工廠供電課件概論

七.工廠供配電電壓的選擇六.三相不平衡及其改善五.電網(wǎng)諧波及其抑制四.電壓波動及其抑制三.電壓偏差與電壓調(diào)整二.三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓一.概述第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓與電能質(zhì)量三.發(fā)電廠和電力系統(tǒng)簡介二.工廠供電系統(tǒng)概況一.工廠供電的意義和要求第一節(jié)工廠供電及電力系統(tǒng)的基本知識第一章概論習(xí)題

復(fù)習(xí)思考題三.供電工程設(shè)計(jì)的程序與要求二.供電工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容一.供電工程設(shè)計(jì)與施工的一般原則

第四節(jié)供電工程設(shè)計(jì)與施工一般知識二.低壓配電系統(tǒng)的接地型式一.電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式第一章概論內(nèi)容提要：本章概述工廠供電及供電系統(tǒng)有關(guān)的一些根本知識，為學(xué)習(xí)本課程奠定初步的根底。首先簡要講述工廠供電的意義和要求，然后介紹工廠供電系統(tǒng)及發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的概況，接著重點(diǎn)講述電力系統(tǒng)的電壓和電能質(zhì)量及電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式和低壓配電系統(tǒng)接地型式，最后介紹供電工程設(shè)計(jì)與施工的一般知識。第一節(jié)工廠供電及電力系統(tǒng)的根本知識一.工廠供電的意義和要求工廠供電〔plantpowersupply〕是指工廠用電設(shè)備所需電能的供給和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供給用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化?，F(xiàn)代社會的信息技術(shù)和其他高新技術(shù)都是建立在電能應(yīng)用的根底之上的。因此電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是電能消耗在產(chǎn)品本錢中所占的比重一般很小〔除電化工業(yè)外〕。例如在機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)開支僅占產(chǎn)品本錢的5%左右。從投資額來看，一般機(jī)械工廠在供電設(shè)備上的投資，也僅占總投資的5%左右。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品本錢中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后，可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)本錢，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果供電突然中斷，那么對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些對供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，甚至可能發(fā)生人身傷亡事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至生態(tài)環(huán)境上或政治上的重大損失。因此，做好工廠供電工作對于開展工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)效勞，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能和環(huán)保工作，就必須到達(dá)以下根本要求：⑴.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。⑵.可靠——應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。⑶.優(yōu)質(zhì)——應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等的質(zhì)量要求。⑷.經(jīng)濟(jì)——供電系統(tǒng)的投資要省，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和有色金屬消耗量。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(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。例如計(jì)劃用電和環(huán)境保護(hù)等問題，就不能只考慮一個單位的局部利益，更要有全局觀點(diǎn)。二.工廠供電系統(tǒng)概況(一).6~10kV進(jìn)線的中型工廠供電系統(tǒng)一般中型工廠的電源進(jìn)線是6~10kV。電能先經(jīng)高壓配電所(high-voltagedistributionsubstation，縮寫HDS)，由高壓配電線路將電能分送至各個車間變電所〔shoptransformersubstation,縮寫STS〕。車間變電所內(nèi)裝有電力變壓器，將6~10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓，通常是降為220/380V(220V為三相線路相電壓，380V為其線電壓)。如果工廠擁有6~10kV的高壓用電設(shè)備，那么由高壓配電所直接以6~10kV對其供電。圖1-1是一個比較典型的中型工廠供電系統(tǒng)的簡圖。該簡圖只用一根線來表示三相線路，即繪成單線圖（single-linediagram）的形式，而且該圖除母線分段開關(guān)和低壓聯(lián)絡(luò)線上裝設(shè)的開關(guān)外，未繪出其他開關(guān)電器。圖中母線（busbar），又稱匯流排，其任務(wù)是用來匯集和分配電能。圖1-1中型工廠供電系統(tǒng)簡圖圖1-1所示高壓配電所有四條高壓配電出線，供電給三個車間變電所。其中1號車間變電所和3號車間變電所各裝有一臺配電變壓器，而2號車間變電所裝有兩臺，并分別由兩段母線供電，其低壓側(cè)又采用單母線分段制，因此對重要的低壓用電設(shè)備可由兩段低壓母線交叉供電。各車間變電所的低壓側(cè)，均設(shè)有低壓聯(lián)絡(luò)線相互連接，以提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和靈活性。此外，該高壓配電所還有一條高壓配電線，直接供電給一組高壓電動機(jī)；另有一條高壓線，直接與一組高壓并聯(lián)電容器相連。3號車間變電所低壓母線上也連接有一組低壓并聯(lián)電容器。這些并聯(lián)電容器都是用來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功功率、提高功率因數(shù)的。圖1-2是圖1-1所示工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖。從平面布線圖上可以看出配、變電所及配電屏、控制屏的分布位置及其進(jìn)出線情況。圖1-2圖1-1所示工廠供電系統(tǒng)的平面布線示意圖(二).35kV及以上進(jìn)線的大中型工廠供電系統(tǒng)對于大型工廠及某些電源進(jìn)線電壓為35kV及以上的中型工廠，通常經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠以后，先經(jīng)總降壓變電所，其中裝有較大容量的電力變壓器，將35kV及以上的電源電壓降為6~10kV的配電電壓，然后通過6~10kV的高壓配電線將電能送到各車間變電所，也有的經(jīng)過高壓配電所再送到車間變電所。車間變電所裝有配電變壓器，又將6~10kV降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓220/380V。其系統(tǒng)簡圖如圖1-3所示。圖1-3具有總降壓變電所的工廠供電系統(tǒng)簡圖有的35kV進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，即35kV線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的配電變壓器，將35kV直接降為低壓用電設(shè)備所需的電壓220/380V,如圖1-4所示。這種供電方式，稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。這種直配方式，省去了一級中間變壓，從而簡化了供電系統(tǒng)，節(jié)約了有色金屬，降低了電能損耗，提高了供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)的環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“平安走廊〞要求而定，否那么不宜采用，以確保供電平安。圖1-4高壓深入負(fù)荷中心的工廠供電系統(tǒng)簡圖(三).小型工廠供電系統(tǒng)對于小型工廠，由于其所需容量一般不大于1000kVA或稍多，因此通常只設(shè)一個降壓變電所，將6~10kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓，如圖1-5所示。

圖1-5只設(shè)一個降壓變電所的小型工廠供電系統(tǒng)簡圖a)裝有一臺變壓器b）裝有兩臺變壓器圖1-6低壓進(jìn)線的小型工廠供電系統(tǒng)簡圖如果工廠所需容量不大于160kVA時，可采用低壓電源進(jìn)線，因此工廠只需設(shè)一低壓配電間，如圖1-6所示。(四).設(shè)有應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組的工廠供電系統(tǒng)對于工廠的重要負(fù)荷，一般要求在正常供電電源之外，另設(shè)有應(yīng)急備用電源，最常用的備用電源是柴油發(fā)電機(jī)組。柴油發(fā)電機(jī)組操作簡便，啟動迅速。當(dāng)正常供電的公共電網(wǎng)中斷供電時，自啟動型柴油發(fā)電機(jī)組一般能在10~15s內(nèi)自行啟動發(fā)電，恢復(fù)對重要負(fù)荷和應(yīng)急照明的供電。采用有快速自啟動型柴油發(fā)電機(jī)組作備用電源的工廠供電系統(tǒng)簡圖如圖1-7所示。

圖1-7采用有柴油發(fā)電機(jī)組作備用電源的工廠供電系統(tǒng)簡圖由以上工廠供電系統(tǒng)的分析可知，配電所的任務(wù)是接受電能和分配電能，不改變電壓；而變電所的任務(wù)是接受電能、變換電壓和分配電能。以上所講工廠供電系統(tǒng)，是指從電源進(jìn)線進(jìn)廠起到高低壓用電設(shè)備進(jìn)線端止的整個電路系統(tǒng)，包括廠內(nèi)的變、配電所及所有高低壓配電線路。三.發(fā)電廠和電力系統(tǒng)簡介由于電能的生產(chǎn)、輸送、分配和使用的全過程，實(shí)際上是在同一瞬間實(shí)現(xiàn)的，因此學(xué)習(xí)本課程時除了要了解工廠供電系統(tǒng)的概況外，還要了解工廠供電系統(tǒng)電源方向的發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的一般知識。(一).發(fā)電廠發(fā)電廠（powerplant）又稱發(fā)電站，是將自然界存在的各種一次能源轉(zhuǎn)換為電能（屬二次能源）的工廠。發(fā)電廠按其所利用的能源不同，分為水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠及風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠等多種類型。1.水力發(fā)電廠水力發(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。當(dāng)控制水流的閘門打開時，水流就沿著進(jìn)水管進(jìn)入水輪機(jī)蝸殼室，沖動水輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是：水電站出力P（容量，kW）的計(jì)算公式為：（1-1）式中Q為通過水電站的流量（m3/s）；H為水電站上下游的水位差,通常稱為水頭或落差(m)；η為水電站的效率;K為水電站的出力系數(shù)，一般為8.0~8.5。由于水電站的出力與上下游的水位差成正比,所以建造水電站必須用人工的方法來提高水位。最常用的方法，是在河流上建筑一座很高的攔河壩，提高上游水位，形成水庫，使壩的上下游形成盡可能大的落差，水電站就建在壩的后邊。這類水電站，稱為壩后式水電站。我國一些大型水電站包括三峽水電站都屬于這種類型。另一種提高水位的方法，是在具有相當(dāng)坡度的彎曲河道上游，筑一低壩，攔住河水，然后利用溝渠或隧道，將上游水流直接引至建在河段末端的水電站。這類水電站，稱為引水式水電站。還有一類水電站，是上述兩種提高水位方式的綜合，由高壩和引水渠道分別提高一局部水位。這類水電站，稱為混合式水電站。水電站建設(shè)的初期投資較大，但是發(fā)電本錢低，僅為火力發(fā)電本錢的1/3~1/4，而且水電屬清潔的、可再生的能源，有利于環(huán)境保護(hù)，同時水電建設(shè)不只用于發(fā)電，通常還兼有防洪、灌溉、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等多種功能，因此其綜合效益好。我國的水力資源十分豐富，居世界首位。據(jù)調(diào)查，我國可開發(fā)的水電容量可達(dá)4億千瓦，其中西南地區(qū)約占70%，而目前開發(fā)利用的僅其1/4左右，所以水電開發(fā)的潛力很大。我國確定在21世紀(jì)要大力開展水電，并已開始實(shí)施“西電東送〞工程，以促進(jìn)整個國民經(jīng)濟(jì)的開展。2.火力發(fā)電廠火力發(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?；痣姀S按其使用的燃料類別分，有燃煤式、燃油式、燃?xì)馐胶蛷U熱式〔利用工業(yè)余熱、廢料或城市垃圾等來發(fā)電〕等多種類型，但是我國的火電廠仍以燃煤為主。為了提高燃料的效率，現(xiàn)在的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，將鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸氣，推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，使與它聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其能量轉(zhuǎn)換過程是：現(xiàn)代火電廠一般都考慮了“三廢”（廢渣、廢水、廢氣）的綜合利用；有的火電廠不僅發(fā)電，而且供熱。兼供熱能的火電廠，稱為熱電廠。火電廠與同容量的水電站相比，具有建設(shè)工期短、工程造價低、投資回收快等特點(diǎn)，但是火電成本高，而且對環(huán)境要造成一定的污染，因此火電建設(shè)要受到環(huán)境的一定制約。我國的煤炭、石油和天然氣等資源比較豐富，特別是在我國的西部地區(qū)。隨著“西部大開發(fā)〞戰(zhàn)略和“西氣東送〞工程的實(shí)施，我國的火電建設(shè)事業(yè)也將得到更大的開展?；痣娊ㄔO(shè)的重點(diǎn)是煤炭基地的坑口電廠的建設(shè)。對于遠(yuǎn)離煤炭產(chǎn)地的火電廠，宜采用高熱值的動力煤。對位于酸雨控制區(qū)和二氧化硫控制區(qū)特別是大城市附近的火電廠，應(yīng)采用低硫煤，或?qū)υ合冗M(jìn)行脫硫處理。對嚴(yán)重污染環(huán)境的低效小型火電廠，應(yīng)按照國家“節(jié)能減排〞的要求予以關(guān)?！，F(xiàn)在國外已研究成功將煤先轉(zhuǎn)化為氣體再送入鍋爐內(nèi)燃燒發(fā)電的新技術(shù)，從而大大減少了直接燃煤而產(chǎn)生的廢氣廢渣對環(huán)境的污染，這稱之為潔凈煤發(fā)電新技術(shù)。

3.核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠，又稱為原子能發(fā)電廠，通稱核電站，它是利用某些核燃料的原子核裂變能來生產(chǎn)電能，其生產(chǎn)過程與火電廠大體相同，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大量的煤炭。其能量轉(zhuǎn)換過程是：

核電站的反應(yīng)堆類型主要有：(1).石墨慢化反應(yīng)堆它采用石墨作慢化劑。它又分氣冷堆型和水冷堆型。新型的高溫氣冷堆型，采用2.5%~3%的低濃縮鈾作燃料，以石墨作慢化劑，氦氣作冷卻劑。這是一種具有發(fā)展前途的先進(jìn)反應(yīng)堆，我國已有一座高溫氣冷反應(yīng)堆投入試運(yùn)行。石墨水冷堆型以石墨作慢化劑，輕水作冷卻劑。

(2).輕水反應(yīng)堆它用2%~3%的低濃縮鈾作燃料，高壓輕水（即普通水）作慢化劑和冷卻劑。它又分沸水堆型和壓水堆型。沸水堆型的水在反應(yīng)堆內(nèi)直接沸騰變?yōu)檎羝苿悠啓C(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。壓水堆型的水在反應(yīng)堆內(nèi)不沸騰。它有兩個回路，其中一個回路的水流經(jīng)反應(yīng)堆，將堆內(nèi)的熱量帶往蒸汽發(fā)生器，與通過蒸汽發(fā)生器的二回路中的水交換熱量，使二回路的水加熱變?yōu)楦邏赫羝?，推動汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。目前世界上的核電站，85%以上為輕水堆型，其中絕大多數(shù)又為壓水堆型。我國已經(jīng)建成并安全運(yùn)行多年的大亞灣核電站和秦山核電站（一、二期工程）都是壓水堆型。1986年4月發(fā)生嚴(yán)重核泄漏事故的前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站就采用這種堆型。該電站已于2000年底全面關(guān)閉，這種堆型已不再使用。(3).重水反響堆它用重水〔D2O,含氘的水〕作慢化劑和冷卻劑，用天然鈾作燃料。它的燃料本錢低，但重水較貴，而且設(shè)備比較復(fù)雜，投資較大。我國于2002年11月投入并網(wǎng)發(fā)電的秦山核電站三期工程擴(kuò)建的2臺70萬千瓦反響堆就是這種重水堆型。(4).快中子增殖反響堆簡稱快堆。它是利用快中子來實(shí)現(xiàn)可控鏈?zhǔn)搅炎兎错懞秃巳剂显鲋车姆错懚?。這種反響堆不用慢化劑。反響堆內(nèi)絕大局部都是快中子，容易為反響堆周圍的鈾238所吸收，使鈾238轉(zhuǎn)變?yōu)榭闪炎兊念?39。這種反響堆可在10年左右使核燃料钚239比初裝入量增殖20%以上，但是初投資較大。我國已建有一座熱功率65MW、發(fā)電功率20MW的實(shí)驗(yàn)性快堆。由于核能是巨大的能源，而且核電具有安全、清潔和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以世界上很多國家都很重視核電建設(shè)，核電在整個發(fā)電量中占的比重逐年增長。我國在上世紀(jì)80年代就確定了“要適當(dāng)發(fā)展核電”的電力建設(shè)方針，并已興建了浙江秦山、廣東大亞灣、廣東嶺澳等多座大型核電站。4.風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電及太陽能發(fā)電簡介風(fēng)力發(fā)電是利用風(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。風(fēng)能是一種取之不盡的清潔、價廉和可再生能源。但其能量密度較小，因此風(fēng)輪機(jī)的體積較大，造價較高，且單機(jī)容量不可能做得很大。風(fēng)能又是一種具有隨機(jī)性和不穩(wěn)定性的能源，因此利用風(fēng)能發(fā)電必須與一定的蓄能方式相結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電。風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程是：風(fēng)能電能機(jī)械能發(fā)電機(jī)風(fēng)輪機(jī)蓄電裝置我國西北地區(qū)的風(fēng)力資源比較豐富，已裝設(shè)了一些風(fēng)力發(fā)電裝置。在“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略決策的推動下，風(fēng)力發(fā)電也將有更大的發(fā)展。地?zé)岚l(fā)電是利用地球內(nèi)部蘊(yùn)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。地?zé)崾堑乇硐旅?0公里以內(nèi)儲存的天然熱源，主要來源于地殼內(nèi)的放射性元素蛻變過程所產(chǎn)生的熱量。地?zé)岚l(fā)電的熱效率不高，但不消耗燃料，運(yùn)行費(fèi)用低。它不象火力發(fā)電那樣，要排出大量灰塵和煙霧，因此地?zé)徇€是屬于比較清潔的能源。但地下熱水和蒸汽中大多含有硫化氫、氨、砷等有害物質(zhì)，因此對排出的熱水要妥善處理，以免污染環(huán)境。地?zé)岚l(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程是：我國的地?zé)豳Y源也比較豐富，特別是在我國的西藏地區(qū)。我國最大的地?zé)犭娬揪徒ㄔ谖鞑匮虬司貐^(qū)，已有9臺機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，總裝機(jī)容量達(dá)25MW。隨著“西部大開發(fā)〞戰(zhàn)略的實(shí)施，我國的地?zé)岚l(fā)電也將得到更大的開展。太陽能發(fā)電就是利用太陽的光能或熱能來生產(chǎn)電能。利用太陽的光能發(fā)電，是通過光電轉(zhuǎn)換元件如光電池等直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能。這已廣泛應(yīng)用在人造地球衛(wèi)星和宇航裝置上。利用太陽的熱能發(fā)電，可分直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩種類方式。溫差發(fā)電、熱離子發(fā)電和磁流體發(fā)電，都屬于熱電直接轉(zhuǎn)換。太陽能通過集熱裝置和熱交換器，給水加熱，使之變?yōu)檎羝?，推動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，與火力發(fā)電原理相同，屬于間接轉(zhuǎn)換發(fā)電。太陽能是一種十分平安、經(jīng)濟(jì)、無污染而且是取之不盡的能源。太陽能發(fā)電裝置建在常年日照時間長的地方。我國的太陽能資源也相當(dāng)豐富，特別是我國的西藏、新疆、內(nèi)蒙古等地區(qū)，常年日照時間達(dá)250~300天，屬于太陽能豐富區(qū)。我國的80%地區(qū)均可利用太陽能發(fā)電。(二).電力系統(tǒng)為了充分利用動力資源，減少燃料運(yùn)輸，降低發(fā)電本錢，因此有必要在有水力資源的地方建設(shè)水電站，而在有燃料資源的地方建設(shè)火電廠，但這些有動力資源的地方，往往離用電中心較遠(yuǎn)，所以必須用高壓輸電線進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，如圖1-8所示。圖1-8從發(fā)電廠到用戶的送電過程示意圖由各級電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體，稱為電力系統(tǒng)（powersystem）。圖1-9是一個大型電力系統(tǒng)簡圖。圖1-9大型電力系統(tǒng)簡圖電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)〔powernetwork〕。但習(xí)慣上，電網(wǎng)或系統(tǒng)往往以電壓等級來區(qū)分，如說10kV電網(wǎng)或10kV系統(tǒng)。這里所說的電網(wǎng)或系統(tǒng)，實(shí)際上是指某一電壓的相互聯(lián)系的整個電力線路。電網(wǎng)可按電壓上下和供電范圍大小分為區(qū)域電網(wǎng)和地方電網(wǎng)。區(qū)域電網(wǎng)的供電范圍大，電壓一般在220kV及以上。地方電網(wǎng)的供電電壓一般不超過110kV。工廠供電系統(tǒng)屬于地方電網(wǎng)。電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動力局部及其熱能系統(tǒng)和熱能用戶，稱為動力系統(tǒng)?，F(xiàn)在各國建立的電力系統(tǒng)越來越大，甚至建立跨國的聯(lián)合電力系統(tǒng)。我國規(guī)劃，到2021年三峽水電站實(shí)現(xiàn)全面供電(2).可以更好地保證供電質(zhì)量，滿足用戶對電源頻率和電壓等的質(zhì)量要求。(3).可以大大提高供電的可靠性，有利于整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。時，將在全國形成北、東、南三個跨大區(qū)的互聯(lián)電網(wǎng)。到2020年，我國在做到水電、火電、核電和新能源四者結(jié)構(gòu)合理的基礎(chǔ)上，形成全國聯(lián)合電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力資源在全國范圍內(nèi)的合理配置和可持續(xù)發(fā)展。建立大型電力系統(tǒng)（聯(lián)合電網(wǎng)）有下列優(yōu)越性：(1).可以更經(jīng)濟(jì)合理地利用動力資源，例如在有水力資源的地方建設(shè)水電站，在有煤炭資源的地方建設(shè)坑口火電廠，在有地?zé)豳Y源的地方建設(shè)地?zé)岚l(fā)電廠等，這樣可大大降低發(fā)電成本，減少電能損耗。第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓和電能質(zhì)量一.概述電力系統(tǒng)中的所有電氣設(shè)備，都是在一定的電壓和頻率下工作的。電氣設(shè)備的額定電壓和額定頻率，是電氣設(shè)備正常工作且能獲得最正確經(jīng)濟(jì)效果的電壓和頻率。電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的根本參數(shù)。一般交流電力設(shè)備的額定頻率為50Hz,此頻率通稱為工頻〔工業(yè)頻率〕。我國1996年公布實(shí)施的?供電營業(yè)規(guī)那么?規(guī)定：“在電力系統(tǒng)正常狀況下，供電頻率的允許偏差為:(1)電網(wǎng)裝機(jī)容量在300萬千瓦及以上的為，±0.2Hz；(2)電網(wǎng)裝機(jī)容量在300萬千瓦以下的，為±0.5Hz。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，供電頻率允許偏差不應(yīng)超過±1.0Hz。〞對工廠供電系統(tǒng)來說，提高電能質(zhì)量主要是提高電壓質(zhì)量問題。電壓質(zhì)量是按照國家標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)對電力系統(tǒng)電壓的偏差、波動和波形的一種質(zhì)量評估。此外，三相系統(tǒng)中三相電壓或三相電流是否平衡也是衡量電能質(zhì)量的一個指標(biāo)。二.三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB156-2003?標(biāo)準(zhǔn)電壓?規(guī)定，我國三相交流電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的額定電壓，如表1-1所示。表1-1中的電力變壓器一、二次繞組額定電壓，是依據(jù)我國生產(chǎn)的電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品規(guī)格確定的。750500330

2201106635——10630.660.38電網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓/kV825(800)750——550500——363330——242220——121110——72.566——38.535————13.8,15.75,18,20,22,24,2613.8,15.75,18,20,22,24,2610.5及1110及10.510.56.3及6.66及6.36.33.15及3.33及3.153.15高壓0.690.660.690.400.380.40低壓二次繞組一次繞組電力變壓器額定電壓/kV發(fā)電機(jī)額定電壓/kV分類表1-1我國三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓（據(jù)GB156-2003）(一).電網(wǎng)（線路）的額定電壓電網(wǎng)的額定電壓（標(biāo)稱電壓）等級，是國家根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和電力工業(yè)發(fā)展的水平，經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定的。它是確定各類電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。(二).用電設(shè)備的額定電壓由于電力線路在有電流通過時要產(chǎn)生電壓降，所以線路上各點(diǎn)的電壓都略有不同，如圖1-10中虛線所示。但是成批生產(chǎn)的用電設(shè)備不可能按使用處線路的實(shí)際電壓來制造，而只能按線路首端與末端的平均電壓即線路（電網(wǎng)）的額定電壓UN（下角標(biāo)N為英文nominal的縮寫）來制造。因此用電設(shè)備的額定電壓一般規(guī)定與同級電網(wǎng)的額定電壓相同。圖1-10用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)的額定電壓說明圖但是在此必須指出：按GB/T11022—1999《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的共同技術(shù)要求》規(guī)定，高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的額定電壓按其允許的最高工作電壓來標(biāo)注，其額定電壓不得小于其所在系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高電壓，如表1-2所示。新生產(chǎn)的一些高壓設(shè)備額定電壓已按此新規(guī)定標(biāo)注。40.5126.93.5熔斷器的額定電壓40.511.56.9—穿墻套管的額定電壓40.5127.23.6高壓開關(guān)、互感器及支柱絕緣子的額定電壓40.511.56.93.5系統(tǒng)的最高電壓351063系統(tǒng)的額定電壓表1-2系統(tǒng)的額定電壓、最高電壓和高壓設(shè)備的額定電壓（據(jù)GB/T11022-1999）（單位：kV）(三).發(fā)電機(jī)的額定電壓由于電力線路允許的電壓偏差一般為±5%，即整個線路允許有10%的電壓損耗值，因此為了使線路的平均電壓維持在額定值，線路首端〔電源端〕的電壓宜較線路額定電壓高5%，而線路末端的電壓那么較線路額定電壓低5%，如圖1-10所示。所以發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定高于同級電網(wǎng)額定電壓5%。(四).電力變壓器的額定電壓1.電力變壓器的一次繞組額定電壓分兩種情況：〔1〕當(dāng)變壓器直接與發(fā)電機(jī)相連時，如圖1-11中的變壓器T1，其一次繞組額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，都高于同級電網(wǎng)額定電壓5%?！?〕當(dāng)變壓器不與發(fā)電機(jī)相連而是連接在線路上時，如圖1-11中的變壓器T2,那么可看作是線路的用電設(shè)備，因此其一次繞組額定電壓應(yīng)與電網(wǎng)額定電壓相同。圖1-11電力變壓器一、二次額定電壓說明圖2.電力變壓器的二次繞組額定電壓亦分兩種情況：（1）變壓器二次側(cè)供電線路較長（如為較大的高壓電網(wǎng)）時，如圖1-11中的變壓器T1,其二次繞組額定電壓應(yīng)比相連電網(wǎng)額定電壓高10%，其中有5%用于補(bǔ)償變壓器滿載運(yùn)行時繞組本身約5%的電壓降，因?yàn)樽儔浩鞫卫@組的額定電壓是指變壓器一次繞組加上額定電壓而二次繞組開路時的電壓；此外，變壓器滿載時二次繞組輸出電壓還要高于同級電網(wǎng)額定電壓5%以補(bǔ)償線路上的電壓降，所以變壓器二次繞組額定電壓總的要高于電網(wǎng)額定電壓10%〔2〕變壓器二次側(cè)供電線路不長〔如為低壓電網(wǎng)或直接供電給上下壓用電設(shè)備〕時，如圖1-11中的變壓器T2，其二次繞組額定電壓只需高于電網(wǎng)額定電壓5%，僅考慮補(bǔ)償變壓器滿載運(yùn)行時繞組本身的5%電壓降。(五).電壓上下的劃分關(guān)于電力系統(tǒng)電壓上下的劃分，我國現(xiàn)在統(tǒng)一規(guī)定【1】：低壓——指電壓等級在1000V以下者；高壓——指電壓等級在1000V及以上者。表1-1就是以1000V為界限來劃分的。

此外尚有按以下標(biāo)準(zhǔn)劃分電壓上下的，規(guī)定：1000V以下為低壓；1000V至10kV或35kV為中壓；35kV或以上至110kV或220kV為高壓；220kV或330kV及以上為超高壓；800kV及以上為特高壓。不過這種劃分并無明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此劃分界限不是十清楚確。【1】過去電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL408-1991?電業(yè)平安工作規(guī)程〔發(fā)電廠和變電所電氣局部〕?規(guī)定：低壓——指設(shè)備對地電壓在250V及以下者；高壓——指設(shè)備對地電壓在250V以上者。國家電網(wǎng)公司2005年發(fā)布試行的?國家電網(wǎng)公司電力平安工作規(guī)程(變電站和發(fā)電廠電氣局部)?已改為以1000V為界線來劃分電壓的上下，如上所述。三.電壓偏差與電壓調(diào)整(一).電壓偏差及其允許值1.電壓偏差的含義及其計(jì)算電壓偏差(voltagedeviation)是指設(shè)備在給定瞬間的端電壓U與其額定電壓UN之差對額定電壓UN的百分值，即2.電壓偏差對設(shè)備運(yùn)行的影響(1).對感應(yīng)電動機(jī)的影響當(dāng)感應(yīng)電動機(jī)的端電壓較其額定電壓低10%時，由于其轉(zhuǎn)矩與其端電壓成正比，因此其轉(zhuǎn)矩將只有額定轉(zhuǎn)矩的81%，而負(fù)荷電流將增大5%~10%以上，溫升將增高10%~15%以上，絕緣老化程度將比規(guī)定增加一倍以上，從而明顯地縮短電機(jī)的使用壽命。同時，電動機(jī)由于轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降，不僅會降低生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)量，而且還會影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加廢次品。當(dāng)其端電壓較其額定電壓偏高時，負(fù)荷電流和溫升也將增加，絕緣相應(yīng)受損，對電動機(jī)也是不利的，也要縮短其使用壽命。(2).對同步電動機(jī)的影響當(dāng)同步電動機(jī)的端電壓偏高或偏低時，轉(zhuǎn)矩也要按電壓平方成正比變化，因此同步電動機(jī)的端電壓偏差，除了不會影響其轉(zhuǎn)速外，其他如對轉(zhuǎn)矩、電流和溫升等的影響，與感應(yīng)電動機(jī)相同。(3).對電光源的影響電壓偏差對白熾燈的影響最為顯著。當(dāng)白熾燈的端電壓降低10%時，燈泡的使用壽命將延長2~3倍，但發(fā)光效率將下降30%以上，燈光明顯變暗，照度降低，嚴(yán)重影響人的視力健康，降低工作效率，還可能增加事故。當(dāng)其端電壓升高10%時，發(fā)光效率將提高1/3，但其使用壽命將大大縮短，只有原來的1/3。電壓偏差對熒光燈及其他氣體放電燈的影響不象對白熾燈那么明顯，但也有一定的影響。當(dāng)其端電壓偏低時，燈管不易啟燃。如果屢次反復(fù)啟燃，那么燈管壽命將大受影響。而且電壓降低時，照度下降，影響視力工作。當(dāng)其電壓偏高時，燈管壽命又要縮短。3.允許的電壓偏差GB50052—1995?供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，用電設(shè)備端子處的電壓偏差允許值〔以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示〕宜符合以下要求：(1).電動機(jī)為±5%。(2).電氣照明:一般工作場所為±5%；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為+5%，-10%；應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等，為+5%，-10%。(3).其他用電設(shè)備，當(dāng)無特殊規(guī)定時為±５％。(二).電壓調(diào)整措施為了滿足用電設(shè)備對電壓偏差的要求，供電系統(tǒng)必須采用相應(yīng)的電壓調(diào)整(voltageregulation)措施。(1).正確選擇無載調(diào)壓型變壓器的電壓分接頭或采用有載調(diào)壓型變壓器工廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用的6~10kV電力變壓器，一般是無載調(diào)壓型，其高壓繞組（一次繞組）有U

N

±5%UN的5個電壓分接頭，并裝設(shè)有無載調(diào)壓分接開關(guān)，如圖1-12所示。圖1-12電力變壓器的分接開關(guān)a)分接開關(guān)接線b）分接開關(guān)結(jié)構(gòu)1—帽2—密封墊圈3—操動螺母4—定位釘5—絕緣盤6—靜觸頭7—動觸頭如果設(shè)備的端電壓偏高，那么應(yīng)將分接開關(guān)換接到十5%的分接頭，以降低設(shè)備的端電壓。如果設(shè)備的端電壓偏低，那么應(yīng)將分接開關(guān)換接到-5%的分接頭，以升高設(shè)備的端電壓。但是這只能在變壓器無載條件下調(diào)節(jié)電壓，使設(shè)備端電壓更接近于設(shè)備的額定電壓，而不能按負(fù)荷的變動來調(diào)節(jié)電壓。如果用電負(fù)荷中有的設(shè)備對電壓要求嚴(yán)格，采用無載調(diào)壓滿足不了要求，而這些設(shè)備單獨(dú)裝設(shè)自動調(diào)壓裝置在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上又不合理時，可采用有載調(diào)壓型變壓器，使之在負(fù)載情況下自動調(diào)節(jié)電壓，保證設(shè)備端電壓的穩(wěn)定。(2).合理減少系統(tǒng)的阻抗由于供電系統(tǒng)中的電壓由于供電系統(tǒng)中的電壓損耗與系統(tǒng)中各元件包括變壓器和線路的阻抗成正比，因此可考慮減少系統(tǒng)的變壓級數(shù)、增大導(dǎo)線電纜的截面或以電纜取代架空線等來減少系統(tǒng)的阻抗，降低電壓損耗，從而縮小電壓偏差，到達(dá)電壓調(diào)整的目的。但是，增大導(dǎo)線電纜的截面或以電纜取代架空線，要增加線路投資，所以應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析比較，合理時才予采用。

(3).合理改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式在生產(chǎn)為一班制或兩班制的工廠或車間中，工作班時間內(nèi)，負(fù)荷重，電壓往往偏低，因而需要將變壓器高壓繞組的分接頭調(diào)在-5%的位置上。但這樣一來，到夜間負(fù)荷輕時，電壓就會過高。這時如能切除變壓器，改由低壓聯(lián)絡(luò)線供電，那么既能減少這臺變壓器的電能損耗，又可由于投入低壓聯(lián)絡(luò)線而增加線路的電壓損耗，從而降低所出現(xiàn)的過高電壓。對于兩臺變壓器并列運(yùn)行的變電所，在負(fù)荷輕時切除一臺變壓器，同樣可起到降低過高電壓的作用。(4).盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡在有中性線的低壓配電系統(tǒng)中，如果三相負(fù)荷分布不均衡，則將使負(fù)荷端中性點(diǎn)電位偏移，造成有的相電壓升高，從而可能使相電壓過高的那一線路上的單相設(shè)備燒毀，同時使三相設(shè)備的運(yùn)行也不正常。為此，應(yīng)使三相負(fù)荷分布盡可能均衡。(5).采用無功功率補(bǔ)償裝置系統(tǒng)中由于存在大量的感性負(fù)荷，如電力變壓器、感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、高頻爐、氣體放電燈等，因此出現(xiàn)大量相位滯后的無功功率，降低功率因數(shù)，增大系統(tǒng)的電壓損耗。為了提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少系統(tǒng)的電壓損耗，可采用接入并聯(lián)電容器或同步補(bǔ)償機(jī)，使之產(chǎn)生相位超前的無功功率，以補(bǔ)償系統(tǒng)中相位滯后的無功功率。這些專用于補(bǔ)償無功功率的并聯(lián)電容器和同步補(bǔ)償機(jī)，統(tǒng)稱為無功補(bǔ)償設(shè)備。由于并聯(lián)電容器無旋轉(zhuǎn)局部，具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小及組裝靈活、便于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)，因此在工廠供電系統(tǒng)中并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)玫搅藦V泛的應(yīng)用。但必須指出，采用專門的無功補(bǔ)償設(shè)備，需要額外增加投資。因此在進(jìn)行電壓調(diào)整時，應(yīng)優(yōu)先考慮前面的各項(xiàng)措施，以提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效果。四.電壓波動及其抑制1.電壓波動的含義電壓波動〔voltagefluctuation〕是指電網(wǎng)電壓方均根值〔有效值〕的連續(xù)快速變動。電壓波動〔或電壓變動〕值，以用戶公共供電點(diǎn)相鄰時間的最大與最小電壓方均根值Umax與Umin之差對電網(wǎng)額定電壓UN的百分值來表示，即(1-3)δU%=2.電壓波動的產(chǎn)生與危害電壓波動是由于負(fù)荷急劇變動或沖擊性負(fù)荷所引起。負(fù)荷急劇變動，使電網(wǎng)的電壓損耗相應(yīng)變動，從而使用戶公共供電點(diǎn)的電壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象。例如電動機(jī)的啟動，特別是大型電弧爐和軋鋼機(jī)等沖擊性負(fù)荷的工作，都會引起電網(wǎng)電壓的波動。電壓波動可影響電動機(jī)的正常啟動，甚至可使電動機(jī)不能啟動；對同步電動機(jī)還可引起其轉(zhuǎn)子振動；可使電子計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備無法正常工作；可使照明燈發(fā)生明顯的閃爍，嚴(yán)重影響視覺，使人無法正常生產(chǎn)、工作和學(xué)習(xí)。(二).電壓波動的抑制措施(1).對負(fù)荷變動劇烈的大型電氣設(shè)備，采用專用線路或?qū)Ｓ米儔浩鲉为?dú)供電。這是最簡便有效的方法。(2).設(shè)法增大供電容量，減小系統(tǒng)阻抗。例如將單回路線路改為雙回路線路，或?qū)⒓芸站€路改為電纜線路，使系統(tǒng)的電壓損耗減小，從而減小負(fù)荷變動時引起的電壓波動。(3).在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓波動時，減少或切除引起電壓波動的負(fù)荷。(4).對大容量電弧爐的爐用變壓器，宜由短路容量較大的電網(wǎng)供電，一般采用更高電壓等級的電網(wǎng)供電。(5).對大型沖擊性負(fù)荷，如果采用上述措施達(dá)不到要求時，可裝設(shè)能“吸收〞沖擊無功功率的靜止型無功補(bǔ)償裝置〔staticvarcompensator,縮寫SVC〕。SVC是一種能吸收隨機(jī)變化的沖擊無功功率和動態(tài)諧波電流的無功補(bǔ)償裝置，其類型有多種，而以自飽和電抗器型〔SR型〕的效能最好，其電子元件少，可靠性高，反響速度快，維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)，我國一般變壓器廠均能制造，是最適于我國推廣應(yīng)用的一種SVC。五.電網(wǎng)諧涉及其抑制(一).電網(wǎng)諧波的有關(guān)概念1.諧波的含義諧波(harmonic)，是指對周期性非正弦量進(jìn)行傅立葉級數(shù)〔Fourierseries〕分解所得到的大于基波頻率整數(shù)倍的各次分量，通常稱為高次諧波?；ㄊ侵钙漕l率與工頻〔50Hz〕相同的分量。向公共電網(wǎng)注入諧波電流或在公共電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備，稱為諧波源。

就電力系統(tǒng)中三相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓來說，可認(rèn)為其波形根本上是正弦量，即其電壓波形中根本上無直流和諧波分量。但是由于電力系統(tǒng)中存在各種諧波源，特別是隨著大型變流設(shè)備和電弧爐等的廣泛應(yīng)用，使得高次諧波的干擾成了當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害〞，亟待采取對策。2.諧波的產(chǎn)生與危害電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生，主要在于電力系統(tǒng)中存在各種非線性元件。因此，即使電力系統(tǒng)中電源的電壓為正弦波，但由于非線性元件的存在，使電網(wǎng)中總有諧波電流或電壓。產(chǎn)生諧波的元件很多，例如熒光燈及其他氣體放電燈、感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、變壓器和感應(yīng)電爐等，都要產(chǎn)生諧波電流或電壓。最為嚴(yán)重的是大型的晶閘管變流設(shè)備和大型電弧爐，它們產(chǎn)生的諧波電流最為突出，是造成電網(wǎng)諧波的主要因素。諧波對電氣設(shè)備的危害很大。諧波電流通過變壓器，可使變壓器鐵心損耗明顯增加，從而使變壓器出現(xiàn)過熱，縮短使用壽命。諧波電流通過交流電動機(jī)，不僅會使電動機(jī)鐵心損耗明顯增加，而且還會使電動機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)械加工的產(chǎn)品質(zhì)量。諧波對電容器的影響更為突出。諧波電壓加在電容器兩端時，由于電容器對諧波的阻抗很小，從而使電容器極易發(fā)生過載，甚至造成燒毀。此外，諧波電流可使電力線路的電能損耗和電壓損耗增加，使計(jì)量電能的感應(yīng)式電能表計(jì)量誤差增大，還可使電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振，引起諧振過電壓，有可能擊穿線路或設(shè)備的絕緣，也可能造成系統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動裝置誤動作，并可對附近的通信線路和設(shè)備產(chǎn)生信號干擾。(二).電網(wǎng)諧波的抑制措施(1).三相整流變壓器采用Y，d或D，y的接線由于3次及3的整數(shù)倍次諧波電流在三角形聯(lián)結(jié)的繞組內(nèi)形成環(huán)流，而星形聯(lián)結(jié)的繞組內(nèi)不可能產(chǎn)生3次及3的整數(shù)倍次諧波電流，因此采用Y,d或D,y接線的整流變壓器，能使注入電網(wǎng)的諧波電流中消除3次及3的整數(shù)倍次的諧波電流。又由于電力系統(tǒng)中的非正弦交流電壓或電流通常是正、負(fù)兩半波對時間軸是對稱的，不含直流分量和偶次諧波分量，因此采用Y,d或D,y接線的整流變壓器后，注入電網(wǎng)的諧波電流只有5、7、11……等次諧波。這是抑制諧波最根本的一種方法。(2).增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)越多，整流波形的脈動數(shù)越多，其次數(shù)低的諧波被消去的也越多。例如整流相數(shù)為6相時，出現(xiàn)的5次諧波電流為基波電流的18.5%,7次諧波電流為基波電流的12%。如果整流相數(shù)增加到12相時，那么出現(xiàn)的5次諧波電流降為基波電流的4.5%,7次諧波電流降為基波電流的3%,都差不多減少了75%。由此可見，增加整流相數(shù)對高次諧波抑制的效果相當(dāng)顯著。(3).使各臺整流變壓器二次側(cè)互有相位差多臺相數(shù)相同的整流裝置并列運(yùn)行時，使其整流變壓器二次側(cè)互有適當(dāng)?shù)南辔徊?，這與增加整流變壓器二次側(cè)相數(shù)的效果類似，也能大大減少注入電網(wǎng)的高次諧波。(4).裝設(shè)分流濾波器在大容量靜止諧波源〔如大型晶閘管整流器〕與電網(wǎng)連接處，裝設(shè)分流濾波器，如圖1-13所示，使濾波器的各組R-L-C回路分別對需要消除的5、7、11……等次諧波進(jìn)行調(diào)諧，使之發(fā)生串聯(lián)諧振。由于串聯(lián)諧振時阻抗很小，從而使這些次數(shù)的諧波電流被它分流吸收而不致注入公共電網(wǎng)中去。(5).選用D,yn11聯(lián)結(jié)組別的三相配電變壓器由于D,yn11聯(lián)結(jié)的變壓器高壓繞組是三角形接線，3次及3的整數(shù)倍次的高次諧波電流在其繞組內(nèi)形成環(huán)流而不致注入高壓電網(wǎng)，從而有利于抑制高次諧波。(6).其他措施例如限制電力系統(tǒng)中接入的變流設(shè)備和交流調(diào)壓裝置等的容量，或提高對大容量非線性設(shè)備的供電電壓，或者將諧波源與不能受干擾的負(fù)荷電路從電網(wǎng)的接線上分開等，都能有助于諧波的抑制或消除。圖1-13裝設(shè)分流濾波器吸收高次諧波六.三相不平衡及其改善(一).三相不平衡電壓或電流的產(chǎn)生及其危害在三相供電系統(tǒng)中，如果三個相的電壓或電流幅值或有效值不等，或者三個相電壓或電流的相位差不為120o時，那么稱此三相電壓或電流不平衡或不對稱。三相供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下出現(xiàn)三相電壓或電流不平衡的主要原因，是三相負(fù)荷不平衡〔不對稱〕引起的。三相的不平衡電壓或電流，可以按對稱分量法將其分解為正序、負(fù)序和零序分量。由于負(fù)序電壓的存在，接在三相系統(tǒng)中的感應(yīng)電動機(jī)在產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩的同時，還會產(chǎn)生一個反向轉(zhuǎn)矩，從而降低了電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，而且使電動機(jī)的總電流增大，功率損耗增加，從而使其發(fā)熱溫度升高，加速絕緣老化，縮短使用壽命。對三相變壓器來說，由于三相電流不平衡，當(dāng)最大相電流到達(dá)變壓器繞組額定電流時，其他兩相電流均低于額定值，從而使變壓器容量得不到充分利用。對于多相整流裝置，三相電壓不對稱，將嚴(yán)重影響多相觸發(fā)脈沖的對稱性，使整流裝置產(chǎn)生較大的諧波，進(jìn)一步影響電能質(zhì)量。(二).改善三相不平衡的措施(1).在供電設(shè)計(jì)和安裝中，應(yīng)盡量使三相負(fù)荷均衡分配。三相系統(tǒng)中各相安裝的單相設(shè)備容量之差應(yīng)不超過15%。(2).將不對稱的負(fù)荷盡可能地分散接到不同的供電點(diǎn)，以免集中連接造成嚴(yán)重的三相不平衡。(3).不對稱的負(fù)荷接到更高一級電壓的電網(wǎng)上，以增大連接點(diǎn)的短路容量，減小不對稱負(fù)荷的影響。(4).采用三相平衡化裝置。例如如圖1-14所示三相電路中，B、C相間接有單相電阻負(fù)荷R,從而造成三相不平衡。如果在A、B相間接入電感線圈L，而在C、A相間接入電容器C，使，這樣三相電路就構(gòu)成了平衡的三相系統(tǒng)。圖1-14三相平衡化電路說明a）單相電阻負(fù)荷（三相不平衡）b）平衡化三相系統(tǒng)（）上述平衡化三相系統(tǒng)的相量圖如圖1-15所示。相量圖中電阻電流與電壓同相，電感電流滯后于壓，電容電流超前于電壓。而電流量值。由于，，，因此的量值相等，而相位互差120o，從而構(gòu)成三相平衡化系統(tǒng)。在實(shí)際工程中，一般采用可調(diào)的平衡化裝置，包括具有分相補(bǔ)償功能的靜止型無功補(bǔ)償裝置〔SVC〕和靜止無功電源〔staticvargenerator,縮寫SVG〕。SVG根本上不用儲能元件，而是充分利用三相交流電的特點(diǎn)，使能量在三相之間及時轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。與SVC相比，SVG能大大減小體積和材料消耗，而且響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，綜合了補(bǔ)償無功功率、改善三相不平衡和抑制諧波的優(yōu)點(diǎn)，不過由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的原因，目前尚處在試用階段。[文獻(xiàn)19]圖1-15平衡化三相系統(tǒng)的相量圖七.工廠供配電電壓的選擇(一).工廠供電電壓的選擇工廠供電電壓的選擇，主要取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電電壓等級，同時也要考慮工廠用電設(shè)備的電壓、容量和供電距離等因素。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有色金屬消耗量，且可減少線路的電能損耗和電壓損耗。表1-3示出各級電壓線路合理的輸送功率和輸送距離，供參考。100~30050~15030~10020~30≦106~20≦8≦10≦0.35≦0.25輸送距離/km100000~50000010000~500003500~300002000~10000≦5000≦2000≦3000≦1000≦175≦100輸送功率/kW架空線架空線架空線架空線電纜線架空線電纜線架空線電纜線架空線線路結(jié)構(gòu)

22011066351010660.380.38線路電壓/kV表1-3各級電壓線路合理的輸送功率和輸送距離我國前電力工業(yè)部1996年發(fā)布施行的?供電營業(yè)規(guī)那么?規(guī)定：供電企業(yè)〔電網(wǎng)〕供電的額定電壓，低壓有單相220V，三相380V；高壓有10、35、66、110、220kV。并規(guī)定：除發(fā)電廠直配電壓可采用3kV或6kV外，其他等級的電壓都要過渡到上述額定電壓。如果用戶需要的電壓等級不在上列范圍時，應(yīng)自行采用變壓措施解決。用戶需要的電壓等級在110kV及以上時，其受電裝置應(yīng)作為終端變電所設(shè)計(jì)，其方案需經(jīng)省電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)審批。(二).工廠高壓配電電壓的選擇工廠高壓配電電壓的選擇，主要取決于工廠高壓用電設(shè)備的電壓及其容量、數(shù)量等因素。工廠采用的高壓配電電壓通常為10kV。如果工廠擁有相當(dāng)數(shù)量的6kV用電設(shè)備，或者供電電源電壓就是6kV〔例如工廠直接從鄰近發(fā)電廠的6.3kV母線取得電源〕，那么可考慮采用6kV電壓作為工廠的高壓配電電壓。如果不是上述情況，6kV用電設(shè)備數(shù)量不多，那么應(yīng)選擇10kV作為工廠的高壓配電電壓，而6kV高壓設(shè)備那么可通過專用的10/6.3kV的變壓器單獨(dú)供電。3kV作為高壓配電電壓的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)很差，不能采用。如果工廠有3kV用電設(shè)備時，應(yīng)采用10/3.15kV的專用變壓器單獨(dú)供電。如果當(dāng)?shù)氐碾娫措妷簽?5kV,而廠區(qū)環(huán)境條件又允許采用35kV架空線路和較經(jīng)濟(jì)的35kV設(shè)備時，那么可考慮采用35kV作為高壓配電電壓深入工廠各車間負(fù)荷中心，并經(jīng)車間變電所直接降低為低壓用電設(shè)備所需的電壓。這種高壓深入負(fù)荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，大大簡化供電系統(tǒng)接線，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量，有一定的推廣價值。但是必須考慮廠區(qū)要有滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“平安走廊〞，以確保電氣平安。(三).工廠低壓配電電壓的選擇工廠的低壓配電電壓，一般采用220/380V，其中線電壓380V接三相動力設(shè)備和380V的單相設(shè)備，相電壓220V接一般照明燈具和其他220V的單相設(shè)備。但是某些場合宜采用660V甚至更高的1140V作為低壓配電電壓。例如在礦井下，由于負(fù)荷中心往往離變電所較遠(yuǎn)，因此為保證負(fù)荷端的電壓水平而采用比380V更高的電壓配電。在礦井下采用660V或1140V配電，較之采用380V配電，不僅可減少線路的電壓損耗，提高負(fù)荷端的電壓水平，而且能減少線路的電能損耗，減少有色金屬消耗量和初投資，增大配電范圍，提高供電能力，減少變電點(diǎn)，簡化供電系統(tǒng)。因此提上下壓配電電壓有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是節(jié)約電能的有效措施之一，這在世界各國已成為開展的趨勢。但是將380V升高為660V，需要電器制造部門的全面配合。我國現(xiàn)在采用660V電壓的工業(yè)，尚只限于采礦、石油和化工等少數(shù)部門。至于220V電壓，新標(biāo)準(zhǔn)GB156-2003已規(guī)定不作為低壓三相配電電壓，而只作為低壓單相配電電壓和單相用電設(shè)備的額定電壓。第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓配電系統(tǒng)接地型式一.電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式在三相交流電力系統(tǒng)中，作為供電電源的發(fā)電機(jī)和電力變壓器的中性點(diǎn)有三種運(yùn)行方式：一種是電源中性點(diǎn)不接地，一種是電源中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地〔在高壓系統(tǒng)中通常是經(jīng)消弧線圈接地〕，再一種是電源中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻接地。前兩種系統(tǒng)統(tǒng)稱為小接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。后一種系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)，亦稱中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)。我國3~66kV系統(tǒng)特別是3~10kV系統(tǒng)，一般采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式。如果其單相接地電流大于一定數(shù)值時（3~10kV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），則應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式，但現(xiàn)在有的10kV系統(tǒng)甚至采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的運(yùn)行方式。我國110kV及以上系統(tǒng)，則都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。圖1-16正常運(yùn)行時的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)相量圖(一).中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時的電路圖和相量圖，如圖1-16所示，圖中的三相交流相序代號統(tǒng)一采用A、B、C【1】?！?】原國家標(biāo)準(zhǔn)GB4728·11-1985?電氣圖用圖形符號·電力、照明和電信布置?規(guī)定：交流系統(tǒng)電源的一、二、三相，分別標(biāo)L1、L2、L3，交流系統(tǒng)設(shè)備的一、二、三相，分別標(biāo)U、V、W?，F(xiàn)在新頒國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4728·11-2000?電氣簡圖用圖形符號·建筑安裝平面布置圖?中已將此規(guī)定予以取消。本書的所有電路圖和相量圖上的三相交流相序代號統(tǒng)一采用國際通用的A、B、C。[參考文獻(xiàn)27]為使討論問題簡化起見，假設(shè)圖1-16a所示三相系統(tǒng)的電源電壓和線路參數(shù)R、L、C都是對稱的，而且將相線與大地之間存在的分布電容用一個集中電容C來表示；而相間存在的電容因?qū)λ懻摰膯栴}沒有影響而予以略去。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，三個相的相電壓、、是對稱的，三個相的對地電容電流IC0也是平衡的，如圖1-16b所示。因此三個相的電容電流的相量和為零，地中沒有電流流動。各相的對地電壓，就等于各相的相電壓。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，例如C相接地，如圖1-17a所示。這時C相對地電壓為零，而A相對地電壓，B相對地電壓，如圖1-17b所示。由相量圖可見，C相接地時，完好的A、B兩相對地電壓都由原來的相電壓升高到線電壓，即升高為原對地電壓的倍。圖1-17單相接地時的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)a)電路圖b)相量圖當(dāng)C相接地時，系統(tǒng)的接地電流（電容電流）Iｃ應(yīng)為A、B兩相對地電容電流之和。由于一般習(xí)慣將從電源到負(fù)荷的方向及從相線到大地的方向取為電流的正方向，因此（1-4）由圖1-15的相量圖可知，在相位上正好超前UC90o；而在量值上，由于

，而，因此（1-5）即一相接地的電容電流為正常運(yùn)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，因此和也難以根據(jù)C來精確計(jì)算。通常采用下列經(jīng)驗(yàn)公式來確定中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地電容電流，即（1-6）式中，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）；為同一電壓UN的具有電氣聯(lián)系的架空線路(over-headline)總長度（km）；

為同一電壓UN

的具有電氣聯(lián)系的電纜線路（cableline）總長度（km）。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不完全接地（即經(jīng)一定的接觸電阻接地）時，故障相的對地電壓值將大于零而小于相電壓，而其他兩完好相的對地電壓值則大于相電壓而小于線電壓，接地電容電流

Iｃ值也較式（1-6）計(jì)算值略小。必須指出：當(dāng)電源中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，三相用電設(shè)備的正常工作并未受到影響，因?yàn)榫€路的線電壓無論其相位和量值均未發(fā)生變化，因此系統(tǒng)中的三相用電設(shè)備仍能照常運(yùn)行。但是這種線路不允許在單相接地故障情況下長期運(yùn)行，因?yàn)槿绻儆幸幌嘁舶l(fā)生接地故障時，就形成兩相接地短路，短路電流很大，這是不能允許的。因此，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，應(yīng)裝設(shè)專門的單相接地保護(hù)〔參看第六章第五節(jié)〕或絕緣監(jiān)視裝置〔參看第七章第四節(jié)〕。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，給予報警信號，提醒供電值班人員注意，及時處理。當(dāng)單相接地危及人身平安或設(shè)備平安時，那么單相接地保護(hù)應(yīng)動作于跳閘。(二).中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在上述中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中，有一種情況是比較危險的，即在發(fā)生單相接地時，如果接地電流較大，將出現(xiàn)斷續(xù)電弧，這就可能使線路發(fā)生電壓諧振現(xiàn)象。由于電力線路既有電阻和電感，又有電容，因此在線路發(fā)生單相弧光接地時，可形成一個Ｒ－Ｌ－Ｃ的串聯(lián)諧振電路，從而使線路上出現(xiàn)危險的過電壓〔可達(dá)線路相電壓的２.５～３倍〕，這可能導(dǎo)致線路上絕緣薄弱地點(diǎn)的絕緣擊穿。為了防止單相接地時接地點(diǎn)出現(xiàn)斷續(xù)電弧，防止引起過電壓，因此在單相接地電流大于一定值〔如前所述〕的電力系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。圖1-18中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時a)電路圖b)相量圖

圖１－18為電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的電路圖和相量圖。消弧線圈實(shí)際上就是鐵心線圈，其電阻很小，感抗很大，其功能是消除單相接地故障點(diǎn)的電弧。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，流過接地點(diǎn)的電流是接地電容電流與流過消弧線圈的電感電流之和。由于超前，而滯后，所以與在接地點(diǎn)互相補(bǔ)償。當(dāng)與的量值差小于發(fā)生電弧的最小生弧電流時，電弧就不會發(fā)生，從而也不會出現(xiàn)諧振過電壓了。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中，與中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)一樣，允許在發(fā)生單相接地故障時短時（一般規(guī)定為2h）繼續(xù)運(yùn)行，但保護(hù)裝置要及時發(fā)出單相接地報警信號。運(yùn)行值班人員應(yīng)抓緊時間查找和處理故障；在暫時無法消除故障時，應(yīng)設(shè)法將負(fù)荷特別是重要負(fù)荷轉(zhuǎn)移到備用電源線路上去。如果發(fā)生單相接地危及人身和設(shè)備的安全時，則保護(hù)裝置應(yīng)動作于跳閘。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在單相接地時，其他兩相對地電壓也要升高到線電壓，即升高為原對地電壓的倍。(三).中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)低電阻接地的電力系統(tǒng)電源中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時的電路圖如圖1-19所示。這種系統(tǒng)的單相接地，即通過接地中性點(diǎn)形成單相短路k(1)。單相短路電流Ik(1)比線路的負(fù)荷電流大得多，因此在系統(tǒng)發(fā)生單相短路時保護(hù)裝置應(yīng)動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)的其他部分恢復(fù)正常運(yùn)行。圖1-19中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時的電路特別是超高壓電器，其絕緣問題是影響電器設(shè)計(jì)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。因此，我國110kV及以上的超高壓系統(tǒng)中性點(diǎn)通常都采取直接接地的運(yùn)行方式。中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其他兩完好相的對地電壓不會升高，這與上述中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)不同。因此，凡中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的供用電設(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及以上的超高壓系統(tǒng)是很有經(jīng)濟(jì)技術(shù)價值的。因?yàn)楦邏涸诂F(xiàn)代化城市電網(wǎng)改造中，由于廣泛以電纜線路取代架空線路，而電纜線路的單相接地電容電流遠(yuǎn)比架空線路的大[可由式〔1-6〕看出]，因此，采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式往往也無法完全消除單相接地故障點(diǎn)的電弧，從而也無法抑制可能引起的危險的諧振過電壓。因此我國有的大城市〔例如北京市〕的10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)采取低電阻接地的運(yùn)行方式。它接近于中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，也必須裝設(shè)動作于跳閘的單相接地故障保護(hù)。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，迅速切除故障線路，同時系統(tǒng)的備用電源自動投入裝置〔auto-put-intodeviceofreserve-source,縮寫APD，參看第七章第五節(jié)〕動作，投入備用電源，恢復(fù)對重要負(fù)荷的供電。由于這類城市電網(wǎng)通常都采用環(huán)網(wǎng)供電方式，而且保護(hù)裝置完善，因此供電可靠性是相當(dāng)高的。二.低壓配電系統(tǒng)的接地型式(一).有關(guān)的概念我國的220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而且引出有中性線〔neutralwire,代號N〕、保護(hù)線〔protectivewire,代號PE〕或保護(hù)中性線〔protectiveneutralwire,代號PEN)。(1).中性線〔N線〕其功能一是用來連接額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(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，三是減小負(fù)荷中性點(diǎn)的電位偏移。(2).保護(hù)線〔PE線〕它是為保障人身平安、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部〔指正常時不帶電但故障情況下可能帶電的易被人身接觸的導(dǎo)電局部，如金屬外殼、金屬構(gòu)架等〕通過PE線接地，可在設(shè)備發(fā)生接地故障時減少觸電危險。(3).保護(hù)中性線〔PEN線〕它兼有N線和PE線的功能。這種PEN線，我國過去習(xí)慣稱為“零線〞。(二).TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)，按其保護(hù)接地型式分為TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。1.TN系統(tǒng)其電源中性點(diǎn)直接接地，其中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部均接公共保護(hù)接地線〔PE線〕或公共保護(hù)中性線〔PEN線〕。這種接公共PE線或PEN線的方式，通稱為“接零〞。TN系統(tǒng)又分三種型式：(1).TN-C系統(tǒng)該系統(tǒng)中的N線與PE線合為一根PEN線，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部均接PEN線，如圖1-20a所示。其PEN線中可有電流通過，因此通過PEN線可對有些設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。如果PEN斷線，還可使斷線原邊接PEN線的設(shè)備外露可導(dǎo)電局部〔如外殼〕帶電，對人可有觸電危險。因此該系統(tǒng)不適用于對抗電磁干擾和平安要求較高的場所。但由于N線與PE線合一，從而可節(jié)約一些有色金屬〔導(dǎo)線材料〕和投資。該系統(tǒng)過去在我國低壓系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍，但現(xiàn)在在平安要求較高的場所包括住宅建筑、辦公大樓及要求抗電磁干擾的場所均不允許采用了。(2).TN-S系統(tǒng)該系統(tǒng)中的N線與PE線完全分開，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電局部均接PE線，如圖1-20b所示。PE線中沒有電流通過，因此對接PE線的設(shè)備不會產(chǎn)生電磁干擾。如果PE線斷線，正常情況下也不會使接PE線的設(shè)備外露可導(dǎo)電局部帶電；但在有設(shè)備發(fā)生單相接殼故障時，將使其他接PE線的設(shè)備外露可導(dǎo)電局部帶電，對人仍有觸電危險。由于N線與PE線分開，與上述TN-C系統(tǒng)相比，在有色金屬和投資方面均有增加。該系統(tǒng)現(xiàn)廣泛應(yīng)用在對平安要求及抗電磁干擾要求較高的場所，如重要辦公地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)場所和居民住宅等處。(3).TN-C-S系統(tǒng)該系統(tǒng)的前一局部全為TN-C系統(tǒng)，而后面那么有一局部為TN-C系統(tǒng)，另有一局部為TN-S系統(tǒng)，如圖1-20c所示。此系統(tǒng)比較靈活，對平安要求和抗電磁干擾要求較高的場所采用TN-S系統(tǒng)配電，而其他場所那么采用較經(jīng)濟(jì)的TN-C系統(tǒng)。圖1-20低壓配電的TN系統(tǒng)a)TN-C系統(tǒng)b)TN-S系統(tǒng)c)TN-C-S系統(tǒng)2.TT系統(tǒng)其電源中性點(diǎn)也直接接地。與上述TN系統(tǒng)不同的是，該系統(tǒng)的所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分均各自經(jīng)PE線單獨(dú)接地，如圖1-21所示。由于各設(shè)備的PE線之間無電氣聯(lián)系，因此相互之間無電磁干擾。此系統(tǒng)適用于安全要求及抗電磁干擾要求較高的場所。國外這種系統(tǒng)應(yīng)用比較普遍，現(xiàn)在我國也開始推廣應(yīng)用。GB50096-1999《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》就規(guī)定：住宅供電系統(tǒng)“應(yīng)采用TT、TN-C-S或TN-S接地方式”。圖1-21低壓配電的TT系統(tǒng)3.IT系統(tǒng)其電源中性點(diǎn)不接地或經(jīng)約1000Ω阻抗接地，其中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分也都各自經(jīng)PE線單獨(dú)接地，如圖1-22所示。此系統(tǒng)中各設(shè)備之間也不會發(fā)生電磁干擾，且在發(fā)生單相接地故障時，三相用電設(shè)備及連接額定電壓為線電壓的單相設(shè)備仍可繼續(xù)運(yùn)行，但需裝設(shè)單相接地保護(hù)，以便在發(fā)生單相接地故障時發(fā)出報警信號。該系統(tǒng)主要用于對連續(xù)供電要求較高及有易燃易爆危險的場所，如礦山、井下等地。圖1-22低壓配電的IT系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)中，但凡引出有中性線〔N線〕的三相系統(tǒng)，包括TN系統(tǒng)〔含TN-C、TN-S和TN-C-S系統(tǒng)〕及TT系統(tǒng)，都屬于“三相四線制〞系統(tǒng)，正常情況下不通過電流的PE線不計(jì)算在內(nèi)。沒有中性線〔N線〕的三相系統(tǒng)，如IT系統(tǒng)，那么屬于“三相三線制〞系統(tǒng)。第四節(jié)供電工程設(shè)計(jì)與施工一般知識工廠供電工程設(shè)計(jì)與施工是整個工廠設(shè)計(jì)與施工的重要組成局部。工廠供電工程設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及其開展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解工廠供電工程設(shè)計(jì)與施工的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)與施工工作的需要。這里概略介紹工廠供電工程設(shè)計(jì)與施工的一般原那么、內(nèi)容及其程序與要求。一.供電工程設(shè)計(jì)與施工的一般原那么供電工程〔包括其新建和改造〕的設(shè)計(jì)與施工必須遵循以下原那么：(1).用戶〔包括工廠〕供電工程的新建或改造，應(yīng)符合當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)建設(shè)與改造的總體規(guī)劃。(2).用戶供電工程的設(shè)計(jì)、施工、試驗(yàn)與運(yùn)行，均應(yīng)符合國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。(3).用戶供電工程的設(shè)計(jì)施工文件，均應(yīng)一式兩份，送交當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)審核。(4).用戶供電工程在施工期間，應(yīng)接受當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)根據(jù)審核同意的設(shè)計(jì)和有關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的檢查。如發(fā)現(xiàn)有不符合規(guī)定的，供電企業(yè)應(yīng)以書面形式向用戶提出意見，用戶應(yīng)按要求予以改正。(5).用戶供電工程施工、試驗(yàn)完工后，應(yīng)向當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)提供工程竣工報告，并由供電企業(yè)及時組織檢驗(yàn)。檢驗(yàn)不合格的，供電企業(yè)應(yīng)以書面形式一次性通知用戶改正。只有供電企業(yè)檢驗(yàn)合格后，供電企業(yè)才對其裝表接電。供電工程新建或改造的設(shè)計(jì)還必須遵循以下設(shè)計(jì)原那么：(1).遵守規(guī)程，執(zhí)行政策必須遵守國家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。(2).平安可靠，先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的平安，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。應(yīng)采用高效低耗和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。(3).近期為主，考慮開展應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和開展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期開展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。(4).全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。二.供電工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容供電工程設(shè)計(jì)包括變〔配〕電所設(shè)計(jì)、配電線路設(shè)計(jì)和電氣照明設(shè)計(jì)等。(一).變配電所設(shè)計(jì)無論總降壓變電所或車間變電所，設(shè)計(jì)的內(nèi)容都根本相同。而高壓配電所設(shè)計(jì)，那么除了沒有主變壓器選擇和變壓器室設(shè)計(jì)外，其余的設(shè)計(jì)內(nèi)容也與變電所設(shè)計(jì)根本相同。變配電所的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：變配電所負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償，變配電所所址選擇，變電所主變壓器臺數(shù)和容量、型式確實(shí)定，變配電所主接線方案的選擇，進(jìn)出線的選擇，短路計(jì)算及開關(guān)設(shè)備的選擇，二次回路方案確實(shí)定及繼電保護(hù)的選擇與整定，防雷保護(hù)及接地和接零的設(shè)計(jì)，變配電所電氣照明的設(shè)計(jì)等。最后需編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)備材料清單及工程概(預(yù))算，繪制變配電所主電路圖、二次回路圖及其他施工圖紙。(二).配電線路設(shè)計(jì)工廠配電線路設(shè)計(jì)，分廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)和車間配電線路設(shè)計(jì)。廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)，包括廠區(qū)高壓供配電線路設(shè)計(jì)和車間外部低壓配電線路設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：配電線路路徑及線路結(jié)構(gòu)型式確實(shí)定，負(fù)荷的計(jì)算，導(dǎo)線電纜及配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇，架空線路桿位確實(shí)定及電桿與絕緣子、金具的選擇，防雷保護(hù)與接地和接零的設(shè)計(jì)等。最后需編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)備材料清單及工程概(預(yù))算，繪制廠區(qū)配電線路系統(tǒng)圖和平面圖、電桿總裝圖及其他施工圖紙。車間配電線路設(shè)計(jì)，包括車間配電線路布線方案確實(shí)定、負(fù)荷的計(jì)算、線路導(dǎo)線及配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇，線路敷設(shè)設(shè)計(jì)等。最后也需要編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)備材料清單及工程概〔預(yù)〕算，繪制車間配電線路系統(tǒng)圖、平面圖及其他施工圖紙。(三).電氣照明設(shè)計(jì)工廠電氣照明設(shè)計(jì)，包括廠區(qū)室外照明設(shè)計(jì)和車間〔建筑〕內(nèi)照明設(shè)計(jì)。無論是室外照明設(shè)計(jì)還是室內(nèi)照明設(shè)計(jì)，其內(nèi)容均應(yīng)包括：照明光源和燈具的選擇，燈具布置方案確實(shí)定和照度的計(jì)算，照明負(fù)荷的計(jì)算及導(dǎo)線的布置與選擇，保護(hù)和控制設(shè)備的選擇等。最后同樣需要編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)備材料清單及工程概〔預(yù)〕算，繪制照明系統(tǒng)圖、平面圖及其他施工圖紙。三.供電工程設(shè)計(jì)的程序與要求供電工程設(shè)計(jì)，通常分為擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)兩個階段。大型工程設(shè)計(jì)，分為初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個階段，也有的分為方案設(shè)計(jì)〔或可行性研究〕、初步設(shè)計(jì)和