电力基础知识入门讲解学习

电力基础知识入门

什么是电？

在日常生活和生产中，几乎到处都要用到电。如电灯通电会发光，电动机通电会旋转。电究竟是怎样一回事？在电线里有什么东西通到电灯、电视机里去？要了解物体带电的根本原因，首先必须了解物体的内部结构。

自然界的一切物质是分子组成的，而分子又是由原子组成。每个原子，都是由一个带正电电荷的原子核和一定数量带负电电荷的电子所组成。这些电子，分层围绕原子核作高速旋转。正电荷与负电荷有同性相斥异性相吸的特性。不同的物质有不同的原子，它们所具有的电子数目也是不一样的，例如铝原子有13个电子。在通常情况下，原子核所带的正电荷和电子所带的负电荷在数量上相等，所以物体就不显示带电现象。原子核吸引电子的吸力大小与距离平方成反比。如果由于某种外力的作用，使离原子核较远的外层电子摆脱原子核的束缚，从一个物体跑到另一个物体，这样就使物体带电，失去电子的物体带正电，获得电子的物体带负电。一个带电体所带电荷的多少可以用电子数目来表示，不过在实用上这个单位的大小，我们常以库伦作为电量的单位。

1库伦= 6.24×1018个电子电荷

电量的符号用Q表示。当电荷积聚不动时，这种电荷称为静电，如果电荷处在运动状态，我们就叫它动电。

直流电和交流电知识

把一节电池的头（正极）对着另一节的尾（负极）装在手电筒中，手电筒就亮了：如果倒过来，头对头或尾对尾，手电筒就不亮。这是因为电池所产生的电流总是朝一个方向流动，所以叫做直流电。

通过输电线或电缆送入家中的电，不是直流电，而是交流电。因为这种电流一会儿朝某个方向、一会儿又朝相反的方向流动。

尽管交流电“变化多端”，但它比起直流电来，有一个最大的优点，就是可以使用变压器，根据需要来升高或降低交流电电压。因为发电厂产的电，都要输送到很远的地方，供用户使用。电压越高，输送中损失越小。当电压升高到3.5万

伏或22万伏，甚至高达50万伏时，输送起来就更加经济。无论什么地方要使用电，为适应其特定的用途，又都得把电压降低。例如家庭用电只要220伏，而工厂常用380伏，等等。

直流电也有它的优点，在化学工业上，像电镀等，就非要直流电不可。开动电车，也是用直流电比较好。

为了适应各种电器的特定用途，也可把交流电变成直流电，这叫整流。一些半导体收音机或录音机上，都可用外接电源。通过一个方块形装置，把交流电变成直流电来使用。这个降压和整流用的装置，叫电源变换器。

什么是电力网（Electric Network / Power Grid）？

电力网是（Electric Network / Power Grid）电力系统的一部分，是由各种电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。电力网以变换电压（变电）输送和分配电能为主要功能，是协调电力生产、分配、输送和消费的重要基础设施。

由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。也可描述为电力系统是由电源、电力网以及用户组成的整体。

它包括所有的变、配电所的电气设备以及各种不同电压等级的线路组成的统一整体。它的作用是将电能转送和分配给各用电单位。电能的生产是产、供、销同时发生，同时完成，既不能中断又不能储存。电力系统是一个由发、供、用三者联合组成的一个整体。其中任意一个环节配合不好，都不能保证电力系统的安全、经济运行。电力系统中，发、供、用之间始终是保持平衡的。

电力系统介绍

一、电力系统的构成

一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。

电力系统运行特点：

电能不能大量存储；各环节组成的统一整体不可分割；过渡过程非常迅速（百分之几秒到十分之几秒）；电力系统的地区性特点较强；对电能质量的要求颇为严格；与国民经济各部门和人民生活关系极其密切。

电力系统的组成示意图：

二、电力系统的额定电压

电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。

1.用电设备

用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。实际上，由于电网中有电压损失，致使各点实际电压偏离额定值。为了保证用电设备的良好运行，国家对各级电网电压的偏差均有严格规定。显然，用电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作电压范围。

2.发电机

发电机的额定电压一般比同级电网额定电压高出5%，用于补偿电网上的电压损失。

3.变压器

变压器的额定电压分为一次和二次绕组。对于一次绕组，当变压器接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额定电压与电网一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，则其额定电压应与发电机额定电压相同。对于二次绕组，额定电压是指空载电压，考虑到变压器承载时自身电压损失(按5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按5%计)，此时，二次绕组额定电压应比电网额定电压高10%。

三、电力系统的中性点运行方式

在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形联结时，其中性点可有两种运行方式：中性点接地和中性点不接地。中性点直接接地系统称为大电流接地系统，中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）接地的系统称为小电流接地系统。中性点的运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。下图列出了常用的中性点运行方式。图中，电容C为输电线路对地分布电容。

中性点直接接地方式：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低。但是，该方式下非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。此外，在380/220V低压供电系统中，线对地电压为相电压，可接入单相负荷。

中性点不接地方式：当发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，供电不中断，可靠性高。

四、供电质量的主要指标

决定用户供电质量的指标为电压、频率和可靠性。

1.电压

理想的供电电压应该是幅值恒为额定值的三相对称正弦电压。由于供电系统存在阻抗、用电负荷的变化和用电负荷的性质等因素，实际供电电压无论是在幅值上、波形上还是三相对称性上都与理想电压之间存在着偏差。

1)电压偏差：电压偏差是指电网实际电压与额定电压之差，实际电压偏高

或偏低对用电设备的良好运行都有影响。

2)电压波动和闪变：电网电压的均方根值随时间的变化称为电压波动，由

电压波动引起的灯光闪烁对人眼脑的刺激效应称为电压闪变。当电弧炉

等大容量冲击性负荷运行时，剧烈变化的负荷电流将引起线路压降的变

化，从而导致电网发生电压波动。

3)高次谐波：当电网电压波形发生非正弦畸变时，电压中出现高次谐波。

高次谐波的产生，除电力系统自身背景谐波外，在用户方面主要由大功

率变流设备、电弧炉等非线性用电设备所引起。高次谐波的存在降导致

供电系统能耗增大、电气设备绝缘老化加快，并且干扰自动化装置和通

信设施的正常工作。

4)三相不对称：三相电压不对称指三个相电压的幅值和相位关系上存在偏

差。三相不对称主要由系统运行参数不对称、三相用电负荷不对称等因

素引起。供电系统的不对称运行，对用电设备及供配电系统都有危害，

低压系统的不对称运行还会导致中性点偏移，从而危及人身和设备安全。