1、本章提要本章提要 三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成，本章讨论三相电源、三相负载以电线路三部分组成，本章讨论三相电源、三相负载以及三相电路的功率等问题，主要包括：及三相电路的功率等问题，主要包括：1.1.三相交流电动势的产生、对称三相电压的大三相交流电动势的产生、对称三相电压的大小及相序。小及相序。2.2.对称负载为星形联结与三角形联结的电路中，对称负载为星形联结与三角形联结的电路中，电压与电流的关系及计算方法；不对称负载星形联结电压与电流的关系及计算方法；不对称负载星形联结时电路的计算。时电路的计算。3.3.三相电路中功率。三
2、相电路中功率。4 4安全用电常识。安全用电常识。4.1 三相电动势三相电动势一、三相交流发电机一、三相交流发电机定子：定子：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。转子：转子：一对由直流电源供电的磁极一对由直流电源供电的磁极 三相绕组的三相电动势幅三相绕组的三相电动势幅值相等值相等,频率相同频率相同,彼此之彼此之间相位相差间相位相差120。铁心铁心绕组绕组+eU-U1U2U1U2V1V2W1W2定子绕组定子绕组+NS+NS+NS+NS+NS+NS+NS+NS+二、三相电动势二、三相电动势 三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、三相电源是由三相
3、发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差相位互差120的三相对称正弦电压。的三相对称正弦电压。tEesinmU)120sin(mVtEeWmmsin(240)sin(120)eEtEtEmEm t t0 02 2 eUeWeV 120120EUEWEV 120120120120三相电压相量图三相电压相量图U0EEE V13120(j)22EEE W13120(j)22EEE 幅值相等幅值相等频率相同频率相同相位互差相位互差120称为称为 对称三相电动势的瞬时值之和为零对称三相电动势的瞬时值之和为零UVW0eeeUVW0EEE 若三个电压或电流之间也有上述关系，称为若三个电压或电流之间也有上述关
4、系，称为对称三相电压对称三相电压或或对称三相电流对称三相电流.三相交流电压达到正幅三相交流电压达到正幅 值（或相应零值）的值（或相应零值）的 顺序称为顺序称为相序相序。正序正序 UV W 逆序逆序 UWV 4.2 三相电源的连接三相电源的连接一、星形（一、星形（Y Y形）联结形）联结1 1、连接方式、连接方式N N中点中点或零点或零点N N 发电机三相绕组的末端连接成一公共点发电机三相绕组的末端连接成一公共点N N。由始端由始端(U(U1 1,V,V1 1,W,W1 1)引出三条线引出三条线电源的星形（电源的星形（Y Y形）联结。形）联结。UuUVu火线火线中性线中性线(零线零线)火线火线火线
5、火线线电压线电压相电压相电压三相四线制三相四线制UVWVuWuVWuWUu+eU-eV+-eW+-：星形联结中，线电压为相电压：星形联结中，线电压为相电压 的的 倍，线电压超前相应相电压倍，线电压超前相应相电压 30o。3N NN NUVWUuUVuVuWuVWuWUu相量图相量图VUUVuuuVUUVUUUopl303UU2 2、线电压与相电压关系、线电压与相电压关系UUUW UVUVU3030o oVWUWUUoUUV303UUWVVWuuuUWWUuuuWVVWUUUUWWUUUU3030o o3030o o-UU-UV -UWoVVW303UUoUWU303UU 发电机三相绕组依次发电
6、机三相绕组依次相联相联。1 1、连接方式、连接方式plUU 星形联结时，可引出四根导线星形联结时，可引出四根导线(三相四线制三相四线制)，可获得两种电，可获得两种电压。通常在低压配电网中压。通常在低压配电网中相电压为相电压为220V220V，线电压为线电压为380V380V。也可不。也可不引出中线引出中线(三相三线制三相三线制)。二、三角形（二、三角形（形）联结形）联结UVUWUVUUUWUUVWU-+VE+-WE+-UEUVWUUVUU VVWUU WWUUU 0WVU UUU若三相电源若三相电源电动势对称电动势对称：UUUWUV相量图相量图UUUVUWUWWVU2UUUUU 在三角形回路中
7、，有一个大小等于相应电压两倍的电源存在三角形回路中，有一个大小等于相应电压两倍的电源存在。由于绕组本身阻抗很小，回路中的电流很大，电机有烧毁在。由于绕组本身阻抗很小，回路中的电流很大，电机有烧毁的危险，这是绝对不允许的。的危险，这是绝对不允许的。实际电源的三相电动势不是理想的对称三相电动势，它们实际电源的三相电动势不是理想的对称三相电动势，它们的相量和并不绝对等于零，所以三相电源通常都接成的相量和并不绝对等于零，所以三相电源通常都接成星形星形，而，而不接成三角形。不接成三角形。4.3 三相负载的连接三相负载的连接 三相电路的负载由三部分组成，其中的每一三相电路的负载由三部分组成，其中的每一部分
8、叫做一相负载部分叫做一相负载 对称三相负载对称三相负载：各相负载的：各相负载的 复阻抗相等复阻抗相等 例如例如:三相电动机、三相变压器三相电动机、三相变压器 对称三相电路对称三相电路：由对称三相电源和对称三相负：由对称三相电源和对称三相负载组成的电路载组成的电路不对称三相电路不对称三相电路：三相电源不对称或各项负载阻：三相电源不对称或各项负载阻抗不相等，这时各相电流是不对称的。抗不相等，这时各相电流是不对称的。一、一、对称负载的星形联结电路对称负载的星形联结电路N N IU IV IW INUVWUUVUWUN N+-UE+-VEWE1 1、相电流与线电流的关系、相电流与线电流的关系lpII2
9、 2、负载电流之间的关系、负载电流之间的关系 若三相负载对称，即若三相负载对称，即ZU=ZV=ZW，忽略中线阻抗，则三相负载，忽略中线阻抗，则三相负载可归为一相计算。可归为一相计算。UZWZ三相四线制三相四线制三相三线制三相三线制UUUUoUUUU0IZUZUI设电源相电压设电源相电压 为参考正弦量为参考正弦量UUoUU0UU oVV120UUoWW120UU ooVVVVUVVV120(120)UUIIZZ )120(120WoWWWoWWWW IZUZUI1.负载相电流负载相电流一相电路一相电路 UUUZUIVVVZUIWWWZUIVVVarctanRXUUUarctanRX2.相电流有效
10、值相电流有效值3.相电压与相电流相电压与相电流 之间的相位差之间的相位差WWWarctanRX 中性线中电流为中性线中电流为WVUNIIII因为负载对称，即：因为负载对称，即：ZZZZWVUZZZZWVUWVU因为电压对称，所以因为电压对称，所以负载相电流对称负载相电流对称RXarctanWVU0WVUNIIII5.中性线电流为零中性线电流为零UUUWUVIWIUIV 对称负载相量图对称负载相量图ZUIIIIPPWVU 由于三相电动势和负载的对称性，由于三相电动势和负载的对称性，各相电压和电流也是对各相电压和电流也是对称的称的。只要算出某一相电压、电流，其它两相可以根据对称。只要算出某一相电压
11、、电流，其它两相可以根据对称关系直接写出。关系直接写出。各相电流仅由各相电压和各相阻抗决定各相电流仅由各相电压和各相阻抗决定。三相对称电路的。三相对称电路的计算可以归结为一相来计算。计算可以归结为一相来计算。Z iV iWUVW iUN N N NZZ 如果三相负载对称如果三相负载对称,中线中中线中无电流无电流,可将中线除去可将中线除去,而成为而成为三相三线制三相三线制系统。系统。例如：三相电动机例如：三相电动机 【例【例4-1】一星形联结的三相负载，每相电阻一星形联结的三相负载，每相电阻R=6，感抗，感抗XL 8。电源电压对称，设。电源电压对称，设 ，试求电感电流。试求电感电流。V)30si
12、n(2380UV tu解：解：负载对称负载对称，以，以U相为例。相为例。V22033803UVUUUVsin2220tuU A228622022UUUZUI5368arctanarctanRXLA)53(222tsiniUA)67(sin222)12053(sin222W ttiA)173(sin222)12053(sin222V tti二、负载三角形联结的三相电路二、负载三角形联结的三相电路UVVWWU1PUUUUU 1.电压关系电压关系2.相电流有效值相电流有效值UVUVUVZUI VWVWVWZUI WUWUWUZUI iViWiUUVZVWZWUZUVWN NWUiVWiUVi3.相电
13、压与相电流相电压与相电流 之间的相位差之间的相位差WUWUWUarctanRX VWVWVWarctanRX UVUVUVarctanRX WUUVUIII UVVWVIII VWWUWIII 4.负载线电流负载线电流 iViWiUUVZVWZWUZUVWN NWUiVWiUVi因为负载对称因为负载对称ZZZZ WUVWUV WUVWUV 所以负载各相电流对称。负载对称时，所以负载各相电流对称。负载对称时，只需计算一相电流，其它两相电流可只需计算一相电流，其它两相电流可根据对称性直接写出。根据对称性直接写出。IuIvIwIwuIuvIvwo30对称负载相量图对称负载相量图 5.线电流与相电流的
14、关系线电流与相电流的关系opl303 II：三角形联结中，线电流是：三角形联结中，线电流是相电流的相电流的 倍，线电压滞后相应倍，线电压滞后相应相电压相电压 30o。3 三相电动机的绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，三相电动机的绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，而照明负载一般连接成星形（有中性线）而照明负载一般连接成星形（有中性线）【例【例4-2】在图在图4-13所示的电路中，设三相对称电源线电压为所示的电路中，设三相对称电源线电压为380V，三角形联接的对称负载每相阻抗，三角形联接的对称负载每相阻抗Z(4+j3)，试求各，试求各相电流与线电流，并作相量图。相电流与线电流，并作相量
15、图。解：解：V0380UV U 设设 ，则，则UVUV380 0380 07636.9 A435 36.9UIZjA9.15676120UVVW IIA1.8376120UVWU IIA9.666.1319.66763303UVU II根据根据对称性对称性，可得其余两相电流，可得其余两相电流 WU120131.6 53.1 AIIVU120131.6186.9 AII 线电流线电流 三、不对称三相电路计算三、不对称三相电路计算p 不对称三相电路：不对称三相电路：当三相电源不对称或各相负载阻抗不相等当三相电源不对称或各相负载阻抗不相等时，电路中的各相电流是不对称的。时，电路中的各相电流是不对称的
16、。例如各相负载（如照明、电炉、单相电动机等）分配不均例如各相负载（如照明、电炉、单相电动机等）分配不均匀；电力系统发生故障（短路或断路等）都将出现不对称情况。匀；电力系统发生故障（短路或断路等）都将出现不对称情况。p 通常三相电源的不对称程度很小，可近似地当作对称来处理。通常三相电源的不对称程度很小，可近似地当作对称来处理。所以在工程实际中，要解决的是所以在工程实际中，要解决的是三相电源对称而负载不对称三相电源对称而负载不对称的的三相电路计算问题。三相电路计算问题。p 不对称三相电路中的不对称三相电路中的三相电流是不对称的，三相电流是不对称的，因此对这种电路因此对这种电路只能用网络分析中求解复
17、杂电路的方法。只能用网络分析中求解复杂电路的方法。三相负载采用何种联接方式由三相负载采用何种联接方式由决定。决定。当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源时采用时采用联结联结；当负载额定电压等于电源当负载额定电压等于电源时采用时采用联结。联结。【例【例4-3】若不对称形负载接于对称三相电源上，电源相电压若不对称形负载接于对称三相电源上，电源相电压为为220V，U相接一只相接一只220V、100W灯泡，灯泡，V相、相、W相各接入一只相各接入一只220V、200W灯泡，中线阻抗不计，求各相电流和中线电流。灯泡，中线阻抗不计，求各相电流和中线电流。解：因中线阻抗不计，解：因中线阻抗不计，0NNU
18、A0455.04840220UUU RUIA120909.0242120220VVV RUIA120909.0242120220WWW RUIA180455.0455.0)3455.0455.0()3455.0455.0(455.0 jj WVUNIIII 注意：若三相注意：若三相负载不对称负载不对称，各负载各负载相电压对称相电压对称，但，但中性中性线电流不为零线电流不为零。4.4 三相电路的功率三相电路的功率WWWVVVUUUWVUcoscoscosIUIUIUPPPP 一、有功功率一、有功功率 无论负载为无论负载为 Y 或或联结，联结，三相负载所吸收的有功功率与三相电三相负载所吸收的有功功
19、率与三相电源所提供的有功功率相等，并等于源所提供的有功功率相等，并等于各相有功功率之和。各相有功功率之和。当负载对称时当负载对称时，三相总功率为：三相总功率为：cos33PPPIUPPPl3UU PlII PlUU Pl3II 当对称负载是当对称负载是星形星形联结时，联结时，当对称负载是当对称负载是三角形三角形联结时，联结时，是是相电压与相相电压与相电流的相位差角电流的相位差角 cos3llIUP 对称不论负载是何种连接方式总功率为：对称不论负载是何种连接方式总功率为：是是相电压与相电流相电压与相电流的相位差角的相位差角UVWUUUVVVWWWsinsinsinQQQQU IU IU I无功功
20、率无功功率 三相总的无功功率等于各相功率之和。三相总的无功功率等于各相功率之和。三、三、视在功率视在功率llPP33IUIUS 当负载对称时，三相总功率为当负载对称时，三相总功率为:22QPS 三相总的视在功率三相总的视在功率PWVUQQQQsin3sin3llPPIUIUQ在对称三相电路中，由于在对称三相电路中，由于 【例【例4-4】对称三相电源线电压对称三相电源线电压380V，形对称负载每相阻抗，形对称负载每相阻抗Z(12+j16)，试求各相电流和线电流。如将负载改为，试求各相电流和线电流。如将负载改为形对形对称接法，求各相电流和线电流，分别计算形、称接法，求各相电流和线电流，分别计算形、
21、形接法时的形接法时的三相总功率。三相总功率。解：解：由形接法可知，相电压为线电压的由形接法可知，相电压为线电压的31V22038031PU设设V0220UUV30380UV UA53115320022016120220jZUIUUA)53(sin211 tiUA)173(sin211V tiA)67(sin211W ti形形接法中，接法中，线电流相电流线电流相电流，三相功率为，三相功率为kW344.4)53(cos113803cos3zll IUP形接法时，相电流为形接法时，相电流为A2319532030380161230380UVUV jZUIA14319VW IA)53(sin29.32A
22、539.32UWUUVU tiIIIA)67(sin29.32A)173(sin29.32WV titiA9719WU I形形接法中，接法中，线电压相电压线电压相电压，三相功率为，三相功率为 kW032.13)53(cos9.323803cos3zll IUP 【例【例4-5】有一台三相电阻加热炉，功率因数等于，星形联结有一台三相电阻加热炉，功率因数等于，星形联结，另有一台三相交流电动机，功率因数等于，三角形联结，另有一台三相交流电动机，功率因数等于，三角形联结，共同由线电压为的三相电源供电，它们消耗的有功功率分别共同由线电压为的三相电源供电，它们消耗的有功功率分别为为75kW和和36kW。求
23、电源线电流。求电源线电流。解解 电热炉功率因数电热炉功率因数1cos101故无功功率故无功功率01Q8.0cos29.362电动机功率因数电动机功率因数故无功功率故无功功率kVar27kVar)6.39tan36(tan222PQ电源输出总有功功率、无功功率电源输出总有功功率、无功功率和视在功率为：和视在功率为：kW111kW)3675(21PPPkVar27kVar)270(21QQQkVA114kVA)27111(2222QPS电源线电流电源线电流3ll114 10A1.73 3803173ASIU 二、三相功率的测量二、三相功率的测量 在三相三线制电路中，不论负载联结成星形或三角形，也不
24、在三相三线制电路中，不论负载联结成星形或三角形，也不论负载对称与否，都广泛采用论负载对称与否，都广泛采用两功率表法两功率表法来测量三相功率。来测量三相功率。负载联结成星形的三相三线制电路中，其三相瞬时功率为负载联结成星形的三相三线制电路中，其三相瞬时功率为WWVVUUWVUiuiuiupppp0WVUiii因为因为U UV VWUVUWUVWV()()()pu iu iuiiuuiuuiUW UVW V12uiuipp 由上式可知，三相功率可用两由上式可知，三相功率可用两个功率表来测量。每个功率表的个功率表来测量。每个功率表的电电流线圈中流线圈中通过的是通过的是线电流线电流，而，而电压电压线圈
25、上线圈上所加的电压是所加的电压是线电压线电压。两个两个电压线圈的一端都联在未串联电流电压线圈的一端都联在未串联电流线圈的一线上线圈的一线上（图（图4-18）。）。应注意，两个功率表的电流线应注意，两个功率表的电流线圈可以串联在任意两线中。圈可以串联在任意两线中。功率表功率表W1读数为：读数为：cosd1UUW0UUW1IUtiuTPT 是是uUW和和iU之之间的相位差间的相位差功率表功率表W2读数为：读数为：cosd1VVW0VVW2IUtiuTPT 是是uVW和和iV之之间的相位差间的相位差 两功率表的读数两功率表的读数P1和和P2之和即为三相功率：之和即为三相功率：coscosVVWUUW
26、21IUIUPPP当当负载对称负载对称时，两功率表的读数分别为：时，两功率表的读数分别为：)30cos(cosllUUW1IUIUP)30cos(cosllVVW2IUIUP 两功率表读数之和为：两功率表读数之和为：12llllllcos(30)cos(30)3cosPPPU IU IU I 由上式可知，当相电流与相电压同相时，由上式可知，当相电流与相电压同相时，即即00，则，则P1=P2 ，即两个功率表的读数相等。当相电流比相电压滞后的，即两个功率表的读数相等。当相电流比相电压滞后的角度角度600时，则时，则 P2 为负值为负值，即第二个功率表的指针反向偏转，即第二个功率表的指针反向偏转，这
27、样便不能读出功率的数值。这样便不能读出功率的数值。因此，必须将该功率表的电流线因此，必须将该功率表的电流线圈反接。圈反接。这时三相功率便等于第一个功率表的读数减去第二个功率这时三相功率便等于第一个功率表的读数减去第二个功率表的读数，即表的读数，即2121)(PPPPP 由此可知，三相功率应是由此可知，三相功率应是两个两个功率表读数的功率表读数的代数和代数和，其中任，其中任意一个功率表的读数是没有意义的。意一个功率表的读数是没有意义的。在实用上，常用一个三相功率表代替两个单相功率在实用上，常用一个三相功率表代替两个单相功率表来测量三相功率，其原理与两功率表法相同表来测量三相功率，其原理与两功率表
28、法相同.4.5 发电、输电与安全用电发电、输电与安全用电一、发电、输电概述一、发电、输电概述 强电电能强电电能（一般常称工频市电）是由发电厂生产的，而发电（一般常称工频市电）是由发电厂生产的，而发电厂多数建立在一次能源所在地（如煤矿、水力资源等），远离城厂多数建立在一次能源所在地（如煤矿、水力资源等），远离城市或工业企业。为了保证电能的经济传送，又要满足各类电能用市或工业企业。为了保证电能的经济传送，又要满足各类电能用户对电能质量（如工作电压）的不同要求。电能输送到城市或工户对电能质量（如工作电压）的不同要求。电能输送到城市或工业企业之后，由于电能用户或生产车间的布局分布不同等等，存业企业之后
29、，由于电能用户或生产车间的布局分布不同等等，存在电能的远距离输送、电能电压的变换、电能合理地经济地分配在电能的远距离输送、电能电压的变换、电能合理地经济地分配（配电）和安全运行等问题。这就构成了（配电）和安全运行等问题。这就构成了电能的生产、变压、输电能的生产、变压、输配和使用配和使用的全过程和各环节的整体性。的全过程和各环节的整体性。由各种电压等级的电力传输线路，将一些发电厂、变电站和由各种电压等级的电力传输线路，将一些发电厂、变电站和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的统一电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的统一整体，称为整体，称为电力系统电力系统（Powe
30、r SystemPower System）。）。图图4-21所示为一个大型电力系统的示意图。所示为一个大型电力系统的示意图。电力系统的组成：电力系统的组成：1.1.发电厂发电厂将各类形态的一次能源（如煤炭、石油、天然气、将各类形态的一次能源（如煤炭、石油、天然气、水能、原子能、风能、太阳能、地能、潮汐能）通过发电设备水能、原子能、风能、太阳能、地能、潮汐能）通过发电设备转换为电能。转换为电能。2.2.变电站变电站是变换电压和交换电能的场所。是变换电压和交换电能的场所。根据变电站的性质和作用，分为升压变电站和降压变电根据变电站的性质和作用，分为升压变电站和降压变电站两类。升压变电站，多设在发电厂
31、内，而降压变电站，根据站两类。升压变电站，多设在发电厂内，而降压变电站，根据其在电力系统中所处的地位和作用不同，又分为地区降压变电其在电力系统中所处的地位和作用不同，又分为地区降压变电站、企业降压变电站以及车间变电站等。站、企业降压变电站以及车间变电站等。3.3.电力网电力网是输送和分配电能的线路。是输送和分配电能的线路。它由各种不同的电压等级和不同结构类型的传输线路组它由各种不同的电压等级和不同结构类型的传输线路组成，是将发电厂、变电站和电能用户联系起来的纽带。其任务成，是将发电厂、变电站和电能用户联系起来的纽带。其任务是实时地将发电厂生产的电能输送并分配给不同的电能用户。是实时地将发电厂生
32、产的电能输送并分配给不同的电能用户。4.电能用户电能用户是包括工业企业在内的所有用电单位是包括工业企业在内的所有用电单位,均称为电能用均称为电能用户。目前我国的主要电能用户是：重工业企业，用电占户。目前我国的主要电能用户是：重工业企业，用电占5050；轻工业企业，用电占轻工业企业，用电占1212；农业用电占；农业用电占1515；其他用户，如交；其他用户，如交通运输、市政生活等，通运输、市政生活等，用电只占用电只占7 7左右。左右。5.5.发电厂生产的电能，一般都通过升压变电站变成发电厂生产的电能，一般都通过升压变电站变成高压电能高压电能，采用采用远距离高压输送远距离高压输送的主要目的是在传输的
33、电功率和要求线路的主要目的是在传输的电功率和要求线路电压损失一定的条件下，输电电压越高，导线截面积越小，不电压损失一定的条件下，输电电压越高，导线截面积越小，不仅节省了导线消耗的有色金属（铜、铝），同时减少线路上的仅节省了导线消耗的有色金属（铜、铝），同时减少线路上的电能损耗，提高了电能输送效率，也保证了用电户的电能质量。电能损耗，提高了电能输送效率，也保证了用电户的电能质量。为了更经济合理地利用一次能源（特别是我国水力资源丰为了更经济合理地利用一次能源（特别是我国水力资源丰富），减小电能损耗，降低成本，保证供电质量和可靠性，建富），减小电能损耗，降低成本，保证供电质量和可靠性，建立大型电力系
34、统，将有利于国民经济的发展。立大型电力系统，将有利于国民经济的发展。二、安全用电二、安全用电1 1电流对人体的作用电流对人体的作用 由于不慎触及带电体，产生触电事故，使人体受到各种不同由于不慎触及带电体，产生触电事故，使人体受到各种不同的伤害。根据伤害性质可分为电击和电伤两种。的伤害。根据伤害性质可分为电击和电伤两种。电击是指电流通过人体，使内部器官组织受到损伤。如果受害电击是指电流通过人体，使内部器官组织受到损伤。如果受害者不能迅速摆脱带电体，则最后会造成死亡事故。者不能迅速摆脱带电体，则最后会造成死亡事故。电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔断时，对人体外部的伤害，电伤是指在电弧作用下或熔断丝熔
35、断时，对人体外部的伤害，如烧伤、金属溅伤等。如烧伤、金属溅伤等。根据大量触电事故资料的分析和实验证实，电击所引起的根据大量触电事故资料的分析和实验证实，电击所引起的伤害程度与下列各种因素有关。伤害程度与下列各种因素有关。（1）人体电阻的大小人体电阻的大小 人体的电阻愈大，通入的电流愈小，伤人体的电阻愈大，通入的电流愈小，伤害程度也就愈轻。根据研究结果，当皮肤有完好的角质外层并害程度也就愈轻。根据研究结果，当皮肤有完好的角质外层并且很干燥时，人体电阻大约为且很干燥时，人体电阻大约为104105,当角质层破坏时，降当角质层破坏时，降到到8001000.（2）电流通过时间的长短电流通过时间的长短 电
36、流通过人体的时间愈长，则伤害电流通过人体的时间愈长，则伤害愈严重。愈严重。（3）电流的大小）电流的大小 如果通过人体的电流在以上时，就有生命危如果通过人体的电流在以上时，就有生命危险。一般说，接触以下的电压时，通过人体的电流不致超过，险。一般说，接触以下的电压时，通过人体的电流不致超过，故将电压作为安全电压。如果在潮湿的场所，安全电压还要规故将电压作为安全电压。如果在潮湿的场所，安全电压还要规定得低一些，通常是和。定得低一些，通常是和。此外，电击后的伤害程度还与电流此外，电击后的伤害程度还与电流通过人体的路径以及与带电体接触的面积和压力等有关。通过人体的路径以及与带电体接触的面积和压力等有关。
37、2 2触电方式触电方式（1）接触正常带电体）接触正常带电体 1)1)电源中性点接地的单相触电电源中性点接地的单相触电(图图4-22)4-22)。这时人体处于相电压之下，危险性较大。如果人体与这时人体处于相电压之下，危险性较大。如果人体与地面的绝缘较好，危险性可以大大减小。地面的绝缘较好，危险性可以大大减小。2）电源中性点不接地的单相触电（图）电源中性点不接地的单相触电（图4-23）这种触电也有危险。乍看起来，似乎电源中性点不接地这种触电也有危险。乍看起来，似乎电源中性点不接地时，不能构成电流通过人体的回路。其实不然，要考虑到导线时，不能构成电流通过人体的回路。其实不然，要考虑到导线与地面间的绝
38、缘可能不良（对地绝缘电阻为），甚至有一相接与地面间的绝缘可能不良（对地绝缘电阻为），甚至有一相接地，在这种情况下人体中就有电流通过。在交流的情况下，导地，在这种情况下人体中就有电流通过。在交流的情况下，导线与地面间存在的电容也可构成电流的通路。线与地面间存在的电容也可构成电流的通路。3 3）两相触电）两相触电 最为危险，因为人体处于线电压之下，但这种情况不常见。最为危险，因为人体处于线电压之下，但这种情况不常见。（2）接触正常不带电的金属体）接触正常不带电的金属体 触电的另一种情形是接触正常不带电的部分。触电的另一种情形是接触正常不带电的部分。譬如，电机的外壳本来是不带电的，由于绕组绝缘损坏而
39、与譬如，电机的外壳本来是不带电的，由于绕组绝缘损坏而与外壳相接触，使它也带电。人手触及带电的电机（或其他电气外壳相接触，使它也带电。人手触及带电的电机（或其他电气设备）外壳，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。设备）外壳，相当于单相触电。大多数触电事故属于这一种。为了防止这种触电事故，对电气设备常采用保护接地和保护接为了防止这种触电事故，对电气设备常采用保护接地和保护接零（接中性线）的保护装置。零（接中性线）的保护装置。3.3.接地和接零接地和接零 为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接为了人身安全和电力系统工作的需要，要求电气设备采取接地措施。按接地目的的不同，主要可分为
40、工作接地、保护接地地措施。按接地目的的不同，主要可分为工作接地、保护接地和保护接零三种。和保护接零三种。（1）工作接地）工作接地 电力系统由于运行和安全的需要，常将中性电力系统由于运行和安全的需要，常将中性点接地（图点接地（图4-24）,这种接地方式称为工作接地。这种接地方式称为工作接地。1 1）降低触电电压）降低触电电压 在中性点不接地的系统中，当一相接地而人体触及另外两相在中性点不接地的系统中，当一相接地而人体触及另外两相之一时，触电电压将为相电压的之一时，触电电压将为相电压的 倍，即为线电压。而在中性倍，即为线电压。而在中性点接地的系统中，则在上述情况下，触电电压就降低到等于或点接地的系
41、统中，则在上述情况下，触电电压就降低到等于或接近相电压。接近相电压。3 2 2）迅速切断故障设备）迅速切断故障设备 在中性点不接地的系统中，当一相接地时，接地电流很小在中性点不接地的系统中，当一相接地时，接地电流很小(因为导线和地面间存在电容和绝缘电阻，也可构成电流的通因为导线和地面间存在电容和绝缘电阻，也可构成电流的通路路),不足以使保护装置动作而切断电源，接地故障不易被发现，不足以使保护装置动作而切断电源，接地故障不易被发现，将长时间持续下去，对人身不安全。而在中性点接地的系统中，将长时间持续下去，对人身不安全。而在中性点接地的系统中，一相接地后的接地电流较大（接近单相短路一相接地后的接地
42、电流较大（接近单相短路),),保护装置迅速动保护装置迅速动作，断开故障点。作，断开故障点。3 3）降低电气设备对地的绝缘水平）降低电气设备对地的绝缘水平 在中性点不接地的系统中，一相接地时将使另外两相的对地在中性点不接地的系统中，一相接地时将使另外两相的对地电压升高到线电压。而在中性点接地的系统中，则接近于相电压，电压升高到线电压。而在中性点接地的系统中，则接近于相电压，故可降低电气设备和输电线的绝缘水平，节省投资。故可降低电气设备和输电线的绝缘水平，节省投资。但是，中性点不接地也有好处。但是，中性点不接地也有好处。第一、一相接地往往是瞬时的，能自动消除，在中性点不接地第一、一相接地往往是瞬时
43、的，能自动消除，在中性点不接地的系统中，就不会跳闸而发生停电事故的系统中，就不会跳闸而发生停电事故.第二、一相接地故障可以允许短时存在，这样，以便寻找故障第二、一相接地故障可以允许短时存在，这样，以便寻找故障和修复。和修复。（2）保护接地）保护接地 保护接地就是将电气设备的金属外壳（正常情况下是不带电保护接地就是将电气设备的金属外壳（正常情况下是不带电的）接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。的）接地，宜用于中性点不接地的低压系统中。当电动机某一相绕组的绝缘损当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳未接地的情坏使外壳带电而外壳未接地的情况下，人体触及外壳，相当于单况下，人体触及外壳，相当于
44、单相触电。这时接地电流相触电。这时接地电流Ie（经过故（经过故障点流入地中的电流）的大小决障点流入地中的电流）的大小决定于人体电阻定于人体电阻Rb和绝缘电阻和绝缘电阻R0，当系统的绝缘性能下降时，就有当系统的绝缘性能下降时，就有触电的危险。触电的危险。当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳接地的当电动机某一相绕组的绝缘损坏使外壳带电而外壳接地的情况下，人体触及外壳时，由于人体的电阻情况下，人体触及外壳时，由于人体的电阻Rb与接地电阻与接地电阻R0并并联，而通常联，而通常Rb R0，所以通过人体的电流很小，不会有危险。，所以通过人体的电流很小，不会有危险。这就是保护接地保证人身安全的作用。
45、这就是保护接地保证人身安全的作用。（3）保护接零）保护接零 保护接零就是将电气设备的金属保护接零就是将电气设备的金属 外壳接到零线（或称中性线）上，外壳接到零线（或称中性线）上，宜用于中性点接地的低压系统中。宜用于中性点接地的低压系统中。图图4-25b所示的是电动机的保护接零。所示的是电动机的保护接零。当电动机某一相绕组的绝缘损坏当电动机某一相绕组的绝缘损坏 而与外壳相接时，就形成单相短路，而与外壳相接时，就形成单相短路，迅速将这一相中的熔丝熔断，因而外壳便不再带电。即使迅速将这一相中的熔丝熔断，因而外壳便不再带电。即使在熔丝熔断前人体触及外壳时，也由于人体电阻远大于线在熔丝熔断前人体触及外壳
46、时，也由于人体电阻远大于线路电阻，通过人体的电流也是极为微小的。路电阻，通过人体的电流也是极为微小的。中性点接地的系统中不采用保护接地中性点接地的系统中不采用保护接地 因为采用保护接地时，当电气设备的绝缘损坏时，接地电流为：因为采用保护接地时，当电气设备的绝缘损坏时，接地电流为：00peRRUI式中，式中，UP为系统的相电压；为系统的相电压；Rb 和和R0分别为保护接地和工作接地的接地电阻。分别为保护接地和工作接地的接地电阻。如果系统电压为如果系统电压为380/220V，R0 R0,则接地电流则接地电流A5.27A44220eI 为了保护装置能可靠地动作，接地电流不应小于继电保护为了保护装置能
47、可靠地动作，接地电流不应小于继电保护装置动作电流的装置动作电流的1.5倍或熔丝额定电流的倍或熔丝额定电流的3倍。倍。因此因此27.5A的接的接地电流只能保证断开动作电流不超过地电流只能保证断开动作电流不超过27.5/1.5A=18A的继电保护的继电保护装置或额定电流不超过装置或额定电流不超过27.5/3A=9.2A的熔丝。的熔丝。如果电气设备容量较大，就得不到保护，接地电流长期存如果电气设备容量较大，就得不到保护，接地电流长期存在，外壳也将长期带电，其对地电压为在，外壳也将长期带电，其对地电压为:000peRRRUU如果如果UP220V，Rb R0=4,则则Ue 110V。此电压对人体是不安全
48、的此电压对人体是不安全的 （4）保护接零与重复接地）保护接零与重复接地 在中性点接地系统中，除采用保护接零外，还要采用重复接在中性点接地系统中，除采用保护接零外，还要采用重复接地，就是将零线相隔一定距离，多处进行接地地，就是将零线相隔一定距离，多处进行接地(图图4-26)4-26)。1）如无重复接地，人体触及外壳，）如无重复接地，人体触及外壳，相当于单相触电，是有危险的相当于单相触电，是有危险的（图（图4-22）。）。2）如有重复接地，多处重复接地）如有重复接地，多处重复接地 的接地电阻并联，使外壳对地电压的接地电阻并联，使外壳对地电压大大降低，减小了危险程度。大大降低，减小了危险程度。为了确
49、保安全，零干线必须连接牢固，开关和熔断器不允为了确保安全，零干线必须连接牢固，开关和熔断器不允许装在零干线上。但引入住宅和办公场所的一根相线和一根许装在零干线上。但引入住宅和办公场所的一根相线和一根零线上一般都装有双极开关，并都装有熔断器，以增加短路零线上一般都装有双极开关，并都装有熔断器，以增加短路时熔断的机会。时熔断的机会。（5）工作零线与保护接零）工作零线与保护接零 在三相四线制系统中，由于负载往往不对称，零线中有电在三相四线制系统中，由于负载往往不对称，零线中有电流，因而零线对地电压不为零，距电源越远，电压越高，但流，因而零线对地电压不为零，距电源越远，电压越高，但一般在安全值以下，无
50、危险性。为了确保设备外壳对地电压一般在安全值以下，无危险性。为了确保设备外壳对地电压为零，专设保护零线，如图为零，专设保护零线，如图4-27所示。工作零线在进建筑物所示。工作零线在进建筑物入口处要接地，进户后再另设一保护零线。这样就成为三相入口处要接地，进户后再另设一保护零线。这样就成为三相五线制。所有的接零设备都要通过三孔插座接到保护零线上。五线制。所有的接零设备都要通过三孔插座接到保护零线上。在正常工作时，工作零线中有电流，保护零线中不应有电流。在正常工作时，工作零线中有电流，保护零线中不应有电流。a）接零正确）接零正确 b）接零不正确）接零不正确 c）忽视接零）忽视接零 图图4-27a是
