(8)--电工技术 第5章电工技术基础.pdf

第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院1第第5章章 三相交流电路及安全用电三相交流电路及安全用电5.1 三相对称电源三相对称电源5.2 三相负载三相负载5.3 三相电路的功率三相电路的功率 5.4 电力系统电力系统5.5 安全用电安全用电5.6 三相电路应用实例三相电路应用实例第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院2 1.掌握三相电源和三相负载的联结方式掌握三相电源和三相负载的联结方式;2.理解并掌握对称三相电路中的电压、电流和理解并掌握对称三相电路中的电压、电流和功率的计算功率的计算;3.了解三相四线制供电系统中中性线的作用；了解三相四线制供电系统中中性线的作用；4.了解电力系统的组成；了解电力系统的组成；5.了解触电的种类和安全用电的重要性；了解触电的种类和安全用电的重要性；6.了解接地和接零保护的作用和使用条件；了解接地和接零保护的作用和使用条件；【本章教学目标与要求本章教学目标与要求】第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院3三相三相同步同步发电机发电机结构分两部分结构分两部分:1.静止部分静止部分:定子定子 2.转动部分转动部分:转子转子5.1.1 三相交流电的产生三相交流电的产生(同步发电机同步发电机)三相电源三相电源:产生对称的三相电动势的电源。产生对称的三相电动势的电源。频率与转速之间的关系：频率与转速之间的关系：601pnf 三相发电机的结构原理图三相发电机的结构原理图 见见图图5.1 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院4动画动画图图5.1 三相发电机的原理图三相发电机的原理图（a）结构示意图）结构示意图（b）三相绕组电动势及电压三相绕组电动势及电压铁心铁心（作为导磁路经）（作为导磁路经）三相绕组三相绕组:直流励磁的电磁铁直流励磁的电磁铁定子定子转子转子发电机结构发电机结构第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院5表达式表达式:e1=Emsint e2=Emsin(t 120o)e3=Emsin(t 240o)(a)波形图波形图ee1e2e3tO(b)(b)相量图相量图图图 5.2 对称三相电动势对称三相电动势E3 12001200 相序：相序：三相感应电势中三相感应电势中依次出现最大值的顺序。依次出现最大值的顺序。相量表示法相量表示法:1202401200mm3m2m1EEEEEEE第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院对称三相电动势的瞬时值之和为对称三相电动势的瞬时值之和为 00321 uuu即：即：0321 UUU或或三个正弦交流电动势满足以下特征三个正弦交流电动势满足以下特征第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院75.1.2 三相电源的星形联结三相电源的星形联结三相四线制三相四线制:L1、L2、L3 加加 N 三相三线制三相三线制:L1、L2 、L3 无无 N 相电压相电压:U1、U2、U3线电压线电压:U12 、U23、U31+U12_+U23_ _U31+U1_ _U2+_U3+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N可提供两种电压可提供两种电压:中性线中性线 ：N相电压相电压:相线与中性线相线与中性线（或地线）之间的电（或地线）之间的电压。压。线电压线电压:两个相线之间两个相线之间的电压。的电压。3322EUEUEU11第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院81.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根据根据 KVL 定律定律:U12=U1-U2=U1+(-U2)U31=U3-U1 U23=U2-U3 相量图相量图:+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3NU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 3322EUEUEU11第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院9(1)相电压对称相电压对称:Up=U1=U2=U3 线电压也对称线电压也对称:UL=U12=U23=U31 结论结论:(2)U12=3 U1(大小关系大小关系)U12 超前超前 U1 30o (相位关系相位关系)推出一般结论推出一般结论:UL 超前于与之对应的超前于与之对应的 Up 30oU1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23 UL=3 Up 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院102.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系IL1=I1IL2=I2IL3=I3显然显然:相电流和线电流都是对称的。相电流和线电流都是对称的。Ip=IL 并且大小相同，相位相同。并且大小相同，相位相同。IL3 IL2 IL1 IN I2 I1 I3+U1_ _U2+_U3+U12_+U23_ _U31+E1_+_E2E3+_L1NL2L3N第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院11 +U23=U2 _ 5.1.3 三相电源的三角形联结三相电源的三角形联结注意：这种接法只有三相三线制。注意：这种接法只有三相三线制。L1L2L3132+U12=U1 _ _ U31=U3 +IL1 IL2 IL3 I1 I2 I3 1U+_+2U3U_+第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院121.相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系根据根据 KVL 定律定律:U12=U1U23=U2U31=U3结论结论:相电压与线电压分别相等，相电压与线电压分别相等，且相位相同。且相位相同。L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ _U31=U3+1U+_+2U3U_+第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院132.相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系根据根据 KCL 定律定律:I1 I2 IL2 IL1 -I3I3 IL3 相量图相量图:_ U31=U3+L1L2L3132+U12=U1 _ +U23=U2 _ IL1IL2IL3I1I2I3三相对称三相对称 无环流无环流)(31311IIIIIL 122IIIL 233IIIL 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院14 注意注意:一般所说的三相电源的电压、电流是指线电压、一般所说的三相电源的电压、电流是指线电压、线电流。线电流。三相对称，电源内部无环流。三相对称，电源内部无环流。结论：结论：IL=3 IpIL 滞后于与之对应的滞后于与之对应的 Ip 30o 相电流和线电流对称。相电流和线电流对称。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院155.1(1)星形联结的对称三相电源若相电压星形联结的对称三相电源若相电压则则 U 2 和和 U 12 是多少？是多少？u 1 =220 2 sint V，U2=220 V-1200U12=380 V300答答第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院16 5.1(2)三角形联结的对称三相电源，空载运行时，三相三角形联结的对称三相电源，空载运行时，三相电动势会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流？电动势会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流？答答 不会。因为对称三相电动势的大小相等，相不会。因为对称三相电动势的大小相等，相位互差位互差1200，所以它们的相量和恒等于零。故不会在，所以它们的相量和恒等于零。故不会在回路中产生电流。回路中产生电流。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院175.2 三相负载三相负载三相负载分为两种三相负载分为两种:1.对称负载对称负载:2.不对称负载不对称负载:三相负载的连接方式有两种三相负载的连接方式有两种:1.星形联结星形联结:2.三角形联结三角形联结:第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院IL1 IN IL2 IL3 18+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 5.2.1 三相负载的星形联结三相负载的星形联结第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院191.三相对称负载：三相对称负载：当三相的负载阻抗当三相的负载阻抗 时，时，三相负载阻抗完全相等，这种负载称为三相对称三相负载阻抗完全相等，这种负载称为三相对称负载。负载。ZZZZ321ZZZZ321321也可表示为也可表示为及及 当作星形联结的三相负载对称时，只需对一相分当作星形联结的三相负载对称时，只需对一相分析计算即可。析计算即可。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院20+U23_U31+U12_Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 线电压与相电压的关系线电压与相电压的关系根据根据 KVL 定律定律:注意：若电源电压对称注意：若电源电压对称,忽略线路的阻抗时负载忽略线路的阻抗时负载的线电压和相电压是对称的。的线电压和相电压是对称的。2112UUU 3223UUU 1331UUU 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院21注意：当负载对称时注意：当负载对称时:Z1=Z2=Z3三相对称电源三相对称电源+三相对称负载三相对称负载=三相对称电路三相对称电路结论结论:负载的线电压和相电压都对称。负载的线电压和相电压都对称。UL=3 UpUL 超前于与之对应的超前于与之对应的 Up 300相量图相量图:U1 U2 U3 U31 300U12 -U2U23)(212112UUUUU 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院22 相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系 U3 =Z3 U2 =Z2 U1=Z1得出得出:+U12_+U23_U31+Z3Z2Z1L1L2L3N+U1_+U2+_ U3 I1 I3I2 IL1 IN IL2 IL3 22IIL 11IIL 33IIL 321IIIIN 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院23 结论结论:若负载对称若负载对称,相电流和线电流就对称。相电流和线电流就对称。Ip=IL相位相同。相位相同。讨论讨论:一般中线可不要。一般中线可不要。必须有中线。此时三相负载电流对称吗必须有中线。此时三相负载电流对称吗?1.负载对称时负载对称时,=0 IN=I1+I2+I3 2.负载不对称时负载不对称时,0 IN=I1+I2+I3LPII 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院242.三相不对称负载：三相不对称负载：0IIII321N 由于中性线的作用，三相负载电压仍然对称，由于中性线的作用，三相负载电压仍然对称，负载可以照常工作，但是负载电流不再对称。负载可以照常工作，但是负载电流不再对称。当三相中任一相的的负载阻抗大小或阻抗角与当三相中任一相的的负载阻抗大小或阻抗角与其它相不同时，这种负载称为三相不对称负载。其它相不同时，这种负载称为三相不对称负载。则有：则有：第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院25100 中线的作用中线的作用:在负载不对称时在负载不对称时,保持相电压对称（忽略保持相电压对称（忽略L L和和N N线路本身的阻抗）。线路本身的阻抗）。Z1=Z2=Z3=100 Z1=50 Z2=Z3=100 L1NL3L2380V50100例如：例如：100第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院26 三相电路中任一瞬间电压、电流规律符合基尔霍夫三相电路中任一瞬间电压、电流规律符合基尔霍夫定律。若三相电路用相量计算，则基尔霍夫电压、电定律。若三相电路用相量计算，则基尔霍夫电压、电流定律也完全适用。流定律也完全适用。中性线的作用在于使不对称负载的相电压基本保持中性线的作用在于使不对称负载的相电压基本保持对称，还可以方便的连接单相设备。供电规程中规定：对称，还可以方便的连接单相设备。供电规程中规定：在三相四线制供电系统中，中性线不得断开，不准在在三相四线制供电系统中，中性线不得断开，不准在中性线安装开关或熔断器。中性线安装开关或熔断器。【特别提示特别提示】第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院27【例例5-2-1】如图如图5.8所示。已知：星形联结的三相所示。已知：星形联结的三相对称电路中，电源线电压为对称电路中，电源线电压为380V，负载为三相对称，负载为三相对称负载，每相负载阻抗为负载，每相负载阻抗为Z=（6+j8）。试求各相负。试求各相负载的相电压、相电流、线电流及中性线电流。载的相电压、相电流、线电流及中性线电流。图图5.8 例例5-2-1图图第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院28【例例5-2-1】已知：星形联结的三相对称电路中，电已知：星形联结的三相对称电路中，电源线电压为源线电压为380V，负载为三相对称负载，每相负载，负载为三相对称负载，每相负载阻抗为阻抗为Z=（6+j8）。试求各相负载的相电压、相。试求各相负载的相电压、相电流、线电流及中性线电流。电流、线电流及中性线电流。【解解】VLP220U31U令相电压令相电压由三相负载对称，可得：由三相负载对称，可得：AA02201UA5322A53.1100220Aj86022011ZUI67223I173222I第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院290N321IIII同理同理经计算中性线电流：经计算中性线电流：例例5-2-25-2-2、5-2-35-2-3、5-2-4 5-2-4 略略因负载为星形连接，因负载为星形连接，相电流相电流=线电流线电流。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院305.2.2 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结这种连接方法只能是三相三线制。这种连接方法只能是三相三线制。Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3图图 5.14 三相负载的三角形联结三相负载的三角形联结第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院31 相电压与线电压的关系相电压与线电压的关系结论：结论：相电压对称、线电压也对称。相电压对称、线电压也对称。Up=UL 得出：得出：+U1_U12=+U2_U23=_U3+=U31Z1Z3Z2L1L2L3IL1IL2IL3I1I2I3112UU 223UU 331UU 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院32 相电流与线电流的关系相电流与线电流的关系根据根据 KCL 定律定律:I1 IL2 I3 IL3 相量图相量图:IL1 Z1Z3Z2L1L2L3 IL1IL2IL3I1I2I3 311IIIL )(31II 122IIIL 233IIIL 2I3I 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院33 若若负载对称，负载对称，相电流和线电流对称。相电流和线电流对称。若负载不对称若负载不对称,由于电源电压对称由于电源电压对称,故故负载的相电负载的相电压、线电压对称压、线电压对称,但但相电流和线电流不对称相电流和线电流不对称。结论：结论：IL 滞后于与之对应的滞后于与之对应的 Ip 30o。IL=3 IpI1 I2 IL2 -I3I3 IL3 相量图相量图:IL1 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院34 三相负载采取那种联结方式三相负载采取那种联结方式 取决于电源电压和取决于电源电压和负载的额定电压负载的额定电压,原则上应使负载的实际工作相电压原则上应使负载的实际工作相电压等于额定相电压。等于额定相电压。如如:某三相异步电动机某三相异步电动机,三相绕组的额定电压是三相绕组的额定电压是 220 V,若电源电压分别为若电源电压分别为 380 V 和和 220 V,应采取那种联结方式应采取那种联结方式?答答:电源电源 380 V:Y 形联结形联结 电源电源 220 V:形联结形联结 若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。若为单相多台负载，应尽量均匀地分布在三相上。【特别提示特别提示】第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院【例例5-2-5】例例5-2-1中负载改为三角形接法，每相中负载改为三角形接法，每相的阻抗为的阻抗为，电源线电压为电源线电压为380V，试求，试求负载的相电流和线电流。如图负载的相电流和线电流。如图5.16所示。所示。35 j8)(6ZV0 380U12【解解】设设，则，则另外两相电流分别为：另外两相电流分别为：A6738IA，173383123I第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院由于线电流，由于线电流，且线电流滞后于对应负载的且线电流滞后于对应负载的相电流相电流30，故得各线电流分别为：，故得各线电流分别为：pLI3IA83 66A3053 3831IA157 66A30173 3832IA37 66A3067 3833I第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院37【补充例补充例1】一个对称星接负载一个对称星接负载,接于线电压为接于线电压为 380 V的三相四线制电源上的三相四线制电源上,问问:当当 M 点断开时点断开时,U1=?当当 M 和和 N点都断开时点都断开时,U1=?ZZZMNL1L2L3N+U1 解：解：M 点断开时点断开时,U1=220VM和和N 点都断开时点都断开时,U1=190 V第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院38 5.2(1)三相对称负载是指下列三种情况中的哪一种？三相对称负载是指下列三种情况中的哪一种？(a)|Z1|=|Z2|=|Z3|(b)1=2=3 (c)Z1=Z2=Z3 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院39Up|Z|IP =正确的为正确的为:5.2(2)在对称三相电路中在对称三相电路中,下列两式是否正确下列两式是否正确?(a)Il=(b)Il =UpZUlZ第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院40三相电路的总功率等于各相电功率之和。三相电路的总功率等于各相电功率之和。即三相电路的总有功功率即三相电路的总有功功率(或总无功功率或总无功功率)等于各等于各相有功功率相有功功率(或各相无功功率或各相无功功率)代数之和代数之和5.3 三相电路的功率三相电路的功率第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院41总有功功率为：总有功功率为：333222111321 cosIUcosIUcosIUpppp 若三相负载对称，即各相电阻和电抗对应相等，若三相负载对称，即各相电阻和电抗对应相等，cosIUppPP33 相相则：则：5.3.1 三相有功功率三相有功功率第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院42当负载为星形连接时：当负载为星形连接时：当负载为三角形连接时：当负载为三角形连接时：PLUU3 PLII PLII3 PLUU 因此，对称负载的功率为：因此，对称负载的功率为：cosIUpLL3 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院43同理，无功功率为：同理，无功功率为：321QQQQ LLIUS3 sinIUsinIUsinIUsinIUsinIULLPP33333222111 2223212321QP)QQQ()PPP(S 同理，视在容量为：同理，视在容量为：PPIUS3 常用常用第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院44PPPcos3 IUP IUQ pppsin3 IUQPS PP322 PcosLLIU3psinLLIU3 由于实际使用中测量线电压、线电流比较方便，由于实际使用中测量线电压、线电流比较方便，所以通常用线电压、线电流计算。所以通常用线电压、线电流计算。LL IU3相电压与相相电压与相电流的相位差电流的相位差第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院45三相电路的功率三相电路的功率22QPS 有功功率有功功率无功功率无功功率视在功率视在功率说明说明任意任意负载负载P=P1+P2+P3Q=Q1+Q2+Q3对称对称负载负载P=3P1=3Up Ip cos=3 UL IL cos Q=3Q1=3Up Ip sin=3UL IL cos S=3S1=3Up Ip=3 UL IL相值相值线值线值第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院465.3(1)一般情况下一般情况下,S=S1+S2+S3 是否成立是否成立?第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院475.3(1)解答解答321SSSS 23212321)QQQ()PPP(S 答答 不成立。不成立。三相对称时上式成立：三相对称时上式成立：321PPP 321SSS 因为因为并且并且则有则有：32113SSSSS 三相不对称时上式不成立：三相不对称时上式不成立：因为三相各阻抗的大小或阻抗角的不同，因为三相各阻抗的大小或阻抗角的不同，所以所以第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院48 5.3(2)同一三相负载采用同一三相负载采用三角形联结三角形联结时时,接于线电压接于线电压为为220V的三相电源上的三相电源上,采用采用星形联结星形联结时时,接于线电压接于线电压为为380V的三相电源上的三相电源上,试问这两种情况下试问这两种情况下,三相负载三相负载的相电流、线电流和有功功率的比值？的相电流、线电流和有功功率的比值？第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院49 5.3(2)解答解答13/380220/ZUZUIIpYppYp33 pYpYllIIII13380220I3803I2203IU3IU3PPllllllYYYY 答答 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院505.3(3)同一三相负载同一三相负载,采用三角形联结和星形联结采用三角形联结和星形联结,接接于线电压相同的三相电源上于线电压相同的三相电源上,试问这两种情况下负载试问这两种情况下负载的相电流、线电流和有功功率的比值是多少？的相电流、线电流和有功功率的比值是多少？第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院51 5.3(3)解答解答33/ZUZUZUZUIIYllpYppYp3333 pYpYllIIII333 YllYlYlllYIIIUIUPP 答答 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院52 5.3(4)星形联结的对称三相电源若相电压星形联结的对称三相电源若相电压则则 U 2 和和 U 12 是多少？是多少？u 1 =220 2 sint V，5.3(5)三角形联结的对称三相电源，空载运行时三相电动三角形联结的对称三相电源，空载运行时三相电动势会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流？势会不会在三相绕组所构成的闭合回路中产生电流？5.3(6)三相负载对称是指下列三种情况中的哪一种？三相负载对称是指下列三种情况中的哪一种？(a)|Z1|=|Z2|=|Z3|(b)1=2=3 (c)Z1=Z2=Z3 5.3(7)在对称三相电路中在对称三相电路中,下列两式是否正确下列两式是否正确?(a)Il=(b)Il=UpZUlZ第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院53【例例5-3-1】在例在例5-2-5中，求：（中，求：（1）电路的总有功功率）电路的总有功功率P；（；（2）负载为星形联结时相电流、线电流和总有功功）负载为星形联结时相电流、线电流和总有功功率率P。负载阻抗为。负载阻抗为 。【解解】j8)(6Z负载作三角形联结时，负载作三角形联结时，由例由例5-2-55-2-5的结果可得：的结果可得：相电流相电流 38API线电流线电流 66A3PLII总有功功率总有功功率34.7kW34656WW68866380322PLLcosIU3P第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院负载作星形联结时：负载作星形联结时：相电压相电压 220V3LPUU相电流相电流 22AA6822022PP|ZUI线电流线电流 22APL II总有功功率总有功功率W68822380322PLLcosIU3P11.7kW11616W 在同一电源电压下，同一三相负载作三角形联结时在同一电源电压下，同一三相负载作三角形联结时的总有功功率及线电流是作星形联结时的三倍。的总有功功率及线电流是作星形联结时的三倍。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院55【例例5-3-2】某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因又是什么原因？三层三层二层二层一层一层Cu+解解:(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图P 第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院56(2)当当P处断开时，二、三层楼的灯串联接处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，电压，所所以以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不电压亮度不变。变。(3)因为因为三楼灯多于二楼灯即三楼灯多于二楼灯即 ,所以三楼灯比所以三楼灯比二楼灯暗。二楼灯暗。解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图P 三层三层二层二层一层一层Cu+第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院57 【例例5-3-3】在如图在如图5.18所示的三相对称电路中，电所示的三相对称电路中，电源线电压源线电压 ，Y形联结负载，形联结负载，形联结负载，形联结负载，。求：（求：（1）各组负载的相电流；）各组负载的相电流；（2）电路的线电流；）电路的线电流；（3）三相总有功功率和总无功功率。）三相总有功功率和总无功功率。380VLU3030YZ6060Z第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院三角形联接的负载，其三角形联接的负载，其线电流：线电流：58设电源线电压设电源线电压则相电压则相电压 解：解：三角形联接的负载，其相电流：三角形联接的负载，其相电流：V302201UV038012U（1）各组负载的相电流）各组负载的相电流星形联结的负载，其相电流即为线电流：星形联结的负载，其相电流即为线电流：A607.33A303030220YYZUI11 A606.33A606003802ZUI121 A9010.96)A906.333(30I3121I第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院59（2）电路的线电流：电路的线电流：A7817.69)A9010.9960(7.331YIII11（3）三相电路总有功功率：三相电路总有功功率：W77853607)W(4178 W0.5)10.9638030.8667.333803(coscos1L1LIU3IU3PPP 三相电路总无功功率：三相电路总无功功率：var 8659var 6247)(2412var 0.866)10.9638030.57.333803(sinsin1LLIU3IU3QQQ1第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院【例例5-3-4】在例在例5-3-3的电路中，若的电路中，若Y形联结负载为照形联结负载为照明负载，共接有明负载，共接有30只日光灯，分三相均匀地接入三相电只日光灯，分三相均匀地接入三相电源，已知每只日光灯的额定电压为源，已知每只日光灯的额定电压为220V，额定功率为，额定功率为40W，功率因数为，功率因数为0.5。形联结负载为电动机负载，。形联结负载为电动机负载，其额定电压为其额定电压为380V，输入功率为，输入功率为3kW，功率因数为，功率因数为0.8，求电源供给的线电流。，求电源供给的线电流。【解解】两组负载的有功功率分别为两组负载的有功功率分别为kW 1.230W401PkW 32P，60arccos0.5136.9arccos0.82两组负载的阻抗角分别为两组负载的阻抗角分别为第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院无功功率分别为：无功功率分别为：var 2078)vartan60(1200tan111PQvar 2252)vartan36.9(3000tan222PQ电源输出的总有功功率、无功功率和视在功率分别为：电源输出的总有功功率、无功功率和视在功率分别为：W42003)kW(1.221PPPvar 43302252)var(207821QQQ22330 44200 22QPSVA 6032由此求得电源的线电流为：由此求得电源的线电流为：A9.2A38036032LLU3SI第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院5.4 电力系统电力系统5.4.1 电力系统的组成电力系统的组成电力系统由发电厂、电力网和电力用户组成。电力系统由发电厂、电力网和电力用户组成。由各级电压的输配电线路和变电所组成的部分称由各级电压的输配电线路和变电所组成的部分称为电力网。为电力网。电力网的额定电压等级电力网的额定电压等级:3 kV、6 kV、10 kV、35kV 110 kV、220 kV 330 kV、500kV、750kV等等第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院 电力系统示意图电力系统示意图第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院火力发电机火力发电机第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院变压器变压器第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院户外高压变电站户外高压变电站第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院户内高压配电柜户内高压配电柜第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院 1、发电厂、发电厂我国主要有火力发电厂、水力发电厂、我国主要有火力发电厂、水力发电厂、核电厂。核电厂。其它产生电能的形式：其它产生电能的形式：风力发电、太阳能发电、地热发电、沼气发电、风力发电、太阳能发电、地热发电、沼气发电、潮汐发电、海水温差发电、生物质能发电、垃圾发电、潮汐发电、海水温差发电、生物质能发电、垃圾发电、磁流体发电等。磁流体发电等。新能源：新能源：正在研究开发和利用的能源，被通俗地称为新能源。正在研究开发和利用的能源，被通俗地称为新能源。例如：例如：太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、生物质能等 这些新能源都是可再生和清洁的能源。这些新能源都是可再生和清洁的能源。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院 2.2.电力网：电力网：变电所变电所+输配电线路输配电线路 电力网的任务：把由发电厂发出的电能经变电所变电力网的任务：把由发电厂发出的电能经变电所变 压后，经过输配电线路送至用户。压后，经过输配电线路送至用户。分类：分类：按供电范围分按供电范围分:地方电力网，地方电力网，110kV110kV以下，以下，202050km50km，配电线路；，配电线路；区域电力网，区域电力网，110110220kV220kV，5050300km300km，送电线路；，送电线路；联合电力网联合电力网 330kV330kV及以上及以上,大于大于300km300km，输电线路。，输电线路。按电压分按电压分:低压电力网低压电力网 1kV1kV以下以下 （习惯上分为）（习惯上分为）中压电力网中压电力网 1 110kV10kV 高压电力网高压电力网 1010220kV220kV 超高压电力网超高压电力网 3303301000kV1000kV 特高压电力网特高压电力网 大于大于1000kV1000kV第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院按结构分按结构分:开式电力网开式电力网 闭式电力网闭式电力网3、电力用户：、电力用户：可以是一个工厂、机关或学校变电所，也可以可以是一个工厂、机关或学校变电所，也可以是一个居民用户。是一个居民用户。电力负荷按其对供电可靠性要求的不同，通常分电力负荷按其对供电可靠性要求的不同，通常分为三级：为三级：1 1）一级负荷一级负荷3 3）三级负荷）三级负荷2 2）二级负荷二级负荷指电气设备或线路中通过的电流或功率。指电气设备或线路中通过的电流或功率。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院1）一级负荷：）一级负荷：突然停电将造成人身伤亡，或重大设突然停电将造成人身伤亡，或重大设备的损坏，且难以修复，政治、经济上造成重大备的损坏，且难以修复，政治、经济上造成重大损失等。损失等。2）二级负荷：）二级负荷：突然停电将在政治、经济上造成较大突然停电将在政治、经济上造成较大损失。如：主要设备损坏、大量产品报废、工厂损失。如：主要设备损坏、大量产品报废、工厂的运输停顿、重点企业大量减产等。的运输停顿、重点企业大量减产等。3）三级负荷：）三级负荷：所有不属于一、二级的电力负荷。例所有不属于一、二级的电力负荷。例如机关、学校、工厂的附属车间等。如机关、学校、工厂的附属车间等。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院各级电力负荷对供电电源的要求：各级电力负荷对供电电源的要求：要求有要求有两个独立电源两个独立电源供电（电源在供电（电源在正常或事故时都应保证不间断供电）。正常或事故时都应保证不间断供电）。对于特别重要的负荷，还应增设对于特别重要的负荷，还应增设应急电源应急电源：1 1）独立于正常电源的发电机组；）独立于正常电源的发电机组；2 2）独立于正常）独立于正常电源的专门的馈电线路；电源的专门的馈电线路；3 3）蓄电池；）蓄电池；4 4）干电池。）干电池。两个独立电源：两个独立电源：1 1）每段母线的电源来自于不同的发电机；）每段母线的电源来自于不同的发电机；2 2）来自于地区变电所不同的母线，母线段间无联系，）来自于地区变电所不同的母线，母线段间无联系，或虽有联系，当其中一段故障时，能自动的将其或虽有联系，当其中一段故障时，能自动的将其联系断开联系断开.第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院5.4.2 高压配电系统高压配电系统 在电力系统中，习惯上在电力系统中，习惯上1000V以上的电压等级统称以上的电压等级统称为为高压高压，1000V以下的电压等级统称为以下的电压等级统称为低压低压。高压配电系统：电压等级在高压配电系统：电压等级在1000V以上的配电系统。以上的配电系统。1.变、配电所的任务变、配电所的任务 从电力系统受电，经过变压、然后配电或不经变从电力系统受电，经过变压、然后配电或不经变压直接配电的任务。压直接配电的任务。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院2、工厂供电系统及其组成、工厂供电系统及其组成第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院 1）总降压变电所）总降压变电所 一般大、中型工厂均设有总降压变电所，进线电压一般大、中型工厂均设有总降压变电所，进线电压为为35110kV，经变压器降为，经变压器降为610kV，向车间变电所，向车间变电所的高压电动机或其它高压用电设备供电，总降压变电的高压电动机或其它高压用电设备供电，总降压变电所内通常设有所内通常设有12台总降压变压器。台总降压变压器。2）工厂总配电所）工厂总配电所 中小型工厂通常仅设总配电所或车间变电所，进线中小型工厂通常仅设总配电所或车间变电所，进线电压为电压为610kV，可一回或两回电源进线，经，可一回或两回电源进线，经610kV高压配电母线，将电能重新分配，然后经电力线路送高压配电母线，将电能重新分配，然后经电力线路送至各个车间变电所，或直接向高压用电设备供电。至各个车间变电所，或直接向高压用电设备供电。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院 3）车间变电所）车间变电所 对于中小型工厂、可仅设车间变电所，进线电压对于中小型工厂、可仅设车间变电所，进线电压为为610kV。根据用电量的大小，可设立一个或几个。根据用电量的大小，可设立一个或几个车间变电所（包括配电所），也可以几个相邻车间共车间变电所（包括配电所），也可以几个相邻车间共用一个车间变电所。车间变电所内一般设置用一个车间变电所。车间变电所内一般设置12台变台变压器，最多不超过压器，最多不超过3台，其单台容量一般为台，其单台容量一般为1000 kVA及以下（最大不超过及以下（最大不超过1800 kVA），将），将610 kV电压电压降为降为380/220 V，供低压用电设备用电。，供低压用电设备用电。4）工厂高、低压配电线路）工厂高、低压配电线路 高压配电线路主要作为厂区输送，分配电能之用。高压配电线路主要作为厂区输送，分配电能之用。大多采用电缆线路。大多采用电缆线路。低压配电线路主要用于向低压用电设备输送电能。低压配电线路主要用于向低压用电设备输送电能。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院3.高压配电设备高压配电设备 在高压配电所中，在高压配电所中，610 kV配配电母线及所连接电母线及所连接的所有高压设备。的所有高压设备。主要有：主要有：电力变压器、高压熔断器、高压隔离开关、高压负电力变压器、高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜、电流互感器、荷开关、高压断路器、高压开关柜、电流互感器、电压互感器、电容器、母线等。电压互感器、电容器、母线等。第第5 章章山东轻工业学山东轻工业学院院5.4.3、低压配电系统、低压配电系统1、低压配电母线、低压配电母线 低压配电母线的作用是接受电能