供配電基礎(chǔ)知識(shí)

1、第一節(jié)供配電系統(tǒng)基本知識(shí)一、電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電能用戶組成的一個(gè)發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的 整體。電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用的全過(guò)程，實(shí)際上是同時(shí)進(jìn)行的，即發(fā)電廠任何時(shí)刻 生產(chǎn)的電能等于該時(shí)刻用電設(shè)備消耗的電能與輸送、分配中損耗的電能之和。發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能，在發(fā)電機(jī)中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；變壓器、電力線路輸送、分配電能； 電動(dòng)機(jī)、電燈、電爐等用電設(shè)備使用電能。在這些用電設(shè)備中，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、光能、 熱能等等。這些生產(chǎn)、輸送、分配、使用電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路及各種用電設(shè)備 聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體，就是電力系統(tǒng)，如圖7-1所示。與電力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的還有電力網(wǎng)絡(luò)”和 動(dòng)

2、力系統(tǒng)”電力網(wǎng)絡(luò)或電網(wǎng)是指電力系統(tǒng)中除發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備之外的部分 ，即電力系統(tǒng)中各級(jí)電壓的電力線路及其聯(lián)系的變配電所；動(dòng)力 系統(tǒng)是指電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分”，所謂 動(dòng)力部分”，包括水力發(fā)電廠的水庫(kù)、水輪機(jī)，熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)和用電設(shè)備，以及核電廠的反應(yīng)堆等等。所以，電 力網(wǎng)絡(luò)是電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，而電力系統(tǒng)又是動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，這三者的關(guān) 系也示于圖7-1。Q畑蝴O 中切D吃11叭冷o電勺D妊叫顧J9O/22DV竊人A AJS02HViSTI II譏<E>OVHiLU腫川川II圖 7-1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)示意圖1. 發(fā)電廠 發(fā)電廠是將自然界

3、蘊(yùn)藏的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能(二次能源)的工廠。 發(fā)電廠有很多類型，按其所利用的能源不同，分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電 廠以及風(fēng)力、地?zé)?、太?yáng)能、潮汐發(fā)電廠等類型。目前在我國(guó)接入電力系統(tǒng)的發(fā)電廠最主要 的有火力發(fā)電廠和水力發(fā)電廠，以及核能發(fā)電廠(又稱核電站)。(1) 水力發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱水電廠或水電站 它利用水流的位能來(lái)生產(chǎn)電能，主要由水庫(kù)、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成。水庫(kù)中的水具有一 定的位能，經(jīng)引水管道送入水輪機(jī)推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)軸，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 一起轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：水流位能T機(jī)械能T電能。(2) 火力發(fā)電廠，簡(jiǎn)稱火電廠或火電站 它利用燃料的化學(xué)能來(lái)生產(chǎn)電能，其主要

4、設(shè)備有鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)。我國(guó)的火電廠以燃煤為主。為了提高燃料的效率，現(xiàn)代火電廠都將煤塊粉碎成煤粉燃燒。煤粉在鍋爐的爐膛內(nèi)充分 燃燒，將鍋爐的水燒成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。 其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是：燃料的化學(xué)能 T熱能T機(jī)械能電能。(3) 核能發(fā)電廠通常稱為核電站 它主要是利用原子核的裂變能來(lái)生產(chǎn)電能，其生產(chǎn)過(guò)程與火電廠基本相同，只是以核反應(yīng)堆 (俗稱原子鍋爐 ) 代替了燃煤鍋爐， 以少量的核燃料代替了煤炭。 其能量轉(zhuǎn)換過(guò)程是： 裂變能T熱能T機(jī)械能T電能。(4) 風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電簡(jiǎn)介 風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)力的動(dòng)能來(lái)生產(chǎn)電能，它建在有豐富風(fēng)力資源的地方。

5、 地?zé)岚l(fā)電利用地球內(nèi)部蘊(yùn)藏的大量地?zé)崮軄?lái)生產(chǎn)電能，它建在有足夠地?zé)豳Y源的地方。 太陽(yáng)能發(fā)電廠是利用太陽(yáng)光能或太陽(yáng)熱能來(lái)生產(chǎn)電能，它應(yīng)建在常年日照時(shí)間長(zhǎng)的地方。2. 變配電所 變電所的任務(wù)是接受電能、變換電壓和分配電能，即受電 變壓 配電。配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，但不改變電壓，即受電配電。變電所可分為升壓變電所和降壓變電所兩大類：升壓變電所一般建在發(fā)電廠，主要任務(wù) 是將低電壓變換為高電壓；降壓變電所一般建在靠近負(fù)荷中心的地點(diǎn)，主要任務(wù)是將高電壓 變換到一個(gè)合理的電壓等級(jí)。降壓變電所根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，又分樞紐 變電站、地區(qū)變電所和工業(yè)企業(yè)變電所等。3. 電力線路電力線路

6、的作用是輸送電能，并把發(fā)電廠、變配電所和電能用戶連接起來(lái)。水力發(fā)電廠 須建在水力資源豐富的地方，火力發(fā)電廠一般也多建在燃料產(chǎn)地，即所謂的 “坑口電站 ”，因 此，發(fā)電廠一般距電能用戶均較遠(yuǎn)，所以需要多種不同電壓等級(jí)的電力線路，將發(fā)電廠生產(chǎn) 的電能源源不斷地輸送到各級(jí)電能用戶。通常把電壓在 35kV 及以上的高壓電線路稱為送電線路，而把 10kV 及以下的電力線路， 稱為配電線路。電力線路按其傳輸電流的種類又分為交流線路和直流線路；按其結(jié)構(gòu)及敷設(shè)方式又可分 為架空線路、電纜線路及戶內(nèi)配電線路。4. 電能用戶 電能用戶又稱電力負(fù)荷。在電力系統(tǒng)中，一切消費(fèi)電能的用電設(shè)備均稱為電能用戶。 用電設(shè)備按電

7、流可分為直流設(shè)備與交流設(shè)備，而大多數(shù)設(shè)備為交流設(shè)備；按電壓可分為 低壓設(shè)備與高壓設(shè)備， 1000V 及以下的屬低壓設(shè)備，高于 1000V 的屬高壓設(shè)備；按頻率可分 為低頻（50Hz以下）、工頻（50Hz）及中、高頻（50Hz以上）設(shè)備，絕大部分設(shè)備采用工頻； 按工作制分為連續(xù)運(yùn)行、 短時(shí)運(yùn)行和反復(fù)短時(shí)運(yùn)行設(shè)備三類； 按用途可分為動(dòng)力用電設(shè)備 （如 電動(dòng)機(jī)）、電熱用電設(shè)備（如電爐、干燥箱、空調(diào)器等）、照明用電設(shè)備、試驗(yàn)用電設(shè)備、 工藝用電設(shè)備（如電解、電鍍、冶煉、電焊、熱處理等）。用電設(shè)備分別將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械 能、熱能和光能等不同形式的適于生產(chǎn)、生活需要的能量。二、供配電系統(tǒng)概況 供配電系統(tǒng)由總

8、降壓變電所（高壓配電所）、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線 路及用電設(shè)備組成。下面分別介紹幾種不同類型的供配電系統(tǒng)。1. 一次變壓的供配電系統(tǒng)（1）只有一個(gè)變電所的一次變壓系統(tǒng)對(duì)于用電量較少的小型工廠或生活區(qū)，通常只設(shè)一個(gè)將610kV電壓降為380/220V電壓的變電所，這種變電所通常稱為車間變電所。圖7-2a所示為裝有一臺(tái)電力變壓器的車間變電所，圖7-2b所示為裝有兩臺(tái)電力變壓器的車間變電所。6IOkV 電源進(jìn)線各午何用電設(shè)齊6-lOkV電源進(jìn)線圖7-2有一個(gè)降壓變電所的一次變壓供配電系統(tǒng)a)裝有一臺(tái)電力變壓器的車間變電所b)裝有兩臺(tái)電力變壓器的車間變電所(2) 擁有高壓配電所的一次變壓

9、供配電系統(tǒng)一般中、小型工廠，多采用 610kV電源進(jìn)線，經(jīng)高壓配電所將電能分配給各個(gè)車間變 電所，由車間變電所再將 610kV電壓降至380/220V,供低壓用電設(shè)備使用；同時(shí)，高壓用 電設(shè)備直接由高壓配電所的 610kV母線供電，如圖7-3所示。電呼址代冊(cè)電為陽(yáng)電世眷用電憑逝圖7-3具有高壓配電所的供電系統(tǒng)(3) 高壓深入負(fù)荷中心的一次變壓供配電系統(tǒng)某些中小型工廠，如果本地電源電壓為35kV，且工廠的各種條件允許時(shí)，可直接采用 35kV作為配電電壓，將 35kV線路直接引入靠近負(fù)荷中心的工廠車間變電所，再由車間變電 所一次變壓為 380/220V,供低壓用電設(shè)備使用。圖7-4所示的這種高壓深

10、入負(fù)荷中心的一次變壓供配電方式，可節(jié)省一級(jí)中間變壓，從而簡(jiǎn)化了供配電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損 耗和電壓損耗，提高了供電質(zhì)量，而且有利于工廠電力負(fù)荷的發(fā)展。電車阿變電所圖7-4高壓深入負(fù)荷中心的供配電系統(tǒng)2. 二次變壓的供配電系統(tǒng)大型工廠和某些電力負(fù)荷較大的中型工廠，一般采用具有總降壓變電所的二次變壓供電系統(tǒng)，如圖7-5所示。該供配電系統(tǒng)，一般采用35110kV電源進(jìn)線，先經(jīng)過(guò)工廠總降壓變電所，將35110kV的電源電壓降至610kV，然后經(jīng)過(guò)高壓配電線路將電能送到各車間變 電所，再將610kV的電壓降至380/220V，供低壓用電設(shè)備使用；高壓用電設(shè)備則直接由總 降壓變電所的610kV母

11、線供電。這種供配電方式稱為二次變壓的供配電方式。電源電源圖7-5兩次變壓的供配電系統(tǒng)電我戟圖7-6低壓進(jìn)線的供配電系統(tǒng)3. 低壓供配電系統(tǒng)某些無(wú)高壓用電設(shè)備且用電設(shè)備總?cè)萘枯^小的小型工廠，有時(shí)也直接采用380/220V低壓。電源進(jìn)線，只需設(shè)置一個(gè)低壓配電室，將電能直接分配給各車間低壓用電設(shè)備使用，如圖7-6所示。三、供電的基本要求為了切實(shí)保證生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，供配電工作必須達(dá)到以下基本要求：1. 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2. 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性即供電連續(xù)性的要求。3優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等方面的質(zhì)量要求。4. 經(jīng)濟(jì)

12、 應(yīng)使供配電系統(tǒng)的投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓一、額定電壓的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由于三相功率S和線電壓U、線電流I之間的關(guān)系為：S = ,. 3UI,所以在輸送功率一定時(shí)，輸電電壓愈高，輸電電流愈小，從而可減少線路上的電能損失和電壓損失，同時(shí)又可 減小導(dǎo)線截面，節(jié)約有色金屬。而對(duì)于某一截面的線路，當(dāng)輸電電壓愈高時(shí)，其輸送功率愈 大，輸送距離愈遠(yuǎn)；但是電壓愈高，絕緣材料所需的投資也相應(yīng)增加，因而對(duì)應(yīng)一定輸送功 率和輸送距離，均有相

13、應(yīng)技術(shù)上的合理輸電電壓等級(jí)。同時(shí)，還須考慮設(shè)備制造的標(biāo)準(zhǔn)化、 系列化等因素，因此電力系統(tǒng)額定電壓的等級(jí)也不宜過(guò)多。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB156 1993標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定，我國(guó)三相交流電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)和電力變壓 器的額定電壓見表 7-1。表7-1三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓分類電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓/kV發(fā)電機(jī)額定電壓/kV電力變壓器額定電壓/kV一次繞組二次繞組低壓高壓3610 ,18， 203及6及10及，,18,及及及11 3566110220330500一 一 一 一2035661102203305001212423635501 .電力線路的額定電壓電力線路（或電網(wǎng)）的額定電壓等級(jí)是國(guó)家根據(jù)國(guó)民

14、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要及電力工業(yè)的水平， 經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。它是確定各類用電設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。2 .用電設(shè)備的額定電壓由于用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)， 電力線路上要有負(fù)荷電流流過(guò)，因而在電力線路上引起電壓損耗,造成電力線路上各點(diǎn)電壓略有不同，如圖7-7的虛線所示。但成批生產(chǎn)的用電設(shè)備，其額定電壓不可能按使用地點(diǎn)的實(shí)際電壓來(lái)制造，而只能按線路首端與末端的平均電壓即電力線路 的額定電壓U來(lái)制造。所以用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級(jí)電力線路的額定電壓相同。3 .發(fā)電機(jī)的額定電壓由于電力線路允許的電壓損耗為土 5%即整個(gè)線路允許有 10%的電壓損耗，因此為了維護(hù)線路首端與末端平均電壓的額定值，線路首端(電源端

15、)電壓應(yīng)比線路額定電壓高而發(fā)電機(jī)是接在線路首端的，所以規(guī)定發(fā)電機(jī)的額定電壓高于同級(jí)線路額定電壓5%，5%，用以補(bǔ)償線路上的電壓損耗，如圖7-7所示。4 .電力變壓器的額定電壓(1) 電力變壓器一次繞組的額定電壓有兩種情況：1) 當(dāng)電力變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連，如圖7-8中的變壓器T1,則其一次繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即高于同級(jí)線路額定電壓5%。2) 當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相連，而是連接在線路上，如圖7-8中的變壓器T2,則可將變壓器看作是線路上的用電設(shè)備，因此其一次繞組的額定電壓應(yīng)與線路額定電壓相同。(2) 變壓器二次繞組的額定電壓變壓器二次繞組的額定電壓，是指變壓器一次繞組接上額定電

16、壓而二次繞組開路時(shí)的電壓，即空載電壓。而變壓器在滿載運(yùn)行時(shí)，二次繞組內(nèi)約有5%的阻抗電壓降。因此分兩種圖7-8電力變壓器一、二次額定電壓說(shuō)明圖1）如果變壓器二次側(cè)供電線路很長(zhǎng)（例如較大容量的高壓線路），則變壓器二次繞組額定電壓，一方面要考慮補(bǔ)償變壓器二次繞組本身5%的阻抗電壓降，另一方面還要考慮變壓器滿載時(shí)輸出的二次電壓要滿足線路首端應(yīng)高于線路額定電壓的5%，以補(bǔ)償線路上的電壓損耗。所以，變壓器二次繞組的額定電壓要比線路額定電壓高10%，見圖7-8中變壓器T1 。2）如果變壓器二次側(cè)供電線路不長(zhǎng)（例如為低壓線路或直接供電給高、低壓用電設(shè)備的線路），則變壓器二次繞組的額定電壓，只需高于其所接線路

17、額定電壓5%,即僅考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部5%的阻抗電壓降，見圖 7-8中變壓器T2 。二、供電電能的質(zhì)量電力系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備都必須在一定的電壓和頻率下工作。電氣設(shè)備的額定電壓和 額定頻率是電氣設(shè)備正常工作并獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益的條件。因此電壓、頻率和供電的連續(xù)可 靠是衡量電能質(zhì)量的基本參數(shù)。1. 電壓及波形交流電的電壓質(zhì)量包括電壓的數(shù)值與波形兩個(gè)方面。電壓質(zhì)量對(duì)各類用電設(shè)備的工作性 能、使用壽命、安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有直接的影響。（1）電壓偏移 電壓偏移又稱電壓偏差，是指用電設(shè)備端電壓與用電設(shè)備額定電壓之差對(duì) 額定電壓的百分?jǐn)?shù)，即U UnUn100(7-1)加在用電設(shè)備上的電壓在數(shù)值上偏移額定值后，對(duì)

18、于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其最大轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩顯著減小，以致轉(zhuǎn)差增大，從而使定子、轉(zhuǎn)子電 流都顯著增大，引起溫升增加，絕緣老化加速，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)；而且由于轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速 下降，導(dǎo)致生產(chǎn)效益降低，產(chǎn)量減少，產(chǎn)品質(zhì)量下降。反之，當(dāng)電壓過(guò)高，激磁電流與鐵損 都大大增加，引起電機(jī)的過(guò)熱，效率降低。對(duì)電熱裝置，這類設(shè)備的功率與電壓平方成正比， 所以電壓過(guò)高將損傷設(shè)備，電壓過(guò)低又達(dá)不到所需溫度。電壓偏移對(duì)白熾燈影響顯著，白熾 燈的端電壓降低10%，發(fā)光效率下降 30%以上，燈光明顯變暗；端電壓升高10%時(shí)，發(fā)光效率將提高1/3，但使用壽命將只有原來(lái)的1/3 。電壓偏移是由于供電系

19、統(tǒng)改變運(yùn)行方式或電力負(fù)荷緩慢變化等因素引起的，其變化相對(duì) 緩慢。我國(guó)規(guī)定，正常情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏移的允許值為：電動(dòng)機(jī) ± 5%；照明燈一般場(chǎng)所 ±5%；在視覺要求較高的場(chǎng)所 +5%,%； 其它用電設(shè)備無(wú)特殊規(guī)定時(shí) ±5%；(2)波形畸變 近年來(lái)，隨著硅整流、晶閘管變流設(shè)備、微機(jī)及網(wǎng)絡(luò)和各種非線性負(fù)荷的使用增加，致 使大量諧波電流注入電網(wǎng)，造成電壓正弦波波形畸變，使電能質(zhì)量大大下降，給供電設(shè)備及 用電設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重危害，不僅使損耗增加，還使某些用電設(shè)備不能正常運(yùn)行，甚至可能引起 系統(tǒng)諧振，從而在線路上產(chǎn)生過(guò)電壓，擊穿線路設(shè)備絕緣；還可能造成系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自

20、 動(dòng)裝置發(fā)生誤動(dòng)作；并對(duì)附近的通訊設(shè)備和線路產(chǎn)生干擾。2. 頻率我國(guó)采用的工業(yè)頻率(簡(jiǎn)稱工頻)為50Hz。當(dāng)電網(wǎng)低于額定頻率運(yùn)行時(shí)，所有電力用戶的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都將相應(yīng)降低，因而工廠的產(chǎn)量和質(zhì)量都將不同程度受到影響。頻率的變化還將 影響到計(jì)算機(jī)，自控裝置等設(shè)備的準(zhǔn)確性。電網(wǎng)頻率的變化對(duì)供配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性影響 很大，因而對(duì)頻率的要求比對(duì)電壓的要求更嚴(yán)格，頻率的變化范圍一般不應(yīng)超過(guò)±。3. 可靠性 供電的可靠性是衡量供配電質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，有的把它列在質(zhì)量指標(biāo)的首位。衡量 供配電可靠性的指標(biāo)，一般以全年平均供電時(shí)間占全年時(shí)間的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，例如，全年時(shí) 間為 8760 小時(shí)，用戶全年

21、平均停電時(shí)間小時(shí)， 即停電時(shí)間占全年的 1%，則供電可靠性為 99% 。三、電壓調(diào)整 為了減小電壓偏移，保證用電設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，供配電系統(tǒng)必須采用相應(yīng)的電壓 調(diào)整措施，通常有下列幾種：1. 合理選擇變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓器變壓器，使之在負(fù)荷變動(dòng)的情況下， 有效地調(diào)節(jié)電壓，保證用電設(shè)備端電壓的穩(wěn)定。2. 合理地減少供配電系統(tǒng)的阻抗，以降低電壓損耗，從而縮小電壓偏移范圍。3. 盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡，以減小電壓偏移。4. 合理地改變供配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，以調(diào)整電壓偏移。5. 采用無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)，降低電壓損耗，縮小電壓偏移范圍。四、供配電系統(tǒng)配電電壓的選擇1. 高壓

22、配電電壓的選擇目前，我國(guó)電力系統(tǒng)中，220kV及以上電壓等級(jí)多用于大型電力系統(tǒng)的主干線；110kV電壓既用于中、小型電力系統(tǒng)的主干線，也用于大型電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；35kV則多用于電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)或大型工廠的內(nèi)部供電網(wǎng)絡(luò)；一般工廠內(nèi)部多采用610kV的高壓配電電壓。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，最好采用10kV。由于同樣的輸送功率和輸送距離條件下，配電電壓越高，線路電流越小，因而線路所采用的導(dǎo)線或電纜截面越小，從而可減少線路的初投資 和金屬消耗量，且可減少線路的電能損耗和電壓損耗。而從適應(yīng)發(fā)展來(lái)說(shuō)，10kV更優(yōu)于6kV。由表7-2所列各級(jí)電壓線路合理的輸送功率和輸送距離可以看出，采用10kV電壓較之采

23、用6kV電壓更適應(yīng)于發(fā)展，輸送功率更大，輸送距離更遠(yuǎn)。但如果工廠擁有相當(dāng)數(shù)量的6kV用電設(shè)備，或者供電電源的電壓就是6kV，則可考慮采用6kV電壓作為工廠的高壓配電電壓。2. 低壓配電電壓的選擇供電系統(tǒng)的低壓配電電壓，主要取決于低壓用電設(shè)備的電壓，通常采用380/220V。其中線電壓380V接三相動(dòng)力設(shè)備，相電壓 220V供電給照明及其他 220V的單相設(shè)備。對(duì)于容易 發(fā)生觸電或有易燃易爆的個(gè)別車間或場(chǎng)所，可考慮采用220/127V作為工廠的低電配電電壓。但某些場(chǎng)合宜采用 660V甚至更高的1140kV （只用于礦井下）作為低壓配電電壓。例如礦井 下，因負(fù)荷中心往往離變電所較遠(yuǎn)，所以為保證負(fù)荷

24、端的電壓水平而采用比380V更高的配電電壓。表7-2各級(jí)電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離線路電壓/kV路結(jié)構(gòu)線輸送功率/kW輸送距離/km6610103566110220架< 100175W000 <3000200050002000 W10 詣5-20WI020 空 線 電 纜 線 架 空 線 電 纜 線 架 空 線 電 纜 線 架 空 線 架 空 線 架 空 線 架10000 3500 3000010000 50000100000500000503010050150200300空線第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)?？紤]到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠

25、性、安全 性、經(jīng)濟(jì)性及人身安全等因素，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)常采用不接地、經(jīng)消弧線圈接地、直接接地 和經(jīng)低電阻接地四種運(yùn)行方式。下面分別講述這幾種運(yùn)行方式的特點(diǎn)和應(yīng)用。一、中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，即電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)不與大地相接。我國(guó)366kV系統(tǒng)，特別是310kV系統(tǒng)，一般采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。圖7-9是電源中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)的電路圖和相量圖。負(fù).b）相量圖圖7-9正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)為討論問(wèn)題簡(jiǎn)化起見，假設(shè)圖7-9a中所示三相系統(tǒng)的電源電壓和電路參數(shù)都是對(duì)稱的，而且將相與地之間存在的分布電容用一個(gè)集中電容C來(lái)表示，線間電容電流數(shù)值較小，可不考慮

26、。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三個(gè)相電壓UA、UB、U C是對(duì)稱的，三個(gè)相的對(duì)地電容電流I。也是對(duì)稱的，其相量和為零，所以中性點(diǎn)沒有電流流過(guò)，各相對(duì)地電壓就是其相電壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，例如C相接地，如圖7-10a所示，這時(shí)C相對(duì)地電壓為零，非接地相A相對(duì)地電壓Ua = U a+(-Uc)=U ac ,B相對(duì)地電壓Ub=Ub+(-Uc)=Ubc,如圖7-10b所示。 由向量圖可見，當(dāng)一相接地時(shí)，非接地兩相對(duì)地電壓均升高.3倍，變?yōu)榫€電壓。而且，該兩相對(duì)地電容電流Ico也相應(yīng)的增大.3倍。當(dāng)C相接地時(shí)，系統(tǒng)的接地電流(電容電流)為非接地兩相對(duì)地電容電流之和。因此Ic (Ica Icb)( 7-2)由圖7

27、-10b的相量圖可知，Ic在相位上正好超前 UC90；而在量值上，由于Ic . 3Ica，而 1 CA U A / XC - 3U A / XC 31 CO，因此a)電路圖b)相量圖(7-3)圖7-10 一相接地時(shí)的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)1 C 31 CO即一相接地的電容電流為正常運(yùn)行時(shí)每相對(duì)地電容電流的3倍。由于線路對(duì)地的電容 C不好準(zhǔn)確確定，因此Ico和Ic也不好根據(jù) C來(lái)精確計(jì)算。通常采用F列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電容電流，即(7-4)U N (loh 3$ cab ) Ic式中，lc為系統(tǒng)的單相接地電容電流 （A） ； U N為系統(tǒng)的額定電壓（kV）; loh為同一電壓Un

28、具 有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)度（km）； |cab為同一電壓UN的具有電氣聯(lián)系的電纜線路 （cableline）總長(zhǎng)度（km）。必須指出：這種單相接地狀態(tài)不允許長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，因?yàn)槿绻硪幌嘤职l(fā)生接地故障，就 形成兩相接地短路，產(chǎn)生很大的短路電流，從而損壞線路及其用電設(shè)備；此外，較大的單相 接地電容電流會(huì)在接地點(diǎn)引起電弧，形成間歇電弧過(guò)電壓，威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此, 我國(guó)電力規(guī)程規(guī)定，中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，單相接地運(yùn)行時(shí)間不應(yīng) 超過(guò)2小時(shí)。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一般都裝有單相接地保護(hù)裝置或絕緣監(jiān)測(cè)裝置，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障 時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員盡快排除故障；同時(shí)，在可

29、能的情況下，應(yīng)把負(fù)荷轉(zhuǎn)移 到備用線路上去。二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)單相接地電流超過(guò)規(guī)定數(shù)值時(shí)（310kV系統(tǒng)中，接地電流大于30A, 20kV及以上系統(tǒng)中接地電流大于10A時(shí)），將產(chǎn)生斷續(xù)電弧，從而在線路上引起危險(xiǎn)的過(guò)電壓，因此須采用經(jīng)消弧線圈接地的措施來(lái)減小這一接地電流，熄滅電弧，避免過(guò)電壓的產(chǎn)生。這種接地方式稱為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，如圖7-11所示。a）電路圖b）相量圖圖7-11 一相接地時(shí)的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在正常情況下，三相系統(tǒng)是對(duì)稱的，中性點(diǎn)電流為零，消弧線圈中沒有電流通過(guò)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)， 流過(guò)接地點(diǎn)的電流是接地電容電流 I C與

30、流過(guò)消弧線圈的電感電 流I L之和。由于IC超前UC90 °而lL滯后UC90 °所以I L與IC在接地點(diǎn)互相補(bǔ)償。如果消 弧線圈電感選用合適， 會(huì)使接地電流減到小于發(fā)生電弧的最小生弧電流時(shí)，電弧就不會(huì)發(fā)生,從而也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地 相電壓為零，三個(gè)線電壓不變，其它兩相電壓也將升高 、3倍。因此，發(fā)生單相接地故障時(shí)的 運(yùn)行時(shí)間也同樣不允許超過(guò) 2小時(shí)。三、中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)這種系統(tǒng)的單相接地，即通過(guò)接地中性點(diǎn)形成單相短路，單相短路電流比線路的正常負(fù) 荷電流大許多倍，如圖 7-12。因此，在系統(tǒng)發(fā)

31、生單相短路時(shí)保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于跳閘，切除短 路故障，使系統(tǒng)的其它部分恢復(fù)正常運(yùn)行。中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩完好相的對(duì)地電壓不會(huì)升高，這與上述中性點(diǎn)不直接接地的系統(tǒng)不同，因此，凡中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中的供電設(shè)備的絕緣只需按 相電壓考慮，而無(wú)需按線電壓考慮。這對(duì) 110kV 以上的超高壓系統(tǒng)是很有經(jīng)濟(jì)技術(shù)價(jià)值的。 高壓電器的絕緣問(wèn)題是影響電器設(shè)計(jì)和制造的關(guān)鍵問(wèn)題。電器絕緣要求的降低，直接降低了 電器的造價(jià)，同時(shí)改善了電器的性能。目前我國(guó) 110kV 以上電力網(wǎng)均采用中性點(diǎn)直接接地方式。我國(guó) 380/220V 低壓配電系統(tǒng)也采用中性點(diǎn)直接接地方式，而且引出中性線（ N 線）、保 護(hù)線

32、（PE線）或保護(hù)中性線（PEN線）這樣的系統(tǒng)，稱為 TN系統(tǒng)。中性線（N線）的作用，一是用來(lái)接相電壓為220V的單相用電設(shè)備；二是用來(lái)傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減少負(fù)載中性點(diǎn)的電壓偏移。保護(hù)線（PE線）的作用是保障人身安全，防止觸電事故發(fā)生。在TN系統(tǒng)中，當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，就形成單相短路，使線路過(guò)電流保護(hù)裝置動(dòng)作，迅速切除故障部分， 從而防止人身觸電。TN系統(tǒng)可因其N線和PE線的不同形式，分為 TN-C系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)和TN-C-S系統(tǒng)，女口 圖 7-13 所示。系統(tǒng)這種系統(tǒng)的N線和PE線合用一根導(dǎo)線 PEN線，所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分（如金屬外殼 等）均與PEN線相連，如圖7-13a所示。保護(hù)中性線（PEN線）兼有中性線（N線）和保護(hù) 線（PE線）的功能，當(dāng)三相負(fù)荷不平衡或接有單相用電設(shè)備時(shí)，PEN線上均有電流通過(guò)。這種系統(tǒng)一般能夠