供配电安全技术XXXX-04-08用

供配电安全技术主讲人：人民琴目录基础知识变、配电所电气设备的选择变、配电所的工程交接验收油断路器灭弧室的工作原理变、配电设备的检修变、配电所的管理电压分类高压与低压的划分：从人身安全角度划分（高压系统与低压系统）一相对地电压250V以上者为高压系统；一相对地电压250V以下者为低压系统。电压分类按设计、制造和安装规程划分额定电压在1000V以上者为高压；额定电压在1000V以下者为低压。电压分类此外尚有划分为低压、中压、高压、超高压和特高压者。划分并不严格低压---1000V及以下者；中压---1000V至10KV或35kV；高压---35kV或以上至110kV或220kV；超高压---220kV或330kV及以上的；特高压---800kV或1000kV及以上的我国高压系统额定电压电力系统的额定电压为使电气设备生产标准化，便于大量成批生产，使用中又易于互换，对发电、供电、受电等所有设备的额定电压都必须统一规定。电力系统额定电压的等级是根据国民经济发展的需要，考虑技术经济上的合理性以及电机、电器制造工业的水平发展趋势等一系列因素，经全面研究分析，由国家制定颁布的。我国1981年颁布的额定电压国家标准为(GB156-80)。我国高压系统额定电压我国高压系统额定电压3，6，10，35，60，110，220，330，500，750，1000KV。（GB-156-80）电力系统的额定电压所谓电气设备的额定电压，就是能使发电机、变压器和一切用电设备在正常运行时获得最经济效果的电压。按照GB156-80的规定，额定电压分为两类：电力系统的额定电压3KV及以下的设备与系统的额定电压此类额定电压包括直流、单相交流和3kv以下的三相交流等三种，如表所示。在国家标准中规定，受电设备的额定电压和系统的额定电压是一致的。供电设备的额定电压是指电源（蓄电池、交直流发电机和变压器二次绕组等）（蓄电池、交直流发电机和变压器二次绕组等）的额定电压。3KV及以下的设备与系统的额定电压3kV以上的设备与系统的额定电压及其对应的最高电压此类电压均为三相交流线电压，国家标准规定如下表所示。表中所列设备最高电压系指根据绝缘性和与最高电压有关的其他性能而确定的该级电压的最高运行电压。表中对13.8,15.75,18,.20kV的设备最高电压未作具体规定，从表7-1和表7-2看出，电压在100V以上的供电设备额定电压均高于受电设备额定电压。这样规定的原因如下：3kV以上的额定电压及其对应的最高电压发电机额定电压1)考虑到发电机通过线路输送电流时，必然产生电压损失，因此规定发电机额定电压应比受电设备额定电压高出5%，用以补偿线路上的电压损失。变压器绕组额定电压2)变压器二次绕组额定电压高出受电设备额定电压的百分值，归纳起来有两种情况：一种情况高出10%，另一种情况高出5%。这是因为：电力变压器二次绕组的额定电压均指空载电压而言，当变压器满载供电时，由于其一、二次绕组本身的阻抗将引起一个电压降，使变压器满载运行时，其二次绕组实际端电压较空载时约低5％，比受电设备额定电压尚高出5%。利用这个5％补偿线路上的电压损失，受电设备可以维持其额定电压变压器绕组额定电压这种电压组合情况多用于变压器供电距离较远时。另一种情况变压器二次绕组额定电压比受电设备额定电压只高出5%，多适用于变压器靠近用户，配电距离较小时。由于线路很短，其电压损失可忽略不计。所高出的5％电压，基本上用以补偿变压器满载时其一、二次绕组的阻抗压降。由于变压器一次绕组均连接在与其额定电压相对应的电力网末端，相当于电力网的一个负载，所以规定变压器一次绕组的额定电压与受电设备额定电压相同。电力网系统的额定电压电力网系统的额定电压虽然规定和受电设备额定电压相同，但实际上电力网从始端到末端，由于电压损失的影响，各处是不一样的，距电源越远处的电压越低，并且随负荷的大小而变化。电力网系统的额定电压近年来，有些企业采用的大型生产机械日益增多，用电量剧增，所以已广泛采用35一110kV甚至更高的电压直接深人到负荷中心的供电方式。从发展趋势看，随着大规模生产的发展，35一1l0kV等级的电压将成为大型企业的高压配电电压。电力系统概略图工业企业电力负荷的分级在工业企业中，各类负荷的运行特点和重要性不一样，它们对供电的可靠性和电能品质的要求则不相同。有的要求很高，有的要求很低，必须根据不同的要求来考虑供电方案。为了合理地选择供电电源及设计供电系统，以适应不同的要求，我国将工业企业的电力负荷按其对供电可靠性的要求不同划分为一级负荷、二级负荷和三级负荷．三个等级。工业企业电力负荷的分级一级负荷这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。因此一级负荷应要求由两个独立电源供电。而对特别重要的一级负荷，应由两个独立电源点供电。独立电源的含义所谓独立电源的含义是这样的，当采用两个电源向工业企业供电时，如果任一电源因故障而停止供电，另一电源不受影响，能继续供电，那么这两个电源的每一个都称为独立电源。凡同时具备下列两个条件的发电厂、变电站的不同母线均属独立电源：独立电源的含义1)每段母线的电源来自不同的发电机；2）母线段之间无联系，或虽有联系，但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线段继续供电。独立电源的含义所谓独立电源点主要是强调几个独立电源来自不同的地点，并且当其中任一独立电源点因故障而停止供电时，不影响其他电源点继续供电。例如，两个发电厂，一个发电厂和一个地区电力网，或者电力系统中的两个地区变电站等都属于两个独立电源点。工业企业电力负荷的分级特别重要的一级负荷通常又叫做保安负荷。对保安负荷必须备有应急使用的可靠电源，以便当工作电源突然中断时，保证企业安全停产。这种为安全停产而应急使用的电源称为保安电源。工业企业电力负荷的分级例如，为保证炼铁厂高炉安全停产的炉体冷却水泵，就必须备有保安电源。保安电源取自企业自备发电厂或其他总降压变电站，它实质上也是一个独立电源点。保安负荷的大小和企业的规模、工艺设备的类型以及车间电力装备的组成和性质有关。在进行供电设计时，必须考虑保安电源的取得方案和措施。工业企业电力负荷的分级二级负荷这类负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且恢复较困难，企业内部运输停顿，或出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。这类负荷允许短时停电几分钟，它在工业企业内占的比例最大。工业企业电力负荷的分级二级负荷应由两回线路供电，两回线路应尽可能引自不同的变压器或母线段。当取得两回线路确有困难时，允许由一回专用架空线路供电。WL1WL2WL3WL4QS3QF2QS1QS2QF1EQS12电源工业企业电力负荷的分级三级负荷所有不属于一级和二级负荷的电能用户均属于三级负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。在工业企业中，一、二级负荷占的比例较大（占60％一80%}，即使短时停电造成的经济损失一般都很可观。电力系统中性点运行方式一、电力系统的中性点运行方式在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：①电源中性点不接地；②中性点经阻抗接地；③中性点直接接地。前两种合称为小接地电流系统，亦称中性点非有效接地系统，或称中性点非直接接地系统。后一种中性点直接接地系统，称为大接地电流系统，亦称中性点有效接地系统。电力系统中性点运行方式我国3－66kV的电力系统，特别是3－10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如果单相接地电流大于一定值时（3－10kV系统中单相接地电流大于30A,20kV及以上系统中单相接地电流大于10A时），则应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。我国110kV及以上的电力系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。电力系统中性点运行方式电力系统电源中性点的不同运行方式，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，而且将影响系统二次侧的继电保护及监测仪表的选择与运行，因此有必要予以研究。电力系统中性点运行方式（一）中性点不接地的电力系统图7-2正常运行的中性点不接地的电力系统电力系统中性点运行方式系是对称的，三个相的对地电容电流IC0也是平衡的，（为了讨论问题简化起见，假设图所示三相系统的电源电压和线路参数R,L,C都是对称的，而且将相线与大地之间存在的分布电容）统正常运行时，三个相的相电压UA,UB,UC用一个集中电容C来表示，）如图所示，因此三个相的电容电流的相量和为零，地中没有电流流过。各相的对地电压，就是各相的相电压。电力系统中性点运行方式当系统发生单相接地故障时，假设是C相接地，如图7-1a所示。这时C相对地电压为零，而A相对地电压UA‘=UA+（一UC)＝UAc,B相对地电压UB‘=UB+（一UC)＝UBc，如图7-17b所示。由图7-1b的相量图可知，C相接地时，完好的A,B两相对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的倍。3电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式当c相接地时，系统的接地电流（电容电流）IC应为A、B两相对地电容电流之和，即IC＝一（IcA＋IcB）由图7-3的相量图可知，IC在相位上超前UC90º；而在量值上，由于I=IcA，而IcA＝UA‘/XC=UA/XC=IC0因此IC＝3Ico即单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。电力系统中性点运行方式由于线路对地的电容C不好准确计算，因此Ico和IC也不好根据C值来精确地确定。中性点不接地系统中的单相接地电流通常采用下列经验公式计算：IC=式中，IC为系统的单相接地电容电流（单位为A);UN为系统额定电压（kV);LOh为同一电压UN的具有电联系的架空线路（over-headline）总长度（km)；Lcab为同一电压UN的具有电联系的电缆线路（cableline）总长度（km)。350)35(cabohllU350)35(cabohllU350)35(cabohllUIC=350)35(cabohllU式中，IC为系统的单相接地电容电流（单位为A);UN为系统额定电压（kV);LOh为同一电压UN的具有电联系的架空线路（over-headline）总长度（km)；Lcab为同一电压UN的具有电联系的电缆线路（cableline）总长度（km)。IC=350)35(cabohllU电力系统中性点运行方式必须指出：当中性点不接地系统中发生单相接地时，三相用电设备的正常工作并未受到影响，因为线路的线电压无论其相位和量值均未发生变化，这从图7-3的相量图可以看出，因此该系统中的三相用电设备仍能照常运行。但是这种线路不允许在单相接地故障情况下长期运行，以免再有一相发生接地故障时，形成两相接地短路，使故障扩大，这是不能允许的。因此在中性点不接地系统中，应装设专门的单相接地保护或绝缘监视装置。当系统发生单相接地故障时，发出报警信号，提醒供电值班人员注意，及时处理；当危及人身和设备安全时，则单相接地保护应动作于跳闸，切除故障线路。电力系统中性点运行方式（二）中性点经消弧线圈接地的电力系统上述中性点不接地的电力系统有一种故障情况比较危险，即在发生单相接地故障时接地电流较大，将在接地故障点出现断续电弧。由于电力线路既有电阻R、电感L、又有电容C，因此在发生单相弧光接地时，可形成一个R-L-C的串联谐振电路，从而使线路上出现危险的过电压（可达相电压的2.5-3倍），这可能导致线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为了防止单相接地时接地点出现断续电弧，引起谐振过电压，因此在单相接地电容电流大于一定值（如前所述）的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。电力系统中性点运行方式图7-4中性点经消弧线圈接地的电力系统a)电路图b)相量图电力系统中性点运行方式图7-4是电源中性点经消弧线圈接地的电力系统单相接地时的电