第01章 绪论
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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
Fra Baidu bibliotek
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。