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【走进·电力】配电网知识详解(一)

成蜀电力集团2019-09-10 13:59:18

一、 配电网的定义


在电力系统中,由变电站和各种电压等级的送(输)、配电线路组成的网络,称为电力网。电力网是发电厂和用户之间必不可少的中间环节,也是电力系统中的一个重要组成部分。电力网按输变电层次可分输电网和配电网。

从电力系统中送电网内的降压变压器二次侧(包括第三绕组)接受电能处起,中间经过配电、变压、控制及接户等环节,将电能送至用电负荷点所形成的电力网,统称为配电网。它是电力系统的重要组成部分,将电力系统中的电能通过配电网分配送至用电负荷点称为配电。电力系统中配电网示意图见上。




二、配电网的分类


Q/GDW156—2006 《城市电力网规划设计导则》规定配电网的电压等级分三类:高压配电网(35、66、110kV)、中压配电网(10、20kV)、低压配电网(380/220V)。国外高压配电网的电压还有275(230)、138 (132)kV 及60kV 等几种。随着城市建设的发展,用电负荷密度的增加,中压配电网有发展为20kV 的趋势。



三、 配电网的供电制式


1.高压、中压配电网的供电制式,通常采用三相三线制,如上图所示。三相在线路中的排列方式为垂直排列、水平排列和三角形排列。

(1)垂直排列方式。主要用于双回路配电线路,两个回路的导线分别悬挂于杆塔两侧。这种排列结构紧凑,节省投资,但是杆塔较高,增加雷击机会,而上下层导线容易相互接近而发生相间闪落。因此这种排列的运行可靠性较低,根据排列方式不同可分为正六边形、伞形、倒伞形、平行形等。

(2)水平排列方式。水平排列有两种布置方式:一种是对于10kV 和35kV 配电线路中跨越杆、跨越直线杆等,应用两根杆与横担组成门型结构,导线使用悬式绝缘子固定于横担上,杆顶可以设置两根避雷线。这种杆塔能承受较大的负载。

(3)三角形排列。三角形排列方式常有三种布置方法,线路采用针式绝缘子、线路采用悬式绝缘子、杆顶可设置避雷线。

2.低压配电网的供电制式,低压配电线路采用三相四线制(DN)、三相三线制(YN)和单相两线制。     

为适应用户不同的需要,大多数采用三相四线制方式供电,如上图所示。因为这种供电制式能够提供两种不同的电压线电压和相电压,即三相中任意两相的电压为380V,三相中任意一相和中性线的电压为220V。380V 电压等级几乎世界通用,但美国有单相三线制120/240V、三相四线制的115/200V、127/220V、266/460V,而日本有单相三线制100/200V、三相四线制的115/200V。

值得说明的是220V 单相回路两根线中的一根称为“相线”或“火线”,而另一根线称为“零线”。“相线”和“零线”均是电力部门提供的工作电路。日常工作中还常用到“地线”,它每隔一段重复接地,不用于工作回路,只作为保护线。利用大地的绝对“0”电压,当设备外壳发生漏电,电流会迅速流入大地,即使发生地线有开路的情况,也会从附近的接地体流入大地。



四、 配电网的构成


配电网由配电线路,开关站和配电站或杆架式变压器、各种开关设备、保护装置及自动控制设备等构成。



五、配电线路


 配电线路有架空线路和电缆线路两种。架空线路按电压等级可分为高压和低压架空线路,电压超过1kV 为高压线路,低于1kV 为低压线路。

架空配电线路由基础、电杆及横担、导线、绝缘子、拉线、接地装置、线路金具等元件,以及柱上断路器、隔离开关、配电变压器、跌落式熔断器等电气设备组成。

1.基础

杆塔基础是将杆塔固定在土壤中的地下装置和杆塔自身埋入土壤中起固定作用部分的统称。输电线路的杆塔基础起着支承杆塔全部荷载的作用,并保证其杆塔在运行中不发生下沉或在受外力作用时不发生倾覆或变形。

架空配电线路的基础分电杆(混凝土电杆及钢杆)基础和铁塔基础两种。

2.杆塔

杆塔主要用来支持导线、避雷线、绝缘子及横担。使导线保持对地以及其他设施(如建筑物、公路、铁路、船桅、管道、电力线、通信线等)应有的安全距离外;还承受导线、避雷线、其他部件本身的重力及冰雪、侧面风的压力等。对于转角、终端杆塔还要承受导线、避雷线角度张力和不平衡张力,因此对于杆塔的要求,是必须有足够的机械强度。

配电线路的杆塔的投资约占送电线路总投资的30%~50%,因此,它是配电线路极为重要的组成部分。

在架空线路中,根据电杆的作用和安装方式可分如下几种类型的杆塔。

(1)直线杆。直线杆(Z),又称中间电杆。位于线路直线部分,它是两耐张杆之间的电杆,安装在配电线路的直线段上,一般都用于线路直线中间部分。在平坦地区,使用率占线路电杆总数的80%左右。直线杆的导线是用悬垂线夹和悬垂绝缘子串挂在横担下或用针式绝缘子固定在横担上。它主要承受垂直荷载及线路侧面的风荷重。

高压配电线路直线杆的导线可采用三角排列方式或桥顶形横担。对边相和中相导线之间的距离有一定的调节空间,有利于减小横担的尺寸。

下图所示为配电线路混凝土直线杆(三相三线制)杆顶结构图。

(2) 耐张杆。为限制倒杆或断线等事故波及较大范围,需要把线路的直线部分划分成若干个耐张段,在耐张段的两端安装耐张杆。耐张杆(N),又称承力杆,如下图所示。安装在其上的导线用耐张线夹和耐张绝缘子串或蝶形绝缘子固定在电杆上。耐张绝缘子的位置几乎是平行地面的,电杆两边的导线用弓子(又称引流线或跳线)连接起来的。它在正常工作条件下承受线路侧面的风荷重和承受导线、地线的拉力,在事故情况下承受线路方面的导线荷重。

相邻耐张杆之间的线路称耐张段,如下图所示。耐张杆将一条线路分解为若干个线段,是根据线路走向及地形情况而定的,如在转角、跨越江河、公路、山坡等处常要设耐张杆。

根据GB50061—2010 《66kV 及以下架空电力线路设计规范》规定,耐张段的长度宜符合下列规定:①35kV 和66kV 架空电力线路耐张段的长度不宜大于5km;②10kV 及以下架空电力线路耐张段的长度不宜大于2km。

转角杆(J),用于线路走向改变的转弯处,分直线形和转角形两种,直线形在线路转角角度小于15°时才能采用。当线路转角大于15°时应按耐张杆形安装。

终端杆(D),用于配电线路的首端及末端。它是耐张杆的一种,在正常工作条件下能够承受线路方向全部导线的荷重及线路侧面的风荷重。

分支杆(F),又称分歧杆,也有称配电线路T 接杆。它安装于分支线路与主配电线路的连接处,是分支线路的终端杆,主要承受分支线方向的全部拉力,因而在分支杆上还装有拉线,以平衡分支导线的拉力。分支杆在主干线方向上可以是直线形或耐张形杆,在分支线方向上时则需用耐张形杆,并应能承受分支线路导线的全部荷重。

跨越杆,安装在跨越铁路、公路、河流和其他电力线等大跨越的地方。为保证导线具有必要的悬挂高度,一般此类电杆要加高;为加强线路安全,保证其具有足够的强度,通常都加装有拉线。

杆塔除按上述分类外,按其结构形式还可分为单杆结构和Л 型杆结构,一般情况下,配电(农村)电网中均采用单杆结构形式,Л 型杆(也称门形杆)只在特殊跨越处采用。根据制造材料分,常用的有混凝土(圆形、方形)水泥电杆、金属杆塔(如角钢结构铁塔、钢管塔、钢管格构式)。

方形混凝土电杆安装实景如下图所示。

钢管塔具有与环境协调的设计理念,常用耐张钢管杆安装实景如下图所示。

配电网中普遍使用混凝土水泥电杆(简称水泥杆)及金属杆塔。混凝土水泥电杆,分等径杆和锥形(又称拔梢杆),前者主要用于架设35kV 及以上电压等级的大截面导线线路。等径水泥杆直径通常以30mm 为主,也有直径为400mm 的,考虑到运输和制造方便的问题,生产时一般每根以9、6、4.5m 为标准,使用时在施工现场通过焊接(或法兰盘)等连接方法组合成实际要求的高度。锥形水泥杆可分8~15m 多种规格。其锥度为1/75。单杆允许弯矩为3476N·m。



本文摘自中国电力出版社

《配电线路设计施工运行与维护(第二版)》

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