供配電基礎(chǔ)知識

1、第一節(jié)供配電系統(tǒng)基本知識一、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、分配和使用的全過程，實際上是同時進行的，即發(fā)電廠任何時刻生產(chǎn)的電能等于該時刻用電設(shè)備消耗的電能與輸送、分配中損耗的電能之和。發(fā)電機生產(chǎn)電能，在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)化為電能；變壓器、電力線路輸送、分配電能；電動機、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、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“動力系統(tǒng)”

2、。電力網(wǎng)絡(luò)或電網(wǎng)是指電力系統(tǒng)中除發(fā)電機和用電設(shè)備之外的部分，即電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變配電所；動力系統(tǒng)是指電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的“動力部分”，所謂“動力部分”，包括水力發(fā)電廠的水庫、水輪機，熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機、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)的一個組成部分，而電力系統(tǒng)又是動力系統(tǒng)的一個組成部分，這三者的關(guān)系也示于圖7-1。圖7-1動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)絡(luò)示意圖1.發(fā)電廠發(fā)電廠是將自然界蘊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)?、太陽能、潮?/p>

3、發(fā)電廠等類型。目前在我國接入電力系統(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，簡稱水電廠或水電站它利用水流的位能來生產(chǎn)電能，主要由水庫、水輪機和發(fā)電機組成。水庫中的水具有一定的位能，經(jīng)引水管道送入水輪機推動水輪機旋轉(zhuǎn)，水輪機與發(fā)電機聯(lián)軸，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是：水流位能-機械能-電能。(2)火力發(fā)電廠，簡稱火電廠或火電站它利用燃料的化學(xué)能來生產(chǎn)電能，其主要設(shè)備有鍋爐、汽輪機、發(fā)電機。我國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，推動汽輪

4、機轉(zhuǎn)動，使與之聯(lián)軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是：燃料的化學(xué)能-熱能-機械能-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生產(chǎn)電能，其生產(chǎn)過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)換過程是：核裂變能-熱能-機械能-電能。(4)風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、太陽能發(fā)電簡介風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)力的動能來生產(chǎn)電能，它建在有豐富風(fēng)力資源的地方。地?zé)岚l(fā)電利用地球內(nèi)部蘊藏的大量地?zé)崮軄砩a(chǎn)電能，它建在有足夠地?zé)豳Y源的地方。太陽能發(fā)電廠是利用太陽光能或太陽熱能來生產(chǎn)電能，它應(yīng)建在常年日照時間長的地方。2.變配電所變電所的任務(wù)是接受電能、變換

5、電壓和分配電能，即受電一變壓一配電。配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，但不改變電壓，即受電一配電。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荷中心的地點，主要任務(wù)是將高電壓變換到一個合理的電壓等級。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。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，所以需要多種不同電壓等級

6、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荷。在電力系統(tǒng)中，一切消費電能的用電設(shè)備均稱為電能用戶。用電設(shè)備按電流可分為直流設(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

7、設(shè)備采用工頻；按工作制分為連續(xù)運行、短時運行和反復(fù)短時運行設(shè)備三類；按用途可分為動力用電設(shè)備（如電動機）、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）只有一個變電所的一次變壓系統(tǒng)對于用電量較少的小型工廠或生活區(qū)，通常只設(shè)一個將610kV電壓降為380/220V電

8、壓的變電所，這種變電所通常稱為車間變電所。圖7-2a所示為裝有一臺電力變壓器的車間變電所，圖7-2b所示為裝有兩臺電力變壓器的車間變電所。圖7-2有一個降壓變電所的一次變壓供配電系統(tǒng)a)裝有一臺電力變壓器的車間變電所b)裝有兩臺電力變壓器的車間變電所(2)擁有高壓配電所的一次變壓供配電系統(tǒng)一般中、小型工廠，多采用610kV電源進線，經(jīng)高壓配電所將電能分配給各個車間變電所，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，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。圖7-3具有高壓配電所的供電系統(tǒng)(3)高壓深入負荷中心的一次變壓供配電系統(tǒng)某些中小

9、型工廠，如果本地電源電壓為35kV,且工廠的各種條件允許時，可直接采用35kV作為配電電壓，將35kV線路直接引入靠近負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所示的這種高壓深入負荷中心的一次變壓供配電方式，可節(jié)省一級中間變壓，從而簡化了供配電系統(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荷的發(fā)展。高壓深入負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電源進線，先經(jīng)過工廠總降壓

10、變電所，將35110kV的電源電壓降至610kV,然后經(jīng)過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母線供電。這種供配電方式稱為二次變壓的供配電方式。3 .低壓供配電系統(tǒng)某些無高壓用電設(shè)備且用電設(shè)備總?cè)萘枯^小的小型工廠，有時也直接采用380/220V低壓。電源進線，只需設(shè)置一個低壓配電室，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

11、設(shè)備事故。圖7-4電源電源35-110k35-110kV V圖7-5兩次變壓的供配電系統(tǒng)圖7-6低壓進線的供配電系統(tǒng)2.可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即供電連續(xù)性的要求。3.優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等方面的質(zhì)量要求。4.經(jīng)濟應(yīng)使供配電系統(tǒng)的投資少、運行費用低，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)前和長遠等關(guān)系， 既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，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=J3UI,所以在輸送功率一定時，輸電電壓愈高，輸電電流愈小，從而

12、可減少線路上的電能損失和電壓損失，同時又可減小導(dǎo)線截面，節(jié)約有色金屬。而對于某一截面的線路，當(dāng)輸電電壓愈高時，其輸送功率愈大，輸送距離愈遠；但是電壓愈高，絕緣材料所需的投資也相應(yīng)增加，因而對應(yīng)一定輸送功率和輸送距離，均有相應(yīng)技術(shù)上的合理輸電電壓等級。同時，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)額定電壓的等級也不宜過多。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB156-1993標(biāo)準(zhǔn)電壓規(guī)定，我國三相交流電網(wǎng)、發(fā)電機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)電機額定電壓/kV電力變壓器額定電壓/kV一次繞組二次繞組0.380.400.380.4

13、0低壓0.660.690.660.6933.153及3.153.15及3.366.36及6.36.3及6.6高壓1010.510及10.510.5及11一13.8,15.75,18,2013.8,15.75,18,20一35一3538.566一6672.6110一110121220一220242330一330363500一5005505 .電力線路的額定電壓電力線路（或電網(wǎng)）的額定電壓等級是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(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)。6.用電設(shè)備的額定電壓由于用電設(shè)備運行時，電力線路上要有負荷電流流過，因而在電力線路上引起電壓

14、損耗，造成電力線路上各點電壓略有不同，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的實際電壓來制造，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來制造。所以用電設(shè)備的額定電壓規(guī)定與同級電力線路的額定電壓相同。7.發(fā)電機的額定電壓由于電力線路允許的電壓損耗為5%,即整個線路允許有10%的電壓損耗，因此為了維護線路首端與末端平均電壓的額定值，線路首端（電源端）電壓應(yīng)比線路額定電壓高5%,而發(fā)電機是接在線路首端的，所以規(guī)定發(fā)電機的額定電壓高于同級線路額定電壓5%,用以補償線路上的電壓損耗，如圖7-7所示。圖7-7用電設(shè)備和發(fā)電機的額定電壓8 .電力變壓器的額定電壓

15、(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)電機額定電壓相同，即高于同級線路額定電壓5%。2)當(dāng)變壓器不與發(fā)電機相連，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壓而二次繞組開路時的電壓，即空載電壓。而變壓器在滿載運行時，二次繞組內(nèi)約有5%的阻抗電壓降。因此分兩種情況討論：圖7-8電力變壓器一、二次額定電壓說明圖1）如果變壓器二次側(cè)供電線路很

16、長（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（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額定電壓5%,即僅考慮補償變壓器內(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

17、定頻率是電氣設(shè)備正常工作并獲得最佳經(jīng)濟效益的條件。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)值與波形兩個方面。電壓質(zhì)量對各類用電設(shè)備的工作性能、使用壽命、安全及經(jīng)濟運行都有直接的影響。（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)備額定電壓之差對額定電壓的百分數(shù)，即精品UUNU%N100(7-1)UN加在用電設(shè)備上的電壓在數(shù)值上偏移額定值后，對于感應(yīng)電動機，其最大轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時，電動機轉(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，甚至燒毀電動機；而且由于轉(zhuǎn)

18、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)電壓過高，激磁電流與鐵損都大大增加，引起電機的過熱，效率降低。對電熱裝置，這類設(shè)備的功率與電壓平方成正比，所以電壓過高將損傷設(shè)備，電壓過低又達不到所需溫度。電壓偏移對白熾燈影響顯著，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，發(fā)光效率將提高1/3，但使用壽命將只有原來的1/3。電壓偏移是由于供電系統(tǒng)改變運行方式或電力負荷緩慢變化等因素引起的，其變化相對緩慢。我國規(guī)定，正常情況下，用電設(shè)備端子處電壓偏移的允許值為：電動機5%;照明燈一般場所5%;在視覺要求較高的場所+5%,-2.5%;其它

19、用電設(shè)備無特殊規(guī)定時5%;(2)波形畸變近年來，隨著硅整流、晶閘管變流設(shè)備、微機及網(wǎng)絡(luò)和各種非線性負荷的使用增加，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)備帶來嚴重危害，不僅使損耗增加，還使某些用電設(shè)備不能正常運行，甚至可能引起系統(tǒng)諧振，從而在線路上產(chǎn)生過電壓，擊穿線路設(shè)備絕緣；還可能造成系統(tǒng)的繼電保護和自動裝置發(fā)生誤動作；并對附近的通訊設(shè)備和線路產(chǎn)生干擾。2.頻率我國采用的工業(yè)頻率(簡稱工頻)為50Hz。當(dāng)電網(wǎng)低于額定頻率運行時，所有電力用戶的電動機轉(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算機，自控裝置

20、等設(shè)備的準(zhǔn)確性。電網(wǎng)頻率的變化對供配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性影響很大，因而對頻率的要求比對電壓的要求更嚴格，頻率的變化范圍一般不應(yīng)超過3.5Hz。3.可靠性供電的可靠性是衡量供配電質(zhì)量的一個重要指標(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間占全年時間的百分數(shù)來表示，例如，全年時間為8760小時，用戶全年平均停電時間87.6小時，即停電時間占全年的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，使之在負荷變動的情況下，有

21、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)的三相負荷均衡，以減小電壓偏移。4.合理地改變供配電系統(tǒng)的運行方式，以調(diào)整電壓偏移。5.采用無功功率補償裝置，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.高壓配電電壓的選擇目前，我國電力系統(tǒng)中，220kV及以上電壓等級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)濟指標(biāo)來

22、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)展來說，10kV更優(yōu)于6kV。由表7-2所列各級電壓線路合理的輸送功率和輸送距離可以看出，采用10kV電壓較之采用6kV電壓更適應(yīng)于發(fā)展，輸送功率更大，輸送距離更遠。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

23、電壓380V接三相動力設(shè)備，相電壓220V供電給照明及其他220V的單相設(shè)備。對于容易發(fā)生觸電或有易燃易爆的個別車間或場所，可考慮采用電壓。但某些場合宜采用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，因負荷中心往往離變電所較遠，所以為保證負荷端的電壓水平而采用比380V更高的配電電壓。表7-2各級電壓電力線路合理的輸送功率和輸送距離線路電壓/kV線路結(jié)構(gòu)輸送功率/kW輸送距離/km0.38架空線100250.38電纜線175356架空線4000司06電纜線000810架空線K0005-2010電纜線4000司035架空線200010000205066架空線350

24、03000030100110架空線100005000050150220架空線100000500000200300第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)的中性點是指發(fā)電機或變壓器的中性點?？紤]到電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、經(jīng)濟性及人身安全等因素，電力系統(tǒng)中性點常采用不接地、經(jīng)消弧線圈接地、直接接地和經(jīng)低電阻接地四種運行方式。下面分別講述這幾種運行方式的特點和應(yīng)用。220/127V作為工廠的低電配電、中性點不接地的電力系統(tǒng)中性點不接地的運行方式，即電力系統(tǒng)的中性點不與大地相接。我國366kV系統(tǒng)，特別是310kV系統(tǒng)，一般采用中性點不接地的運行方式。圖7-9是電源中性點不接地的電力系統(tǒng)在正常運行時

25、的電路圖和相量圖。a)電路圖b)相量圖圖7-9正常運行時中性點不接地的電力系統(tǒng)為討論問題簡化起見，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)都是對稱的，而且將相與地之間存在的分布電容用一個集中電容C來表示，線間電容電流數(shù)值較小，可不考慮。系統(tǒng)正常運行時，三個相電壓UA、UB、UC是對稱的，三個相的對地電容電流ICO也是對稱的，其相量和為零，所以中性點沒有電流流過，各相對地電壓就是其相電壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，例如C相接地，如圖7-10a所示，這時C相對地電壓為零，非接地相A相對地電壓UA=UA+(-UC尸UAC,B相對地電壓UB=UB+(-UC尸UBC,如圖7-10b所示。由向量圖可見

26、，當(dāng)一相接地時，非接地兩相對地電壓均升高J3倍，變?yōu)榫€電B壓。而且，該兩相對地電容電流ICO也相應(yīng)的增大J3倍。當(dāng)C相接地時，系統(tǒng)的接地電流(電容電流)為非接地兩相對地電容電流之和。因此1C(|CA1CB)(7-2)由圖7-10b的相量圖可知，IC在相位上正好超前UC90;而在量值上，由于ICJ31cA，而ICAUA/XC；3UA/XCT3lco,因此a）電路圖b）相量圖圖7-10一相接地時的中性點不接地系統(tǒng)lC3lco（7-3）即一相接地的電容電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍。由于線路對地的電容C不好準(zhǔn)確確定，因此lco和IC也不好根據(jù)C來精確計算。通常采用下列經(jīng)驗公式來確定中性點不接

27、地系統(tǒng)的單相接地電容電流，即|CUM35lcQ（7-4）350式中，IC為系統(tǒng)的單相接地電容電流（A）;UN為系統(tǒng)的額定電壓（kV）；lh為同一電壓UN具有電氣聯(lián)系的架空線路總長度（km）;lcab為同一電壓UN的具有電氣聯(lián)系的電纜線路（cableline）總長度（km）。必須指出：這種單相接地狀態(tài)不允許長時間運行，因為如果另一相又發(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在接地點引起電弧，形成間歇電弧過電壓，威脅電力系統(tǒng)的安全運行。因此，我國電力規(guī)程規(guī)定，中性點不接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，單相接地運行時間不應(yīng)超過2小

28、時。中性點不接地系統(tǒng)一般都裝有單相接地保護裝置或絕緣監(jiān)測裝置，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，會及時發(fā)出警報，提醒工作人員盡快排除故障；同時，在可能的情況下，應(yīng)把負荷轉(zhuǎn)移到備用線路上去。二、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)單相接地電流超過規(guī)定數(shù)值時（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），將產(chǎn)生斷續(xù)電弧，從而在線路上引起危險的過電壓，因此須采用經(jīng)消弧線圈接地的措施來減小這一接地電流，熄滅電弧，避免過電壓的產(chǎn)生。這種接地方式稱為中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，如圖7-11所示。a）電路圖b）相量圖圖7-11一相接地時的中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在正常

29、情況下，三相系統(tǒng)是對稱的，中性點電流為零，消弧線圈中沒有電流通過。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的電流是接地電容電流IC與流過消弧線圈的電感電流II之和。由于超前UC90。，而IL滯后UC90。，所以IL與IC在接地點互相補償。如果消弧線圈電感選用合適，會使接地電流減到小于發(fā)生電弧的最小生弧電流時，電弧就不會發(fā)生，從而也不會產(chǎn)生過電壓。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)， 與中性點不接地系統(tǒng)一樣， 當(dāng)發(fā)生單相接地故障時， 接地相電壓為零，三個線電壓不變，其它兩相電壓也將升高J3倍。因此，發(fā)生單相接地故障時的運行時間也同樣不允許超過2小時。三、中性點直接接地的電力系統(tǒng)這種系統(tǒng)的單相接地，即通過接地中性點

30、形成單相短路，單相短路電流比線路的正常負荷電流大許多倍，如圖7-12。因此，在系統(tǒng)發(fā)生單相短路時保護裝置應(yīng)動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)的其它部分恢復(fù)正常運行。圖7-12一相接地時的中性點直接接地系統(tǒng)中性點直接接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩完好相的對地電壓不會升高，這與上述中性點不直接接地的系統(tǒng)不同，因此，凡中性點直接接地的系統(tǒng)中的供電設(shè)備的絕緣只需按相電壓考慮，而無需按線電壓考慮。這對110kV以上的超高壓系統(tǒng)是很有經(jīng)濟技術(shù)價值的。高壓電器的絕緣問題是影響電器設(shè)計和制造的關(guān)鍵問題。電器絕緣要求的降低，直接降低了電器的造價，同時改善了電器的性能。目前我國110kV以上電力網(wǎng)均采用中性點直接

31、接地方式。我國380/220V低壓配電系統(tǒng)也采用中性點直接接地方式，而且引出中性線（N線）、保護線（PE線）或保護中性線（PEN線）這樣的系統(tǒng)，稱為TN系統(tǒng)。中性線（N線）的作用，一是用來接相電壓為220V的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減少負載中性點的電壓偏移。保護線（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，就形成單相短路，使線路過電流保護裝置動作，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),如圖7-13所示。1 .TN-C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。保護中性線（PEN線）兼有中性線（N線）和保護線（PE線）的功能，當(dāng)三相負荷不平衡或接有單相用電設(shè)備時，PEN線上均有電流通過。這種系統(tǒng)一般能夠滿足供電可靠性的要求，而且投資較省，節(jié)約有色金屬，過去在我國低壓配電系