电力系统基本知识

1、第一章电力系统基本知识第一章电力系统基本知识一、概念1） 世界的电力发展情况：世界上第一台发电机建于1882 年，在美国纽约市， 机组容量只有30 万千瓦， 随着科技的发展， 到 1976 年为止， 全世界的发电厂总装机容量已达到16 亿 4 千万千瓦， 从世界各国经济发展的经验来看，国民经济增长1%电力系统就要增长1.31.5% 左右，发达国家几乎是每710 年装机容量就要增长一倍，个别特别发达国家为56 年装机容量就要增长一倍。 这是 70 年代， 从 80 年代到目前为止，发达国家已达到23 年左右装机容量就要增长近一倍，总装机容量已达到45 亿 4 千万千瓦发展相当快，预计到 2030

2、 年的 63.49 亿千瓦。 这是跟他们的工业基础有相当大的关系， 而且发电的手段和控制系统的手段都达到了相当的先进。2） 我国的电力发展情况 ：我国解放前总发电能力还不到2000 万千瓦，这个时候主要分为东北地区和上海地区，上海当时以杨树浦电厂为主，以后发展了南市和闸北电厂，陆续的不断发展，在上海周边地区发展了很多发电厂。到80 年代末，进过三十几年的建设，全国发电设备的总装机容量达到7000 万千瓦，发电量达到近3000 亿度，是世界的第四、第五位（在60 年代上海武宁路陆家宅武宁变电所是亚洲第一位），在 80 年代末容量在25 万千瓦以上的大型电厂全国共有六十多个，发展也相当快，已建成3

3、30KV 超高压输电线路，在90 年至今上海已达到 500KV 直流输送超高压输电线路，随着国民经济的不断增长和经济建设、经济建设开放， 电力系统在内资和外资的作用下装机容量又发生了更大的变化。装机容量几乎是80 年代的 34 倍，但是还不能适应经济的发展，所以电力系统在不断地发展， 2009年，全国基建新增生产能力继续保持较大规模，基建新增发电设备容量8970 万千瓦；新增 220 千伏及以上输电线路、变电设备容量分别为4.03 万千米、 2.72亿千伏安。 截至 2009 年底，全国发电设备容量87407 万千瓦，同比增长 10.23% 。其中，水电 19679 万千瓦， 占总容量 22.

4、51% ，同比增长14.01% ；火电 65205 万千瓦，占总容量 74.60% ，同比增长 8.16% ；水、火电占总容量的比例同比分别上升0.74 个百分点和下降 1.45 个百分点；风电并网总容量1613 万千瓦，同比增长 92.26% 。全国电网 220 千伏及以上输电线路回路长度39.97 万千米，同比增长 11.38%，其中， 500 千伏线路回路长度为12.19 万千米， 同比增长12.85% ；全国电网220 千伏及以上公用变设备容量 16.51 亿千伏安，同比增长17.09% ，其中 500千伏公用变设备容量为 6.28 亿千伏安，同比增长19.44% 。目前 , 我国已建

5、成并投入运行的核电机组共11台 , 总装机容量为 910 万千瓦。 已核准 10 个核电项目 , 核电机组达 28 台, 其中已开工建设的有 20 台机组。可以预计 , 核能在我国能源结构中将占有更多的份额” , “从发展趋势来看 , 中国核电发展的脚步还将进一步加快”。预计到 2010 年的总装机容量为 9.5 亿千瓦。 作为涉及到电力行业或即将接触到高压电的人现在也越来越多， 在这个领域里工作的人， 必须要掌握和熟悉电气安全知识和各项电气安全规程、 规章制度， 才能确保电力系统的安全运行，稳定我们的国民经济的生产。第一节供电系统一、了解电力系统及电力网的构成，大型电力系统的优点，电力生产的

6、特点。1） 电力系统是由发电厂变电站（所）电力线路和用电设备（用户）联系在一起组成的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。大力发电水力发电1、发电厂将各种能源转换为电能，按一次能源得不同核电风力发电拉西发电2、变配电所进行电压变换和电能的分配变电站（所）有升压变电站和降压变电站，与电厂相连的一般为升压变电站，而与用户相连的一般为降压变电站。3、电力线路电力线路又称输电线，其作用是进行电能的输送，就是把发电厂、变电所和电能用户连接起来， 电力线路按用途可分为输电线路和配电线路两种。 按架设方法分为架空线路和电缆线路，按传输电流的种类可分为交流线路和直流线路。输电线路架空线路1）电力线路称输电线

7、电力线路，按用途按架式分配电线路电缆线路交流线路按传输电流的种类可分为直流线路所以电力系统及电力网的构成，大家要注意的是以下两条：a、 电力系统是：由发电机送电变电配电用户组成的整体称电力系统b、 电力网：由送电变电配电组成电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转换成电能，经过电网将电能输送和分配到电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统还包括保证其安全可靠运行的继电保护装置、安全自动装置、调度自动化系统和电力通信等相应的辅助系统

8、（一般称为二次系统）。输电网是电力系统中最高电压等级的电网，是电力系统中的主要网络（简称主网），起到电力系统骨架的作用，所以又可称为网架。在一个现代电力系统中既有超高压交流输电，又有超高压直流输电。这种输电系统通常称为交、直流混合输电系统。配电网是将电能从枢纽变电站直接分配到用户区或用户的电网，它的作用是将电力分配到配电变电站后再向用户供电，也有一部分电力不经配电变电站，直接分配到大用户，由大用户的配电装置进行配电。在电力系统中，电网按电压等级的高低分层，按负荷密度的地域分区。不同容量的发电厂和用户应分别接入不同电压等级的电网。大容量主力电厂应接入主网，较大容量的电厂应接入较高压的电网，容量较

9、小的可接入较低电压的电网。配电网应按地区划分，一个配电网担任分配一个地区的电力及向该地区供电的任务。因此，它不应当与邻近的地区配电网直接进行横向联系，若要联系应通过高一级电网发生横向联系。配电网之间通过输电网发生联系。不同电压等级电网的纵向联系通过输电网逐级降压形成。不同电压等级的电网要避免电磁环网。电力系统之间通过输电线连接，形成互联电力系统。连接两个电力系统的输电线称为联络线2）大型电力网的优点（ 1）提高供电可靠性环网当故障时当雷电时双环网当检修时（ 2）减少系统的备用量如孤立运行发电厂，如它的发电量是 30 万千瓦，备用量也要维持 30 万千瓦左右满足该地区的使用量， 因为每时每刻系统

10、的发电量取决于同一时刻用户的用电量。例如：1965 年美国东部电力系统曾发生过一次大面积的停电事故，给纽约等大城市的生产和生活带来很大的影响。1977年 7 月美国发生的第二次纽约大停电事故给国民经济带来的损失，据统计，停电所造成的直接经济损失为 5500 万美元，而间接的损失竟达到 3 亿美元左右。互相牵连a、降低系统的高峰负荷，调整峰谷曲线，提高运行的经济性。（ 3）通过合理的分配负荷：b、故障造成停电， 通过电力调整掌握整个电力网，统一调度，合理分配电能。（ 1）电压偏差：电压偏差是指在某一时段内，电压复制缓慢变化偏离额定值的程度。措施： a、就地进行无功功率补偿；b 、调整同步电动机的

11、励磁电流；（ 4）提高供电质量c 、采用有载调压变压器或正确选择无载调压变压器电压分接头；d 、采用电抗值最小的高、低压配电线路方案，架空 0.4 /km 电缆 0.08 /km ；e 、尽量使系统的三相负荷平衡；（ 2）电压波动与闪变，在某一时段内，电压急剧变化而偏离额定值的现象，称电压波动。电压变化的速率大于1%/s 时，即为电压急剧变化。措施：a、 对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电；b、 减小系统阻抗；c、 加装限流电抗器；d、 对大型感应电动机进行个别补偿；e、 在低压供配电系统，采用电力稳压器稳压；（ 3）电压正弦波动畸变率：电压波形应是正弦波，但是电力

12、系统中存在大量非线性供电设备，这些设备向电网注入谐波电流或谐波电压，使得到的电压波形偏离正弦波。造成波形失真，主要来自产生电弧和整流设备变压器非线性运行。高次谐波是有一个无畸变的基波与各种倍频的正弦波形叠加。（ 4）负序电压系统： （三相电压不平衡度）由于用户使用大功率单项设备（如电焊机），电力系统中，出现不对称故障（如单相接地，相间短路）。（ 5）形成大的电力系统，便于利用大型动力资源，特别是能充分发挥水力发电的作用。（ 6）频率：频率的变化对电动机来讲，频率降低将使电动机转速下降，生产效率低，影响电机寿命，反之，频率上升电机转速上升，增加功率消耗，使经济性降低。二、电力生产的特点电是商品，

13、具有价值和使用价值，但是电又不是一般的商品，它具有以下几方面特点：第一，电能的生产、供应、使用几乎是瞬间同时完成的；第二，它不易储存，没有中间环节；第三，电能使用总量是随时都在变化的；第四，发电厂、电力用户通过电力线路和变电站互相连接成电网进行生产和使用，电网是一个不可分割的整体。第五，电能的质量管理是非常严格的。交流电网的电压和频率的质量，不仅直接影响电力用户终端产品的质量，而且直接关系电网本身的安全和电力用户用电的可靠性。由于电能本身所固有的特点以及造成电力与系统后所出现的新问题，决定了电能生产、运输、分配和使用的过程与其它的工业部门有着许多完全不同的特点。1、同时性 ：电能的生产和消费是

14、在同一时间实现， 也就讲电能产生输送分配以及转换为其它形态能量过程。升压、输送、降压、分配、消耗同时性电力生产的同时性。发电、输电、供电和用电是同时完成的，既不能中断，又不能储存，必须是用多少，发多少，是典型的连续生产、连续消费的过程。电能的传输速度与光速相同，达到 30 万千米 /秒 (万 km/s) 。即使发电端与用电端相距千万里，发、供、用电都是在同一瞬间进行和完成的。2、集中性： 电力生产是高度集中，统一调度指挥、统一质量标准、统一管理办法、统一分配和销售都是由电网来决定。电力生产的整体性。电力系统是由发电、供电和用电三者紧密连接起来的一个系统，任何一个环节配合不好，都会影响电力系统的

15、安全、稳定、可靠和经济运行。电网中，发电机、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备形成一个不可分割的整体，缺少那一环节，电力生产都不可能完成。同样，任何设备脱离电网都将失去意义。3、适用性 ：电能使用最方便， 适用性最广泛， 它不受或很少受外加因素的干扰 （例如，时间、地点、空间、气湿、风雨、场地等）是半绝缘或全绝缘的能源。电力生产的随机性。负荷变化、设备异常情况、电能质量的变化以及事故的发生，随时都在变化着，而且发展迅速，波及面大。因此， 在电力生产过程中，需要适时调度，要求适时安全监控，随时跟踪随机事件动态，以保证电能质量及电网安全运行。4、先行性：a、工农业方面b、出现新的项目和企业c

16、、交通运输、新技术推广d、人民生活的需求第二节电力负荷一、了解电力负荷组成及分类电力负荷是指用电设备或用电单位所消耗的功率（KW）容量（ KVA）电流（ A）对发电、供电及用电而言，电力负荷分为四种。1、 发电负荷：是电厂的发电机向电网提供的电力。2、 供电负荷：是发电负荷扣除厂用电的厂变损耗、线路损耗后的负荷。3、 线路负荷：是电力网在电力的输送和分配过程中的各种损耗的总和。4、 用电负荷：是用电实际使用的负荷。三、电力负荷的分类1、高峰负荷 （又称最大负荷） ：是指电网或用户在一天时间内所发生的最大负荷值Imax ，常以每小时的用电量作为（平均）负荷。日高峰负荷高峰负荷又分为选一天24H

17、中最高的一个小时的平均负荷作为高峰负荷。晚高峰负荷2、低谷负荷 （又称最小负荷） ：是指电网用户在一天24H内发生的用电量最少的某小时的平均负荷，为了合理用电， 应尽量减少发生低谷负荷的时间，对于整个电力系统来说峰谷负荷差越小，则用电越能趋于合理，发电与供电也愈加经济。3、平均负荷：是指电网中或某用户在某一确定时间阶段内的平均小时用电量，为了分析负荷率， 常用月平均负荷，即一天的用电量被一天的用电小时来除，为了安排用电量，做好用电计划，往往也采用月平均负荷和年平均负荷。4、负荷级别分类根据供电系统设计规范和GB50052-1995 规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响

18、分为三级，即一级负荷、 二级负荷和三级负荷。根据用户对电力需求的重要性将负荷分为三级。1）一级负荷：中断供电将造成下列情况之一者为一级负荷a、人身伤亡者b、重大政治影响者c、重大经济损失者d、公共场所秩序严重混乱者2） 二级负荷：中断供电将造成下列情况之一者为二级负荷a、 较大政治影响者b、 较大经济损失者c、 公共场所秩序混乱者3） 三级负荷：凡不属于一级负荷和二级负荷者为三级负荷对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。第三节变电所概述按照国家标准规定的图形符号和文字符号表示电气装置中各元件，相互连接的工程图称为电气接线图或电路图。 工厂变电所的电路图按功能可分为两种：

19、一种是表示变电所的电能输送和分配线路的电路图， 称为主电路图或一次接线图； 另一中表示测量、 控制和保护一次电路及设备安全运行的电气设备之间连接的电路图成为二次电路图或二次回路图。由于电力系统为三相系统，每相上的电气设备基本相同，所以电气主接线图通常以单线图来表示，即用一条线代表三相，使接线图简单清晰。对变配电所主电路的接线方式（简称主接线）有下列基本要求：1、 安全性 ：应符合国家标准和有关技术规范的要求；能保障人身和设备的安全。2、 可靠性 ：应根据本厂负荷级别和特点，能保证必要的供电可靠性和电能质量。3、 灵活性 ：应能适应系统所需的各种运行方式，便于操作、检修，并能适应负荷的发展，具有

20、扩充改建的可能。4、 经济性 ：在满足安全性、 可靠性、 灵活性的前提下， 应力求使主接线简单、 投资少、运行费用低。一、变电所主接线变电所主接线是由电气部分的主体，由其他发电机、变压器、断路器等各种电气设备通过母线、 导线有机地联接起来，并配置避雷器、 互感器等保护、 测量电器构成变电所汇集和分配电能的一个系统。1） 当高压配电所只有一路电源进线时，其主接线可采用单母线不分段方式此接线方式适用于对三级负荷的供电。2）当高压配电所有两路电源进线时，其主接线采用单母线分段方式两路进线引自不同的电源，一段采取一路电源供电，另一路电源备用，或两段母线并列运行。当一路电源失电时，可手动或自动投入备用电

21、源，即可恢复对整个高压配电所的供电，此接线方式适用对供电可靠性、要求较高的一、二级负荷供电。1、高压线路的接线方式（ 1）放射式高压线路的接线方式，以工矿企业高压线路的接线方式（ 2）树干式（ 3）环形式介绍一下放射式供电线路的特点（ 1）供电可靠性较高，发生故障影响范围小；优点 （ 2）保护装置简单且易于整定；（ 3）操作灵活，便于实现自动化。特点（ 1）高压开关较多，有色金属耗量大、投资大；缺点（ 2）如发生线路或开关设备故障检修时，该线路上的负荷都要停。此接线方式适用于容量较大，位置较分散的负荷供电在中压和低压系统中较常见。此接线也可以采用来自两个电源的两路高压进线，采用双回路放射式供电

22、（图2）2、树干式供电线路的特点优点：出线少、节约有色金属、投资少。（ 1）供电可靠性差特点缺点（ 2）当干线或开关设备故障或检修时所有用户全部停电，停电范围大，若干线中某一用户故障，该保护装置拒动，也可能引起干线停电。为了提高供电可靠性，可采用双干线供电一般供电部门用的较多我们叫正母或付母3、环形供电线路特点是树干式的另一种形式，在城市供配电中广泛采用，此接线方式一般采用“开口”运行方式在环路上有一处开关是断开的，当线路发生故障时，只需经过短时停电 “倒闸操作”断开故障点两侧开关，合上原“开口”处开关，即可恢复供电，提高了供电的可靠性。以上三种供电线路的接线方式各有特点，工厂的高压配电线路是

23、几种接线方式的组合，是具体情况而定。对于大中型企业，强调供电可靠性时，重要车间及重要设备优先考虑采用放射式， 而对于辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形式接线方式，这样比较经济。1、 电气主接线基本要求2、 主接线形式例如：只装一台变压器的变电所，变压器的额定容量Snt 应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 Snt S30装有二台变压器的变电所，每台变压器的额定容量Snt 应同时满足以下条件1） 任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷S30 70%的需要，即Snt 0.7S302） 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、 二级负荷的需要， 即 Snt S30（）一、变电所主接线是

24、电气部分主题1、电气主接线的基本要求a、 工厂变电所的位置应靠近负荷中心b、 周围环境c、 规划容量、d、 设备的特点e、 供电的可靠性f 、 电能质量g、 运行灵活h、 操作便捷i 、 检修的空间j 、 考虑负荷的等级1 类、 2 类、 3 类2、车间变电所主变压器的单台容量一般不宜大于例如：某一10KV/0.4KV 变电所，总计算负荷为选择其主变压器的台数和容量。1250KVA1400KVA，其中一、二级负荷为730KVA，试解：由于变电所具有一、二级负荷，因此宜选用两台主变压器Snt 0.7S30=0.7 × 1400 980KVASnt S30( )=730KVA所以初步确定

25、每台主变压器的容量为1000KVA二、变电所一次电气设备1） 主变压器：在降压变电所内变压器是将高压电压改为低电压的电气设备；2） 高压断路器：高压断路器是作为保护变压器和高压线路的保护电器，它具有开断正常负荷和过载、短路故障的保护能力；3） 隔离开关：隔离开关是隔离电源用的电器；4） 电压互感器：将系统的高电压转变为低电压，供保护和计量用；5） 电流互感器：将高压系统中的电流或低压系统中的大电流转变为标准的小电流，供保护和计量用；6） 熔断器：当电路发生短路或过负荷时，熔断器能自动切断故障电路，从而使电气设备得到保护；7） 负荷开关：用来不频繁的接通和分段小容量的配电线路和负荷，起到隔离电器

26、的作用。第四节供电质量概述：供配电基本要求1、供配电工作要很好地为工业生产和国民经济服务，切实保证工业生产和国民经济的要求，切实搞好安全用电，节约用电、安全用电、计划用电（合称“三电” ），工作必须达到下列基本要求：1）安全 在电力的供应、分配和使用中，不应该发生人身事故和设备故障。2）可靠 应满足电力用户对供电的可靠性，即连续供电的要求。3）优质 应满足电力用户对电压质量和频率质量等方面的要求。4）经济 应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。2、对供电系统的基本要求1） 供电要可靠：电力网的结构合理，运行可靠，至少应有10%15%的备用容量。2） 供电质

27、量要合格：各种电气参数应合理，如电压，频率、波形、三相电压对称性等。3） 要安全、 经济、合理地运行： 供用电双方协调管理，采取必要的技术措施（如无功补偿、和装定量器）和组织措施（如合理地调度和运行管理等）4） 电力网运行调度应灵活：电力网的容量越大，供电的可靠性越高，出现局部故障的机会也越多，其调度管理的复杂程度也越大，因此要求调度管理上有尽可能大的灵活性。一 、供电质量供电电能的质量指标供电电能的质量指标包括三项技术指标和一项运行调度指标。1 电压指标用户受电端电压偏离额定值的幅度不应超过1） 35KV及以上用户和对电压质量通常对用户±10%，（特殊的用户±5%）2）

28、10KV及以下用户和低压用户±3）低压照明用户：+7%-10%7%输电距离越大，采用的额定电压也要越高，一般每千伏电压合理输送记录为一公里左右（1KM/KV），不过还要看导线截面及输送电力的大小。2. 频率指标我国规定，供电系统的频率指标值为50Hz。运行中允许偏差的绝对值应不大于下列要求1） 电力网装机容量在300KW及以上者：±0.2Hz 。2） 电力网装机容量在300KW以下者为± 0.5Hz 。3） 在电力系统非正常状况下供电频率允许偏差不超过±1.0Hz 。：3、波形及三相电压对称性电力网上的工频电压应是准确的正弦波形，三相电压应相等且相位上互

29、差120°造成波形失真（波形畸变）的主要原因有：1） 用户电气设备产生的畸变自反馈到电力网，主要来自产生电弧的设备和整流设备。2） 电力网上的各变电站所产生的波形失真，主要来自变压器的非线性运行及电容器的补偿。高次谐波是由一个无畸变的基波与各种倍频的正弦波形叠加而成的，该高次谐波对补偿电容器的运行非常不利三相电压不对称的原因可能是由于下列原因引起的：1） 用户使用大功率单相设备（如电焊机）2） 电力系统中出现不对称的故障（如单相接地、相间短路）。4可靠性要求35KV 及以上系统，每年停电应不超过一次；10KV 系统每年停电不超过三次；对重要用户的停电应提前七日通知。供电质量技术指标供

30、电质量是什么，他是以什么原则的标准来衡量它的。电压允许偏差的允许值为（电压偏差的危害）电压过高长期过高对电气设备绝缘老化加快设备寿命缩短1、 220V 单相供电电压偏差为 Un 7% 102、 35KV110KV供电偏差为 Un 10%3、 10KV以下三相供电电压允许偏差为Un 7%4、对电压有特殊要求的用户、供、用二家协议确定。电压允许波动和闪变，电压波动的产生（冲击负荷）轧机、大型风机、电焊机尤其是电弧炉等均会引起电网电压的波动。影响电动机的正常起动，严重时电机无法起动，对同步电机还可引起其转子振动，电子设备，计算机和自控设备无法正常工作，照明发生明显的闪烁带来诸多不便。1、对 220K

31、V 以上的电压波动为1.6 2、对 35KV110KV的电压波动为2%3、对 10KV 以下的电压波动为2.5 谐波对电气设备的危险很大，可使变压器的铁心损耗明显增加，从而使变压器出现过热，不仅增加能耗，而且使其绝缘介质变化加速，缩短使用寿命，谐波还能使变压器噪声增大，还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作或拒动作。电压质量 电网装机容量为300 万 KW以上为± 0.2HZ少数国家± 0.1 ± 0.2HZ（即允许49.850.2HZ ） 频率允许偏差国外 60HZ 当系统容量较小在300 万 KW以下时，国标 50HZ其偏差值可以放宽到±0.5

32、HZ （即允许 49.550.5HZ ） 在电力系统非常状况下，供电电能频率的允许偏差不应超过±1.0HZ5 供电可靠性 ：对于工厂企业等任何电力用户或其他用电户，显然都希望供电可靠。供电可靠性是持续供电能力的量度，不同性质的用电负荷，对供电可靠性的要求是不一样的，属于一类（级）负荷的用电对供电可靠性的要求较高；属于不可间断供电的负荷。由于电力线路允许电压偏差一般为±5%，线路首端的电压高于额定电压5%，由于发电机接在线路的首端，所以发电机额定电压高于同级电网额定电压的5%。例如供电系统试确定系统中1、发电机2 、变压器、3 、电动机的UN解 1 ）发电机的UN 高于电网电

33、压5%即为 10.5kv2 ）变压器a、 T1一次绕组直接与发电机相连，UN 与发电机UN 相同即10.5kv ，二次绕组连接于 110kv 的输电线路，额定电压应高于电网，电网电压10%即为 121kv 。b 、 T2 一次绕组接于输电线路 UN 等于线路 UN 即为 110kv ，二次绕组直接接高压电动机， UN 高于电网电压5%，即为 6.3kv 。c、 T3一次绕组接于输电线路UN=UN线路，即为10kv 。二次绕组接于220V/380V 的低压线路，UN高于电网电压5%，即为 0.4kv 。3 ）电机的 UN=UN电网，即为 6 kv电压等级的划分及适用范围：1） 高低电压的划分，按

34、电力行业标准DL408-1991 电力安全工作规定（发电厂和变电所电气部分）规定低压：指设备对地电压在250V 及 250V 以下高压：指设备对地电压在250V 以上。此划分是从人身安全方面考虑的而我国的一些设计、制造和安装规程通常是以1kv 为界限来划分高低压，因此，通常工厂所指高低即为1kv 及 1kv 以上。2） 不同电压的适用范围，220 kv 及 220 kv 以上电压，一般为输电电压，完成电能的远距离传输110 kv 及 110 kv 以下电压，一般为配电电压，完成对电能进行降压处理并按一定的方式分配至电能用户。其中35 kv110 kv 配电网为高压配电网，1035 kv 配电网

35、为中压配电网， 1 kv 以下为低压配电网。3 kv ， 6 kv ， 10 kv 是工厂企业高压电气设备的供电电压。第五节电力系统接地先解绍一下接地装置电气上所说的“地”究竟指何含义“地”，一般指大地。但在电气上，它却具有更深一层的含义，由于大地内含有自然界中的水分等导电物质， 因此它也是能导电的。 当一根带电的导体与大地接触时， 便会形成以接地点为球心的半球形“地电场” ，此时，接地电流 I d 便经导体由接地点流入大地内，并向四周呈半球形流散。在大地中，因球面积与半径的平方成正比，半球形的面积将随着远离接地点而迅速增大。所以越靠近接地点，电流通路的截面越小，电阻就越大，而相距越远，其截面

36、便越大，电阻就越小， 通常在距离接地点约20m左右处， 半球形面积已达2500m2，土壤电阻已小到可以忽略不计， 这就是说：可以认为在远离接地点20m以外时，便不再会产生电压降Ud，即实际上已是“零位电”了。当设备发生接地故障时，以接地点为中心的大地表面约20m半径的圆形范围内， 使形成了一个电位分布区。当人体处在这一范围内，同时接触该故障的外壳（或构架）时，人体所承受的电位差，便称为接触电压（Uc）。显然其大小与设备（或接触设备外壳的人体立地点）离接地点的远近有关，离的愈近接触电压愈就小，愈远其值便越大。接地电流和接地电阻1）接地电流与接地短路电流，凡从带电体流入地下的电流即为接地电流，有正

37、常接地电流与故障接地电流之分。正常接地电流指正常工作时， 通过接地装置流入地下，借用大地形成回路的电流；故障接地电流指系统发生故障时出现的接地电流。若系统接地而导致系统发生短路，这时的故障接地电流，便叫做接地短路电流。 在高压系统中，接地短路电流可能会很大，因此规定：凡接地短路电流在500A 以下，称小接地短路电流系统，大于 500A 则称为大接地短路电流系统。可见接地电流与接地短路电流是不同的两回事，它们各有其含义，故不能混淆。所以 10 kv 高压供电系统与低压380 v/220 v供电系统的不同主要有以下几点：首先是中性点接地方式，10 kv 高压供电系统属中性点不接地系统，而低压380

38、 v/220 v供电系统中性点必须直接接地；其次是供电方式，10 kv 高压供电系统采用三相三线制供电，低压 380 v/220 v 供电系统采用三相四线制供电；另外，10 kv 高压配电柜中的主进柜通常采用下进线俗俗称倒进K 即“刀带电”我国目前大多采用三相四线制低压供电系统，即380v/220 v 中性点直接接地低压系统，该供电系统具有三条相线（火线），积 L1，L2，L3 ，（或 A，B， C）。在欧美和日本一般叫（U， V，W或 R，S， T），一条零线。这条零线之所以称之为零线，就是因为它是由变压器二次侧中性点引出的，而二次侧中性线又直接接地，与大地零电位连接，因此称之为零线。在三相

39、四线制低压供电系统中它既是工作地线，又是保护零线，现在称为 PEN线，其中 PE是保护零线， N 是工作零线，合起来就是PEN线，PEN线表示工作零线兼做保护零线，俗称“零地合一”。可以看出单相负载（灯泡）一端接相线，经过灯泡接在零线（地线）上。三相电动机的三相绕组分别接在三条相线（火线）上，而电动机的金属外壳则接在零线（地线）上，从而不难看出，这条零线（地线）既是单相负载（灯泡）的电源回路，又是三相电动机保护接零的保护回路。这里顺便说中性线直接接地的问题，变压器二次侧中性点直接接地叫工作接地，按照规定要求其接地电阻不得大于 4 欧姆，我们知道 10 kv 高压系统是采用中性点不接地的供电系统

40、，那么为什么 380 v/220 v 供电系统非要中性点直接接地呢？在中性点直接接地380 v/220 v 低压供电系统中，由于中性点直接接地，因此，任何一条火线对地电压都是220 v，如果任何一条火线接地的话都会造成短路，此时会造成开关跳闸或熔丝熔断，从而使大地带电，此时，未接地的两相对地电压不是220 v ，而是 380 v 。这时人站在地上就等于踩在一条火线上，如果不慎碰到未接地的两相中的任一一条火线，就将承受 380v 电压。因此不难看出，如果中性点不直接接地的话，对地电压就可能超过250v，换句话说，对地电压超过250v，也就是不能称之为低压供电系统。二次侧中性点直接接地的另一意义在

41、于，可以降低低压电气设备的绝缘水平，我们知道， 配电变压器一次侧（高压）额定电压一般多为10kv ，而二次侧额定电压为 400 v/230v；显而易见，配电变压器一、二次额定电压之比，即U /U =10000V/400V=25; 也就是说一、二次电12压相差 25 倍，如果中性点不直接接地的话，一旦变压器绝缘损坏，一次高压串入二次低压，低压电气设备难以承受那么高的高压， 势必造成绝缘击穿， 从而烧毁低压电气设备； 如果提高低压电气设备的绝缘水平， 又必然造成电气设备造价提高， 如果中性点直接接地的话， 即使变压器绝缘损坏， 一次高压串入二次低压侧， 电流也可以通过中性点直接接地 （工作接地）向

42、大地中流散，从而起到降低低压电气设备绝缘水平的作用。10 kv 高压供电系统采用中性点不接地系统，即使中性点通过消弧线圈接地，仍属于不接地系统，也就是说，主要不是直接接地，就称为不接地系统，采用不接地系统供电，可以避免由于系统中一相接地造成故障掉闸， 以致影响供电系统的正常运行。 然而有利必有弊， 即在中性点不接地系统中，发生一相接地故障时，如接地相属金属性接地（死接地）时，接地相的相电压等于 0，另外未接地的两相的相电压将升高 3 倍，即由 5.8kv 升到 10KV，这不仅威胁设备的绝缘，还可以由于绝缘击穿造成另一相接地，从而引发相间短路故障。1、强电系统的中性点接地2、直流或弱电系统的接

43、地工作接地3、过电压保护接地4、“二线接地”制的相线接地1 正常接地1、 保护接地与保护接零，2、 重复接地与共同接地安全接地3、静电接地与屏蔽接地4、电法保护接地。接地电力线路接地故障接地设备碰壳接地1利用大地作回路的接地，正常情况下也有电流通过大地和如；直流工作接地，弱电工作接地，二线一地2维持系统安全运行的接地，正常情况下没有电流或只有很小的不平衡电流通过大地，工作接地通常有以下三种情况如 110kv 以上系统的中性点接地，低压三相四线制系统的变压器中性点接地。3为了防止雷击和过电压对设备及人身造成危险而设置的接地，即为过电压保护接地，也叫做防雷接地。1为防止电力设备或电气设置绝缘损坏，

44、危及人身安全而设备的保护接地。2为了消除生产过程中产生的静电积累，引起触电或爆炸而设的静电接地安全接地主要包括34为防止电磁感应而对设备的金属外壳，屏蔽罩或屏蔽线外皮所进行的屏蔽接地。为了防止管理受电化腐蚀，采用阴极保护或牺牲阳极的电法保护接地等。各种工作接地的安全作用工作接地为保证电力网在正常情况或事故情况下能可靠的工作，而将电气回路中某一点实行的接地，称为工作接地，如在电源（发电机或变压器）的中性点直接（或经消弧线圈）接地，电压互感器一次侧中性点的接地，以及 “两线一地”制供电方式中接地相的接地等， 都属于工作接地。强电系统中，各种工作接地的主要作用是：1.变压器和发电机的中性点直接接地，

45、能维持相线对地的电压不变（故障相除外） ，并可降低人体的接触电压及适当降低制造时对电气设备的绝缘要求。在变压器供电时，可以防止高压电窜至低压用电侧的危险。2. 变压器和发电机的中性点经消弧线圈接地，还能在发生单相接地故障时，消除接地短路点的电弧及由此而可能引起的危险。3. 仪用互感器和电压互感器一次侧绕组的中性点接地， 主要是为了对一次系统中的相对地电压进行测量。4. “两线一地”制的相线接地，是为了利用大地当作一根导线，从而可以降低线路基建投资与年运行费用，并减少线路材料的耗量但对电讯有干扰影响，对安全也不利。故这种供电方式在平原地区已不再推广使用，原有的也在逐步加以改造。保护接地为了保护人

46、身安全， 避免发生触电事故，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分（如外壳等） 与接地装置实行良好的金属性连接，这种方式称为保护接地，常简称接地，它是一种防止触电的基本技术措施实用性相当普遍。（图 1）保护接零若将电气设备在正常情况下不带电的金属部分用导线直接与低压配电系统的零线相连接，这种方式称为保护接零，常简称接零。 它与保护接地相比能在更多的情况下保护人身安全，防止触电事故。 ( 图 2)接地与接零的比较接地保护接地保护接零工作接地工作接零方式定义电气设备外壳电气设备外壳运行需要的接地（如中性220V 用电设备的电接接地装置接供电网的零点接地）源线之一（零线）线适用中性点不接地中性点接地

47、电中性点接地电网三相四线制系统，范围电网网，三相四线制220V 用电设备的供系统电线路之一目的起安全保护作起安全保护作保护电网运行安全提供供电通路用用作用平时保持零电平时保护持零平时有三相不平衡电流，平时线中有单相负荷原理位不显作用， 只干线电位不显当发生接地短路时可保电流，如果发生断线，有发生碰壳或作用，且与相线证其它相线升压不高且负荷不工作，则断短路时能降低绝缘发生碰壳（ 10V 左右）以提高电网点后的零线具有相电对地电压， 从而或短路时电流运行的安全性。但触及工位，比较危险。防止触电伤人很大，促使保护作接地线时有触电危险。装置速动， 避免外壳长期带电。必须有重复接地才能保证认识安全。注意

48、必须从认识上克服地线、零线并不重要的错误观念，要树立零线与地线比较相线来事项说对电气安全更具重要意义的科学观念。从而在接地、接零装置的选材施工、维护等环节上把好质量关，保持接地接零装置的电气性能和机械性能的可靠性。确保接地可靠。禁止在零线上工作接地必须单独设置，要尽可能采用三相五在中性点接地装设保护装置工作接地如有故障，将危线制，使工作零线和系统中，条件许和开关等， 严禁害整个保护接零系统。保护零线分开，而不可时要尽量采出现零线断线再混用。用保护接零方的情况式，以保障用电安全，在同一电源的低压配电网范围内， 严禁混用接地与接零保护方式。前面讲的接地装置电力系统接地配电变压器或低压发电机中性点通过接地装置与大地相连，称为工作接地。直接接地（ 220kv,110kv ）直接接地工作接地电阻4 欧工作接地1非直接接地）经消弧线圈接地作用主要将系统电容电流加以补偿，使接地点电流补偿到较小的数值，防止弧光短路，保护安全供电2）经小电阻接地1）直接接地220kv,110kv2）35kv 经消弧线圈接地3）10kv 也可经消弧线圈接地，也可以经电阻接地一般经电阻接地以电缆线路为主的配电网4） 220kv/380kv直接接地360 kv 电网中大于下列