配电系统

降压变电站出口到用户端的系统

将电力系统中从降压配电变电站（高压配电变电站）出口到用户端的这一段系统称为配电系统。配电系统是由多种配电设备（或元件）和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。

简介

传统上将电力系统划分为发电、输电和配电三大组成系统。

发电系统发出的电能经由输电系统的输送，最后由配电系统分配给各个用户。

一般地，将电力系统中从降压配电变电站（高压配电变电站）出口到用户端的这一段系统称为配电系统。

配电系统是由多种配电设备（或元件）和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。

组成

在我国，配电系统可划分为高压配电系统、中压配电系统和低压配电系统三部分。

由于配电系统作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户，它的完善与否直接关系着广大用户的用电可靠性和用电质量，因而在电力系统中具有重要的地位。

我国配电系统的电压等级，根据《城市电网规划设计导则》的规定，220kV及其以上电压为输变电系统，35、63、110kV为高压配电系统，10、6kV为中压配电系统，380、220V为低压配电系统。

运行方式

变压器的安全运行管理工作是我们日常工作的重点，通过对变压器的异常运行情况、常见故障分析的经验总结，将有利于及时、准确判断故障原因、性质，及时采取有效措施，确保设备的安全运行。

变压器是输配电系统中极其重要的电器设备，根据运行维护管理规定变压器必须定期进行检查，以便及时了解和掌握变压器的运行情况，及时采取有效措施，力争把故障消除在萌芽状态之中，从而保障变压器的安全运行。变压器异常运行和常见故障如下：

一、变压器声音出现异常的情况。

二、在正常负荷和正常冷却方式下，变压器出现油温不断升高的情况。

三、变压器绝缘油颜色出现显著变化的情况。

四、油枕或防爆管出现喷油的情况。

五、出现三相电压不平衡的情况。

六、继电保护发生动作的情况。

七、绝缘瓷套管出现闪络和爆炸的情况。

八、分接开关出现故障的情况。

基本方式

根据 IEC 规定的各种保护方式、术语概念，低压配电系统按接地方式的不同分为三类，即 TT 、 TN 和 IT 系统，分述如下。

1. TT 方式供电系统TT 方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称 TT 系统。第一个符号 T 表示电力系统中性点直接接地；第二个符号 T 表示负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在 TT 系统中负载的所有接地均称为保护接地，这种供电系统的特点如下。

（1）当电气设备的金属外壳带电（相线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电压。

（2）当漏电电流比较小时，即使有熔断器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作保护，因此 TT 系统难以推广。

（3）TT 系统接地装置耗用钢材多，而且难以回收、费工时、费料。

现在有的建筑单位是采用 TT 系统，施工单位借用其电源作临时用电时，应用一条专用保护线，以减少需接地装置钢材用量。

把新增加的专用保护线 PE 线和工作零线 N 分开，其特点是：①共用接地线与工作零线没有电的联系；②正常运行时，工作零线可以有电流，而专用保护线没有电流；③ TT 系统适用于接地保护占很分散的地方。

2. TN 方式供电系统这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用 TN 表示。它的特点如下。

（1）一旦设备出现外壳带电，接零保护系统能将漏电电流上升为短路电流，这个电流很大，是 TT 系统的 5.3 倍，实际上就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断，低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故障设备断电，比较安全。

（2）TN 系统节省材料、工时，在我国和其他许多国家广泛得到应用，可见比 TT 系统优点多。 TN 方式供电系统中，根据其保护零线是否与工作零线分开而划分为 TN-C 和 TN-S 等两种。

3. TN-C 方式供电系统它是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用 NPE 表示

4. TN-S 方式供电系统它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统，称作 TN-S 供电系统， TN-S 供电系统的特点如下。

（1）系统正常运行时，专用保护线上不有电流，只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。

（2）工作零线只用作单相照明负载回路。

（3）专用保护线 PE 不许断线，也不许进入漏电开关。

（4）干线上使用漏电保护器，工作零线不得有重复接地，而 PE 线有重复接地，但是不经过漏电保护器，所以 TN-S 系统供电干线上也可以安装漏电保护器。

（5）TN-S 方式供电系统安全可靠，适用于工业与民用建筑等低压供电系统。在建筑工程开工前的“三通一平”（电通、水通、路通和地平——必须采用 TN-S 方式供电系统）。

5. TN-C-S 方式供电系统在建筑施工临时供电中，如果前部分是 TN-C 方式供电，而施工规范规定施工现场必须采用 TN-S 方式供电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分出 PE 线， TN-C-S 系统的特点如下。

（1）工作零线 N 与专用保护线 PE 相联通，这段线路不平衡电流比较大时，电气设备的接零保护受到零线电位的影响。 D 点至后面 PE 线上没有电流，即该段导线上没有电压降，因此， TN-C-S 系统可以降低电动机外壳对地的电压，然而又不能完全消除这个电压，这个电压的大小取决于 ND 线的负载不平衡的情况及 ND 这段线路的长度。负载越不平衡， ND 线又很长时，设备外壳对地电压偏移就越大。所以要求负载不平衡电流不能太大，而且在 PE 线上应作重复接地。

（2）PE 线在任何情况下都不能进入漏电保护器，因为线路末端的漏电保护器动作会使前级漏电保护器跳闸造成大范围停电。

（3）对 PE 线除了在总箱处必须和 N 线相接以外，其他各分箱处均不得把 N 线和 PE 线相联， PE 线上不许安装开关和熔断器，也不得用大顾兼作 PE 线。

通过上述分析， TN-C-S 供电系统是在 TN-C 系统上临时变通的作法。当三相电力变压器工作接地情况良好、三相负载比较平衡时， TN-C-S 系统在施工用电实践中效果还是可行的。但是，在三相负载不平衡、建筑施工工地有专用的电力变压器时，必须采用 TN-S 方式供电系统。

6. IT 方式供电系统 I 表示电源侧没有工作接地，或经过高阻抗接地。第二个字母 T 表示负载侧电气设备进行接地保护。

IT 方式供电系统在供电距离不是很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供电的地方，例如电力炼钢、大医院的手术室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差，电缆易受潮。运用 IT 方式供电系统，即使电源中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中性点接地的系统还安全。

但是，如果用在供电距离很长时，供电线路对大地的分布电容就不能忽视了。在负载发生短路故障或漏电使设备外壳带电时，漏电电流经大地形成架路，保护设备不一定动作，这是危险的。只有在供电距离不太长时才比较安全。这种供电方式在工地上很少见。

改造

中国地区和企业的供配电系统，电能浪费很大，其问题是多方面的，主要问题及解决措施如下述。

① 目前电网容量与负荷不匹配

随着经济的发展和人民生活水平的提高，用电量迅速增加，原建配电网的设备和导线均与用电量不相匹配，不少地方超负荷运行，不仅影响供电安全，还大大增加了配电系统的损耗。节能改造的办法就是更新线路与设备。

② 供电电压不合理

有些地区和许多较大型用电单位的供电电压偏低，如过去规定企业进线电压应为6千伏，中间需经过多次降压，既需较多的建设资金，又增加了系统的电力损耗。适当提高供电电压，将原二次乃至三次降压减少为一次，可大大减少供电系统的设备与线路损耗。

③ 布局不合理

许多地区的用电户和企业的用电设备远离配电中心，使得低压（0.4千伏）送电距离过长，造成很大的线路损耗和电压降落。这种情况在旧的大、中型企业中普遍存在，原因是当时设计规定配电中心要建在企业的引进电源的一端。改善的措施是在保证安全的前提下，尽量移近配电中心与用电设备的距离，将原来低压长距离送电改为高压长距离、低压短距离送电，可以大大减少送电线路的损耗。

④ 无功功率短缺

随着经济的发展，供配电系统中感性负荷迅速增加，众多的配电变压器和电动机处于低负荷率的非经济运行状态，造成供配电系统无功功率的大量需求，如不及时补充，将引起供电电压质量下降，系统损耗增加，既要浪费电能，又将影响供配电设备的使用率，甚至造成事故。解决以上问题的技术措施是在供电方和用电方加装补偿电容，前者称集中补偿，直接受益者是供电部门，用户的效益来自少受功率因数不达标的罚款；后者称为就地补偿，直接受益者是用户，主要是减少线路损耗。无功补偿的效益除上述之外，还可以增大发电机、变压器等设备的利用率，降低供电成本，提高系统运行的安全性。

⑤ 配电设备陈旧落后

我国在用的配电设备如配电变压器及各类开关，许多是陈旧落后的，由于资金不足和相关部门节能意识不够等原因，不能及时更新，结果浪费了大量电能。如配电变压器的空载损耗60年代初的ST型变压器是70年代初期产品S1型变压器的1.32倍，S1系列又比S6系列的大约14%，而90年代后期以前应用的S7系列变压器又比S6系列的小45%，90年代末国家推广使用的S9系列变压器的空载损耗和负载损耗更小。其它如电磁开关、电缆接头及连接金具等情形类似。如能及时更新这些陈旧落后的配电设备，可使配电系统减少大量无谓的电能浪费。

设备

直流屏

直流屏是直流电源操作系统的简称。通用名为智能免维护直流电源屏，简称直流屏，通用型号为GZDW。简单地说，直流屏就是提供稳定直流电源的设备。（在输入有380V电源时直接转化为220V，在市电和备用电都无输入时，直接转化为蓄电池供电——直流220V：实际上也可以说是一种工业专用应急电源）。发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源，它为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、铁路等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合。

直流屏是一种全新的数字化控制、保护、管理、测量的新型直流系统。监控主机部分高度集成化，采用单板结构（All in one），内含绝缘监察、电池巡检、接地选线、电池活化、硅链稳压、微机中央信号等功能。主机配置大液晶触摸屏，各种运行状态和参数均以汉字显示，整体设计方便简洁，人机界面友好，符合用户使用习惯。直流屏系统为远程检测和控制提供了强大的功能，并具有遥控、遥调、遥测、遥信功能和远程通讯接口。通过远程通讯接口可在远方获得直流电源系统的运行参数，还可通过该接口设定和修改运行状态及定值，满足电力自动化和电力系统无人值守变电站的要求；配有标准RS232/485串行接口和以太网接口，可方便纳入电站自动化系统。

微机保护

微机保护装置是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等.该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。

微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机；输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

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