供配电基础知识

第一章简述供配电系统及电力系统和自备电源的基本知识

第一节供配电系统的基本知识

以工厂为例，其供配电系统是指工厂企业所需的电力从进场起到所有用电设备入端止的整个供配电线路及其中变配电设备。

（一）具有高压配电所的供配电系统（一般用于高压配电所有10KV的电源进线）

（二）具有总降压变电所的供配电系统（一般用于总降压变电所有35KV的电源进线）

（三）高压深入负荷中心的企业供配电系统

如果当地公共电网电压为35KV，而企业的环境条件和设备条件有允许采用35KV架空线和较经济的电气设备时，则可考虑采用35KV线路直引入靠近负荷中心的车间变电所，经电力变压器直接将为低压用电设备所需的电压220|380V.这种高压深入负荷中心的直配方式，可以节省一级中间电压，从而简化了供配电系统，节省有色金属，降低电能损耗和电压损耗，减少运行费用，提高供电质量。但是选用这种高压直配方式必须考虑企业内有满足35KV架空线的“安全走廊”，以确保供电安全。

第二节用户自备电源基本知识

对于用户的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急的自备电源。

最常用的自备电源是柴油发电机组。对于重要的计算机系统等，除了应设柴油发电机组外，往往还另设不间断电源UPS。对于电源频率和电压稳定要求很高的场所，宜采用稳频稳压不停电电源。

（一）采用柴油发电机组的自备电源

采用柴油发电机组作应急自备电源，有下列优点：

1）柴油发电机组操作简便，起动迅速。当公共电网停电时，柴油发电机组一般能在10~15S内起动并接上负荷，这是汽轮发电机组无法做到的，水轮发电机组更是望尘莫及。

2）柴油发电机组效率较高，功率范围大，可从几KW到几千KW，而且体积小，重量轻。特别是在高层建筑中，采用体型紧凑的高效柴油发电机组是最合适的。

3）柴油发电机组的燃料采用柴油，其储存和运输比较方便，这一优点是以燃煤为主的汽轮发电机组无法比拟的。

4）运行可靠，维修方便。作为应急的备用电源，可靠性是非常重要的指标，离开可靠性，就谈不上“应急”。

第三节电力系统的中性点运行方式及低压配电系统的接地型式

一、电力系统的中性点运行方式

我国电力系统中电源（包括发电机和电力变压器）的中性点有下列三种运行方式：一种是中性点不接地的运行方式；一种是中性点经阻抗（通常是经消弧线圈）接地的运行方式；再一种是中性点直接接地或经低电阻接地的运行方式。前两种系统在发生单相接地故障时的接地电流较小，因此又统称为“小接地电流系统”；后一种系统发生单相接地故障时即形成单相接地短路，电流较大，因此称为“大接地电流系统”。

电力系统中性点运行方式对电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响，而且还影响到系统二次侧保护装置及监视、测量系统的选择与运行，因此有必要予以充分的重视和研究。

（一）中性点不接地的电力系统

这种中性点不接地系统，高压多用于3~10KV系统，低压则用于三相三线制的IT系统。但必须指出，这种系统接地时，系统的三个线电压不论其相位和量值都没有改变，因此系统中的所有设备仍可照常运行。但是这种状态不能长此下去，以免在另一相又接地形成两相接地短路，这将产生很大的短路电流，可能损坏线路和设备。因此这种系统必须装设单相接地保护或装设绝缘监视装置。

（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统

这种系统的运行方式，主要用于35~66kV的电力系统。

（三）中性点直接接地或经低阻接地的电力系统

110KV及以上的电力系统通常都采用中性点直接接地的运行方式。在低压配电系统中，三相四线制的TN系统和TT系统也都采用中性点直接接地的运行方式，这主要是考虑到同时接用三相设备和单相设备的需要，另外也考虑到在发生单相接地故障时相线对地电压不致升高而有利于人生安全的保障。

二、低压配电系统的接地型式

低压配电系统，按其中电气设备的外露可导电部分保护接地的型式不同，分为TN系统、TT系统、IT系统。

（一）TN系统

TN系统的电源中性点直接接地，并从中性点引出有中性线（N线）、保护线（PE线）或将N线与PE线合而为一的保护中性线（PEN线），而系统中电气设备的外露可导电部分则接PE线或PEN线。

具有N线或PEN线的三相系统，统称为“三相四线制”系统。没有N线或PEN线的三相系统，则称为“三相三线制”系统。TN系统属于三相四线制系统。

中性线（N线）的功能：（1）用来接额定电压为系统相电压的单相用电设备，如照明灯等；（2）用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；（3）用来减小负荷中性点的电位偏移。

保护线（PE线）是为了保障人身安全、防止触电事故的公共接地线。系统中的外露可导电部分通过PE线接地，可使设备在发生接地（壳）故障时降低触电危险。

保护中性线(PEN线)，是N线与PE线合而为一的导体，兼有N线和PE线的功能。PEN线在我国电力界习惯称为“零线”。因此设备外露可导电部分接PEN 线（包括PE线）的这种接地型式也称为“接零”。

1、TN-C系统

TN-C系统的电源中性点引出一根PEN线，其中设备的外露可导电部分均接至PEN线。

2、TN-S系统

TN-S系统的电源中性点分别引出N线和PE线，其中设备的外露可导电部分接至PE线。由于此种系统的PE线和N线分开，PE线中没有电流通过，因此所有接PE线的设备之间不会产生电磁干扰，所以这种系统适用于对抗电磁干扰较高的数据处理、电磁检测等试验场所。又由于PE线与N线分开，PE线断线时不会使接PE线的设备外露可导电部分带电，因此比较安全。所以这种系统也适用于安全要求较高的场所，如潮湿易触电的浴池等地及我们项目的钢筋场。

3、TN-C-S系统

这种系统较灵活，兼有TN-C系统和TN-S系统的优越性。

第四节供电质量要求及电力用户供配电电压的选择

一、供电质量概述

供电质量包括电能质量和供电可靠性两方面。

电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量的主要指标有：频率偏差、电压偏差、电压波动和闪变、电压波形畸变引起的高次谐波及三相电压不平衡度等。

供电可靠性可用供电企业对电力用户全年实际供电小时数与全年总小时数（8760h）的百分比值来衡量，也可用全年的停电次数和停电持续时间来衡量。供电设备计划检修时，对35KV及以上电压供电的用户停电次数，每年不应超过1次；对于10KV供电的用户，每年停电次数不应超过3次。

二、供电电压及电压偏差

（一）供电电网和电力设备的额定电压

我国的三相交流电网和电力设备（包括发电机、电力变压器和用电设备等）的额定电压，按GB 156——2003《标准电压》规定，“低压”，指1000V及以下的电压；“高压”，是指1000V以上的电压。

（二）电压偏差允许值

GB 50052----1995《供配电系统设计规范》规定：正常运行情况下，用电设备端子处的电压偏差允许值宜符合下列条件：

（1）电动机规定为+5%、-5%.

(2) 电气照明在一般工作场所为+5%、-5%；对于远离变电所的小面积一般工作场所，难以满足上述要求时，可为+5%、-10%；应急照明和警卫照明为+5%、-10%。

三、电力用户供配电电压的选择

（一）电力用户供电电压的选择

电力用户供电电压的选择，主要取决于当地供电企业供电的电压等级，同时也要考虑用户用电设备的电压、容量及供电距离等因素。

电力用户的用电设备容量在100KW及以下，或需用变压器容量在50KV A 及以下时，一般采用低压三相四线制供电；但特殊情况（例如供电点距离用户太远时）也可采用高压供电。