三相交流电路及供电方式安全用电

1、三相交流电路及供电方式安全用电,1,第3讲 三相电路（three-phase circuit）及供电方式,3.1 三相电压 3.2 负载星形联接的三相电路 3.3 负载三角形联接的三相电路 3.4 电力系统 3.5 节约用电与安全用电,三相交流电路及供电方式安全用电,2,三相交流电路及供电方式安全用电,3,3.1 三相电压（电源）,1. 三相电动势的产生,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向由AX。,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,三相交流电路及供电方式安全用电,4,2. 三相交流电动势的产生,A,X,Y,C,B,

2、Z,S,N,三个线圈空间位置 互差120o,转子装有磁极并以 的速度旋转。三个 线圈中便产生三个单相电动势。,三相交流电路及供电方式安全用电,5,三相电动势的瞬时值,三相电动势的特征： 幅值相等，频率相同，相位互差120， 称为对称电动势。,三相交流电路及供电方式安全用电,6,3.1.2 三相交流电源的联接,1. 星形接法,三相交流电路及供电方式安全用电,7,三相四线制（three-phase four-wire system）供电,火线（相线）:,中线（零线）：N,三相交流电路及供电方式安全用电,8,三相电源星形接法得到两组电压,（1）相电压：火线对零线间的电压。 （2）线电压：火线间的电压

3、。,三相交流电路及供电方式安全用电,9,线电压与相电压的大小关系表达式：,通常的低压配电系统（三相四线制）的电压等级为：,三相交流电路及供电方式安全用电,10,2. 三角形接法,特点：得到一种电压线电压=相电压,三相交流电路及供电方式安全用电,11,3.2 负载星形联接的三相电路,负载也有两种接法:,三相交流电路及供电方式安全用电,12,三相负载完全对称时，零线可以取消。称为三相三线制供电。,（1） 负载对称,三相交流电路及供电方式安全用电,13,结论当负载对称时： 三相电压和电流都是对称的。 中线可以省去，形成三相三线制，如三相电动机。 相电流对称，计算一相电流即可。,三相交流电路及供电方式

4、安全用电,14,（2） 负载不对称，且有中线,三相交流电路及供电方式安全用电,15,不对称负载，但有中线,结论负载不对称有中线时： 相电压仍然对称，负载能正常工作。 各相电流不对称，需要单独计算（包括中线电流）。,三相交流电路及供电方式安全用电,16,（3） 负载不对称，但无中线，则负载电压不对称，导致有些负载相电压过高，有些负载相电压过低，影响设备正常工作，所以应有中线。,三相交流电路及供电方式安全用电,17,应用实例-照明电路,正确接法: 每层楼的灯相互并联，然后分别接至各相电源上。设电源电压为：,则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。,三相交流电路及供电方式安全用电,18,照明电路的

5、一般画法,三相交流电路及供电方式安全用电,19,讨论,照明电路能否采用三相三线制 供电方式？,A,C,B,.,.,.,一层楼,二层楼,三层楼,N,三相交流电路及供电方式安全用电,20,设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串连，电压UBC （380V）加在B、C负载上。如果两相负载对称，则每相负载上的电压为190V。,问题1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何?,分析：,结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。,三相交流电路及供电方式安全用电,21,问题2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼 灯的数量不等（设二楼灯的数量为三层的 1/4 ）结果如何？,结果：二楼灯泡上的电压超

6、过额定电压， 灯泡被烧毁；三楼的灯不亮。,分析,三相交流电路及供电方式安全用电,22,关于中性线的作用,负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不等的电压，有的电压超过用电设备的额定电压，有的电压达不到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三相制供电，而且必须保证零线可靠。,中线的作用：使星形连接的不对称负载得到对称的相电压。为了确保零线在运行中不断开，其上不允许接保险丝也不允许接刀闸开关。,三相交流电路及供电方式安全用电,23,3.3 负载三角形联接的三相电路,特点：相电压=线电压,三相交流电路及供电方式安全用电,24,负载对称时：,三相

7、电路的功率,三相总的有功功率：,三相交流电路及供电方式安全用电,25,三相功率（three-phase power）,在三相负载对称的条件下：,三相交流电路及供电方式安全用电,26,3.4 电力系统,电力系统由发电厂、变电站、配电所、到用户等环节组成。 现代电力系统：利用输电线路把一个个独立运行的分散在各地的发电厂连接成一个整体电网，然后由电网向所覆盖的地区范围内所有用户供电。,三相交流电路及供电方式安全用电,27,变 电 站,输 电 线,三相交流电路及供电方式安全用电,28,1 电力系统的优越性（技术经济）,（1）减少系统中的总装机容量 （2）合理使用动力资源，充分发挥水力发电厂的作用 （3

8、）提高供电的可靠性 （4）提高运行的经济性,三相交流电路及供电方式安全用电,29,2 对电力系统的要求,（1）电力系统的建设必须优先于其他工业部门 （2）保证供电的可靠性 （3）保证电能质量 （4）保证电力系统经济运行,三相交流电路及供电方式安全用电,30,3 交流输电系统,与各输电线电压等级相适应的输送功率和输送距离,交流输电技术的发展是以增加输送容量、提高输电线路电压等级以及增加输送距离为标志。,三相交流电路及供电方式安全用电,31,低压配电系统,常用的低压配电方式：三相三线制、三相四线制、单相二线制。 低压供电电气安全规程：要求敷设保护零线,1 配电方式,三相交流电路及供电方式安全用电,

9、32,工厂企业配电系统图,三相交流电路及供电方式安全用电,33,三相五线供电图,三相交流电路及供电方式安全用电,34,楼宇指高层建筑或高层建筑群。 其负荷应包括：照明设备，运输设备，给排水设备，采暖设备，通风设备，通信、广播、电视设备，安全监控及保安设备，消防设备等,2 楼宇供电,三相交流电路及供电方式安全用电,35,室内配电箱图,3 住宅供电,三相交流电路及供电方式安全用电,36,远程自动抄表系统图,三相交流电路及供电方式安全用电,37,随着国民经济的发展，各行各业对电量的需求日益增长。增加发电量和节约用电都显得非常重要。 节约用电的具体措施： （1）发挥用电设备的效能：如让电动机和变压器在

10、接近额定负载时效率最高，轻载时效率较低。所以使用时正确选用它们的功率。,3.5 节约用电与安全用电 3.5.1 节约用电,三相交流电路及供电方式安全用电,38,（2）提高线路和用电设备的功率因数：减少输电线路的损失，工矿企业要求功率因数大于0.9。 （3）降低线路损失：提高功率因数可以降低线路损失，合理选择导线截面适当缩短大电流负载的连线，安排三相负载接近对称等。 （4）技术革新：如电车上采用晶闸管调速比电阻调速可节电20左右；采用节能灯。 （5）加强用电管理，多方面注意节约用电。,三相交流电路及供电方式安全用电,39,如果居民家庭使用 5瓦的绿色照明节能灯，其光亮相当于 25瓦的白炽灯的亮度

11、，而绿色照明灯将比使用 25瓦的白炽灯每年节约电 38.81元；使用 7瓦的节能灯将比 40瓦的白炽灯节约 70.97元；使用 25瓦的节能灯比 150瓦的白炽灯节约 308.37元。,三相交流电路及供电方式安全用电,40,购买节能的办公设备，如复印机和打印机。采用双面打印，用电子邮件代替公文、文件等 在晚间和周末等非办公时间，关闭不需要的办公设备，如电脑、复印机和打印机。,三相交流电路及供电方式安全用电,41,电能可以造福人类，但使用不当会引发事故，危及人身安全，引发火灾和爆炸，给社会造成巨大损失。所以为保证使用者的人身安全和电气装置的正常运行，必须有相应的安全措施，防止触电和设备事故的发生

12、。安全用电包括人身安全和设备安全。,3.5.2 安全用电,三相交流电路及供电方式安全用电,42,1. 电流对人体的伤害 电流对人体的作用伤害为电击和电伤 电击：电流通过人体，使内部器官组织受到损伤。 电伤：在电弧作用下或熔断熔丝时对人体外部造成的伤害。,电击伤害程度与下面因素有关： （1） 人体电阻的大小（104105） （2） 电流通过时间的长短 （3） 电流的大小（0.05A) （4）电流的频率,三相交流电路及供电方式安全用电,43,较高的电压对人体的危害十分严重，轻者引起灼伤，重者足以使人致死。较低的电压，人体抵抗得住，可以避免死亡。从人触碰的电压情况来看，一般除36V以下的安全电压外，

13、高于这个电压人触碰后都将是危险的。,人体接触的电压愈高，通过人体的电流愈大，只要超过0.1A就能造成触电死亡。,三相交流电路及供电方式安全用电,44,电流通过人体的路径，如果是手到脚，从手到手，中间经过重要器官(心脏)时最为危险；如果是从脚到脚，则危险性较小。,频率的高低：一般说来工频5060Hz对人体是 最危险的。,三相交流电路及供电方式安全用电,45,2 触电事故 触电是指人体接触带电体时，电流流过人体造成的伤害。 触电方式：单相触电、两相触电和跨步触电,三相交流电路及供电方式安全用电,46,当人体 触及三相电源中的一根相线时。设接地电阻为R0，人体电阻为RT，则流过人体的电流为,（1）

14、单相触电,流过人体电流超过30mA50mA时，对人有生命危险,三相交流电路及供电方式安全用电,47,此时加在人体上的电压是线电压。比单相触电更加危险。,（2） 两相触电,三相交流电路及供电方式安全用电,48,跨步电压触电多发生在高压故障接地处，此时电流自接地点向四周流散，产生电位降。它以地面上电流流入点为圆心，不同圆周上有不同的电位。人两脚跨在地面上不同的两点所承受的电压称为跨步电压。 预防方法：人们不要走近电网断线的落地点，如必须跨过该区域时，可以双脚并拢，蹦跳行进。,（3） 跨步电压触电,三相交流电路及供电方式安全用电,49,为了保障人身安全，常用的保护措施有： 工作接地、保护接地和保护接

15、零。,3. 触电防护 安全电压：干燥处为36V以下；潮湿时下降为12V或24V。,三相交流电路及供电方式安全用电,50,工作接地：将电力系统的中性点直接或经特殊装置接地。,工作接地的作用： （1）降低人体的接触电压； （2）迅速切断故障设备； （3）降低电气设备和输电线路的绝缘水平。,（1）工作接地,三相交流电路及供电方式安全用电,51,若电动机某一相绕组的绝缘损坏而使外壳带电，人体触及外壳，在外壳未接地情况下，相当于单相触电。若外壳接地，这时电流将同时沿着接地极和人体两条路流过，即人体电阻与接地电阻并联，由于人体电阻Rb在1000以上，比接地电阻R0大得多，因此，电流基本上从接地电阻中流过，

16、而人体的电流很小，不会有危险。,保护接地：将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳与接地体作良好联接。,（用于中性点不接地低压系统）,（2）保护接地,三相交流电路及供电方式安全用电,52,（用于中性点接地低压系统）,保护接零：将正常情况下不带电的金属部分与电网的零线作良好联接。,若电动机外壳带电，外壳接到零线上，人体触及外壳，则通过外壳形成相线对零线的单相短路，由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电路也极小。同时，保护装置迅速动作，切开电源，消除触电。,a. 保护线（PEN）即为零线。,（3）保护接零,三相交流电路及供电方式安全用电,53,这种系统的优点是公共保护线在正常情况下，没有电流流过，因此不会对接在保护线（PEN）上的其它设备产生电磁干扰，所以这种系统适用于供数据处理、精密检测装置等使用。,b. 保护线与零线分开,三相交流电路及供电方式安全用电,54,无重复接地时，人体触及外壳，相当于单相触电，有危险。,将正常情况下保护接零的系统还采用重复接地，降低触电的危害。,重复接地的重要作用是当零线断裂时减轻触