6.2 电能质量要求及电压选择原则
6.2.1 供电电压确定原则及各级电压输送能力[64]
6.2.1.1 供电电压确定原则
（1）用电单位的供电电压应根据用电容量，用电设备特性、供电距离、供电线路
的回路数、当地公共电网一状及其发展规划等因素，经技术经济比较确定。
（2）当供电电压为35kV及以上时，用电单位的一级配电电压应采用10kV；当
6kV用电设备的总容量较大，选用6kV经济合理时，宜采用6kV。低压配电电压应
采用220/380V。
（3）当供电电压为35kV，能减少配变电级数，简化接线及技术经济合理时，配
电电压宜采用35kV。
6.2.1.2 各级电压输送能力见表6–2–1
6.2.2 电能质量要求[65]
6.2.2.1 概述
（1）电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量主要指标包括
电压偏差、电压波动和闪变、频率偏差、谐波（电压谐波畸变率和谐波电流含有
率）和电压不对称度。此外还考虑了电动机启动时的电压下降。

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6.3 供配电系统的接线方式及特点
6.3.1 高压配电网的接线方式及特点[64，65]
配电网接线方式主要有以下三种：
（1）放射式：又称辐射式，如图6–3–1所示。其优点是供电可靠性高，便于管
理，故障、检修互不影响，但供电线路长、投资大，适于负荷性质特殊，对供电
要求较高的用户。
（2）树干式：又称干线式，如图6–3–2所示。其特点是多个用户共用一条线路，
可节约线路投资，但由于线路分布广，故障率高，一旦线路故障或检修，整条线
路用户都将停电，故可靠性较低，仅适于要求不高的一般用户或农村电网。
（3）环网式：又称环式，如图6–3–3所示。环网式又分闭路环和开路环两种，为
简化保护，一般采用开路环，其特点是供电可靠性较高，支行比较灵活，当线路
故障或检修时，可通过倒闸操作，缩小停电范围和时间，但切换操作较麻烦。
此外根据网络情况不同用户的需要又派生出以下几种接线方式：①单侧供电双回
路树干式，又称单侧双T；②双侧供电双回路树干式，又称双侧双T；③单侧供电
环式；④双侧供电环式。

6.3.1 高压配电网的接线方式及特点[64，65]
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6.3.2.2 中性点不接地系统
中性点不接地系统属于非直接接地系统的一种，实际上可以看作是经容抗接地系统。该容抗是由电网中的架空线路、电缆线路、电动机和变压器绕组等对地耦合电容所组成。当发生单相接地时，流过故障点的故障电流为单相接地电容电流，并有以下特点：
（1）当发生单相接地时，仅非故障相对地电压升高而相间电压对称性并未破坏，故不影响三相用电设备的供电。当单相接地电容电流不大时，所引起的热效应为电网各元件的绝缘所能承受，故允许电网带接地故障继续运行一段时间，通常为1~2h。
（2）对于单相接地电容电流很小的系统（6~10kV电网在SA以下），许多瞬时性接地闪络，常能自动消弧，不至于转化为稳定性故障，因而能迅速恢复电网正常运行。
（3）单相接地电容电流不大时继电保护灵敏系数高。单相接地故障常常是经过过渡电阻接地的，其电阻值可达数百欧姆以上，这时电网产生的零序电压和接地故障电流都要降低，需要乘一个小于1的接地系数β。单相接地电容电流越大，β值越小，因此对于单相接地电容电流不大的系统（如6~10kV为10A以下），采用零序功率方向保护，其零序电压和零序电流的保护灵敏系数均能满足要求。但对于单相接地电容电流较大的电网，有时零序电压保 护灵敏系数不够，需经计算确定。
（4）可能产生异常过电压。当发生单相接地故障或操作时，有时会产生铁磁谐振过电压，使非故障相的高电压达运行相电压的4~4.5倍，当发生弧光接地时，由于多次反复重燃使非故障相过电压，一般为运行相电压的3倍，最高可达3.5倍，并且能量大，持续时间长，遍及全系统。这将影响设备绝缘，大大降低使用寿命，还会使接地型电压互感器产生磁饱和而引起铁磁谐振，使熔断器熔丝熔断甚至烧坏电压互感器；还会引起相间接地短路故障，扩大了电网的故障范围。因此产生异常过电压成为中性点不接地系统的主要缺点。
（5）适用场所。仅适用于单相接地电容电流较小（对6~10kV电网为10A及以下）、高压电动机和电缆都较少的电网；对于旧厂改建因设备绝缘已老化，不宜采用。
（6）零序保护灵敏系数。经过渡电阻单相接地故障时，电网的零序电压 和故障点单相接地电流 按下式计算
（6–3–1）
（6–3–2）
式中 ——单相经过渡电阻接地时，中性点不接地电网的接地系数；
——电网运行的相电压，V；
——单相完全接地电容电流绝对值，A；
——接地过渡电阻，Ω；
——电网每相对地电容，μF；
——电网角频率（ ）。
由式（6–3–1）和式（6–3–2）可知，在单相经过渡电阻接地时，电网产生的零序电压和单相接地故障电流均比单相完全接地时小 倍，随着电网对地电容的增大及故障点过渡电阻的增大， 值都减小。
表6–3–2列出了不同参数的6kV中性点不接地电网，经过渡电阻单相接地时的接地系统 值。从表6–3–2中看出6kV不接地电网，单相接地电容电流小于10A及以下时，接地故障过渡电阻估为1000Ω时， 值仍大于0.327。

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6.3.2.3 中性点经消弧线圈接地系统
中性点经消弧线圈接地系统必须采用过补偿运行方式，即消弧线圈的感抗小于是网对地的容抗，XL＜XC，可调节消弧线圈分接头来达到。由于人为地增加了一个比电网接地电容电流略大一些而相位相差180°的电感电流，电容电流被电感电流补偿掉，流过接地故障点的接地故障电流，仅为补偿后的数值很小的残余电感电流，并具有以下特点：
（1）电网运行可靠性高。和不接地电网相同，补偿电网发生单相接地时相间电压仍然对称，不影响电网继续供电。又因电网单相接地故障电流很小，不会危及电网各元件的绝缘，因而即使电网的单相接地电容电流很大，补偿后通常可以带着接地故障继续运行，所以电网运行可靠性高，这是补偿电网一个重要的优点。
（2）对瞬时性单相对地闪络能自动熄弧。在补偿电网中，许多瞬时性单相对地闪络，在刚一发生后，接地电容电流就被电感电流所补偿，由于流过故障点的残余电流很小，使接地电弧不能维持而立即自动熄弧，电网迅速地恢复了正常运行。
（3）故障点对地电位小，零序电压保护的灵敏系数大。与中性点不接地电网相比较，因为故障残余电流很小，故障点的对地电位要小得多，同时由于补偿电网的接地系数β值很高，其零序电压保护的灵敏系数也很高，即使对几千欧姆的过渡电阻接地，也可以检测出来。
（4）能将单相接地时的异常过电压抑制在2.5倍相电压以下。补偿电网由于采用了过补偿运行方式，其脱谐度为－0.05~－0.1，不超过10％，调谐度在1.05~1.1范围内进行，可将弧光接地过电压抑制在2.5倍运行相电压以下，同时不会产生像中性点不接地系统的基波串联谐振，因此保证了用电设备的安全运行，同时提高了电网供电的可靠性，这是补偿电网的主要优点。
（5）由于补偿电网接地故障电流很小，又是电感电流，所以就不能采用简单零序电流和零序功率方向保护，而需要采用复杂的，例如反应予高次谐波的单相接地保护。
（6）运行维护复杂。补偿电网处于过补偿状态运行时，才会有上述的优点，但在实际电网运行中，会经常遇到要改变电网接线方式或改变运行方式，致使电网参数随之变化，这就有可能出现全补偿或欠补偿状态运行，为了避免这种状态出现，就需要维护人员及时地调节补偿电流，这就是经消弧线圈接地系统的主要缺点。
（7）全补偿运行和欠补偿运行的危害。全补偿运行时，即消弧线圈感机等于电网对地的容抗，在正常运行的时候，由于消弧线圈电感和电网对地电容组成的L－3C串联回路，将会产生串联谐振过电压，致使中性点位移电压升高到最大而超过允许值（相电压的15％）。
欠补偿运行时，消弧线圈的电抗大于电网对地的容抗，当电网在正常运行时的中性点位移电压比较高时，会使消弧线圈的铁心趋于饱和并使电感值降低，这就会发生电感一电容回路的串联谐振（称为铁磁谐振），并产生谐振过电压，以致危及设备绝缘，同时可能产生很大的过电流使消弧线圈温升过高。欠补偿电网当困线路故障或者运行需要而切除部分线路时，电网对地总电容减少，电网会趋于全补偿状态运行；同时电网的脱谐度与系统频率的平方成正比，当系统频率降低时，欠补偿电网会又趋于全补偿状态，使电网中性点位移电压升高。欠补偿电网在发生一相断线时，会出现很大的中性点位移电压，并使某一相的对地电压升高到危及设备绝缘的程度。欠补偿电网所需消弧线圈容量比较小，因而不能适应电网发展的需要。
（8）适用范围。中性点经消弧线圈接地的系统，适用于单相接地电容电流比较大的电网，既可抑制异常过电压，又可在电网单相接地时保持连续供电，保证了大型电网供电可靠性，同时也显著降低了单相接地故障电流对电气设备引起的热效应。但必须加强维护管理工作，否则会破坏设备绝缘，反而影响供电可靠性。

6.3.2.4 中性点经电阻接地系统
中性点经电阻接地系统，当电网发生单相接地故障时，由于人为地增加了一个与电网接
地电容电流数值相等或略大，而相位相差90°的有功电流，这就使流过故障点的接地故障电流绝对值比不接地电网增大 倍或略大，这种系统具有以下特点：
（1）能抑制单相接地时的异常过电压（谐振过电流）。中性点经电阻接地电网可将接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2.8倍以下，从而有效地防止了异常过电压对电机、电缆绝缘的危害，并且减少了由于单相接地发展为多重接地短路的可靠性，既保证了用电设备的安全运行，又提高了整个电网的供电可靠性。
（2）继电保护简单。由于单相接地电流较大，可人为地增加接地有功电流，故可以采用简单的零序电流保护，同时能检测出高值过渡电阻接地，保护动作选择性强。由于保护动作于跳闸，迅速切除故障，有利于电缆防火。
（3）系统运行维护简单，并对企业电网发展适应性强。中性点接地电阻值按照企业最终规模选择，即使在运行过程中电网参数发生变化，也不需要调节电阻值，所以运行维护很简单。对于初期电网运行，只会更有利于抑制接地时的异常过电压。例如当阻性电流为容性电流的两倍以上时，则异常过电压为运行相电压的两倍以下。
（4）接地故障电流引起的热效应增大。由于人为地增加接地有功电流，来保证零序保护的灵敏系数和检测出高值过渡电阻值，从而引起电流热效应增大，当单相接地故障电流30A及以上时，则保护装置应动作于跳闸断开故障线路。
（5）节省电缆投资。中性点经电阻接地系统在发生单相接地故障时，继电保护动作，迅速将故障切除（不像中性点不接地系统发生单相接地而允许持续运行1~2h），因而对电缆的对地绝缘水平要求降低，例如 6kV和10kV系统分别可选用对地额定电压为3.6kV和6kV的电缆，从而节省电缆的投资。
（6）适用范围。当电网接有较多的高压电动机或者较多的电缆线路时，由于它们的绝缘水平较低，瞬时性的接地故障相对较少，为了保证绝缘不受损坏，为减少单相接地发展为多重接地故障，宜采用中性点经电阻接地系统。对已经运行多年的电网，电动机和电缆的绝缘已降低和老化，也直改造成为中性点经电阻接地系统，所需投资不多而经济效益较大，改造工作也简便易行。
近年来，在冶金企业中采用电阻接地的方式逐渐多起来，尤其是在3~10kV配电系统中采用，对应于电压选用阻性电流为：3kV，100A；6kV，250A；10kV，300A。阻性电流值远大于系统容性电流值，一般都在两倍以上，因此抑制异常过电压都在相电压两倍以下，这对钢铁企业中大量低绝缘水平的高压电动机和电力电缆等提高运行安全性和供电可靠性十分有利。又由于继电保护装置能够迅速而可靠地动作于跳闸，切除故障线路，可使电缆达不到着火蔓延程度，对防止电缆火灾十分有利。

6.3.3 10kV及以下变配电所主接线[5]
6.3.3.1 主接线有关规定
（1）配电所、变电所的高压及低压母线直采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。
（2）配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。
（3）从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器。
（4）配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧，应装设带保护的开关设备。
（5）10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器，当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装设隔离开关或隔离触头。
（6）两配电所之间的联络线，应在供电侧的配电所装设断路器，另测装设隔离开关或负荷开关；当两侧的供电可能性相同时，应在两侧均装设断路器。
（7）配电所的引出线官装设断路器。当满足继电保护和操作要求时，可装设带熔断路器的负荷开关。
（8）向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。
（9）10kV或6kV固定式配电装置的出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。
（10）采用10kV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。
（11）接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关。配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。
（12）由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。
（13）变压器一次侧开关的装设，应符合下列规定：
1）以树干式供电时，应装设带保护的开关设备或跌开式熔断器；
2）以放射式供电时，宜装设隔离开关或负荷开关。当变压器在本配电所内可不装设开关。
（14）变压器二次侧电压为6kV或3kV的总开关，可采用隔离开关或隔离触头，当属下列情况之一时，应采用断路器：
1）出线回路较多；
2）有并列运行要求；
3）有继电保护和自动装置要求。
（15）变压器低压侧为0.4kV的总开关，宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器，在总开关的出线测及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。

6.3.3.2 所用电源
（1）配电所所用电源直引自就近的配电变压器220/380V侧。重要或规模较大的配电所，宜设所用变压器。柜内所用可燃油油浸变压器油量应小于100kg。
当有两回所用电源时，宜装设备用电源自动投入装置。
（2）采用交流操作时，供操作、控制、保护、信号等的所用电源，引自电压互感器。
（3）当电磁操动机构采用硅整流合闸时，宜设两路所用电源，其中一路应引自接在进线断路器前面的所用变压器。
6.3.3.3 主接线例图
10kV配变电所常用主接线见表6–3–3。

需要