30.2

电力系统的额定电压

30.2.1

额定电压

世界上的电网工作频率（简称工频）有两种：60Hz

和50Hz。北美采用60Hz，欧洲、亚洲等多数地区采用50Hz。一个实际正常运行的电力系统，其工作频率是一样的，处处相同（交直流混合电力系统除外），但额定电压随电气设备而不同，即使在同一电压等级范围内，各处的电压也不完全相同。这是电力系统的频率和电压所具有的不同特点。

为保证电气设备生产的系统和标准化，各国都制定有标准的额定电压等级。我国制定的标准额定电压分为三类：第一类为100Ｖ以下适用于蓄电池和安全照明用具等电气设备的额定电压；第二类为500Ｖ以下适用于一般工业和民用电气设备的额定电压；第三类为1000Ｖ以上高压电气设备的额定电压，也是电力系统中的额定电压

发电机的额定电压高于线路的额定电压，发电机的额定电压比电力网的额定电压高５％，因发电机接在电力线路的首端，通常还带有一定量的地方负荷。

（1）直接与发电机相联的升压变压器的额定电压与发电机的额定电压相同，即为该电压级额定电压的105％

（2）变压器二次侧的额定电压规定比电网的额定电压高10％，如果漏抗较小（短路电压的百分值小于7.5）或二次侧直接与用电设备相联的变压器，其二次侧额定电压为电网额定电压的105％

上述规则的核心是为了保证负荷的运行电压为额定电压，从而使用电设备取得最佳的技术经济指标，因为用户是电力系统的服务对象

30.2.2

额定电压与输电距离和传输功率的关系

电力线路的电压等级越高，其可传输的电能容量越大，传输的距离也越远。下表列出了它们之间的关系。

30.3

电力系统的结线方式及特点

30.3.1

结线图

电力系统的连接方式常用两种方式表示：电力系统的地理结线图和电气结线图

电力系统的地理结线图反映各发电厂、变电所的相对地理位置以及电力线路的路径，地理结线图不反映各元件之间的电气联系，电气结线图反映电力系统各元件之间的电气联系。电力系统的电气结线图多画成单线形式，称为单线图

因此，两类结线图常常配合使用，互为补充。

30.3.2

电力网的结线方式

要求:供电可靠性满足要求；检修或事故时也有良好的电能质量；运行灵活、操作安全；经济上合理。

根据发电厂特点以及各负荷的性质和大小

30.3.2.1

无备用结线

无备用接线方式—用户只能从一个方向获得电能的接线方式，包括单回路放射式、单回路干线式、单回路链式接线；

无备用结线方式：优点：

结线简单、投资少、运行维护方便

缺点：供电可靠性差

30.3.2.2

有备用结线

有备用接线方式—用户可以从两个或两个以上方向获得电能的接线方式。包括双回路放射式、干线式、链式极限；环式接线和两端供电方式。

有备用结线方式：

双回路放射式：

优点：供电可靠性高、电压质量好

缺点：投资大、经济性差

环形：优点：供电可靠性较高、较为经济

缺点：运行调度复杂、故障或检修切除一侧线路时，电压质量差，供电可靠性下降

两端供电式：

优点：供电可靠性高、经济性好、故障或检修时电压质量较好

缺点：受电源分布限制、运行复杂

30.4

电力系统中性点运行方式

30.4.1

电力系统中性点运行方式

电力系统的中性点指发电机和星形联结变压器的中性点。我国电力系统中性点运行方式有3种，直接接地（有效接地）不接地（中性点绝缘）从属不接地方式的经消弧线圈接地（非有效接地）

30.4.1.1

中性点不接地系统

C—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容

为了方便讨论，认为①三相系统对称（即电源中性点的电位为零）

①

对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑

假设三相系统完全对称，则负荷电流、、对称。

当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C，则对地附加电容电流对称

而

有

→即中性点与地电位一致

当发生单相接地故障时，电压发生变化

（故障相）

（非故障相）

对地电容电流发生变化：

规定相线上的电流下方向为由电源→电网

实用计算，对架空线路

对电缆：

结论：①绝缘水平按线电压设计

②三相系统仍然对称，可以继续运行

③因存在接地容性电流，故在接地点有电弧

30.4.1.2

中性点经消弧线圈接地系统一、工作原理

当W相发生单相接地故障时，中性点电位N上升为相电压

∵消弧线图为可调电感线圈

∴电感电流流过接地点，其总接电流调线圈匝数，使

∵与方向相反

∴起到抵消的作用。

二、补偿方式及选用

1、全补偿（不采用）

缺点：由XL=Xc，网络容易因不对称形成串联谐振过电压

2、欠补偿为容性电流（少采用）

缺点：易发展成为全补偿方式

3、过补偿IL>Ic→I接地为感性电流(采用)

注意：电感电流数值不能过大

三、消弧线圈

1、结构特点：

①为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气隙铁芯

②

气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁

③为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中

④为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（5～9个）

接线：

电压互感器（110v、10A）——发生时，电压升高动作，发信号，测电压

电流互感器（5A）——测量补偿电流

避雷器（中性点）——为了防止大气过电压损坏消弧线圈

设备选择：

电压=补偿电网的额定电压，共分为6、10、35、60kv回解

容量S

30.4.1.3

中性点直接接地系统

中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，因而应立即使继电保护动作，将故障部分切除。

中性点直接接地或经过电抗器接地系统，在发生一相接地故障时，故障的送电线被切断，因而使用户的供电中断。

中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时,非故障相地对电压不会增高,因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。电网的电压愈高，经济效果愈大；而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，但在中性点直接接地系统中，实现就比较容易，由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。

目前我国电力系统中性点的运行方式，大体是：

(1)对于6-10kV系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大，为了提高供电可靠性，一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。

(2)对于110kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式。并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。

(3)20-60kV的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不很大，网络不很复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著，所以一般均采用中性点经消弧线圈接地方式。

(4)1KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行。但电压为380/220V的系统，采用三相五线制，零线是为了取得机电压，地线是为了安全