1、供配电系统- 第一节 电工基本知识电能在各种形式的能量中占有重要的地位，在现代工业、农业、国防、科技以及日常生活中得到广泛的应用，原因是电能的生产、输送、使用及控制都十分方便，而且电能和各种能量都可以比较容易地通过转换设备相互转换。本节主要介绍电工的基本知识，包括电路的结构、电流、电压等基本物理量，交流电的基础知识，电力变压器工作原理，电动机的种类以及调速方式等。通过学习，要求能掌握电路的组成及相关的基本物理量的意义及其单位符号，了解正弦交流电三要素的定义，掌握单相和三相负载的连接方法，了解电力变压器的组成和工作原理以及理解电机的结构和调速方法。 一、电路的基本概念1电路和电路图电路就是电流所
2、流经的路径。作用是实现电能的传输和转换。电路的形式是多种多样的，无论复杂还是简单，通常一个完整的电路由电源、负载、开关和保护装置及连接导线等五部分组成。2电路的基本物理量物理量名称 意义 符号 单位名称 单位符号电流单位时间内通过导体截面的电能量或电荷量I（i） 安培 A电压电场中两电位的差值叫两点间的电压或电压降U（u ） 伏特 V电功率在单位时间内电路中电流产生的或者消耗的电能P 瓦特 W电阻反映导体对电流起阻碍作用大小的一个物理量R 欧姆3电路的工作状态电路的三种状态：通路（额定工作状态）、短路和开路。 开路状态是电路的开关断开，电路中没有电流通过的状态，特征是电路电流为零。 短路状态是
3、电源未经负载而直接由导体构成闭合的回路，特点是短路电流很大。 额定工作状态是各种电气设备的电压、电流及功率等都在其额定值，即电路处于正常工作状态。 二、交流电由于交流电具有生产容易、成本低廉、便于输送和控制、易于转换和测量的优点，从而得到广泛的应用，而且通过整流设备能方便地把交流电变换成直流电。1正弦交流电直流电和交流电的区别是：直流电的方向不随时间的变化而变化；而交流电的方向却随着时间的变化而变化。由于交流电波形是按照正弦曲线的规律变化，所以称之为正弦交流电。正弦交流电电流瞬时值表达式为式中包括正弦交流电的三要素：交流电最大值 Im、角频率 w、初相角 j。可见，交流电由三要素确定。正弦交流
4、电的基本物理量如下所述。 名称 定义最大值 交流电在正、反方向对其数值达到的最高点。用 Im 表示周期 交流电流每重复变化一次所需的时间叫周期。用 T 表示，单位：s（秒）频率 交流电流的瞬时值每秒重复的次数称为频率。用 f 表示，单位：Hz（赫兹）相位 相位是表示交流电在某一瞬间所变化的电角度角频率 表示交流电每秒钟内变化的电角度。用 w 表示，单位：弧度/秒初相角 正弦量在 t=0 时刻的相位叫做初相位或初相角。用 j 表示有效值 交流电流和直流电流通过同一电阻时产生的热量相等，这个直流电流的大小作为交流电的有效值。用 I、U 表示瞬时值 交流电在某一时刻的大小称为这一时刻交流电的瞬时值交
5、流电的有效值与最大值的关系为我们通常所讲的交流电数值及交流电表测出的数值都是交流电的有效值或称为额定值，但在考虑用电设备的耐压时，就应考虑交流电的最大值。如家用电风扇使用交流电压 220V 是有效值，而内部的各部件则能承受 311V 的最大值。2三相交流电三相交流电是由三个大小相等、频率相同、相位彼此相差 120的三个电动势所组成的供电系统。三相四线制供电是电能生产、输送和分配的主要方法，由三根相线（端线）和一根零线（中线）组成，能同时输送两种电压，即线电压 （380V）和相电压 （220V）。线电压和相电压间的关系为 负载连接的方法有单相负载与三相电源连接方法和三相负载与三相电源连接方法。单
6、相负载是连接在三相电源的任意一根相线和零线上工作的，如日用电器承受的 220V 电压。三相负载可以由单相负载组成，也可以由单个三相负载构成。通常把各相负载相同的三相负载叫做对称三相负载。如果各相负载不同，就叫不对称三相负载。三相负载与三相电源连接方法有以下两种，见下表。 名称 接线方法 线电压与相电压关系线电流与相电流关系星形连接（Y接）三相负载分别接在三相电源的一根相线和中线之间三角形连接（接）三相负载分别在三相电源每两根相线之间三相负载连接前应确定设备的额定电压，具体可观察设备的铭牌或查阅设备说明书，额定电压是 220V 采用星形连接，额定电压是 380V 则采用三角形连接。三、电力变压器
7、从安全的角度考虑，用电设备工作电压越低，使用越安全。而从输电的角度考虑，传送一定的电功率时，电压越高则电流越小，在线路的损耗也越小、越经济。所以在电力系统中需要一种设备把各种不同电压进行转换，这就是变压器。1电力变压器的用途电力变压器是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理，改变交流电压而保持交流电频率不变的电气设备。用符号 表示。由于变压器是利用电磁感应原理制成的，只应用于交流电。如需要直流电压时，可以先通过交流电变压得到相应的电压后，再整流得到直流电压。2电力变压器的基本结构电力变压器主要部件电磁部分由绕组和铁心组成。绕组是变压器的电路，采用绝缘扁铜线或圆铜线绕制而成；铁心构成磁路，常采用硅
8、钢片叠成。除了电磁部分，还有油箱、冷却装置、绝缘套管、调压和保护装置等部件。其中变压器油主要起绝缘和散热作用。3变压器的基本工作原理变压器与交流电源相接的绕组叫做一次侧绕组（又称原边绕组或初级绕组），与负载相接的绕组叫做二次侧绕组（又称副边绕组或次级绕组）。变压器工作原理是：当变压器的原绕组接入交流电源后就有交流电流通过，于是在铁心中产生交变磁通，称为主磁通 。由于一次侧绕组、二次侧绕组在同一个铁心上，所以铁心上的主磁通同时通过一次侧绕组和二次侧绕组。因此在变压器一次侧绕组产生自感电动势的同时，在二次侧绕组中产生互感电动势，这个互感电动势对负载来讲，就相当于它的电源电动势，当二次侧与负载构成闭
9、合回路，就有感应电流流过负载。4变压器的额定值 额定电压 U1N/U2N，单位为 V 或者 kV。U 1N 指正常运行时一次侧应加的额定电压。U 2N 指一次侧加额定电压、二次侧处于空载状态时的电压。三相变压器的额定电压指的是线电压。 额定容量 SN，单位为 VA 或 kVA。S N 为变压器的视在功率。 额定电流 I1N/I2N，单位为 A 或 kA。是变压器正常运行时所能承担的电流，在三相变压器中均代表线电流。 单相：三相： 5、变压器型号中字母、数字的含义 变压器的型号通常由表示相数、冷却方式、调压方式、绕组线芯等材料的符号，以及变压器容量、额定电压、绕组连接方式组成。请问下列电力变压器
10、型号代号含义是什么？D S J L Z SC SG JMB YD BK(C) DDGD-单相 S-三相 J-油浸自冷 L-绕组为铝线 Z-又载调压 SC-三相环氧树脂浇注SG-三相干式自冷 JMB-局部照明变压器 YD-试验用单相变压器 BF(C) -控制变压器（C 为 C 型铁芯结构） DDG-单相干式低压大电流变压器1（或末数）线圈耦合方式自耦降压（或自耦升压）02 相 数单 相D三 相S3 冷却方式油浸自冷J干式空气自冷G干式浇注绝缘C油 浸 风 冷F油 浸 水 冷S强迫油循环风冷FP强迫油循环水冷SP4 线 圈 数双 线 圈三 线 圈S5 线圈导线材质铜铝 L6 调压方式无励磁调压有载
11、调压 Z加强干式Q干式防火H移 动 式D成 套T注：电力变压器后面的数字部分：斜线左边表示额定容量（千伏安）；斜线右边表示一次侧额定电压（千伏）。 四、电动机1电动机的用途和分类 电动机是把电能转换成机械能的动力设备。小区加压给水、提升排水水泵，电梯的升降都需要用电动机作为动力，电动机种类繁多，一般分类方法如下表所示。电机分类原则 种类按电流分类 直流电动机、交流电动机按交流电源相数分类 单相电动机、三相电动机按工作原理分类 同步式、异步式按转子结构分类 鼠笼式、绕线式2异步电动机的基本结构 异步电动机又叫感应电动机，是利用电磁感应原理制成，由定子和转子两部分组成。 定子由机座、定子铁心和定子
12、绕组组成。三相电动机的定子绕组由三相对称的绕组组成。定子绕组接线方式，按电机额定电压分为星形（Y 形）和三角形（形）两种。电机额定电压 220V 应采用星形连接，额定电压 380V 采用三角形连接。 转子是电动机的转动部分，由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。转子绕组根据其结构可分为鼠笼式和绕线式两种。 3三相异步电动机的调速方法在实际应用中，异步电动机用于转速需要变化的地方，如电梯在运行过程中不同阶段需要不同的速度以满足快速升降的要求。三相异步电动机调速的方法主要有以下三种，见下表。方 法 原 理 特 点变极调速改变三相异步电动机定子的磁极对数有级的调速，调速级数少变压调速改变三相异步电动
13、机定子绕组的输入电压无级调速但效率低、发热较严重变频变压调速改变异步电动机的电源频率来改变电动机的转速调速范围、控制精度、动态特性具有良好的运行质量和控制特性随着交流电动机调速控制理论、电力电子技术、微处理器为核心的数字化控制技术的发展，变频变压调速在工业生产的所有领域和家电产品中得到广泛应用。如变频恒压供水系统、变频调速电梯等，都是通过改变接入电机电源的频率达到改变转速和输出功率的目的。变频变压调速常用交直交变频方式，基本的工作过程是：首先由整流设备把交流电变成直流电，再由逆变器将直流电变为交流电供给电动机，在逆变的过程中同时调制输出电压的幅值和频率。供配电系统- 第二节 建筑供配电系统概述
14、本节主要系统介绍电力网供配电概况、电力线路的布线方法、建筑物的供电原则和高层建筑供电的方法和要求。通过学习，要求对我国电网配电电压等级和频率、电力线路敷设的方法、建筑物用电负荷的分类和供电要求、建筑物供配电方式有所了解。 一、电力系统和电力网1电力系统和电力网电站发出的交流电需要经过高压输送一定距离后，再经一次或两次降压后，才能分配给各种用户使用，这就构成发电、输电和配电系统。电力系统又称为输配电系统或供电系统。由发电设备、输配电设备、变电设备以及用电设备等组成的总体叫做电力系统。电力网由输配电系统和变电所组成，用于连接发电厂和用户。2电力网的电压等级我国电力网的电压等级主要有 0.22kV、
15、0.38kV、3kV、6kV、10kV、35kV 、110kV、220kV 等多个等级。0.22kV、0.38kV 可以通过三相四线制供电线路供低压用户使用，3kV、6kV 、10kV 用于配电和高压用户使用，35kV 以上主要用于远距离输电。3频率标准根据全国供用电规则我国电网频率标准是 50Hz，偏差不超过0.5Hz 。二、线路的敷设1架空线路架空线路主要由导线、电杆、横担、金具、绝缘子、拉线盘、卡盘及底盘等组成。2电缆线路电缆是由芯线、外加绝缘层和保护层三部分组成的电线。在室外敷设时可采用直埋地敷设，在室内敷设时通常采用金属托架或金属托盘明设。3绝缘导线绝缘导线的敷设可以明敷或暗敷。当采
16、用穿管暗敷时应注意有关的规定。三、建筑物用电负荷的分类和负荷类别供电的可靠性是供电工程中最基本的要求，用电设备对供电可靠性的要求决定了相应的供电方式。1建筑物用电负荷的分类民用建筑用电负荷根据建筑物的重要性及中断供电的后果分为三级。（1）一级负荷 中断供电将造成人身伤亡。 中断供电将造成重大的政治影响。 中断供电将造成重大经济损失。 中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱。 （2）二级负荷 中断供电将造成较大政治影响。 中断供电将造成较大经济损失。 中断供电将造成公共场所秩序混乱。 （3）三级负荷（不属于一级和二级负荷的）要求：一级负荷需采用两个以上的独立电源供电，同时还必须增设应急电源。二级负荷采用两个电源供电，尽可能有两个独立电源供电。三级负荷供电无特殊要求。2建筑物负荷类别按照核收电费的“ 电价规定 ”，将建筑物用电负荷分为以下三类。 照明和划入照明电价的非工业负荷。 非工业负荷。 普通工业用电。 四、低压配电低压配电方式是指低压干线的配线方式。主要有放射式、树干式和混合式三种。五、高层建筑供电 1高层建筑的负荷分级 一级负荷：消防用电设备，应急照明，消防电梯。 二级负荷：客用电梯，供水系统，公用照明。 三级负荷：居民用电等其他用电设备。 2高层建筑的供电要求
