作者：张伯龙 主编 薛云飞、王雪亮 副主编
出版社：化学工业出版社
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高压电工技能快速学试读：
前言
电气设备包括低压设备和高压设备。高压设备可以满足一些特殊的需要，但在使用时也存在着一定的危险。高压电工经常对1kV及以上的高压电气设备进行运行维护、安装、检修、改造、施工、调试等作业。这就要求从事电工作业的人员应达到较高的技术水平。为了使从业人员能顺利使用与维护高压设备，我们特编写了本书。
本书内容具有如下特点：内容全面，体系完备，全面覆盖高压电工实际作业需要掌握的各项操作技能，包括：高压安全用具与技术、变压器、电力电容器、高压电器、仪用互感器、继电保护装置与二次回路与保护、架空线路及电力电缆、接地、接零及防雷保护、高压电工操作技术、高压柜与倒闸操作、高压供电系统图解等。通俗易懂，实用性强。笔者结合了多年的教学及实际工作经验，重点介绍各类型高压电器的安全知识与操作技巧、经验，可使读者掌握多种电气设备的工作原理及操作技能。
本书可以为高压电工作业技术人员、初学者提供全面、安全的基础知识和技术指导，可供读者自学、培训使用，也可供相关专业院校师生参考。
本书由张伯龙任主编，由薛云飞、王雪亮任副主编，参加本书编写的还有许海洋、杨勇、杨兴成、蓝诗昆、张晓、刘新杰、张光明、杨猛、王于、贺文江、杨长生、赵习彬、吕杰、石恩明、张士俊、张猛、张彦、张俊坡、赵继军、房琼、邓江林、黄盼龙、黄文明、张伯虎等，本书在写作过程中还借鉴了部分专业技术资料，在此表示衷心的感谢。
由于水平有限，书中不足之处难免，恳请广大读者与同行不吝指教。编者第1章 高压电工工作基础1.1 高压电工日常工作1.1.1 发电厂和变电所的值班工作
电气设备分为高压和低压两种：高压设备对锂电压在250V以上者，低压设备对地电压在250V及以下者。
不论高压设备带电与否，值班人员不得单独移开或越过遮栏进行工作，若需移开遮栏时，必须有人在场，并符合表1-1的安全距离。表1-1 设备不停电时的安全距离1.1.2 高压设备的巡视
经企业领导批准允许单独巡视高压设备的值班员和非值班员，在巡视高压设备时，不得进行其他工作，不得移开或越过遮栏。
雷雨天气，需要巡视室外高压设备时，应穿绝缘靴，并不得靠近避雷器和避雷针。
高压设备发生接地时，室外不得接近故障点8m以内，进入以上范围人员必须穿绝缘靴，接触设备的外壳和架构时，应戴绝缘手套。
巡视配电装置，进出高压室，必须随手将门锁好。
高压室的钥匙最少有三把，由配电值班人员负责保管，按值移交。一把专供紧急时使用，一把专供值班员使用，其他可以借给许可单独巡视高压设备的人员和工作负责人使用，但必须登记签名，当日交回。1.2 高压电工倒闸操作1.2.1 倒闸操作及操作票
操作必须听从值班调度员或值班负责人命令，受令人复通无误后执行。发布命令应准确、清晰、使用正规操作术语和设备双重名称，即设备名称和编号，发令人使用电话发布命令前，应先和受令人互报姓名。调度值班员发布命令的全过程（包括对方复诵命令）和听取命令的报告时，都要录音并作好记录。倒闸操作由操作人填写操作票。担任值班，操作票由发令人用电话向值班员传达，值班员应根据传达，填写操作票，复诵无误，并在“监护人”签名处填入发令人的姓名。每张操作票只能填写一个操作任务。
停电拉闸操作必须按照断路器（开关）—负荷侧隔离开关（刀闸）—母线侧隔离开关（刀闸）的顺序依次操作，送电合闸操作应按与上述相反的顺序进行。严防带负荷拉合刀闸。为防止误操作，高压电气设备都应加装防误操作的闭锁装置（少数特殊情况经上级主管部门批准，可加机械锁），闭锁装置的解锁用具（包括钥匙）应妥善保管，按规定使用，机械锁要一把钥匙开一把锁，钥匙要编号并妥善保管，方便使用，所有投运的闭锁装置（包括机械锁）不经值班调度员或值长同意不得退出或解锁。
下列项目应填入操作票内：应拉合的断路器（开关）和隔离开关（刀闸），检查断路器（开关）和隔离开关（刀闸）的位置，检查接地线是否拆除，检查负荷分配，装拆接地线，安装或拆除控制回路或电压互感器回路的熔断器（保险），切换保护回路和检验是否存在电压等。操作票应填写双重名称，即设备名称和编号。
操作票应用钢笔或圆珠笔填写，票面应清楚整洁，不得任意涂改。操作人和监护人应根据模拟图板或接线图核对所填写的操作项目，并分别签名，然后经值班负责人审核签名。特别重要和复杂的操作还应由值长审核签名。
开始操作前，应先在模拟图版上进行核对模拟预演，无误后，再进行设备操作。操作前应核对设备名称、编号和位置，操作中应认真执行监护复诵制。发布操作命令和复诵操作命令都应严肃认真，声音洪亮清晰。必须按操作票填写的顺序逐项操作，每操作完一项，应检查无误后做一个“、”记号，全部操作完毕后进行复查。
倒闸操作必须由两人执行，其中对设备较为熟悉的一人作监护，单人值班的变电所倒闸操作可由另一人执行。特别重要和复杂的倒闸操作，由熟练的值班员操作，值班负责人或值长监护。
操作中存在疑问时，应立即停止操作并向值班调度员或值班负责人报告，弄清问题后，再进行操作，不准擅自更改操作票，不准随意解除闭锁装置。
用绝缘棒拉合隔离开关（刀闸）或经传动机构拉合隔离开关（刀闸）和断路器（开关），均应戴绝缘手套，雨天操作室外高压设备时，绝缘棒应有防雨罩，还应穿绝缘靴，接地网电阻不符合要求的，晴天也应穿绝缘靴，雷电时，禁止进行倒闸操作。
装卸高压熔断器（保险），应戴护目镜和绝缘手套，必要时使用绝缘夹钳，并站在绝缘垫或绝缘台上。
断路器（开关）遮断容量应满足电网要求，如遮断容量不够，必须将操作机构用墙或金属板与该断路器（开关）隔开，并设过错方控制，重合闸装置必须停用。
电气设备停电后，即使是事故停电，在未拉开有关隔离开关（刀闸）和做好安全措施以前，不得触及设备或进入遮栏，以防突然来电。
在发生人身触电事故时，为了解救触电人，可以不经许可，立即断开有关设备的电源，但事后必须立即报告上级。
下列各项工作可以不用操作票：①事故处理；②拉合断路器（开关）的单一操作；③拉开接地刀闸或拆除全厂（所）仅有的一组接地线。上述操作应计入操作记录簿内。
操作票应先编号，按照编号顺序使用，作废的操作票，应注明“作废”字样，已操作的注明“已执行”的字样。上述操作票保存三个月。1.2.2 高压设备上工作的安全措施分类
在运行中的高压设备上工作，分为三类：①全部停电的工作，系指室内高压设备全部停电（包括架空线路与电缆引入线在内），通至邻接高压室的门全部闭锁，以及室外高压设备全部停电（包括架空线路与电缆引入线在内）。②部分停电的工作，系指高压设备部分停电，或室内虽全部停电，而通至邻接高压室的门并未全部闭锁。③不停电工作，系指工作本身不需要停电和没有偶然触及导电部分的危险者，许可在带电设备外壳上或导电部分上进行的工作。
在高压设备上工作，必须遵守下列各项：①填用工作票或口头、电话命令；②至少有两人在一起工作；③完成保证工作人员安全的组织措施和技术措施。1.2.3 保证安全的组织措施
在电气设备上工作，保证安全的组织措施为：①工作票制度；②工作许可制度；③工作监护制度；④工作间断、转移和终结制度。
在电气设备上工作，应填用工作票或按命令执行，其方式有下列三种：①填用第一种工作票；②填用第二种工作票；③口头或电话命令。
填用第一种工作票的工作为：①高压设备上工作需要全部停电或部分停电者；②高压室内的二次接线和照明等回路上的工作，需要将高压设备停电或做安全措施者。
填用第二种工作票的工作为：①带电作业和在带电设备外壳上的工作；②控制盘和低压配电盘、配电箱、电源干线上的工作；③二次结线回路上的工作，无需将高压设备停电者；④转动中的发电机，同期调相机的励磁回路或高压电动转子电阻回路上的工作；⑤非当值班人员用绝缘棒和电压互感器定向或用错开型电流表测量高压回路的电流。
已结束的工作票，保存三个月。1.2.4 技术措施
在全部停电或部分停电的电气上工作，必须完成下列措施：停电；验电；装设接地线；悬挂标示牌和装设遮栏。
上述措施由值班员执行，对于经常无值班员的电气设备，由断开电源人执行，并应有监护人在场（两线一地制系统验电、装设接地线措施，由局（厂）自行规定）。（1）停电 工作地点，必须停电的设备如下：
①检修的设备。
②与工作人员在进行工作中正常活动范围小于表1-2规定安全距离的设备。表1-2 工作人员工作中正常活动范围和带电设备的安全距离
③在44kV以下的设备上进行工作，上述安全距离虽大于表1-2规定，但小于表1-1规定，同时又无安全遮栏措施的设备。
④在工作人员后面或两侧无可靠安全措施的设备。
将检修设备停电，必须把各方面的电源完全断开（任何运用中的星形接线设备的中性点，必须视为带电设备），禁止在只经断路器（开关）断开电源的设备上工作。
断开断路器（开关）和隔离开关（刀闸）的操作能源，隔离开关（刀闸）操作把手必须锁住。（2）验电 验电时，必须用电压等级合适而且合格的验电器，在检修设备进出线两侧各相分别验电，验电前，应首先在有电设备上进行验电，验证验电器良好，如果在木杆、木梯或木架上验电，不接地线不能指示者，可在验电器上接地线，但必须经值班负责人许可。
表示设备断开和允许进入间隔的信号以及经常接入的电压表等，不得作为设备无电压的根据，但如果指示有电压，则禁止在该设备上工作。（3）装设接地线 当验明设备已无电压后，应立即将检修设备接地并三相短路，这是保护工作人员在工作地点防止突然来电的可靠安全措施，同时设备断开部分的剩余电荷，亦可因接地而放尽。
对于可能送电至停电设备的各方面或停电设备可能产生感应电压的都要装设接地线，所装接地线与带电部分应符合安全距离的规定。
装拆接地线，应做好记录，交接班时应交代清楚。（4）悬挂标示牌和装设遮栏 在一经合闸即可送电到工作地点的断路器（开关）合隔离开关（刀闸）的操作把手上，均应悬挂“禁止合闸，有人工作”的标示牌。
部分停电的工作，安全距离小于表1-1规定距离的未停电设备，应装设临时遮栏。与带电部分的距离，不得小于表1-2的规定数值，临时遮栏可用干燥木材、橡胶或坚韧绝缘材料制成，装设应牢固，并悬挂“止步，高压危险”的标示牌。
35kV及以下设备的临时遮栏，如因工作特殊需要，可用绝缘挡板与带电部分直接接触。但此种挡板必须具有高度的绝缘性能。
在室内高压设备上工作，应在工作地点两旁间隔和对面间隔的遮拦上和禁止通行的过道上悬挂“止步，高压危险”的标示牌。
在室外地面高压设备工作，应在工作地点四周用绳子做好围栏，围栏上悬挂适当数量的“止步，高压危险”标示牌，标示牌必须朝向围栏里面。
在工作地点悬挂“在此工作”的标示牌。
在室外架构上工作，则应在工作地点邻近带电部分的横梁上，悬挂“止步，高压危险”的标示牌。此项标示牌在值班人员的监护下，由工作人员悬挂上。在工作人员上下用的铁架和梯子上应悬挂“从此上下”的标示牌。在邻近其他可能误登的带电架构上，应悬挂“禁止攀登，高压危险”的标示牌。
严禁工作人员在工作中移动或拆除遮栏，接地线和标示牌。1.2.5 线路作业时配电所的安全措施
线路的停送电均应按照值班调度员或有关单位书面制指定的人员的命令执行。严禁约时停、送电。停电，必须先将可能来电的所有断路器（开关）、线路隔离开关（刀闸）、母线隔离开关（刀闸）全部拉开，用验电器验明确无电压好，在所有线路可能来电的各端装接地线，在线路隔离开关（刀闸）操作手柄上挂“禁止合闸，线路有人工作”的标示牌。
值班调度员必须将停电检修的工作班组数目、工作负责人姓名、工作地点和工作内容记入记录簿。
工作结束时，应得到工作负责人（包括用户）的竣工报告，确认工作班组均已竣工，接地线已拆除，工作人员已全部撤离线路，并与记录簿核对无误后，方可下令拆除发电厂或变电所内的安全措施，向线路送电。
当用户管辖的线路要求停电时，必须得到用户工作负责人的书面申请方可停电，并做好安全措施。恢复送电，必须接到原申请人的通知后方可进行。
使用携带型火炉或喷灯时，火焰与带电部分的距离，电压10kV及以下者，不得小于1.5m，电压在10kV以上者，不得小于3m，不得在带电导线、带电设备、变压器、油断路器（油开关）附近将火炉或喷灯点火。
在屋外变电所和高压室内搬动梯子、管子长物等，应由两人放倒搬运，并与带电部分保持足够的安全距离。
工作地点应有充足的照明。
进入高空作业现场，应戴安全帽，高处作业人员必须使用安全带，高处工作传递物件，不得上下抛掷。
雷电时，禁止在室外变电所或室内的架空引入线上进行检修和试验。
遇有电气设备着火时，应立即将有关设备的电源切换，然后进行救火，对带电设备应使用干式灭火器、二氧化碳等灭火，不得使用泡沫灭火器灭火，对注油设备应使用泡沫灭火器或干燥的沙子等灭火，发电厂和变电所控制室内应备有防毒面具，防毒面具要按规定使用并定期进行试验，使其经常处于良好状态。
在带电设备周围严禁使用钢卷尺、皮卷尺和线尺（夹有金属丝者）进行测量工作。
在电容器组上或进入围栏内工作时，应将电容器逐个多次放电并接地后，方可进行。第2章 电力系统基础2.1 电力系统与电力网的构成2.1.1 电力系统
电能不能大量存储，电能的生产、输送和使用必须同时进行。发电厂生产的电能，除供本厂和附近的电能用户使用外，绝大部分要经升压变压器将电压升高后，再由高压输电线路送至距离很远的负荷中心去，在那里再由降压变压器降压后分配到电能用户。
为了提高供电的可靠性和经济性，将各发电厂通过电力网连接起来，并联运行，组成庞大的联合动力系统。将各种类型发电厂中的发电机、升压和降压变压器、电力线路（输电线路）及各种电能用户（用电设备）联系在一起组成的统一的整体就是电力系统，用以实现完整的发电、输电、变电、配电和用电。如图2-1所示为电力系统示意图。如图2-2所示为从发电厂到用户的送电过程示意图。图2-1 电力系统示意图图2-2 从发电厂到用户的送电过程示意图
发电机生产的电能受发电机制造电压的限制，不能远距离输送，因此通常使发电机的电压经过升压达到220～500kV，再通过超高压远距离输电网送往远离发电厂的区域或工业集中地区，通过那里的降压变电所将电压降到35～110kV，然后再用35～110kV的高压输电线电路，将电能送至工厂降压变电所（将电压降至6～10kV配电）或终端变电所。
常用的配电电压有6～10kV高压与220/380V低压两种。对于有些设备，如容量较大的容压机、泵与风机等由高压电动机带动，直接由高压配电电路供电。大容量的低压电气设备需要220/380V电压，由配电变压器进行第二次降压来供电。
电力用户是消耗电能的场所，将电能通过用电设备转换为满足用户需求的其他形式的电能。例如，电动机将电能转换为机械能、电热设备将电能转换为热能、照明设备将电能转换为光能等。根据供电电压的不同电力用户分为：额定电压在1kV以上的高压用户；额定电压为220/380V的低压用户。
电力系统中的各级电压线路及其联系的变、配电所，叫做电力网，简称电网。由此可见，电网只是电力系统的一部分，它与电力系统的区别在于不包括发电厂和电能用户。2.1.2 变电所与配电所
变电所的任务是接收电能、变换电压和分配电能，是联系发电厂和用户的中间环节；而配电所只负责接收电能和分配电能的任务。两者区别是：变电所比配电所多变换电压的任务，因此变电所有电力变压器，而配电所除了有自用电变压器外没有其他电力变压器。
两者的相同之处：都负责接收电能和分配电能的任务；电气线路中都有引入线（架空线或电缆线），各种开关电器（如隔离开关、刀开关、高低压断路器）、母线、互感器、避雷器和引出线等。
变电所有升压和降压之分，升压变电所多建在发电厂内，把电能电压升高后，再进行长距离输送。降压变电所多设在用电区域，将高压电能适当降低电压后，向某地区或用户供电。降压变电所又可分为以下三类。（1）地区降压变电所 地区降压变电所又称为一次变电站，位于一个大用电区域，如一个大城市附近，从220～500kV的超高压输电网或发电厂直接受电，通过变压器把电压降为35～110kV，供给该地区或大型工厂用电。其供电范围较大，若全地区降压变电所停电，将使该地区中断供电。（2）终端变电所 终端变电所又称为二次变电站，多位于用电的负荷中心，高压侧从地区降压变电所受电，通过变压器把电压降为6～10kV，向某个市区或农村城镇供电。其供电范围较小，若全终端降压变电所停电，将使该部分用户中断供电。（3）工厂降压变电所及车间变电所 工厂降压变电所又称工厂总降压变电所，与终端变电所类似，是对企业内部输送电能的中心枢纽。车间变电所接收工厂降压变电所提供的电能，将电压降为220/380V，给车间设备直接供电。2.1.3 电力网
电力系统中各级电压的电力线路及与其连接的变电所总称为电力网，简称电网。电力网是电力系统的一部分，是输电线路和配电线路的统称，是输送电能和分配电能的通道。电力网是把发电厂、变电所和电能用户联系起来的纽带。
电网由各种不同电压等级和不同结构的线路组成，按电压的高低可将电力网分为低压网、中压网、高压网和超高压网等。电压在1kV以下的称为低压网，1～10kV的称为中压网，高于10kV低于330kV的称为高压网，330kV以上的称为超高压网，电网按电压高低和供电范围大小可分为区域电网和地方电网，区域电网供电范围大，电压一般在220kV以上；地方电网供电范围小，电压一般在35～110kV。电网也往往按电压等级来称呼，如说10kV电网或10kV系统，就是指相互连接的整个10kV电压的电力线路。根据供电地区的不同，有时也将电网称为城市电网和农村电网。2.1.4 三相交流电网和电力设备的额定电压UN
额定电压UN是指在规定条件下，保证电网、电气设备正常工作而且具有最佳经济效果的电压。电气设备都是按照指定的电压和频率设计制造的。这个指定的电压和频率称为电气设备的额定电压和额定频率。额定电压通常指电气设备铭牌上标出的线电压，当电气设备在该电压和频率下运行时，能获得最佳的技术性能和经济效果。
为了成批生产和实现设备互换，各国都制定有标准系列的额定电压和额定频率。我国规定工业用标准额定频率为50Hz（俗称工频）；国家标准规定，交流电力网和电力设备的额定电压等级较多，但考虑设备制造的标准化、系列化，电力系统额定电压等级不宜过多，具体规定见表2-1。表2-1 我国交流电力网和电力设备的额定电压2.1.5 电力系统的中性点运行方式
在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形连接时，其中性点有两种运行方式：中性点接地和中性点不接地。中性点直接接地系统常称为大电流接地系统，中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）接地的系统称为小电流接地系统。
中性点运行方式的选择主要取决于单相接地时电气设备的绝缘要求及从电可靠性。如图2-3所示为常用的电力系统中性点运行方式，图中电容C为输电线路对地分布电容。图2-3 电力系统中性点运行方式（1）中性点直接接地方式 中性点直接接地方式发生一相对地绝缘破坏时，就构成单相短路，供电中断，可靠性会降低。但是，这种方式下的非故障相对地电压不变，电气设备绝缘按相电压考虑，降低设备要求。此外，在中性点直接接地低压配电系统中，如为三相四线制供电，可提供380V或220V两种电压，供电方式更为灵活。（2）中性点不接地方式 在正常运行时，各相对地分布电容相同，三相对地电容电流对称且其和为零，各相对地电压为相电压。这种系统中发生一相接地故障时，线间电压不变，非故障相对地电压升高到原来相电压的3倍，故障相电流增大到原来的3倍。因此对中性点不接地的电力系统，注意电气设备的绝缘要按照线电压来选择。
目前，在我国电力系统中，110kV以上高压系统，为降低绝缘设备要求，多采用中性点直接接地运行方式；6～35kV中压系统中，为提高从电可靠性，首选中性点不接地运行方式。当接地系统不能满足要求时，可采用中性点经消弧线圈或电阻接地的运行方式；低于1kV的低压配电系统中，考虑到单相负荷的使用，通常均为中性点直接接地的运行方式。2.1.6 电源中性点直接接地的低压配电系统
电源中性占直接接地的三相低压配电系统中，从电源中性点引出有中性线（代号N）、保护线（代号PE）或保护中性线（代号PEN）。（1）低压电力网接地形式分类及字母含义
①低压电力网接地形式分类 电源中性点直接接地的三相四线制低压配电系统可分成3类：TN系统、TT系统和IT系统。其中TN系统又分为TN-S系统、TN-C系统和TN-C-S系统3类。
TN系统和TT系统都是中性点直接接地系统，且都引出有中性线（N线），因此都称为“三相四线制系统”。但TN系统中的设备外露可导电部分（如电动机、变压器的外壳，高压开关柜、低压配电柜的门及框架等）均采取与公共的保护线（PE线）或保护中性线（PEN线）相的保护方式，如图2-4所示；而TT系统中的设备外露可导电部分则采取经各自的PE线直接接地的保护方式，如图2-5所示。IT系统的中性点不接地或经电阻（约1000Ω）接地，且通常不引出中性线，因它一般为三相三线制系统，其中设备的外露可导电部分与TT系统一样，也是经各自的PE线直接接地，如图2-6所示。图2-4 低压配电的TN系统图2-5 低压配电的TT系统图2-6 低压配电的IT系统
所谓“外露可导电部分”是指电气装置中能被触及到的导电部分。它在正常情况时不带电，但在故障情况下可能带电，一般是指金属外壳，如高低压柜（屏）的框架、电机机座、变压器或高压多油开关的箱体及电缆的金属外护层等。“装置外导电部分”也称为“外部导电部分”。它并不属于电气装置，但也可能引入电位（一般是地电位），如水、暖气、煤气、空调等的金属管道及建筑物的金属结构。
中性线（N线）是与电力系统中性点相连能起到传导电能作用的导体，其主要作用是：
a.通过三相系统中的不平衡电流（包括谐波电流）。
b.便于连接单相负载（提供单相电气设备的相电压和电流回路）及测量相电压。
c.减小负荷中性点电位偏移，保持3个相电压平衡。
因此，N线是不容许断开的，在TN系统的N线上不得装设熔断器或开关。
保护线与用电设备外露的可导电部分（指在正常工作状态下不带电，在发生绝缘损坏故障时有可能带电，而且极有可能被操作人员触及的金属表面）可靠连接，其作用是在发生单相绝缘损坏对地短路时，一是使电气设备带电的外露可导电部分与大地同电位，可有效避免触电事故的发生，保证人身安全；二是通过保护线与地之间的有效连接，能迅速形成单相对地短路，使相关的低压保护设备动作，快速切除短路故障。
保护中性线（PEN线）兼有PE线和N线的功能，用于保护性和功能性结合在一起的场合，如图2-4（b）所示的TN-C系统，但首先必须满足保护性措施的要求，PEN线不用于由剩余电流保护装置RCD保护的线路内。
②接地系统字母符号含义
a.第一个字母表示电源端与地的关系：
T——电源端有一点（一般为配电变压器低压侧中性点或发电机中性点）直接接地。
I——电源端所有带电部分均不接地，或有一点（一般为中性点）通过阻抗接地。
b.第二个字母表示电气设备（装置）正常不带电的外露可导电部分与地的关系：
T——电气设备外露可导电部分独立直接接地，此接地点与电源端接地点在电气上不相连接。
N——电气设备外露可导电部分与电源端的接地点有用导线所构成的直接电气连接。
c.“-”（半横线）后面的字母表示中性导体（中性线）与保护导体的组合情况：
S——中性导体与保护导体是分开的。
C——中性导体与保护导体是合一的。（2）TN系统 TN系统是指在电源中性点直接接地的运行方式下，电气设备外露可导电部分用公共保护线（PE线）或保护中性线（PEN线）与系统中性点0相连接的三相低压配电系统。TN系统又分3种形式：
①TN-S系统 整个供电系统中，保护线PE与中性线N完全独立分开，如图2-4（a）所示。正常情况下，PE线中无电流通过，因此对连接PE线的设备不会产生电磁干扰。而且该系统可采用剩余电流保护，安全性较高。TN-S系统现已广泛应用在对安全要求及抗电磁干扰要求较高的场所，如重要办公楼、实验楼和居民住宅楼等民用建筑。
②TN-C系统 整个供电系统中，N线与PE线是同一条线（也称为保护中性线PEN，简称PEN线），如图2-4（b）所示。PEN线中可能有不平衡电流流过，因此通过PEN线可能对有些设备产生电磁干扰，且该系统不能采用灵敏度高的剩余电流保护来防止人员遭受电击。因此，TN-C系统不适用于对抗电磁干扰和安全要求较高的场所。
③TN-C-S系统 在供电系统中的前一部分，保护线PE与中性线N合为一根PEN线，构成TN-C系统，而后面有一部分保护线PE与中性线N独立分开，构成TN-S系统，如图2-4（c）所示。此系统比较灵活，对安全要求及抗电磁干扰要求较高的场所采用TN-S系统配电，而其他场所则采用较经济的TN-C系统。
不难看出，在TN系统中，由于电气设备的外露可导电部分与PE或PEN线连接，因此在发生电气设备一相绝缘损坏，造成外露可导电部分带电时，则该相电源经PE或PEN线形成单相短路回路，可导致大电流的产生，引起过电流保护装置动作，切断供电电源。（3）TT系统 TT系统是指在电源中性点直接接地的运行方式下，电气设备的外露可导电部分与电源引出线无关的各自独立接地体连接后，进行直接接地的三相四线制低压配电系统，如图2-5所示。由于各设备的PE线之间无电气联系，因此相互之间无电磁干扰。此系统适用于安全要求及抗电磁干扰要求较高的场所。国外这种系统较普遍，现我国也开始推广应用。
在TT系统中，若电气设备发生单相绝缘损坏，外露可导电部分带电，则该相电源经接地体、大地与电源中性点形成接地短路回路，产生单相故障电流不大，一般需设高灵敏度的接地保护装置。（4）IT系统 IT系统的电源中性点不接地或经约1000Ω电阻接地，其中所有电气设备的外露可导电部分也都各自经PE线单独接地，如图2-6所示。此系统主要用于对供电连续性要求较高及存在易燃易爆危险的场所，如医院手术室、矿井下等。2.1.7 电力负荷的分级及对供电电源的要求
负荷是指电网提供给用户的电力、负荷的大小用电气设备（发电机、变压器、电动机和线路）中通过的功率线电流来表示。（1）电力负荷分级 电力负荷按其对供电可靠性的要求和意外中断供电所造成的损失和影响，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
①一级负荷 一级负荷是指发生意外中断供电事故后，将造成人身伤亡或者在经济上造成重大设备损坏、众多产品报废、需要长时期才能恢复生产，或者在政治上造成重大不良影响等后果的电力负荷。
一级负荷电力用户的主要类型有：重要交通枢纽、重要通信枢纽、国民经济重点企业中的重大设备和连续生产线、重要宾馆、政治和外事活动中心等。
在一级负荷中，当中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络非常工作中断，或中断供电后将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
②二级负荷 二级负荷是指发生意外中断供电事故，将在经济上造成如主要设备损坏、大量产品报废、短期一时无法恢复生产等较大损失，或者会影响重要单位的正常工作，或者会产生社会公共秩序混乱等后果的电力负荷。
二级负荷电力用户的主要类型有：交通枢纽、通信枢纽、重要企业的重点设备、大型影剧院及大型商场等公共场所等。普通办公楼、高层普通住宅楼、百货商场等用户中的客梯电力、主要通道照明等用电设备也为二级负荷设备。
③三级负荷 三级负荷是指除一、二级负荷外的其他电力负荷。三级负荷应符合发生短时意外中断供电不至于产生严重后果的特征。（2）各级电力负荷对供电电源的要求
①一级负荷的供电要求 一级负荷应由两个独立电源供电，有特殊要求的一般负荷还要求其两个独立电源来自不同的地点。独立电源是指不受其他任一电源故障的影响，不会与其他任一电源同时发生故障的电源。两个电源分别来自于不同的发电厂；两个电源分别来自于不同的地区变电所；两个电源中一个来自地区变电所，另一个为自备发电机组，便可视为两个独立电源。
一级负荷中的特别重要负荷，除需满足两个独立电源供电的一般要求外，有时还需要设置应急电源。应急电源仅供该一级负荷使用，不可与其他负荷共享，并且应采取防止与正常电源之间并列运行的措施。常用的应急电源有：独立于正常电源之外的自备发电机组，独立于正常工作电源的专用供电线路、蓄电池电源等。
②二级负荷的供电要求 二级负荷的电力用户一般应当采用两台变压器或两回路供电，要求当其中任一变压器或供电回路发生故障时，另一变压器或供电回路不应同时发生故障。对于负荷较小或地区供电条件困难的且难以取得两回路的，也可由一回路10（6）kV及以上的专用架空线路供电。
③三级负荷的供电要求 三级负荷属一般电力用户，对供电方式无特殊要求。当用户为以三级负荷为主，但有少量一级负荷时，其第二电源可采用自备应急发电机组或逆变器作为一级负荷的备用电源。2.2 电力系统中发电、供电及用户之间的关系与供电系统的分类2.2.1 电力用户供电系统的组成
电力用户供电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。按供电容量的不同，电力用户可分为大型（10000kV·A以上）、中型（1000～10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）。（1）大型电力用户供电系统 大型电力用户的供电系统，采用的外部电源进线供电电压等级为35kV及以上，一般需要经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。总降压变电所将进线电压降为6～10kV的内部高压配电电压，然后经高压配电线路引至各车间变电所，车间变电所再将电压变为220/380V的低压供用电设备使用。其结构如图2-7所示。图2-7 大型电力用户供电系统
某些厂区的环境和设备条件许可的大型电力用户，也有的采用“高压深入负荷中心”的供电方式，即35kV的进线电压直接一次降为220/380V的低电压。（2）中型电力用户供电系统 中型电力用户一般采用10kV的外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V的低电压供用电设备使用。高压配电所通常与某个车间变电所全建，其结构如图2-8所示。图2-8 中型电力用户供电系统（3）小型电力用户供电系统 一般的小型电力用户也用10kV外部电源进线电压，通常只设有一个相当于建筑物变电所的降压变电所，容量特别小的小型电力用户可不设变电所，采用低压220/380V直接进线。2.2.2 电气主接线的基本形式
变配电所的电气主要接线是以电源进线和引出线为基本环节，以母线为中间环节构成的电能输配电电路。变电所的主接线（或称一次接线、一次电路）是由各种开关设备（断路器、隔离开关等）、电力变压器、避雷器、互感器、母线、电力电缆、移相电容器等电气设备按一定次序相连接组成的具有接收和分配电能的电路。
母线又称汇流排，它是电路中的一个电气节点，由导体构成，起着汇集电能和分配电能的作用，它将变压器输出的电能分配给各用户馈电线。
如果母线发生故障，则所有用户的供电将全部中断，因此要求母线应有足够的可靠性。
变电所主接线形式直接影响到变电所电气设备的选择、变电所的布置、系统的安全运行、保护控制等许多方面。因此，正确确定主接线的形式是建筑供电中一个不可缺少的重要环节。
考虑到三相系统对称，为了分析清楚和方便起见，通常主接线图用单线图表示。如果三相不尽相同，则局部可以用三线图表示。主接线的基本形式按有无母线通常分为有母线接线和无母线接线两大类。有母线的主接线接母线设置的不同，又有单母线接线、单导线分段接线和双母线接线3种接线形式。无母线接线有线路-变压器接线和桥接线两种接线形式。（1）单母线不分段接线 如图2-9所示，每条引入线和引出线的电路中都装有断路器和隔离开关，电源的引入与引出是通过同一组母线连接的。断路器（QF1、QF2）主要用来切断负荷电流或故障电流，是主接线中最主要的开关设备。隔离开关（QS）有两种：靠近母线侧的称为母线隔离开关（QS2、QS3），作为隔离母线电源，以便检修母线、断路器QF1、QF2；靠近线路侧的称为线路隔离开关（QS1、QS4），防止在检修断路器时从用户（负荷）侧反向供电，或防止雷电过电压沿线路侵入，以保证维修人员安全。图2-9 单母线不分段接线
隔离开关与断路器必须实行联锁操作，以保证隔离开关“先通后断”，不带负荷操作。如出线1送电时，必须先合上QS3、QS4，再合上断路器QF2；如停止供电，必须先断开QF2，然后再断开QS3、QS4。
单母线接线简单，使用设备少，配电装置投资少，但可靠性、灵活性较差。当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开所有回路，造成全部用户停电。
这种接线适用于单电源进线的一般中、小型容量且对供电连接性要求不高的用户，电压为6～10kV级。
有时为了提高供电系统的可靠性，用户可以将单母线不分段接线进行适当的改进，如图2-10所示。改进的单母线不分段接线，增加了一个电源进线的母线隔离开关（QS2、QS3），并将一段母线分为两段（W1、W2）。当某段母线故障或检修时，先将电源切断（QF1、QS1分断），再将故障或需要检修的母线W1（或W2）的电源侧母线隔离开关QS2（或QS3）打开，使故障或需检修的母线段与电源隔离。然后，接通电源（QS1、QF1闭合），可继续对非故障母线段W2（或W1）供电。这样，缩小了因母线故障或检修造成的停电范围，提高了单母线不分段接线方式供电的可靠件。图2-10 单母线不分段接线的改进（2）单母线分段接线 当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用隔离开关（或断路器）将母线分段，成为单母线分段接线。如图2-11所示，QSL（或QFL）为分段隔离开关（或断路器）。母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段隔离开关（或断路器）既可接通也可断开运行。即单母线分段接线可以分段运行，也可以并列运行。图2-11 单母线分段接线
①分段运行 采用分段运行时，各段相当于单母线不分段接线。各段母线之间在电气上互不影响，互相分列，母线电压按非同期（同期指的是两个电源的频率、电压幅值、电压波形、初相角完全相同）考虑。
任一路电源故障或检修时，如其余电源容量还能负担该电源的全部引出线负荷时，则可经过“倒闸操作”恢复对故障或检修部分引出线的供电，否则该电源所带的负荷将全部或部分停止运行。当任意一段母线故障或检修时，该段母线的全部负荷将停电。
单母线分段接线方式根据分段的开关设备不同，有以下几种：
a.用隔离开关分段，如图2-11（a）所示。对于用隔离开关QSL分段的单母线接线，由于隔离开关不能带电流操作，因此当需要切换电源（某一电源故障停电或开关检修）时，会造成部分负荷短时停电。如母线Ⅰ的电源Ⅰ停电，需要电源Ⅱ带全部负荷时，首先将QF1、QS2断开，再将Ⅰ段母线各引出线开关断开，然后将母线隔离开关QDL闭合。这时，Ⅰ段母线由电源Ⅱ供电，可分别合上该段各引出线开关恢复供电。当母线故障或检修时，则该段母线上的负荷将停电。当需要检修母线隔离开关QS2时，需要将两段母线上的部分负荷停电。
b.用隔离开关分段的单母线接线方式，适用于由双回路供电、允许短时停电的二级负荷。
c.用负荷开关分段。其性能与特点与用隔离开关分段的单母线基本相同。
d.用断路器分段，接线如图2-11（b）所示。分段断路器QFL，除具有分段隔离开关的作用外，该断路器一般都装有继电保护装置，能切断负荷电流或故障电流，还可实现自动分、合闸。当某段母线故障时，分段断路器QFL与电源进线断路器（QF1或QF2）的继电保护动作将同时切断故障母线的电源，从而保证了非故障母线正常运行。当母线检修时，也不会引起正常母线段的停电，可直接操作分段断路器，拉开隔离开关进行检修，其余各段母线继续运行。用断路器分段接线，可靠性提高。如果有后备措施，一般可以对一级负荷供电。
②并列运行 采用并列运行时，相当于单母线不分段接线形式。当某路电源停电或检修时，无需整个母线停电，只需断开停电或故障电源的断路器及其隔离开关，调整另外电源的负荷量即可，但当某段母线故障或检修时，将会引起正常母线段的短时停电。
母线可分段运行，也可不分段运行。实际运行中，一般采取分段运行的方式。单母线分段便于分段检修母线，减小母线故障影响范围，提高了供电的可靠性和灵活性。这种接线适用于双电源进线的比较重要的负荷，电压为6～10kV级。（3）带旁路母线的单母线接线 单母线分段接线，不管是用隔离开关分段还是用断路器分段，在母线检修或故障时，都避免不了使该母线的用户停电。另外，单母线接线在检修引出线断路器时，该引出线的用户必须停电（双回路供电用户除外）。为了克服这一缺点，可采用单母线加旁路母线。单母线带旁路接线方式如图2-12所示，增加了一条母线和一组联络用开关电器、多个线路侧隔离开关。图2-12 带旁路母线的单母线接线
当对引出线断路器QF3检修时，先闭合隔离开关QS7、QS4、QS3，再闭合旁路母线断路器QF2，QF3断开，打开隔离开关QF5、QF6；引出线不需停电就可进行断路器QF3的检修，保证供电的连续性。
这种接线适用于配电线路较多、负载性质较重要的主变电所或高压配电所。该运行方式灵活，检修设备时可以利用旁路母线供电，减少停电。（4）双母线接线 双母线接线方式如图2-13所示。其中，母线W1为工作母线，母线W2为备用母线，两段母线互为备用。任一电源进线回路或负荷引出线都经一个断路器和两个母线隔离开关接于双母线上，两个母线通过母线断路器QFL隔离开关相连接。其工作方式可分为两种。图2-13 双母线接线
①两组母线分列运行 其中一组母线运行，一组母线备用，即两组母线分为运行或备用状态。与W1连接的母线隔离开关闭合，与W2连接的母线隔离开关断开，母线联络断路器QFL在正常运行时处于断开状态，其两侧与之串接的隔离开关为闭合状态。当工作母线W1故障或检修时，经“倒闸操作”即可由备用母线继续供电。
②两组母线并列运行 两组母线并列运行，但互为备用。将电源进线与引出线路与两组母线连接，并将所有母线隔离开关闭合，母线联络断路器QFL在正常运行时也闭合。当某组母线故障或检修时，仍可经“倒闭操作”，将全部电源和引出线路均接于另一组母线上，继续为用户供电。
由于双母线两组互为备用，大大提高了供电可靠性和主接线工作的灵活性。一般用在对供电可靠性要求很高的一级负荷，如大型建筑物群总降压变电所的35～110kV主接线系统中，或有重要高压负荷或有自备发电厂的6～10kV主接线系统。（5）线路-变压器组接线电路如图2-14所示。图2-14 线路-变压器组接线
①图2-14（a）所示为一次侧电源进线和一台变压器的接线方式。断路器QF1用来切断负荷或故障电流，线路隔离开关QF1用来隔离电源，以便安全检修变压器或断路器等电气设备。在进线的线路隔离开关QS1上，一般带有地刀闸QSD，在检修时可通过QSD将线路与地短接。
②如图2-14（b）所示接线，当电源由区域变电所专线供电，且线路长度在2～3km，变压器容量不大，系统短路容量较小时，变压器高压侧可不装设断路器，只装设隔离开关QS1，由电源侧引出线断路器QF1承担对变压器及其线路的保护。
若切除变压器，先切除负荷侧的断路器QF2，再切除一次侧的隔离开关QS1；投入变压器时，则操作顺序相反，即先合上一次侧的隔离开关QS1，再使二次侧断路器QF2闭合。
利用线路隔离开关QS1进行空载变压器的切除和投入时，若电压为35kV以内，则电压为110kV的变压器，容量限制在3200kVA以内。
③如图2-14（c）所示接线，采用两台电力变压器，并分别由两个电源供电，二次侧母线设有自投装置，可极大提高供电的可靠性。二次侧可以并联运行，也可分列运行。
该接线的特点是直接将电能送至用户，变压侧无用电设备，若电气线路发生故障或检修时，需停变压器；变压器故障或检修时，所有负荷全部停电。该接线方式适用于引出线为二级、三级负荷，只有1～2台变压器的单电源或双电源进线的供电。（6）桥式接线 对于具有双电源进线、两台变压器的终端总降压变电所，可采用桥式接线。桥式接线实质上是连接了两个35～110kV线路-变压器组的高压侧，其特点是有一条横连跨桥的“桥”。桥式接线比分段单母线结构简单，减少了断路器的数量，二路电源进线只采用3台断路器就可实现电源的互为备用。根据跨接桥横连位置的不同，分内桥接线和外桥接线。
①内桥接线 图2-15（a）为内桥接线，跨接桥接在进线断路器之下而靠近变压器侧，桥断路器（QF3）装在线路断路器（QF1、QF2）之内，变压器高压侧仅装隔离开关，不装断路器。采用内桥接线可以提高输电线路运行方式的灵活性。图2-15 桥式接线
如果电源进线I失电或检修时，先将QF1和QS3断开，然后合上QF3（其两侧的QS7、QS8应先合上），即可使两台主变压器T1、T2均由电源进线Ⅱ供电，操作比较简单。如果要停用变压器T1，则需先断开QF1、QF3及QF4，然后断开QS5、QS9，再合上QF1和QF3，使主变压器T2仍可由两路电源进线供电。
内桥接线适用于：变电所对一级、二级负荷供电；电源线路较长；变电所跨接桥没有电源线之间的穿越功率；负荷曲线较平衡，主变压器不经常退出工作；终端型总降压变电所。
②外桥接线 图2-15（b）为外桥接线，跨接桥接在进线断路器之上而靠近线路侧，桥断路器（QF3）装在变压器断路器（QF1、QF2）之外，进线回路仅装隔离开关，不装断路器。
如果电源进线Ⅰ失电或检修时，需断开QF1、QF3，然后断开QS1，再合上QF1、QF3，使两台主变压器T1、T2均由电源进线Ⅱ供电。如果要停用变压器T1，只要断开QF1、QF1即可；如果要停用变压器T2，只要断开QF2、QF5即可。
外桥接线适用于：变压所对一级、二级负荷供电；电源线路较短；允许变电所高压进线之间有较稳定的穿越功率；负荷曲线变化大，主变压器需要经常操作；中间型总降压变电所，易于构成环网。2.2.3 变电所的主接线
高压侧采用电源进线经过跌落式熔断器接入变压器。结构简单经济，供电可靠性不高，一般只用于630kVA及以下容量的露天的变电所，对不重要的三级负荷供电，如图2-16（a）所示。图2-16 一般民用建筑变电所主接线
高压侧采用隔离开关-户内高压熔断器断路器控制的变电所，通过隔离开关和户内高压熔断器接入进线电缆。这种接线由于采用了断路器，因此变电所的停电、送电操作灵活方便。但供电可靠性仍不高，一般只用于三级负荷。如果变压器低压侧有与其他电源的联络线时，则可用于二级负荷，如图2-16（b）所示，一般用于320kVA及以下容量的室内变电所，且变压器不经常进行投切操作。
高压侧采用负荷开关-熔断器控制，通过负荷开关和高压熔断器接入进线电缆。结构简单、经济，供电可靠性仍不高，但操作比上述方案要简便灵活，也只适用于不重要的三级负荷容量在320kVA以上的室内变电所，如图2-16（c）所示。
两路进线、高压侧无母线、两台主变压器、低压侧单母线分段的变电所主接线，如图2-17所示。这种接线可靠性较高，供二、三级负荷。图2-17 两路进线、高压侧无母线、两台主变压器、低压侧单母线分段的变电所主接线
一路进线、高压侧单母线、两台主变压器、低压侧单母线分段的变电所主接线，如图2-18所示。这种接线可靠性也较高，可供二、三级负荷。图2-18 一路进线、高压侧单母线、两台主变压器、低压侧单母线分段的变电所主接线
两路进线、高压侧单母线分段、两台主变压器、低压侧单母线分段的变电所主接线，如图2-19所示。这种接线可靠性高，可供一、二级负荷。图2-19 两路进线、高压侧单母线分段、两台主变压器、低压侧单母线分段的变电所主接线2.2.4 供配线路的接线方式（1）供配线路的接线方式 高压配电线路的接线方式有放射式、树干式及环式。
①放射式 高压放射式接线是指由变配电所高压母线上引出的任一回线路，只直接向一个变电所或高压用电设备供电，沿线不分接其他负荷，如图2-20（a）所示。这种接线方式简单，操作维护方便，便于实现自动化。但高压开关设备用得多、投资高，线路故障或检修时，由该线路供电的负荷要停电。为提高可靠性，根据具体情况可增加备用线路，如图2-20（b）所示为采用双回路放射式线路供电，如图2-20（c）所示为采用公共备用线路供电，如图2-20（d）所示为采用低压联络线供电线路等，都可以增加供电的可靠性。图2-20 高压放射式接线
②树干式 高压树干式接线是指由建筑群变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线要分别连接若干个建筑物变电所用电设备或负荷点的接线方式，如图2-21（a）所示。这种接线从变配电所引出的线路少，高压开关设备相对应用得少。配电干线少可以节约有色金属，但供电可靠性差，干线检修将引起干线上的全部用户停电。所以，一般干线上连接的变压器不得超过5台，总容量不应大于3000kV·A。为提高供电可靠性，同样可采用增加备用线路的方法。如图2-21（b）所示为采用两端电源供电的单回路树干式供电，若一侧干线发生故障，还可采用另一侧干线供电。另外，不可采用树干式供电和带单独公共备用线路的树干式供电来提高供电可靠性。图2-21 高压树干式接线
③环式 对建筑供电系统而言，高压环式接线其实是树干式接线的改进，如图2-22所示，两路树干式线路连接起来就构成了环式接线。这种接线运行灵活，供电可靠性高。当干线上任何地方发生故障时，只要找出故障段，拉开其两侧的隔离开关，把故障段切除后，全部线路可以恢复供电。由于闭环运行时继电保护整定比较复杂，因此正常运行时一般均采用开环运行方式。图2-22 高压环式接线
以上简单分析了3种基本接线方式的优缺点，实际上，建筑高压配电系统的接线方式往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，经技术经济综合比较后才能确定。（2）低压配电线路的接线方式 低压配电线路的基本接线方式可分为放射式、树干式和环式3种。
①放射式 低压放射式接线如图2-23所示，由变配电所低压配电屏供电给主配电箱，再经放射式分配至分配电箱。由于每个配电箱由单独的线路供电，这种接线方式供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多，因此，多用于用电设备容量大，负荷性质重要，建筑物内负荷排列不整齐及有爆炸危险的厂房等情况。图2-23 低压放射式接线
②树干式 低压树干式接线主要供电给用电容量较小且分布均匀的用电设备。这种接线方式引出的配电干线较少，采用的开关设备自然较少，但干线出现故障就会使所连接的用电设备受到影响，供电可靠性较差。如图2-24所示为几种树干式接线方式。图中，链式接线方式适用于用电设备距离近，容量小（总容量不超过10kW），台数为3～5台的情况。变压器-干线式接线方式的二次侧引出线经过负荷开关（或隔离开关）直接引至建筑物内，省去了变电所的低压侧配电装置，简化了变电所结构，减少了投资。图2-24 低压树干式接线
③环式 建筑群内各建筑物变电所的低压侧，可以通过低压联络线连接起来，构成一个环，如图2-25所示。这种接线方式供电可靠性高，一般线路故障或检修只是引起短时停电或不停电，经切换操作后就可恢复供电。环式接线保护装置整定配合比较复杂，因此低压环形供电多采用开环运行。图2-25 低压环式接线
实际工厂低压配电系统的接线，也往往是上述几种接线方式的组
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