电力行业中电压概念浅析.pdf
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1、西 北水 电 2 0 1 3年 第 2期 5 7 文章 编号 : 1 0 0 6 u2 6 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 5 7 5 电力行业 中 电压概念浅析 高 宁, 赵 有东, 翟 莎, 王亚 红 ( 中国水电顾问集 团西北勘测设计研究院, 西安7 1 0 0 6 5 ) 摘要: 在电气专业的系统设计、 电力设备制造、 安装、 调试、 试验等方面的业务中, 人们经常会遇到很多有关电压概 念的定义, 例如 : 系统标称电压、 设备额定电压、 以及各类的最高和最低电压等等, 且在不同的规范和标准中、 不同设 备上有着不尽相同的定义和条文说明。文章就包含上述名称的各种电压按照
2、各类标准、 规范进行了分类归纳总结。 关键词 : 电力系统 ; 电压 ; 概念 ; 标准 中图分类号: T M 7 1 1 文献标识码: A St ud y o n Co n c e pt s o f Vo l t ag e s i n El e c t r i c Po we r I nd us t r y G AO Ni n g ,Z HAO Yo u - d an g,Z HAI S h a ,W ANG Ya h an g ( H Y D R O C H I N A X i b e i E n g i n e e ri n g C o r p o r a t i o n , X i a
3、 n 7 1 0 0 6 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t : d e fi n i t i o n s o f v o l t a g e c o n c e p t s a r e o ft e n r e a d i n t h e e l e c t ri c s y s t e m d e s i g n a n d ma n u f a c t u r i n g,i n s t a l l a t i o n,t e s t i n g o f e l e c t ri c p o we r e q u i p me n t s u c h a s n
4、 o mi n al v o l t a g e o f s y s t e m ,r a t e d v o l t a g e o f e q u i p me n t ,ma x i mu m an d mi n i mu m v o h a g e s ,e t c Di ff e r e n t d e fi n i t i o n s a n d e x p l a n a t i o n s o n v o h a g e s a r e s p e c i fie d i n d i f f e r e n t c o d e s ,s t an d a r d s a n d
5、 e q u i p me n t I n t h i s p a p e r ,t h e a b o v e - me n t i o n e d v o l t a g e s are c l a s s i fi e d b a s e d o n s t a n d ard s a n d c o d e s Ke y wo r d s : e l e c t ri c p o w e r s y s t e m ; v o l t a g e ;c o n c e p t ; s t an d a r d 1 中国标准 中定义的电压类别 中国国家 标准 G B 1 5 6 标 准
6、电压 ( 非等效 I E C 6 0 0 3 8 ) J , 关于电压 的术语有 : 系统标称 电压 、 ( n o mi n a l s y s t e m v o l t a g e ) 是指系 统设计选定 的电压 , 中国的系统标称 电压 有 : 3 , 6 , 1 0, 3 5 , 1 1 0 , 2 2 0 , 3 3 0 , 5 0 0和 7 5 0 k V等 ; 系统最高和最低电压、 ( h i g h e s t a n d l o w e s t v o l t a g e s o f a s y s t e m e x c l u di ng t r a n s i e n
7、 t o r a b n o r ma l c o n d i t i o n s) 指在正常运行条件下 , 在 系统任何时间和任 何地点上 出现的电压的最高值和最低值 , 但不包括 瞬变 电压 ( 比如 : 系统 的开关操作和暂态 的电压波 动所 出现 的电压值 ) 。 收稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 9 - 0 3 作者简介: 高宁( 1 9 7 0 -) , 男, 西安市人 , 注册电气工程师( 发输 电) 、 注册 ( 投资 ) 工程师 、 高级工程师 , 从事电气设计工作 ( 设备) 额定 电压 、 ( r a t e d v o l t a g e o f e q u i
8、p m e n t ) 则通常 由制造厂家确定 , 用以规定元件 、 器件或设备 的工作条件 的电压。 设备最 高电压 、 ( h i g h e s t v o l t a g e f o r e q u i p m e n t ) 主要用于表示绝缘和据此推荐 的其他特性 , 设备 的 最高电压就是该设 备可以应用的“ 系统最 高电压” 的最大值。 在国家标准 G B 1 5 6 9 3中有 : 设备最高电压等 于所在系统 的系统最 高电压值之说 , 而在 G B 1 5 6 2 0 0 7中对此有了上述 的修订和改变。 用 电电压 ( u t i l i z a t i o n v o l
9、 t a g e r a n g e )设 备受 电 端上的线电压或相电压 。 在 G B 1 5 6 8 0中还将额定 电压 分受 电设备 和 供 电设备两大类 , 而系统 的额定 电压和受 电设 备相 同。用电设备及变压器一次绕组相 当于 G B 1 5 6 8 0 所称受电设备 , 而发电机及 变压器二次绕组相当于 G B 1 5 6 8 0所称供 电设备。 5 8 高宁, 赵有东, 翟莎, 王亚红 电力行业中电压概念浅析 这些 区分在后来 的 1 9 9 3版和 2 0 0 3版及 2 0 0 7 版的 标准电压 中未见提 出。 2 发 电机 、 变压器 、 避雷器 电压 的规定 2
10、1 额 定 电压 国家标准的额定 电压是为了方便地指明某一 电 气设备或系统 的电压级别 ( 设备应该在额定 电压下 工作 ) 而设定的标称值 。用 电设备 的额定电压规定 与同级电网的额定电压相同。 所谓额定 电压 , 就是发电机 、 变压器和电气设备 等在正常运行时具有最大经济效益时的电压。而额 定工作电压则是在规定条件下 , 保证 电器正常工作 的电压值 。所 以说不能把额定电压和额定工作电压 简 单 的 等 同 起 来 。但 是 在 G B 1 1 0 2 22 0 1 1和 I E C 6 2 2 7 1 1 2 0 1 1中, 开关设备和控制设备 的额定 电压规定为是其所在系统的最
11、高电压上限值。 2 2电力 网电压 电网的额定电压等级是国家根据 国民经济发展 的需要及 电力工业 的水平 , 经全 面的技术经济分析 研究后确定的, 是确定各类 电力设备额定电压 的基 本依据。 电力网中各点的电压是不 同的, 设供 电给电力 网的发电机在 电压 下运行 , 由于线路中有电压降 落 , 线路始端电压 大于末端 电压 ( , 2 。而受 电器 是按标准化生产的, 不可能 因各点不 同的电压来制 造电器 , 而且电力 网中各点 的电压 , 也并不是恒定 的。一般根据潮流计算确定 电力网的平均额定 电 压, 其值也就是该电力网的系统标称 电压 。 2 3 发 电机 的额 定 电压
12、由于同一 电压 的线路一般允许 的电压偏移是 5 ,即整个线路允许有 1 0 的电压损耗值 , 因此 为了维持线路 的平均 电压在额定值 , 线路首端 ( 即 电源端 ) 的电压应较电网额定 电压高 5 , 而线路末 端则可较电网额定 电压低 5 , 所 以发 电机额定 电 压规定高于同级电压额定电压 5 。如为 : 1 1 5, 2 3 0 , 4 0 0 , 3 1 5 0 , 6 3 0 0以及 1 0 5 0 0 V等。在发电机设计 中发电机的额定电压是根据不同额定容量、 转速及 发电机电压设备选择等 因素进行经济技术比较后选 定。根据 G B 1 5 6及 G B 7 8 9 4地
13、的规定 ,除上述发电 机额定电压等级可供 比选外还有 : l 3 8 , 1 5 7 5, 1 8 , 2 0 , 2 2 2 4和 2 6 k V。 2 4电力变压 器 的额定 电压 2 4 1 电 力变压 器一 次绕组额 定 电压 电力变压器一次绕组 的额定 电压分 2种情况 : 当变压器直接与发电机相连时 , 其一次绕组额定电 压应与发电机的额定电压相同( 在 1 O 5 k V及 以下 电压等级 即高于同级 电网电压 5 ) 。而 当变压器 不与发电机相连 , 而是连接在线路上时, 则可看作是 用电设备 , 因此其一次绕组额定 电压应与电网额定 电压相同。 2 4 2 电力 变压器二
14、次绕 组额 定 电压 电力变压器二次绕组额定 电压也分 2种情况 : 首先 , 变压器二次绕组 的额定电压 , 是指变压器一次 为额定电压而二次绕组开路 的电压, 即空载电压 ; 而 在满载时 , 二次绕组内约有 5 的阻抗 电压 降。因 此在选择变压器二次绕组 电压时 , 如果变压器二次 侧供 电线路较长时 , 则变压器二次侧额定电压; 一要 考虑补偿变压器满载时 内部 5 的电压 降, 二则要 考虑变压器满载时输出的二次电压还要高于电网额 定电压 5 , 以补偿线路的电压降, 所 以它 比额定电 压高 1 0 。但是若变压器二次侧供 电线路不太长 ( 如为低 压 电网, 或直接供 电给高低
15、压用 电设 备 ) 时 , 则变压器二次侧的额定电压 , 只需高于电网额定 电压 5 。 电力工程 和 水 电站机 电设计 手 册 中则规定变压器二次绕组电压为 3 3 , 6 6和 1 1 k V只适用于短路阻抗值在 7 5 以上的降压变 压 器 。 根据 G B T 1 7 4 6 8 2 0 0 8 l 5 的规定 , 变压器额定 电压是指单相或三相变压器线路端子之间指定施加 的或空载时时感应出的电压。降压用变压器输人端 电压通常为 : 3 , 6 , 1 0 , 1 5 , 2 0, 3 5 , 6 6 , 1 1 0 , 2 2 0 , 3 3 0和 5 0 0 k V; 降压用变压
16、器输出端电压通常为 : 0 4, 1 0 5 ( 1 1 ) , 2 1 ( 2 2 ) , 3 3 , 3 7 ( 3 8 5 ) , 1 1 5 ( 1 2 1 ) 和 2 3 0 ( 2 4 2 ) k V 。升压用发电机 变压器输 入电压通 常为: 3 1 5, 6 3 , 1 1 ( 1 0 5 ) , 3 3 , 1 3 8 , 1 5 7 5, 1 8 , 2 0 , 2 2 , 2 4和 2 6 k V; 。升压 用 变 压 器 输 出 端 电 压 通 常 为 : 4 0 5 , 7 2 5, 1 2 6 , 2 5 2, 3 6 3和 5 5 0 k V。在具体工程设计时 ,
17、 中国定型变压器一般只有 3 , 6和 1 0 k V电压等级的 变压器会有二次 绕组额定 电压 的选择 问题 , 如 l 0 k V变压器是选 1 0 5 k V还是 1 1 k V, 6 k V变压器是 选 6 3 k V 还 是选 6 6 k V 。而 0 2 20 6 6 k V、3 5 k V及 以上电压等级的升压电力变压器 , 国家定型的 变压器其二次绕组额定 电压分别 比同级电网电压高 西北水 电 2 0 1 3年 第 2期 5 9 5 和 1 0 , 除电 网枢纽点需做调 压计 算确定有载 调压变压器额定分接电压和调压范 围外 , 一般少有 电压选择的问题 。 2 5 避 雷
18、器 的电压 从结构和特性上避雷器分两大类型 : 有间隙避 雷器和无 间隙避雷器 。保护间隙、 管式避雷器、 阀式 避雷器均属有间隙避雷器 ; 氧化锌避雷器一般不需 串联放 电间隙, 所以又称无间隙避雷器 。 避雷器参数 中的各种电压定义相对来说较为复 杂 , 并 由此引 申定义 了一些专业特征参数 , 对于避雷 器 的设计和选型非常重要。 I E C 6 0 0 9 9 l 6 和 G B 1 1 0 3 2 规定 的氧化锌避 雷 器 ( MO A) 重要参数如下。 2 5 1避 雷 器额定 电压 施加到避雷器端子间的最大允许工频电压有效 值就是避雷器额定 电压 。 值得注意的是此电压并非 前
19、文提到的系统标称 电压或设备额定电压 , 尽管避 雷器也是 电力系统 中的电气设备。避雷器额定电压 不是单一值 , 同一电压电力 网中由于使用 的条件 不 同, 过电压水平 不 同, 定 型生产 的氧化锌避雷 器 往往有多个值供选择 。 是用作表 明避雷器运 行特征的参考参数 , 按照此电压所设计 的避雷器 , 应 能在所规定的动作负载试验 中确定的暂时过电压下 正确地工作。 2 5 2 避 雷器 的持 续 工作 电压 避雷器的持续工作 电压 u 即允许持久地施加 在避雷器端子间的工频电压有效值 电力行业标准 D L T 6 2 0 1 9 9 7 交 流电气装置 的过电压保护和绝缘配合 _
20、8 5 3 4规定采用无间 隙金属氧化物避雷器作 为雷电过 电压保护装置时 , 规定避雷器的持续运行电压和额定 电压不应低于规 定的数值 , 如 : 对于中性点有效接地 2 2 0 k V系统 中, 避雷器的额定电压不应低于 0 7 5 U m , 持续运行 电压 , , 不低于: ; 对 于 中性点不接地 3 5 k V系统 中, 避雷 3 器的额定 电压不应低于 1 2 5 U , 持续运行 电压不低 于 U 。 2 5 3 避雷器参考电压 避雷器参考 电压 分为工频参考电压 U 和直流参考电压 U 。工频参考电压 。 ( p o w e r - f r e q u e n e y r e
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