第三章 输变电系统

第三章输变电系统一、概述二、输变电设备三、电气一次接线*四、配电装置五、保护接地*六、高压直流输电

输变电设备包括变换电压的设备：如变压器。接通和开断电路的开关电器：如断路器，隔离开关，熔断器等。防御过电压，限制故障电流的电器：如避雷器、避雷针、避雷线、电抗器。无功补偿设备：如电力电容器，同步调相机，静止补偿器。载流导体：如母线，引线，电缆，架空线。接地装置；如变压器中性点接地、设备外壳接地、防雷接地等。电气主接线发电厂和变电所中的一次设备，按照一定规律连接而成的电路，也称电气一次接线或一次系统。第三章输变电系统

§3-2输电设备功能：它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，其功能类似于高压断路器。一、低压电气设备（一）低压断路器结构触头系统（主触头及辅助触点）灭弧装置脱扣器自由脱扣机构及操作机构（手柄操作、电磁铁操作、电动机操作）热—电磁式

电子式智能式用途：配电用、电动机保护用、照明用、漏电保护用。QF图形符号配电用断路器类型：塑壳式断路器和框架式（万能式）断路器

低压断路器的保护特性曲线Ir1、Ir2、Ir3、Ir4分别为过电流脱扣器长延时、短延时、瞬时及接地动作电流的整定值。万能式断路器实物图片万能式断路器万能式断路器（又称框架式断路器）一般有一个有绝缘衬垫的钢制框架，所有部件均安装在这个框架底座内。智能控制器手动储能手柄分闸按钮合闸按钮抽屉框架二次接线端子分合闸指示储能指示万能式断路器主要安装在低压配电柜中作为进线开关、母联开关和大电流出线开关，用于控制和保护低压配电网络。

tI0Ir熔断器时间电流特性原理：当所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化→汽化生弧→灭弧(电路分断)。（二）低压熔断器类型刀形触头熔断器，如NT、RT16、RT17系列螺栓连接式熔断器，如RT12、RT15系列螺旋式熔断器，如RL6、RL7系列圆筒帽式熔断器，如RT14、RT30系列等FU图形符号功能：主要对低压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保护功能。结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料。保护特性：具有反时限特点。

低压熔断器实物图片

刀型触头熔断体

瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座

接线端子安装卡座圆筒帽式熔断体

螺旋式熔断器

功能：主要用来隔离低压电源。QS低压隔离开关实物图片

（三）低压隔离开关结构：触头装置、绝缘子、底座及传动机构等。低压隔离开关一般采用手力操动机构。

低压熔断器组合电器实物图片

QFS（四）低压熔断器组合电器熔断器组合电器包括：开关熔断器组（俗称负荷开关）隔离器熔断器组熔断器式开关（俗称刀熔开关）熔断器式隔离器

功能：用于供电系统的主电源与备用电源的自动转换或两台负载设备的自动转换。断路器转换型ATS图片

电动操作机构

低压断路器

控制单元

负荷开关转换型ATS图片

全密封转换型负荷开关

电动控制单元

手动操作手柄

类型负荷开关转换型ATS断路器转换型ATS（五）自动转换开关电器ATS

3.2.2高压开关设备1.高压断路器2.高压隔离开关4.高压负荷开关5.高压熔断器

高压断路器（circuit-breaker）是带有强力灭弧装置的高压开关设备，是供配电系统中重要的开关设备，它能够开断和闭合正常线路与故障线路，主要用于供配电系统发生故障时与保护装置配合自动切断系统的短路电流。 高压断路器通常按照灭弧介质分类，主要有:少油断路器（已基本淘汰）真空断路器SF6断路器

▉高压断路器的基本结构

真空断路器是由真空灭弧室、绝缘支撑、传动机构、操动机构、机座（框架）等组成，如图3-6所示。导电回路由导电夹、软连接、出线板通过灭弧室两端组成。真空断路器的固定方式不受安装角度限制，即可以水平安装，又可以垂直安装，还可以任意角度安装。

▉SF6断路器的外观图

SN10-10型断路器

ZN28-12型ZN28A-12型VD4型

瓷柱式落地罐式

2、高压隔离开关二、高压电气设备

高压隔离开关的主要功能是隔离电源，当它处于分闸状态时，有着明显的断口，使处于其后的高压母线、断路器等电力设备与电源或带电高压母线隔离，以保障检修工作的安全。由于不设灭弧装置，隔离开关一般不允许带负荷操作，即不允许接通和分断负荷电流（和断路器配合使用时，要严格遵守操作顺序，即停电时，应先使断路器跳闸，后拉开隔离开关；送电时，应先合隔离开关，再闭合断路器）。 但可用来分合一定的小电流，如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。

真空式SF6式油浸式压气式

高压隔离开关外观图

高压隔离开关外观图

高压隔离开关外观图▉高压隔离开关的作用

隔离开关又称隔离刀闸，是一种高压开关电器。因为它没有专门的灭弧装置，故不能用来切断负荷电流和短路电流。使用时应与断路器配合，只有在断路器断开时才能进行操作。隔离开关在分闸时，动静触头间形成明显可见的断口，绝缘可靠。

高压隔离开关具有以下作用

（1）隔离电源。（2）倒闸操作。（3）接通和断开小电流电路。

▉高压隔离开关的技术参数

隔离开关的技术参数包括下列内容:

（1）额定电压指隔离开关长期运行时所能承受的工作电压。（2）最高工作电压指隔离开关能承受的超过额定电压的最高电压。（3）额定电流指隔离开关可以长期通过的工作电流。（4）热稳定电流指隔离开关在规定的时间内允许通过的最大电流。（5）极限通过电流峰值指隔离开关所能承受的最大瞬时冲击短路电流。

▉GN6和GN8型高压隔离开关功能：主要对高压线路及电气设备进行短路保护，有的也具有过负荷保护功能。高压熔断器FU图形符号原理：当所在电路电流超过规定值并经一定时间后，熔体熔化→汽化生弧→灭弧(电路分断)保护特性：也称时间——电流特性结构：金属熔体、熔体支持件、熔管及灭弧材料限流特性：在短路电流尚未达到冲击值之前就切断电路熔断器时间电流特性具有反时限特点

高压限流熔断器实物图片

接线端子绝缘子安装卡座金属管帽瓷熔管内有金属熔体与石英沙熔断器底座石英沙熔断撞针金属熔体缠绕在内瓷管上瓷熔管剖面图类型：户内、户外高压限流熔断器2、高压熔断器

▉高压熔断器的外观图三、电流互感器与电压互感器结构原理：一次绕组串联在主电路中或直接利用一次母线；二次绕组所接仪表、继电器均串联。用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围功能I2N=5A或1A（一）电流互感器(CT)TATA图形符号电流互感器的基本结构和接线1-铁心2-一次绕组3-二次绕组

在工作时其二次侧不得开路二次侧有一端必须接地连接时要注意其端子的极性使用注意事项单匝式（包括母线式、心柱式、套管式）多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）

类型

准确度级：测量用有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用有5P和10P两级。高压电流互感器一般制成两个铁心和两个二次绕组，其中准确度级高的二次绕组接测量仪表，其铁心易饱和；准确度级低的二次绕组接继电器，其铁心不应饱和。

一次接线端子二次接线端子铁心一次绕组二次绕组LQJ-10高压电流互感器实物图片高压CT图形符号低压电流互感器实物图片二次接线端子二次绕组及铁心一次母线穿孔一次母线穿孔

续上页常用接线方案

一相式接线反应一次电路对应相的电流。通常用在负载平衡的三相电路中测量电流，或在继电保护中作为过负荷保护接线。两相V形接线广泛用于中性点不接地的三相三线制电路中，供用于三相电流、电能的测量及过电流继电保护。

三相星形接线反应各相电流，因此广泛用于中性点直接接地的三相三线制特别是三相四线制电路中，用于测量或过电流继电保护等。

（二）电压互感器(PT)在工作时其二次侧不得短路二次侧有一端必须接地连接时要注意其端子的极性使用注意事项U2N=100伏

结构原理：一次绕组并联在主电路中,二次绕组中仪表，继电器均并联连接。TVTV

有的电压互感器具有3个绕组（有2个二次绕组），其图形符号为TVTV图形符号1-铁心2-一次绕组3-二次绕组

电压互感器的基本结构和接线图按相数分：有单相式和三相式；按绕组数量分：有双绕组（如JDZ-10型）和三绕组（如JDZJ-10型）

类型（环氧树脂浇注绝缘）

准确度级：有0.2、0.5、1、3等级。

一次接线端子二次接线端子铁心一二次绕组JDZ(J)-10电压互感器实物图片JDZ10-10(RZL)电压互感器实物图片

运行特点：二次绕组不能短路——“电压源”接线方式：(a)一台电压互感器接相电压(b)一台电压互感器接线电压(c)不完全星行接线(d)三台单相三绕组或三相五柱式电压互感器接线(e)电容式电压互感器接线rdF1LTVZ2lC1C2至通信设备CU1UC2U3U2(e)第三章输变电系统

§3-3电气一次接线一、电力系统接线和输变电网络接线二、电气主接线的基本接线形式*三、发电厂及变电所的电气主接线举例一、电力系统接线和输变电网络接线电力系统接线地理接线图：表明各发电厂、变电所的相对地理位置和它们之间的联接关系电气接线图：表明电力系统中各主要元部件之间和厂所之间的电气联接关系输变电网络接线无备用：单回路放射式、干线式和链式网络等，每一负荷只能靠一条线路获得电能，又称开式网络。有备用：双回路式、单环式、双环式和两端供电式等，每一个负荷点至少可以通过两条线路从不同方向取得电能，又称闭式网络。第三章输变电系统

§3-3电气一次接线二、电气主接线的基本接线形式有汇流母线：单母线、单母线分段，双母线，双母线分段；增设旁路母线或旁路隔离开关，一倍半断路器接线，变压器母线组接线等。无汇流母线：单元接线、桥形接线、角形接线等。几个基本概念：汇流母线：起汇集和分配电能的作用，也称汇流排。进、出线：进线指电源，出线指线路。断路器、隔离开关（母线、线路）、接地刀闸：第三章输变电系统

§3-3电气一次接线断路器与隔离开关的操作顺序：送电操作顺序：先合上断路器两侧的隔离开关，再投入断路器。停电检修操作顺序：先断开断路器，再断开断路器两侧的隔离开关。待线路对方仃电后，再合上接地刀闸。QSQF§3-3电气一次接线（A.有汇流母线接线）（一）有母线的主接线母线又称汇流排，起着汇集电能和分配电能的作用。

优点是简单、清晰、设备少，但可靠性与灵活性不高。一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。图a一路电源图b两路电源一用一备1、单母线接线电气一次（1）接线形式：

整个配电装置只有一组母线，所有电源和引出线均接在母线上，每条引出线都设置断路器QF和隔离开关QS。不分段的单母线接线

电气一次运行分析：断路器QF的作用：便于投入和切除任意一条进出线。隔离开关QS作用：检修断路器QF时保证它与带电部分可靠隔离若没有母线QSB，检修断路器QF时，母线要停电QF和QS的操作顺序：“先通后断”原则停电操作：先断断路器QF，再断线路侧隔离开关QSL，最后断母线侧隔离开关QSB送电操作：先合母线侧隔离开关QSB，再合线路侧隔离开关QSL

，最后合断路器QF不分段的单母线接线

特点：优点：简单、经济。①接线简单（设备少）、清晰、明了；②布置、安装简单，配电装置建造费用低；③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,操作安全、方便，母线故障的几率低；④易扩建和采用成套式配电装置。⑤有利用电源互为备用及负荷间的合理分配；正常投切与故障投切互不干扰，灵活方便。缺点：不够灵活可靠。①主母线、母隔故障或检修，全厂停电；②任一回路断路器检修，该回路停电。不分段的单母线接线

母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。单母线分段接线图2、单母线分段接线两路电源一用一备时，分段断路器接通运行。任一段母线故障，分段断路器可在继电保护装置作用下自动断开。两路电源同时工作互为备用（又称暗备用）时，分段断路器则断开运行。任一电源故障，分段断路器可自动投入。

电气一次（1）接线形式：

把单母线分成二段或三段，在各段之间接上分段断路器或分段隔离开关的接线。分段断路器分段隔离开关分段的单母线接线

电气一次母线并联运行：QF闭合运行正常运行时：相当于不分段的单母线接线。若电源1停止供电，则电源2通过QFd闭合向Ⅰ段母线供电，不影响对负荷的供电，可靠性高。若Ⅰ段母线故障时，继电保护装置使QFd自动跳开，Ⅰ段母线被切除；Ⅱ段母线继续供电。母线分裂运行：QF断开运行正常运行时，相当于两个不分段的单母线接线。若电源1停止供电，Ⅰ段母线失压时，可由自动重合闸装置自动合上QFd，Ⅰ段母线恢复供电。若Ⅰ段母线故障时，不影响Ⅱ段，Ⅱ段母线继续供电。运行方式分段的单母线接线

分段开关采用隔离开关的分析：

母线并联运行：Ⅰ段母线故障→全所停电→找出故障断开分段QSd→恢复Ⅱ段母线供电

母线分裂运行：Ⅰ段母线失电→查出原因→切除Ⅰ段母线上所有进出线→合上分段隔离开关QSd→Ⅰ段母线恢复供电

运行方式分段的单母线接线

双母线接线与单母线接线相比从结构上而言，多设置了一组母线，同时每个回路经断路器和两组隔离开关分别接到两组母线WB1、WB2上，两组母线之间可通过母线联络断路器QF3连接起来。双母线接线图3、双母线接线正常工作时一组母线工作（如WB1），一组母线备用（如WB2），各回路中连接在工作母线上的隔离开关接通，而连接在备用母线上的隔离开关均断开。双母线接线能保证所有出线的供电可靠性，用于有大量一、二级负荷的大型变配电所。

电气一次（1）接线形式：单母线分段的目的：减少母线故障的停电范围旁路母线的作用：使任意一台出线QF故障或检修时，该回路不停电。旁路母线旁路断路器分段断路器4、单母线分段带旁路母线接线

电气一次50分两种：采用专用旁路断路器QFa利用QFd兼作QFa（2）运行方式（3）特点（4）适用6～10kv出线较多而且对重要负荷供电的装置；35kv及以上有重要联络线路或较多重要用户。对单母线的评价:工作母线或母线隔离开关在故障或检修时要停电。单母线分段带旁路母线接线

电气一次511、接线方式：

有两组母线，每一回路经一台断路器接至一组母线，两个回路间有一台断路器联络，组成一个“串”电路，每回进出线都与两台断路器相连，而同一“串”支路的两条进出线共用三台断路器。解决了隔离开关繁琐的倒闸操作5一台半断路器接线

电气一次522、运行方式：正常运行时，两组母线同时工作，所有断路器均闭合。3、接线特点：（1）运行灵活可靠：正常运行时成环形供电，任意一组母线发生短路故障，均不影响各回路供电。（2）操作方便：隔离开关只起隔离电压作用，避免用隔离开关进行倒闸操作。任意一台断路器或母线检修，只需拉开对应的断路器及隔离开关，各回路仍可继续运行。（3）二次接线和继电保护比较复杂，投资较大。一台半断路器接线

续上页无母线主接线的特点，是在电源与出线或变压器之间没有母线连接。

图1为几种典型形式。其特点是接线简单，设备少，经济性好，适于只有一台主变压器的小型变电所。

图1

线路－变压器组单元接线（二）无母线的主接线1、线路－变压器组单元接线图c中变压器的高压侧仅设置负荷开关，而未设保护装置。这种接线仅适于距上级变配电所较近的车间变电所采用。图d是户外杆上变电台的典型接线形式，户外跌落式熔断器FU作为变压器的短路保护，也可用来切除空载运行的小容量变压器。

电气一次541、发电机-变压器单元接线

（二）无母线的主接线2、扩大单元接线（1）接线形式：

采用两台或三台发电机与一台变压器相联组成的单元；每台发电机回路都装有QF和QS。元件的作用

1QF、2QF的作用：控制发电机组投入或退出运行。当任一台发电机需要停机运行或退出时，可操作相应的QF，而不影响另一台发电机和变压器的运行。

1QS、2QS的作用：保证停电检修的安全。电气一次56（2）特点优点：

a、减少主变和主变侧QF的数量，以及节省高压配电装置占地面积，经济性较好；

b、任一台机组停机都不影响厂用电的供电（可靠性好）。缺点：

a、当主变故障或检修时，两台机组均需停电；

b、检修一台发电机时，变压器轻载运行，损耗大，经济性差（4）适用机组容量不大的中小型水电站。扩大单元接线

当有两路电源进线和两台主变压器时，可采用双回线路－变压器组单元接线，再配以变压器二次侧的单母线分段接线，则可靠性大大提高，如图2所示。图2双回线路－变压器组单元接线正常运行时，两路电源及主变压器同时工作，变压器二次侧母联断路器QF3断开运行。一旦任一主变压器或任一电源进线故障或检修时，主变压器两侧断路器就在继电保护装置的作用下自动断开，母联断路器QF3自动投入，即可恢复整个变电所的供电。双回线路－变压器组单元接线可供一、二级负荷。

（二）无母线的主接线3、桥形接线

适用于仅有两台变压器和两条出线的装置中。

内桥接线

1、接线方式：

连接桥断路器接在靠近变压器侧的接线方式。

2、运行方式：b、变压器1T

故障或检修：先断开1QF

和3QF，再断开QS1

，1T

退出运行。如果线路L1

仍需恢复供电，再合1QF

和3QF。a、线路L1故障或检修：只需先断开1QF，再断开1QSL和1QSB，其余三回路可以继续工作，不影响供电。2QFL22QSL2QSB2T2QFQS22TL22QF

外桥接线1、接线方式：

连接桥断路器接在靠近线路侧的接线方式。（二）无母线的主接线3、桥形接线

2、运行方式：b、变压器1T

故障或检修：只需先断开1QF，再断开1QS

，其余三回路可以继续工作，不影响供电。a、线路L1故障或检修：先断开1QF

和3QF，再断开QS1

，L1

退出运行。如果变压器1T

仍需恢复供电，再合1QF

和3QF。2QFL2QS2L22T2QF2QS2T2QF

表1主要设备的图形符号和文字符号表泸州职业技术学院电气一次63第三章输变电系统

§3-3电气一次接线三、发电厂及变电所的电气主接线举例

发电厂主接线区域性电厂指坑口电厂和远离城市的大型水火电厂。这类电厂一般规模较大，设备年利用小时数高，生产的电能主要以升高电压送入电力系统，通常不设发电机电压母线。地方性电厂：主要是热电厂和中小型电厂。大量电能以发电机电压馈送给地方用户，剩余功率以升高电压送入系统，设发电机电压母线。第三章输变电系统

§3-3电气一次接线第三章输变电系统

§3-3电气一次接线

变电所主接线第三章输变电系统

§3-4配电装置一、概述*二、配电装置的安全净距*三、屋内配电装置四、屋外配电装置五、成套配电装置第三章输变电系统

§3-4配电装置一、配电装置的概念及分类配电装置：根据电气主接线的要求，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用于接受和分配电能的装置，它是发电厂和变电站的重要组成部分。配电装置的分类：装设地点：屋内（三层、二层、单层）和屋外（三层中型、半高型、高型）配电装置组装方式：装配式——在现场将电器组装而成的称为装配式配电装置；成套式——在制造厂预先将开关电器、互感器等组成各种电路，成套供应的称为成套配电装置，其中以SF6全封闭组合电器内的设备最齐全。第三章输变电系统

§3-4配电装置二、配电装置的安全净距*

在配电装置中，带电部分与接地部分之间和不同相带电部分之间的空间最小安全净距，即A1和A2值。A值：应保证无论在正常最高工作电压或出现内外过电压时都不致使相应空气间隙击穿；B值：带电部分至无孔遮栏；C值：无遮栏裸导体至地（楼）板；D值：不同时停电检修的无遮栏导体间水平净距；E值：屋内架空出线套管至屋外地面。

安全净距:指从保证电气设备和工作人员的安全出发，考虑气象条件及其他因素的影响所规定的各电气设备之间、电气设备各带电部分之间、带电部分与接地部分之间应该保持的最小空气间隙。安全净距最基本的是空气中不同带电部分之间或带电部分对地部分之间的空间最小安全净距，称为A值A值无论在正常最高工作电压，或内、外部过电压下，都不致使空气间隙击穿。

屋内配电装置安全净距72屋外配电装置安全净距

屋内配电装置的布置应注意：1、同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内；2、尽量将电源进线布置在每段的中部；3、较重设备布置在下层；4、充分利用间隔空间；5、布置对称，便于操作；6、易于扩建；7、要有必要的操作通道、维护通道防爆通道；8、配电装置的门要向外开，且应装弹簧锁，相邻配电装置之间如有门，应能两方向开启；9、配电装置可以开窗采光和通风，但要有防止雨雪和小动物进入室内的措施。屋内配电装置安全净距74屋内装配式配电装置75屋内成套配电装置

分类：根据电气设备和母线的布置高度和重叠情况分为，中型、半高型和高型。中型：是将所有电器都安装在同一水平面内，并安装在一定高度（2～2.5米）的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以保证地面上工作人员的安全活动；高型：配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，一组母线和另一组母线重叠布置。半高型：母线隔离开关抬高仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置。屋外配电装置77屋外中型配电装置示例78高型屋外配电装置示例79半高型屋外配电装置示例

屋内三层式配电方式

GGD型固定式开关柜实物图片

进线柜出线柜固定柜柜体出线柜MCCGCS型抽出式开关柜实物图片进线柜出线柜PC抽屉柜柜体

屋内单层式配电方式

第三章输变电系统

§3-5保护接地一、保护接地的作用*二、保护接地装置电阻的允许值三、发电厂和变电所接地装置四、保护接地*

（一）接地与接地装置

接地是指电气设备为达到安全和功能需要为目的，将其某一部分与大地之间作良好的电气连接。1-接地体2-接地干线3-接地支线4-电气设备5-连接扁钢

接地装置示意图埋入地中并与土壤作良好接触的金属导体称为接地体或称接地极。

人工接地体接地体自然接地体典型的接地装置如图所示。

一、接地概念

（二）接地电流与对地电压

电气设备在发生接地故障时，电流将通过接地体以半球形向大地中散开，如图所示。

1-接地体2-流散电场3-接地电流的地中电位分布接地电流、对地电压及接地电流电位分布图

在距离接地体越远的地方，半球的球面积越大，其散流电阻越小，相对于接地点处的电位就越低。

电气设备的接地部分，如：接地的外露可导电部分和接地体等，与零电位的“大地”之间的电位差，称为接地部分的对地电压。

（三）接地类型

1.功能性接地

为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的接地，例如电源中性点的直接接地或经消弧线圈等的接地，又称工作接地。

2.保护性接地为了保证电网故障时人身和设备的安全而进行的接地。包括：

3.功能性与保护性合一的接地(如屏蔽接地)安全保护接地过电压保护接地防静电接地为防止由带电导体的绝缘损坏所造成人体受到间接电击，而将电气设备的外露可导电部分进行的接地。

为防止过电压对电气设备和人身安全的危害而进行的接地，如防雷接地。为了消除静电对电气设备和人身安全的危害而进行的接地。

（四）、保护接地的作用保护接地：将电气设备金属外壳、金属构件或互感器的二次侧等接地，防备由于绝缘损坏而使外壳带危险电压后，以保护工作人员在接触时的安全。

触电方式与带电部分直接接触；接地故障时，人处于接触电压和跨步电压的危险区；与带电部分间隔在安全距离之内。ZREImanU~IE

接触电压和跨步电压：接地电压：电气设备的接地体与零电位之间的电位差UE。EEtouAU1.8mE=f(L)UE0.8uU1U20.815~20米15~20米等位面地中电流EstepE=f(L)接地体LL接触电压：当人触及带电的外壳，加于人手和脚之间的电压。跨步电压：当人在分布电位区域内跨开一步，两脚间（相距0.8米）所受到的电压。（五）保护接地装置电阻的允许值大电流接地系统：单相接地时接地网电压不能超过2000V，故RE≤2000/I。当I＞4000A时，可取RE≤0.5Ω。小接地电流系统：接地装置仅用于高压设备时，接地电压不得超过250V，即RE≤250/I。接地装置为高低压设备共用时，接地电压不超过120V，即RE≤120/I。一般接地电阻应不超过10Ω；

1000V以下电网中接地电阻最好不超过4Ω。（六）、保护接地的分类分为IT、TT和TN三种方式。TN方式为保护接零是保护接地的一种，即将设备金属外壳接零线。

IT接地方式ABC0ZIE

REUE字母I为电源中性点不接地或经高阻抗接地，T为设备的金属外壳接地。其实质是通过降低接地电阻RE，限制故障设备外壳的接地电压UE的值，近似计算可得：通常RE＜＜Z，当RE＜10Ω时，接地电压可限值在安全范围内。TT接地方式字母TT分别表示电源中性点和设备的金属外壳接地。TT接地方式普遍用于高压系统中。但对有较大容量电器的低压系统则不妥。因为：若相电压U=220V，r0=RE=4

，接地电流IE=27.5A，电压U0=UE=110V，接地电流不大。对较大容量的电器设备，接地电流可能小于负荷电流，当发生金属外壳接地时，由于保护整定值较大，熔断器或保护装置是不能正确选择动作的。对地电压将长期存在，对人身不安全。ABC0r0REIE第三章输变电系统

§3-5高压直流输电

一、高压直流输电意义输送相同功率时，线路造价低：对于架空线路，交流输电通常采用3根导线，而直流单极只需1根，双极只需2根。对于电缆线路，其投资费和运行费都更为经济，这也是越来越多的大城市采用地下直流电缆的原因。输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1／3．如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少。

2、线路有功损耗小：直流线路没有感抗和容抗，也就没有无功损耗。而且由于直流架空线路具有“空间电荷”效应，即集肤效应，其电晕损耗和无线电干扰均比交流架空线路要小。3、适宜于海下输电：如果用交流，除了心线的电阻损耗外，还有绝缘中的介质损耗以及铅包和铠装中的磁感应损耗等。而用直流，则基本上只有心线的电阻损耗。在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗.在一些特殊场合，必须用电缆输电.例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输线路中，空载电容电流极为可观.一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6×107kw·h.而在直流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上。

4、没有系统的稳定问题：交流系统有一定的电抗，输送的功率有一定的极限，如果超过这极限，送端的发电机和受端的发电机可能失去同步而造成系统的解列。直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行。交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生波动。这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故。在技术不发达的国家里，交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整。二、HVDC的主要元件和基本原理1、主要元件交流母线交流系统I无功补偿设备交流滤波器直流线路Vd

I

换流站I平波电抗器直流滤波器桥I交流母线换流变压器断路器桥II图HVDC原理图换流站II交流系统II无功补偿设备交流滤波器换流变压器Vd

II

换流器（converter）将交流电转换成直流电,或者将直流电转换成交流电的设备。

HVDC的主要元件其中，整流器（Rectifier）------将交流电转换成直流电的换流器。

逆变器（Inverter）------将直流电转换成交流电的换流器。图1.2三相全波桥式换流电路原理图MNV1V3V5V4V6V2ABC单桥Graetz桥正极共阴极负极共阳极桥臂/阀臂/阀桥交流端上半桥/共阴极半桥下半桥/共阳极半桥晶闸管AM

桥臂组成方式：晶闸管串联AM

晶闸管（串）并联

桥臂特点：均压

均流电压：5.5~9kV电流：1.2~3.5kATthyristorTvalve1~2T作用:

使HVDC系统建立自己的对地参考点

换流变压器(ConverterTransformer)

向换流器提供适当等级的不接地三相电压源设备特点:

接线方式：Y0/Y,Y0/△，Y0/Y/△

减小注入系统的谐波

短路电抗大：15~20%

噪声大作用:

减小注入直流系统的谐波

平波电抗器（SmoothingReactor）

减小换相失败的几率参数:0.27~1.5H(架空线)

12~200mH(电缆线)

限制直流短路电流峰值

防止轻载时直流电流间断种类:交流滤波器，直流滤波器

滤波器（Filter）减小注入交、直流系统谐波的设备有源、无源滤波器无源滤波器:单调谐滤波器双调谐滤波器高通滤波器

三、HVDC输电系统的分类

1、两端HVDC输电系统：

由两个换流站组成的直流输电系统。类型：两端直流输电系统，多端直流输电系统

类型：单极类双极类同极类背靠背

单极类：一线一地制、两线制

一线一地制

两线制－－＋＋Id－－＋＋Id

双极类：两线一地制、两线制、三线制

两线一地制

两线制

三线制Id－＋－＋－＋－＋Id

同极类：两线一地制、三线制

三线制Id－＋－＋－＋－＋Id

背靠背(Back-to-Back)：单极类、双极类、同极类：没有直流线路的HVDC系统。

适用性

两个不同额定频率交流系统的互联举例：

1972年，加拿大，HVDC首次全部采用晶闸管元件新不伦威克省魁北克省水电站2×80kV,2×160MW背靠背

1965年,日本，sakuma工程：

2×125kV,300MW,1200A,50/60HzTBtB图

背靠背(B-t-B)：1991.7,潘家口抽水蓄能电站--我国第一个抽水蓄能电站：

10kV,60MW,50/38~62HzG：150MWG/M：90MWSFC：60MWG/MG/MG/MGSFC电力系统10kV10kV-----StaticFrequencyConverter