低压供电系统的1.1.6常见问题分析

1.供电系统接线方式

在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的中性点有三种运行方式：电源中性点不接地、中性点经阻抗接地和中性点直接接地。前两种运行方式称为小接地电流系统或中性点非直接接地系统。后一种运行方式称为大接地电流系统或中性点直接接地系统。

我国3～66kV系统，特别是3～10kV系统一般采用中性点不接地的运行方式。如果单相接地电流大于一定数值（3～10kV系统中接地电流大于30A，20kV及以上系统中接地电流大于10A），应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。对于110kV及以上的系统，一般采用中性点直接接地的运行方式。我国220/380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且在中性点引出中性线（代号N）、保护线（代号PE）或保护中性线（代号PEN）。

中性线（N线）与相线形成单相回路，连接额定电压为相电压（220V）的单相用电设备。流经中性线的电流为三相系统中的不平衡电流和单相电流，同时，中性线还起到减小负荷中性点电位偏移的作用。

保护线（PE线）是为保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。电力系统中所有设备的外露可导电部分（指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，如金属外壳、金属构架等）均应通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减小触电危险。保护中性线（PEN线）兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能。

在低压配电系统中，按结构形式不同，可分为TN系统、TT系统和IT系统。

TN系统中的所有设备的外露可导电部分均接公共保护线（PE线）或公共的保护中性线（PEN线）。这种接公共PE线或PEN线也称“接零”。如果系统中的N线与PE线全部合为PEN线，则此系统称为TN-C系统，如图1-3所示。

如果系统中的N线与PE线全部分开，则此系统称为TN-S系统，如图1-4所示。

图1-3 TN-C系统

图1-4 TN-S系统

如果系统的前一部分，其N线与PE线合为PEN线，而后一部分线路，N线与PE线则全部或部分地分开，则此系统称为TN-C-S系统，如图1-5所示。TT系统中的所有设备的外露可导电部分均各自经PE线单独接地，如图1-6所示。

IT系统中的所有设备的外露可导电部分也都各自经PE线单独接地，如图1-7所示。它与TT系统不同的是，其电源中性点不接地或经1000Ω阻抗接地，且通常不引出中性线。

图1-5 TN-C-S系统

引出中性线的三相系统包括TN系统、TT系统也称为三相四线制系统，没有引出中性线的三相系统，如IT系统，属于三相三线制系统。

IT系统属于三相三线制系统。在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和变压器的三相绕组的接法通常采用星形联结，如图1-8所示。将三相绕组的三个末端连在一起，形成一个中性点，从始端U、V、W引出三根导线作为电源线，称为相线或端线，俗称火线。从中性点引出一根导线，与三根相线分别形成单相供电回路，这根导线称为中性线（N）。以这种方式供电的系统称为三相四线制系统。通常U、V、W三根相线分别用黄、绿、红三种颜色的电线给予区分，中性线则采用黑色线，保护线采用黄绿双色线。

发电机（或变压器）每相绕组始端与末端的电压，即相线与中性线间的电压称为相电压，而任意两始端的电压即相线与相线间的电压称为线电压。这样三相四线制系统就能提供给负载两种电压，相电压与线电压。

（1）三相三线制系统

当发电机（或变压器）的绕组成星形联结，但不引出中性线时，就形成了三相三线制系统，如图1-9所示。这种接法只能提供一种电压，即线电压。

图1-6 TT系统

图1-7 IT系统

图1-8 三相四线制系统

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图1-9 三相三线制系统

（2）三相四线制系统

通常我国的低压配电系统是采用相电压为220V，线电压为380V的三相四线制配电系统。负载如何与电源连接，必须根据其额定电压而定，具体如图1-10所示。额定电压为220V的单相负载（如白炽灯），应接在相线与中性线之间。额定电压为380V的单相负载，则应接在相线与相线之间。对于额定电压为380V的三相负载（如三相电动机），必须与三根电源相线相接。如果负载的额定电压不等于电源电压，则必须利用变压器。

（3）三相五线制系统

由于运行和安全的需要，我国的220/380V低压供配电系统广泛采用电源中性点直接接地的运行方式（这种接地方式称为工作接地），同时还引出中性线（N）和保护线（PE），形成三相五线制系统，如图1-11所示。中性线应该经过剩余电流保护器，可通过单相回路电流和三相不平衡电流。保护线是为保障人身安全、防止发生触电事故而专设的接地线，专用于通过单相短路电流和漏电电流。

2.低压配电柜

一套典型的低压配电系统设备主要包括计量柜、进线柜、联络柜、出线柜、补偿柜等。配电变压器将10kV电压降压为220V/380V，经过计量柜送至进线柜，再由出线柜分别送到各用户。工业与民用建筑设施中6～10kV供电系统，当配电变压器停电或发生故障时，通过联络柜可将另外一路备用电源投入使用。如图1-12所示为低压配电系统示意图。

图1-10 负载与电源的连接

图1-11 三相五线制系统

图1-12 低压配电系统示意图

（1）进线柜

进线柜是接通和断开变压器低压侧到低压配电屏的主要装置，主要由断路器和刀开关组成。其母线上串有计量回路的电流互感器。

（2）计量柜

计量柜是计量电能的装置，由电力部门安装校验，分有功计量和无功计量。有功计量是计量用户用电量，按照峰、谷、平电价收费。无功计量是用于衡量用户单位负载功率因数情况。

（3）联络柜

联络柜是连接其他线路电源的装置，主要由断路器和刀开关组成。

（4）补偿柜

补偿柜由电容器组、接触器和无功功率自动补偿器组成。其主要作用是对感性负载进行无功功率补偿。

（5）出线柜

出线柜是由许多断路器对多路低压负载供电的组合装置。

3.低压配电线路

低压配电线路是指经配电变压器，将高压10kV降低到220/380V等级的线路，车间变电所（配电室）到用电设备的线路就属于低压配电线路。通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能，一般都采用分级供电的方式，即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成若干个供电区，通过干线、支线向各供电区供电，整个供电线路形成一个分级的网状结构。低压配电线路连接方式主要有放射式和树干式两种。放射式配电线路线路可靠性好，但投资费用高。当负载点比较分散而各个负载点又具有很大的集中负载时，可采用这种线路。

树干式配电线路敷设费用低廉，灵活性大，因此得到广泛的应用。

但是采用树干式供电可靠性又比较低。图1-13是工厂树干式供电线路示意图。