第01章 绪论

UA

U A1
U B1 UC1 0
IR
UB
O

UC
IR
R
I C1
IC1.B IC1.A
C
缺点：采用低电阻时，供电连续性因接地故障而受到影响。
接地电阻的选择 系统中性点经电阻接地方式，可根据系统单相对地电 容电流值来确定。当接地电容电流小于规定值时，可采用高 电阻接地方式，当接地电容电流值大于规定值时，可采用低 电阻接地方式。 1.05U n 电阻器的额定电压确定： U r R 3 U R n 103 经低电阻接地时，电阻值确定： 3I d
中性点不接地的电力系统一相（如C相）接地时：

UA
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U A1


U A1

电源
UB

U B1
U C1 0

O
负荷
UA

UC
U0
C


U B1
UC

UB
中性点对地电压上升为相电压，非故障相对地电压上升为 线电压，因此，电气设备对地绝缘应按线电压考虑。
U A1 U B1 U C1 3U 0 出现零序电压 故障后线电压保持不变（见相量图），因而三相电气设备可 以继续运行。但不能长期运行，以免故障扩大。


UA

U A1
U B1 UC1 0
I C1 IC1.B IC1.A
IC1.A


U A1
UB
UA
O

UC
IC1.B

U0

U B1

C
UC

UB
I C1
IC1 (IC1.A IC1.B ) 3CUAe j150 IC1 3IC0 零序 接地电容电流 电流 估算： 电缆线路对地电容电流比 U n (loh 35lcab ) I C1 架空线路大。 350
低压配电系统 导体的配置
a) 单相二线制
b) 单相三线制
c) 二相三线制
d）三相三线制
e）三相四线制
（二）系统接地的型式
低压配电系统的接地型式有TN系统、TT系统和IT 系统。
1.TN系统 TN系统在电源端处一点（中性点）直接接地，而装置的 外露可导电部分是利用保护导体连接到那个接地点上。 按照中性导体与保护导体的配置，TN系统又有三种类型： （1）TN-S系统 整个系统中，全部 采用单独的保护导 体。
Un
-5%
UG G U1r.T=UG Un U2r.T=1.1U1n T1 U1n 线路长 T2 U2n
-5%
线路短 U1r.T=U1n U2r.T=1.05U2n
+5% -5% -5%
二、电力系统中各种标称电压的适用范围 线路传输功率越大，传输距离越远，则所选 择的电压等级也应越高。 330～1000kV主要用于长距离输电网； 110～220kV电压等级主要用于区域配电网； 10～110kV为一般电力用户的高压供电电压； 220/380V为低压配电电压（工矿企业亦可采用 380/660V）。
第一章 绪
论
第一节 电力系统的基本概念 第二节 电力系统的电压 第三节 电力系统的中性点接地方式 第四节 用户供配电系统及供电要求 第五节 分布式电源的应用 本章小结
第一节 电力系统的基本概念
一、电力系统的构成 电力系统——发电、输电及配电的所有装置和设备 的组合。
（一）发电厂（站） 发电厂（站）——由建筑物、能量转换设备和全 部必要的辅助设备组成的生产电能的工厂。 火力发电站——由燃煤或碳氢化合物获得热能的热 力发电站(将热能转变为电能的发电站)。
其他：太阳能电站、风力电站 、地热电站 、潮汐 电站 等。
其他：太阳能电站、风力电站 、地热电站 、潮汐 电站 等。
（二）电力网 电力网——输电、配电的各种装置和设备、变 电站、电力线路的组合。
电力线路 ——电力系 统两点间用 于输配电的 导线、绝缘 材料和附件 组成的设施。
变电站——电力系统的一部分，它集中在一个地 方，主要包括输电或配电线路的终端、开关设备及 控制设备、变压器和建筑物，通常还包括电力系统 安全和控制所需的设施（例如保护装置）。
（2）TN-C系统 在整个系统中，中性导体的功能 与保护导体的功能合并在一根导体中（PEN导体）。
TN-C系统不适用于对抗电磁干扰和安全要求较高的场所。
（3）TN-C-S系统 在系统中一部分中，中性导体 的功能与保护导体的功能合并在一根导体中。
对TN系统，在同一电源供电的范围内，所有的PE导体 或PEN导体都是连通的，其上的故障电压可在各个装置间 互窜，对此需要采取等电位联结措施加以防范。
IT系统适宜于人身电击、电气爆炸和火灾等电气危险大 的特殊场所，也适用于对供电不间断要求高的电气装置，如 医院手术室、矿井下等。
第四节 用户供配电系统及供电要求
一、用户供配电系统组成
一般大型电力用户的供配电系统，采用的外部电源进线供 电电压等级为35～110kV（特大型企业已采用220kV），需要经 用户总降压变电所和配电变电所（车间变电所）两级变压。
第二节 电力系统的电压
一、标准电压 GB156－2007《标准电压》 （一）电力系统标称电压 标称电压——用以标志或识别系统电压的给定值。 系统最高电压——在正常运行条件下，在系统任 何时间和任何地点上出现的电压的最高值。
表1-1 我国电力系统的标称电压
分 类 系统标称电压 设备最高电压 系统最高电压 备注
发电过程为：燃料充分燃烧后，使锅炉内的水变 成高温高压的蒸汽，推动汽轮机转动，带动与之联轴 的发电机旋转发电。
水电站——将水流能量转变为电能的电站。 发电过程为：有落差的水流冲动水轮机，带动与 之连轴的发电机旋转发电。
核电站——由核反应获得热能的热力发电站。 发电过程为：反应堆中的核燃料发生核裂变时 释放出的能量， 使水变成高温高压的蒸汽，推动汽 轮机转动，带动与之联轴的发电机旋转发电。
用电设备的额定电压Ur与所连接系统的标称电压 Un一致。
2.发电机的额定电压
发电机的额定电压Ur.G比所连接电网的系统标称 电压Un高5%。用于补偿线路的电压损失。
G M M M
+5%
Un -5%
-10%
3.电力变压器的额定电压
a、直接接于发电机出线端，则其额定电压应与 发电机额定电压相同。 b、当接于电网时，则等于电网标称电压。 二次绕组 a、当二次侧线路较短时，比电网标称电压高5%。 额定电压： b、当二次侧输电线路较长时，考虑线路电压损 （空载电压） 失，则应比电网标称电压高10%。 一次绕组 额定电压：
2．TT系统 TT系统电源只有一点（中性点）直接接地，而电气 装置的外露可导电部分则是被接到独立于电源系统接地 的接地极上。
优点：不存在 TN系统中的故障 蔓延现象。 缺点：须装设 高灵敏的接地故 障保护电器。
在无等电位联结作用的户外装置，如路灯装置，应采用 TT系统来供电。
3. IT系统 IT系统电源的所有带电部分都与地隔离，或有一点 （中性点）通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分 被单独地或集中地接地。
1.表中数值为线电压，kV 2.括号中的数值为用户有要 求时使用 3.表中前两组数值不得用于 公共配电系统
标称电压35kV以上至 220kV之间的交流三相系 统
标称电压220kV以上至 1000kV之间的交流三相系 统 高压直流输电系统
66 110 220
330 500 750 1000 ±500 ±800
Id——选定的单相接地电流，可取400A～1000A。
电阻器消耗功率确定：
Pr U rR I d
采用低电阻接地方式时，由于单相接地保护装置动作于跳 闸，接地电流的持续时间按10s考虑即可满足要求。
四、中性点直接接地系统
中性点直接接地系统——系统中至少有一个中性点 直接接地的系统。 缺点：供电可靠性因接地故障而中断。 优点：非故障相对地电压仍为相电压。 特别有利于 110kV及以上电气 设备降低绝缘成 本；
标称电压220V～1000V之 间的交流三相四线或三相 三线系统
标称电压1kV以上至 35kV之间的交流三相系统
220/380 380/660 1000（1140）
3（3.3） 6 10 20 35 3.6 7.2 12 24 40.5
1. 表中数值为相电压/线电压， V 2.1140V仅用于某些行业内部 系统使用
第三节 电力系统的中性点接地方式
中性点接地方式——指电力系统电源中性点（变压器或发 电机的三相绕组星形连接时的中性点）与（局部）地的连接方 式。 电力系统的中性点接地方式是一个综合的技术问题，它与 系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、过电压保护、继电 保护、通信干扰及接地装置等问题有密切的关系。 非有效接地系统 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点直接接地 中性点经低电阻接地
（三）电力用户 一般由配电网供电的电能使用者称为电力用户。
（四）电 力系统的 构成图
二、电力系统运行的特点与要求 电力系统发电与用电之间处于动态平衡 运行特点 电力系统的暂态过程十分迅速 电力系统的地区性特色明显
电力系统影响重要
运行要求：安全、可靠、优质、经济
三、现代电力系统的发展趋势
能源结构的多样性和互补性 发展趋势 控制和调度手段的先进性 输电方式的新颖性
当IC超过一定值时，会产生断续电弧致使电网出现操作过电 压，危及电气设备安全。
二、中性点经消弧线圈接地系统
中性点消弧线圈接地系统——一个或多个中性点通过具 有感抗的器件接地的系统。这些器件在单相对地短路时能 大体上补偿线路的电容效应。中性点消弧线圈接地系统也 称中性点谐振接地系统。

UA

U A1
72.5 126（123） 252（245）
363 550 800 1100
1.表中数值为线电压，kV 2.括号中的数值为用户有要 求时使用
表中数值为线电压，kV
（二）电气设备额定电压
额定电压——通常由制造厂家确定，用以规定元件、 器件或设备的额定工作条件的电压。 设备最高电压——表示设备绝缘及其他特性的电压。 1.用电设备的额定电压
有效接地系统
一、中性点不接地系统
中性点不接地系统——除保护或测量用途的高阻抗 接地以外，中性点不接地的系统。

UA


UA


UA
负荷
电源
UB

O
UB

UC
IC0.B
IC0.A
UC
IC0.C
IC0.B IC0.A
C

UC
IC0.C

UB
正常运行时，系统三相电压对称，三相对地电容电流平衡， 电源中性点对地电压为零。 U A U B UC 0
U B1 UC1 0
I C1 IC1.B IC1.A
C


I L1
U A1

UB
UA

O

UC
I L1
L
U0

U B1
I L1
UC

UB
I C1
消弧线圈是电阻很小，感抗很大的空心线圈。
为减少正常工作时中性点的位移，消弧线圈一般工作在稍 微过补偿的状态，使经消弧线圈补偿后的故障点接地残余电流 （感性电流）不超过10A。 现代的电力系统已应用微机作为控制器来实现自动跟踪补 偿。
消弧线圈的补偿容量，可按下式计算：
Qr KICUn
3
式中 Qr——补偿容量，kVA； K——系数；接于配电网的变压器中性点的消弧线圈应 采用过补偿方式，此系数取1.35； Un——电网的标称线电压，kV。 为便于运行调谐，宜选用容量接近于计算值的消弧线圈。
三、中性点经电阻接地的电力系统
中性点电阻接地系统——系统中至少有一个中性点通过 具有电阻的器件接地以限制接地故障电流的系统。 优点： 能减少电弧接 地过电压的危 险性； 可实现灵敏而 有选择性的接 地保护； 对邻近通信 线路的干扰也 就较弱。


UA

O
UB

UC
I k1 I k1
C
对于低压系统 （引出中性线） 也有利于接入使 用相电压的单相 设备。
五、低压配电系统导体的配置与系统接地
（一）载流导体的配置 低压配电系统中，除相导体（或称线导体，三相代号分 别为L1、L2、L3）外，还有中性导体（代号N），保护导体 （代号PE）或保护接地中性导体（代号PEN）。 相导体是正常运行时带电并用于输电或配电的导体，但 不是中性导体； 中性导体是电气上与中性点连接并能用于配电的导体； 保护导体是为安全目的，如电击防护中设置的导体。在 电气装置中，保护导体通常也被当作保护接地导体。 中性导体与相导体一起统称为带电导体，保护导体不是 带电导体。PEN导体按惯例也不是带电导体，只是承载正常 工作电流的导体。