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1、电气自动化专业英语翻译 12 章电分配 (电子配电)12.1 基本配电系统在发电厂和最后的配电点之间的这根导线被叫为基本配电系统。有几种方法用于在这两个点之间传送电力。两种非常普遍的方法是辐射型系统和闭路（循环）控制系统。 :12.1.1 辐射型系统术语放射来自单词散发，这表示从一个中心点出发或者发出。辐射型系统是一类起源于主电站并向各种分电站传递电能的电力传输系统。以它最简单的形式，一个辐射型系统由一座发电厂组成，它生产电能。电能被从发电机(或发电机组)传送到主电站，它们一般是那些发电厂的一部分，或者在发电厂附近。为长距离输电，在主电站将电压升高到较高的值。从主电站，几条线把电力传送到各个分
2、电站。为了在人口密集地区配电，在分电站将电压降低到合适的值。从分电站，线把电力传到配电变压器。这些变压器把电压降低到消费者需要的值。12.1.2 闭路控制系统闭路控制系统从主电站或者一个分电站启动，并且通过被服务地区成一个完整的环， 并且返回到起点。这导致从两个末端被供应的区域，允许部分在故障的情况下被隔绝。连接形成一个非常大的环，闭路控制系统的一个扩大的形式由几个主电站组成。12.2 消费者配电系统消费者使用传送在上述各点内的配电系统的类型取决于特殊安装的要求。 住宅用户一般使用最简单的类型。广告和工业体系随负荷要求而广泛变化。12.2.1 单相系统大多数单相系统从三相基础上提供。一台单相变
3、压器的初级连接到三相系统的一个相上。副边包含两个带中间接点的两个串联连接线圈以构成单相三线系统。这种安排普遍用于住宅用户和一些商业部门。示意图用图 12.1 显示。对住宅用户来说，服务导体安装在头顶或者地下。单身家庭和小的多家庭住宅在大厦外面安装电度表。从电度表中，导体连接主要分离点。图 12.2(a) 以及 12.2(b) 显示这次安排。 三个独立的分离点表示使于一个公共地。从主要分离点，导体给分支电路盘提供电源。对住宅用户有三种基本类型分支电路：一般照明电路、厨房装置和洗衣房电路以及各自的分支电路。个人的分支电路经常被用来提供集中供热系统和/或空调系统，水加热器和其他特别的负荷。12.2.
4、2 接地要求全部交流服务按照服务分离方法在供应方面要求接地。这根接地导线从组合系统和地面设备到接地电极来运行。 对于多家庭用户来说允许使用多达 6 个服务断开手段。 一根足够大小的单个的接地导线应该用于系统接地(参阅图 12.2(b) ).12.2.3 商业和工业生产设备商业和工业生产设备比小的住宅装置复杂。大公寓住宅区和公寓，虽然归类为住宅居住，经常使用商业风格的服务。一单相 3 线或者 4线服务可能被带入大楼，通常来自在地下。用户引入线导体终止于主要分离点。从这个点，导体连接每套公寓的个别电度表然后到更小的分离点提供过电流保护装置。分支电路盘一般在每套公寓里安装。馈电导体连结个人分离点到分
5、支电路盘。根据用户的数量，商业和(或)工业建筑可能有不止一个电度表。服务尺寸根据需求变化。服务通常是一个三相 4 线的系统。可得到的电压可能是 120/208 V 或者277/480V。如果系统提供 277/480 V，为了获得 120 V.,一台变压器必须被安装。如果建筑物覆盖括一个大的地区，建议服务安装在大楼的中心附近。这种安排使馈线和分支电路导体上的线路衰减减到最小。一些公共事业提供三相 3 线或者三相 4 线的德尔塔系统。 从 3 线三角形系统获得的普通电压可能是 240 V，440 V，或者 550 V。 由于这种安排，一台变压器必须用来获得 120 V。从 4 线三角形系统提供的那
6、些通常电源电压三相是是 240 V，单相时是 120 V。很多大的消费者购买初次电压的电能，变压器安装在他们的房屋（地基）上。 高达 15 千伏的三相电压经常被使用。这类装置的服务一般由金属小室组成叫作支局单元。 变压器或者安装在小室内或者在它附近。抽屉类型的隔离开关被在小室内安装。这些开关用来在维护或者修理期间把主开关或者断路器与提电分隔开。12.2.4 个消费者闭路控制系统虽然配电的辐射型系统或许从消费者属性上最常使用的传送系统，但是闭路控制系统也被应用。 两个系统的方框图在图 12.3(a) 以及12.3(b)说明。这些系统的几个变化量在工业里使用，但是在这里说明的系统显示基本的结构。当
7、安装任何系统时，过电流保护装置和接地一定要重点考虑。设计和安装这些系统的电工人员必须遵循 NEC 标准 和本地要求。12.2.5 次级/高电压配电大的工业公司可能发现在比 600 V 高的电压上配电是更经济的。基于安装类型和负载需要，可以采用高达 2300v 的电压。降压变压器安装在战略性（关键）位置上，降低电压到实用的工作值。高电压辐射型系统用图 12.4.显示。有时高电压(初级)系统可能是辐射型的，低电压(次级)系统可能被连结进一个环。 另一种方法是把初级和次级连接形成一个环。图 12.5(a) 以及图 12.5(b) 显示这些方法。 12.2.6 次级环闭路系统在变压器之间的点上把负荷和
8、这种次级导体连结起来是很方便的。这些导体被叫为次级结。按 NEC 第 450 款给出的具体要求涉及导体尺寸和过电流保护装置。12.3 电气系统的接地通常，大多数电气系统必须被接地。 接地的目的是限制被闪电，瞬间的浪涌和偶然的与高电压的接触引起的电压的大小。当接地故障发生时，为确保过流设备工作，必须设置系统接地以提供最小阻抗通路。电流在正常的操作期间不应该流过接地导线。直流电系统一般把接地导线在供电站连接系统，而不在个别的装置上。另一方面，交流电系统，必须在每个独立的服务的主要分离点的边上提供。关于接地的位置和方法的具体信息，参考 NEC 的第 250 条。12.4 电气设备的接地装入电子导体的
9、金属导管和容器必须被接地。如果非接地 (火线) 导体和没接地的金属外壳建立联系，电压将在外壳和地之间存在。这表现了潜在危险。将外壳和地建立联系的人将完成一条电路。电气装置的全部非电流传输的金属零件应该一同被紧紧地联结并且连接一个接地电极。 好的电子连续性应该保证被通过全部金属外壳。偶然的原因引起的电流将被通过金属外壳，接地导线和接地电极传导到大地。如果电流足够大，它将引起过电流设备开路。12.5 接地故障保护接地故障保护器(GFP)是一种当接地电流达到预设值时能够检测接地故障并断开电路的设备。接地故障电路断路器(GFCI) 是当非常小的电流流到地时断开电路的设备。没有方法预先确定偶然的（意外）
10、接地阻抗。大多数电路被 15A(安培) 或者更大的过电流设备保护。如果接地故障的阻抗足够低，这样的设备将断开电路。少于 15 A 的电流怎么样？已经证明小到 50 毫安的电流通过心脏、肺或大脑是致命的。暴露在潮湿或者振动环境中的电气设备可以有高的接地阻抗。在导体和设备的框架之间的电弧可能引起火灾，然而电流可能少于 1 安培。灰尘和/或水分引起的漏电流可能在导体和框架之间进行。便携式工具经常接地不良好，并且唯一的通向大地的路径就是通过操作者的身体。接地故障电路断路器被开发提供接地故障电流少于 15 A 的保护。GFCI 设计为按照双线电路工作，双线中的一根线接地。标准回路电压是 120 V 和
11、277 V。操作花费的时间依赖接地故障电流的值。 在电路被断开之前，10 mA 或更少的小电流可以有多达 5 s 的流动。 一个 20 mA 的电流将在少于 0.04 s 时间内引起 GFCI 操作。这种时间/电流元件提供足够安全范围没有讨厌的失误。GFCI 操作原理是相等数量的电流流过这两个导线。当接地故障发生时，一些电流流过火线而不流过接地线；它通过偶然地完成电路。GFCI 意识到在两电线之间的电流的值的不同，就断开电路。GFCIs 可能合并入断路器，安装在线上，或者合并进电源插座或者设备。 接地故障保护器一般被设计来用于商业和/或工业设备使用。他们对接地故障电流 2A(特别类型低达 50
12、 mA)到多达 2 000 A 提供保护。GFPs 一般被安装在主要，分支和/或反馈导体上。GFCIs 被安装在分支电路上。GFP 通常用于三线单相和三相电路，而 GFCI 用于两线单相电路。被安装在提供的导体上的接地故障保护器，必须附上全部电路导体，如果有的话也包括中性导体（不导电）。 当在正常状态下操作时，来自和到负荷的全部电流流过电路导体。 这些电流产生的电通量代数和为零。当一相对地的故障发生时，故障电流通过接地导线返回。 在这个条件下交变通量在传感器内产生。当故障电流达到一个预定值，磁通量引起继电器驱动一台断路器。有时 GFP 被安装在系统的接地导线上。在这个条件下，单元感应到在接地导
13、线里流动相对大地电流的量。当电流超过 GFP 的底座时，它将引起断路器打开。当电流超过 GFP 的设置值时，它将断路器断开。接地故障保护器实际上是一台特别设计的连接固态继电器的电流变压器。12.6 三相系统在正常的使用过程中的各种各样的三相系统将被描述。在理想的状况下，这些系统在完全平衡下操作，如果一种中性的导体已给出，它是零电流。在实际操作过程中，完全平衡的系统很少遇到。因此电力工程师，必须能在不平衡系统里计算电流和电压的值。单相负荷经常被从三相系统里提供。单相负载要求相当大地变化，使保持理想均衡实际上不可能。 在一个平衡的三相系统里，在 3 线内的电流是相等的。三相里的电流也相等。换句话说
14、，Iix = ILY = llz 和 Ip = Iv =Ip。 不过，如果, ILX / ILZ， 那么 Ipx Ipy Ipz 并且系统不平衡(参阅图 12.6).为了在一个不平衡的三相系统里计算线电流，在下列例子里的这种方法可能被使用。 例子 13 个纯电阻,单相负荷连接在一德尔塔结构横跨在三相上,在图 12.6.说明。负载 X 要求 30A，负载 Y 要求 50A，并且负载 Z 要求 80 A。通过每线计算电流。例子 1 中应用了在三角形连结的百分之 100 的功率因子。 由于不同的功率因子，相位角将从 120 变化。 对一个字母 Y 连接来说，线电流等于相电流。一些连接可能是单相和三相
15、负荷的合并。 在这些条件下，在那些三相负荷和单相负荷之间的那些相位角必须被考虑。12.7 荧光照明设备的谐波效应在美国和加拿大的大多数配电系统在 60 Hz.的频率上操作。某些类型的电气设备产生是供应频率的倍数的次级频率。 这些次级频率被叫为谐波。 例如，60 赫兹的二次谐波是 120 赫兹；3 次谐波是 180 赫兹，等等。交变通量通过变压器产生，用在荧光照明设备的镇流器内，产生180 赫兹的频率的电压。 这导致一额外的电流流入供应导体。在相导体内的电流的值通常大约是供应电流的百分之 25。 3 次 谐波电流增加到供应电流，在导体内引起一个更大的热效应。这增加的加热效应相当小，也许在百分之 3-5 附近，。对中性导体的影响十分不同。各相线路来的三次谐波电流叠加在一起，使中线电流大幅度升高。与如果 3 次谐波电流没存在相比，热效应增大了 75% 80%。注意： 当安装供电，导体和大的荧光负荷的分支电路导体时， 中性导体的大小应该至少等于相导体的。
