电力系统及变压器

并不是任何负载都可接成三角形，这要看负 载的额定电压是否与电源的线电压相符，相符者 可接，否则不可接。例如，当电源电压是380V时， 电机铭牌上标明“380/220V，Y/△”就不能接成三 角形，对于额定电压为220V的电灯负载也同样不 能接成三角形。只有电机铭牌标明为“380V，△” 才可以。如果电源电压为220V，则只有 “380/220V，Y/△”的电机才可以接成三角形。
二、三相绕组的连接方法
▪ 三相电源的连接方法有两种，一个是星形（简记 为Y）接法，另一个是三角形（简记为Δ）接法。
Y形接法
Δ形接法
3
三、电源作星形连接：线电压和相电压的 关系
U AB U A U B 2U A cos30 3U A U BC U B UC 2U B cos30 3U B UCA UC U A 2UC cos30 3UC
通常都用线电压、线电流来表达功率。三相对 称负载如果是星接，则√3Uφ=U，Iφ=I；如果 是角接，则√ 3 Iφ=I ，Uφ=U。由此可知，不论 是星形连接，还是做三角形连接，其有功功率 均为
P 3U I cos 3 3U I cos 3UI cos 式中为φ每相的相电压和相电流间的相位差， COS φ是每相的功率因数 。 三相电路的无功功率等于每相无功功率之和
2、联合电力系统的优越性
变电所、输电线路是电网的组成部分， 电网是电力系统的组成部分，两个或两个以 上电力系统用电网连接起来，并联运行即可 构成地区性电力系统。若干地区电力系统再 用电网连接起来就组成联合电力系统。例如 东北电力系统就是由辽宁省电力系统、吉林 省电力系统、黑龙江电力系统，通过500kV 东长哈大送电线及220kV跨省联网线路连接 起来的联合电力系统。
联合电力系统在技术上具有很大的优越性 可以从五个方面加以说明：
1、提高了供电可靠性。大电力系统发电机 多，备用机组多，线路也多，容量比较大，因 此个别线路发生故障不会影响系统供电，这样 也就提高了供电的可靠性。
2、能充分保证电能质量。电能质量指标有 二项：其一是频率稳定，正负不超过0.2Hz；其 二是电压波动小。在大电力系统中，系统容量 大，个别负荷变动如高压电动机起停、某些线 路故障接地，都不会造成系统电压波动或频率 的变化，能充分保证电能质量。
2、从图2-4（a）可看出：三个相等的直流 电源接成三角形，将在闭合回路中有着值为3E的 电势作用，造成电源短路，这当然是不允许的。但 与直流电势不同，对称的三相电势，大小相等，在 相位上彼此相差120º，因此它们在各个时刻的瞬时 值的和以及相量和皆等于零。由此可知，对于生产 对称电势的三相电源，其三相绕组是完全可以做三 角形连接的。
线电压在数值上等于相 电压的倍，在相位上线 电压分别超前其所对应 的相电压30°。
负载作星形连接：线电压与相电压的关系
1/ 3
▪ 流过端线的电流（叫线电流）也就是流过与 其相接的对应相的电流（叫相电流）。所以， 对于星形连接的负载，其线电流I和相电流 Iφ是相等的，即I= Iφ 。
▪ 由于各相的阻抗相等，并且电源电压又是对 称的，各相承受的电压彼此对称；流过的电 流也彼此对称。
E A E B (EC ) 2EC
由于电源的三相绕组的内阻抗很小，所以在 回路中将产生很大的环流，将烧毁绕组。因此， 在接线时，一定要注意接线顺序，切不可接错。
负载作角形连接：线电流与相电流的关系
结论：三相负载作三角形连接，是把三相负荷首 尾相接，然后再把A、B、C三相电源火线与三个 接点相接即可，见图2-8（a）。负载对称与否并 不影响三相负载的工作。
中性点各种接地方式的应用范围。按照
我国的技术经济政策，各种额定电压的电力 系统其中性点接地方式一般是： 1）110kV及以上电压的电力系统采用直接接 地方式； 2）63kV电压的电力系统采用经消弧线圈接 地方式； 3）35kV电地电流不超过10A的35kV电力系 统，采用不接地方式，见图4-3、图4-4。
3、减少系统备用容量，提高设备利用率。 在联合电网中，各个用户的最大负荷出现时间 并不相同。这是由于大电力系统占有地域很大， 存在时差和季差的关系，因此最大负荷将小于 各个用户最大负荷的总和，所以可以减少备用 机组、备用线路，并可提高设备利用率增加供 电电量。
4、便于安装大容量输电线路降低造价。大 机组容量大，必须建设大容量线路。超高压线 路送电容量大，单位千瓦造价低，线路可靠， 相对线损小，可以大大提高经济效益。
络。区域电力网则把范围较广地区的发电厂 联系在一起，而且输电线路较长、用户类型 也较多。目前在我国，区域电力网主要是电 压为110-220kV级的电力网。超高压远距离 输电网络主要有电压为330-500kV及以上的 远距离输电线路组成。它担负着将远区发电 厂的功率送往用电负荷中心的任务，同时还 联系几个区域电力网以形成省（区）与省 （区）之间、国与国之间的互联电力网。
▪ 三相负载作三角形连接，使 每相负载直接承受电源的线 电压，即U=Uφ。
▪ 在三角形连接的负载中，线 电流等于和它相连的两个相 电流的相量差。
▪ 三相对称负载作三角形连接 时，线电流有效值为相电流 的倍。而相位较它对应的相 电流滞后30°。
五、三相电源功率
1、一个电源发出的有功功率，或一个三相负 载接受的有功功率，都等于它们各相有功功率 之和，即
▪ 国家规定的电网额定电 压为：500、220、110 、63、35、10kV。
三、系统负荷
连接在电力系统上的一切用电设备所消 耗的电能，称为电力系统的负荷。由电能转 换成机械能、热能等是用电设备中真实消耗 的功率，称之为有功负荷，单位为W。电动 机为带动机械，需在其转子中产生磁场，变 压器在线圈中产生磁场完成电磁能量的相互 转换所消耗的功率称为无功负荷，单位为Var。 为了满足有功负荷和无功负荷的需要，发电 机既要发有功功率，又要发无功功率，
E A EB (EC ) 2EC
3、三相绕组做三角形连接时 ，端线直接引出了 相电压，所以线电压与相电压是相等的，即 U=U φ。 4、电源的三相绕组做三角形连接时，如果一相 （或两相）反接，则闭合回路中的总电势就不 再等于零。从图2-4中可见，如果C相绕组接反， 这时回路中的总电势等于两倍的负EC，即
第一部分 电工基础理论
第一单元 交流电路
第二节 三相正弦交流电路
▪ 一、三相交流电势的产生：
•定子铁芯圆周的槽内有三个独立的 绕组Ax、By和Cz，分别叫做A相绕组、 B相绕组和C相绕组。
•当转子沿顺时针方向旋转时，磁力 线就依次切割A、B、C三相绕组的导 线，在其中产生了感应电势。
•由于三相绕组的匝数和形状是一样 的，而且磁场对于它们是以同一速度 旋转着，所以，在三相绕组中产生的 电势频率和最大值彼此相同，但由于 三个绕组在空间位置彼此差，则三相 电势在相位上差120º（电角）。
5、充分利用动力资源。在联合电力系统中， 水电、火电并网运行，冬季多发火电，夏季丰 水多发水电，水主火从，从而降低成本，提高 运行的经济性。如吉林省东部水利资源丰富， 夏季可多发水电。西部煤炭充足，冬季可多发 火电，水电、火电在联合电力系统中取长补短， 共同发挥作用。
二、系统的额定电压
▪ 由于线路中有电压降或 称电压损耗存在，所以 线路末端电压比首端要 低。沿线各点电压也不 相等。
在三相电压对称和负载对称的情况下，三相瞬 时功率之和可以证明是一个常数，其值等于有 功功率，即
p p A pB pC 3UI cos P
就是说在对称三相正弦电路中，并且负载也对 称的话，则每个瞬时的功率全一样，这是三相 电路中的优点之一。因为旋转电机的转矩与功 率有关，功率不变，则转矩不变，这样，旋转 电机就不会因转矩变动而引起振动。
线路每相电容电流为均布的，用集中电
容代表，相间电容忽略不计，正常运行时各 相电压UA、UB、UC是对称的。对地所产生的电 容电流IA、IB、IC数值是相等的。相角分别超 前相电压90º，所以流经大地的总电流和为0。 当一相接地故障时，参看图4-5及图4-6。
要实现大容量、 远距离输送电能， 还必须建设升压变 电所和架设高电压 输电线路。
大城市、大工业中心等用 电部门则由于原材料供应 、产品协作配套、运输、 销售等原因以及各种地理 、历史条件的限制，往往 与动力资源所在地相距较远
1、电力网的类型
电力系统中输送和分配电能的供电部分 成为电力网。它包括升压、降压变压器和各 种电压等级的输电线路。电力网按其供电范 围的大小和电压等级的高低，可分为地方电 力网、区域电力网及超高压远距离输电网络 等三种类型。地方电力网是指电压不超过 110kV、输电距离在几十公里以内的电力网， 主要是一般城市、工矿区、农村的配电网
定义：我们把频率相同，幅值相等，彼此相差 120°电角的三相电势叫做对称的三相电势。
注：在三相绕组中把哪一个绕组当作A相绕组是无 关紧要的，但把A相确定后，则产生比eA滞后120° 的电势eB的那个绕组就是B相，产生比eB滞后的电 势eC的那个绕组就是C相，不可混淆。发电厂的发 电机的相序确定了以后就不再改变。高压方面采用 黄、绿、红三种颜色分别表示A、B 、C 三相。
P PA PB PC
以三相负载为例，在已知各相电压，电流的有 效值及功率因数的情况下，三相的有功功率为
P U AI A cosA U BIB cosB UC IC cosC
如果电源电压和各相负载都是对称的，则每相 功率皆为
P U I cos
这时三相总的功率为一相有功功率的3倍，即
P 3P 3U I cos
Q QA QB QB U A I A sin A U B I B sin B U C IC sin C 在各相负载对称的情况下，总无功功率为
Q 3U I sin 3UI sin
对称三相电路中的视在功率为
S P2 Q2 ( 3UI cos)2 ( 3UI sin)2 3UI
发电机全部功率称为视在功率，单位为kVA ，是发电机额定电压与额定电流的乘积。有 功功率与无功功率的比值成为功率因数。