電氣工程概論第一章

1、第一章 緒論,《電氣工程概論》,第一章 緒論,,概述,1,,能量轉(zhuǎn)換原理,2,,電力系統(tǒng),3,,電能的質(zhì)量指標(biāo),4,,5,4,電壓等級(jí)與選擇,第一節(jié) 概述,電的發(fā)現(xiàn)是個(gè)神奇的開(kāi)始，它是一種看不見(jiàn)、摸不著又無(wú)形體的能量。電能的開(kāi)發(fā)和利用，是人類(lèi)征服自然過(guò)程中所取得的具有劃時(shí)代意義的光輝成就。電能是社會(huì)發(fā)展的主要能源和動(dòng)力，廣泛用于人民生活、國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系極為密切。電氣化就是現(xiàn)代化的象征，沒(méi)有電氣化就沒(méi)

2、現(xiàn)代化。電能為二次能源，是由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而成的能源，例如由煤炭、石油、天然氣和水能等形態(tài)的能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而成的。,第一節(jié) 概述,電能與其他形態(tài)的能源相比，其主要特點(diǎn)有： （1）可以大規(guī)模生產(chǎn)電能。 （2）電能運(yùn)輸簡(jiǎn)單，便于大容量、遠(yuǎn)距離傳輸 和分配。 （3）電能方便轉(zhuǎn)換和易于控制。 （4）電能代替其他能源可以提高能源利用效率，被稱(chēng)之為“節(jié)約的能源”。 （5）電能在

3、使用時(shí)沒(méi)有污染，噪聲小。,第一節(jié) 概述,由于電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用是通過(guò)電力系統(tǒng)同時(shí)完成的，不能大量?jī)?chǔ)存，因此，!能量的基本形式為了滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活對(duì)電能的需求，不斷地供給充足、優(yōu)質(zhì)而又價(jià)廉的電能，做好電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用工作，就必須達(dá)到以下基本要求： （1）安全。 （2）可靠。 （3）優(yōu)質(zhì)。 （4）經(jīng)濟(jì)。返回目錄,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,,能量的基本形式,1,,能量的來(lái)源,2,,能量

4、的轉(zhuǎn)換,3,,旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換,4,4,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,能量的基本形式宇宙間一切運(yùn)動(dòng)著的物體（由物質(zhì)構(gòu)成的，占有一定空間的個(gè)體）都有能量的存在和轉(zhuǎn)換。 “自然界一切物質(zhì)都具有能量。能量不可能被創(chuàng)造，也不可能被消滅，而只能在一定條件下從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式，在轉(zhuǎn)換中能量總是恒定不變?！钡侥壳盀橹?，人類(lèi)所認(rèn)識(shí)的能量有以下基本形式：,,,,,,,能量,機(jī)械能,熱能,化學(xué)能,輻射能,電能,核能,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,機(jī)械能

5、是與物體宏觀機(jī)械運(yùn)動(dòng)或空間狀態(tài)有關(guān)的能量，前者稱(chēng)之為動(dòng)能，后者稱(chēng)之為勢(shì)能。 動(dòng)能是指物體（或指系統(tǒng)）由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)而具有的做功能力。 勢(shì)能（又稱(chēng)為位能）是指與物體空間狀態(tài)有關(guān)而具有的做功能力。重力勢(shì)能：受重力作用的物體因其位置高度不同而具有的能量。 彈性勢(shì)能：物體由于彈性變形而具

6、有的做功本領(lǐng)。 表面能：不同類(lèi)物質(zhì)或同類(lèi)物質(zhì)不同相的分界面上，由于表面張力的存在而具有的作功能力。,機(jī)械能,輻射能,核能,,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,熱能 熱能是能量的一種基本形式，所有其他形式的能量都可以完全轉(zhuǎn)換為熱。熱能被認(rèn)為是一種分子運(yùn)動(dòng)的能量。構(gòu)成物質(zhì)的微觀分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能的總和稱(chēng)之為熱能。熱能既可以顯熱形式儲(chǔ)存，也可以潛熱形式儲(chǔ)存。 若系統(tǒng)的熵的變化為ds ，則熱能 在電力系統(tǒng)中，

7、當(dāng)電流流經(jīng)電阻介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的能量將散逸為熱能。在電機(jī)、輸電線(xiàn)中的損耗電能可用 計(jì)算。,能量,機(jī)械能,熱能,化學(xué)能,輻射能,電能,核能,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,化學(xué)能 化學(xué)能是物質(zhì)結(jié)構(gòu)能的一種，即原子核外進(jìn)行化學(xué)變化時(shí)放出的能量。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)定義，物質(zhì)或物系在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中以熱能形式釋放的內(nèi)能稱(chēng)為化學(xué)能。人類(lèi)最普遍利用的化學(xué)能： 燃燒碳:

8、 燃燒氫: 燃料的發(fā)熱量（發(fā)熱值或熱值）:單位重量（對(duì)固體、液體燃料）或體積（氣體燃料）在完全燃燒，且燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度時(shí)所放出的熱量。單位為kJ/kg或kJ/m3。,化學(xué)能,電能,核能,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,從應(yīng)用上分 高位發(fā)熱量：是指燃料完全燃燒，且燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣全部凝結(jié)成水時(shí)所放出的熱量。 低位發(fā)熱量：是指燃料完全燃燒，而燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)所放出的熱量。

9、 低位發(fā)熱量 = 高位發(fā)熱量 - 水的汽化潛熱 由于燃燒設(shè)備，如鍋爐中燃料燃燒時(shí)，燃料中原有的水分及氫燃燒后生成的水均呈蒸汽狀態(tài)隨煙氣排出，因此低位發(fā)熱量接近實(shí)際可利用的燃料發(fā)熱量，所以在熱力計(jì)算中均以低位發(fā)熱量作為計(jì)算依據(jù),能量,機(jī)械能,熱能,化學(xué)能,輻射能,電能,核能,1,2,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,輻射能 物體以電磁波的形式發(fā)射出的能量稱(chēng)為輻射能。熱輻射是

10、一種由原子振動(dòng)而產(chǎn)生的電磁能。 溫度為T(mén) 的任何物體所發(fā)射出的能量為： 地球表面所接受的太陽(yáng)能就是最重要的熱輻射能。 還有裂變物質(zhì)所發(fā)射的電磁波射線(xiàn)，如?，?，?等。,機(jī)械能,熱能,化學(xué)能,輻射能,電能,核能,,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,電能電能是與電子流動(dòng)和積累有關(guān)的一種能量，通常是由電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換而來(lái)的，或是通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換得到的；反之，電能也可通過(guò)電燈

11、泡轉(zhuǎn)換為光能，或通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而顯示出電做功的本領(lǐng)。如果驅(qū)動(dòng)電子流動(dòng)的電動(dòng)勢(shì)為E，電流強(qiáng)度為I，則其電能電能既能以電場(chǎng)能被儲(chǔ)存，也能以磁場(chǎng)能被儲(chǔ)存。磁場(chǎng)能的儲(chǔ)存 用 計(jì)算 存在兩個(gè)線(xiàn)圈時(shí)，則用電場(chǎng)能儲(chǔ)存于具有電場(chǎng)存在的空間內(nèi)，例如電容器的極板間、輸電線(xiàn)間以及輸電線(xiàn)對(duì)地之間。電場(chǎng)能可用

12、 計(jì)算。,化學(xué)能,核能,,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,核能 核能是由于物質(zhì)原子核內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而釋放出來(lái)的巨大能量，又稱(chēng)原子核能。遵守阿伯特·愛(ài)因斯坦（Albert Einstein）于1922年提出的能量和物質(zhì)質(zhì)量之間的關(guān)系，即核能可以從以下兩種不同的反應(yīng)中得到： 核裂變反應(yīng)： 核聚變反應(yīng)：兩個(gè)輕質(zhì)量的原子核結(jié)合，產(chǎn)生更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并釋放出能量。 消耗同樣質(zhì)量的原料，核聚變反應(yīng)

13、所釋放的能量為核裂變反應(yīng)的4.22倍。即每消耗1kg核聚變?cè)?，產(chǎn)生約相當(dāng)于11816t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后所釋放出的熱能。,能量,化學(xué)能,核能,1,2,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,能量的來(lái)源 顧名思義是指能量的來(lái)源或泉源，即指人類(lèi)取得能量的來(lái)源。 包括： 已經(jīng)開(kāi)發(fā)可供直接使用的自然資源； 經(jīng)過(guò)加工或轉(zhuǎn)換得到的能量來(lái)源； 尚未開(kāi)發(fā)的能量資源，稱(chēng)為自然資源。 能源的分類(lèi)（對(duì)比分類(lèi)）：

14、 常規(guī)能源與新能源 再生能源與非再生能源 一次能源與二次能源,能量,熱能,化學(xué)能,輻射能,核能,1,2,3,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,,,常規(guī)能源 為人們所熟悉，當(dāng)前應(yīng)用也范圍很廣泛。如煤炭、石油、天然氣、薪柴、水能和電力等。,,,,常規(guī)能源與新能源,新能源 采用最新的科學(xué)技術(shù)才能開(kāi)發(fā)利用，最近才被人們重視而研究開(kāi)發(fā)的能源。如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、潮汐能和生物質(zhì)能等。（核能通常也被看作新能源）,第二

15、節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,,,再生能源 自然界中可以不斷再生而得到補(bǔ)充的能源。如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、潮汐能和生物質(zhì)能等。,,,,再生能源與非再生能源,非再生能源 經(jīng)過(guò)幾億年形成的、短期內(nèi)無(wú)法補(bǔ)充的能源。如煤炭、石油、天然氣和核燃料等。,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,,一次能源：由自然界中直接取得又不改變其基本形態(tài)的能源。如煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能和地?zé)崮艿取?二次能源：由一次能源經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換成另一種形態(tài)的能源產(chǎn)品。如電力、蒸

16、汽、煤氣、氫及各種石油制品等。,關(guān)系：大部分一次能源都轉(zhuǎn)換成容易輸送、分配和使用的二次能源，二次能源經(jīng)過(guò)輸送和分配，在各種設(shè)備中使用。,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,從利用能源對(duì)環(huán)境污染的大小分： 清潔能源：對(duì)環(huán)境無(wú)污染或污染較小的能源。如太陽(yáng)能、水能、海洋能和氫能等。 非清潔能源：對(duì)環(huán)境污染較大的能源。如煤炭、石油等。,能量,機(jī)械能,熱能,化學(xué)能,輻射能,電能,核能,1,2,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,能量的轉(zhuǎn)換,,,,形態(tài)

17、上的轉(zhuǎn)換,有空間上的轉(zhuǎn)換,時(shí)間上的轉(zhuǎn)換,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,世界上儲(chǔ)存電能的方法主要有： 使用改進(jìn)的鉛電池（500MW·h）； 新型電池（500MW·h）； 飛輪儲(chǔ)電：預(yù)計(jì)一次可儲(chǔ)電能1000MW·h ； 壓縮空氣：一次可儲(chǔ)存電能1000MW·h ； 抽水蓄能電廠：儲(chǔ)存容量最大，系統(tǒng)效率為65%~75%任何能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都必須遵守能量守恒定律

18、，即 輸入能量 - 輸出能量 = 儲(chǔ)存能量的變化。 任何能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都需要一定的轉(zhuǎn)換條件，并在一定的設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。,化學(xué)能,核能,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,四、旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換1、電磁感應(yīng)定律 只要磁鏈Ψ發(fā)生了變化，線(xiàn)圈內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁感應(yīng)。且電流方向與磁通方向符合右手 螺旋法則，數(shù)學(xué)描述為 楞次定律：線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)傾向于阻止線(xiàn)圈中磁鏈的變化。

19、 若N匝線(xiàn)圈中通過(guò)的磁通均為?，即磁鏈?? ，則,能量,熱能,化學(xué)能,輻射能,核能,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,引起磁通變化的原因 ： 1、由時(shí)變電流產(chǎn)生，即磁通是時(shí)間t的函數(shù)； 2、線(xiàn)圈與磁場(chǎng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即磁通是位移變量x的函數(shù)。綜上，磁通的全增量為 從而式中，v=dx/dt為線(xiàn)圈與磁場(chǎng)間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度； 為變壓器電

20、動(dòng)勢(shì)， 為運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)。 普遍說(shuō)來(lái)，任一線(xiàn)圈中都可能同時(shí)存在上述兩種電動(dòng)勢(shì)，但為了簡(jiǎn)化分析，同時(shí)也利于突出主要特點(diǎn)，下面將兩種電動(dòng)勢(shì)分別予以討論。,輻射能,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,（1）變壓器電動(dòng)勢(shì)純粹由于磁通本身隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為變壓器電動(dòng)勢(shì)。設(shè)線(xiàn)圈與磁場(chǎng)相對(duì)靜止，與線(xiàn)圈交鏈的磁通隨時(shí)間變化，并設(shè)磁通? 按

21、正弦規(guī)律變化， 則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 有效值為,能量,當(dāng)磁通隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化時(shí)，線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化規(guī)律與磁通變化規(guī)律相同，但電動(dòng)勢(shì)在相位上滯后磁通 ，如右圖,輻射能,電能,核能,,,,,,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,（2）運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì) 磁通本身不隨時(shí)間變化，但由于線(xiàn)圈與磁場(chǎng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起線(xiàn)圈磁鏈的變化，這樣產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)或速度電動(dòng)勢(shì)。設(shè)匝數(shù)為N 的線(xiàn)圈在恒定磁場(chǎng)中以速度 v 沿 ? 方

22、向運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈兩邊平行，但與 ? 垂直，寬度為 b ，有效長(zhǎng)度亦為 l ，距原點(diǎn)距離為 x ，則任意時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通為 運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)為 磁通密度 、線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)速度 v 和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 之間 的方向關(guān)系，可用右手定則來(lái)確定。,輻射能,電能,核能,,,,,,,,,第二節(jié)

23、能量轉(zhuǎn)換原理,2.電磁力定律（1）電磁力 載流導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體上將受到電磁力 F=B l i ，這就是電磁力定律，也叫畢奧-薩伐電磁力定律。式中，磁場(chǎng) B、載流導(dǎo)體l和電磁力 F 的方向關(guān)系用左手定則來(lái)確定。,能量,熱能,化學(xué)能,輻射能,電能,核能,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,（2）電磁轉(zhuǎn)矩設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)子半徑為 r ，單根導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩 對(duì)匝數(shù)為N的線(xiàn)圈，仿運(yùn)動(dòng)電動(dòng)勢(shì)分析過(guò)程 ，設(shè)線(xiàn)圈兩側(cè)邊所在處的磁場(chǎng)分別為 和

24、 則所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩 若希望獲得最大電磁轉(zhuǎn)矩，則 電機(jī)的最大可能電磁轉(zhuǎn)矩 ， M為總線(xiàn)圈個(gè)數(shù)；D為轉(zhuǎn)子直徑（m）電磁轉(zhuǎn)矩還可以用功率的關(guān)系求得,化學(xué)能,電能,核能,,,,,,,,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,3.旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的能量轉(zhuǎn)換同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的電源，異步及同步電動(dòng)機(jī)是主要負(fù)載。每一導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)存

25、在電功率和機(jī)械功率。不論是發(fā)電機(jī)狀態(tài)或電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，電機(jī)的兩種瞬時(shí)功率和平均功率都相等。任何電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)只是一臺(tái)電機(jī)的兩種不同運(yùn)行方式，這一性質(zhì)被稱(chēng)為電機(jī)的可逆性原理。發(fā)電機(jī)中也有電磁力，在電動(dòng)機(jī)中也有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)不應(yīng)視為兩種截然不同的電機(jī)，而只是同一電機(jī)的兩種不同運(yùn)行方式。,化學(xué)能,核能,4.旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的能量平衡電機(jī)涉及的能量基本上是四種，即：電能、機(jī)械能、磁場(chǎng)能和熱能。

26、根據(jù)能量守恒原理，它們之間存在下列平衡關(guān)系分析電機(jī)時(shí)，常用功率平衡來(lái)反映能量守恒原理，一般電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其磁場(chǎng)能增量為零，于是得電機(jī)的功率平衡式為 1.電阻損耗(導(dǎo)體電阻上產(chǎn)生的銅耗)電機(jī)內(nèi)損耗主要有三種 2.摩擦引起的熱能損耗（機(jī)械損耗）

27、 3.電磁場(chǎng)在介質(zhì)中產(chǎn)生的損耗 （鐵心磁滯和渦流損耗、介質(zhì)損耗）返回目錄,第二節(jié) 能量轉(zhuǎn)換原理,,,第三節(jié) 電力系統(tǒng),,1,,電力系統(tǒng)的形成,2,,電力系統(tǒng)的特點(diǎn),3,,對(duì)電力系統(tǒng)的要求,4,4,電力系統(tǒng)的基本概念,一、電力系統(tǒng)的基本概念1、由發(fā)電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)內(nèi)的變壓器和電力線(xiàn)路以及用戶(hù)的各種用電設(shè)備，按照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一

28、整體，稱(chēng)為電力系統(tǒng)。,第三節(jié) 電力系統(tǒng),第三節(jié) 電力系統(tǒng),,,,,,,電力系統(tǒng),系統(tǒng)裝機(jī)容量,系統(tǒng)年發(fā)電量,最高電壓等級(jí),額定頻率,最大負(fù)荷,年用電量,電力系統(tǒng)可以用一些基本參量來(lái)描述,2、發(fā)電廠分類(lèi) 火力發(fā)電廠 凝汽式火力發(fā)電廠(火電廠) 供熱式火力發(fā)電廠（熱電廠） 堤壩式水力發(fā)電廠 水力發(fā)電廠 徑流式水力發(fā)電廠

29、 抽水蓄能式水力發(fā)電廠 核動(dòng)力發(fā)電廠 風(fēng)力發(fā)電廠 地?zé)岚l(fā)電廠 沼氣發(fā)電廠 潮汐發(fā)電廠 海浪發(fā)電廠 磁流體發(fā)電廠 陽(yáng)能發(fā)電廠,第三節(jié) 電力系統(tǒng),,,,3、電力網(wǎng)電力網(wǎng)是由兩個(gè)及以上變電站和不同電壓等級(jí)的電力線(xiàn)路組成的網(wǎng)絡(luò)。作用是輸送、控制和分配電能。地方電力網(wǎng)：35~110kV，輸電距離在50km以?xún)?nèi)區(qū)域電力網(wǎng)：110~220kV，輸電距離在50~300km超高壓電力

30、網(wǎng)：330~750kV，輸電距離在300~1000km特高壓電力網(wǎng)：1000kV,第三節(jié) 電力系統(tǒng),由地方電力網(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)和超高壓電力網(wǎng)組成的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)如圖。,第三節(jié) 電力系統(tǒng),4、變電站變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶(hù)用電設(shè)備的中間環(huán)節(jié)，一般安裝有變壓器及其控制和保護(hù)裝置，起變換和分配電能的作用樞紐變電站：高壓側(cè)電壓為330kV~1000kV，連接電力系統(tǒng)特高壓或超高壓和高壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源；中間變電站：將發(fā)電

31、廠或樞紐變電站與負(fù)荷中心聯(lián)系起來(lái)的變電站；終端變電站：處于電力網(wǎng)的末端，一般是降壓變電站，也稱(chēng)為末端變電站。,,第三節(jié) 電力系統(tǒng),5、電力線(xiàn)路 用來(lái)傳輸電能，包括輸電線(xiàn)路和配電線(xiàn)路。 就結(jié)構(gòu)分: 架空線(xiàn)路: 將導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)桿塔架設(shè)在露天。由導(dǎo)線(xiàn)、避雷線(xiàn)（或稱(chēng)架空地線(xiàn)）桿塔、絕緣子和金具等主要部件組成。 電纜線(xiàn)路: 埋在地底下的電纜溝或管道中。,1,2,第三節(jié) 電力系統(tǒng),6、用電設(shè)備（1）電動(dòng)機(jī)：包括感應(yīng)

32、電動(dòng)機(jī)（又稱(chēng)異步電動(dòng)機(jī)）和同步電動(dòng)機(jī)。（2）變壓器：變壓器的作用是將電壓升高或降低，以滿(mǎn)足輸配電需要。（3）斷路器（俗稱(chēng)開(kāi)關(guān)）：斷路器可用來(lái)接通或斷開(kāi)電路的正常工作電 流、過(guò)負(fù)荷電流或短路電流，有滅弧裝置，是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護(hù)電器。（4）隔離開(kāi)關(guān)（俗稱(chēng)刀閘）：隔離開(kāi)關(guān)用來(lái)在檢修設(shè)備時(shí)隔離電壓，進(jìn)行電路的切換操作及接通或斷開(kāi)小電流電路。它沒(méi)有滅弧裝置，一般只有電路斷開(kāi)的情況下才能操作。（5）互感器：包括電壓互感器

33、和電流互感器。 (6）保護(hù)設(shè)備：有熔斷器、避雷器和限流電抗器。 (7）補(bǔ)償設(shè)備：如并聯(lián)電容器。補(bǔ)償設(shè)備是用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。 (8）成套設(shè)備：如高壓開(kāi)關(guān)柜、低壓配電屏、動(dòng)力和照明配電箱等。,第三節(jié) 電力系統(tǒng),二、電力系統(tǒng)的形成將各個(gè)孤立運(yùn)行的發(fā)電廠通過(guò)輸電線(xiàn)路和變電站互相連接起來(lái)，以達(dá)到相互支援，提高供電可靠性和相互備用的目的。將孤立運(yùn)行的發(fā)電廠互相連接成大型電力系統(tǒng)向用戶(hù)供電的好處：

34、 1、提高供電的可靠性 2、減少系統(tǒng)裝機(jī)容量 3、減少系統(tǒng)備用容量 4、采用高效率大容量的發(fā)電機(jī)組 5、合理利用能源，充分發(fā)揮水電在系統(tǒng)中的作用除上述好處外，還可以在機(jī)組間合理分配負(fù)荷，充分發(fā)揮煤耗低、效率高的發(fā)電機(jī)組的作用，使整個(gè)系統(tǒng)在滿(mǎn)足用戶(hù)負(fù)荷需求的前提下，減少網(wǎng)損，實(shí)現(xiàn)合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。,第三節(jié) 電力系統(tǒng),三、電力系統(tǒng)的特點(diǎn) 電能的生產(chǎn)、輸送、分配及使用和其它工業(yè)不同，它具有下述特點(diǎn)：

35、 1、電能不能大量存儲(chǔ)； 2、暫態(tài)過(guò)程十分短暫； 3、地區(qū)性特點(diǎn)較強(qiáng)； 4、與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)有著極為密切的關(guān)系。,第三節(jié) 電力系統(tǒng),四、對(duì)電力系統(tǒng)的要求1、為用戶(hù)提供充足的電力2、保證供電的安全可靠 按照用戶(hù)對(duì)供電可靠的要求，區(qū)別對(duì)待，以便在事故情況下把給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失限制到最小。通?？蓪⒂脩?hù)分為三類(lèi)。（1）一類(lèi)用戶(hù)。這類(lèi)用戶(hù)停電將造成人身危險(xiǎn)，重要設(shè)備損壞，產(chǎn)生大量廢品，生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶

36、來(lái)巨大的損失或造成重大的政治影響等。（2）二類(lèi)用戶(hù)。該類(lèi)用戶(hù)中斷供電將造成大量減產(chǎn)，主要設(shè)備損壞，使城市公用事業(yè)和人民生活受到影響等。（3）三類(lèi)用戶(hù)。不屬于一類(lèi)、二類(lèi)的其他用戶(hù)，短時(shí)中斷供電不會(huì)造成嚴(yán)重后果。3、保證良好的電能質(zhì)量 衡量電能質(zhì)量的三個(gè)基本指標(biāo)是電壓、頻率和波形，其額定值是電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的最佳運(yùn)行條件。4、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 返回目錄,第三節(jié) 電力系統(tǒng),第四節(jié) 電

37、能的質(zhì)量指標(biāo),,,,,,,,電壓,1,,頻率,2,,,,,波形,3,一、電壓我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電力系統(tǒng)額定電壓值為220V、380V、3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV和1000kV。 其中，220V為單相交流值，其余均為三相交流值。照明設(shè)備常用的有白熾燈和熒光燈，其發(fā)光效率、光通量和使用壽命， 均與電壓有關(guān)。,第四節(jié) 電能的質(zhì)量指標(biāo),目前世界上許

38、多國(guó)家根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐規(guī)定的電壓允許變化范圍都為額定電壓的?5%，少數(shù)國(guó)家也有高到?10%，或低到?3%。我國(guó)目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的供電電壓允許偏差為： （1）35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的10％。 （2）10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。 （3）220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的＋7％、－10％。,第四節(jié) 電能的質(zhì)量指標(biāo),二、頻率 頻率偏差同樣會(huì)影響電力

39、用戶(hù)的正常工作。 目前世界各國(guó)對(duì)頻率變化的允許偏差的規(guī)定不一樣，有些國(guó)家規(guī)定為不超過(guò)?0.5Hz，也有一些國(guó)家規(guī)定為不超過(guò)?(0.1~0.2)Hz。 我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電力系統(tǒng)額定頻率為50Hz，頻率變化的允許偏差為?(0.2~0.5)Hz 。,第四節(jié) 電能的質(zhì)量指標(biāo),三、波形 電力系統(tǒng)中交流電的波形應(yīng)為正弦波。為此，首先要求發(fā)電機(jī)發(fā)出符合標(biāo)準(zhǔn)的正弦波電壓。其次，在電能變換、輸送和分配過(guò)程中不應(yīng)使波形發(fā)生畸變。此外，

40、還應(yīng)注意消除電力系統(tǒng)中由于具有非線(xiàn)性特性的用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波。1．諧波電壓限值,第四節(jié) 電能的質(zhì)量指標(biāo),2．諧波電流允許值 為了限制電力系統(tǒng)的諧波電壓，必須限制各個(gè)諧波源用戶(hù)注入電力系統(tǒng)的諧波電流，為此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了注入公共連接點(diǎn)的諧波電流（有效值）允許值，如表所示。,第四節(jié) 電能的質(zhì)量指標(biāo),限制電力系統(tǒng)的諧波，一般在諧波源處采取措施最為有效。由于諧波源主要為電流源，因此，要根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波

41、電流，把電力系統(tǒng)的諧波電壓抑制在允許范圍之內(nèi)，以確保電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。返回目錄,第四節(jié) 電能的質(zhì)量指標(biāo),第五節(jié) 電壓等級(jí)與選擇,,1,,電氣設(shè)備額定電壓,2,,電力系統(tǒng)電壓等級(jí),3,,電壓等級(jí)的選擇,4,電力系統(tǒng)的額定電壓,一、電力系統(tǒng)額定電壓輸電線(xiàn)路中通過(guò)電流的大小是由傳輸?shù)囊曉诠β屎碗妷簺Q定的，輸電線(xiàn)路的功率損耗是由電流和輸電線(xiàn)路參數(shù)決定的。綜合考慮各種因素，對(duì)應(yīng)一定傳輸功率和輸送距離的輸電線(xiàn)路應(yīng)有一

42、個(gè)合理的電壓值，該電壓值通常稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)電壓。為了使電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備制造廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和統(tǒng)一化，電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)應(yīng)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。世界上每個(gè)國(guó)家都根據(jù)本國(guó)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，規(guī)定自己的電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)為電力系統(tǒng)額定電壓，又稱(chēng)作電力網(wǎng)額定電壓或線(xiàn)路額定電壓。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在任何時(shí)間系統(tǒng)中任何一點(diǎn)上所出現(xiàn)的電壓最高值（不包括系統(tǒng)的暫態(tài)和異常電壓，例如系統(tǒng)的操作所引起的瞬時(shí)電壓變化等），稱(chēng)為電力系統(tǒng)最高電壓。,,

43、第五節(jié) 電壓等級(jí)與選擇,二、電氣設(shè)備額定電壓電氣設(shè)備分為供電設(shè)備和受電設(shè)備。電氣設(shè)備制造廠根據(jù)所規(guī)定的電氣設(shè)備工作條件而確定的電壓，稱(chēng)為電氣設(shè)備的額定電壓。電氣設(shè)備的最高電壓是考慮到設(shè)備的絕緣性能和與最高電壓有關(guān)的其他性能（如變壓器的勵(lì)磁電流及電容器的損耗等）所確定的最高運(yùn)行電壓，其數(shù)值等于所在電力系統(tǒng)的最高電壓值。電力線(xiàn)路的額定電壓和電力系統(tǒng)的額定電壓相等。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)線(xiàn)路輸送功率時(shí)，總會(huì)產(chǎn)生一定的阻抗壓降，沿線(xiàn)路的電壓分布

44、往往是線(xiàn)路始端電壓高于末端電壓，線(xiàn)路的額定電壓實(shí)際上是線(xiàn)路的平均電壓，即線(xiàn)路始端電壓和末端電壓的算術(shù)平均值。一般情況下，線(xiàn)路正常運(yùn)行時(shí)的阻抗壓降不超過(guò)10％。,,第五節(jié) 電壓等級(jí)與選擇,圖1-11示出電力網(wǎng)電壓分布示意圖。圖中， 表示電力系統(tǒng)的額定電壓。從該圖可以看出，從電力系統(tǒng)實(shí)際情況出發(fā)確定電氣設(shè)備的額定電壓值是合理的。,第五節(jié) 電壓等級(jí)與選擇,三、電力系統(tǒng)電壓等級(jí)（1）發(fā)電機(jī)的額定電壓較電力系統(tǒng)的額定電壓高出5%。（2）

45、電力變壓器的一次繞組是接受電能的，相當(dāng)于受電設(shè)備，其一次繞組的額定電壓應(yīng)等于電力系統(tǒng)的額定電壓，對(duì)于直接和發(fā)電機(jī)連接的升壓變壓器的一次繞組額定電壓應(yīng)等于發(fā)電機(jī)的額定電壓，使之相互配合。（3）電力變壓器的二次繞組是提供電能的，相當(dāng)于供電設(shè)備，其二次繞組的額定電壓較電力系統(tǒng)額定電壓高出10%。但在3、6、10kV電壓時(shí)，如短路阻抗小于7.5％的配電變壓器，則其二次繞組的額定電壓比同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓高出5%。,,第五節(jié) 電壓等級(jí)與選擇,表