第二章供电与用电

第2章供电与用电

2.1 发电、输电和配电

2.1.1 发电和电力系统

发电——将其他形式的能量转化为电能的过程。

发电方式火力

水力

核能（火力）

风力、潮汐、太阳能、地热

我国的电能生产以火力发电、

水力发电为主

——核能发电在我国有很大发展

——由各种电压的电力线路将一些

发电厂、变电所和电力用户联系起来

的一个发电、输电、变电、配电和用

电的整体称为电力系统。

我国国家标准规定的电力网的额定电压有3kV 、6kV 、10kV 、110kV 、220kV 、

330kV 、500kV 等。

——各种不同电压的输电线和变电

所所组成的电力系统的一部分称为

电力网。

电力网

车间、一般车间

图2.1.1 发电、输电、配电系统图

~

~

~

发电厂电厂变电所区域变电所工厂变电所

38.5kV 35kV 11kV 10kV 6kV

高压配电

10.5kV 121kV

输电线

火力发电站

水力发电站

发电机组

控制中心

变电所

输电线

车间

一般车间

电动机

M M

M 动力或照明

配电箱

电弧炉

电阻炉220V/380V

6kV~10kV

图2.1.2 放射式低压配电网

图2.1.3 树干式低压配电网

2.2.1 配电系统

6kV~10kV

220V/380V

2.2三相电路

优点

1．省材料在输电电压等级相同，输电距离、输送功率和输电线路损耗功率相等的情况下，

三相输电线路导线材料的用量仅为单相输电线

路导线材料用量的3/4。

2．损耗少由于使用的输电线少，因此减少

了电线电阻上的损耗。

3．用途广三相四线制配电系统既可为三相

负载、也可为单相负载供电。

4．效率高由于三相电源容易产生旋转磁场，所以适合为三相交流电动机供电。而三相交流电动机的特性比单相交流电动机好，效率高，是工业用电的主要设备之一。

2.2.1 三相电源

当前各类发电厂都是利用三相同步发电机发电

主要组成部分

电枢（定子）——固定的磁极（转子）——转动的

S

N

＋－

A

X

_

e

+e _

+

(a)三相交流发电机的原理图

(b)电枢绕组及其中的电动势

S

N

＋－

A

X

B

Y

C Z

U =E m sin ωt

=

E sin ωt √2e W =E m sin(ωt +240 ◦

) =

E sin (ωt +120 ◦

)√2e v =E m sin(ωt -120 ◦

) = E sin (ωt -120 ◦

)

√2

(2.2.1)

图2.2.2 三相对称电动势

★对称：频率相同、幅值相等、初相互差120°

U = E 0

◦

•

E V = E -120

◦•E W = E 120

◦

•(2.2.2)

图2.2.3 三相对称电动势

(b) 相量图120

◦

120

◦

120

◦

●

E W

●

E U

●

E V

• • •

E U +E V +E W = 0

e U +e V +e W = 0

(2.2.3)

∠∠∠★注意相序：

e U → e V → e W

依次滞后120°

.2.2对称三相电源的联接

星形联接（Y

接）三角形联接（∆接）

对称三相电源的星接

联接方式

星形联接法——以首端引出作为输出端的接法

V

N

U

W

U

N V W

•U VW

•U UV •

U WU

•

U W

•

U U

•U V

+

+

+

---图2.2.4

对称三相电源的相电压和线电压

(a) 电路图

三相四线制三相三线制

——三根端线都引出的供电方式（无中线）。

相线、端线（火线）

——三个绕组U 1、V 1、W 1首端引出的三

根供电线称为相线或端线。三相四线制

——三根端线和中线都引出的供电方式。

(N ) ——星形连接时，三个绕组U 2、V 2、W 2末端的联结点N 称为中性点，由中性点

Ｎ引出的供电线称为中线或零线。

中线

零线

相电压——端线与零线间的电压三相四线制

引出两种电压：

线电压——端线与端线间的电压