电气运行与控制专业精品课程资源——《照明线路安装与检修》

发电、升压、输电、变电、 配电

——《照明线路安装与检修》

一、电力系统

– 为了充分利用动力资源，节约燃料运输费用，必须有水力资 源丰富的地方建造水电站，在风力资料较好的地方建造风力 发电站，在燃料资源丰富的地方建造火电厂。但是，这些电 能生产的地方，往往离工业中习、大型城市较远，相差数百 千米，这就有个电能的输送和分配问题，需要建设电力线路， 将发电机发出的电能输送到用户的用电设备。为了减少线路 损耗，降低线路投资，都采用高压输电线路进行远距离送电 能。 ——《照明线路安装与检修》

– 由于电能在目前还不能大量储存，其生产、输送、分配和用 电都是在同一时间内完成的。为了提高供电可靠性和运行经 济性，将许多发电厂、变电所和广大用户通过电力网连接起 来。电能基本由发电厂产生经升压后，通过输电线的输送， 最后经区域变电所的降压分配给各电力用户，这样就构成了 发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。 ——《照明线路安装与检修》

——《照明线路安装与检修》

二、电能的传输、分配与转换

– ① 发电厂是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能（二 次能源）的工厂。 – ② 发电厂的种类 : 水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、 风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂等。其中，兼供热 能的火电厂，通常称为热电厂。 – ③ 变压器是利用电磁感应原理制成的静止电气设备，它能 将某一电压值的交流电变换成同频率的所需电压值的交流电， 以满足高压输电、低压供电及其他用途的需要。 ——《照明线路安装与检修》

电力系统图 ——《照明线路安装与检修》

三、水力发电厂

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① 能量来源

– 水流的上下水位差（落差），即水流的位能。 

② 工作原理

– 当控制水流的闸门打开时，水流沿进水管进入水轮机蜗壳室， 冲动水轮机，带动发电机发电。 

③ 能量转换过程

– 水流位能 → 机械能 → 电能 。 水力发电厂动画 ——《照明线路安装与检修》

四、风力发电厂

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① 能量来源

– 风力的动能。 

② 工作原理

– 利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提 升，来促使发电机发电。 

③ 能量转换过程

– 风力的动能 → 机械能 → 电能。 风力发电厂动画 ——《照明线路安装与检修》

五、电能的输送

– 电能的输送又称输电。从发电厂发出的电能，先经过升压变 压器将电压升高，用高压输电线送到远方用户附近，再经过 降压变压器降低电压，供给用户使用。输电的距离越长，输 送容量越大，输电电压升得越高。 ——《照明线路安装与检修》

–一般情况下，输电距离在50km以下，采用35KV电压；输电距 离在100km左右，采用110kV电压；输电距离在2000km以上， 采用220kV或更高的电压。输电线路的损耗主要由输电导线 的热电效应引起，采用高压输电可以在保证输送功率不变的 情况下，减少输电过程中电能的损耗。电能的输送一般需经 过变电、输电和配电3个环节，它们的特点如表所示。 ——《照明线路安装与检修》

环节 变电 输电 配电 说明 变换电压等级。它可分为升压和降压两种，升压是将较低等 级的电压升到较高等级的电压，反之即为降压。变压通常由 变电站（所）来完成，相应地，变电站可分为升压变电站 （所）和降压变电站（所）。 电力的输送。一般由输电网来实现。输电网通常由35KV及以 上的输电线路及其连接的变电站组成。 配电指电力的分配，通常由配电网来实现。配电网一般由 10KV及以下的配电线路组成。现有的配电电压等级为10KV、 6 KV、3 KV、380/220V等多种，农村常采用的是10kV/0.4kV

变配电站，380/220V配电线路。 ——《照明线路安装与检修》

电能输送图 ——《照明线路安装与检修》

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配电变压器

——《照明线路安装与检修》

一、变压器的空载运行

–① 当一次绕组接上交流电压u 1 时，在一次绕组中就会有交 流电流i 0 通过。 –② 当有i 0 电流通过时，就会在铁心中产生交变的磁通φ m , 这磁通不仅通过一次绕组，而且也通过二次绕组。 – ③ 在两绕组中分别产生感应电动势 e 1 和 e 2 。 – ④ 二次绕组中没接负载，所以没有电流流过，但两端有电 压 u 02 。 ——《照明线路安装与检修》

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动画演示：变压器空载运行

变压器空载运行的动画 ——《照明线路安装与检修》

二、变压器的负载运行

–① 当一次绕组接上交流电压u 1 时，在一次绕组中就会有交 流电流i 0 通过。 –② 当有i 0 电流通过时，就会在铁心中产生交变的磁通φm, 这磁通不仅通过一次绕组，而且也通过二次绕组。 – ③ 在两绕组中分别产生感应电动势 e 1 和 e 2 。 – ④ 二次绕组中有接负载，所以有电流 i 2 流过，并且两端有电 压 u 02 。 ——《照明线路安装与检修》

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动画演示：变压器负载运行

变压器负载运行的动画 ——《照明线路安装与检修》

三、变压器的模拟演示

–① 一次绕组：接在交流电源上，在一次绕组中就有了交变 电流。 –② 二次绕组：因为铁心中的交变磁通出穿过二次绕组，所 以在二次绕组中会产生交变的感应电动势，形成交变电流。 –③ 铁心：一次绕组中的交变电流会在铁心中产生交变的磁 通。 ——《照明线路安装与检修》

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动画演示：变压器的模拟演示

变压器的模拟演示动画 ——《照明线路安装与检修》

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低压配电线路及负荷等级

——《照明线路安装与检修》

一、低压配电线路的接线方式

– 工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环形等基本结线方 式。 ——《照明线路安装与检修》

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1. 放射式接线

–如图（1）是低压放射式接线。此接线方式由变压器低压母 线上引出若干条回路，再分别配电给各配电箱或用电设备。 放射式接线的特点是：其引出线发生故障时互不影响，供电 可靠性较高，但是一般情况下有色金属消耗量较多，采用的 开关设备也较多。放射式接线多用于设备容量大或对供电可 靠性要求较高的设备配电，例如大型消防泵、电热器、 生 活水泵和中央空调的冷冻机组等。 ——《照明线路安装与检修》

图（1） 低压放射式接线 ——《照明线路安装与检修》

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2. 树干式接线

–如图（2）所示为两种常见的低压树干式接线。树干式接线 从变电所低压母线上引出干线，沿干线再引出若干条支线， 然后再引至各用电设备。 树干式接线的特点正好与放射式 接线相反。一般情况下，树干式接线采用的开关设备较少， 有色金属消耗量也较少，但干线发生故障时的影响范围大， 因此供电可靠性较低。树干式接线在机械加工车间、工具车 间和机修车间中应用比较普遍，而且多采用成套的封闭型母 线，使用灵活、方便，也比较安全，很适于供电给容量较小 而分布较均匀的用电设备，如机床、小型加热炉等。 ——《照明线路安装与检修》

–图（2）（b）所示的“变压器－干线组”接线还省去了变电 所低压侧的整套低压配电装置，从而使变电所结构大为简化 ，投资大为降低。 ——《照明线路安装与检修》

（ a ）低压母线放射式配电的树干式 （ b ）低压“变压器 干线组”的树干式 图（2） ——《照明线路安装与检修》

–图（3）所示为由一台变压器供电的低压环形接线方式。环 形接线实质上是两端供电的树干式接线方式的改进型。一个 工厂内的一些车间变电所低压侧也可以通过低压联络线相互 连接成为环形。环形接线供电可靠性较高，任一段上的线路 发生故障或检修时，都不致造成供电中断；或只短时停电， 一但切换电源的操作完成，即能恢复供电。环形接线可使电 能损耗和电压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定 配合比较复杂，如配合不当，容易发生误动作，反而会扩大 故障停电范围。 ——《照明线路安装与检修》

低压环形连接图 ——《照明线路安装与检修》

二、低压配电负荷

– 企业或工厂的电力负荷是指所有消耗电能的用电设备所需功 率的总和。电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在 政治上、经济上造成损失或影响的程度可分为下列 3 级，见 表 1 。 ——《照明线路安装与检修》

负荷类型 一 级 负 荷 二 级 负 荷 三 级 负 荷 特点 若这类负荷突然中断供电造成人身伤亡 事故；重大设备损坏，且难以修复；大 量产品报废，国民经济生产过程被打乱 等问题；实然中断供电将影响有重大政 治、经济意义的用电单位的正常工作。 如重要的交通枢纽、重要的通信枢纽、 大型体育场等。在此类负荷中，当中断 供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的 负荷，以及特别重要场所不允许中断供 电的负荷，应视为特别重要负荷。 若这类负荷突然中断供电造成大量减产、 主要设备损坏、连续生产过程被打乱等 问题，需要长时间才能恢复、人民生活 及公用事业将受到影响，以及中断供电 将造成较多人员集中的重要的公共场所 秩序混乱，如大型影剧院、大型商场等。 三级负荷是指一级和二级以外的电力负 荷。此类负荷短时停电不会造成严重后 果，如工厂附属车间、小城镇、小加工 厂、学校等。 对供电电源的要求 此类负荷很重要，为保证其供电的 可靠性，通常设置两路及以上相互 独立的电源供电。例如：两个发电 厂、两个电力系统、一个发电厂或 自备发电机和一个电力系统等，其 中每一路电源的容量均应保证在此 电源单独供电的情况下能满足用户 的用电要求，确保当任何一路电源 发生故障或检修时，都不会中断对 用户的供电。 此类负荷也比较重要，其重要程度 仅次于一级负荷，允许在极短时间 内停电，二极负荷也应使用两回线 路供电。 三级负荷属不重要负荷，对供电电 源无特殊要求，通常采用单回线供 电。当系统发生事故出现电力不足 时，应首先切除三级负荷，以保证 一、二级负荷的供电。 ——《照明线路安装与检修》

——《照明线路安装与检修》