【正文】 有效接地系統(tǒng)兩大類。 3）電力變壓器的額定電壓 變壓器的額定電壓分為一次和二次。 1 緒論（ 14） 電力網(wǎng)的額定電壓 電力網(wǎng)的額定電壓等級(jí)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性以及電氣設(shè)備的制造水平等因素，經(jīng)全面分析論證，由國(guó)家統(tǒng)一制定和頒布的。電能傳輸?shù)姆绞椒譃榻涣鬏旊姾椭绷鬏旊妰煞N形式。 在目前的電力系統(tǒng)中，主要的發(fā)電廠為以煤、石油和天然氣作為燃料的火力發(fā)電廠、利用水力發(fā)電的水力發(fā)電廠和利用核能發(fā)電的原子能發(fā)電廠。因此，保證可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高質(zhì)量的供電，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人民生活影響很大。合理用電已成為目前的當(dāng)務(wù)之急。此外，利用可再生能源的風(fēng)能、太陽(yáng)能、地下熱能和潮汐能發(fā)電也在不斷發(fā)展與研究中，有的已具有一定的規(guī)模。 組成大型電力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有： 1)發(fā)電量不受地方負(fù)荷的限制，可以增大單臺(tái)機(jī)組容量，充分利用地方自然資源，提高發(fā)電效率，降低電能成本。我國(guó)公布的標(biāo)準(zhǔn)額定電壓如表 11所示。對(duì)于一次額定電壓，當(dāng)變壓器接于 電網(wǎng)末端時(shí)，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個(gè)負(fù)荷（如用戶降壓變電所的變壓 器），故其額定電壓與電網(wǎng)一致；當(dāng)變壓器接于發(fā)電機(jī)引出端時(shí)（如發(fā)電 廠升壓變壓器），則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓相同，即比同級(jí)電網(wǎng) 額定電壓高出 5％。中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)即中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈 (或電阻 )接地，使接地電流被控制到較小數(shù)值的系統(tǒng)。故障相對(duì)地電容被短接，非故障相由于對(duì)地電壓的升高其電容電流升至原來(lái)電容電流的 倍。 （ 2）若單相接地電容電流超過(guò)規(guī)定值 (6～ 10kV線路為 30A，35kV線路為 10A)，會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定電弧致使電網(wǎng)出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)電壓，危及電氣設(shè)備安全。 LI圖 13 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障 1 緒論（ 110） 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，與中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)一樣，非故障相電壓仍升高 倍，三相導(dǎo)線之間的線電壓仍然平衡，電力系統(tǒng)可以繼續(xù)運(yùn)行。 欠補(bǔ)償方式即 ，此時(shí)接地點(diǎn)有未被補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏髁鬟^(guò)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式改變而切除部分線路時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)地電容電流將減少，有可能發(fā)展成為全補(bǔ)償方式，從而出現(xiàn)上述嚴(yán)重后果，所以也很少被采用。 3(1)LkII?(1)LkII?(1)LkII?1 緒論（ 111） 當(dāng)發(fā)生一相對(duì)地絕緣破壞時(shí)，即構(gòu)成單相接地故障，供電中斷，可靠性降低。 LI1 緒論（ 112） 二、用戶供電系統(tǒng)的特點(diǎn)和決定供電質(zhì)量的主要指標(biāo) 用戶供電系統(tǒng)的特點(diǎn) 用戶供電系統(tǒng)由用戶內(nèi)部變配電所、供電線路和用電設(shè)備等組成，其中變配電所是電力系統(tǒng)的終端降壓變配電所。 1 緒論（ 113） 1）電壓 理想的供電電壓應(yīng)該是幅值恒為額定值的三相對(duì)稱正弦電壓。我國(guó)對(duì)用電單位的供電額定電壓及容許偏差規(guī)定： 35kV及以上供電電壓：電壓正、負(fù)偏差絕對(duì)值之和為 10％； 10kV及以下三相供電電壓： 177。 (3)高次諧波 電網(wǎng)電壓波形發(fā)生非正弦畸變時(shí)，電壓中出現(xiàn)高次諧波。三相不對(duì)稱主要由系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)不對(duì)稱、三相用電負(fù)荷不對(duì)稱等因素引起。國(guó)際上標(biāo)稱頻率有 50Hz和 60Hz兩種。 ～ 177。 。即 （ 12） (3)用戶平均停電次數(shù) 用戶在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均停電次數(shù)。盡管不同用戶的供電系統(tǒng)會(huì)因具體情況不同而異，但是電氣設(shè)計(jì)的基本要素是相同的，它們包括： ? 電力負(fù)荷及其計(jì)算； ? 供電電壓的選擇與調(diào)整； ? 電源（包括備用電源和應(yīng)急電源）的選擇； ? 配電系統(tǒng)（包括變電所和配電網(wǎng)）的設(shè)計(jì)； ? 供電系統(tǒng)的電能節(jié)約與電能質(zhì)量控制； 掌握上述要素，再考慮到不同用戶的具體情況加以靈活運(yùn)用，則可以設(shè)計(jì)出滿足用戶要求的用戶供電系統(tǒng)。此類設(shè)備的銘牌容量就作為設(shè)備安裝容量。 (3)斷續(xù)周期工作制 此類設(shè)備有一定的運(yùn)行周期（小于 10min），時(shí)而工作，時(shí)而停歇，反復(fù)運(yùn)行。日負(fù)荷曲線表示在一天中一定時(shí)間間隔 ?t內(nèi)的平均負(fù)荷隨時(shí)間的變化情況，年負(fù)荷曲線表示全年負(fù)荷變動(dòng)與負(fù)荷持續(xù)時(shí)間關(guān)系的曲線，如圖 21所示。由于中小截面（ 35mm2以下）導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù) ?一般在 10min左右，而導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定溫升需要(3~4)?的時(shí)間，因此時(shí)間間隔選為30min是合適的。 (2)最大負(fù)荷 Pmax 最大負(fù)荷是指一年中典型日負(fù)荷曲線（全年至少出現(xiàn) 3次的最大負(fù)荷工作班內(nèi)的負(fù)荷曲線）中的最大負(fù)荷，即 30min內(nèi)消耗電能最大時(shí)的平均負(fù)荷，記作 Pmax或 P30。 因此，在用戶供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須首先找出這些用電設(shè)備的等效負(fù)荷。 (4)計(jì)算負(fù)荷 Pc 電力用戶的實(shí)際負(fù)荷并不等于用戶中所有用電設(shè)備額定功率之和。負(fù)荷越平穩(wěn)，則負(fù)荷系數(shù)越大。利用系數(shù) Kx定義為用電設(shè)備組在最大負(fù)荷工作班內(nèi)消耗的平均負(fù)荷 Pav與該設(shè)備組的總安裝容量 ?PN之比。需要系數(shù)Kd定義為用電設(shè)備組的最大負(fù)荷 Pmax（或 P30）與該設(shè)備組的總安裝容量 ?PN之比。形狀系數(shù) Kz定義為有效負(fù)荷 Pe與平均負(fù)荷 Pav之比。一般情況下， Kz值在～ 。但是，在工業(yè)企業(yè)或商住建筑的前期規(guī)劃、可行性研究或初步設(shè)計(jì)階段，還難以獲得負(fù)荷計(jì)算所需要的基本數(shù)據(jù)，此時(shí)，多采用負(fù)荷估算的方法來(lái)初步估計(jì)用戶的計(jì)算負(fù)荷，從而為供電電源的選擇和供電系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 213） 表 21 單位產(chǎn)品的電能消耗量 若已知某企業(yè)的產(chǎn)品和產(chǎn)量，查表可得該產(chǎn)品的單位產(chǎn)品耗電量 ω 和該類工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax，進(jìn)而按下式求出企業(yè)年電能需要量 Wa和計(jì)算負(fù)荷 Pc： ???????m a xacaTWPnW ?(211) 式中 ω —— 單位產(chǎn)品耗電量； n—— 年產(chǎn)品數(shù)或年產(chǎn)量。 若已知建筑面積 A(m2)，并查表得到同類建筑的負(fù)荷密度指標(biāo)? (W/m2)，則計(jì)算負(fù)荷 Pc可按下式求得： AP ??c (212) 2 用戶供電系統(tǒng)（ 215） 表 22 各類建筑物的用電指標(biāo) 建筑類別 負(fù)荷密度 (W/m2) 需要系數(shù) 備注 低檔 中檔 高檔 住宅 1類：別墅 60 70 80 ~ 家庭全電氣化 2類：高級(jí) 50 60 70 家庭基本電氣化 3類：普通 30 40 50 家庭有主要家電 公共 設(shè)施 行政辦公 50 65 80 ~ 辦公樓、一般寫字樓 商業(yè)金融服務(wù) 70 100 130 ~ 金融、商業(yè)、旅館 文化娛樂(lè) 50 70 100 ~ 體育 30 50 80 醫(yī)療衛(wèi)生 50 65 80 2 用戶供電系統(tǒng)（ 216） 續(xù)表 科教 45 65 80 文物古跡 20 30 40 其他 10 20 30 宗教活動(dòng)、社會(huì)福利 工業(yè) 企業(yè) 一類工業(yè) 30 40 50 ~ 高科技企業(yè) 二類工業(yè) 40 50 60 ~ 一般工業(yè)企業(yè) 三類工業(yè) 50 60 70 ~ 中型與重型工業(yè)企業(yè) 倉(cāng)儲(chǔ) 普通倉(cāng)儲(chǔ) 5 8 10 危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ) 5 8 12 堆場(chǎng) 2 道路 廣場(chǎng) 道路 廣場(chǎng) 停車場(chǎng) 2 用戶供電系統(tǒng)（ 217） ? ?? ????????????iiviviiivPPKPP?t .???????avzeavzeQKPKPPcc3）形狀系數(shù)法 用形狀系數(shù)法估算計(jì)算負(fù)荷的具體步驟如下： (1)將用電設(shè)備分組，求出各用電設(shè)備組的總安裝容量； (2)查出各用電設(shè)備組的利用系數(shù)及對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)，計(jì)算平均負(fù)荷： (3)根據(jù)負(fù)荷的平穩(wěn)程度，適當(dāng)選擇形狀系數(shù) Kz的值（一般情況下可取 Kz=），按下式估計(jì)計(jì)算負(fù)荷： (214) (213) 2 用戶供電系統(tǒng)（ 218） 負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)工藝和建筑設(shè)計(jì)等部門提供的用電設(shè)備及其安裝容量確定計(jì)算負(fù)荷的工作稱為負(fù)荷計(jì)算。 2 用戶供電系統(tǒng)（ 219） 以工業(yè)企業(yè)用戶為例來(lái)說(shuō)明需要系數(shù)法在負(fù)荷計(jì)算中的應(yīng)用。譬如，考慮到熒光燈鎮(zhèn)流器的功耗，熒光燈的電功率是燈管額定功率的 ；考慮到電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷 ： MMNMcPP?.. ? (216) 式中 ?M—— 電動(dòng)機(jī)在額定功率下的效率。 (217) 2 用戶供電系統(tǒng)（ 222） 表 23 工業(yè)用電設(shè)備的需要系數(shù) Kd值 用電設(shè)備名稱 Kd cos? tan? 金屬冷加工機(jī)床 金屬熱加工機(jī)床 液壓機(jī) 木工機(jī)械 生產(chǎn)用通風(fēng)機(jī) 衛(wèi)生用通風(fēng)機(jī) 冷凍機(jī)組 壓縮機(jī) 拉單晶爐 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 需要系數(shù)法適用于用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、設(shè)備容量差別不大的場(chǎng)合，當(dāng)用電設(shè)備組的設(shè)備臺(tái)數(shù)較少時(shí)，需要系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果往往偏小。取值一般為 ～ ，但各級(jí)同期系數(shù)的連乘積不宜小于 0． 8，由于愈趨向電源端，負(fù)荷愈平穩(wěn)，所以對(duì)應(yīng)的值 也愈大。 (2)單相設(shè)備接于線電壓時(shí)，首先應(yīng)將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，然后再分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，取最大負(fù)荷相的設(shè)備容量的 3倍來(lái)作為等效的三相負(fù)荷容量。無(wú)功功率增大了負(fù)荷電流，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備容量增大、電網(wǎng)能耗增加等。當(dāng)功率因數(shù)不滿足要求時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)奶岣叽胧?。?duì)于已經(jīng)運(yùn)行的負(fù)荷，平均功率因數(shù)是通過(guò)測(cè)定用戶在一段時(shí)間內(nèi)的有功電能和無(wú)功電能由下式計(jì)算： (222) 222av2avavc o sVWWQPP?????式中 W—— 用電設(shè)備組在計(jì)量時(shí)段內(nèi)的有功電能消耗量； V—— 用電設(shè)備組在計(jì)量時(shí)段內(nèi)的無(wú)功電能消耗量。 圖 23 補(bǔ)償電容器的布置方式 2 用戶供電系統(tǒng)（ 231） 電容器 a為就地補(bǔ)償。 電容器 c為低壓集中補(bǔ)償，電容器 d為高壓集中補(bǔ)償。決定用戶供電電壓高低的主要因素是用戶供電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量與安全經(jīng)濟(jì)性。供電電壓的選擇主要取決于負(fù)荷大小、供電距離和用電設(shè)備特性，但它往往受到用戶所在地區(qū)供電條件的限制。 圖 25 電壓損失計(jì)算示意圖 a)電路圖 b)相量圖 2 用戶供電系統(tǒng)（ 240） HZBA UjUUUU ??????? ???BZs i nc o s U QXPRIXIRbcabacU ???????? ??BHs i nc o s U QRPXIRIXecfefcU ???????? ??BBA UQXPRacagUUU ???????根據(jù)定義，線路 AB的電壓降為： 式中 ?UZ—— 電壓降的縱分量； ?UH—— 電壓降的橫分量，分別計(jì)算如下： 對(duì)于用戶供電系統(tǒng)，由于線路首末端電壓相角差小，在討論電壓對(duì)用戶電氣設(shè)備的實(shí)際影響時(shí)，往往只考慮電壓幅值的大小。 由式 (232)可知，輸送功率與輸送距離的乘積決定著線路上的電壓損失，常稱其為負(fù)荷距，它是判斷電壓質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。譬如，對(duì)截面為 240mm2的鋁心架空線而言，在滿足經(jīng)濟(jì)性條件下其可承載的最大電流約為 216A，設(shè)負(fù)荷功率因數(shù) cos?=，則在 lOkV電壓下可輸送的最大功率為： 2 用戶供電系統(tǒng)（ 244） ? ? %5%1 0 0t an%1 0 0%2N002N00 ????????UxrlPUlxQlrPU ??t an%5002NxrUPl??? 0 3 101 0 0/5 32 ???????? ??Pl 9 9 3m a x???? P Pll2)按線路電壓損失要求 (一般不應(yīng)大于 5％ )，在額定電壓 UN下，對(duì)某一截面導(dǎo)線的負(fù)荷矩限制如下： 故 譬如，對(duì)截面為 240mm2的鋁心架空線，線間幾何均距為 lm，設(shè)負(fù)荷功率因數(shù) cos?=，則在 lOkV電壓下的最大負(fù)荷距為 最大負(fù)荷下的傳輸距離為：