30.2

電力系統(tǒng)的額定電壓

30.2.1

額定電壓

世界上的電網(wǎng)工作頻率（簡稱工頻）有兩種：60Hz

和50Hz。北美采用60Hz，歐洲、亞洲等多數(shù)地區(qū)采用50Hz。一個實際正常運行的電力系統(tǒng)，其工作頻率是一樣的，處處相同（交直流混合電力系統(tǒng)除外），但額定電壓隨電氣設(shè)備而不同，即使在同一電壓等級范圍內(nèi)，各處的電壓也不完全相同。這是電力系統(tǒng)的頻率和電壓所具有的不同特點。

為保證電氣設(shè)備生產(chǎn)的系統(tǒng)和標準化，各國都制定有標準的額定電壓等級。我國制定的標準額定電壓分為三類：第一類為100Ｖ以下適用于蓄電池和安全照明用具等電氣設(shè)備的額定電壓；第二類為500Ｖ以下適用于一般工業(yè)和民用電氣設(shè)備的額定電壓；第三類為1000Ｖ以上高壓電氣設(shè)備的額定電壓，也是電力系統(tǒng)中的額定電壓

發(fā)電機的額定電壓高于線路的額定電壓，發(fā)電機的額定電壓比電力網(wǎng)的額定電壓高５％，因發(fā)電機接在電力線路的首端，通常還帶有一定量的地方負荷。

（1）直接與發(fā)電機相聯(lián)的升壓變壓器的額定電壓與發(fā)電機的額定電壓相同，即為該電壓級額定電壓的105％

（2）變壓器二次側(cè)的額定電壓規(guī)定比電網(wǎng)的額定電壓高10％，如果漏抗較?。ǘ搪冯妷旱陌俜种敌∮?.5）或二次側(cè)直接與用電設(shè)備相聯(lián)的變壓器，其二次側(cè)額定電壓為電網(wǎng)額定電壓的105％

上述規(guī)則的核心是為了保證負荷的運行電壓為額定電壓，從而使用電設(shè)備取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟指標，因為用戶是電力系統(tǒng)的服務(wù)對象

30.2.2

額定電壓與輸電距離和傳輸功率的關(guān)系

電力線路的電壓等級越高，其可傳輸?shù)碾娔苋萘吭酱?，傳輸?shù)木嚯x也越遠。下表列出了它們之間的關(guān)系。

30.3

電力系統(tǒng)的結(jié)線方式及特點

30.3.1

結(jié)線圖

電力系統(tǒng)的連接方式常用兩種方式表示：電力系統(tǒng)的地理結(jié)線圖和電氣結(jié)線圖

電力系統(tǒng)的地理結(jié)線圖反映各發(fā)電廠、變電所的相對地理位置以及電力線路的路徑，地理結(jié)線圖不反映各元件之間的電氣聯(lián)系，電氣結(jié)線圖反映電力系統(tǒng)各元件之間的電氣聯(lián)系。電力系統(tǒng)的電氣結(jié)線圖多畫成單線形式，稱為單線圖

因此，兩類結(jié)線圖常常配合使用，互為補充。

30.3.2

電力網(wǎng)的結(jié)線方式

要求:供電可靠性滿足要求；檢修或事故時也有良好的電能質(zhì)量；運行靈活、操作安全；經(jīng)濟上合理。

根據(jù)發(fā)電廠特點以及各負荷的性質(zhì)和大小

30.3.2.1

無備用結(jié)線

無備用接線方式—用戶只能從一個方向獲得電能的接線方式，包括單回路放射式、單回路干線式、單回路鏈式接線；

無備用結(jié)線方式：優(yōu)點：

結(jié)線簡單、投資少、運行維護方便

缺點：供電可靠性差

30.3.2.2

有備用結(jié)線

有備用接線方式—用戶可以從兩個或兩個以上方向獲得電能的接線方式。包括雙回路放射式、干線式、鏈式極限；環(huán)式接線和兩端供電方式。

有備用結(jié)線方式：

雙回路放射式：

優(yōu)點：供電可靠性高、電壓質(zhì)量好

缺點：投資大、經(jīng)濟性差

環(huán)形：優(yōu)點：供電可靠性較高、較為經(jīng)濟

缺點：運行調(diào)度復(fù)雜、故障或檢修切除一側(cè)線路時，電壓質(zhì)量差，供電可靠性下降

兩端供電式：

優(yōu)點：供電可靠性高、經(jīng)濟性好、故障或檢修時電壓質(zhì)量較好

缺點：受電源分布限制、運行復(fù)雜

30.4

電力系統(tǒng)中性點運行方式

30.4.1

電力系統(tǒng)中性點運行方式

電力系統(tǒng)的中性點指發(fā)電機和星形聯(lián)結(jié)變壓器的中性點。我國電力系統(tǒng)中性點運行方式有3種，直接接地（有效接地）不接地（中性點絕緣）從屬不接地方式的經(jīng)消弧線圈接地（非有效接地）

30.4.1.1

中性點不接地系統(tǒng)

C—各相對比地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容

為了方便討論，認為①三相系統(tǒng)對稱（即電源中性點的電位為零）

①

對地分散電容用集中電容表示,相間電容不予考慮

假設(shè)三相系統(tǒng)完全對稱，則負荷電流、、對稱。

當導(dǎo)線經(jīng)過完全換位后，Cu=Cv=Cw=C，則對地附加電容電流對稱

而

有

→即中性點與地電位一致

當發(fā)生單相接地故障時，電壓發(fā)生變化

（故障相）

（非故障相）

對地電容電流發(fā)生變化：

規(guī)定相線上的電流下方向為由電源→電網(wǎng)

實用計算，對架空線路

對電纜：

結(jié)論：①絕緣水平按線電壓設(shè)計

②三相系統(tǒng)仍然對稱，可以繼續(xù)運行

③因存在接地容性電流，故在接地點有電弧

30.4.1.2

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)一、工作原理

當W相發(fā)生單相接地故障時，中性點電位N上升為相電壓

∵消弧線圖為可調(diào)電感線圈

∴電感電流流過接地點，其總接電流調(diào)線圈匝數(shù)，使

∵與方向相反

∴起到抵消的作用。

二、補償方式及選用

1、全補償（不采用）

缺點：由XL=Xc，網(wǎng)絡(luò)容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓

2、欠補償為容性電流（少采用）

缺點：易發(fā)展成為全補償方式

3、過補償IL>Ic→I接地為感性電流(采用)

注意：電感電流數(shù)值不能過大

三、消弧線圈

1、結(jié)構(gòu)特點：

①為了保持補償電流與電壓之間的線性關(guān)系，采用滯氣隙鐵芯

②

氣隙沿整個鐵芯均勻設(shè)置，以減少漏磁

③為了絕緣及散熱，鐵芯和線圈都浸在油中

④為適應(yīng)系統(tǒng)中電容電流變化特點，消弧線圈中設(shè)有分接頭（5～9個）

接線：

電壓互感器（110v、10A）——發(fā)生時，電壓升高動作，發(fā)信號，測電壓

電流互感器（5A）——測量補償電流

避雷器（中性點）——為了防止大氣過電壓損壞消弧線圈

設(shè)備選擇：

電壓=補償電網(wǎng)的額定電壓，共分為6、10、35、60kv回解

容量S

30.4.1.3

中性點直接接地系統(tǒng)

中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當發(fā)生一相接地時，這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，因而應(yīng)立即使繼電保護動作，將故障部分切除。

中性點直接接地或經(jīng)過電抗器接地系統(tǒng)，在發(fā)生一相接地故障時，故障的送電線被切斷，因而使用戶的供電中斷。

中性點直接接地的主要優(yōu)點是它在發(fā)生一相接地故障時,非故障相地對電壓不會增高,因而各相對地絕緣即可按相對地電壓考慮。電網(wǎng)的電壓愈高，經(jīng)濟效果愈大；而且在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地電流往往比正常負荷電流小得多，因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護就比較困難，但在中性點直接接地系統(tǒng)中，實現(xiàn)就比較容易，由于接地電流較大，繼電保護一般都能迅速而準確地切除故障線路，且保護裝置簡單，工作可靠。

目前我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式，大體是：

(1)對于6-10kV系統(tǒng)，由于設(shè)備絕緣水平按線電壓考慮對于設(shè)備造價影響不大，為了提高供電可靠性，一般均采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。

(2)對于110kV及以上的系統(tǒng)，主要考慮降低設(shè)備絕緣水平，簡化繼電保護裝置，一般均采用中性點直接接地的方式。并采用送電線路全線架設(shè)避雷線和裝設(shè)自動重合閘裝置等措施，以提高供電可靠性。

(3)20-60kV的系統(tǒng)，是一種中間情況，一般一相接地時的電容電流不很大，網(wǎng)絡(luò)不很復(fù)雜，設(shè)備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著，所以一般均采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。

(4)1KV以下的電網(wǎng)的中性點采用不接地方式運行。但電壓為380/220V的系統(tǒng)，采用三相五線制，零線是為了取得機電壓，地線是為了安全