配電網、配電網設備及配電自動化概述

一、配電網概述

從輸電網或地區發電廠接受電能，通過配電設施就地或逐級直接與用戶相連並向用戶分配電能的電力網絡稱為配電系統。根據供電地域特點的不同，可分為城市配電網和農村配電網；根據配電線路的不同，可分為架空配電網、電纜配電網以及架空電纜混合配電網。

配電系統是電力系統中，由變電站、高壓配電線路、配電變壓器、低壓配電線路以及相應的控制保護設備組成。配電線路又分為架空線路和地下電纜，一般大城市（特別是市中心區）、旅遊區、居民小區等多採用地下電纜。

一次配電網絡是從配電變電站引出線到配電變壓器之間的網絡，電壓通常為6～10千伏，又稱高壓配電網絡。一次配電網絡的接線方式有放射式與環式兩種；二次配電網絡是由配電變壓器次級引出線到用戶入戶線之間的線路、元件所組成的系統，又稱低壓配電網絡。

高低壓配電資產產權情況複雜，資產所有權與運行維護可能存在不一致。配電資產數量較大，一定數量的設備資產由用戶直接投資，資產關係不屬於供電企業，其中部分用戶將電力設備資產產權過戶給供電企業；部分用戶委託供電企業代為運行維護其電力設備資產，支付代維費用，部分用戶由於各種因素不支付代維費用。在實際資產統計中不應統計用戶支付代維費用的資產設備。

配電工作，突發性事故搶修工作較多，低壓線路、電纜、變壓器由於其數量巨大，運行成本較高，主要工作是出現事故後的搶修。

01配電網結構

1.1 架空線與電網

農村、山區中壓架空配電線路由於負荷密度較小、分散，供電線路較長，導線截面積較小，一般採用樹枝狀放射式供電。

城市及近郊區中壓架空配電線路一般採用放射式環網架設，當變電所設備及線路檢修或故障時可將非檢修或非故障線路轉由其他電源線路供電，提高供電可靠性及運行靈活性。

1.2 電纜配電網

依據城市規劃，高負荷密度地區、繁華地區、供電可靠性要求較高的地區、住宅小區、市容環境有特殊要求的地區、街道狹窄架空線路走廊難以解決的地區宜採用電纜線路。

02配電網無功補償

變壓器和電動機等電氣設備運行時需從系統中吸收大量的無功率。系統無功電源嚴重不足或配置不當會引起電壓降低，設備損耗增加，利用率低等問題。在配電網上進行無功補償可以改善配電網的無功分布，提高電網的功率因數，改善電壓質量，避免了長距離輸送無功功率，降低了配電網線損，增大了配電網供電能力。其補償方式一般採用並聯補償。

電力客戶的功率因數應達到0.85或0.90及以上，農業用電功率因數應達到0.80以上。100kVA及以上10kV供電的電力用戶，其功率因數宜達到0.95以上；其他電力用戶，其功率因數值達到0.90以上。

無功補償的方式一般按就地平衡的原則，採用分散補償和集中補償兩種形式。

03配電網線損

3.1 線損的基本概念

在一個供電地區內，電能通過電力網的輸電、變電和配電的各個環節供給客戶。在電能的輸送和分配過程中，電力網的各個元件都要產生一定數量的電能損耗，這個損耗簡稱為線損（或技術線損）。在給定時間段（日、月、季、年）內配電網的所有元件中產生的電能損耗電量稱為配電網的線損電量，線損電量佔供電量的百分數稱為線損率。線損率是配電網的綜合經濟技術指標。

3.2 線損分類

線損率分為統計線損率和理論線損率。統計線損率是通過供、售電量表計實測得出的線損電量而計算出的線損率。理論線損率是根據電力網絡的負荷情況和供電設備的參數而計算出的線損率。統計線損包括技術線損和管理線損兩部分。

技術線損是在變配電過程中不可避免的，包括變壓器繞組和配電線路導體的損耗，變壓器鐵損、電容器和電纜絕緣的介質損耗。

管理線損是由於管理原因所造成的電能損耗，包括電能表的綜合誤差，抄表不同時、漏抄及錯抄，無表用電和竊電，帶電設備絕緣不良或汙穢等引起的漏電，配電網短路事故等造成的損失電量。

04配電網供電可靠性

4.1 供電可靠率

配電網的供電可靠率是電力系統可靠性管理的重要組成部分，一般是以客戶有效供電時間總小時數與統計時段內小時數的比值來衡量。

在統計期間內，對客戶有效供電時間總小數與統計期間小數的比值，為

4.2 影響供電可靠性因素

引起配電網供電可靠率降低的因素主要有：配電網結構薄弱；檢修及新增用戶一般需停電進行，因而造成頻繁停電；配電管理系統不健全，一旦發生故障時，判斷、隔離和恢復供電不夠迅速；系統調峰能力不足或供電容量不足，非正常運行方式下有可能人為限電。

05配電網規劃

配電網規劃是對配電網在未來較長時期發展和改造的總體計劃，其目的在於用恰當的投資增加配電網的供電能力，適應負荷增長的需要和改善電網的供電質量。配電網的規劃，包括對原有配電網的改造和擴建，以及興建新的配電網。配電網規劃是電網規劃的基礎和重要的組成部分。

規劃主要包括：分析配網布局與負荷分布現狀，需明確以下問題。負荷預測。確定規劃各期目標、電網結構原則和供電設施的標準化，包括中、低壓電網改造原則。進行有功、無功電力平衡，提出對供電電源點建設的要求。分期對與網結構進行整體規劃。確定變電所的地理位置、線路路徑，確定分期建設的工程項目。確定調度、通信、自動化等的規模和要求。估算各規劃期需要的投資，主要設備的規範和數量。繪製現狀及各規劃期末的配電網規劃地理位置接線圖。編制規劃說明書。

配網規劃年限應和當地國民經濟發展規劃的年限一致，一般規定為近期（5年）、中期（10年）、遠期（20年）三個階段。

二：配網設備

01柱上開關

中壓柱上開關的分類，通常按滅弧方式或絕緣介質可分為真空、SF6、油、產氣開關等；按開斷、關合的能力可分為負荷開關、斷路器、隔離開關等；按能實現自動化功能可分為重合器、分段器等。由於配電網設備數量多、分布面廣、現場維護不便，以及社會對供電可靠性的要求不斷提高等條件，未來中壓柱上開關的發展趨勢是採用少維護或免維護的開關。

1.1 柱上負荷開關

負荷開關一般應具備開斷和關合正常負荷電流、線路之間環流、線路或設備充電電流的能力，還應具備關合短路電流的能力。

一般利用柱上負荷開關將中壓架空配電線路分成3~4段，安裝分段開關，有條件情況下每段線路還應與其他電源線路進行聯絡，安裝聯絡開關，使之滿足在中壓架空配電線路停電檢修、事故查找處理時，能實現轉移負荷，或儘快恢復無故障線路段的電，或縮小線路的停電範圍等需要。

1.2 柱上斷路器

斷路器一般應具備開斷和關合相間短路電流的能力，為減少部分線路段常發生的瞬時故障對整條線路的影響，或為解決變電所繼電保護保護不到的線路末段，可在線路中段或分支處安裝柱上斷路器，增加重合閘。

斷路器與負荷開關的主要區別在於斷路器可用來開斷短路電流。

1.3 柱上隔離開關

柱上隔離開關，又稱刀開關，可用於線路設備的停電檢修、故障查找、電纜試驗等，拉開柱上隔離開關可使需要檢修的設備與其他正在運行線路隔離，給予工作人員有可以看見的、明顯的斷路點，保證檢修或試驗工作的安全。柱上隔離開關優點是造價低、簡單耐用。一般作為加空線路與用戶的產權分界開關，以及作為電纜線路與架空線路的分界開關，還可安裝在線路聯絡負荷開關一側或兩側，以方便故障查找、電纜試驗和檢修更換聯絡負荷開關等。

02跌落式熔斷器

10kV跌落式熔斷器（一般安裝在柱上配電變壓器高壓側，用以保護10kV架空配電線路不受配電變壓器故障影響。也有農村、山區的長線路在變電所繼電保護達不到的線路末段或線路分支處安裝跌落式熔斷器進行保護的。

03低壓熔斷器

柱上配電變壓器停運操作，一般順序是先停運低壓。通常超過30kVA的變壓器安裝有低壓刀開關，熔片就安裝在刀開關上，為開啟式熔斷器，可總稱為熔斷式隔離開關（見圖4-20）。拉開刀開關後便有了可見的、明顯的斷路點。30kVA及以下的變壓器輕載停運時，可直接操作高壓跌落式熔斷器，低壓側可不裝刀開關，低壓熔片就安裝在瓷基座上（俗稱飛保險）。

04避雷器

避雷器是連接在電力線路和大地之間，使雷雲向大地放電，而保護電氣設備的器具。當雷電過電壓或操作過電壓來到時，使其急速向大地放電；當電壓降到發電機、變壓器或線路的正常電壓時，則停止放電，以防止正常電流向大地流通。

金屬氧化物避雷器（又稱氧化鋅避雷器）一般可分為無間隙和有串聯間隙兩類。由於無間隙氧化鋅避雷器使用越來越廣泛，並且取得了很好的運行避雷器的優異性能。

05無功補償裝置

架空配電線路無功補償通常分有中壓無功補償和低壓無功補償兩類設備，現普遍採用低壓無功補償。中壓無功補償設備安裝位置一般以負荷較為集中處，或約在線路長3/4處為宜，一般以固定容量接在線路上。低壓無功補償設備（見下圖）安裝位置一般在柱上配電變壓器出口處。

06箱變、箱式變電站、電纜分支箱

隨著城市化的發展，用電負荷密度不斷增增大，居民一戶一表的推行使戶均用電容量配置及用電量大幅度增加，原有公用的配電室、本電線路已經無法滿足要求；市政建設的發展對城市主要道路的環境景觀提出了改造架空線路入地的要求。由此而引發公共場合小型化箱變、箱式變電站（、電纜單環網供電技術的開發與實施。

07配電變壓器

配電變壓器是一種用於電能轉換的電器設備，它可以把一種電壓、電流的交流電能轉換成相同頻率的另一種電壓、電流的交流電能。

配電變壓器是變換電壓的設備，主要部件有器身、調壓裝置、油箱及冷卻裝置、保護裝置、絕緣套管。

配電變壓器不宜過負荷運行，應經濟運行，最大負荷電流不宜低於額定電流的60%，季節性用電的專用變壓器（農灌等）應在無負荷季節停止運行。

08配網特有設備

8.1 水泥方杆

為避免使用拉線，在配電網絡的終端杆、耐張或轉角處常使用抗彎能力好的水泥方杆。

8.2 絕緣導線

隨著社會發展，供電區域樹竹、建築物和腐蝕嚴重影響配電線路安全，為減少外物引起的短路、停電，人身觸電傷亡危險，配網中越來越多的使用了外附絕緣層的絕緣導線。

8.3 絕緣耐張線夾

由於絕緣導線外附有絕緣層，往往使用專門的握力更好的絕緣耐張線夾承受導線拉力。

8.4 接地環

為能在架設絕緣導線的線路上驗電接地，配網絕緣導線上在一定的地方還專門安裝了接地環。

三：配網自動化

配網自動化就是利用現代電子技術、通訊技術、計算機及網絡技術，實現配電系統正常運行及事故情況下的監測、保護、控制和配電管理的現代化。隨著社會現代化及和改革開放的深入，電力用戶對電能質量和供電可靠性的要求越來越高，電壓波動和短時的停電都會造成巨大的損失。因此，需要結合電網改造在配電網中實現配電自動化，以提高配電網的管理水平，為廣大電力用戶不間斷的提供優質電能。配網自動化的功能包括配電網絡的數據採集與控制(SCADA)，饋線自動化(FA，即故障定位、隔離、非故障區段的供電恢復)、負荷管理、地理信息系統(AM/FM/GIS)、配電應用分析(PAS)等。

文章來源：輸配電線路