1、2022-3-712022-3-72（一）單相正弦交流電路基本概念l隨時間按正弦規律周期性變化的電壓和電流統稱為正弦交流電。表達式：i=Imsin( t+ )如圖所示l交流電變化一周所需要的時間稱為周期（T表示，單位s）；交流電每秒變化的周數稱為頻率（f表示，單位Hz）。T1/fl最大值（幅值）即出現的最大的瞬時值；角頻率（ ）它反映交流電變化的快慢（ ）以及初相角是交流電的三個要素。l交流電的有效值：它是根據熱效應原理定義的，最大值是有效值的1.414（ ）倍。T/222022-3-73l電路中的基本元件有電阻、電感和電容；在交流電路中由這三種元件組成不同的負載即感性負載、容性負載和電阻負載

2、等。電感（L）和電容（C）元件是儲能元件，不消耗能量，只與電源之間進行能量交換；電阻（R）是耗能元件。l交流電路的功率有：有功功率（P）、無功功率（Q）和視在功率（S）；儲能元件所消耗的為無功功率（單位為Var），電阻消耗的為有功功率（單位為W），而視在功率（單位為VA）中既包含有功也包含無功功率；是總電壓和總電流的乘積，且S2P2Q2。我們把有功功率與視在功率的比值稱為功率因數。交流電路中一般要求功率因數越高越好，常采用并聯電容來提高。2022-3-74（二）三相交流電路l三相電源是由發電機產生的，如圖。它產生的三個電動勢幅值相等，頻率相同，相位互差120度，稱之為對稱三相電源。l發電機的三

3、個繞組一般接成星形。N點稱為中性點，從中性點引出的導線稱為中性線，其裸導線可涂淡藍色標志。從始端Ul、V1、Wl引出的三根導線稱為相線或端線，俗稱火線，常用L1、L2、L3表示，其裸線可分別涂黃、綠、紅三種顏色標志。2022-3-75l由三根相線和一根中線組成的供電系統為三相四線制供電系統 。l通常低壓供電網都采用三相四線制。這種系統可提供兩種不同的電壓，一是相線與中線之間的電壓稱為相電壓；二是相線與相線之間的電壓稱為線電壓。線電壓是相電壓的1.732 （ ）倍。l三相負載的連接：三相負載可以采用星形連接和三角形連接。如圖所示。3l星形連接時，線電流等于相電流，負載的相電壓是線電壓的1/ 倍。

4、l三角形連接時，負載的相電壓等于線電壓，線電流是相電流的 倍。l星形連接的負載，如果負載不對稱，必須保留中線。332022-3-76l三相負載功率計算對稱負載:不對稱負載：223sin3cos3QPSIUSIUQIUPllllll功率關系：視在功率：無功功率：有功功率：22321321QPSQQQQPPPP2022-3-77l電力系統l工廠供配電系統l電力系統的額定電壓l電能質量l負荷分類l工廠電力線路接線l系統短路及危害2022-3-78l電力系統: 電力系統是由發電廠、各級變電所、輸配電線路和電能用戶組成的整體。如圖所示l發電廠: 是將一次能源轉換成電能。l變電所: 是接受電能、變換電壓和

5、分配電能的場所。有升壓變電所、降壓變電所；區域變電所、地方變電所。l配電所：僅用于接受和分配電能的場所。l電力線路: 是將發電廠、變電所和用戶連接起來，并完成輸送和分配電能的任務。按電壓等級不同分為輸電線路（35kV及以上）和配電線路（35kV以下）。l電力網:是由各種電壓等級的輸電線路和升降壓變壓器組成的電廠和用戶的橋梁。分為輸電網和配電網；區域網和地方網；開式網和閉式網；直流電網和交流電網等。l電能用戶：用電設備或用電單位。2022-3-792022-3-710變電所1、2是各發電廠聯系的樞紐，區域變電所。變電所1有兩臺自耦變壓器將220kV電壓降到110kV，并且還有兩臺三線圈變壓器，除

6、聯絡110kV及35kV兩種電壓等級的電網外，低壓繞組采用10kV電壓供給兩臺同步補償機，以滿足電網中無功功率的需要。變電所3稱為穿越變電所，有兩臺雙線圈變壓器，平時有110kV的電壓穿越變電所。變電所4和5叫做地區變電所。變電所 4由110kV線路輸入電能，降壓后，供給35kV用戶和地區變電所 5。變電所 5將電壓從35kV降低到10kV，然后用10kV配電線路供電給10kV受電的用戶和配電變壓器，配電變壓器將 10kV電壓降低到 380220V，給低壓用戶供電。2022-3-711l工廠供配電系統由總降壓變電所、高壓配電所、配電線路、車間變電所和用電設備組成。如下圖所示。l總降壓變電所是供

7、應電能的中樞。將35110kV電壓降為610kV，給配電所、車間變電所和用電設備。l高壓配電所集中接受6kV10kV的電壓，再分配到附近的各車間變電所和高壓用電設備。l配電線路分為6kV10kV和380/220V配電線路。l車間變電所將6kV10kV電壓降為380/220V電壓。2022-3-712l供電半徑小而范圍廣l負荷類型多而操作頻繁l廠房環境復雜l低壓配電線路長 要求選擇供電方式時，力求簡單可靠，按供電可靠性和經濟性的要求而定。2022-3-713按電壓等級分類：高壓線路（1kV及以上的線路）和低壓線路（1kV以下線路）。我國大多數企業以10kV、35kV和110kV供電，生活用電大多

8、為380/220V供電。按供電方式分類：單端供電線路（開式供電線路）、兩端供電線路和環形供電線路（閉式供電線路）。按線路結構形式分類：架空線路、電纜線路和戶內配電線路。2022-3-7142022-3-715高溫電力電纜型號及名稱： FF46聚全氟乙丙稀 序號產品型號芯數標稱截面（mm2） 產品名稱1FV141240氟塑料絕緣，阻燃丁腈護套高溫電力電纜2HF4BFVR141240聚四氟乙烯絕緣，阻燃丁腈護套軟芯高溫電力電纜3HF4BFVP22141240聚四氟乙烯絕緣，阻燃丁腈護套鋼帶鎧裝高溫電力電纜4FF46141240氟46塑料絕緣、氟46塑料護套高溫電力電纜5FF46P141240氟46

9、塑料絕緣、氟46塑料護套軟芯、高溫電力電纜6FF46P0141240氟46塑料絕緣、氟46塑料護套鍍錫屏蔽高溫電力電纜7FF46P22141240氟46塑料絕緣、氟46塑料護套鋼帶鎧裝高溫電力電纜2022-3-716l電網的額定電壓（可根據國家規定的電壓確定）l用電設備的額定電壓（與電網額定電壓相同）l發電機的額定電壓（高出線路額定電壓5）l變壓器的額定電壓 一次繞組的額定電壓 1、與發電機直接相連時其額定電壓與發電機額定電壓相同。 2、與線路相連時其額定電壓與線路額定電壓相同。 二次繞組的額定電壓 1、線路較短時，高出線路電壓5； 2、線路較長時，高出線路電壓10。MF1B1B3B2B4B5

10、B6L1110kVL2L310kV0.38/0.22kV6kV10kV110/38.5kV2022-3-717電能質量指標有：電壓、頻率、波形及供電可靠性l 電壓質量是以電壓偏差來衡量。國家允許的電壓偏差要求分別為： a.35kV及以上允許偏差5 b.10kV及以下允許偏差7 c.220V允許偏差7、10l頻率質量是以頻率偏差來衡量。國家允許的頻率偏差要求為： a.300萬千瓦及以上允許偏差0.2 b. 300萬千瓦以下允許偏差0.5l 波形質量以波形畸變率來衡量。公共電網電壓波形畸變率最高不能超過5l供電的可靠性是以全年不停電時間占全年總時間的比值來衡量的。2022-3-718負荷分類：按照

11、供電可靠性要求分為三級l 一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡；在政治、經濟上造成重大損失者，如重大設備損壞、重大產品報廢、用重要原料生產的產品大量報廢；中斷供電將影響有重大政治、經濟意義的用電單位的正常工作的負荷。 一級負荷應由兩個獨立電源供電。l 二級負荷：中斷供電將在政治上、經濟上造成較大損失者，如主要設備損壞、大量產品報廢、重點企業大量減產等；中斷供電系統將影響重要用電單位正常工作的負荷。 二級負荷應由雙回線路供電，供電變壓器亦應有兩臺。做到當電力變壓器發生故障或電力線路發生常見故障時，不致中斷供電或中斷后能迅速恢復。 l三級負荷：對一些非連續性生產的中小型企業，停電僅影響產量或造成少量產

12、品報廢的用電設備，以及一般民用建筑的用電負荷等均屬三級負荷。 三級負荷對供電電源沒有特殊要求，一般由單回電力線路供電。2022-3-719l工廠的高壓線路的作用是在工廠內部從總降壓變電所（或配電所）以6kV10kV電壓向車間變電所或高壓用電設備配電。l常用的基本結線方式有放射式、樹干式和環形。l工廠低壓線路的作用是從車間變電所以380220V的電壓向車間各用電設備或負荷點配電。l工廠的低壓配電線路也有放射式、樹干式和環形等結線方式。 2022-3-720l高壓放射式結線是指工廠變配電所低壓母線上引出的一回線路直接向一個車間變電所或高壓用電設備供電，沿線不接其他負荷。l圖a為單回路放射式，該方式

13、結線清晰、操作維護方便、保護簡單、便于實現自動化。由于放射式線路之間互不影響，故供電可靠性較高。但當這種放射式線路發生故障時，該線路所供電的負荷都要停電。為提高可靠性，根據具體情況可增加備用線路，圖b采用的雙回路放射式；圖c公共備用結線；圖d為低壓聯絡線路。如果用來自兩個電源的兩路高壓進線，可進一步提高其可靠性。高壓放射式結線所用高壓開關設備較多，所以投資較大。2022-3-721l高壓樹干式結線是指由工廠變配所高壓母線上引出的每路高壓配電干線上，沿線接幾個車間變電所或負荷點的接線方式。l圖a為無備用的單樹干式結線，該結線方式使出線減少，可節約有色金屬的消耗量。但其供電可靠性差，干線故障或檢修

14、將引起干線上的全部用戶停電。所以干線上連接的變壓器不得超過5臺，總容量不應大于3000kVA。為提高供電可靠性，同樣可以采用增加備用線的方法。l圖b為雙樹干式結線，l圖c為兩端電源的單樹干式。 2022-3-7222022-3-723l對工廠供配電系統而言，高壓環形結線是樹干式結線的改進，如圖63所示，兩路樹干式結線連接起來就構成了環形結線。l這種結線運行靈活，供電可靠性高。由于閉環運行時繼電保護整定較復雜，同時也為避免環形線路上發生故障時影響整個電網，因此大多數環形線路采用“開環”運行方式，即環形線路中有一處開關是斷開的。在現代化城市配電網中這種結線應用較廣。2022-3-724l低壓放射式

15、結線如圖所示，由變配電所低壓配電屏供電給配電箱或低壓用電設備。l這種結線方式供電可靠性較高，所用開關設備及配電線也較多。多用于用電設備容量大、或負荷性質重要、或車間內負荷排列不整齊、或車間為有爆炸危險的廠房，必須由與車間隔離的房間引出線路等情況。2022-3-7252022-3-726l低壓樹干式結線引出配電干線較少，開關設備較少，但干線故障將使所連接的用電設備均受到影響，供電可靠性差。適宜供電給用電容量較小而分布均勻的用電設備。l圖65a為低壓母線放射式配電的樹干式，變壓器二次側低壓出線經低壓斷路器（圖中省略）引至車間內的母線上，再由母線上引出分支線給用電設備用電。l圖65b為“變壓器一干線

16、組”結線，其二次側引出線經過低壓斷路器（或隔離開關）直接引到車間內，可省去變電所低壓側配電裝置，簡化了變電所結構，減少了投資。l圖66為鏈式結線，該結線適用于用電設備距離近容量小（總容量不超過10kw）、臺數約35臺、配電箱不超過3臺的情況。 2022-3-727l工廠兩個車間變電所的低壓側，可以通過低壓聯絡線連接起來，構成環形結線。l這種結線方式供電可靠性較高，任一段線路故障或檢修，一般只是短時停電或不停電，經切換操作后就可恢復供電。但環形結線保護裝置整定配合比較復雜，如果配合不當，易發生誤動作，反而導致擴大故障停電范圍。所以低壓環形線路通常也多采用開環運行。l實際工廠低壓配電系統的結線，也

17、往往是上述幾種結線的綜合，根據具體情況而定。一般在正常環境的車間或建筑內，當大部分用電設備容量不大而且無特殊要求時，宜采用樹干式配電。 2022-3-728l電力系統運行有三種狀態：正常運行狀態、非正常運行狀態和短路故障。在電氣設計和運行中，不僅要考慮系統正常運行狀態，而且要考慮系統非正常運行狀態，最嚴重的非正常運行狀態就是短路故障。l短路就是指不同電位導電部分之間的不正常短接。如電力系統中，相與相間或中性點直接接地系統中相與地之間的短接都是短路。2022-3-729l短路造成的原因（1）主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞 產生絕緣損壞的原因有：過負荷、絕緣自然老化或被過電壓（內部過電壓和雷

18、電）擊穿，以及設計、安裝和運行不當或設備本身不合格等。（2）誤操作及誤接 由于工作人員不遵守安全操作規程造成的誤操作或誤接，可能導致短路。根據國外的資料顯示，每個人都具有違反規程操作的潛意識。（3）飛禽跨接裸導體 鳥類，或爬行動物如蛇等跨接裸導體，都可能導致短路。（4）其它原因 如輸電線斷線、倒桿、碰線，或人為盜竊、破壞等原因都可能導致短路。2022-3-730l短路后果電力系統發生短路，導致網絡總阻抗減少，短路電流可能超過正常工作電流的十幾倍甚至幾十倍，數值可達幾萬安到幾十萬安。而且，系統網絡電壓會降低，從而對電力系統產生極大的危害，主要表現在以下方面：（1）短路時，短路電流產生很大的熱量，

19、很高的溫度，從而使故障元件和其它元件損壞。（2）短路時，短路電流可產生很大的電動力，使導體彎曲變形，甚至使設備本身或其支架受到損壞。（3）短路時，電壓驟降，嚴重影響電氣設備正常運行。電壓降到額定值的80%時，電磁開關可能斷開；降到額定值的30%40%時，持續1秒以上，電動機可能停轉。2022-3-731（4）短路可造成停電，越靠近電源，停電范圍越大。（5）嚴重短路還會影響電力系統運行的穩定性，造成系統癱瘓。如2003年8月14日，在美國和加拿大發生的大面積停電事故，造成了極大的影響和嚴重的破壞。（6）單相短路時，電流將產生較強的不平衡交變磁場，對附近通信線路、電子設備產生干擾，影響正常工作，甚

20、至發生誤動作。 另外，短路造成的后果，與短路故障的地點、種類及持續時間等因素都有關。為了保證電氣設備安全可靠運行，除了必須盡力消除可能引起短路的一切因素之外，同時還需要計算短路電流，以保證當發生可能的短路時，不致損壞設備。而且，一旦發生短路，應盡快切除故障部分，使系統在最短時間內恢復正常。2022-3-732l短路類型 三相系統中的短路基本類型有：三相短路、二相短路、單相短路和兩相接地短路，如圖3-1所示。上述的短路類型中，三相短路屬對稱短路，其它形式的短路，均屬不對稱短路。電力系統中，發生單相短路的可能性最大，而發生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路電流最大，造成的危害也最嚴重。為了

21、使電力系統中的電氣設備在最嚴重的短路狀態下也能可靠工作，作為選擇、檢驗電氣設備用的短路計算值，以三相短路計算值為主，只有在校驗繼電器保護裝置靈敏度時才需要用到兩相短路電流。2022-3-733l三相短路 l 兩相短路l 單相短路l 單相接中心點短路l 兩相接地短路 l 兩相短路接地2022-3-734l三相交流電系統的中性點是指星形連接的變壓器或發電機的中性點。中性點的運行方式有三種： 1.中性點不接地系統 2.中性點經消弧線圈接地系統 3.中性點直接接地系統 前兩種為小接地電流系統，后一種為大接地電流系統。l我國3kV63kV系統，一般采用中性點不接地運行方式。 當3kV10kV系統接地電流

22、大于30A，20kV63kV系統接地電流大于10A時，應采用中性點經消弧線圈接地的運行方式。 110kV及以上系統和1kV以下低壓系統采用中性點直接接地運行方式。2022-3-735l中性點不接地的電力系統發生單相接地時，中性點對地電壓變為零，完好相對地電壓變為線電壓，但各相間電壓（線電壓）仍然對稱平衡；因此，三相用電設備仍可繼續運行。但為了防止非接地相再有一相發生接地，造成兩相短路，所以規程規定單相接地繼續運行時間不得超過2小時，供電可靠性比較高。l單相接地電流為正常運行時對地電容電流的3倍。l線路比較長時，接地點處電流過大，容易形成間歇電弧，產生過電壓，對電力系統造成危害。l系統絕緣是按照

23、線電壓進行設計，增加了系統絕緣造價。2022-3-736l當中性點不接地系統的單相接地電流超過規定值時，為了避免產生斷續電弧，避免引起過電壓或造成短路，減小接地電弧電流使電弧容易熄滅，中性點應經消弧線圈接地。l消弧線圈對電容電流的補償有三種方式：（1）全補償；（2）欠補償（3）過補償。實際中都采用過補償，以防止由全補償引起的電流諧振損壞設備或防止欠補償時由于部分線路斷開造成全補償，從而引起電流諧振。中性點經消弧線圈接地系統，發生單相接地時，各相的對地電壓和對地電容電流的變化情況與中性點不接地系統相同。2022-3-737l中性點直接接地系統發生單相接地時，通過接地中性點形成單相短路，產生很大的

24、短路電流，繼電保護動作切除故障線路，使系統的其他部分恢復正常運行。l由于中性點直接接地，發生單相接地時，中性點對地電壓仍為零。非接地的相對地電壓也不發生變化，因此系統絕緣是按照相電壓設計，降低了系統絕緣造價。但供電可靠性較差。 中性點直接接地系統示意圖2022-3-738l工廠變電所的電氣主接線是將導線或電纜、電力變壓器、母線、各種開關、避雷器、電容器等電氣設備有序地連接起來，實現電能輸送和分配的作用。 其中母線是： 各級電壓配電裝置、各種電氣設備之間的連接以及電氣設備與相應配電裝置之間的連接線，稱之為母線。 母線形式：軟母線和硬母線T（L）MY。 軟母線一般為絞線形式；硬母線有矩形、圓形和管

25、形母線。 在35kV以上的高壓配電裝置中多采用圓形或管形母線。母線著色可以增加其熱輻射能力，有利于母線散熱。A相涂黃色；B相涂綠色；C相涂紅色。l電氣主接線應用于運行操作中，稱為模擬接線圖，它表明斷路器和隔離開關的實際運行位置。l主接線形式主要有：線路變壓器組接線、單母線不分段接線、單母線分段接線、橋式接線和雙母線接線等。2022-3-7392022-3-740l在工廠變電所中，當只有一路電源供電線路和一臺變壓器時，可采用此接線。l根據高壓側情況不同，可裝設三種開關。 1.當電源側繼電保護裝置能保護變壓器且靈敏度滿足要求時，其高壓側可只裝設隔離開關。 2.當變壓器高壓側短路容量不超過高壓熔斷器

26、斷流容量，而又允許采用高壓熔斷器保護變壓器時，變壓器高壓側可裝設跌落式熔斷器或負荷開關熔斷器組。 3.通常變壓器高壓側裝設隔離開關和斷路器。 4.當高壓側裝設負荷開關時，變壓器容量不大于1250kVA；裝設隔離開關或跌落式熔斷器時，變壓器容量一般不大于630kVA。l優點：接線筒單，所用電氣設備少，配電裝置簡單，節約了建設投資。l缺點：該單元中任一設備發生故障或檢修時，變電所全部停電，可靠性不高。l適用范圍：適用于小容量三級負荷、小型工廠或非生產性用戶。2022-3-741l當只有一路電源進線時，常用這種接線，如圖所示。l這種接線的優點：接線簡單清晰，使用設備少，經濟性比較好。由于接線簡單，操

27、作人員發生誤操作的可能性就小。l缺點：可靠性和靈活性差。因為，當母線或母線隔離開關發生故障，或進行檢修時，必須斷開供電電源，而造成全部用戶供電中斷。l適用范圍：可用于對供電連續性要求不高的三級負荷用戶，或有備用電源的二級負荷用戶。 單母線不分段接線2022-3-742l若用斷路器分段時，除仍可分段檢修母線或母線隔離開關外，還可在母線或母線隔離開關發生故障時，母線斷路器和進線斷路器可同時自動斷開，以保證非故障部分連續供電。l優點：供電可靠性較高，操作靈活，除母線故障或檢修外，可對用戶連續供電。l缺點：母線故障或檢修時，仍有50左右的用戶停電。l適用范圍：在兩路電源進線時，采用單母線分段接線，可對

28、一、二級負荷供電，特別是裝設了備用電源自動投人裝置后，更加提高了用斷路器分段接線的供電可靠性 。 l 當有雙電源供電時，常采用高壓側單母線分段接線，分段開關可采用隔 離 開關或斷路器分段。l 當采用隔離開關分段時，如需對母線或母線隔離開關檢修，可將分段隔 離開關斷開后分段進行檢修。當母線發生故障時，經短時間倒閘操作將 故障段切除，非故障段仍可繼續運行，只有故障段所接用戶（約50） 將停電。2022-3-743l所謂橋式接線是指在兩路電源進線之間跨接一個斷路器，猶如一座橋。主要有內橋式接線和外橋式接線。斷路器跨在進線斷路器的內側，靠近變壓器，稱為內橋式接線；若斷路器跨在進線斷路器的外側，靠近電源

29、，稱為外橋式接線。l橋式接線的特點：（1）接線簡單 高壓側無母線，沒有多余設備。（2）經濟 由于不需設母線，節省了斷路器，節約了投資。（3）可靠性高 無論哪條回路故障或檢修，均可通過倒閘操作迅速切除該回路，不致使二次側母線長時間停電。（4）安全 每臺斷路器兩側均裝有隔離開關，可形成明顯的斷點，以保證安全檢修。（5）靈活 操作靈活，能適應多種運行方式。l使用范圍：適用于一、二級負荷的供電，對工廠35kV及以上總降壓變電所，有兩路電源及兩臺變壓器時，一般采用橋式接線。外橋接線內橋接線2022-3-744l電力電容器l電力變壓器l電動機l互感器l高壓斷路器l高壓熔斷器l高壓隔離開關l高壓負荷開關l高

30、、低壓開關柜l避雷器2022-3-745l電力電容器主要作用是提高系統的功率因數，是一種無功補償裝置。補償方式主要有：個別補償、分組補償和集中補償。l個別補償主要用于低壓配電網路，電容器直接接在用電設備附近。相應地減少了線路和變壓器中的有功電能損耗。l適當配置電容器，可以減少線路的導線截面及變壓器的容最，對已運行的線路和變壓器，則可提高其輸出容量，是最佳的補償方法。其缺點是電容器的利用率低，投資大；個別補償只適用運行時間長的大容量電動機。2022-3-746l分組補償是將移相電容器接于車間的配電母線。其特點是電容器的電流不能流經母線與用電設備之間的線路，此段線路的無功功率未能補償。線路的損耗少

31、不了，只能補變壓器的無功需要，因此補償效果不如個別補償。l集中補償是將移相電容器裝在總降壓變電所的母線上。電容器的利用率較分散補償還高，若裝在變電所的母線上，則能減少電力系統及用戶主變壓器的無功負荷。2022-3-747l在電力系統中，電力變壓器是一種主要電器，其主要作用是變換電壓和輸送電能。l按繞組數目分為：雙繞組、三繞組和多繞組變壓器；按繞組導體材質分為：銅繞組和鋁繞組變壓器；還分為有載調壓和無載調壓；按冷卻方式分為：油浸自冷、油浸風冷和水冷等；按繞組絕緣類型分為：油浸變壓器、干式變壓器充氣變壓器等。系統中應用最多的是雙繞組、油浸自冷電力變壓器，。l6100.4kV的變壓器叫配電變壓器；安

32、裝在總降壓變電所的叫主變。l變壓器型號：S9-1000/10，表示三相銅繞組油浸自冷式變壓器。目前主要是S9系列。電力變壓器結構：由鐵心、繞組、油箱、絕緣套管、冷卻裝置、保護裝置等組成。 2022-3-748環氧樹脂澆注干式變壓器2022-3-749l異步電機是一種旋轉電機，它結構簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，成本低廉，效率較高，因此應用廣泛。其缺點，一是在運行時要從電網吸取感性無功電流，降低了電網功率因數，增加線路損耗，限制電網的功率傳送；二是起動和調速性能較差。一、三相異步電動機的結構和原理l三相異步電動機主要由定子和轉子兩大部分組成。轉子裝在定子腔內，定、轉子之間有一縫隙，稱為氣

33、隙。l定子主要由定子鐵心、定于繞組和機座三部分組成 。 2022-3-750l轉子主要由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸三部分組成。整個轉子靠端蓋和軸承支撐著。根據轉子繞組的結構型式，電動機分為籠型轉子和繞線轉子兩種。l籠型轉子：在轉子鐵心的每一個槽中，插入一根裸導條，在鐵心兩端分別用兩個短路環把導條連接成一個整體，形成一個自身閉合的多相短路繞組。l繞線轉子：在轉子鐵心槽內嵌有絕緣導線組成的三相繞組，一般作星形聯結，三個端頭分別接在與轉軸絕緣的三個滑環上，再經一套電刷引出來與外電路相連。 2022-3-751l工作原理：當異步電動機定子對稱的三相繞組中通入對稱的三相電流時，就會產生一個以同步轉速為n1

34、的旋轉磁場，轉速l三相對稱繞組中通人三相對稱電流產生旋轉磁場；轉子導體切割磁場，產生感應電動勢和電流；轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉矩，驅使電動機轉子轉動。pfn601二、銘牌數據l電機型號2022-3-752l額定值 額定電壓UN：是電動機正常運行的最高工作電壓，指線電壓。 額定電流IN：電機額定運行時的所允許的電流，一般指線電流。 額定功率PN：額定運行時電機轉軸上輸出的機械功率。 由此公式可由功率估算出電流大小，一般為2A/kW。 額定頻率fN ：是指電動機所用交流電源的頻率，我國電力系統規定為50 Hz。 絕緣等級：是按電動機所用絕緣材料允許的最高溫度來分級的，有

35、A、E、B、F、H、C等幾個等級。目前一般電動機采用較多的是E級絕緣和B級絕緣。NNNNIUPcos32022-3-753l電動機特性 1.機械特性：電源電壓一定時，異步電動機的轉速n與電磁轉矩Tem的關系稱為機械特性。 圖中TN、Tst、Tm分別為額定轉矩、起動轉矩和最大轉矩。電動機的電磁轉矩與電壓平方成正比；電動機正常工作時，處于曲線的穩定區。 2.工作特性：電源電壓和頻率為額定值時，電動機定子電流I1、轉速n、定子功率因數、電機效率與電動機輸出機械功率P2之間的關系，稱為電動機的工作特性。工作特性可以用相應的曲線來表示 。2022-3-754l電動機定子三相繞組有星形聯結和三角形聯結兩種

36、。如圖所示 三、電機的使用l電動機的起動：籠型電機有直接起動和降壓起動；4kW以下的電機一般采用直接起動。 降壓起動常用的有：YD換接起動，自耦變壓器降壓起動以及軟啟動等。n軟起動是近年來隨著電子技術的發展而出現的新技術，起動時通過軟起動器（一種晶閘管調壓裝置）使電壓從某一較低值逐漸上升至額定值，起動后再用旁路接觸器KM使電動機投入正常運行，如圖所示。2022-3-755l軟起動可以從額定電壓的 10至 60開始沿斜坡逐漸上升至全壓，斜坡曲線除起始點可調外，上升的時間也是可調的。n在軟起動起動過程中，電磁轉矩變化較平穩，這種起動方式降低了電網的負擔，也減小了對機械設備的沖擊，可延長機械設備的使

37、用壽命。l電動機的調速：變極調速、變頻調速和變轉差率調速。調壓調速以及繞線電機轉子串電阻屬于變轉差率調速。n軟起動器還具有節能功能和保護功能，可將電壓調節至與實際負載相適應，使功率因數和效率得到改善；其內部的電子保護器能防止電動機因過載而發熱。所以它雖然出現的時間不長，卻已在水泵、鼓風機、壓縮機、傳送帶等設備中得到大量應用。2022-3-756四、電動機的故障、異常運行方式及保護裝置1定子繞組相間短路，是電動機最嚴重的故障，按規定應裝設電流速斷保護。對于容量 2000千瓦及以上的電動機，或對容量小于 2000千瓦，且具有 6個引出端于的重要電動機，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時應裝設縱差聯

38、動保護。2定子繞組的單相接地故障。當小接地電流系統中接地電容電流大于5安時，應裝設單相接地保護。當單相接地電容電流值為510安時，保護動作于信號，對2000千瓦及以上的電動機則動作于跳閘；當單相接地電容值大于10安時，保護動作于跳閘。3電動機由于機械過載而引起的過負荷是最常見的異常運行方式，此時會引起電動機的過電流，加速繞組絕緣老化。規程規定，對于易發生過負荷的電動機應裝設過負荷保護裝置，動作于信號。2022-3-757n互感器是把高電壓、大電流變為低電壓、小電流的一種特殊的變壓器。有電壓互感器和電流互感器兩種形式。n互感器用于電力系統中，作為測量、控制、指示和繼電保護等電路的信號源。n使用互

39、感器，可以使儀表、繼電器等與高電壓、大電流的被測電路絕緣，可以降低其規格，并使之規格統一。n電流互感器副邊額定電流一般為5A，電壓互感器副邊額定電壓一般為100V。n使用電流互感器注意事項：（1）副邊不允許開路。避免繞組絕緣擊穿，危及人體。（2）二次繞組及鐵心必須牢固接地。防止繞組絕緣損傷時高電壓傳入副邊而危及人體和設備。（3）二次負載的阻抗值不能過大。n使用電流互感器注意事項：（1）副邊不允許短路。避免過大的短路電流損壞互感器。（2）二次繞組及鐵心必須牢固接地。防止繞組絕緣損傷時高電壓傳入副邊而危及人體和設備。（3）二次負載的阻抗值不能過小。2022-3-7582022-3-759n高壓斷路

40、器能通斷正常的負荷電流和過負荷電流，而且能通斷一定的短路電流，能在繼電保護裝置的作用下自動跳閘，切除短路故障。由于要通斷短路電流，因此，斷路器有相當完備的滅弧結構，有足夠的通斷能力。起過載和短路保護n按其滅弧介質分為： 少油斷路器（SN、SW型） 真空斷路器（ZN、ZW型） 六氟化硫斷路器（LN、LW型）QF2022-3-760l觸頭在絕緣油中閉合和斷開。l油只作為滅弧介質，油量少。l結構簡單、體積小，重量輕。l外殼帶電，必須與大地絕緣，人體不能觸及，爆炸的危險性小。l廣泛用在不需頻繁操作及不要求高速開斷的各級電網中。2022-3-761l觸頭在高真空的容器內閉合和斷開。l滅弧能力強，燃弧時間

41、短（一般0.01s），屬高速斷路器。l觸頭不受外界有害氣體的侵蝕，電磨損小，使用壽命長。l結構簡單，體積小，重量輕，可采用積木式結構，系列性強。l無易燃易爆介質，無易燃易爆危險。l廣泛用頻繁操作及要求高速開斷的場合。2022-3-762SF6斷路器示意圖l觸頭在SF6氣體中閉合和斷開。lSF6氣體兼有滅弧和絕緣功能。l滅弧能力強，屬高速斷路器。lSF6氣體本身無毒，但在電弧的高溫作用下會產生氟化氫等有強烈腐蝕性的劇毒物質，檢修時注意放毒。l結構簡單，可采用積木式結構。l無易燃易爆危險。l廣泛用頻繁操作及要求高速開斷的場合，但不適用于高寒地區。2022-3-763l高壓熔斷器主要作用是用來分斷過

42、載電流和短路電流，進行過載和短路保護。分為戶內高壓熔斷器（RN1、RN2型只用于電壓互感器的保護）和戶外高壓熔斷器（RW型）FU2022-3-764GN810隔離開關l作用：用來隔離高壓電源，以保證安全檢修。l結構特點：具有明顯的斷開間隙；沒有滅弧裝置，因此不能帶負荷操作。但允許通斷一定的小電流，如勵磁電流不大于2A的空載變壓器，充電電流不大于5A的空載線路以及電壓互感器等。QS2022-3-765l高壓負荷開關的功能是要求能通斷正常的負荷和過負荷電流，但不要求通斷短路電流，因此它只用簡單的滅弧裝置l為了斷開短路電流，它必須與高壓熔斷器串聯，借助熔斷器切斷短路電流。l高壓負荷開關大多具有隔離開

43、關的作用，以保證安全檢修。l通常具有和隔離開關一樣的明顯斷開間隙。l負荷開關又有“功率（電力）隔離開關”之稱。2022-3-766l成套配電裝置也稱開關柜，根據電氣主接線的要求，將開關電器、測量儀表、保護電器和輔助設備都裝配在全封閉或半封閉的金屬柜內，形成成套配電裝置。成套配電裝置按其電壓等級可分為：高壓成套配電裝置和低壓成套配電裝置。l高壓開關柜分為以下幾種鎧裝式：各室間用金屬板隔離且接地，如 KGN型；間隔式：各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN型；箱式：具有金屬外殼，間隔數少于鎧裝式或間隔式，如 XGN型。l 開關柜的共同點是外殼均用金屬殼體。間隔式和鎧裝式均有隔室，但間隔式的隔室

44、用絕緣板，而鎧裝式的隔室用金屬板。用金屬板可將故障電弧限制在產生的隔室內，若電弧觸及金屬板，即被引入大地。而在間隔式中，電弧有可能燒穿絕緣隔板，進入另一間隔。2022-3-767l產品名稱： K金屬封閉鎧裝式；J金屬封閉間隔式；X金屬封閉箱式。l結構特征：G固定式；Y移開式l使用條件；N戶內式；W戶外式l操作方式（操動機構）：S手動操動；D電磁操動；T彈簧操動；Z重錘操動；Q氣動操動；Y液壓操動l開關柜的五防功能：防止誤跳、誤合斷路器；防止帶負荷拉、合隔離開關；防止帶電掛接接地線；防止帶接地線合隔離開關；防止人員誤入開關柜的帶電間隙。 2022-3-768l KGNI10型開關柜的框架由角鋼和

45、鋼板彎制焊接而成，柜內以接地金屬隔板分成母線室、斷路器室、電纜室、操作機構室、繼電器室及壓力釋放通道。 2022-3-769l殼體用鋼板和絕緣板分隔成手車室、母線室、電纜室和繼電器、儀表室四個部分 。手車用鋼板彎制焊接而成，底部裝有四只滾輪，能沿水平方向移動，還裝有接地觸點導向裝置，腳踏鎖定機構及手車杠桿推進機構的扣擎。 2022-3-770l低壓成套配電裝置包括電壓等級1kV以下的電壓開關柜、動力配電柜、照明箱、控制屏（臺）、直流配電屏及補償成套裝置。這些設備廣泛應用在電力系統、工礦企業、港口機場和高層建筑等場合，作為動力、照明配電及補償之用。2022-3-7712022-3-772l避雷器

46、是用于保護電力系統中電氣設備的絕緣免受沿線路傳來的雷電過電壓，或避免由操作引起的內部過電壓的損害，是電力系統中重要的保護設備之一。l對避雷器的基本要求：1、當過電壓超過一定值時，避雷器動作，將導線直接或經電阻接地，限制過電壓；2、過電壓作用消失后，能迅速截斷工頻電壓作用下的電弧，使系統迅速恢復正常運行，避免供電中斷。l國內使用的避雷器有：保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器（普通閥型避雷器FS、FZ型和磁吹閥型避雷器）、ZnO避雷器。l閥型避雷器是由多個火花間隙與閥片電阻串連構成。火花間隙由上下兩個黃銅電極，中間用0.5mm厚的云母墊片隔開。閥片電阻為非線性電阻。2022-3-773lZnO避雷器

47、具有良好的非線性、動作迅速、殘壓低、通流容量大、無間隙、無續流、結構簡單、可靠性高等優點。在電站和變電所中得到了廣泛應用lZnO伏安特性曲線可分為小電流區（1mA以下區域）、非線性區（1mA到3kA之間區域）和飽和區（電流大于3kA）。l假設ZnO、 SiC電阻閥片在10kA電流下的殘壓相同，但在額定電壓下ZnO曲線所對應的電流一般在0.01mA以下，可認為續流為零，而SiC曲線對應的續流為100A左右。2022-3-774l過電壓：指在電氣設備或線路上出現的超過正常工作要求并對其絕緣構成威脅的電壓。過電壓按產生原因可分為內部過電壓和外部過電壓。 （1）內部過電壓：是由于電力系統正常操作、事故

48、切換、發生故障或負荷驟變時引起的過電壓，可分為操作過電壓、弧光接地過電壓及諧振過電壓。 內部過電壓的能量來自電力系統本身。經驗證明，內部過電壓一般不超過系統正常運行時額定相電壓的34倍，對電力線路和電氣設備絕緣的威脅不很大。 （2）外部過電壓（亦稱雷電過電壓或大氣過電壓）：是由于電力系統中的設備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起的過電壓。可分為直擊雷過電壓、感應過電壓、雷電 波侵入引起的過電壓。 大氣過電壓幅值高，電流大，對電力系統的危害遠遠超過內部過電壓。因此，必須采取有效措施加以防護。2022-3-775l直擊雷防護：采用避雷針和避雷線保護。它由接閃器、引下線和接地體構成。l感應

49、過電壓防護 ：可采用避雷器進行保護,在靠近變壓器的線路上裝設避雷器。l雷電波侵入的防護 ：可采用避雷器和其它防護措施對設備進行保護。如在靠近變電所12km處采用進線保護段；利用避雷器、電纜段聯合作用進行防雷保護。2022-3-776l接閃器是指用來直接接受大氣中雷電閃擊以防護其他設備、線路和建筑物的金屬導體，包括避雷針、避雷線、避雷帶和避雷網等l避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管制成，其直徑不應小于下列數值：（1）針長1m以下：圓鋼為12mm；鋼管為 20mm（2）針長12m：圓鋼為16mm；鋼管為 25mm（3）煙囪頂上的針：圓鋼為20mm；鋼管為40mml架空避雷線宜采用截面不小于35mm2的鍍鋅

50、鋼絞線。（1）避雷帶和避雷網宜采用圓鋼或扁鋼，優先采用圓鋼。圓鋼：直徑不應小于8mm。扁鋼：截面不應小于48mm2 ，厚度不應小于4mm。（2）裝于煙囪上的避雷環，要求：圓鋼：直徑不應小于 12mm。扁鋼：截面不應小于100mm2 ，厚度不應小于4mm。2022-3-777l接地體是接地裝置的主要部分，是能否取得合格接地電阻的關鍵，接地體可分為自然接地體與人工接地體。l自然接地體l凡是與大地有可靠而良好接觸的設備或構件，大都可用作自然接地體，如： 1.與大地有可靠連接的建筑物的鋼結構、混凝土基礎中的鋼筋。 2.敷設于地下而數量不少于兩根的電纜金屬外皮。 3.敷設在地下的金屬管道及熱力管道。輸送

51、可燃性氣體或液體（如煤氣、石油）的金屬管道除外。 4.利用自然接地體，必須保證良好的電氣連接，在建筑物鋼結構結合處凡是用螺栓連接的，只有在采取焊接與加跨接線等措施后方可利用。l自然接地體的接地電阻如果能滿足要求且又滿足熱穩定條件時，就不必再裝設人工接地裝置，否則應增加人工接地裝置。2022-3-778l人工接地體l自然接地體不能滿足接地要求或無自然接地體時，應裝設人工接地體。人工接地體大多采用鋼管、角鋼、圓鋼和扁鋼制作。一般情況下，人工接地體都采取垂直敷設，特殊情況如多巖石地區，可采取水平敷設。l垂直敷設的接地體的材料，常用直徑 40mm50mm、壁厚 3.mm的鋼管，或 40 x 40 x4

52、mm50 x 50 x 6mm的角鋼。接地體的長度宜取25m，若偏短，散流電阻增加很多；若偏長，則難以打人地中，而且散流電阻減小不顯著。2022-3-779l水平敷設的接地體，常采用厚度不小4mm、截面不小于100mm2 的扁鋼或直徑不小于10mm的圓鋼，長度宜為520m。l如果接地體敷設處土壤有較強腐蝕性，則接地體應鍍鋅或鍍錫并適當加大截面，不準采用涂漆或涂瀝青的方法防腐。l為減少自然因素（如環境溫度）對接地電阻的影響，接地體頂部距地面應不小于0.6m。l接地網：由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的整體。2022-3-780l接地分為：工作接地、保護接地和重復接地。l工作接地：在正常或

53、故障情況下為了保證電氣設備可靠地運行，而將電力系統中某一點接地稱為工作接地。例如電源（發電機或變壓器）的中性點直接（或經消弧線圈）接地，能維持非故障相對地電壓不變，電壓互感器一次側線圈的中性點接地能保證一次系統中相對地電壓測量的準確度，防雷設備的接地是為雷擊時對地泄放雷電流。2022-3-781l保護接地： 將在故障情況下可能呈現危險對地電壓的設備的外露可導電部分（設備外殼）進行接地稱為保護接地。電氣設備上與帶電部分相絕緣的金屬外殼，通常因絕緣損壞或其他原因而導致意外帶電，容易造成人身觸電事故。為保障人身安全，避免或減小事故的危害性，電氣工程中常采用保護接地。l重復接地: 將零線上的一處或多處

54、通過接地裝置與大地再次連接，稱重復接地。在架空線路終端及沿線每1km處、電纜或架空線引入建筑物處都要重復接地。如不重復接地，當零線萬一斷線而同時斷點之后某一設備發生單相碰殼時，斷點之后的接零設備外殼都將出現較高的接觸電壓，如圖所示。2022-3-782l低壓配電系統，按保護接地形式，分為TN系統、TT系統和IT系統。l TN系統 TN系統的電源中性點直接接地，并引出有中性線（N線）、保護線（PE線）或保護中性線（PEN線），屬于三相四線制系統。l如果系統中的N線與PE線全部合為PEN線，則此系統稱為TN-C系統，如圖a所示。l如果系統中的N線與PE線分開則此系統稱為TNS系統，如圖 b所示。l

55、如果系統中前一部分N線與PE線合為PEN線，而后一部分N線與PE線全部或部分地分開，則此系統稱為TN-C-S系統，如圖c所示2022-3-783lTN系統中，設備外露可導電部分（設備外殼）經低壓配電系統中的公共PE線（在TN-S系統中）或PEN線（在TN-C系統中）接地，這種接地形式我國習慣稱“保護接零”。lTN系統中的設備發生單相碰殼漏電故障時，就形成單相短路回路，因該回路內不包含任何接地電阻，整個回路的阻抗就很小，故障電流很大，足以保證在最短的時間內使熔絲熔斷、保護裝置或自動開關跳閘，從而切除故障設備的電源，保障了人身安全。2022-3-784lTT系統的電源中性點直接接地，并引出有N線，

56、屬三相四線制系統，設備的外殼單獨接地（保護接地），如圖a所示。l當設備發生一相接地故障時，就通過保護接地裝置形成單相短路電流（如圖 b）。這么大的故障電流，對于容量較小的電氣設備所選用的熔絲會熔斷或使自動開關跳閘，切斷電源，可以保障人身安全。l但對于容量較大的電氣設備，因所選用的熔絲或自動開關的額定電流較大，所以不能保證切斷電源，也就無法保障人身安全了，這是保護接地方式的局限性，但可通過加裝漏電保護開關來彌補，以完善保護接地的功能。 2022-3-785l IT系統的電源中性點不接地或經阻抗接地，不引出N線，屬于三相三線制系統，設備的外殼單獨接地，如圖所示。l當設備發生一相接地故障時，就通過接

57、地裝置、大地、兩非故障相對地電容以及電源中性點接地裝置（如采取中性點經阻抗接地時）形成單相接地故障電流（如圖b），這時人體若觸及漏電設備外殼，因人體電阻與接地電阻并聯，且人體電阻比接地電阻大200倍以上，由于分流作用，通過人體的電流將遠小于流經接地電阻的故障電流，極大地減小了觸電的危害程度。2022-3-786l在同一低壓配電系統中，保護接地與保護接零不能混用。否則當采取保護接地的設備發生某相碰殼短路，而保護裝置又拒絕動作，這時零線的電位升高到危險電壓（大約為相電壓的一半）。所以會使與零線相連的所有電氣設備外殼上都帶有可能使人觸電的危險電壓。2022-3-787l電力線路（架空線路、電纜線路及室內配電線路）在運行中，如突然發生事故停電時，可按不同情況分別處理：l（1）進線沒有電壓時的處