供配电系统基础知识

中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
单相（C相）接地
电容（电2）流当之由C和相相。接量因地图此时可I，知C系，I统C(在的IC相接A 位地I电上CB 流正)（好电超容前电U C流90）°IC；为而非在接量地值两上相，对由地 于 IC 3ICA ，而 IC A U A/X C3 U A/X C3 I C 0 ，因此 IC 3IC0 。 结论：一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍。
中性点运行方式
二、中性点经消弧线圈接地的电力系统
消弧线圈装在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间，正常运行时，中 性点的对地电压为零，消弧线圈中没有电流通过。
当系统发生单相接地故障时，中性点的对地电压等于接地相电压，消弧线 圈在中性点电压即作用下，有一个电感电流通过，此电感电流必定通过接地 点形成回路，接地点的电流为接地电流与电感电流的相量和。
中性点运行方式
❖ TN系统
TN-C-S系统
兼有TN-C系统和TN-S系统的优点 常用于配电系统末端环境条件较差并且要求无电磁干扰的数据处 理或具有精密检测装置等设备的场所。 为确保PE和PEN安全可靠，除在电源中性点直接接地外，还必须 在以下地方重复接地：在架空线的干线和分支线的中端及沿线每 1km处，以及电缆和架空线在引入车间或大型建筑物处。
（2）380/220V低压配电系统 我国380/220V低压配电系统也采用中性点直接 接地方式，而且引出中性线（N线）、保护线（PE线）或保护中性线（PEN 线），这样的系统，称为TN系统。
中性点运行方式
低压配电系统的接地方式
按照IEC的标准规定，低压配电系统，按照其保护 接地的形式，可以分为IT、TT、和TN供电系统。
通过消弧线圈的电感电流：
IL
U ph L
中性点运行方式
二、中性点经消弧线圈接地的电力系统
当发生单相接地故障时，接地相电压为零，三个线电压不变，其它两相 电压也将升高 3倍。 （与中性点不接地系统一样）
中性点运行方式
二、中性点经消弧线圈接地的电力系统
❖ 特点
供电可靠性高，绝缘投资较大；中性点经消弧线圈接地后，能有效 地减少单相接地故障时接地处的电流，使接地处的电弧迅速熄灭，防 止了经间歇性电弧接地时所产生的过电压。
中性点运行方式
❖ TT系统
中性点直接接地，引出中性线N。电气设备外露可导电部分经各 自的保护线PE分别直接接地。
❖ IT系统
中性点运行方式
中性点不直接接地或经阻抗接地，通常不引出中性线N，电气设 备外露可导电部分经各自保护线PE接地。
中性点运行方式
总结
电力系统的中性点通常采用不接地、经消弧线圈接地、直接接地和经低电阻 接地四种运行方式。前两种系统发生单相接地时，三个线电压不变，但会使 非接地相对地电压升高 3倍。因此，规定带接地故障运行不得超过两小时。 中性点直接接地系统发生单相接地时，则构成单相对地短路，引起保护装置 动作跳闸，切除接地故障。
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电力线路的接线方式
1.高压放射式结线 （3）双回路放射式结线
特点： 采用两路电源进线，然后经分段母线用双回路 对用户进行交叉供电。其供电可靠性更高，但 投资相对较大。 应用： 可供电给一、二级的重要负荷
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电力线路的接线方式
1.高压放射式结线 （4）采用低压联络线路作备用干线的放射式结线
正常运行
中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
单相（C相）接地
（对地1）电C压相U对 B地=电U压B +为(-零U,非C )接= U地 B相C A,如相图对所地示电。压U A = U A +(- U C )=U AC ,B相
结论：当一相接地时，非接地两相对地电压均升高 3 倍，变为线电压。而 且，该两相对地电容电流 I C 0 也相应的增大 3 倍。
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中性点运行方式
中性点运行方式
中性点非有效接地
中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经高电阻接地
小接地电流系统
中性点有效接地
中性点直接接地 中性点经小阻抗接地
大接地电流系统
我国电力系统广泛采用的中性点接地方式主要有不接地，经消弧线圈接地及直接接地 三种。
中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
中性点运行方式
❖ TN系统
TN-S系统
①公共PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE线上的其他 用电设备产生电磁干扰。②由于其N线与PE线分开，因此其N线即使断线 也并不影响接在PE线上的用电设备的安全。 该系统多用于环境条件较差，对安全可靠性要求较高及用电设备对抗电 磁干扰要求较严的场所。
高压电力线路的接线方案：放射式、树干式、环式
1.高压放射式结线 电能在高压母线汇集后向各高压配电线路输送，每个高压配电回路直接向一 个用户供电，沿线不分接其他负荷。
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电力线路的接线方式
1.高压放射式结线
（1）高压单回路放射式结线
特点： ① 结线清晰，操作维护方便，各供电线路互 不影响，供电可靠性较高，还便于装设自动装 置，保护装置也较简单； ② 高压开关设备用的较多，投资高，某一线 路发生故障或需检修时，该线路供电的全部负 荷都要停电。 应用： 只能用于二、三级负荷或容量较大及较重要的 专用设备。
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概述
构成：发电厂、变电所、电力线路、用户
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概述
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中性点运行方式
星形接线变压器或发电机的中性点称为电力系统的中性点。
电力系统中性点接地方式与电压等级、单相接地短路电流、过电压水 平、继电保护和自动装置的配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、 系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通 信系统的干扰等。
中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
单相（C相）接地
（3）系统三相的线电压仍保持对称且大小不变。因此，对接于线电压的用 电设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。
中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响
单相接地时，在接地处有接地电流流过，会引起电弧，此电弧 的强弱与接地电流的大小成正比。
中性点运行方式
❖ TN系统
TN-C系统
①保护中性线（PEN线）兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能， 当三相负荷不平衡或接有单相用电设备时，PEN线上均有电流通过。
②这种系统一般能够满足供电可靠性的要求，而且投资较省，节约有色金 属，但是当PEN断线时，可使设备外露可导电部分带电，对人有触电危险。 在安全要求较高的场所和要求抗电磁干扰的场所均不允许采用该系统。
我国6～10KV电力网和部分35KV电力网采用中性点不接地方式；110KV以上电 力网和380/220V低压电网均采用中性点直接接地方式；20KV及以上系统中单 相接地电流大于10A及3～10KV电力网中单相接地电流大于30A，其中性点均采 用经消弧线圈接地方式；我国一些大城市的10KV系统采用经低电阻接地的方 式。低压配电的380/220V三相四线制系统，通常接成TN系统。因其N线和PE线 的不同形式，又可分为TN-C、TN-S、TN-C-S三种系统。
供配电系统基础知识
主要内容
电力系统（供配电系统）概述 中性点运行方式 电力线路的接线方式 变配电所的主接线方案 电气设备选择与校验 电力系统故障概述
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概述
电能是人们生产和生活的重要能源，属于二次能源。 发电厂将一次能源(如煤、油、水、原子能等)转换
成电能，再进行输送和分配，最后可以转换为其他 形式的能量(如机械能、光能、热能等)。
电力线路的接线方式
电力线路结线方式选择的考虑因素
(1) 供配电系统的安全可靠； (2) 供配电系统的操作方便、灵活； (3) 供配电系统的运行经济； (4) 有利于发展； (5) 电源的数量、位置； (6) 供配电对象的负荷性质和大小； (7) 供配电对象的建筑布局；
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电力线路的接线方式
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电力线路的接线方式
1.高压放射式结线
（2）采用公共备用干线的放射式结线
特点： 和单回路放射式结线相比，除拥有其优点 外，供电可靠性得到了提高。 开关设备的数量和导线材料的消耗量比单 回路放射式结线有所增加。 应用： 一般用于供电给二级负荷；如果备用干线 采用独立电源供电且分支较少，则可用于 一级负荷。
中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响
单相接地故障时，由于线电压保持不变，对电力用户没有影响， 用户可继续运行，提高了供电可靠性。 为防止由于接地点的电弧及伴随产生的过电压，引起故障范围扩 大，在这种系统中必须装设交流绝缘监察装置，当发生单相接地故 障时，立即发出绝缘下降的信号，通知运行值班人员及时处理。 电力系统的有关规程规定：在中性点不接地的三相系统中发生单 相接地时，允许继续运行的时间不得超过2ｈ，并要加强监视。 系统中电气设备和线路的对地绝缘必须按能承受线电压考虑设计， 从而相应地增加了投资。
❖当接地电流不大时，交流电流过零时电弧将自行熄灭，接地故障随之消失， 电网即可恢复正常运行；
❖当接地电流超过一定值时，将会产生稳定的电弧，形成持续的电弧接地， 高温的电弧可能损坏设备，甚至可能导致相间短路，尤其在电机或电器 内部发生单相接地出现电弧时最危险；
❖接地电流小于30A而大于5～10A时，有可能产生一种周期性熄灭与复燃 的间歇性电弧，将引起过电压，其幅值可达2.5～3倍的相电压，这个过 电压对于正常电气绝缘来说应能承受，但当绝缘存在薄弱点时，可能发 生击穿而造成短路，危及整个电网的安全。
中性点运行方式
❖ TN系统
（1）中性线（N线）的作用： ①用来接相电压为220V的单相用电设备； ②用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流； ③减少负载中性点的电压偏移。
（2）保护线（PE线）的作用：保障人身安全，防止触电事故发生。
保护零线PE是专门以防止触电为目的用来与系统中各设备或线路的金属 外壳、接地母线等作电气连接的导线。在正常工作时工作零线中有电流， 保护零线中不应有电流，如果保护零线中出现电流，则必定有设备漏电 情况发生。
特点： 比较经济、灵活，除了可提高供电可靠性以 外，还可实现变压器的经济运行。 应用： 多用于工矿企业。
2021/1/25
当中性点直接接地时，接地电阻 近似为0，所以中性点与地之间的
•
电位相同，即 U n 0 。 单相短路时，故障相的对地电压
为零，非故障相的对地电压基本 保持不变，仍接近于相电压。
中性点运行方式
三、中性点直接接地的电力系统
❖ 中性点直接接地系统的应用
（1）110KV以上的超高压系统 目前我国110KV以上电力网均采用中性点直接 接地方式。 理由：高压电器的绝缘问题是影响电器设计和制造的关键，电器绝缘要求的 降低，直接降低了电器的造价，同时改善了电器的性能。
中性点运行方式
二、中性点经消弧线圈接地的电力系统
接地电流
超I •前C
90U°•，w 电感电流
滞后
Iwk.baidu.com
• L
90°，在U •接w 地处接地电流
和电感电流互相抵消，称为电感电流对接地电容电流的补偿。
适当选择消弧线圈的匝数，可使接地点的电流变得很小或等于零， 从而消除了接地处的电弧以及由电弧所产生的危害，消弧线圈也正是由 此得名。
❖ 适用范围
中性点经消弧线圈接地系统多用于以架空线路为主体的3～60kV系统 中，还可用在雷害事故严重的地区和某些大城市电网的110kV系统。
中性点运行方式
三、中性点直接接地的电力系统
❖正常运行时 中性点的电压为零，中性点没有电流流过。
❖ 发生单相接地时
由于接地相直接通过大地与电源构成单相回路，形成单相短路故障，则 短路电流很大，继电保护装置立即动作，断路器断开，迅速切除故障部分。
中性点运行方式
一、中性点不接地的电力系统
适用范围
我国60kV以下系统，特别是3~10kV系统， 一般采用中性点不接地运行方式。
中性点运行方式
二、中性点经消弧线圈接地的电力系统
在中性点不接地系统中，单相接地电流超过如下的规定数值： （1）3～10KV系统中，接地电流大于30A， （2）20KV及以上系统中，接地电流大于10A， 采用经消弧线圈接地的措施来减小接地电流，熄灭电弧，避免 过电压的产生。