1、 另外，对于本章的学习有如下的要求。另外，对于本章的学习有如下的要求。 了解电路的基本知识及电流、电压、了解电路的基本知识及电流、电压、电阻、电功率、电功的特点和电容器、电电阻、电功率、电功的特点和电容器、电容量的特点。容量的特点。 了解和熟悉电流、电压、电阻、电了解和熟悉电流、电压、电阻、电容的电量表达式，会进行简单的计算或估容的电量表达式，会进行简单的计算或估算。算。 理解单相交流电、三相交流电的基理解单相交流电、三相交流电的基本概念，交流电的三要素、正弦交流电的本概念，交流电的三要素、正弦交流电的矢量表示方法，以及各种交流电路的特点、矢量表示方法，以及各种交流电路的特点、种类与电路的计算
2、。种类与电路的计算。 了解和熟悉保护接地与保护接零的了解和熟悉保护接地与保护接零的异同点及各自的特点。异同点及各自的特点。 对于电流、电压、电阻、电容、电功对于电流、电压、电阻、电容、电功率各种电量之间的换算关系一定要理解清率各种电量之间的换算关系一定要理解清楚，并牢记不忘。楚，并牢记不忘。1.1电路基本知识电路基本知识1.2电流电流1.3电压、电动势及电位电压、电动势及电位1.4电阻和欧姆定律电阻和欧姆定律1.5电功和电功率电功和电功率1.6电容和电容量电容和电容量1.7电工电路计算常用定律和公式电工电路计算常用定律和公式1.8交流电交流电1.9三相交流电三相交流电1.10保护接地和保护接零
3、线保护接地和保护接零线1.11识读电力网及变配电电路指导识读电力网及变配电电路指导1.12电力系统电路图类型电力系统电路图类型1.13识读电力网、变配电电路图要领识读电力网、变配电电路图要领1.14识读小型变电所配电系统电路识读小型变电所配电系统电路1.15识读架空线路单回路树干式高压配电供电系统电路识读架空线路单回路树干式高压配电供电系统电路1.16识读架空线路单侧双回路供电系统电路识读架空线路单侧双回路供电系统电路1.17识读变电主接线电路识读变电主接线电路1.18识读配电接线电路识读配电接线电路 1.1 1.1 电路基本知识电路基本知识 1.1.1 电路与电路图电路与电路图 电路分为直流
4、电路与交流电路，但两电路分为直流电路与交流电路，但两者的组成基本相同。者的组成基本相同。 直流电路中流动的是直流电流，交流直流电路中流动的是直流电流，交流电路中流动的是交流电流。电路中流动的是交流电流。 1 1电路电路 为了便于说明，以直流电路为例，如为了便于说明，以直流电路为例，如图图1-1（a）所示，用导线把一个小电珠的）所示，用导线把一个小电珠的两端与一节干电池的正、负两极分别连接两端与一节干电池的正、负两极分别连接起来，当电源开关起来，当电源开关SA闭合后，小电珠就会闭合后，小电珠就会点亮。点亮。 从图中可以看出，干电池、小电珠、从图中可以看出，干电池、小电珠、开关以及连接这几只元器件
5、的导线就构成开关以及连接这几只元器件的导线就构成了一个最简单的电路。了一个最简单的电路。图图1-1 电路与电路图电路与电路图 其中，干电池是电能的供出者，故被称其中，干电池是电能的供出者，故被称为电路的电源，而小电珠则是消耗电能的，为电路的电源，而小电珠则是消耗电能的，叫做电路的负载，叫做电路的负载，SA开关用于控制电源与负开关用于控制电源与负载间的通路，故称为控制器（开关），电能载间的通路，故称为控制器（开关），电能通过连接导线从电源送往负载。通过连接导线从电源送往负载。 2 2电路图电路图 使用统一规定的电气图用规定的图形使用统一规定的电气图用规定的图形符号来表示电路连接情况的图叫做电路图
6、。符号来表示电路连接情况的图叫做电路图。 图图1-1（b）就是图）就是图1-1（a）的电路图。）的电路图。 有了电路图，我们就可以比较方便地有了电路图，我们就可以比较方便地了解电路的结构和组成情况，为掌握电气了解电路的结构和组成情况，为掌握电气设备的性能及查找故障提供了便利。设备的性能及查找故障提供了便利。1.1.2 1.1.2 电路的三种状态电路的三种状态1 1通路通路 通路又称为闭合电路，简称闭路。通路又称为闭合电路，简称闭路。 此时电路有工作电流流动，负载可以正此时电路有工作电流流动，负载可以正常工作。常工作。 例如图例如图1-1（a）中的）中的SA接通后，就形成接通后，就形成了闭合电路
7、，电流从电池了闭合电路，电流从电池E正极输出，通过正极输出，通过接通的接通的SA开关、小电珠（开关、小电珠（HL）回到干电池）回到干电池负极，使负极，使HL点亮发光。点亮发光。2 2开路开路 开路指电路中某处断开不成通路的电路。开路指电路中某处断开不成通路的电路。 开路也称断路，例如，图开路也称断路，例如，图1-1（a）中的）中的开关开关SA断开，此时电路中无电流。断开，此时电路中无电流。 当电路处于开路状态时，相当于其负载当电路处于开路状态时，相当于其负载电阻为无穷大（通常用电阻为无穷大（通常用表示），电路中的表示），电路中的电流等于零。电流等于零。3 3短路短路 短路指电路（或电路中的一部
8、分）被短接。短路指电路（或电路中的一部分）被短接。 例如负载或电源两端被导线连接在一起，例如负载或电源两端被导线连接在一起，就称为短路。就称为短路。 此时，电源提供的电流将会比通路时提供此时，电源提供的电流将会比通路时提供的电流大很多倍，以致造成负载或电源的损坏。的电流大很多倍，以致造成负载或电源的损坏。 因此，一般是不允许在短路下工作的。因此，一般是不允许在短路下工作的。 1.2 1.2 电流电流 1.2.1 电流强度电流强度 电流的大小取决于在一定的时间以内电流的大小取决于在一定的时间以内通过导体横截面的电荷量的多少，即电流通过导体横截面的电荷量的多少，即电流强度，简称电流。强度，简称电流
9、。 电流强度的单位是安培，简称安，用电流强度的单位是安培，简称安，用“A”表示，它是这样规定的：表示，它是这样规定的： 在在1s（秒）内通过导体横截面上的电（秒）内通过导体横截面上的电荷量为荷量为1库仑（简称库，单位为库仑（简称库，单位为C，1库相库相当于当于6.241018个电子所带的电荷量），则个电子所带的电荷量），则电流强度即为电流强度即为1A，可用以下公式来表示：，可用以下公式来表示： 1A=1C/1s 1.2.2 1.2.2 直流电流与交流电流直流电流与交流电流 根据电路类型的不同，电流分为直流根据电路类型的不同，电流分为直流电流与交流电流两类。电流与交流电流两类。 1 1直流电流直
10、流电流 如果电流的大小和方向都不随着时间如果电流的大小和方向都不随着时间变化，即在任何不同时刻，单位时间内通变化，即在任何不同时刻，单位时间内通过导体横截面的电荷量均相同，其方向也过导体横截面的电荷量均相同，其方向也始终不改变，则这种电流称为直流电流，始终不改变，则这种电流称为直流电流，通常用大写字母通常用大写字母I表示，如图表示，如图1-2（a）所示。）所示。图图1-2 1-2 电流的波形电流的波形 2 2交流电流交流电流 电流的大小和方向如果随时间按一定电流的大小和方向如果随时间按一定的规律反复交替地变化，一会儿从小变到的规律反复交替地变化，一会儿从小变到大，一会儿又从大变到小；一会儿电流
11、是大，一会儿又从大变到小；一会儿电流是正的，一会儿却变成负的（电流正负的变正的，一会儿却变成负的（电流正负的变化即代表其方向的变化），则这种电流称化即代表其方向的变化），则这种电流称为交流电流。为交流电流。 图图1-2（b）所示的图形就是最常见的）所示的图形就是最常见的叫做正弦交变电流的变化规律。叫做正弦交变电流的变化规律。 由电力电网供出的交流电就是这样的由电力电网供出的交流电就是这样的电流。电流。1.2.3 1.2.3 电流的热效应电流的热效应 1允许电流允许电流 2过流保护过流保护 1.3 1.3 电压、电动势及电位电压、电动势及电位 电路中的电流需要靠电源来维持，这电路中的电流需要靠电
12、源来维持，这好比用水泵来维持连续的水流一样。好比用水泵来维持连续的水流一样。 水泵能维持水流的原理是由于其能保水泵能维持水流的原理是由于其能保持两处之间的水位差，使一处的水位总是持两处之间的水位差，使一处的水位总是高于另一处的水位。高于另一处的水位。 在水泵外部，水总是从高水位处流向在水泵外部，水总是从高水位处流向低水位处；而在水泵内部，借助于水泵的低水位处；而在水泵内部，借助于水泵的力量可使水从低水位处流向高水位处，这力量可使水从低水位处流向高水位处，这样，水就能连续不断地流通了。样，水就能连续不断地流通了。1.3.1 1.3.1 电压电压 电位差又称电压，单位为伏特，简称电位差又称电压，单
13、位为伏特，简称伏，用字母伏，用字母V表示。表示。 衡量电源维持电位差本领的物理量称衡量电源维持电位差本领的物理量称为电源电压。为电源电压。1.3.2 1.3.2 电动势电动势 电动势是衡量电源自身转换能量本领电动势是衡量电源自身转换能量本领的物理量，用字母的物理量，用字母E表示，单位为伏。表示，单位为伏。 它表示电源内部非电场力所具有的，它表示电源内部非电场力所具有的，使电流从负极流向高电位正极，建立并维使电流从负极流向高电位正极，建立并维持电位差的本领。持电位差的本领。 由于电源存在着电动势，就能保持正由于电源存在着电动势，就能保持正极的电位高于负极的电位。极的电位高于负极的电位。1.3.3
14、 1.3.3 电位电位 1电位的概念电位的概念 在分析电路时，有时需要比较电路中在分析电路时，有时需要比较电路中某两点的电性能，需引入电位的概念。某两点的电性能，需引入电位的概念。 电路中某点与参考点间的电压就称该电路中某点与参考点间的电压就称该点的电位。点的电位。 通常选大地为参考点，即将大地的电通常选大地为参考点，即将大地的电位规定为零电位。位规定为零电位。 在电子仪器和设备中又常将金属机壳在电子仪器和设备中又常将金属机壳或电路的公共接点的电位规定为零电位。或电路的公共接点的电位规定为零电位。 电位的单位与电压相同，也是伏特。电位的单位与电压相同，也是伏特。2 2零电位的图形符号零电位的图
15、形符号1.3.4 1.3.4 电动势、电压及电位三者之间关系电动势、电压及电位三者之间关系 电工中常用到电动势、电压及电位，电工中常用到电动势、电压及电位，这三者的定义、方向、功能、表达式、单这三者的定义、方向、功能、表达式、单位以及测量仪表的连接方法如表位以及测量仪表的连接方法如表1-3所示。所示。 需要说明的是以下几点。需要说明的是以下几点。 电动势和电压是绝对值，与零电位选择电动势和电压是绝对值，与零电位选择无关；而电位是相对值，与零电位的选择有关。无关；而电位是相对值，与零电位的选择有关。 比较电压时，应当说高电压和低电压。比较电压时，应当说高电压和低电压。 交流电压有瞬时值、最大值、
16、平均值和交流电压有瞬时值、最大值、平均值和有效值之分，常说的交流有效值之分，常说的交流220V、380V是有效值。是有效值。 电压损失和电压降落的区别：在直电压损失和电压降落的区别：在直流网络中是一致的；在交流网络中，由于流网络中是一致的；在交流网络中，由于电流、电压不同，相角及线路电抗的影响，电流、电压不同，相角及线路电抗的影响，而引起电压降落（即线路两端电压的几何而引起电压降落（即线路两端电压的几何差）。差）。1.3.5 1.3.5 电源及电源电压电源及电源电压 任何一种直流电源都有两个电极，一个是任何一种直流电源都有两个电极，一个是正极，另一个是负极，其电路图形符号如表正极，另一个是负极
17、，其电路图形符号如表1-4所示。所示。 其中的长线段代表正极，短线段代表负极。其中的长线段代表正极，短线段代表负极。 电源本身的电阻叫做电源内阻。电源本身的电阻叫做电源内阻。 如果一个电源只具有一定的电源电压如果一个电源只具有一定的电源电压而内阻为零，此电源称为理想电压源，表而内阻为零，此电源称为理想电压源，表1-4中电源的符号表示的就是理想直流电压中电源的符号表示的就是理想直流电压源。源。 实际的电源只是在一定的条件下与理想实际的电源只是在一定的条件下与理想电压源相近似，不可能完全等于理想电压源。电压源相近似，不可能完全等于理想电压源。 由于内阻的影响，实际电源两端的电压由于内阻的影响，实际
18、电源两端的电压总是比电源电压低些。总是比电源电压低些。1.4 1.4 电阻和欧姆定律电阻和欧姆定律 1.4.1 电阻率电阻率1.4.2 1.4.2 电阻器的单位电阻器的单位 电阻器的单位为欧姆，简称欧，用符电阻器的单位为欧姆，简称欧，用符号号 表示。表示。 计量比较大的电阻可用千欧（计量比较大的电阻可用千欧（k ）或）或兆欧（兆欧（M ）表示。）表示。 它们之间的关系为它们之间的关系为1.4.3 1.4.3 欧姆定律欧姆定律 1部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律I=U/R 2 2全电路欧姆定律全电路欧姆定律I=E/(R0+R) 1.5 1.5 电功和电功率电功和电功率 1.5.1 电功电功W=U
19、It1.5.2 1.5.2 电功率电功率P=W/t1.6 1.6 电容和电容量电容和电容量 1.6.1 电容电容 1电容的结构电容的结构 2电场强度电场强度E=U/d图图1-5 简单的平板电容结构简单的平板电容结构1.6.2 1.6.2 电容值（量）电容值（量）C=q/U1.6.3 1.6.3 电容星形连接化为三角形电容星形连接化为三角形 连接的计算公式连接的计算公式图图1-6 电容星形连接和三角形连接方式示意图电容星形连接和三角形连接方式示意图1.6.4 1.6.4 电容三角形连接化为星形电容三角形连接化为星形 连接的计算公式连接的计算公式1.7 1.7 电工电路计算常用定律和公式电工电路计
20、算常用定律和公式 1.7.1 支路电流计算方法支路电流计算方法 支路电流法是直接应用基尔霍夫两个支路电流法是直接应用基尔霍夫两个定律以支路电流为求解对象的方法。定律以支路电流为求解对象的方法。 1 1解题步骤解题步骤 采用支路电流法来进行解题，其解题采用支路电流法来进行解题，其解题方法与步骤归纳起来可以参考以下几点来方法与步骤归纳起来可以参考以下几点来进行。进行。 先假定各支路电流方向，确定回路先假定各支路电流方向，确定回路绕行方向。绕行方向。 运用基尔霍夫第一定律，列出节点运用基尔霍夫第一定律，列出节点方程。方程。 如果电路有如果电路有n个节点，则只能列个节点，则只能列n1个个方程，不足的方
21、程用基尔霍夫第二定律列出。方程，不足的方程用基尔霍夫第二定律列出。 用基尔霍夫第二定律，列出回路电压用基尔霍夫第二定律，列出回路电压方程，在列回路方程时，最少要包含一个新方程，在列回路方程时，最少要包含一个新支路。支路。 解方程，并确定支路电流的真实方向。解方程，并确定支路电流的真实方向。1.7.2 1.7.2 回路电流计算方法回路电流计算方法 回路电流法是以回路电流为求解对象，回路电流法是以回路电流为求解对象，根据基尔霍夫第二定律列方程式进行计算根据基尔霍夫第二定律列方程式进行计算的一种方法。的一种方法。 1 1解题步骤解题步骤 采用回路电流法来进行解题，其解题采用回路电流法来进行解题，其解
22、题方法与步骤归纳起来可以参考以下几点来方法与步骤归纳起来可以参考以下几点来进行。进行。 先假定回路的电流方向。先假定回路的电流方向。 用基尔霍夫第二定律列出回路电压用基尔霍夫第二定律列出回路电压方程式。方程式。 一般有几个网孔，就列几个方程式。一般有几个网孔，就列几个方程式。 在同一回路中，电动势的代数和应等在同一回路中，电动势的代数和应等于本回路电流在本回路所有电阻上产生的于本回路电流在本回路所有电阻上产生的电压降和相邻回路电流在公共电阻上产生电压降和相邻回路电流在公共电阻上产生电压降的代数和。电压降的代数和。 解联立方程，求出回路电流。解联立方程，求出回路电流。 根据回路电流的大小和方向求
23、出支根据回路电流的大小和方向求出支路电流，一般情况下，单独支路的电流应路电流，一般情况下，单独支路的电流应等于回路电流，公共支路的电流等于相邻等于回路电流，公共支路的电流等于相邻回路电流的代数和。回路电流的代数和。1.7.3 1.7.3 节点电压计算方法节点电压计算方法 节点电压法适用于一对节点的电路，节点电压法适用于一对节点的电路，它以节点电压为求解对象，然后按含源支它以节点电压为求解对象，然后按含源支路或无源支路的欧姆定律求支路电流。路或无源支路的欧姆定律求支路电流。 1 1节点电压公式节点电压公式 在直流电路中，节点电压的公式可由在直流电路中，节点电压的公式可由以下公式表示：以下公式表示
24、：gEUg 式中，式中， （代数和）为连接在两节点（代数和）为连接在两节点之间的所有支路电动势与电导之积的代数之间的所有支路电动势与电导之积的代数和。和。 凡是电动势的方向指向高电位点时为凡是电动势的方向指向高电位点时为正，相反为负；正，相反为负； 为连接在两个节点之间为连接在两个节点之间所有各支路的电导之和。所有各支路的电导之和。Egg 在交流电路中，节点电压的公式可由在交流电路中，节点电压的公式可由以下公式表示：以下公式表示：EYUY式中式中 、 复数电势和复数电压；复数电势和复数电压； Y支路的复数导纳。支路的复数导纳。 中正负号的判定方法同直流一样。中正负号的判定方法同直流一样。EUE
25、Y1.7.4 1.7.4 戴维南定理戴维南定理 1定理定理 戴维南定理也称等效发电机定理。戴维南定理也称等效发电机定理。 对外电路来说，一个复杂的有源二端对外电路来说，一个复杂的有源二端网络可以简化成一个由电动势网络可以简化成一个由电动势E和内阻和内阻R0组成的简单等效电路，如图组成的简单等效电路，如图1-10所示。所示。图图1-10 1-10 有源二端网络及其等效电路有源二端网络及其等效电路2计算举例计算举例3需要说明的问题需要说明的问题1.7.5 1.7.5 叠加原理叠加原理 在线性电路中，如果有多个电动势作用在线性电路中，如果有多个电动势作用时，每个支路的电流可以看成是各个电动势时，每个
26、支路的电流可以看成是各个电动势单独起作用时，在该支路所产生的电流分量单独起作用时，在该支路所产生的电流分量的叠加，这一性质称为叠加原理，即的叠加，这一性质称为叠加原理，即 （代数和）（代数和）IIII图图1-13 1-13 叠加定理原理电路图叠加定理原理电路图 应用迭加原理时，通常应注意以下几应用迭加原理时，通常应注意以下几个方面的问题。个方面的问题。 迭加原理只能用来计算线性电路中迭加原理只能用来计算线性电路中的电流和电压，不能用来计算功率。的电流和电压，不能用来计算功率。 只考虑一个电动势单独起作用时，只考虑一个电动势单独起作用时，其余的电动势可看成短路，但它们的内阻其余的电动势可看成短路
27、，但它们的内阻应保留。应保留。 应用迭加原理时，电路中所有的电阻应用迭加原理时，电路中所有的电阻不能变动，遇到电势源时予以短路，遇到电不能变动，遇到电势源时予以短路，遇到电流时，可将其断开。流时，可将其断开。 电流或电压分量迭加时，要注意分电流或电压分量迭加时，要注意分量的方向，如果电流分量的方向与原支路电量的方向，如果电流分量的方向与原支路电流标出的方向相同时取正号，否则取负号。流标出的方向相同时取正号，否则取负号。 以图以图1-14所示的电路为例，已知：所示的电路为例，已知：E=20V，IS=20A，R1=5 ，R2=3 ，Rfz=7 ，用迭加原，用迭加原理来计算负载电阻理来计算负载电阻R
28、fz中的电流和功率。中的电流和功率。图图1-14 叠加原理应用电路图叠加原理应用电路图 若假定若假定Rfz中的电流中的电流I与与流向一致，则流向一致，则 =（6-2）A=4A 负载的功率为负载的功率为 III22fz47W112WPI R1.81.8交流电交流电 1.8.1 交流电的基本概念交流电的基本概念 交流电路和直流电路的基本特性是一交流电路和直流电路的基本特性是一样的，但由于交流电不断随时间变化，故样的，但由于交流电不断随时间变化，故而会发生一些与直流不一样的现象和规律。而会发生一些与直流不一样的现象和规律。 交流电是指大小和方向都随时间作周期交流电是指大小和方向都随时间作周期性变化的
29、电动势（电压或电流）。性变化的电动势（电压或电流）。 发电厂提供的交流电都是正弦交流电，发电厂提供的交流电都是正弦交流电，也就是按正弦规律变化的交流。也就是按正弦规律变化的交流。 其波形如图其波形如图1-15所示。所示。图图1-15 正弦交流电的波形正弦交流电的波形1.8.2 1.8.2 交流电的周期、频率和角频率交流电的周期、频率和角频率 1周期周期 交流电的波形为正弦方式，交流电完交流电的波形为正弦方式，交流电完成一次完整的变化所经历的时间叫做一个成一次完整的变化所经历的时间叫做一个周期周期T。 2 2频率频率f=1/T3 3角频率角频率 =2 /T=2 f1.8.3 1.8.3 交流电的
30、相位和相位差交流电的相位和相位差 1相位相位u=Emsin( t) 2 2正弦量的三要素正弦量的三要素 由由u=Emsin（ t+ ）方程式可看出，）方程式可看出，当一个正弦量的最大值、角频率和初相位当一个正弦量的最大值、角频率和初相位确定后，该正弦量也就完全确定了。确定后，该正弦量也就完全确定了。 故称这故称这3个量为正弦量的三要素。个量为正弦量的三要素。 3 3相位差相位差（1）相位差的概念）相位差的概念图图1-18 两个同频率正弦量相位差示意图与波形两个同频率正弦量相位差示意图与波形（2 2）同相和反相）同相和反相 如果两个频率的正弦量的相位差为零，如果两个频率的正弦量的相位差为零，它们
31、在变化过程中就会同时到达最大值或它们在变化过程中就会同时到达最大值或零值，这种相位关系称为同相，其波形如零值，这种相位关系称为同相，其波形如图图1-19（a）所示。）所示。图图1-19 正弦量的同相和反相波形正弦量的同相和反相波形1.8.4 1.8.4 交流电的有效值交流电的有效值U=0.707Um I=0.707Im1.8.5 1.8.5 正弦交流电的矢量表示法正弦交流电的矢量表示法 1矢量图的画法矢量图的画法 2矢量相加矢量相加图图1-21 画矢量图的方法画矢量图的方法1.8.6 1.8.6 负载为纯电阻的交流电路负载为纯电阻的交流电路 1交流电路的欧姆定律交流电路的欧姆定律图图1-22
32、负载为纯电阻的交流电路与波形图负载为纯电阻的交流电路与波形图2 2交流电路纯电阻消耗的平均功率交流电路纯电阻消耗的平均功率P=ui1.8.7 1.8.7 负载为纯电感的交流电路负载为纯电感的交流电路图图1-23 负载为纯电感的交流电路与矢量图负载为纯电感的交流电路与矢量图 1理想电感电路理想电感电路 2纯电感电路纯电感电路 LI=U=XLI1.8.8 1.8.8 负载为纯电容的交流电路负载为纯电容的交流电路 1基本特征基本特征图图1-25 负载为纯电容的交流电路与波形图负载为纯电容的交流电路与波形图2 2容抗与欧姆定律容抗与欧姆定律XC=1/ C=1/2 fC1.8.9 1.8.9 负载为电阻
33、与电感串联的交流电路负载为电阻与电感串联的交流电路u=uR+uL1.8.10 1.8.10 负载为电阻、电感、电容负载为电阻、电感、电容 串联的交流电路串联的交流电路1.8.11 1.8.11 交流电路中的电功率交流电路中的电功率 1纯电阻负载交流电路的电功率纯电阻负载交流电路的电功率P=UI=I2R=U 2/R2 2纯电感负载交流电路的电功率纯电感负载交流电路的电功率Q=UI=I2XL=U2/XL（Var）3 3纯电容负载交流电路的电功率纯电容负载交流电路的电功率Q=UI=I2XC=U 2/XC4 4视在功率视在功率1.9 1.9 三相交流电三相交流电 1.9.1 三相交流电的产生三相交流电
34、的产生 1.9.2 三相四线制交流电源三相四线制交流电源 1线电压与相电压线电压与相电压 2星形连接的电源负载星形连接的电源负载 3三角形连接的电源负载三角形连接的电源负载1.9.3 1.9.3 对称三相电路的功率对称三相电路的功率1.10 1.10 保护接地和保护接零线保护接地和保护接零线 1.10.1 保护接地保护接地 1适用场合适用场合 2不接地的危害不接地的危害 3接地保护接地保护1.10.2 1.10.2 保护接零线保护接零线 在电力系统中，发电厂送出的电能要在电力系统中，发电厂送出的电能要送到用户，必须由各种电力线路输送。送到用户，必须由各种电力线路输送。 为了提高输送效率，减少线
35、路中的损为了提高输送效率，减少线路中的损耗，因此要用高压电线路来输送电能。耗，因此要用高压电线路来输送电能。 电力系统是指发电、输电、变电和用电力系统是指发电、输电、变电和用电组成的电组成的“整体整体”。 通常又把发电与用电之间属于输送和通常又把发电与用电之间属于输送和分配的中间环节称为电力网。分配的中间环节称为电力网。 电力系统的组成可用图电力系统的组成可用图1-40所示的简图所示的简图来表示。来表示。图图1-40 电力系统构成原理示意图电力系统构成原理示意图 1 1发电厂发电厂 发电厂按所用的能源不同，可分为火力发电厂按所用的能源不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、原子能发电厂以及风发电厂
36、、水力发电厂、原子能发电厂以及风力、地热、太阳能发电厂等。力、地热、太阳能发电厂等。 目前，我国仍以火力发电厂和水力发电目前，我国仍以火力发电厂和水力发电厂占主导地位，原子能发电发展也很迅速。厂占主导地位，原子能发电发展也很迅速。2 2升压升压 由于发电机的绝缘与运行安全的需要，由于发电机的绝缘与运行安全的需要，发电厂的发电机发出的电压不是太高，一般发电厂的发电机发出的电压不是太高，一般在在3.15kV15.75kV间。间。 因此，通常是将发电机输出的电压升压因此，通常是将发电机输出的电压升压以后再经输电线路输送出去。以后再经输电线路输送出去。 3 3高压输电高压输电 根据电学的原理可知，当输
37、送的电力（电根据电学的原理可知，当输送的电力（电功率）一定时，电压越高则电流越小，输电线功率）一定时，电压越高则电流越小，输电线路上的功率损耗也越小。路上的功率损耗也越小。 电力的输送采用高电压正是基于这一原理电力的输送采用高电压正是基于这一原理来实现的。来实现的。 采用高电压输送时，由于输送的电流小，采用高电压输送时，由于输送的电流小，故可以减小输电导线的截面积。故可以减小输电导线的截面积。 目前，我国高压输电电压等级主要有目前，我国高压输电电压等级主要有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV几种。几种。 高压输电大多采用架空线形式，通常多高压输电大多采用架空线形式，通常多
38、采用钢芯铝绞线，通过绝缘瓷瓶将导线悬挂采用钢芯铝绞线，通过绝缘瓷瓶将导线悬挂或支撑在铁塔或电杆上。或支撑在铁塔或电杆上。 每个高压瓷瓶大约能承受每个高压瓷瓶大约能承受10kV电压，电压，使用中可根据线路电压的高低及受力的情使用中可根据线路电压的高低及受力的情况串接不同数量的瓷瓶。况串接不同数量的瓷瓶。4 4变电（一次降压）变电（一次降压） 对于大容量的电网，当高压电输送至用对于大容量的电网，当高压电输送至用户处时，先要经过一次变电（降压），即将户处时，先要经过一次变电（降压），即将电压降至电压降至380V以后再分配给各个用电户。以后再分配给各个用电户。5 5配电配电 常见的配电电压有常见的配电
39、电压有610kV高压和高压和220V与与380V低压两种。低压两种。 以满足不同的需要。以满足不同的需要。 后者是由配电变压器进行第二次降压后者是由配电变压器进行第二次降压（即将（即将610kV高压进一步降压）后得到的。高压进一步降压）后得到的。 1.12 1.12 电力系统电路图类型电力系统电路图类型 电力系统电路图主要有主电路和辅助电力系统电路图主要有主电路和辅助电路图两大类。电路图两大类。 其中，主电路图又称为一次系统图或其中，主电路图又称为一次系统图或一次回路图，辅助电路图又称为二次系统一次回路图，辅助电路图又称为二次系统图或二次回路图。图或二次回路图。 1 1主设备主设备 实现电能转
40、换和传输的发电、供电、实现电能转换和传输的发电、供电、用电设备较多，例如发电机用电设备较多，例如发电机 、变压器、电、变压器、电动机、开关、输电线等，通常称它们为主动机、开关、输电线等，通常称它们为主设备，用来实现主功能。设备，用来实现主功能。 2 2辅助设备辅助设备 为了保证主设备工作的可靠、安全和为了保证主设备工作的可靠、安全和使用的方便，通常还设置了许多附属设备使用的方便，通常还设置了许多附属设备（即辅助设备）为主设备服务。（即辅助设备）为主设备服务。 常用的辅助设备主要有以下几个。常用的辅助设备主要有以下几个。（1 1）信号指示设备）信号指示设备 一台设备是否已得电工作，工作是否一台设
41、备是否已得电工作，工作是否正常，一个开关是否已合闸送电，在许多正常，一个开关是否已合闸送电，在许多情况下从外表上是分辨不清的，这就需要情况下从外表上是分辨不清的，这就需要设置各种信号来进行直观指示（或显示）。设置各种信号来进行直观指示（或显示）。 如音响信号、灯光信号等。如音响信号、灯光信号等。（2 2）测量设备）测量设备 灯光与音响信号仅能表示设备的大致灯光与音响信号仅能表示设备的大致工作情况，对于设备的详细运行状态以及工作情况，对于设备的详细运行状态以及其供电电源的质量就无能为力了，这就必其供电电源的质量就无能为力了，这就必须借助仪器、仪表来对各种电气参量进行须借助仪器、仪表来对各种电气参
42、量进行监视测量，例如测量电压、频率的高低，监视测量，例如测量电压、频率的高低，电流、功率的大小，电能的多少等。电流、功率的大小，电能的多少等。 常用的测量设备有电压表、电流表、常用的测量设备有电压表、电流表、电能表、功率表、相位表、频率表等。电能表、功率表、相位表、频率表等。（3 3）保护设备）保护设备 电气设备与电路在运行过程中，难免电气设备与电路在运行过程中，难免不会出现问题，如过载、过压、短路等，不会出现问题，如过载、过压、短路等，这就需要有一些保护装置来反映这些不正这就需要有一些保护装置来反映这些不正常的情况并对设备进行相应的保护（切换常的情况并对设备进行相应的保护（切换或断开负载或电
43、源等），这些设备即为保或断开负载或电源等），这些设备即为保护设置。护设置。（4 4）自动控制系统）自动控制系统 对于某些高电压、大电流的开关设备，对于某些高电压、大电流的开关设备，有的体积很大，并安装在一些不易（或不允有的体积很大，并安装在一些不易（或不允许）用手动操作的场合，这就需要有一套电许）用手动操作的场合，这就需要有一套电气自动控制与电气操作系统。气自动控制与电气操作系统。（5 5）辅助电路图）辅助电路图 上述这些用来对主设备与系统进行监视、上述这些用来对主设备与系统进行监视、测量、保护及自动控制的设备称为辅助设备。测量、保护及自动控制的设备称为辅助设备。 把各种辅助设备按一定要求、一
44、定顺序把各种辅助设备按一定要求、一定顺序连接起来用来表述电气工作原理的电路称为连接起来用来表述电气工作原理的电路称为辅助电路图；用来说明电气安装接线的称为辅助电路图；用来说明电气安装接线的称为辅助接线图；如果主要用于电气控制，又可辅助接线图；如果主要用于电气控制，又可称为控制电路图和控制接线图。称为控制电路图和控制接线图。3 3辅助电路图的特点辅助电路图的特点 辅助电路图是电气图中的重要组成部分，辅助电路图是电气图中的重要组成部分，与其他电气图相比，它往往显得较复杂。与其他电气图相比，它往往显得较复杂。 其主要特点归纳起来有以下几方面。其主要特点归纳起来有以下几方面。（1 1）辅助设备数量较多
45、）辅助设备数量较多 通常，在一张电气图上的辅助设备比通常，在一张电气图上的辅助设备比主设备要多得多，并且随着主设备电压等主设备要多得多，并且随着主设备电压等级的升高、容量的增大，要求的自动化操级的升高、容量的增大，要求的自动化操作与保护系统也越来越复杂，辅助设备的作与保护系统也越来越复杂，辅助设备的种类和数量也将越来越多。种类和数量也将越来越多。（2 2）辅助电路连线复杂）辅助电路连线复杂 由于辅助设备数量较多，故连接辅助由于辅助设备数量较多，故连接辅助设备之间的连接线也很多，比主设备的连设备之间的连接线也很多，比主设备的连线要复杂得多。线要复杂得多。 4 4辅助电路图的类型辅助电路图的类型
46、在电气图中，为了准确、简明地表示在电气图中，为了准确、简明地表示辅助电路的原理和接线，辅助电路图和接辅助电路的原理和接线，辅助电路图和接线图有以下几种。线图有以下几种。（1 1）电路图）电路图 辅助电路图中常见的有集中式电路图、辅助电路图中常见的有集中式电路图、半集中式电路图、分开式电路图。半集中式电路图、分开式电路图。（2 2）接线图）接线图 辅助接线图中常见的有单元接线图或接辅助接线图中常见的有单元接线图或接线表、端子接线图或接线表、辅助电缆配置线表、端子接线图或接线表、辅助电缆配置图或配置表、辅助设备平面布置图等。图或配置表、辅助设备平面布置图等。 制作辅助电路图时要遵守电路图的有关制作
47、辅助电路图时要遵守电路图的有关规定；制作辅助接线图、辅助接线表也要遵规定；制作辅助接线图、辅助接线表也要遵守接线图和接线表的有关规定。守接线图和接线表的有关规定。 这些规定在第这些规定在第1章中已作过说明，不重述。章中已作过说明，不重述。 1.13 1.13 识读电力网、变配电电路图要领识读电力网、变配电电路图要领 一套复杂的电力系统、变配电系统主一套复杂的电力系统、变配电系统主电路图总是由许多基本电气图组成的。电路图总是由许多基本电气图组成的。 掌握基本电气系统图主电路的特点及掌握基本电气系统图主电路的特点及其阅读方法是阅读较复杂的电力系统、变其阅读方法是阅读较复杂的电力系统、变配电系统主电
48、路图的基础。配电系统主电路图的基础。 1 1电力系统主电路图识图要领电力系统主电路图识图要领 电力系统的主电路图的形式很多，但电力系统的主电路图的形式很多，但看图的方法是一致的，看主电路图一般可看图的方法是一致的，看主电路图一般可从主变压器开始，了解主变压器的技术参从主变压器开始，了解主变压器的技术参数，然后向上看其高压一次侧的接线，再数，然后向上看其高压一次侧的接线，再看其低压侧的接线，即可按电能的输送路看其低压侧的接线，即可按电能的输送路径，也即电源进线径，也即电源进线母线母线开关设备开关设备馈馈线等的顺序进行。线等的顺序进行。（1 1）主电路图主要电气设备符号）主电路图主要电气设备符号
49、变配电系统的电气主接线（又称一次变配电系统的电气主接线（又称一次接线）是指由各种开关电器、电力变压器、接线）是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆、并联电容等电气设备按母线、电力电缆、并联电容等电气设备按一定的次序连接的接收电能和分配电能的一定的次序连接的接收电能和分配电能的电路。电路。 它是选择电气设备及确定配电装置安它是选择电气设备及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。闸操作和事故处理的重要依据。 变配电系统主接线的主要电气设备符号变配电系统主接线的主要电气设备符号及其含义如表及其含义如表1-5和表和表1
50、-6所示。所示。 用规定的图例符号（表用规定的图例符号（表1-5和表和表1-6所示）所示）表示主要电气设备在电路图中连接的相互关表示主要电气设备在电路图中连接的相互关系，称为电气主接线图。系，称为电气主接线图。 电气主接线图通常以单线图形式表示，电气主接线图通常以单线图形式表示，在个别情况下，当三相电路中设备不对称时，在个别情况下，当三相电路中设备不对称时，则部分使用三线图表示。则部分使用三线图表示。（2 2）主电路图上的主要参量说明）主电路图上的主要参量说明 为了完善电气系统主电路图的功能，以为了完善电气系统主电路图的功能，以便于编制详细的技术文件和供安装、操作、便于编制详细的技术文件和供安
