[工学]第五章 三相交流电路.ppt

电力工业的三相供电系统包括三相发电机 三相输配电线路 三相变压器 三相负载等 三相正弦电路与单相正弦电路相比 有以下优点 1 体积相同 消耗能源相同 三相电源比单相电源可提高功率输出 2 输送相同电功率 三相输配电线路比单相节省钢材和有色金属 3 三相变压器比单相变压器经济 便于负载接入 4 三相发电 输电设备结构简单 体积小 成本低 运行可靠 维护方便 5 三相电动机的瞬时功率为常数 使电动机运行平稳 噪声低 第五章三相交流电路 X B Y C Z A 三相定子绕组在空间位置互差120o 定子 转子 转子装有磁极以 的角速度旋转时 定子三相绕组中便分别感应电动势 一 三相交流发电机示意图 尾端 XYZ 首端 ABC X B Y C Z A 定子 转子 三相交流发电机旋转示意 三相感应电压分别为 T uA uB uC 120 120 120 显然三个电压大小相等 频率相同 相位互差120 三个最大值相等 角频率相同 彼此相位互差120 电角度的单相正弦量称为对称三相交流电 二 三相电路的连接 1 三相电源的星形 Y形 连接 电源绕组按上述方式联接 构成的供电体系称为三相四线制 三相四线制供电方式显然可以向负载提供两种电压 星形 Y形 连接 端线 俗称火线 是从3个电压源的正极端A B C向外引出的三条线 中性点 将三相电源的负极端X Y Z连接在一起而形成一个节点 记为N 中线 从中性点引出的线 当中性点接地时 中线也称为地线或零线 星形连接线电压和相电压之间的关系为 线电压在数量上是相电压的1 732倍 生产和生活中 多数用户使用的电压等级是 星形电源首 尾端不允许接错 否则上述对称规律不存在 无法正常供电 三相对称电路星形连接的特点 线电流等于相电流 三个线电压与相电压之间的关系为 显然三个线电压也是对称的 星形电源的线电流等于相电流 2 三相电源三角形 形 连接的特点 三相电源绕组首尾相连组成闭环 在三个连接点处向外引出三根火线 即构成 连接 显然 电源绕组 接线时有 线电压等于相电压 即 只能向负载提供一种电压 负载对称时 相电流 线电流都是对称的 在数量上线电流是相电流的1 732倍 三角形电源首 尾端不允许接错 否则会烧毁电源绕组 对A B C 三个结点分别列写KCL方程可得 三相线电流也是对称的 在数量上是相电流的1 732倍 相位上滞后对应相电流30 电角 Y0 Y0联结 Y0 Y0 3 三相对称负载的各种连接方式 联结 Y 联结Y 4 民用三相不对称负载必须连成三相四线制 民用三相电以照明和单相电动机为主 是三相不对称负载 必须在N 与N之间连接中线 且中线应线径较粗强度较大 使中线上电阻接近于零 中线上不允许安装开关和熔断器 以保证负载获得对称相电压 否则三相中电阻大的获电压高 电阻小的获电压低 都不能正常工作 民用电接线时 应尽可能均衡负载 使三相负载接近对称 三 三相对称电路的计算 1 三相对称星形连接的计算 可化为单相电路的计算 即负载对称时 只需计算一相 据此可直接得出另两相电流 中线电流为0 中线电流 结论 电源中点与负载中点等电位 有无中线对电路的电流 电压值没有影响 可采用一相 A相 等效电路计算 其它两相的电压 电流可按对称关系直接写出 2 对称三角形电路的计算 无输电线路阻抗时 先计算负载相电流 再推算线电流 先计算相电流 再推算线电流 四 三相电路的功率 负载对称时 1 三相有功功率等于三相瞬时功率 2 三相总无功功率 三相电路对称时 3 三相视在功率 三相对称电路 三相功率因数 用电设备感性越强 功率因数越低 三相电路补偿功率因数应如何接线 电子教鞭 第五节安全用电 一 中性点与大地的连接关系 电力系统的中性点 星形连接的三相变压器或发电机绕组的公共连接点 1 中性点有效接地系统 直接接地系统 大电流接地系统 适用于110kV及以上高压电网 还适用于380 220V低压配电网 特点 快速切除故障 安全性能好 但系统供电可靠性差 2 中性点非有效接地系统 中性点绝缘系统 小电流接地系统 适用于35kV 10kV中压配电网及低压动力电网 浮地系统 特点 供电可靠性高 不易造成或轻微造成人身和设备安全事故 接地电阻 接地体本身的电阻及流散电阻和接地线的电阻之和称为接地电阻 接地体的流散电阻 接地电流自接地体向周围大地流散时所遇到的全部电阻称为流散电阻 接地电阻测量 普遍应用的测量方法有接地电阻测量仪和伏安法 一般要求接地电阻 4 二 对接地电阻的要求 三 由三相三线制供电的设备采用保护接地 保护接地 为防止人身因电气设备绝缘破坏而遭受触电 将电气设备的金属外壳与接地体连接 称为保护接地 适用范围 保护接地适用于中性点不接地的低压电网中 必须每台设备单独接地 不允许串联后在一个地点接地 用电设备利用接地装置的分流作用来减少通过人体的电流 通过人体的电流 Rb与Ro并联 且Rb Ro 通过人体的电流可减小到安全值以内 四 由三相四线制供电的设备采用保护接零 1 零线 由变压器和发电机的中性点引出 并接了地的接地中性线称为零线 2 保护接零 为防止人身因电气设备绝缘损坏而遭受触电 将电气设备的金属外壳与电网的零线 变压器中性线 相连接 称为保护接零 3 适用范围 适用于三相四线制中性线直接接地的低压电力系统中 当采用保护接零时 除电源变压器的中性点必须采取工作接地外 零线要在规定的地点采取重复接地 在三相四线制中 若设备外壳未接零 则设备外壳带电时 I人很大 但不一定立即烧保险丝 使人持续触电 采用了接零措施时 若B相绝缘损坏 短路电流Id将通过阻抗几乎为零的零线形成通路 Id 使线路上的保护装置迅速动动作 切断电源 使设备外壳不再带电 消除了人体触电的危险 保护线很重要 若保护线断开了 就变成了上一屏的危险情况 三相四线制供电采用保护接零 三相三线制供电采用保护接地 比较区别 1 零线上不能装熔断器和断路器 2 同一低压电网中 不允许部分设备接零 另一部分设备接地 以防接地设备碰壳时 零线电位升高 五 注意事项 式中 R0 保护接地电阻4 R 0 工作接地电阻4 此电流不足以使大容量的保护装置跳开闸刀 而使设备外壳长期带电 设备外壳对地电压为110V 此时零线上就不是大地的电位 如当A相绝缘损坏碰壳时 接地电流 3 各设备保护线不允许串接 应各自与零线干线直接相连 各自与零线干线直接相连 4 注意三眼插座的正确接法 零地串联 零相接错 正确接法 5 除中性点必须良好接地外 还必须将零线重复接地 重复接地可降低漏电设备外壳的对地电压 减小零线断线时的触电危险 缩短碰壳或接地短路电流的持续时间 使人在更短的时间内脱离危险 六 漏电保护器 作用 防止电气设备和线路漏电引起的人身触电事故 它能够在设备漏电对人体呈现危险时自动切断电源 在1kV以下的低压电网中 潮湿场所安装的电气设备 移动工作的电气设备 有可能触及带电部件的设备 都应装设漏电保护器 三相 单相 电流型漏电保护器工作原理 电流互感器极化电磁铁衔铁脱扣机构 1 各电器外壳必须单独与保护线连接 不允许保护线互相串联 2 中性线用作保护线时 中性线的末端应重复接地 不同分支中性线可相连 在配电箱等处多处接地 3 只能安装将相线和中性线同时断开的总开关 中性线被别的回路接零时 不允许断开 七 建筑物的接地方式1 TN C系统用于一般企事业单位 2 TN S系统用于多层厂房 宾馆 高级住宅 3 TN C S系统用于大型企事业单位 今日作业 1 画出保护接地 与保护接零的示意图 说明适用范围及注意事项 2 画出TN C TN S TN C S系统的示意图 说明其区别 一 触电及类型 二 安全电流 电压规范 三 人体触电方式 四 触电急救 触电及触电急救 五 变电所安全制度简介 补充内容触电事故与急救 触电是指人体触及带电体后 电流对人体造成的伤害 电击 电伤 触电类型 当人体直接接触带电体时 电流通过人体内部 对内部组织造成的伤害称为电击 电伤是指电流对人体外部 表面 造成的局部创伤 一 触电及类型 电击 1 2 3 电流通过心脏时 心脏泵室作用失调 引起心室颤动 导致血液循环停止 电流通过大脑的呼吸神经中枢时 会遏止呼吸并导致呼吸停止 电流通过胸部时 胸肌收缩 迫使呼吸停顿 引起窒息 电击对人体的伤害属于生理性质的伤害 灼伤 皮肤金属化 电伤类型 指电流热效应产生的电伤 指在电流作用下 产生的高温电弧使电弧周围的金属熔化 蒸发并飞溅渗透到皮肤表层所造成的电伤 电烙印 指电流化学效应和机械效应产生的电伤 电伤 1 电流大小对人体的影响 按照通过人体电流的大小和人体所呈现的不同状态 分为下列三种 通过人体的电流越大 人体的生理反应就越明显 感应就越强烈 引起心室颤动所需的时间就越短 致命的危害就越大 感知电流 摆脱电流 致命电流 二 安全电流 电压规范 通过电流大小与人体伤害程度的关系 mA 工频交流电与直流电 高频电相比危险性更大 女性更容易触电 通常可用触电电流大小与触电时间的乘积来反映触电的危害程度 允许电流与持续时间的关系 2 安全电压 安全电压 是指人体不戴任何防护设备时 触及带电体不受电击或电伤 安全电压 人体允许通过的电流 人体电阻50V 30mAx1700 我国规定的安全电压等级 42 36 24 12 6V额定值5个等级 超过24V时应采取保护措施 电压等级对人体的影响 体内电阻是指电流流过人体时 人体内部器官呈现的电阻 它的数值主要决定于电流的通路 当电流流过人体内的不同部位时 体内电阻呈现数值不同 表皮电阻是指电流流过人体时 两个不同触电部位皮肤上的电极和皮下导电细胞之间的电阻之和 表皮电阻随外界条件的不同而在较大范围内变化 人体电阻 随电压变化的人体电阻 电压越高人体电阻越小 不同条件下的人体电阻 干燥场所的皮肤 电流途径为单手至双脚 潮湿场所的皮肤 电流途径为单手至双脚 有水蒸气 特别潮湿场所的皮肤 电流途径为双手至双脚 游泳池或浴池中的情况 基本为体内电阻 三 人体触电方式 单相触电 跨步电压触电 人体触电方式 两相触电 接触电压触电 单相与两相触电都是人体与带电体的直接接触触电 此外 还有人体接近高压触电和雷击触电等 击穿空气电弧触电 定义 人体站在地面或其它接地体上 人体某一部位触及一相带电体所引起的触电 单相触电 中性点直接接地系统的单相触电 中性点不直接接地系统的单相触电 中性点直接接地系统的单相触电比中性点不直接接地系统的危险性大 1 单相触电 1 中性点直接接地的单相触电 流过人体的电流 Rg 接地电阻Rr 人体电阻 一般接地电阻只有几个欧姆 故相电压几乎全部加在触电人身上 2 中性点不直接接地的单相触电 通过人体和其他两相对地电阻形成回路 线路绝缘不良时 触电的危险性大 当线路绝缘水平较高时 通过人体的电流就比较小 人体承担的电压就较小 2 两相触电 人体同时接触带电体不同的两相 线电压为380V 人体电流达到268mA 如此大的电流 只要0 186S就可使触电者死亡 通过人体的电流 Ib 3 高压电击穿空气造成电弧放电 在高压系统中 人体距离高压带电体小于规定的安全距离 造成电弧放电时 电流从人体形成通路 工作人员工作中正常活动范围与带电设备的安全距离 4 跨步电压触电 何为跨步电压 以带电导线落地点为圆心 画出若干个同心圆 近似表示出落地点周围的电势分布 当人在这个区域之内 两只脚站在离落地点远近不同的位置上时 两脚之间就有电位差 这个电位差就称为跨步电压 在高压输电线断线落地时 有强大的电流流入大地 在接地点周围产生电压降 双脚跨步距离 电位分布规律 接地点 跨步电压 跨步电压的分布规律 分布范围 触电后果 电流流动方向为两腿之间 人两腿可能因为抽筋而倒地 这样一方面使作用在人体的电压增加 还有可能改变电流通过人体的路径 经过人体重要器官 增大危险 穿绝缘鞋进入断线落地区 用一只脚跳着离开现场 解决办法 5 接触电压触电 定义 人站在发生接地短路故