第一章供变电绪论

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供电工程设计的主要内容和程序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)。

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。

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）。（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影响重要电力系统的地区性特色明显电力系统的暂态过程十分迅速电力系统发电与用电之间处于动态平衡运行特点发展趋势三、现代电力系统的发展趋势运行要求：安全、可靠、优质、经济

能源结构的多样性和互补性

控制和调度手段的先进性

输电方式的新颖性第二节电力系统的电压一、标准电压

GB/T156－2007《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标称电压220V～1000V之间的交流三相四线或三相三线系统220/380380/6601000（1140）1.表中数值为相电压/线电压，V2.1140V仅用于某些行业内部系统使用

标称电压1kV以上至35kV之间的交流三相系统3（3.3）61020353.67.2122440.51.表中数值为线电压，kV2.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6611022072.5126（123）252（245）1.表中数值为线电压，kV2.括号中的数值为用户有要求时使用

标称电压220kV以上至1000kV之间的交流三相系统33050075010003635508001100表中数值为线电压，kV

高压直流输电系统±500±800（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

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。UnGMMM+5%-5%-10%3.电力变压器的额定电压T2T1G二次绕组额定电压：（空载电压）

一次绕组额定电压：

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。a、当二次侧线路较短时，比电网标称电压高5%。b、当二次侧输电线路较长时，考虑线路电压损失，则应比电网标称电压高10%。线路长线路短U1r.T=UGU1r.T=U1nU1nU2nUGU2r.T=1.1U1nU2r.T=1.05U2nUn-5%-5%-5%-5%+5%Un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电压等级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）。二、电力系统中各种标称电压的适用范围第三节电力系统的中性点接地方式中性点不接地中性点经消弧线圈接地有效接地系统非有效接地系统

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。中性点直接接地中性点经低电阻接地电源负荷一、中性点不接地系统正常运行时，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。C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。电源负荷C中性点不接地的电力系统一相（如C相）接地时：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。

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。出现零序电压OC估算：

接地电容电流电缆线路对地电容电流比架空线路大。

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。零序电流OC二、中性点经消弧线圈接地系统L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。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。需要指出，与电源中性点不接地的电力系统类似，电源中性点经消弧线圈接地的电力系统，在发生单相接地故障后，非故障相的对地电压也将升至正常工作时对地电压的1.732倍，即为线电压，同时，为避免发生两相以上的短路，也只允许暂时继续运行2小时，需在此时间内排除故障，否则需要切除此供电电源。三、中性点经电阻接地的电力系统优点：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。缺点：采用低电阻时，供电连续性因接地故障而受到影响。ROC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。中性点电阻接地系统在发生单相接地故障后要求迅速切断故障线路。为了获得快速选择性继电保护所需的足够动作电流，就必须降低电阻器的电阻值，一般选择的中性点接地电阻的值较小。但电流越大，电阻器的功率要求越大，同时，也会带来电气安全方面的一些问题。当10（20）kV系统中性点采用低电阻接地方式时，接地电阻值一般取为10（20）Ω，并保证系统发生单相接地故障时能可靠断开故障线路。OC四、中性点直接接地系统特别有利于110kV及以上电气设备降低绝缘成本；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。

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。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。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。

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。（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。

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。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。

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。

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。

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。第四节用户供电系统及供电要求一、用户供电系统组成一般大型电力用户的供电系统，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。中型电力用户一般采用10kV的外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各配电变电所。一般的小型电力用户也为10kV外部电源进线电压，通常只设有一个相当于配电变电所的降压变电所。二、用电负荷分级及供电要求负荷分级负荷性质供电要求一级负荷

二级负荷

三级负荷

中断供电将①造成人身伤害时；②在经济上造成重大损失时；③影响有重要用电单位的正常工作。特别重要的负荷指当中断供电将①造成人身伤亡时或造成重大设备损坏；②发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷；③特别重要场所的不允许中断供电的负荷。中断供电将①在经济上造成较大损失时；②影响较重要用电单位的正常工作。应由双重电源供电：①来自两个发电厂②来自两个地区变电所③1路市电＋自备发电机还应增设应急电源：①独立于正常电源的发电机组②独立于正常电源的专用馈电线路③蓄电池、UPS或EPS装置宜由两回路电源供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，可由一回6kV及以上专用的架空线路供电。

对供电方式无特殊要求

不属于一、二级负荷者三、分布式电源的应用当用户设置自备电源时，应首推环保、高效、灵活的分布式电源。分布式电源（DR）或分布式发电（DG)是相对于传统的集中式供电电源而言，通常指为满足用户需求的，发电功率在数千瓦至数十兆瓦，小型模块化且分散布置在用户