第四章三相交流电路及其应用精选文档.ppt

第四章三相交流电路及其应用本讲稿第一页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 4.1.14.1.1三相对称电源的产生三相对称电源的产生 三相交流电由三相交流发电机产生。三相交流电由三相交流发电机产生。图图4-14-1是一台三相交流发电机的示是一台三相交流发电机的示意图它主要由定子（磁极）和转子（电枢）组成。发电机的转子绕组有意图它主要由定子（磁极）和转子（电枢）组成。发电机的转子绕组有U1U2U1U2，V1V2V1V2，W1W2W1W2三个，每一个绕组称为一相，各相绕组匝数相等、三个，每一个绕组称为一相，各相绕组匝数相等、结构相同，它们在定子圆周上彼此相隔结构相同，它们在定子圆周上彼此相隔120120。三相绕组的始端分别用。三相绕组的始端分别用U1U1、V1V1、W1W1表示，末端分别用表示，末端分别用U2U2、V2V2、W2W2表示。这三相绕组分别称为表示。这三相绕组分别称为U U相绕组、相绕组、V V相绕相绕组、组、W W相绕组。相绕组。在原动机的带动下，发电机转子沿逆时针方向以角速度在原动机的带动下，发电机转子沿逆时针方向以角速度旋转时，转旋转时，转子与定子间发生相对运动，相当于定子绕组在顺时针方向上作切割磁子与定子间发生相对运动，相当于定子绕组在顺时针方向上作切割磁力线运动。力线运动。根据电磁感应定律，三相绕组将分别产生感应电动势根据电磁感应定律，三相绕组将分别产生感应电动势 。由于绕组完全对称，互相在空间上相差。由于绕组完全对称，互相在空间上相差120120，三相感应电动势最，三相感应电动势最大值相等，频率相同，但初相位相差大值相等，频率相同，但初相位相差120120。若以。若以U U相电动势相电动势 为参考为参考量，则三相电动势瞬时值表达式为量，则三相电动势瞬时值表达式为（4-14-1）下一页返回本讲稿第二页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 由式（由式（4-14-1）可画出该三相电动势的波形图和相量图，）可画出该三相电动势的波形图和相量图，如图如图4-24-2所示。所示。由解析式、波形图和相量图均可看出：发电机产生的三相感应电动由解析式、波形图和相量图均可看出：发电机产生的三相感应电动势，势，U U相电动势超前相电动势超前V V相电动势相电动势120120相位，相位，V V相电动势超前相电动势超前W W相电动势相电动势120120相位，相位，W W相电动势超前相电动势超前U U相电动势相电动势120120相位。相位。三个电动势到达最大值（或零）的先后次序叫做相序。上述的三个电动三个电动势到达最大值（或零）的先后次序叫做相序。上述的三个电动势的相序是第一相（势的相序是第一相（U U相）相）第二相（第二相（V V相）相）第三相（第三相（W W相），这样的相序相），这样的相序叫正序。由相量图可知，如果把三个电动势的相量加起来，相量和为零。叫正序。由相量图可知，如果把三个电动势的相量加起来，相量和为零。由波形图可知，三相对称电动势在任一瞬间的代数和为零，即由波形图可知，三相对称电动势在任一瞬间的代数和为零，即 （4-24-2）下一页返回上一页本讲稿第三页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 4.1.24.1.2三相对称电源绕组的联接三相对称电源绕组的联接 一、三相电源的星形联结一、三相电源的星形联结 将发电机三相绕组的末端将发电机三相绕组的末端U2U2、V2V2、W2W2联结在一点，三相绕组的始端联结在一点，三相绕组的始端U1U1、V1V1、W1W1分别与三相电源输电线相联，并通过该输电线路将电能送分别与三相电源输电线相联，并通过该输电线路将电能送往变、配电所或用电设备，这种接法称为三相电源的星形联结（或称往变、配电所或用电设备，这种接法称为三相电源的星形联结（或称Y Y形联结）。形联结）。如图如图4-34-3所示所示。图中三个末端相联结的点称为中性点或。图中三个末端相联结的点称为中性点或零点，在线路上用符号零点，在线路上用符号“N”N”表示，从中性点引出的导线称为中性线或表示，从中性点引出的导线称为中性线或零线。三相绕组的接线端子用零线。三相绕组的接线端子用U U、V V、W W表示，从三相绕组始端表示，从三相绕组始端U1U1、V1V1、W1W1引出的三根导线称为相线，分别用引出的三根导线称为相线，分别用L1L1、L2L2、L3L3表示，因为它们与中性线之表示，因为它们与中性线之间有一定的电压，所以俗称火线。间有一定的电压，所以俗称火线。由三根相线和一根中性线所组成的输电方式称为三相四线制（通常在由三根相线和一根中性线所组成的输电方式称为三相四线制（通常在低压配电中采用）；只由三根相线所组成的输电方式称为三相三线制低压配电中采用）；只由三根相线所组成的输电方式称为三相三线制（在高压输电工程中采用）。（在高压输电工程中采用）。三相电源的星形联结可以输出两种电压：即相电压和线电压。三相电源的星形联结可以输出两种电压：即相电压和线电压。上一页返回下一页本讲稿第四页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 所谓相电压，指每相绕组两端的电压，也就是各相线与中性线之间的电所谓相电压，指每相绕组两端的电压，也就是各相线与中性线之间的电压。三相相电压的瞬时值分别用压。三相相电压的瞬时值分别用 来表示，通用符号用来表示，通用符号用 表示；有效值分别用表示；有效值分别用 表示。因为三个电动势的最大值相等，表示。因为三个电动势的最大值相等，频率相同，彼此相位差均为频率相同，彼此相位差均为120120，所以三个相电压的最大值也相等，所以三个相电压的最大值也相等，频率也相同，各相电压之间的相位差为频率也相同，各相电压之间的相位差为120120，即三个相电压是对称的。，即三个相电压是对称的。线电压是指各相绕组始端之间的电压，也就是各相线之间的电压。它的瞬时线电压是指各相绕组始端之间的电压，也就是各相线之间的电压。它的瞬时值用值用 来表示，通用符号用来表示，通用符号用 表示；有效值分别用表示；有效值分别用 表示。与相电压之间的关系类似，各线电压之间相位差为表示。与相电压之间的关系类似，各线电压之间相位差为120120，它们之间，它们之间也是对称的。也是对称的。根据相电压与线电压的定义，根据相电压与线电压的定义，为为U U相电压相电压 与与V V相电压相电压 之间的电位差，同理之间的电位差，同理可得可得 、，即，即 （4-34-3）上一页返回下一页本讲稿第五页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 由此可作出线电压和相电压的相量图，如由此可作出线电压和相电压的相量图，如图图4-44-4所示。从图中可以看所示。从图中可以看出：各线电压在相位上比各对应的相电压超前出：各线电压在相位上比各对应的相电压超前3030。又因为相电压。又因为相电压是对称的，所以线电压也是对称的，即各线电压之间的相位差也都是是对称的，所以线电压也是对称的，即各线电压之间的相位差也都是120120。从该图可以推出从该图可以推出 同理可求同理可求 ，得出，得出 （4-44-4）在工程技术上，一般用在工程技术上，一般用 表示线电压，用表示线电压，用 表示相电压，则式（表示相电压，则式（4-44-4）可归）可归纳为纳为 （4-54-5）上一页返回下一页本讲稿第六页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 从上述讨论可归纳出三相电源星形联结具有以下特点：从上述讨论可归纳出三相电源星形联结具有以下特点：（1 1）三相电动势有效值相等，频率相同，各相之间相位差为。）三相电动势有效值相等，频率相同，各相之间相位差为。（2 2）相电压和线电压各自对称）相电压和线电压各自对称,各相电压之间相位差为各相电压之间相位差为,各线电压之间相位差各线电压之间相位差也为。也为。（3 3）线电压是相电压的倍，且超前对应相电压）线电压是相电压的倍，且超前对应相电压3030。由于三相电源的星形联结可以输出两种电压，所以使用范围很广。由于三相电源的星形联结可以输出两种电压，所以使用范围很广。我国的低压供电系统中，通常所说的我国的低压供电系统中，通常所说的380V380V、220V220V电压，就是指电源电压，就是指电源成星形联结时的线电压和相电压的有效值，它们之间就满足成星形联结时的线电压和相电压的有效值，它们之间就满足 的关系。的关系。二、三相电源的三角形联结二、三相电源的三角形联结 将发电机三相绕组始末端依次连接，构成将发电机三相绕组始末端依次连接，构成如图如图4-54-5所示所示的闭合电路，并将的闭合电路，并将三个连接点作为三相电源输出点，向外引出三根相线，这种接法称三个连接点作为三相电源输出点，向外引出三根相线，这种接法称为三角形联结（或称为三角形联结（或称形联结）。形联结）。上一页返回下一页本讲稿第七页，共五十六页4.14.1三相电源三相电源 当发电机绕组接成三角形时，由于每相绕组直接跨接在两相线之间，当发电机绕组接成三角形时，由于每相绕组直接跨接在两相线之间，所以线电压等于相电压，即所以线电压等于相电压，即 （4-64-6）这种供电系统与星形联结相比，只有一种电压输出，由于发电机三相这种供电系统与星形联结相比，只有一种电压输出，由于发电机三相绕组对称，每相电压绕组对称，每相电压 数值相等，相位差为数值相等，相位差为120120，任意，任意两相电压的相量和与第三相电压大小相等、方向相反。两相电压的相量和与第三相电压大小相等、方向相反。所以有所以有 （4-74-7）相量图如相量图如图图4-64-6所示。所示。由于三相电压相量图和为零，在三角形回路中就不会有电流。但如由于三相电压相量图和为零，在三角形回路中就不会有电流。但如果一相绕组接反，导致三相绕组电压相量和不为零，而为一相电压果一相绕组接反，导致三相绕组电压相量和不为零，而为一相电压的两倍。由于发电机绕组阻抗小，三角形回路中将产生很大的环流，的两倍。由于发电机绕组阻抗小，三角形回路中将产生很大的环流，给发电机绕组带来烧毁的危险。加之它只能输出一种电压，所以在给发电机绕组带来烧毁的危险。加之它只能输出一种电压，所以在工程技术上，三相电源的三角形联结很少使用，大量使用的是星形工程技术上，三相电源的三角形联结很少使用，大量使用的是星形联结。联结。上一页返回本讲稿第八页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 4.24.2三相电路分析三相电路分析 在三相电路中，一般情况下电源是对称的，由三相电源供电的负载称为三相负在三相电路中，一般情况下电源是对称的，由三相电源供电的负载称为三相负载。三相负载可以分为两类：一类是对称三相负载，如三相电动机、三相电阻载。三相负载可以分为两类：一类是对称三相负载，如三相电动机、三相电阻炉等。对称三相负载的特点是各相阻抗相等，即炉等。对称三相负载的特点是各相阻抗相等，即 或阻抗模相等相位角相同，即或阻抗模相等相位角相同，即 另一类是不对称三相负载，如三相照明电路即为典型不对称三相电另一类是不对称三相负载，如三相照明电路即为典型不对称三相电路。在用电系统中，三相负载也有两种联结方式：一种是星形联结，路。在用电系统中，三相负载也有两种联结方式：一种是星形联结，也称也称Y Y形联结；另一种是三角形联结，也称形联结。形联结；另一种是三角形联结，也称形联结。三相负载无论采用哪种联结方式，三相电源端线中的电流称为线电流，端线与三相负载无论采用哪种联结方式，三相电源端线中的电流称为线电流，端线与端线间的电压称为线电压；每相负载中通过的电流称为负载的相电流，每相负端线间的电压称为线电压；每相负载中通过的电流称为负载的相电流，每相负载两端的电压称为负载的相电压。载两端的电压称为负载的相电压。返回下一页本讲稿第九页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 4.2.14.2.1三相负载的星形联接电路分析三相负载的星形联接电路分析 图图4-74-7所示所示为三相负载的星形接法。图中为三相负载的星形接法。图中 、分别为分别为三相负载阻抗；三相负载阻抗；NN为三相负载的中性点。通过中线可以将为三相负载的中性点。通过中线可以将NN与三相电源与三相电源中点中点N N相连。相连。从上图中可以看出，由于输电线路电阻很小，在输电线路电阻可忽从上图中可以看出，由于输电线路电阻很小，在输电线路电阻可忽略不计时，负载的相电压就是电源的相电压，负载的线电压也就是略不计时，负载的相电压就是电源的相电压，负载的线电压也就是电源线电压，所以星形联结的负载上仍有电源线电压，所以星形联结的负载上仍有 （4-84-8）线电压超前相电压线电压超前相电压30,30,负载的相电流就等于对应的线电流。相电压与相电流的关负载的相电流就等于对应的线电流。相电压与相电流的关系为系为 （4-94-9）中性线电流：中性线电流：（4-104-10）上一页返回下一页本讲稿第十页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 式中，式中，星形联结三相负载线电压，单位为伏特（星形联结三相负载线电压，单位为伏特（V V）；）；星形联结每相负载两端相电压，单位为伏特（星形联结每相负载两端相电压，单位为伏特（V V）；）；分别为星形联结时中性线和三相负载各相所通过的电流，分别为星形联结时中性线和三相负载各相所通过的电流，单位为安培（单位为安培（A A）；）；1 1负载对称时的电路特点负载对称时的电路特点 由于电源电压对称，当三相负载对称时，即，负载的三相电流也由于电源电压对称，当三相负载对称时，即，负载的三相电流也是对称的，即电流大小相等、相位差依次为是对称的，即电流大小相等、相位差依次为120,120,如如图图4-84-8所示为所示为星形联结三相对称负载电流相量图，可看出星形联结三相对称负载电流相量图，可看出V V相电流与相电流与W W相电流的相量相电流的相量和与和与U U相电流大小相等、方向相反，因此三相电流相量和为零，即相电流大小相等、方向相反，因此三相电流相量和为零，即 （4-114-11）可见，在星形连接的三相负载对称时，中性线无电流通过。此时完全可以把中可见，在星形连接的三相负载对称时，中性线无电流通过。此时完全可以把中性线省去，使三相四线制变为三相三线性线省去，使三相四线制变为三相三线上一页返回下一页本讲稿第十一页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 制供电方式，电路制供电方式，电路如图如图4-94-9所示所示。实际上三相电动机、三相电阻炉都是对。实际上三相电动机、三相电阻炉都是对称三相负载，它们都可用三相三线制供电。称三相负载，它们都可用三相三线制供电。当负载按三相四线制当负载按三相四线制(即有中性线即有中性线)供电时，三相交流电的每一相就是供电时，三相交流电的每一相就是一个单相电路。各相电压与电流间的数量和相位关系可用上章所讲的一个单相电路。各相电压与电流间的数量和相位关系可用上章所讲的单相交流电路的方法处理。单相交流电路的方法处理。负载不对称时电路分析负载不对称时电路分析 在三相负载的星形联结中，不对称是指至少有一个相的负载阻抗在三相负载的星形联结中，不对称是指至少有一个相的负载阻抗的模或阻抗角与其他两相不相同。如果三相负载不对称，则三相的模或阻抗角与其他两相不相同。如果三相负载不对称，则三相负载电流不相等，三个相电流的相量和不为零，中性线中则有电负载电流不相等，三个相电流的相量和不为零，中性线中则有电流通过。流通过。如图如图4-104-10所示所示，通过，通过KCLKCL和和KVLKVL可知：可知：可得可得上一页返回下一页本讲稿第十二页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 例例4-34-3将白炽灯照明电路按三相四线制星形联结，将白炽灯照明电路按三相四线制星形联结，如图如图4-114-11所示所示，各白，各白炽灯额定电压炽灯额定电压220V220V，设，设U U相负载相负载 与与V V相负载相负载 阻阻 抗均抗均为为220220，而，而W W相负载阻抗相负载阻抗 为为2020，将它们接在，将它们接在380V380V的三相对称电的三相对称电源上，若源上，若U U相灯关闭，又将中性线断开，会产生什么现象？相灯关闭，又将中性线断开，会产生什么现象？解：解：U U相关闭、中性线断开，相当于将相关闭、中性线断开，相当于将V V相和相和W W相的白炽灯串联于相的白炽灯串联于380V380V的线电压中，此时两负载的电流为的线电压中，此时两负载的电流为 V V相白炽灯电压为相白炽灯电压为 W W相白炽灯电压为相白炽灯电压为 可见，中性线断开后，可见，中性线断开后，V V相电压升高很多，将白炽灯烧毁。而相电压升高很多，将白炽灯烧毁。而W W相白炽相白炽灯电压过低，无法正常工作。灯电压过低，无法正常工作。上一页返回下一页本讲稿第十三页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 例例4-44-4在在图图4-104-10所示的不对称三相电路中，已知所示的不对称三相电路中，已知 ，当各相负载的额定电压为当各相负载的额定电压为220V220V，阻抗分别为，阻抗分别为 。求各相负载实际承受的电压。求各相负载实际承受的电压。解：根据式（解：根据式（4-134-13）：）：V=-62.86+j54.43=V=-62.86+j54.43=各相的相电压分别为各相的相电压分别为 上一页返回下一页本讲稿第十四页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 由计算结果可知：当三相负载不对称而又没有中性线时，三相负载的由计算结果可知：当三相负载不对称而又没有中性线时，三相负载的相电压也不对称，相电压也不对称，U U相、相、V V相的相电压远高于额定电压，相的相电压远高于额定电压，W W相电压远低相电压远低于额定电压，致使各相负载不能正常工作，甚至损坏。于额定电压，致使各相负载不能正常工作，甚至损坏。所以在不对称三相负载的星形联结中，中性线的作用非常重要，它可以保证所以在不对称三相负载的星形联结中，中性线的作用非常重要，它可以保证三相不对称负载各相电压基本对称，使各相用电设备正常运行。因此在三相四三相不对称负载各相电压基本对称，使各相用电设备正常运行。因此在三相四线制电路中，为了确保中性线可靠地工作，中性线上不允许安装开关和熔断器线制电路中，为了确保中性线可靠地工作，中性线上不允许安装开关和熔断器或其它过流保护装置。从考虑人身安全出发，中性线通常都应良好接地。或其它过流保护装置。从考虑人身安全出发，中性线通常都应良好接地。上一页返回下一页本讲稿第十五页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 4.2.24.2.2三相负载形联接电路分析三相负载形联接电路分析 将三相负载的始末端依次相连构成闭合回路，然后将三个节点分别接在三相电将三相负载的始末端依次相连构成闭合回路，然后将三个节点分别接在三相电源的三根相线上，这种接法称为三相负载的三角形联结，又称源的三根相线上，这种接法称为三相负载的三角形联结，又称联结，联结，如图如图4-4-1212所示所示。由于电源电压对称，因此，三相负载的相电压也是对称的。若三相负由于电源电压对称，因此，三相负载的相电压也是对称的。若三相负载对称，即，则负载的各相电流大小相等，相位差依次互为载对称，即，则负载的各相电流大小相等，相位差依次互为120120，相电流也对称，即为对称三相电路。相电流也对称，即为对称三相电路。由于三相电源电压对称，无论三相负载对称与否，三相负载两端的电压都由于三相电源电压对称，无论三相负载对称与否，三相负载两端的电压都是对称的。如果负载不对称，则由是对称的。如果负载不对称，则由图图4-134-13可得各相的相电流：可得各相的相电流：（4-144-14）根据根据KCLKCL，各线电流为，各线电流为 （4-154-15）上一页返回下一页本讲稿第十六页，共五十六页4.24.2三相电路分析三相电路分析 例例4-54-5在在380V380V的三相对称电路中，将三只的三相对称电路中，将三只5555的电阻分别接成星形和三角的电阻分别接成星形和三角形，试求两种接法的：（形，试求两种接法的：（1 1）线电压；（）线电压；（2 2）相电压；（）相电压；（3 3）线电流；）线电流；（4 4）相电流。）相电流。解：在星形联结中解：在星形联结中 在三角形联结中在三角形联结中 从此例可以看出，在相同的三相电压作用下，对称负载做三角形联结时的从此例可以看出，在相同的三相电压作用下，对称负载做三角形联结时的线电流是星形联结时线电流的线电流是星形联结时线电流的3 3倍。倍。上一页返回本讲稿第十七页，共五十六页4.34.3三相电路的功率三相电路的功率 根据能量守恒定律，若输电线路损失忽略不计，电源输出的总功率应根据能量守恒定律，若输电线路损失忽略不计，电源输出的总功率应等于负载消耗的总功率，而三相负载的总功率又等于各相负载功率之等于负载消耗的总功率，而三相负载的总功率又等于各相负载功率之和，即和，即 （4-164-16）根据单相交流电功率的计算公式根据单相交流电功率的计算公式 （4-174-17）在三相负载对称时在三相负载对称时 （4-184-18）由式（由式（4-174-17）和式（）和式（4-184-18）可得）可得 （4-194-19）式式(4-19)(4-19)是已知相电压和相电流时计算功率的公式，对星形联结和是已知相电压和相电流时计算功率的公式，对星形联结和三角形联结的负载都适用。三角形联结的负载都适用。返回下一页本讲稿第十八页，共五十六页4.34.3三相电路的功率三相电路的功率 下面分析已知线电压和线电流时三相电路功率的计算公式。下面分析已知线电压和线电流时三相电路功率的计算公式。负载星形联结时负载星形联结时 ，代入（，代入（4-194-19）可得）可得 负载三角形联结时负载三角形联结时 ，代入（，代入（4-194-19）可得）可得 由此可见，在对称三相负载电路中，无论采用哪种连接方式，其三相由此可见，在对称三相负载电路中，无论采用哪种连接方式，其三相电路功率计算公式都是相同的，同理可求得无功功率和视在功率，电路功率计算公式都是相同的，同理可求得无功功率和视在功率，即即 （4-204-20）上面公式虽然对星形和三角形联结的负载都适用，但不能认为在线电压上面公式虽然对星形和三角形联结的负载都适用，但不能认为在线电压相同的情况下，将负载由星形接法改成三角形接法时，它们所耗用的功相同的情况下，将负载由星形接法改成三角形接法时，它们所耗用的功率相等。例率相等。例4-44-4可说明这个问题。可说明这个问题。上一页返回下一页本讲稿第十九页，共五十六页4.34.3三相电路的功率三相电路的功率 例例4-64-6有一对称三相负载，每相电阻有一对称三相负载，每相电阻R=3R=3，感抗，感抗XL=4XL=4，分别将其接成星形和三，分别将其接成星形和三角形，接在线电压为角形，接在线电压为380V380V的对称三相电源上，如的对称三相电源上，如图图4-134-13所示。试求：（所示。试求：（1 1）负载作）负载作星形联结时的相电流、线电流及有功功率；（星形联结时的相电流、线电流及有功功率；（2 2）负载作三角形联结时的相电）负载作三角形联结时的相电流、线电流及有功功率。流、线电流及有功功率。解：（解：（1 1）负载作星形联结时，负载相电压为：）负载作星形联结时，负载相电压为：各相负载阻抗为：各相负载阻抗为：各相相电流为：各相相电流为：负载作星形联结时，负载作星形联结时，所以线电流为：，所以线电流为：各相负载功率因素为：各相负载功率因素为：三相负载总有功功率为：三相负载总有功功率为：（2 2）负载作三角形联结时，相电压等于线电压，即为：）负载作三角形联结时，相电压等于线电压，即为：因为每相阻抗因为每相阻抗 ，则相电流为：，则相电流为：上一页返回下一页本讲稿第二十页，共五十六页4.34.3三相电路的功率三相电路的功率 三角形联结时，线电流是相电流的三角形联结时，线电流是相电流的 倍，即：倍，即：三相负载总有功功率为：三相负载总有功功率为：从上面的计算可以看出：从上面的计算可以看出：在同一三相电源作用下，同一对称负载作在同一三相电源作用下，同一对称负载作三角形联结的线电流和总有功功率是星形联结时的三角形联结的线电流和总有功功率是星形联结时的3 3倍，对无功功率倍，对无功功率和视在功率也有相同的结论。所以选择负载的联结方式时，应根据和视在功率也有相同的结论。所以选择负载的联结方式时，应根据电源电压和负载的额定电压而定，如果负载的额定电压等于电源的电源电压和负载的额定电压而定，如果负载的额定电压等于电源的线电压，应采用三角形联结；如果负载的额定电压等于电源的相电线电压，应采用三角形联结；如果负载的额定电压等于电源的相电压，应采用星形联结。压，应采用星形联结。上一页返回本讲稿第二十一页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 目前电力工程上普遍采用三相制供电，因为三相制供电比单相制共电有以目前电力工程上普遍采用三相制供电，因为三相制供电比单相制共电有以下几个方面的优越性：在发电方面，三相交流发电机比相同尺寸的单相下几个方面的优越性：在发电方面，三相交流发电机比相同尺寸的单相交流发电机容量大；在输电方面，如果以同样电压将同样大小的功率输交流发电机容量大；在输电方面，如果以同样电压将同样大小的功率输送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料；在用电设备方面，送到同样距离，三相输电线比单相输电线节省材料；在用电设备方面，三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。因三相交流电动机比单相电动机结构简单、体积小、运行特性好等等。因而三相制是目前世界各国的主要供电方式。生产、生活中所用的交流电而三相制是目前世界各国的主要供电方式。生产、生活中所用的交流电一般都是由三相交流发电机产生，并通过三相输电线路，传输到三相负一般都是由三相交流发电机产生，并通过三相输电线路，传输到三相负载或单相负载上使用的。载或单相负载上使用的。由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户连接而成的统一整体，称为电力系统，该系由发电厂、变电所、输配电线路和电力用户连接而成的统一整体，称为电力系统，该系统起着电能的生产、输送、分配和消耗的作用。随着工农业生产的发展和科学技术的统起着电能的生产、输送、分配和消耗的作用。随着工农业生产的发展和科学技术的进步，对电力的需求量日益增大，对供电的可靠性的要求越来越高，通常把许多城市进步，对电力的需求量日益增大，对供电的可靠性的要求越来越高，通常把许多城市的发电厂都并起来，形成大型的电力网络，对电力进行统一的调度和分配。的发电厂都并起来，形成大型的电力网络，对电力进行统一的调度和分配。返回下一页本讲稿第二十二页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 4.4.14.4.1发电、输电、变电概述发电、输电、变电概述 为了节省燃料和运输费用，大容量发电厂多建在燃料、水力资源丰富的地为了节省燃料和运输费用，大容量发电厂多建在燃料、水力资源丰富的地方，而电力用户是分散的，往往又远离发电厂，因此需要建设较长的输电方，而电力用户是分散的，往往又远离发电厂，因此需要建设较长的输电线路进行输电；为了实现电能的经济传输和满足用电设备对工作电压的要线路进行输电；为了实现电能的经济传输和满足用电设备对工作电压的要求，需要建设升压变电所和降压变电所进行变电；将电能送到城市、农村求，需要建设升压变电所和降压变电所进行变电；将电能送到城市、农村和工矿企业后，需要经过配电线路向各类电力用户进行配电。和工矿企业后，需要经过配电线路向各类电力用户进行配电。1 1发电发电 发电厂是生产电能的工厂，简称电厂或电站。它将蕴藏于自然界中的发电厂是生产电能的工厂，简称电厂或电站。它将蕴藏于自然界中的一次能源转换为电能。根据其所利用的能源的不同，可分为火力发电一次能源转换为电能。根据其所利用的能源的不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂和潮汐发电厂等多种类型。电厂和潮汐发电厂等多种类型。返回下一页上一页本讲稿第二十三页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 一个电厂的装机容量是电力生产规模大小的标志，用千瓦（一个电厂的装机容量是电力生产规模大小的标志，用千瓦（kWkW）或兆）或兆瓦（瓦（MWMW）表示。所谓装机容量是一个电厂拥有发电机组的总功率。一般中、）表示。所谓装机容量是一个电厂拥有发电机组的总功率。一般中、大型电厂，往往由多台机组构成，为了便于电力的集中输出和集中控制，一个大型电厂，往往由多台机组构成，为了便于电力的集中输出和集中控制，一个电厂所有机组发出的电力通常都联并起来，形成集中的电力输出，把每台发电电厂所有机组发出的电力通常都联并起来，形成集中的电力输出，把每台发电机发出的电力进行联并，这个技术操作叫做并车。并车由专用的并车装置来完机发出的电力进行联并，这个技术操作叫做并车。并车由专用的并车装置来完成，分有自动的和手动的两种。在现代化电厂中，都采用自动的并车装置。并成，分有自动的和手动的两种。在现代化电厂中，都采用自动的并车装置。并车的主要技术条件是：需并入电力网的发电机所发出的电力，其频率和相序应车的主要技术条件是：需并入电力网的发电机所发出的电力，其频率和相序应与网路上的频率和相序保持一致。把投入并车运行的发电机从电力网上解脱出与网路上的频率和相序保持一致。把投入并车运行的发电机从电力网上解脱出来，这一技术操作叫做解列。来，这一技术操作叫做解列。输电输电 电力网都采用高电压、小电流输送电力。电力网都采用高电压、小电流输送电力。上一页返回下一页本讲稿第二十四页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 采用过高的电压不一定恰当，在设计时尚需就输电容量和线路投资等采用过高的电压不一定恰当，在设计时尚需就输电容量和线路投资等综合考虑其技术经济指标后决定所选用输电电压等级的高低。一般说综合考虑其技术经济指标后决定所选用输电电压等级的高低。一般说来，传输的功率愈大，传输距离愈远时，选择较高的电压等级比较有来，传输的功率愈大，传输距离愈远时，选择较高的电压等级比较有利。利。目前，在我国电力系统中，目前，在我国电力系统中，220kV220kV及以上电压等级多用于大型电力系统的及以上电压等级多用于大型电力系统的主干线；主干线；110kV110kV多用于中小型电力系统的主干线及大型电力系统的二多用于中小型电力系统的主干线及大型电力系统的二次网络；次网络；35kV35kV多用于大型工业企业内部电力网，也广泛用于农村电力网；多用于大型工业企业内部电力网，也广泛用于农村电力网；10kV10kV是城乡电网最常用的高压配电电压，当负荷中拥有较多的是城乡电网最常用的高压配电电压，当负荷中拥有较多的6kV6kV高压用电高压用电设备时，也可考虑采用设备时，也可考虑采用6kV6kV配电方案；配电方案；3kV3kV仅限于工业企业内部采用；仅限于工业企业内部采用；380/220V380/220V多作为工业企业的低压配电电压。多作为工业企业的低压配电电压。变电变电 即变换电网的电压等级。要使不同电压等级的线路联成整个即变换电网的电压等级。要使不同电压等级的线路联成整个上一页返回下一页本讲稿第二十五页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 网络，需要通过变电设备统一电压等级来进行衔接。在大型电力系网络，需要通过变电设备统一电压等级来进行衔接。在大型电力系统中，通常设有一个或几个变电中心，称为中心变电站。变电中心统中，通常设有一个或几个变电中心，称为中心变电站。变电中心的使命是指挥、调度和监视整个电网（或一大区域）的电力运行，的使命是指挥、调度和监视整个电网（或一大区域）的电力运行，进行有效的保护，并有效地控制故障的蔓延，以确保整个电网的运进行有效的保护，并有效地控制故障的蔓延，以确保整个电网的运行稳定与安全。行稳定与安全。变电分为输电电压的变换和配电电压的变换，前者通常称为变电站，或称一次变电分为输电电压的变换和配电电压的变换，前者通常称为变电站，或称一次变电站，主要是为输电需要而进行电压变换，但也兼有变换配电电压的设备；变电站，主要是为输电需要而进行电压变换，但也兼有变换配电电压的设备；后者通常称为变配电站（所），或称二次变电站，主要是为配电需要而进行电后者通常称为变配电站（所），或称二次变电站，主要是为配电需要而进行电压变换，一般只设置变换配电电压的设备；电力从电厂到用户，电压要经过多压变换，一般只设置变换配电电压的设备；电力从电厂到用户，电压要经过多级变换。经过变电而把电压升高的，称为升压；把电压降低的，称为降压。用级变换。经过变电而把电压升高的，称为升压；把电压降低的，称为降压。用来升降电压的变压器称为电力电压器。习惯上高压配电线路末端变电的电力变来升降电压的变压器称为电力电压器。习惯上高压配电线路末端变电的电力变压器，称为配电变压器。压器，称为配电变压器。上一页返回下一页本讲稿第二十六页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 4.4.24.4.2工业企业配电的基本知识工业企业配电的基本知识 电力的分配电力的分配,简称配电简称配电.为配电服务的设备和线路为配电服务的设备和线路,分别称为配电设备和配电线路分别称为配电设备和配电线路;配电线路上的电压等级配电线路上的电压等级,简称配电电压。工业、企业都有中央变电所和车间变简称配电电压。工业、企业都有中央变电所和车间变电所（小规模的企业往往只有一个变电所），中央变电所接受送来的电能，电所（小规模的企业往往只有一个变电所），中央变电所接受送来的电能，然后分配到各车间，再由车间变电所或配电箱将电能分配给各用电设备。然后分配到各车间，再由车间变电所或配电箱将电能分配给各用电设备。高压配电和低压配电高压配电和低压配电 配电电压的高低，通常决定于用户的分布、用电性质、负载密度和特殊要求配电电压的高低，通常决定于用户的分布、用电性质、负载密度和特殊要求等情况。常用的高压配电电压有等情况。常用的高压配电电压有3kV3kV、6kV6kV和和10kV10kV三种，低压配电电压为三种，低压配电电压为380/220V380/220V。用电量大的用户，也有需用用电量大的用户，也有需用35kV35kV高压或高压或110kV110kV超高压直接供电的。大多数用户是由超高压直接供电的。大多数用户是由10kV10kV或或6kV6kV高压供电，或高压供电，或380/220V380/220V低压供电。低压供电。从车间变电所或配电箱（配电板）到用电设备的线路属于低压配电线路。低从车间变电所或配电箱（配电板）到用电设备的线路属于低压配电线路。低压配电线路的连接方式主要是放射式和树干式两种，如压配电线路的连接方式主要是放射式和树干式两种，如图图4-144-14所示。所示。上一页返回下一页本讲稿第二十七页，共五十六页4.44.4发电、输电及工业企业配电发电、输电及工业企业配电 放射式适用于负载比较分散而各个负载点又具有相当大的集中负载情况，这种放射式适用于负载比较分散而各个负载点又具有相当大的集中负载情况，这种配电方式的最大优点是供电可靠，维修方便，某一配电线路发生故障时不会影配电方式的最大优点是供电可靠，维修方便，某一配电线路发生故障时不会影响其他线路；树干式适用于负载集中，同时各个负载点位于变电所或配电箱的响其他线路；树干式适用于负载集中，同时各个负载点位于变电所或配电箱的同一侧，其间距离较短或负载比较均匀地分布在一条线路上的情况，这种线路同一侧，其间距离较短或负载比较均匀地分布在一条线路上的情况，这种线路比较经济，但当干线发生故障时，接在它上面的所有设备都要受影响。比较经济，但当干线发生故障时，接在它上面的所有设备都要受影响。供电级别供电级别 根据用户用电的性质和要求不同，供电部门把用户的负荷（也称负载）分为三级：根据用户用电的性质和要求不同，供电部门把用户的负荷（也称负载）分为三级：（）一级负荷（）一级负荷 突然停电将会造成人员伤亡或主要设备