障修復,page,51,圖,1-,c,用戶利用架空或電纜,專線,取得單側電源,,這種專線供電形式雖然就用戶來講依然是單側電源供電，但是由于無其他用戶共用（落地點少，元件少），線路簡單，在很大程度上,降低了故障發(fā)生的可能性,，所以可以具有較前兩種接線更高的供電可靠性。,page,52,單側電源接線方式,以上三種接線，,在用戶側均可以采取裝設多臺變壓器的方式，進一步提高供電可靠性。,圖2為兩臺配變的接線示意圖，在正常情況下，兩臺變壓器都運行，共同承擔總負荷；一臺變壓器故障或檢修時，其余變壓器的備用容量可以保證用戶重要負荷或全部負荷的供電。,,但是，需要,注意,的是，在前述的10,kV,線路故障時，用戶停電還是難以避免的，用戶的停電時間同前面的分析相同。,圖,2,用戶,10,kV,變壓器多臺并列接線,,page,53,2,單側電源環(huán)網接線方式,,單環(huán)網接線方式相對于單側電源的接線方式，可以滿足用戶對供電可靠性的更高要求。,單環(huán)網接線方式,page,54,圖,3-,a,用戶從,架空單環(huán)網,線路取得單側電源,,page,55,用戶從架空單環(huán)網線路取得單側電源,用戶從架空單環(huán)網線路取得單側電源接線模式，兩條架空主干線路分別來自不同的高壓變電站（或同一高壓變電站的不同母線），通過聯(lián)絡開關站相互聯(lián)絡，兩條主干線路按照負荷情況通常分為2~3段，正常方式下開環(huán)運行。,,當兩條線路的任何位置發(fā)生故障時，都可以通過開關的切換，將發(fā)生故障的線路段隔離開，其他非故障段的用戶可以通過聯(lián)絡開關向鄰近段線路轉移，恢復供電。,,故障段用戶的停電時間是故障處理時間，非故障段用戶的停電時間是故障查找和隔離故障時間。,page,56,用戶從架空單環(huán)網線路取得單側電源,該模式簡單清晰，且能夠保證10,kV,主干網絡滿足導則規(guī)定的,N-1,要求，但是從用戶的角度來講，用戶所在的分段或分支線路以及10,kV,終端變壓器（單臺配置）故障還是無法隔離，需要忍受較長時間的停電（故障處理時間）。對于重要用戶采用圖2所示的多臺變壓器并列接線方式供電，可以在變壓器故障或檢修時互為備用，提高供電可靠性。,,正常運行時，這種模式中各條主干線路負載率應在50%左右，可以滿足整條線路互倒負荷的要求，所以如果完全按照這種接線模式建設的10,kV,網絡，能夠保證上一級高壓配電變電站全停情況下的用戶供電。,page,57,圖,3-,b,用戶從不同母線的多條線路相互聯(lián)絡模式取得單側電源,,該接線模式是對手拉手接線模式的簡單擴展，當一根主干線故障時，可有多條線路作為備用，但并沒有提高正常運行時線路的負載率。,page,58,圖,3-,c,用戶從多分段多聯(lián)絡接線模式取得單側電源,,這種接線可以將線路的不同分段上的用戶負荷，同時由不同的聯(lián)絡方向轉供，這樣可以提高正常運行時線路的負載率，充分利用線路的負載能力。,page,59,單側電源環(huán)網接線方式,不同母線的多條線路相互聯(lián)絡接線模式和多分段多聯(lián)絡接線模式，雖然形式各異，但是從,N-1,的角度來講，與單線手拉手模式所能夠達到的程度是一樣的，都能夠保證導則要求的配電線路,N-1。,,而從用戶的角度講，用戶所在的主干線路段或分支以及10,kV,終端變壓器（單臺配置）故障時，用戶還是會停電，停電的時間是故障處理時間。,,page,60,圖,3-,d,用戶從電纜線路單環(huán)接線模式取得單側電源,,page,61,用戶從電纜線路單環(huán)接線模式取得單側電源,用戶從電纜線路單環(huán)接線模式取得單側電源，是較為典型的電纜接線方式，與手拉手的架空線路相比較，具有明顯的優(yōu)勢。由于各個環(huán)網點都有兩個負荷開關（或斷路器），可以隔離任意一段線路的故障，并通過開關操作恢復所有用戶的供電。,,這種接線方式在線路發(fā)生故障時，線路上所有用戶的停電時間都是故障的查找和隔離的時間。只有在終端變壓器（單臺配置）故障的時候，用戶的停電時間是故障的處理時間。,page,62,圖,3-,e,用戶,10,kV,變壓器多臺并列接線,如果在用戶側采用圖3-,e,所示的多臺變壓器并聯(lián)供電的方式，那么,整個10,kV,網絡以及10,kV,變壓器都可以滿足,N-1,的要求,，為用戶用電提供較高的可靠性保證。,,page,63,圖,3-,f,用戶從主備供電模式取得單側電源,,page,64,用戶從主備供電模式取得單側電源,“,3-1,”,主備模式與圖3-,d,單環(huán)模式比較，線路的利用率相對較高（達到67%），正常方式下，兩根運行線路可以滿負荷工作。,,從用戶供電可靠性方面來說則跟單環(huán)模式一樣，可以做到線路中任意一段發(fā)生故障，都可以把故障隔離開，用戶的,停電時間,是故障的查找和隔離的時間。,page,65,3 雙側電源接線方式,用戶的雙側電源接線方式，使用戶可以同時得到兩個方向的電源，即正常方式下，雙側電源同時為用戶供電，在用戶側，再配合以多臺10,kV,變壓器同時運行，保證用戶得到真正的,雙電源,。,,在這種供電模式下，,可以滿足從上一級高壓配電變壓器到10,kV,配電變壓器的整個網絡的,N-1,要求，供電可靠性很高,，兩條線路上任一段發(fā)生故障，都可以通過自動或人工的開關操作而保證用戶的供電。,,包括具體接線方式如下：,page,66,圖,4-,a,用戶以雙,T,型接線模式分別從兩條架空線路取得電源,,page,67,圖,4-,b,用戶利用雙放射專線取得雙電源,,page,68,圖,4-,c,用戶從兩個電纜環(huán)網取得雙電源,,page,69,圖,5,雙側電源,10,kV,變壓器接線方式,,page,70,雙側電源接線方式,圖5-,a、,圖5-,b,和圖5-,c,給出了用戶側配電的不同接線模式，幾種模式,都能夠滿足變壓器等級的,N-1,要求,。,,圖5-,a,和圖5-,b,所示的接線模式，在一條線路或變壓器發(fā)生故障時，可以通過低壓的聯(lián)絡線或分段母線提供備用。,,圖5-,c,所示的接線模式，在任意一條線路發(fā)生故障時，即可以通過高壓側也可以通過低壓側提供備用；在任意一臺變壓器發(fā)生故障時，則可以通過低壓側母線分段提供備用，相比較而言方式更為靈活。,,三種接線的變壓器容量配置視低壓負荷中的重要負荷的情況而定，若都為重要負荷，則兩臺變壓器的容量應該按照每一臺變壓器都可以帶全部負荷考慮。,page,71,圖,6-,a,雙放射開閉所供電模式,,4 開閉所接線方式,,page,72,圖,6-,b,大型開閉所供電模式,,page,73,圖,6-,c,用戶從開閉所級聯(lián)供電模式取得電源,,,,1,2,page,74,