缘,造成短路故障。为了避免发生间歇电弧,要求3~10kV电网单相接地电流小于30A,35kV及以上电网小于10A。因此,中性点不接地方式对高电压、长距离输电线路不适宜。
应该指出,中性点不接地电网发生单相接地时。三相用电设备的正常工作并未受到影响。从图9—1—8(b)可以看出,电网线电压的相位和量值均未发生变化,因此三相用电设备仍可照常运行。按我国规程规定,中性点不接地电网发生单相接地故障时,允许暂时继续运行两小时。如企业有备用线路,应将负荷转移到备用线路上去。经两小时后接地故障仍未消除时,就应该切除此故障线路。
对于危险易爆场所。当中性点不接地电网发生单相接地故障时,应立即跳闸断电,以确保安全。
1.2.2.2 中性点经消弧线图接地方式
当电网单相接地电流超出上述要求时,可采用中性点经消弧线圈接地的运行方式,如图9—1—9 所示。
图9—1—9中性点经消弧线圈接地的电力系统
(a)电路图;(b)相量图
消弧线圈实际上就是铁芯线圈式电抗器,其电阻很小,感抗很大,利用电抗器的感性电流补偿电网的对地电容电流,可使总的接地电流大为减少。设电网C相发生单相接地,则流过接地点的电网电容电流IE为:
???(I??I?)??j?C(U??U?)?3j?CU? (9—1—3) IEC.AC.BACBCC?U?? 消弧线圈的电感为L,其流过的电流为IL?C??j?cUCjXL?与I?相位差1800,如果选择消弧线圈使I和I的量值相等,则可达到因IELEL完全补偿,其条件为:
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故得:
??I??0 IEL(9—1—4)
L=
13?C2 (9—1—5)
完全补偿对熄灭接地电弧非常有利。但由于电网中具有线路电阻、对地绝缘电阻、接地过渡电阻及变压器和消弧线圈的有功损耗等,即使电容电流被完全补偿,故障点还是会流过一个不大的电阻电流。
这种接地方式在正常运行时,如果三相对地分布电容不对称,或发生一相断线时,可能出现消弧线圈与对地分布电容的串联谐振,这时变压器中性点将出现危险的高电位。为此,消弧线圈一般采用过补偿运行,即选择参数使电感电流大于电容电流,这是该接地方式的缺点之一。此外,因要根据运行电网的长短来决定消弧线圈投入的数量或调节其电感值,故系统运行较复杂,设备投资较大,实现选择性接地保护也比较困难。
与中性点不接地方式一样,中性点经消弧线圈接地方式当发生单相接地时,其它两相对地电压也要升高到线电压,但三相线电压正常,也允许继续运行两小时用于查找故障。
1.2.2.3 中性点直接接地方式
图9—1—10 是中性点直接接地方式电网在发生单相接地时的电路。这种单相接地,实际上就是单相短路,用符号K(1)表示.由于变压器和线路的阻抗都很
(1)
小,故所产生的单相短路电流IK比线路中正常的负荷电流大得多。因而保护装
置动作使断路器跳闸或线路熔断器熔断,将短路故障部分切除,其它部分则恢复正常运行。
图9—1—10中性点直接接地的电力系统
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该类电网在发生单相接地时,其它两相对地电压不会升高,因此电网中供用电设备的绝缘只需按相电压考虑,这对于110kV及以上的高压、超高压系统有较大的经济技术价值。高压电器特别是超高压电器,其绝缘是设计和制造的关键,绝缘要求的降低,实际上就降低了造价,同时也改善了高压电器的性能。为此,我国110kV及以上的高压、超高压系统均采取中性点直接接地的运行方式。
对于380/220V低压配电系统,我国广泛采用中性点直接接地的运行方式,而且引出有中性线N和保护线PE。中性线N的功能,一是用于需要220V相电压的单相设备,二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流;三是减少负荷中性点的电位偏移。保护线PE的功能,是防止发生触电事故,保证人身安全。通过公共的PE线,将电气设备外露的可导电部分连接到电源的接地中性点上,当系统中设备发生单相接地(碰壳)故障时,便形成单相短路,使保护动作,开关跳闸,切除故障设备,从而防止人身触电。这种保护称保护接零。
按新的国家标准规定,凡含有中性线的三相系统,通称为三相四线制系统,即“TN”系统。
若中性线与保护线共用一根导线一保护中性线PEN,则称为“TN-C”系统;若中性线与保护线完全分开,各用一根导线,则称为“TN-S”系统;若中性线与保护线在前段共用,而在后段又全部或部分分开测称为“TN-C-S”系统。
1.2.3 负荷计算 1.2.3.1 负荷曲线
在电力系统中,用电设备所需用的电功率称为电力负荷,简称负荷。功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。通常,电功率又分为有功功率、无功功率和视在功率。负荷有时也用电流表示。目前,供电部门分配的负荷指标是每小时平均有功功率,而不是视在功率。但对变电站(或配电所)的变压器或其它电器设备则常以视在功率为限额。
不论是一台用电设备,还是一组用电设备,其用电负荷均不可能保持固定不变,它在一昼夜内或一年内均随时间而变化。负荷曲线是用来表示一组用电设备的用电功率随时间变化关系的图形,它反映了用户用电的特点和规律。负荷曲线绘制在直角坐标系内,一般纵坐标表示电力负荷,横坐标表示时间。
负荷曲线按负荷对象分,有企业的、车间的或是某用电设备组的负荷曲线,
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按负荷的功率性质分,有有功和无功负荷曲线;按所表示负荷变动的时间分,有年负荷曲线、月负荷曲线、日负荷曲线或工作班的负荷曲线。日负荷曲线代表用户一昼夜(24h)实际用电负荷的变化情况。
图9—1—11 是某企业的日有功负荷曲线。图9—1—11 a是依点连成的负荷曲线。通常,为了使用方便,负曲线绘制成如图9—1—11 b的阶梯形负荷曲线。
图9—1—11日有功负荷曲线
日负荷曲线可用测量的方法来绘制。绘制的方法是:先将横坐标按一定时间间隔(一般为半小时)分格。再根据功率表读数,将每一时间间隔内功率的平均值,对应横坐标相应的时间间隔绘在图上,即得阶梯形负荷曲线。其时间间隔取得愈短,则该负荷曲线愈能反映负荷的实际情况。日负荷曲线与坐标所包围的面积代表全日所消耗的电能数。
年负荷曲线代表用户全年(8760h)内用电负荷变化规律。企业的年负荷曲线可以根据企业一年中具有代表性的冬季和夏季的日负荷曲线来绘制。图9—1—12 就表示这种年负荷曲线绘制的方法。图9—1—12 a表示某企业具有代表性的夏季日负荷曲线,图9—1—12 b表示该企业具有代表性冬季日负荷曲线,图9—1—12 c是由此绘制约该企业的年负荷曲线。年负荷曲线的横坐标用一年365天的总时数8760h来分格。绘制年负荷曲线时,冬季日和夏季日所占的天数,应视当地的地理位置和气温情况而定。在我国北方,一般可近似地认为夏
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日165天,冬日200天;而在我国南方,则可以近似地认为夏日200天,冬日165天。图9—1—12 c就假定是绘制我国南方某企业的年负荷曲线。
图9—1—12年负荷曲线的绘制
上述年负荷曲线反映了企业全年负荷变动与负荷持续时间的关系,所以也称为年负荷持续时间曲线,一般就简称为年负荷曲线。还有另一种年负荷曲线,它是按全年每日的最大负荷(一般取为每日最大负荷的半小时平均值)绘制的,称为年每日最大负荷曲线,如图9—1—13 所示。横坐标依次以全年十二个月份的日期来分格。这种年最大负荷曲线,可用来确定拥有多台电力变压器的企业变电站在一年内不同时期宜于投入几台变压器运行,即所谓经济运行方式,以降低电能损耗,提高供电系统的经济效益。
图9—1—13年每日最大负荷曲线
从各种负荷曲线上,可以直观地了解负荷变动的情况。通过对负荷曲线的分析,可以更深入地掌握负荷变动的规律,并可从中获得一些对设计和运行有用的资料。因此,负荷曲线对于从事企业供电设计和运行的人员来说,是很有用的。
1.2.3.2 负荷估算的方法
负荷估算是指在进行矿区总体设计或可行性研究时,对矿区内各企业(或某
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