供電方式課件

低壓供電系統(tǒng)簡介

我國低壓供電系統(tǒng)主要有三種運行方式：

TN系統(tǒng)、TT系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。1一、系統(tǒng)劃分1、TN系統(tǒng)：把變壓器低壓側(cè)中性點直接接地。再從接地點引出中性線N(俗稱"零線，，)。系統(tǒng)中，所有用電設備的金屬外殼、構(gòu)架均采用保護接零方式。TN系統(tǒng)又分為：TN-C系統(tǒng)(圖a)；TN-C-S系統(tǒng)(圖c)；IN-S系統(tǒng)(圖b)。第一個字母表示電源接地點對地的關系。其中T表示直接接地；I表示不接地或通過阻抗接地。第二個字母表示電氣設備的外露可導電部分與地關系。其中T表示與電源接地點無連接的單獨直接接地；N表示直接與電源系統(tǒng)接地點或與該點引出的導體連接。根據(jù)中性線與保護線是否合并的情況，TN系統(tǒng)又分為TN-C：保護線與中性線合并為PEN線。TN-S系統(tǒng)：保護線與中性線分開。TN-C－S系統(tǒng)：在靠近電源側(cè)一段的保護線和中性線合并為PEN線，從某點以后分為保護線和中性線。2

圖11.7.3低壓配電的TN系統(tǒng)

(a)TN-C系統(tǒng)；（b)TN-S系統(tǒng)；(c)TN-C-S系統(tǒng)

3TN－C系統(tǒng)：配電線路中性線N與保護線PE接在一起，電氣設備不帶電金屬部分與之相接，如圖(a)所示。TN－C系統(tǒng)：保護線與中性線合并為PEN線。在這種系統(tǒng)中，當某相線因絕緣損壞而與電氣設備外殼相碰時，形成較大的單相對地短路電流，引起熔斷器熔斷切除故障線路，從而起到保護作用。該接線保護方式適用于三相負荷比較平衡且單相負荷不大的場所，在工廠低壓設備接地保護中使用相當普遍。4TN－S系統(tǒng)：配電線路中性線N與保護線PE分開，電氣設備的金屬外殼接在保護線PE上，如圖(b)所示。在正常情況下，PE線上沒有電流流過，不會對接在PE線上的其它設備產(chǎn)生電磁干擾。這種接線適用于環(huán)境條件較差、安全可靠要求較高以及設備對電磁干擾要求較嚴的場所。TN－C－S系統(tǒng)：該系統(tǒng)是TN－C與TN－S系統(tǒng)的綜合。電氣設備大部分采用TN－C系統(tǒng)接線，在設備有特殊要求的場合，局部采用專設保護線接成TN－S形式，如圖(c)所示TN-C－S系統(tǒng).在靠近電源側(cè)一段的保護線和中性線合并為PEN線，從某點以后分為保護線和中性線52、IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)是在中性點不接地的三相三線系統(tǒng)中采用的保護接地方式，電氣設備的不帶電金屬部分直接經(jīng)接地體接地，如圖所示。在IT系統(tǒng)中，由于變壓器低壓側(cè)中性點不允許配出中性線作為220V單相電源供電，所以，不適用居民和一般工廠生產(chǎn)用電。該系統(tǒng)的主要特點：1)人員意外發(fā)生單相觸電時，所造成的危害程度大大降低；2)電網(wǎng)供電線路如發(fā)生單相對地短路故障時，供電系統(tǒng)仍可帶"病"運行，保證電氣設備繼續(xù)正常工作。所以，其主要應用在要求少停電場合，如礦山、井下及易燃易爆等危險場所。

6低壓配電IT系統(tǒng)7

3、TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)是中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)中的保護接地方式。如圖11.7.4所示，配電系統(tǒng)的中性線N引出，但電氣設備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置直接接地，與系統(tǒng)接地線不發(fā)生關系。當發(fā)生單相接地、機殼帶電故障時，通過接地裝置形成單相短路電流，使故障設備電路中的過電流保護裝置動作，迅速切除故障設備，減少人體觸電的危險。8低壓配電的TT系統(tǒng)9二、中性線、保護接零、保護接地在IT、TT系統(tǒng)中，1.從變壓器低壓側(cè)中性接地點引出的中性線N，主要作用有三點：可供系統(tǒng)內(nèi)單相用電設備用電；把系統(tǒng)內(nèi)三相電源中的不平衡電源和單相用電電流，流回變壓器低壓側(cè)中性點；減小因三相用電負荷的不平衡而造成的電壓偏移。2．保護接零(PE)：把電氣設備的金屬外殼、構(gòu)架與系統(tǒng)中的零線可靠連接在一起。當電氣設備發(fā)生漏電、絕緣損壞或單相電源與設備外殼、構(gòu)架短路時．零線短路的較大故障電流．可使線路上的保護裝置動作，切斷故障線路的供電，保護人身安全。保護接零應用在TN低壓供電系統(tǒng)。3．保護接地(PEE)：把電氣設備的金屬外殼、構(gòu)架與專用接地裝置可靠連接在一起。當電氣設備發(fā)生漏電或單相電源對設備外殼短路時，如果流向接地體的故障電流足夠大．線路上保護裝置動作，切斷故障線路上的供電；假如流向接地體的故障電流不足以使保護裝置動作時．由于人體電阻遠大于保護接地的電阻，所以，可以避免接觸人員的觸電危險。保護接地應用在TT、IT低壓供電系統(tǒng)。在同一供電系統(tǒng)．不準存在保護接零和保護接地混用的現(xiàn)象。10重復接地在電源中性點直接接地系統(tǒng)中，為確保公共PE線或PEN線安全可靠，除在中性點進行工作接地外，還應在PE線或PEN線的下列地方進行重復接地：如不重復接地，則當PE線或PEN線斷線且有設備發(fā)生單相接地故障時，接在斷線后面的所有設備外露可導電部分都將呈現(xiàn)接近于相電壓的對地電壓，即UE≈Uφ，如圖(a)所示，這是很危險的。如進行了重復接地，如圖(b)所示，則當發(fā)生同樣故障時，斷線后面的設備外露可導電部分對地電壓為，危險程度大大降低。11圖

重復接地功能示意

(a)沒有重復接地的系統(tǒng)；(b)采用重復接地的系統(tǒng)12三、TN系統(tǒng)的應用由于我國早期電氣設備單一、數(shù)量少，家用電器也未大量進入家庭．所以低壓供電普遍采用比較經(jīng)濟的TN-C系統(tǒng)，即整個系統(tǒng)的中性線(零線)與保護線(PE)是合在一起共用的一個系統(tǒng)(PEN)。隨著電氣化發(fā)展，生產(chǎn)及家庭用電設備數(shù)量劇增，加上線路老化、嚴重過負荷以及維護上的疏漏。當零干線斷線時致使采用保護接零的電氣設備外殼帶電。為了提高保護接零的可靠性．從TN-C系統(tǒng)衍生出TN-C-S系統(tǒng)。即從變壓器低壓側(cè)中性接地點至用電配電箱的這一段，零線N和保護線PE是共用的．從配電至各用戶則是分成兩路，分別引入用戶設備，從而太大提高了保護接零的可靠性。但是，由于系統(tǒng)中的PEN線始終會有一定量的不平衡電流流過，所以，還不能滿足對設備安全及電磁抗干擾性要求很高的場所。這樣，就有了進一步的TN-S系統(tǒng)，俗稱"三相五線制"。在TN-S系統(tǒng)中，．PE線與零線N在系統(tǒng)中始終是分開的，平時PE線上無電流通過．只有在設備發(fā)生漏電或單相電源對設備金屬外殼短路時，才會有故障電流流過，使用電系統(tǒng)的可靠性、安全性、電磁抗干擾性方面得到了進一步的提高．但其投資也是TN系統(tǒng)中最高的。13四、TN系統(tǒng)比TT系統(tǒng)普遍采用的原因我國過去普遍采用TN低壓供電系統(tǒng)，既有經(jīng)濟上的原因，也有用電環(huán)境所限的原因。在我國同一臺變壓器的低壓供電系統(tǒng)的用電戶成百上千。而且有相當一部分生活用電和生產(chǎn)用戶并存．假如由各用電戶分別采取把電氣墻角敲下一根鋼條作為接地體等等。既不規(guī)范又不美觀，且投資也較大，還不如直接由專用PE線接地更簡單、安全。在發(fā)達國家，普遍采用的設備外殼保護接地，其保護接地的接地電阻、機械強度、維修維護將難以保證，特別是居民用電，更可能形成五花八門的接地方式。比如，從自來水管上接出保護接地線或在是TT低壓供電系統(tǒng)。在用電設備的安全性和抗電磁干擾性方面優(yōu)于TN系統(tǒng)中的TN-C和TN-C-S。但在TT低壓供電系統(tǒng)中．要求用戶線路上裝配合格的漏電保護裝置。目前，我國一些高檔小區(qū)、科研實驗等一些用電要求比較高的的場所．已有不少采用TT低壓供電系統(tǒng)的。國家GB50096-1999《住宅設計規(guī)范》中規(guī)定：住宅低壓供電系統(tǒng)采用，TT、TN-S、TN-C-S接地方式。14五、最常見的用電不規(guī)范現(xiàn)象1)用電設備金屬外殼、構(gòu)架未按規(guī)定接保護線。2)三孔(單相)、四孔(380V)插座的保護端子未按規(guī)定接入保護線。3)電源插座中(單相)火、零左右接線不規(guī)范。正確接線應為左零、右火。4)照明燈控制開關未接在火線回路。

5)保護線、零線在引入用電戶后二者存在混用、錯用現(xiàn)象。6)擅自從自來水管、煤氣管道上接出所謂的"保護接地線"，有的甚至在家電和不規(guī)范用電中把它作為零線使用。7)同一低壓供電系統(tǒng)存在保護接零和保護接地混用現(xiàn)象。8)在布暗線時。采用直接敷墻走不穿線管。9)線路上的熔斷管(絲)選配不當，有的甚至用銅絲、鐵絲短接的現(xiàn)象。15六、工廠供電系統(tǒng)的質(zhì)量指標

1．電壓的質(zhì)量要求國家標準GB12325—90《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》規(guī)定了不同電壓等級的允許電壓偏差：

35kV及以上供電電壓，正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；

10kV及以下三相供電電壓允許偏差為±7%；

220V單相供電電壓允許偏差為+7%、-10%。162．頻率的要求我國規(guī)定的額定電壓頻率為50Hz，大容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.2Hz，中、小容量系統(tǒng)允許的頻率偏差為±0.5Hz。頻率的調(diào)整主要由發(fā)電廠進行。工廠電力系統(tǒng)的頻率指標由電力系統(tǒng)給予保證。173．供電的可靠性要求保證供電系統(tǒng)的安全可靠性是電力系統(tǒng)運行的基本要求。所謂供電的可靠性，是指確保用戶能夠隨時得到供電。這就要求供配電系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)都安全、可靠運行，不發(fā)生故障，以保證連續(xù)不斷地向用戶提供電能。不同的用戶對供電可靠性的要求是不一樣的。根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度，將電力用戶負荷分為三類。181）一級負荷(firstorderload)一級負荷是指中斷供電將造成人身傷亡危險，或造成重大設備損失且難以修復，或給國民經(jīng)濟帶來重大損失，或在政治上造成重大影響的電力負荷。如火車站、大會堂、重要賓館、通信交通樞紐、重要醫(yī)院的手術(shù)室、煉鋼爐、國家級重點文物保護場所等。一級負荷要求由兩個獨立電源供電，當其中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應不致同時受到損壞。對一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。常用的應急電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組、專門的供電線路、蓄電池、干電池等。192）二級負荷(secondorderload)

二級負荷是指中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失的電力負荷，如主要設備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級負荷要求由雙回路供電，供電變壓器也應有兩臺(這兩臺變壓器不一定在同一變電所)，當其中有一條回路或一臺變壓器發(fā)生常見故障時，二級負荷應不致中斷供電，或中斷供電后能迅速恢復供電。20

3）三級負荷(thirdorderload)三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于上述一、二級負荷者均為三級負荷。由于三級負荷為不重要的一般負荷，因而它對供電電源無特殊要求。21七、交流電的三種功率及無功補償有功功率P、無功功率Q和視在功率S。有功功率P;有功功率又叫平均功率。交流電的瞬時功率不是一個恒定值，功率在一個周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，它是指在電路中電阻部分所消耗的功率，對電動機來說是指它的出力，以字母P表示，單位為千瓦（ｋW）。22無功功率Q;無功功率：在具有電感（或電容）的電路里，電感（或電容）在半周期的時間里把電源的能量變成磁場（或電場）的能量貯存起來，在另外半周期的時間里又把貯存的磁場（或電場）能量送還給電源。它們只是與電源進行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的振幅值叫做無功功率，以字母Q表示，單位干乏（kvar）。23視在功率S：在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫視在功率，以字母S或符號Pｓ表示，單位為千伏安（kVA）。

其中φ是u(t)與i(t)的相位差,也稱功率因數(shù)角。由功率三角形可得

P=Scosφ

Q=Ssinφ=Ptgφ

對于三相電路

P=√3UIcosφ

Q=√3UIsinφS=√3UI=√P2+Q2

24瞬時功率因數(shù)瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表直接測量，亦可由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出25式中:P為功率表測出的三相功率讀數(shù)(kW)；I為電流表測出的線電流讀數(shù)(A)；U為電壓表測出的線電壓讀數(shù)(kV)。瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析工廠或設備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取適當?shù)难a償措施26式中:Wp為某一時間內(nèi)消耗的有功電能，