第四章三相交流電路及其應(yīng)用

第四章三相交流電路及其應(yīng)用第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源三相對稱電源的產(chǎn)生三相交流電由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。圖4-1是一臺三相交流發(fā)電機(jī)的示意圖它主要由定子（磁極）和轉(zhuǎn)子（電樞）組成。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有U1—U2，V1—V2，W1—W2三個，每一個繞組稱為一相，各相繞組匝數(shù)相等、結(jié)構(gòu)相同，它們在定子圓周上彼此相隔120°。三相繞組的始端分別用U1、V1、W1表示，末端分別用U2、V2、W2表示。這三相繞組分別稱為U相繞組、V相繞組、W相繞組。在原動機(jī)的帶動下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子沿逆時針方向以角速度ω旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子與定子間發(fā)生相對運(yùn)動，相當(dāng)于定子繞組在順時針方向上作切割磁力線運(yùn)動。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，三相繞組將分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于繞組完全對稱，互相在空間上相差120°，三相感應(yīng)電動勢最大值相等，頻率相同，但初相位相差120°。若以U相電動勢為參考量，則三相電動勢瞬時值表達(dá)式為（4-1）下一頁返回第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源由式（4-1）可畫出該三相電動勢的波形圖和相量圖，如圖4-2所示。由解析式、波形圖和相量圖均可看出：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的三相感應(yīng)電動勢，U相電動勢超前V相電動勢120°相位，V相電動勢超前W相電動勢120°相位，W相電動勢超前U相電動勢120°相位。三個電動勢到達(dá)最大值（或零）的先后次序叫做相序。上述的三個電動勢的相序是第一相（U相）→第二相（V相）→第三相（W相），這樣的相序叫正序。由相量圖可知，如果把三個電動勢的相量加起來，相量和為零。由波形圖可知，三相對稱電動勢在任一瞬間的代數(shù)和為零，即（4-2）下一頁返回上一頁第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源三相對稱電源繞組的聯(lián)接一、三相電源的星形聯(lián)結(jié)將發(fā)電機(jī)三相繞組的末端U2、V2、W2聯(lián)結(jié)在一點(diǎn)，三相繞組的始端U1、V1、W1分別與三相電源輸電線相聯(lián)，并通過該輸電線路將電能送往變、配電所或用電設(shè)備，這種接法稱為三相電源的星形聯(lián)結(jié)（或稱Y形聯(lián)結(jié)）。如圖4-3所示。圖中三個末端相聯(lián)結(jié)的點(diǎn)稱為中性點(diǎn)或零點(diǎn)，在線路上用符號“N”表示，從中性點(diǎn)引出的導(dǎo)線稱為中性線或零線。三相繞組的接線端子用U、V、W表示，從三相繞組始端U1、V1、W1引出的三根導(dǎo)線稱為相線，分別用L1、L2、L3表示，因?yàn)樗鼈兣c中性線之間有一定的電壓，所以俗稱火線。由三根相線和一根中性線所組成的輸電方式稱為三相四線制（通常在低壓配電中采用）；只由三根相線所組成的輸電方式稱為三相三線制（在高壓輸電工程中采用）。三相電源的星形聯(lián)結(jié)可以輸出兩種電壓：即相電壓和線電壓。上一頁返回下一頁第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源所謂相電壓，指每相繞組兩端的電壓，也就是各相線與中性線之間的電壓。三相相電壓的瞬時值分別用來表示，通用符號用表示；有效值分別用表示。因?yàn)槿齻€電動勢的最大值相等，頻率相同，彼此相位差均為120°，所以三個相電壓的最大值也相等，頻率也相同，各相電壓之間的相位差為120°，即三個相電壓是對稱的。線電壓是指各相繞組始端之間的電壓，也就是各相線之間的電壓。它的瞬時值用來表示，通用符號用表示；有效值分別用表示。與相電壓之間的關(guān)系類似，各線電壓之間相位差為120°，它們之間也是對稱的。根據(jù)相電壓與線電壓的定義，為U相電壓與V相電壓之間的電位差，同理可得、，即

（4-3）上一頁返回下一頁第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源由此可作出線電壓和相電壓的相量圖，如圖4-4所示。從圖中可以看出：各線電壓在相位上比各對應(yīng)的相電壓超前30°。又因?yàn)橄嚯妷菏菍ΨQ的，所以線電壓也是對稱的，即各線電壓之間的相位差也都是120°。從該圖可以推出同理可求，得出（4-4）

在工程技術(shù)上，一般用表示線電壓，用表示相電壓，則式（4-4）可歸納為（4-5）上一頁返回下一頁第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源從上述討論可歸納出三相電源星形聯(lián)結(jié)具有以下特點(diǎn)：（1）三相電動勢有效值相等，頻率相同，各相之間相位差為。（2）相電壓和線電壓各自對稱,各相電壓之間相位差為,各線電壓之間相位差也為。（3）線電壓是相電壓的倍，且超前對應(yīng)相電壓30°。由于三相電源的星形聯(lián)結(jié)可以輸出兩種電壓，所以使用范圍很廣。我國的低壓供電系統(tǒng)中，通常所說的380V、220V電壓，就是指電源成星形聯(lián)結(jié)時的線電壓和相電壓的有效值，它們之間就滿足的關(guān)系。二、三相電源的三角形聯(lián)結(jié)將發(fā)電機(jī)三相繞組始末端依次連接，構(gòu)成如圖4-5所示的閉合電路，并將三個連接點(diǎn)作為三相電源輸出點(diǎn)，向外引出三根相線，這種接法稱為三角形聯(lián)結(jié)（或稱Δ形聯(lián)結(jié)）。上一頁返回下一頁第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.1三相電源當(dāng)發(fā)電機(jī)繞組接成三角形時，由于每相繞組直接跨接在兩相線之間，所以線電壓等于相電壓，即（4-6）這種供電系統(tǒng)與星形聯(lián)結(jié)相比，只有一種電壓輸出，由于發(fā)電機(jī)三相繞組對稱，每相電壓數(shù)值相等，相位差為120°，任意兩相電壓的相量和與第三相電壓大小相等、方向相反。所以有（4-7）相量圖如圖4-6所示。由于三相電壓相量圖和為零，在三角形回路中就不會有電流。但如果一相繞組接反，導(dǎo)致三相繞組電壓相量和不為零，而為一相電壓的兩倍。由于發(fā)電機(jī)繞組阻抗小，三角形回路中將產(chǎn)生很大的環(huán)流，給發(fā)電機(jī)繞組帶來燒毀的危險。加之它只能輸出一種電壓，所以在工程技術(shù)上，三相電源的三角形聯(lián)結(jié)很少使用，大量使用的是星形聯(lián)結(jié)。上一頁返回第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析

4.2三相電路分析在三相電路中，一般情況下電源是對稱的，由三相電源供電的負(fù)載稱為三相負(fù)載。三相負(fù)載可以分為兩類：一類是對稱三相負(fù)載，如三相電動機(jī)、三相電阻爐等。對稱三相負(fù)載的特點(diǎn)是各相阻抗相等，即或阻抗模相等相位角相同，即另一類是不對稱三相負(fù)載，如三相照明電路即為典型不對稱三相電路。在用電系統(tǒng)中，三相負(fù)載也有兩種聯(lián)結(jié)方式：一種是星形聯(lián)結(jié)，也稱Y形聯(lián)結(jié)；另一種是三角形聯(lián)結(jié)，也稱形聯(lián)結(jié)。三相負(fù)載無論采用哪種聯(lián)結(jié)方式，三相電源端線中的電流稱為線電流，端線與端線間的電壓稱為線電壓；每相負(fù)載中通過的電流稱為負(fù)載的相電流，每相負(fù)載兩端的電壓稱為負(fù)載的相電壓。返回下一頁第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析

三相負(fù)載的星形聯(lián)接電路分析

圖4-7所示為三相負(fù)載的星形接法。圖中、、分別為三相負(fù)載阻抗；N‘為三相負(fù)載的中性點(diǎn)。通過中線可以將N’與三相電源中點(diǎn)N相連。從上圖中可以看出，由于輸電線路電阻很小，在輸電線路電阻可忽略不計時，負(fù)載的相電壓就是電源的相電壓，負(fù)載的線電壓也就是電源線電壓，所以星形聯(lián)結(jié)的負(fù)載上仍有（4-8）線電壓超前相電壓30°,負(fù)載的相電流就等于對應(yīng)的線電流。相電壓與相電流的關(guān)系為（4-9）

中性線電流：（4-10）上一頁返回下一頁第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析式中，——星形聯(lián)結(jié)三相負(fù)載線電壓，單位為伏特（V）；

——星形聯(lián)結(jié)每相負(fù)載兩端相電壓，單位為伏特（V）；

——分別為星形聯(lián)結(jié)時中性線和三相負(fù)載各相所通過的電流，單位為安培（A）；

1．負(fù)載對稱時的電路特點(diǎn)由于電源電壓對稱，當(dāng)三相負(fù)載對稱時，即，負(fù)載的三相電流也是對稱的，即電流大小相等、相位差依次為120°,如圖4-8所示為星形聯(lián)結(jié)三相對稱負(fù)載電流相量圖，可看出V相電流與W相電流的相量和與U相電流大小相等、方向相反，因此三相電流相量和為零，即（4-11）可見，在星形連接的三相負(fù)載對稱時，中性線無電流通過。此時完全可以把中性線省去，使三相四線制變?yōu)槿嗳€上一頁返回下一頁第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析制供電方式，電路如圖4-9所示。實(shí)際上三相電動機(jī)、三相電阻爐都是對稱三相負(fù)載，它們都可用三相三線制供電。當(dāng)負(fù)載按三相四線制(即有中性線)供電時，三相交流電的每一相就是一個單相電路。各相電壓與電流間的數(shù)量和相位關(guān)系可用上章所講的單相交流電路的方法處理。２．負(fù)載不對稱時電路分析在三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)中，不對稱是指至少有一個相的負(fù)載阻抗的?；蜃杩菇桥c其他兩相不相同。如果三相負(fù)載不對稱，則三相負(fù)載電流不相等，三個相電流的相量和不為零，中性線中則有電流通過。

如圖4-10所示，通過KCL和KVL可知：可得上一頁返回下一頁第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析例4-3將白熾燈照明電路按三相四線制星形聯(lián)結(jié)，如圖4-11所示，各白熾燈額定電壓220V，設(shè)U相負(fù)載與V相負(fù)載阻抗均為220Ω，而W相負(fù)載阻抗為20Ω，將它們接在380V的三相對稱電源上，若U相燈關(guān)閉，又將中性線斷開，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？解：U相關(guān)閉、中性線斷開，相當(dāng)于將V相和W相的白熾燈串聯(lián)于380V的線電壓中，此時兩負(fù)載的電流為

V相白熾燈電壓為

W相白熾燈電壓為可見，中性線斷開后，V相電壓升高很多，將白熾燈燒毀。而W相白熾燈電壓過低，無法正常工作。上一頁返回下一頁第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析例4-4在圖4-10所示的不對稱三相電路中，已知，，當(dāng)各相負(fù)載的額定電壓為220V，阻抗分別為。求各相負(fù)載實(shí)際承受的電壓。解：根據(jù)式（4-13）：

V=-62.86+j54.43=各相的相電壓分別為

上一頁返回下一頁第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析由計算結(jié)果可知：當(dāng)三相負(fù)載不對稱而又沒有中性線時，三相負(fù)載的相電壓也不對稱，U相、V相的相電壓遠(yuǎn)高于額定電壓，W相電壓遠(yuǎn)低于額定電壓，致使各相負(fù)載不能正常工作，甚至損壞。所以在不對稱三相負(fù)載的星形聯(lián)結(jié)中，中性線的作用非常重要，它可以保證三相不對稱負(fù)載各相電壓基本對稱，使各相用電設(shè)備正常運(yùn)行。因此在三相四線制電路中，為了確保中性線可靠地工作，中性線上不允許安裝開關(guān)和熔斷器或其它過流保護(hù)裝置。從考慮人身安全出發(fā)，中性線通常都應(yīng)良好接地。上一頁返回下一頁第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析三相負(fù)載形聯(lián)接電路分析將三相負(fù)載的始末端依次相連構(gòu)成閉合回路，然后將三個節(jié)點(diǎn)分別接在三相電源的三根相線上，這種接法稱為三相負(fù)載的三角形聯(lián)結(jié)，又稱Δ聯(lián)結(jié)，如圖4-12所示。由于電源電壓對稱，因此，三相負(fù)載的相電壓也是對稱的。若三相負(fù)載對稱，即，則負(fù)載的各相電流大小相等，相位差依次互為120°，相電流也對稱，即為對稱三相電路。由于三相電源電壓對稱，無論三相負(fù)載對稱與否，三相負(fù)載兩端的電壓都是對稱的。如果負(fù)載不對稱，則由圖4-13可得各相的相電流：（4-14）根據(jù)KCL，各線電流為（4-15）上一頁返回下一頁第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.2三相電路分析例4-5在380V的三相對稱電路中，將三只55Ω的電阻分別接成星形和三角形，試求兩種接法的：（1）線電壓；（2）相電壓；（3）線電流；（4）相電流。解：在星形聯(lián)結(jié)中

在三角形聯(lián)結(jié)中

從此例可以看出，在相同的三相電壓作用下，對稱負(fù)載做三角形聯(lián)結(jié)時的線電流是星形聯(lián)結(jié)時線電流的3倍。上一頁返回第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.3三相電路的功率根據(jù)能量守恒定律，若輸電線路損失忽略不計，電源輸出的總功率應(yīng)等于負(fù)載消耗的總功率，而三相負(fù)載的總功率又等于各相負(fù)載功率之和，即（4-16）根據(jù)單相交流電功率的計算公式（4-17）在三相負(fù)載對稱時（4-18）由式（4-17）和式（4-18）可得（4-19）式(4-19)是已知相電壓和相電流時計算功率的公式，對星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)的負(fù)載都適用。返回下一頁第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.3三相電路的功率下面分析已知線電壓和線電流時三相電路功率的計算公式。負(fù)載星形聯(lián)結(jié)時，代入（4-19）可得

負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)時，代入（4-19）可得

由此可見，在對稱三相負(fù)載電路中，無論采用哪種連接方式，其三相電路功率計算公式都是相同的，同理可求得無功功率和視在功率，即（4-20）

上面公式雖然對星形和三角形聯(lián)結(jié)的負(fù)載都適用，但不能認(rèn)為在線電壓相同的情況下，將負(fù)載由星形接法改成三角形接法時，它們所耗用的功率相等。例4-4可說明這個問題。上一頁返回下一頁第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.3三相電路的功率例4-6有一對稱三相負(fù)載，每相電阻R=3Ω，感抗XL=4Ω，分別將其接成星形和三角形，接在線電壓為380V的對稱三相電源上，如圖4-13所示。試求：（1）負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時的相電流、線電流及有功功率；（2）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時的相電流、線電流及有功功率。解：（1）負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時，負(fù)載相電壓為：各相負(fù)載阻抗為：各相相電流為：負(fù)載作星形聯(lián)結(jié)時，，所以線電流為：各相負(fù)載功率因素為：三相負(fù)載總有功功率為：（2）負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)時，相電壓等于線電壓，即為：因?yàn)槊肯嘧杩?，則相電流為：

上一頁返回下一頁第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.3三相電路的功率三角形聯(lián)結(jié)時，線電流是相電流的倍，即：三相負(fù)載總有功功率為：

從上面的計算可以看出：在同一三相電源作用下，同一對稱負(fù)載作三角形聯(lián)結(jié)的線電流和總有功功率是星形聯(lián)結(jié)時的3倍，對無功功率和視在功率也有相同的結(jié)論。所以選擇負(fù)載的聯(lián)結(jié)方式時，應(yīng)根據(jù)電源電壓和負(fù)載的額定電壓而定，如果負(fù)載的額定電壓等于電源的線電壓，應(yīng)采用三角形聯(lián)結(jié)；如果負(fù)載的額定電壓等于電源的相電壓，應(yīng)采用星形聯(lián)結(jié)。上一頁返回第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電目前電力工程上普遍采用三相制供電，因?yàn)槿嘀乒╇姳葐蜗嘀乒搽娪幸韵聨讉€方面的優(yōu)越性：在發(fā)電方面，三相交流發(fā)電機(jī)比相同尺寸的單相交流發(fā)電機(jī)容量大；在輸電方面，如果以同樣電壓將同樣大小的功率輸送到同樣距離，三相輸電線比單相輸電線節(jié)省材料；在用電設(shè)備方面，三相交流電動機(jī)比單相電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運(yùn)行特性好等等。因而三相制是目前世界各國的主要供電方式。生產(chǎn)、生活中所用的交流電一般都是由三相交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，并通過三相輸電線路，傳輸?shù)饺嘭?fù)載或單相負(fù)載上使用的。由發(fā)電廠、變電所、輸配電線路和電力用戶連接而成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)，該系統(tǒng)起著電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消耗的作用。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對電力的需求量日益增大，對供電的可靠性的要求越來越高，通常把許多城市的發(fā)電廠都并起來，形成大型的電力網(wǎng)絡(luò)，對電力進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和分配。返回下一頁第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電發(fā)電、輸電、變電概述為了節(jié)省燃料和運(yùn)輸費(fèi)用，大容量發(fā)電廠多建在燃料、水力資源豐富的地方，而電力用戶是分散的，往往又遠(yuǎn)離發(fā)電廠，因此需要建設(shè)較長的輸電線路進(jìn)行輸電；為了實(shí)現(xiàn)電能的經(jīng)濟(jì)傳輸和滿足用電設(shè)備對工作電壓的要求，需要建設(shè)升壓變電所和降壓變電所進(jìn)行變電；將電能送到城市、農(nóng)村和工礦企業(yè)后，需要經(jīng)過配電線路向各類電力用戶進(jìn)行配電。

1．發(fā)電發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠，簡稱電廠或電站。它將蘊(yùn)藏于自然界中的一次能源轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)其所利用的能源的不同，可分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠、地?zé)岚l(fā)電廠、太陽能發(fā)電廠和潮汐發(fā)電廠等多種類型。返回下一頁上一頁第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電一個電廠的裝機(jī)容量是電力生產(chǎn)規(guī)模大小的標(biāo)志，用千瓦（kW）或兆瓦（MW）表示。所謂裝機(jī)容量是一個電廠擁有發(fā)電機(jī)組的總功率。一般中、大型電廠，往往由多臺機(jī)組構(gòu)成，為了便于電力的集中輸出和集中控制，一個電廠所有機(jī)組發(fā)出的電力通常都聯(lián)并起來，形成集中的電力輸出，把每臺發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力進(jìn)行聯(lián)并，這個技術(shù)操作叫做并車。并車由專用的并車裝置來完成，分有自動的和手動的兩種。在現(xiàn)代化電廠中，都采用自動的并車裝置。并車的主要技術(shù)條件是：需并入電力網(wǎng)的發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電力，其頻率和相序應(yīng)與網(wǎng)路上的頻率和相序保持一致。把投入并車運(yùn)行的發(fā)電機(jī)從電力網(wǎng)上解脫出來，這一技術(shù)操作叫做解列。２．輸電電力網(wǎng)都采用高電壓、小電流輸送電力。上一頁返回下一頁第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電采用過高的電壓不一定恰當(dāng)，在設(shè)計時尚需就輸電容量和線路投資等綜合考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后決定所選用輸電電壓等級的高低。一般說來，傳輸?shù)墓β视螅瑐鬏斁嚯x愈遠(yuǎn)時，選擇較高的電壓等級比較有利。目前，在我國電力系統(tǒng)中，220kV及以上電壓等級多用于大型電力系統(tǒng)的主干線；110kV多用于中小型電力系統(tǒng)的主干線及大型電力系統(tǒng)的二次網(wǎng)絡(luò)；35kV多用于大型工業(yè)企業(yè)內(nèi)部電力網(wǎng)，也廣泛用于農(nóng)村電力網(wǎng)；10kV是城鄉(xiāng)電網(wǎng)最常用的高壓配電電壓，當(dāng)負(fù)荷中擁有較多的6kV高壓用電設(shè)備時，也可考慮采用6kV配電方案；3kV僅限于工業(yè)企業(yè)內(nèi)部采用；380/220V多作為工業(yè)企業(yè)的低壓配電電壓。３．變電即變換電網(wǎng)的電壓等級。要使不同電壓等級的線路聯(lián)成整個上一頁返回下一頁第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電網(wǎng)絡(luò)，需要通過變電設(shè)備統(tǒng)一電壓等級來進(jìn)行銜接。在大型電力系統(tǒng)中，通常設(shè)有一個或幾個變電中心，稱為中心變電站。變電中心的使命是指揮、調(diào)度和監(jiān)視整個電網(wǎng)（或一大區(qū)域）的電力運(yùn)行，進(jìn)行有效的保護(hù)，并有效地控制故障的蔓延，以確保整個電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定與安全。變電分為輸電電壓的變換和配電電壓的變換，前者通常稱為變電站，或稱一次變電站，主要是為輸電需要而進(jìn)行電壓變換，但也兼有變換配電電壓的設(shè)備；后者通常稱為變配電站（所），或稱二次變電站，主要是為配電需要而進(jìn)行電壓變換，一般只設(shè)置變換配電電壓的設(shè)備；電力從電廠到用戶，電壓要經(jīng)過多級變換。經(jīng)過變電而把電壓升高的，稱為升壓；把電壓降低的，稱為降壓。用來升降電壓的變壓器稱為電力電壓器。習(xí)慣上高壓配電線路末端變電的電力變壓器，稱為配電變壓器。上一頁返回下一頁第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電工業(yè)企業(yè)配電的基本知識電力的分配,簡稱配電.為配電服務(wù)的設(shè)備和線路,分別稱為配電設(shè)備和配電線路;配電線路上的電壓等級,簡稱配電電壓。工業(yè)、企業(yè)都有中央變電所和車間變電所（小規(guī)模的企業(yè)往往只有一個變電所），中央變電所接受送來的電能，然后分配到各車間，再由車間變電所或配電箱將電能分配給各用電設(shè)備。１．高壓配電和低壓配電配電電壓的高低，通常決定于用戶的分布、用電性質(zhì)、負(fù)載密度和特殊要求等情況。常用的高壓配電電壓有3kV、6kV和10kV三種，低壓配電電壓為380/220V。用電量大的用戶，也有需用35kV高壓或110kV超高壓直接供電的。大多數(shù)用戶是由10kV或6kV高壓供電，或380/220V低壓供電。從車間變電所或配電箱（配電板）到用電設(shè)備的線路屬于低壓配電線路。低壓配電線路的連接方式主要是放射式和樹干式兩種，如圖4-14所示。上一頁返回下一頁第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電放射式適用于負(fù)載比較分散而各個負(fù)載點(diǎn)又具有相當(dāng)大的集中負(fù)載情況，這種配電方式的最大優(yōu)點(diǎn)是供電可靠，維修方便，某一配電線路發(fā)生故障時不會影響其他線路；樹干式適用于負(fù)載集中，同時各個負(fù)載點(diǎn)位于變電所或配電箱的同一側(cè)，其間距離較短或負(fù)載比較均勻地分布在一條線路上的情況，這種線路比較經(jīng)濟(jì)，但當(dāng)干線發(fā)生故障時，接在它上面的所有設(shè)備都要受影響。２．供電級別根據(jù)用戶用電的性質(zhì)和要求不同，供電部門把用戶的負(fù)荷（也稱負(fù)載）分為三級：（１）一級負(fù)荷突然停電將會造成人員傷亡或主要設(shè)備將遭受損壞且長期難以修復(fù)，或?qū)窠?jīng)濟(jì)帶來巨大損失的，如煉鋼廠、石油提煉廠、礦井和大型醫(yī)院等。

上一頁返回下一頁第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.4發(fā)電、輸電及工業(yè)企業(yè)配電對一級負(fù)荷用戶所提供的電力應(yīng)來自兩個一次變電站（至少是來自一個一次變電站的兩臺變壓器），同時，電力饋送必須采用雙端（即雙回路）的專線線路供電。（２）二級負(fù)荷突然停電將會造成大量產(chǎn)品(或工件),報廢,或?qū)е聫?fù)雜的生產(chǎn)過程出現(xiàn)長期混亂,或因處理不當(dāng)而發(fā)生人身和設(shè)備事故,或致使生產(chǎn)上遭受重大損失的,如抗菌素制造廠、水泥廠大窯和化纖廠等。對二級負(fù)荷用戶所提供的電力應(yīng)來自兩個二次變電站（至少是來自一個二次變電站的兩臺變壓器），同時，電力的饋送必須采用雙端線路（即雙回路）供電。（３）三級負(fù)荷除一、二級負(fù)荷以外的其他用戶，均屬三級負(fù)荷。對三級負(fù)荷所提供的電力，允許因電力輸配電系統(tǒng)出現(xiàn)故障而暫時停電。上一頁返回第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.5安全用電隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，電能在人們生產(chǎn)和日常生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了有效安全使用電能，除了認(rèn)識和掌握電的性能和它的客觀規(guī)律外，還必須了解安全用電知識、技術(shù)及措施。如果對于電能及其電氣設(shè)備使用不合理、安裝不妥當(dāng)、維修不及時或違反電氣操作的基本規(guī)程等，則可能造成停電停產(chǎn)、損壞設(shè)備、引起火災(zāi)、發(fā)生觸電等事故。因此，研究觸電事故的原因、現(xiàn)象和預(yù)防措施，提高安全用電的技術(shù)理論水平，對于確保安全用電，避免各種用電事故的發(fā)生是非常重要的。返回下一頁第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.5安全用電觸電１．觸電的方式觸電事故是人體觸及帶電體的事故，是電氣事故中最為常見的事故。研究觸電事故是電氣安全的主要任務(wù)之一。（１）單相觸電

如圖4-15所示。單相觸電是指人體站在地面或其它接地體上時，人體的某一部位觸及一相帶電體的觸電事故。對于高壓帶電體，人體雖未直接接觸，但由于超過安全距離，高電壓對人體放電造成單相接地而引起的觸電，也屬于單相觸電。大部分觸電事故是單相觸電。單相觸電的危險程度與電網(wǎng)運(yùn)行方式有關(guān)。（２）兩相觸電

如圖4-16所示，當(dāng)人體兩處同時接觸兩相帶電體造成觸電事故返回下一頁上一頁第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.5安全用電叫做兩相觸電事故。這時作用于人體上的電壓等于線電壓，這種觸電是非常危險的。（３）跨步電壓觸電跨步電壓觸電是指當(dāng)一根電線落在地上，此電線之落地點(diǎn)為圓心，20米以內(nèi)地面有許多同心圓，這些圓周上的電壓是各不相同的（即電位差）。離圓心越近電壓越高，離遠(yuǎn)的則低。當(dāng)人走進(jìn)圓心10米以內(nèi)，雙腳邁開時（約0.8米），勢必出現(xiàn)電位差，這就叫跨步電壓。電流從電位高的一腳進(jìn)入，由電位低的一腳流出，通過人體使人觸電。（４）雷擊觸電雷雨云對地面突出物產(chǎn)生放電，它是一種特殊的觸電方式。雷擊感應(yīng)電壓高達(dá)幾十~幾百萬伏，其能量可把建筑物摧毀，使可燃物燃燒，把電力線，用電設(shè)備擊穿、燒毀，上一頁返回下一頁第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.5安全用電造成人身傷亡，危害性極大。目前，一般通過避雷設(shè)施將強(qiáng)大的電流引入地下，避免雷電的危害。２．觸電對人體的傷害當(dāng)人體觸及帶電體，或與高壓帶電體之間的距離小于放電距離，以及帶電操作不當(dāng)時所引起的強(qiáng)烈電弧，都會使人身體一部分或全身受到電的刺激或傷害，以上這些情況，稱之為觸電。觸電可分為電擊和電傷兩種。（１）電擊電擊是指電流通過人體內(nèi)部器官所產(chǎn)生的對人體的傷害。人（２）電傷電流的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)或機(jī)械效應(yīng)對人外部造成的局部傷害，而且往往在肌體上留下傷痕。包括電弧燒傷、燙傷、電烙印等都稱電傷。上一頁返回下一頁第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.5安全用電保護(hù)接地與接零為了保護(hù)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，防止人身觸電事故發(fā)生，根據(jù)不同情況，電氣設(shè)備?？刹捎帽Ｗo(hù)接地或保護(hù)接零措施。１．保護(hù)接地為了防止電氣設(shè)備外露的不帶電導(dǎo)體意外帶電造成危險，將該電氣設(shè)備經(jīng)保護(hù)接地線與深埋在地下的接地體緊密連接起來的做法叫保護(hù)接地。對于中性點(diǎn)不接地的供電系統(tǒng)，例如當(dāng)電動機(jī)的某相繞組因絕緣破壞而與外殼相碰時，如圖4-17所示,由于其外殼與大地有良好接觸，所以人體觸及帶電的外殼時，僅僅相當(dāng)于一條電阻很大的（大于1kΩ）與接地體并聯(lián)的支路，而接地體電阻R（規(guī)定不大于4Ω）很小，人體中幾乎無電流流過，避免了單相觸電事故的發(fā)生。上一頁返回下一頁第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日4.5安全用電由于絕緣破壞或其它原因而可能呈現(xiàn)危險電壓的金屬部分，都應(yīng)采取保護(hù)接地措施。如電機(jī)、變壓器、開關(guān)設(shè)備、照明器具及其它電氣設(shè)備的金屬外殼都應(yīng)予以接地。一般低壓系統(tǒng)中，保護(hù)接地電阻值應(yīng)小于4歐姆。２．保護(hù)接零保護(hù)接零就是將電氣設(shè)備的金屬外殼與零線可靠連接。對中性點(diǎn)接地的供電系統(tǒng)，電氣設(shè)備保護(hù)接零以后，如果電器內(nèi)部一相絕緣損壞而碰殼時，則該相短路，引起很大的短路電流將使電路中的熔斷器或繼電保護(hù)設(shè)備動作，將故障從電源切除，從而防止了觸電危險。如圖4-18所示。隨著家用電器使用的日益廣泛，防止家用電器設(shè)備因漏電而出現(xiàn)使人觸電事故非常重要。若知道三相四線制電源中性點(diǎn)不接地，用電器應(yīng)采用保護(hù)接地措施；若三相四線制電源中性點(diǎn)接地，則采用保護(hù)接零措施。此外要使用漏電保護(hù)裝置，其上一頁返回下一頁