普通家庭供配电

1、家里的电是怎么来的摘要：电能的产生到使用是一个连续的过程，这一过程的实现依赖电力系统来完成，电力系统一般由发电、变电、输电、配电、用电等几个子环节组成。发电主要由发电站完成，变电主要由变电站中的变压器完成，输电有电力线路。这些环节环环相扣，互相配合才能完成电能从发电站到我们家里的这一过程。关键词：电力系统、发电站、变压器、电力线路、输电、配电等正文：我们家里的电是与千里外的许多东西联系在一起的，它们共同属于一个系统，因此它们都不可能脱离彼此而单独存在，这个系统就叫电力系统。电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置

2、转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为了实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。电能的产生，输送，分配与使用的整个过程其实都是同时进行的。即发电厂任何时刻产生的电能等于该时刻用电设备消耗的电能与输送，分配中损耗的电能之和，因此它们都不可能脱离彼此而单独存在。通过这个电力系统，自然界中的一些能量转变为电能后进入千家万户而方便人们的生活。具体来讲，家里面电的来源分为以下几个步骤（简要过程见上述电力系统简要示意图）：一电能的产生电能的产生方式一般有两种，一是利用发电机

3、将机械能转化为电能，二是用化学能或者光能之类直接转化为电能的其他发电方式。要产生大量的电以及实现大规模的配送与传输，目前使用的是第一种方式，一般来说是在发电站中将化学能转化为机械能再转化为电能的过程。发电站是将自然界中蕴含的各种一次能源转化为电能的地方。现在的发电厂有多种途径发电：靠石油、煤炭、天然气产生的能量驱动涡轮发电机的称为火电厂；靠水力驱动发电机的称为水电厂；还有一些靠，核能，风力和潮汐发电的发电站。总的来说，就是利用自然界的其他能源所产生的能量来驱动发电机产生电能。发电机的工作原理：发电的过程依赖发电站实现，这一工作的核心就是发电机。发电机通常是由定子、转子、端盖以及轴承等部件构成它

4、利用的是导线切割磁力线感应出电动势的电磁感应原理将原动机的机械能转化为电能输出。具体实现时是由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。在实际的发电站的生产之中，发电机发的电的电压一般在3.15到20千伏，其实这是比较低的电压。这个电压是不适合输送的，这在后续分析。二电能的输送电能产生之后就必须把它输送给用户，电能的传输是电力系统整体功能的重要组成环节。发电站与电力负荷中心通常都是不同的地区，相差可能很远，因此通过输电可以将电能输送到远离发电厂的负荷中心，从而使电能的开发和利用超越地域的限

5、制。而且输送电能是损耗小、效益高、易于控制调节和相对环保的。电能传输的方式输送电能的方式就是通过电线进行传输，但传输的方式是很有讲究的。就节能这一方面来说，根据功率计算公式P（损）=I*I*R（其中P（损）为电路的功率损失，丨为电路中的电流，R为电路中的等效总电阻），在这种情况之下有两种方式可以减少功率损耗。第一是减小等效总电阻，这种方式是很难实现的，在现有的技术下，总电阻的减小可以通过使用低电阻材料的方式实现，但这些电阻很低的材料的一大问题就是价格昂贵，因此不可行；还有一种就是超导体（电阻很小），但这技术现在并不能大规模用于输电。还有一种方式就是减小电流丨，在产生的电能的功率一定的情况之下，

6、电压升高的话电流就会减小，那么损耗的功率也会大幅减小（公式中丨有平方关系），这样就可以减少输送途中的电能损耗同时也改善了电压质量。而且提高电压之后电流减小还可以减少导线的截面积从而节约金属材料。这就是为什么输电要采用高压的原因。实现电压升降的方式输电途中会经历一次升压和几次降压过程，而这个过程的是通过变压器实现的。变压器的原理是电磁感应，它能够改变的是交流电的电压，正好输电的电也是交流的，因此这就可以实现。变压器由铁芯和线圈组成，线圈是两边都有，电压进入的是原线圈，输出电压的是副线圈。而这线圈上都有一些绕组，通常就说是线圈的匝数，这关系到电压的升降倍数。当变压器的原线圈接在交流电上面时，铁芯的

7、中心就会产生磁通，假设用e表示交变磁通。而原、副线圈的的e是相同的，e也是简谐函数，表为$=$msinwt。由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为e=-Nde/dt、e2=-Nde/dt。式中N1、N2为原、副线圈的匝数。由112图可知U=-e,U=e（原线圈物理量用下角标1表示，副线圈物理量1122用下角标2表示），其复有效值为U=-E=jNse、U=E=-N，令11122j2k=N/N，称变压器的变比。由上式可得U/U二-N/N二-k,即变压器121212原、副线圈电压有效值之比，等于其匝数比而且原、副线圈电压的位相差为n。进而可以得出：U/U=N/N1212在空载电流可以忽

8、略的情况下，有丨/丨二-N/N，即原、副线圈1221电流有效值大小与其匝数成反比，且相位差n。进而可以得出：I/I=N/N1221采用变压器的另一个原因是理想变压器原、副线圈的功率相等P=P。这就说明理想变压器本身无功率损耗。虽然实际生活中变压器12总存在损耗，其效率为n=P/p，但一般n可达90%以上。212.3电力线路电力线路将发电厂、变电站还有电能用户连接起来,完成输送电能与分配电能的任务,因此它是及其重要的组成部分。因为在输电的过程中会有不同的电压大小，因此电力线路也有不同的电压等级，通常是将220kV及以上的电力线路称为输电线路，110kv及以下的电力线路称为配电线路。而且交流100

9、0kv及以上的输电线路称为特高压输电线路；220800kv输电线路称为超高压输电线路。在配电的线路中，又有用于城市配电网骨架和特大型企业供电线路的100kv高压线路，还有用于城市主要配网和大中型企业供电线路的635kv的中压配电线路，还有电压在220330v的用于给一般城市和企业供电的低压配电线路。三供配电3.1供配电系统供配电系统是电力系统的电能用户，也是电力系统的重要组成部分。它是由总压降变电所，高压配电所，配电线路，车间变电所或建筑物变电所和用电设备组成。总压降变电所是功能的枢纽。输电线路上的35220kv的高压电压便由它来降压，降压到6到10kv的高压配电电压，这之后再配给高压配电所或

10、者车间变电所进行进一步的降压和配电。对于某个具体用户的供配电系统，可能上述各部分都有，也有可能只有其中的几个部分，这主要也是取决于电力负荷的大小和厂区的大小。不同的供配电系统，不仅组成不完全相同，而且相同的部分的构成也是有较大差异的。通常来说，一些中小型企业仅设全厂610kv变电或配电所，而一些大型企业一般都设有总压降变电所。供电的方式在电能的配电系统中常见的交流供电方式有：3.2.1三相三线制。一般我们在野外看到的输电线路，一回即有三根线（即三相），三根线可能水平排列，也可能是三角形排列的；对每一相可能是单独的一根线（一般为钢芯铝绞线），也有可能是分裂线（电压等级很高的架空线路中，为了减小电

11、晕损耗和线路电抗，采用分裂导线，多根线组成一相线，一般2-4分裂，在特高压交直流工程中可能用到6-8分裂），没有中性线，故称三相三线制。它的产生方式是三相交流发电机的三个定子绕组的末端联结在一起，从三个绕组的始端引出三根火线向外供电、没有中线的三相制叫三相三线制。3.2.2三相四线制。用于380/220伏低压动力与照明混合配电。我们可以看到，三相四线制一般是用于低压的配电网的输电线路之中,其中的三条线分别代表ABC三相，还有一条中性线。在进入用户的单相输电线路中，有两条线，一条我们称为中线N，中线正常情况下要通过电流以构成单相线路中电流的回路。而三相系统中，三相平衡时，中性线（零线）是无电流的

12、，故称三相四线制；3.2.3三相二线一地制。多用于农村配电。它是将3-10kV中性点不接地系统的三根相线中的一根通过大地来导通，以节约一根导线。这种方式的特点是对接地电阻要求极高还有接地点附近跨步电压很高，接地极对地电压也高，设备外壳感应电压也较高，运行中存在危险因素。由于这些不方便与不安全的特点，这种方式以及被逐渐淘汰掉了。3.2.4三相单线制。常用于电气铁路牵引供电。这种接法对接地电阻要求极高，就是把零线用大地来导通，可以节省一个导线。但是因为铁轨很长的接地良好，所以适合用这种方式。3.3配电的实现配电的定义是电力系统中直接与用户相连并向用户分配电能的环节。在我们居住的小区里面有时候就可以看到一个比较巨大的配电箱。配电是由配电系统完成的，配电系统由配电变电所（通常是将电网的输电电压降为配电电压）、高压配电线路（即1千伏以上电压）、配电变压器、低压配电线路（1千伏以下电压）以及相应的控制保护设备组成。配电电压通常有3560千伏和310千伏等。从上可以看出配电是与电力的输送密不可分的，电能先在输