第一章供變電緒論

第一章緒論第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓第三節(jié)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式第四節(jié)用戶供配電系統(tǒng)及供電要求第五節(jié)供電工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和程序本章小結(jié)第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念一、電力系統(tǒng)的構(gòu)成電力系統(tǒng)——發(fā)電、輸電及配電的所有裝置和設(shè)備的組合。（一）發(fā)電廠（站）

發(fā)電廠（站）——由建筑物、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備和全部必要的輔助設(shè)備組成的生產(chǎn)電能的工廠?；鹆Πl(fā)電站——由燃煤或碳?xì)浠衔铽@得熱能的熱力發(fā)電站(將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電站)。

發(fā)電過程為：燃料充分燃燒后，使鍋爐內(nèi)的水變成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與之聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。水電站——將水流能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娬尽?/p>

發(fā)電過程為：有落差的水流沖動(dòng)水輪機(jī)，帶動(dòng)與之連軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。核電站——由核反應(yīng)獲得熱能的熱力發(fā)電站。

發(fā)電過程為：反應(yīng)堆中的核燃料發(fā)生核裂變時(shí)釋放出的能量，使水變成高溫高壓的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與之聯(lián)軸的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

其他：太陽能電站、風(fēng)力電站、地?zé)犭娬?、潮汐電站等?/p>

其他：太陽能電站、風(fēng)力電站、地?zé)犭娬?、潮汐電站等。（二）電力網(wǎng)

電力網(wǎng)——輸電、配電的各種裝置和設(shè)備、變電站、電力線路的組合。電力線路——電力系統(tǒng)兩點(diǎn)間用于輸配電的導(dǎo)線、絕緣材料和附件組成的設(shè)施。變電站——電力系統(tǒng)的一部分，它集中在一個(gè)地方，主要包括輸電或配電線路的終端、開關(guān)設(shè)備及控制設(shè)備、變壓器和建筑物，通常還包括電力系統(tǒng)安全和控制所需的設(shè)施（例如保護(hù)裝置）。（三）電力用戶一般由配電網(wǎng)供電的電能使用者稱為電力用戶。（四）電力系統(tǒng)的構(gòu)成圖二、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)與要求電力系統(tǒng)影響重要電力系統(tǒng)的地區(qū)性特色明顯電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程十分迅速電力系統(tǒng)發(fā)電與用電之間處于動(dòng)態(tài)平衡運(yùn)行特點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)三、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)運(yùn)行要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)

能源結(jié)構(gòu)的多樣性和互補(bǔ)性

控制和調(diào)度手段的先進(jìn)性

輸電方式的新穎性第二節(jié)電力系統(tǒng)的電壓一、標(biāo)準(zhǔn)電壓

GB/T156－2007《標(biāo)準(zhǔn)電壓》（一）電力系統(tǒng)標(biāo)稱電壓標(biāo)稱電壓——用以標(biāo)志或識(shí)別系統(tǒng)電壓的給定值。系統(tǒng)最高電壓——在正常運(yùn)行條件下，在系統(tǒng)任何時(shí)間和任何地點(diǎn)上出現(xiàn)的電壓的最高值。表1-1我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓分

類系統(tǒng)標(biāo)稱電壓設(shè)備最高電壓系統(tǒng)最高電壓備注標(biāo)稱電壓220V～1000V之間的交流三相四線或三相三線系統(tǒng)220/380380/6601000（1140）1.表中數(shù)值為相電壓/線電壓，V2.1140V僅用于某些行業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)使用

標(biāo)稱電壓1kV以上至35kV之間的交流三相系統(tǒng)3（3.3）61020353.67.2122440.51.表中數(shù)值為線電壓，kV2.括號(hào)中的數(shù)值為用戶有要求時(shí)使用

3.表中前兩組數(shù)值不得用于公共配電系統(tǒng)

標(biāo)稱電壓35kV以上至220kV之間的交流三相系統(tǒng)6611022072.5126（123）252（245）1.表中數(shù)值為線電壓，kV2.括號(hào)中的數(shù)值為用戶有要求時(shí)使用

標(biāo)稱電壓220kV以上至1000kV之間的交流三相系統(tǒng)33050075010003635508001100表中數(shù)值為線電壓，kV

高壓直流輸電系統(tǒng)±500±800（二）電氣設(shè)備額定電壓額定電壓——通常由制造廠家確定，用以規(guī)定元件、器件或設(shè)備的額定工作條件的電壓。設(shè)備最高電壓——表示設(shè)備絕緣及其他特性的電壓。1.用電設(shè)備的額定電壓

用電設(shè)備的額定電壓Ur與所連接系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓Un一致。2.發(fā)電機(jī)的額定電壓

發(fā)電機(jī)的額定電壓Ur.G比所連接電網(wǎng)的系統(tǒng)標(biāo)稱電壓Un高5%。用于補(bǔ)償線路的電壓損失。UnGMMM+5%-5%-10%3.電力變壓器的額定電壓T2T1G二次繞組額定電壓：（空載電壓）

一次繞組額定電壓：

a、直接接于發(fā)電機(jī)出線端，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同。b、當(dāng)接于電網(wǎng)時(shí)，則等于電網(wǎng)標(biāo)稱電壓。a、當(dāng)二次側(cè)線路較短時(shí)，比電網(wǎng)標(biāo)稱電壓高5%。b、當(dāng)二次側(cè)輸電線路較長(zhǎng)時(shí)，考慮線路電壓損失，則應(yīng)比電網(wǎng)標(biāo)稱電壓高10%。線路長(zhǎng)線路短U1r.T=UGU1r.T=U1nU1nU2nUGU2r.T=1.1U1nU2r.T=1.05U2nUn-5%-5%-5%-5%+5%Un線路傳輸功率越大，傳輸距離越遠(yuǎn)，則所選擇的電壓等級(jí)也應(yīng)越高。330～1000kV電壓等級(jí)主要用于長(zhǎng)距離輸電網(wǎng)；110～220kV電壓等級(jí)主要用于區(qū)域配電網(wǎng)；10～110kV為一般電力用戶的高壓供電電壓；220/380V為低壓配電電壓（工礦企業(yè)亦可采用380/660V）。二、電力系統(tǒng)中各種標(biāo)稱電壓的適用范圍第三節(jié)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地有效接地系統(tǒng)非有效接地系統(tǒng)

中性點(diǎn)接地方式——指電力系統(tǒng)電源中性點(diǎn)（變壓器或發(fā)電機(jī)的三相繞組星形連接時(shí)的中性點(diǎn)）與（局部）地的連接方式。

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合的技術(shù)問題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、過電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、通信干擾及接地裝置等問題有密切的關(guān)系。中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地電源負(fù)荷一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)三相電壓對(duì)稱，三相對(duì)地電容電流平衡，電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。C中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)——除保護(hù)或測(cè)量用途的高阻抗接地以外，中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)。電源負(fù)荷C中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)一相（如C相）接地時(shí)：中性點(diǎn)對(duì)地電壓上升為相電壓，非故障相對(duì)地電壓上升為線電壓，因此，電氣設(shè)備對(duì)地絕緣應(yīng)按線電壓考慮。

故障后線電壓保持不變（見相量圖），因而三相電氣設(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行。但不能長(zhǎng)期運(yùn)行，以免故障擴(kuò)大。出現(xiàn)零序電壓OC估算：

接地電容電流電纜線路對(duì)地電容電流比架空線路大。

當(dāng)IC超過一定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)電弧致使電網(wǎng)出現(xiàn)操作過電壓，危及電氣設(shè)備安全。零序電流OC二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)L中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)——一個(gè)或多個(gè)中性點(diǎn)通過具有感抗的器件接地的系統(tǒng)。這些器件在單相對(duì)地短路時(shí)能大體上補(bǔ)償線路的電容效應(yīng)。中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)也稱中性點(diǎn)諧振接地系統(tǒng)。消弧線圈是電阻很小，感抗很大的空心線圈。為減少正常工作時(shí)中性點(diǎn)的位移，消弧線圈一般工作在稍微過補(bǔ)償?shù)臓顟B(tài)，使經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的故障點(diǎn)接地殘余電流（感性電流）不超過10A。現(xiàn)代的電力系統(tǒng)已應(yīng)用微機(jī)作為控制器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償。需要指出，與電源中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)類似，電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地故障后，非故障相的對(duì)地電壓也將升至正常工作時(shí)對(duì)地電壓的1.732倍，即為線電壓，同時(shí)，為避免發(fā)生兩相以上的短路，也只允許暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，需在此時(shí)間內(nèi)排除故障，否則需要切除此供電電源。三、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的電力系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：能減少電弧接地過電壓的危險(xiǎn)性；可實(shí)現(xiàn)靈敏而有選擇性的接地保護(hù)；對(duì)鄰近通信線路的干擾也就較弱。缺點(diǎn)：采用低電阻時(shí)，供電連續(xù)性因接地故障而受到影響。ROC中性點(diǎn)電阻接地系統(tǒng)——系統(tǒng)中至少有一個(gè)中性點(diǎn)通過具有電阻的器件接地以限制接地故障電流的系統(tǒng)。中性點(diǎn)電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障后要求迅速切斷故障線路。為了獲得快速選擇性繼電保護(hù)所需的足夠動(dòng)作電流，就必須降低電阻器的電阻值，一般選擇的中性點(diǎn)接地電阻的值較小。但電流越大，電阻器的功率要求越大，同時(shí)，也會(huì)帶來電氣安全方面的一些問題。當(dāng)10（20）kV系統(tǒng)中性點(diǎn)采用低電阻接地方式時(shí)，接地電阻值一般取為10（20）Ω，并保證系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)能可靠斷開故障線路。OC四、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)特別有利于110kV及以上電氣設(shè)備降低絕緣成本；對(duì)于低壓系統(tǒng)（引出中性線）也有利于接入使用相電壓的單相設(shè)備。

缺點(diǎn)：供電可靠性因接地故障而中斷。優(yōu)點(diǎn)：非故障相對(duì)地電壓仍為相電壓。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)——系統(tǒng)中至少有一個(gè)中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)。五、低壓配電系統(tǒng)導(dǎo)體的配置與系統(tǒng)接地（一）載流導(dǎo)體的配置低壓配電系統(tǒng)中，除相導(dǎo)體（或稱線導(dǎo)體，三相代號(hào)分別為L(zhǎng)1、L2、L3）外，還有中性導(dǎo)體（代號(hào)N），保護(hù)導(dǎo)體（代號(hào)PE）或保護(hù)接地中性導(dǎo)體（代號(hào)PEN）。

相導(dǎo)體是正常運(yùn)行時(shí)帶電并用于輸電或配電的導(dǎo)體，但不是中性導(dǎo)體；

中性導(dǎo)體是電氣上與中性點(diǎn)連接并能用于配電的導(dǎo)體；

保護(hù)導(dǎo)體是為安全目的，如電擊防護(hù)中設(shè)置的導(dǎo)體。在電氣裝置中，保護(hù)導(dǎo)體通常也被當(dāng)作保護(hù)接地導(dǎo)體。中性導(dǎo)體與相導(dǎo)體一起統(tǒng)稱為帶電導(dǎo)體，保護(hù)導(dǎo)體不是帶電導(dǎo)體。PEN導(dǎo)體按慣例也不是帶電導(dǎo)體，只是承載正常工作電流的導(dǎo)體。

低壓配電系統(tǒng)導(dǎo)體的配置a)單相二線制b)單相三線制c)二相三線制d）三相三線制e）三相四線制（二）系統(tǒng)接地的型式低壓配電系統(tǒng)的接地型式有TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。

1.TN系統(tǒng)

TN系統(tǒng)在電源端處一點(diǎn)（中性點(diǎn)）直接接地，而裝置的外露可導(dǎo)電部分是利用保護(hù)導(dǎo)體連接到那個(gè)接地點(diǎn)上。按照中性導(dǎo)體與保護(hù)導(dǎo)體的配置，TN系統(tǒng)又有三種類型：（1）TN-S系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)中，全部采用單獨(dú)的保護(hù)導(dǎo)體。（2）TN-C系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中，中性導(dǎo)體的功能與保護(hù)導(dǎo)體的功能合并在一根導(dǎo)體中（PEN導(dǎo)體）。

TN-C系統(tǒng)不適用于對(duì)抗電磁干擾和安全要求較高的場(chǎng)所。（3）TN-C-S系統(tǒng)在系統(tǒng)中一部分中，中性導(dǎo)體的功能與保護(hù)導(dǎo)體的功能合并在一根導(dǎo)體中。對(duì)TN系統(tǒng)，在同一電源供電的范圍內(nèi)，所有的PE導(dǎo)體或PEN導(dǎo)體都是連通的，其上的故障電壓可在各個(gè)裝置間互竄，對(duì)此需要采取等電位聯(lián)結(jié)措施加以防范。

2．TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)電源只有一點(diǎn)（中性點(diǎn)）直接接地，而電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分則是被接到獨(dú)立于電源系統(tǒng)接地的接地極上。在無等電位聯(lián)結(jié)作用的戶外裝置，如路燈裝置，應(yīng)采用TT系統(tǒng)來供電。

優(yōu)點(diǎn)：不存在TN系統(tǒng)中的故障蔓延現(xiàn)象。

缺點(diǎn)：須裝設(shè)高靈敏的接地故障保護(hù)電器。

3.IT系統(tǒng)

IT系統(tǒng)電源的所有帶電部分都與地隔離，或有一點(diǎn)（中性點(diǎn)）通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分被單獨(dú)地或集中地接地。

IT系統(tǒng)適宜于人身電擊、電氣爆炸和火災(zāi)等電氣危險(xiǎn)大的特殊場(chǎng)所，也適用于對(duì)供電不間斷要求高的電氣裝置，如醫(yī)院手術(shù)室、礦井下等。第四節(jié)用戶供電系統(tǒng)及供電要求一、用戶供電系統(tǒng)組成一般大型電力用戶的供電系統(tǒng)，采用的外部電源進(jìn)線供電電壓等級(jí)為35～110kV（特大型企業(yè)已采用220kV），需要經(jīng)用戶總降壓變電所和配電變電所（車間變電所）兩級(jí)變壓。中型電力用戶一般采用10kV的外部電源進(jìn)線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各配電變電所。一般的小型電力用戶也為10kV外部電源進(jìn)線電壓，通常只設(shè)有一個(gè)相當(dāng)于配電變電所的降壓變電所。二、用電負(fù)荷分級(jí)及供電要求負(fù)荷分級(jí)負(fù)荷性質(zhì)供電要求一級(jí)負(fù)荷

二級(jí)負(fù)荷

三級(jí)負(fù)荷

中斷供電將①造成人身傷害時(shí)；②在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)；③影響有重要用電單位的正常工作。特別重要的負(fù)荷指當(dāng)中斷供電將①造成人身傷亡時(shí)或造成重大設(shè)備損壞；②發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷；③特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷。中斷供電將①在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)；②影響較重要用電單位的正常工作。應(yīng)由雙重電源供電：①來自兩個(gè)發(fā)電廠②來自兩個(gè)地區(qū)變電所③1路市電＋自備發(fā)電機(jī)還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源：①獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組②獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路③蓄電池、UPS或EPS裝置宜由兩回路電源供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，可由一回6kV及以上專用的架空線路供電。

對(duì)供電方式無特殊要求

不屬于一、二級(jí)負(fù)荷者三、分布式電源的應(yīng)用當(dāng)用戶設(shè)置自備電源時(shí)，應(yīng)首推環(huán)保、高效、靈活的分布式電源。分布式電源（DR）或分布式發(fā)電（DG)是相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式供電電源而言，通常指為滿足用戶需求的，發(fā)電功率在數(shù)千瓦至數(shù)十兆瓦，小型模塊化且分散布置在用戶