电气复习笔记.docx

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电气复习笔记

1、构成和各环节

各类型发电：

火力发电70%，水力发电20%

2、电力线路

其作用是输送电能，并把发电厂、变配电所和电能用户连接起来。

从发电厂发出的电，需要经过较长距离的输送，才能到达各级电能用户，在整个电能输送过程中，电力线路电压等级确定、电力线路线径和规格型号选择，电力线路敷设所需要的相关附件等的选用，就是供配电技术的组成部分。

3、变配电所

变电所：

受电—变压（升压或降压）—配电。

配电所：

受电—配电

4、电力负荷

电力系统特点：

（1）可靠性要求非常高

（2）生产和消费需要实时平衡（3）暂态过程非常短暂

作业：

高低压电网传输系统的定义？

高低压电网传输系统中直流与交流传输的优缺点？

一、标准高压是指交流1000v以上，直流1200v以上。

二、交流电的最大优点是：

1、电力远距离输送方便，可以将低压通过升压变压器后，升压到十几万伏后输送到很远的地方，然后再通过降压变压器把高压将为低压供给民用（220V）或工厂（三相380V）用。

2、发电量相同条件下，交流电的发电设备比直流发电设备要简单。

交流电的缺点是：

大多数用电器都是使用直流电，这需要将交流电经过整流滤波后才能使用。

直流电的优点：

可以不用整流滤波设备就可以直接使用。

缺点：

1、直流电电压无法通过变压器进行升压或降压。

只能通过专门的电子电路进行升压或降压变换。

2、发电量相同条件下，直流发电设备比交流发电设备复杂。

5、供配电工作的意义与要求

供配电工作要很好地为国民经济服务，并切实搞好安全用电、节约用电和计划用电（俗称“三电”）工作。

基本要求如下：

第二节电力系统的标准电压

1、电压层次

用电设备额定电压主要有10kV和380/220V两类。

常用供电电压主要有10kV、380/220V、6kV、35kV和110kV两类。

供电电压一般总是等于或高于用电电压，故，很多供配电系统中需要进行电压等级变换，这就形成了供配电系统不同的电压层次结构。

按电压层次可分为：

二次降压的供配电系统、一次降压的供配电系统、低压直供的供配电系统

2、标准电压

1>电力系统标称电压UN、电气设备额定电压Ur、系统平均电压Uav（P68）

2>电力线路的额定电压

3>用电设备的额定电压：

规定与同级电力线路的额定电压相同。

4>发电机的额定电压：

由于电力线路允许的电压损耗为±5%，即整个线路允许有10%的电压损耗，因此为了维护线路首端与末端平均电压的额定值，线路首端（电源端）电压应比线路额定电压高5%，而发电机是接在线路首端的，所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5%，用以补偿线路上的电压损耗。

5>变压器的额定电压

一次绕组：

a/电力变压器直接与发电机相连，其一次绕组的额定电压应与发电机额定电压相同，如图

b/电力变压器不与发电机相连，连接在线路上，可将变压器看作是线路上的用电设备，因此其一次绕组的额定电压应与线路额定电压相同。

二次绕组：

变压器二次绕组的额定电压，是指变压器一次绕组接上额定电压而二次绕组开路时的电压，即空载电压。

而变压器在满载运行时，二次绕组内约有5%的阻抗电压降。

因此分两种情况讨论：

1）如果变压器二次侧供电线路很长（例如较大容量的高压线路WL），则变压器二次绕组额定电压，一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降，另一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%，以补偿线路上的电压损耗。

所以，变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%

2）如果变压器二次侧供电线路不长（例如为低压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路），则变压器二次绕组的额定电压，只需高于其所接线路额定电压5%，即仅考虑补偿变压器内部5%的阻抗电压降

3、电力负荷

1>可靠性分类：

2>工作制分类：

连续工作制负荷是指长时间连续工作的用电设备，其特点是负荷比较稳定，连续工作发热使其达到热平衡状态，其温度达到稳定温度，用电设备大都属于这类设备。

如泵类、通风机、压缩机、电炉、运输设备、照明设备等。

短时工作制负荷是指工作时间短、停歇时间长的用电设备。

如机床的横梁升降、刀架快速移动电动机、闸门电动机等。

反复短时工作制负荷是指时而工作、时而停歇、反复运行的设备，其运行特点为工作时温度达不到稳定温度，停歇时也达不到环境温度。

如起重机、电梯、电焊机等。

暂载率如下：

第三节电力系统的中性点

1、

电力系统中性点运行方式

a/小电流接地系统=中性点不接地+中性点经消弧圈接地

b/大电流接地系统=包括中性点直接接地+中性点经低电阻接地

（a）中性点不接地，我国3～66kV系统，特别是3～10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。

中性点不接地系统一般都装有单相接地保护装置或绝缘监测装置，在系统发生接地故障时，会及时发出警报，提醒工作人员尽快排除故障；同时，在可能的情况下，应把负荷转移到备用线路上去

（b）中性点经消弧圈接地,在中性点不接地系统中，当单相接地电流超过规定数值时（3～10kV系统中，接地电流大于30A，20kV及以上系统中接地电流大于10A时），将产生断续电弧，从而在线路上引起危险的过电压，因此须采用经消弧线圈接地的措施来减小这一接地电流，熄灭电弧，避免过电压的产生

（c）中性点直接接地,通过接地中性点形成单相短路，单相短路电流比线路的正常负荷电流大许多倍。

因此，在系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障，使系统的其它部分恢复正常运行。

目前我国110kV以上电力网均采用中性点直接接地方式

（d）中性点低电阻接地,10kV系统采用了中性点经低电阻接地的方式。

它接近于中性点直接接地的运行方式，在系统发生单相接地时，保护装置会迅速动作，切除故障线路，通过备用电源的自动投入，使系统的其他部分恢复正常运行

2、低压系统中性点连接

中性线（N线），一是用来接相电压为220V的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减少负载中性点的电压偏移

保护线（PE线），保障人身安全，防止触电事故发生

保护中性线（PEN线），兼有中性线和保护线的功能，在我国俗称为零线或地线

3、低压系统分类（按电气设备的外露可导电部分保护接地的形式）

TN系统：

即中性点直接接地系统，且有有中性线（N线）引出

TT系统：

中性点直接接地系统，且有中性线（N线）引出

IT系统：

是中性点非直接接地系统

4、接地与接零

工作接地:

将电力系统中的某一点,通常是中性点,直接或经特殊设备（如消弧线圈、电抗器、电阻、击穿熔断器等）与地作金属连接

保护接地:

将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接,以保护人身安全

保护接零:

在交流低压配电系统中,将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与系统中的零线相连接,以免人体遭受触电

第2章负荷计算及短路电流

第3章

第1节电力负荷相关研究

2、设备容量确定：

通常用一个工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示负荷持续率（或称暂载率）ε

用电设备的额定功率:

用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。

（1）电动机Pmax

（2）电炉、电灯PN（W,kW）

（3）变压器或电焊机SN（VAkVA,）

（4）电容器设备QN（var,kvar）

设备容量的定义（Pe）:

设备的铭牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示.

5、尖峰电流是指单台或多台用电设备持续1～2s的短时最大负荷电流，由电动机启动、电压波动等原因引起。

第2节负荷计算

计算负荷是指导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动的负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷

第3节功率因素及无功补偿

高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上，其他用户功率因数应在0.85以上。

提高功率因素的措施：

提高自然功率因素和人工补偿无功功率因素。

供电指标：

暂载率

平均负荷Pav=Wt/t，Wt，t时间内耗用的电能

年平均负荷Pav=Wa/8760

年最大负荷Pmax，即年负荷持续时间曲线上的最大负荷，是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷P30。

年最大负荷利用小时Tmax是假设负荷按最大负荷Pmax持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能与电力负荷全年实际耗用的电能相同.Tmax=Wa/Pmax

第4节短路电流分析

短路故障：

是指运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或相与地之间发生的金属性非正常连接。

短路产生原因：

系统中带电部分的电气绝缘出现破坏、误操作、鸟兽害。

短路危害：

由于短路时电流不经过负载，只在电源内部流动，内部电阻很小，因而电流很大，强大的电流会产生很大的热效应和机械效应，使电源或电路受到损坏，或引起火灾。

短路防护:

①预防短路故障的主要措施是限制短路电流、缩短短路电流的持续时间、减少发生短路的机会。

一、作好短路电流的计算。

二、正确选择继电保护的整定值和熔体的额定电流。

三、采用电抗器增加系统阻抗，限制短路电流。

四、禁止带负荷拉刀闸、带电合接地刀闸。

五、带电安装和检修电气设备时，要防止误接线、误操作，在距带电部位距离较近的部位工作，要采取防止短路的措施。

②短路保护指的是某些器件可以监测工作电路中的异常情况（比如短路），发生异常时，切断电路并发出报警，防止危害进一步扩大。

典型的短路保护就是保险丝，短路时，电流很大，保险丝熔断，电路就断电了。

第3章供配电系统结构及电力线路

第1节一次系统常备设备

常用设备及图文符号：

高压断路器QF、负荷开关QL、隔离开关QS、高压熔断器FU、电流/电压/互感器TA/TV、高低压成套配电装置、母线W或WL。

一次设备：

一次设备是指直接生产、输送和分配电能的设备，主电路中的变压器、高压断路器、隔离开关、电抗器、并联补偿电力电容器、电力电缆、送电线路以及母线等设备都属于一次设备

二次设备：

对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备。

如电压/电流/功率表，各种继电器保护及自动装置

电弧的产生：

当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10—20伏，电流不小于80~100mA，电器的触头间便会产生电弧。

电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。

电弧的形成是触头间中性质子（分子和原子）被游离的过程。

开关触头分离时，触头间距离很小，电场强度E很高（E=U/d）。

当电场强度超过3×10^6V/m时，阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空间的自由电子

如何灭弧：

灭弧的基本方法就是加强去游离提高弧隙介质强度的恢复过程，或改变电路参数降低弧隙电压的恢复过程。

利用介质灭弧，如油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器；利用气体或油吹动电弧；电磁吹弧。

1、高压断路器（QF）：

是供电系统中最重要的设备之一。

它有完善的灭弧装置，是一种专门用于断开或接通电路的开关设备

2、隔离开关

3、负荷开关

功能：

（1）能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能切断短路电流故障。

（2）必须与高压熔断器串联，借助于熔断器切除短路电流。

（3）与隔离开关一样，具有明显的断开间隙，也具有隔离电源，保证安全检修的功能

4、变压器：

5、互感器：

电流互感器和电压互感器统称为互感器，是一种特殊的变压器

（1）变换功能——把大电压和大电流变换为低电压和小电流，便于连接测量仪表和继电器。

（2）隔离作用——使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。

（3）扩大仪表继电器等二次设备应用的电流范围，使仪表、继电器等二次设备的规格统一，利于批量生