最新工厂供电复习提纲.docx
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最新工厂供电复习提纲
第一章
工厂供电的基本要求：
安全可靠优质经济
常见供电系统概况：
电源进厂后，经总降压变电所，将35KV及以上电源电压降为6－10KV的配电电压；再通过高压配电线将电能送到各车间变电所，或经高压配电所再送到车间变电所；最后经配电变压器降为一般低压用电设备所需电压。
电压质量评估指标：
电压的偏差、波动、波形、三相对称性（即平衡性）
电压偏差：
指电气设备端电压与其额定电压UN之差。
用对UN的百分值表示。
电压波动：
指电网电压有效值的快速变动。
以用户公共供电点的相邻最大与最小电压有效值之差对电网UN百分值表示。
电压波形：
用正弦波形畸变的程度来衡量。
三相不平衡：
用其不平衡度来衡量。
电压偏差的危害：
对异步电动机的影响：
缩短电动机使用寿命，转矩减小，转速下降，降低生产效率，减小产量，影响产品质量，负荷电流和温升增加，绝缘相应受损
对同步电动机的影响：
转速不影响，转矩、电流和温升等影响与异步电动机相同
对电光源的影响：
电压降级，发光效率下降，照度降低，影响视力，降级工作效率，可能增加事故；电压升高，寿命缩短
电压调整的措施：
合理选择无载调压型变压器的分接头或采用有载调压型变压器。
合理减少系统的阻抗
合理改变系统的运行方式
尽量使系统的三相负荷均衡
采用无功功率补偿装置
电压波动的危害：
影响电动机正常起动；引起同步电动机的转子振动；使电子设备和电子计算机无法正常工作；照明灯光发生明显的闪变，影响视觉
电压波动抑制措施：
对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线路或专用变压器单独供电
设法增大供电容量，减小系统阻抗
减小或切除引起电压波动的负荷
对大容量电弧炉的炉用变压器，用短路容量较大的电网供电
对大型冲击性负荷，装设能“吸收”冲击性无功功率的静止型无功补偿装置
电压谐波的危害：
变压器铁心损耗明显增加，变压器过热，寿命缩短。
电动机铁心损耗明显增加，且会使电动机转子发生振动，严重影响机械加工产品质量。
电抗器过压，匝间绝缘受损；
电力线路的电能损耗和电压损耗增加；
计量电能的感应式电能表计量不准确。
电容器过负荷甚至烧毁
电网谐波的抑制
三相整流变压器采用Yd或Dy联结
装设分流滤波器
装设静止无功补偿装置
三相不平衡的危害：
使电动机输出转矩下降，绕组电流增大，过热，使用寿命缩短；
当最大相电流达到变压器额定电流时，其他两相却低于额定值，使变压器容量不能得到充分利用。
会严重影响多相整流装置触发脉冲的对称性，使其产生较大的谐波，进一步影响电能质量。
改善三相不平衡的措施
使三相负荷均衡分配；
使不平衡负荷分散连接；
将不平衡负荷接入更高电压的电网；
采用可调的平衡化装置
工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。
高压配电电压的选择
主要取决于当地供电电源电压及工厂高压设备的电压和容量、数量等因素。
通常有10KV；6KV；35KV等。
低压配电电压的选择
主要取决于低压用电设备的电压。
一般采用220V/380V，或380/660V
中性点运行方式，有以下三种：
1、中性点不接地；小接地点流系统
2、中性点经阻抗接地；小接地点流系统
3、中性点直接接地。
大接地点流系统
单相接地故障时（如C相）：
C相对地电压变为零，即接地相与大地同电位；
A、B相对地电压均升高为线电压；
按接地的型式，低压配电系统分为：
TN系统（保护接零）、TT系统（保护接地）、IT系统（保护接地）。
IT、TT、TN—C、TN—S、及TN—C—S五种。
TN—C：
PE线与N线合二为一，较为经济，一度在我国低压配电系统中应用最普遍。
PEN线中有电流流过，对接PEN线的设备产生电磁干扰。
TN—S：
PE线中无电流流过，对接PE线的设备不会产生电磁干扰。
应用于对安全要求和对抗电磁干扰要求较高的场所。
TN—C—S：
综合了TN-S和TN-C系统的优点，较为灵活。
抗电磁干扰和安全要求高的局部场所，采用TN-S系统；其它一般则均采用TN-C系统。
TT：
外露可导电部分的接地PE线分开，互无电气联系，不产生电磁干扰。
适用于安全要求及对抗电磁干扰要求较高的场所（国外广泛）
IT：
1,没有N线，只能接额定电压为系统线电压的单相用电设备；
2,PE线分开，无电气联系，不会发生电磁干扰；
3,当系统发生单相接地故障时，三相用电设备及接线电压的单相用电设备仍能继续运行，但需发出警报。
主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。
（矿山，井下）
中性线（N线）功能：
接额定电压为系统相电压的单相用电设备；传导三相系统的不平衡电流和单相电流；减小负荷中性点的电位偏移。
保护线（PE线）功能：
用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。
系统中所有设备的外露可导电部分通过保护线接地。
保护中性线（PEN线，又称“零线或地线”）功能：
兼有中性线（N线）和保护线（PE线）的功能。
第二章
电力负荷的分级：
第一级：
供电要求：
应由两个独立电源供电，对特别重要负荷，还须设应急电源。
第二级：
通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。
第三级：
供电要求：
无特殊要求。
工作制：
连续工作制的设备短时工作制的设备断续周期工作制的设备
负荷持续率（或称暂载率）ε
计算负荷
－－－通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。
PC/P30----负荷的有功计算负荷
QC/Q30----负荷的无功计算负荷
SC/S30----负荷的视在计算负荷
IC/I30----负荷的计算电流
需要系数法：
有功负荷：
无功负荷：
视在计算负荷：
计算电流：
若为单台三相电动机，其计算电流直接取为其额定电流：
二项式法：
bPe:
用电设备组的平均负荷
cPx:
指用电设备中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。
Q30，S30，I30的计算公式与前述需要系数法相同。
单相用电设备接于相电压时的等效三相负荷:
等效三相设备容量应按最大负荷相所接单相设备容量的3倍计算
单相用电设备接于线电压时的等效三相负荷:
等效三相设备容量应按线电压所接单相设备容量的根号倍计算
单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算：
（1）先将接于线电压的单相设备换算为接于相电压的设备容量
（2）分相计算各相的设备容量和计算负荷；
（3）总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷P30.mj的3倍
（4）总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷Q30.mj的3倍
工厂计算负荷——选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器、计算工厂功率因数及无功补偿容量的基本依据。
瞬时功率因数：
帮助了解生产过程中某一时间的无功变化情况，研究无功补偿的相关问题。
平均功率因数（或称加权平均功率因数）：
常取一个月，影响用户每月实际的电费支出
最大负荷时功率因数：
凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。
看例题2-6
尖峰（peak）电流:
指持续时间1～2s的短时最大负荷电流。
尖峰电流主要用来选择熔断器和低压断路器、整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。
单台用电设备的尖峰电流：
即其起动电流（startingcurrent），即：
多台用电设备尖峰电流的计算：
第三章
无限大容量电力系统：
指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。
其特点：
当用户的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变，即可视为恒压源。
短路有关的物理量
（1）短路电流周期分量ip
（2）短路电流非周期分量inp
（3）短路全电流ik
（4）短路冲击电流ish
（5）短路稳态电流I¥
（6）短路次暂态电流I”
高压电路发生三相短路时，一般取Ksh=1.8
1000KV·A及以下变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，一般取Ksh=1.3
无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值：
电网平均额定电压Uav，也是唯一确定的、与电网额定电压一一对应的值：
0.4、3.15、6.3、10.5、37、115、230、345、525kv，
近似1.05UN=线路首端电压。
三相短路容量：
两相短路电流的计算：
三相线路中发生三相短路，则三相短路冲击电流ish（3）在中间相产生的电动力最大：
短路发热假想时间近似计算:
在无限大容量系统中发生短路时，由于I’’＝I¥，所以，
最小允许截面：
交流电动机进线端发生三相短路时，其反馈的最大短路电流瞬时值（即电动机反馈冲击电流）计算式：
第四章
车间变电所从主变的安装位置，分为：
1、车间附设变电所
2、车间内变电所
3、露天/半露天变电所
4、独立变电所
5、杆上变电台
6、地下变电所
7、楼上变电所
8、成套变电所
9、移动式变电所
电弧的产生根本原因：
在开关触头分断时，触头本身及周围介质中含有大量可被游离的电子，当触头间存在足够大的外施电压时，可能强烈电游离而发生电弧。
产生电弧的游离方式：
1、热电发射2、高电场发射
3、碰撞游离4、热游离
熄灭电弧的条件：
必须使触头间电弧中的去游离率大于游离率，即电弧中离子消失的速率大于离子产生的速率。
交流电弧的熄灭的特点：
交流电流过零时，电弧会暂时熄灭，“零休”现象。
交流电弧的灭弧，是利用交流过零时电弧暂熄的特性。
开关电器中常用的灭弧方法：
速拉灭弧法（断路弹簧）
冷却灭弧法粗弧分细灭弧法
吹弧灭弧法：
气吹、油吹、磁力吹、电动力吹纵吹、横吹
长弧切短灭弧法（钢灭弧栅、多断口灭弧）
狭沟灭弧法（石英砂、绝缘灭弧栅）
真空灭弧法六氟化硫灭弧法
对电气触头的基本要求：
1、满足正常负荷的发热要求（接触良好，降低接触电阻）；
2、具有足够的机械强度；
3、具有足够的动稳定度和热稳定度；
4、具有足够的断流能力，不易烧损，不应发生熔焊
高压一次设备
高压熔断器FU-fuse
功能：
对电路及电路设备进行短路保护，过负荷保护；
当电路电流超过规定值一定时间后，熔体熔化，分断电流、断开电路。
因为RN1、RN2熔断器具有很强的灭弧能力，在短路后不到半个周期（即短路电流未达到ish前）能完全熄灭电弧，切断短路电流--------“限流”熔断器即，熔断器本身及其所保护的设备不必考虑短路冲击电流的影响。
户外高压跌落式熔断器（FD，负荷型FDL）:
灭弧特点：
依靠产气消弧管内电弧燃烧内壁纤维分解产生的气体来灭弧；因此，灭弧能力弱，速度慢，不能在短路电流达到冲击值前熄弧。
（“非限流”型熔断器）
高压隔离开关QS
功能：
隔离高压电源，保证其他设备和线路的安全检修。
断开后有明显可见的断开间隙，能充分保障人身和设备安全；但没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作；按安装地点分：
户内式、户外式。
高压负荷开关QL
功能：
有简单灭弧装置，能通断一定的负荷和过负荷电流；
有明显断开间隙，具有隔离高压电源、保证安全检修的功能；
不能断开短路电流，一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器进行短路保护。
但可以装设热脱扣器用于过负荷保护。
高压断路器QF
功能：
灭弧能力强；不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流；并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。
高压开关柜（HVSwitchgear）
功能：
成套设备，按一定的线路方案将有关一、二次设备组装在一起而成（其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等）；
作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用；
也可作为大型高压交流电动机的启动和保护之用。
分类：
固定式：
中小型工厂广泛采用，较为经济。
手推式（手车式）：
高压断路器等主要电气设备装在可以拉出和推入开关柜的小车上。
相比于固定式----检修安全方便、供电可靠性高；但价格较贵。
“五防”：
防止误分误合断路器；
防止带负荷误分误合隔离开关；
防止带电误挂接地线；
防止带接地线误合隔离开关；
防止人员误入带电间。
低压一次设备
低压刀开关QK
功能：
主要在无负荷或小负荷下操作，作隔离开关使用（在一定条件下可以通断空载变压器、空载线路）；若带灭弧罩的，则能通断一定负荷电流。
低压熔断器式刀开关QKF—常称为刀熔开关
具有刀开关和熔断器的双重功能。
低压断路器的分类：
按灭弧介质——空气断路器（我国主流）真空断路器
按安装方式——固定式、插入式、抽屉式和嵌入式等
按使用类别——选择型（保护装置参数可调）和非选择型（保护装置参数不可调）；
按结构型式——万能式/框架式断路器（DW型）和塑料外壳式/装置式断路器（DZ型）
万能式断路器（DW）
塑料外壳式断路器（DZ）
电力变压器（T或TM）
按用途可分为电力变压器、仪用互感器和特种变压器。
按相数、调压方式、绕组导体材质、绕组型式、绕组绝缘及冷却方式、用途等分类：
工厂变电所的变压器选型，通常选用：
三相、无载调压、铝绕组（过去，现在铜绕组）、双绕、油浸自冷式的普通降压变压器。
Dyn11同Yyn0比较，优点：
1、D接线的一次绕组能抑制3n次谐波电流（3n次谐波电流形成环流，不致注入高压电网中去）；
2、前者的零序阻抗较小，Ik
（1）较大，利于低压Ik
（1）故障的保护及切除；
3、前者承受单相不平衡负荷的能力较大；
4、前者价格较贵；（Dyn11联结一次绕组的绝缘强度要求比Yyn0高，故制造成本稍高）。
变电所主变台数的选择原则：
（1）满足供电可靠性要求（即考虑负荷的不同类型及所占的比重）；
大量一、二级负荷----两台主变；
只有二级负荷时----一台主变，但需另加备用电源（用低压联络线与其他变电所相联，或自备电源）
（2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，宜采用经济运行方式，也可采用两台主变；
（3）一般车间变电所（STS）宜采用一台主变，负荷集中且容量很大时，对三级负荷也可采用两台或多台主变；
（4）在确定主变台数时，应留有负荷拓展余地。
变电所主变容量的选择
（1）只装一台主变的变电所：
SN·T³
（2）两台主变的变电所：
每台变压器的容量SN·T应同时满足：
SN·T＝（0.6～0.7）S30 SN·T³S30（I＋II）
（3）车间变电所主变的单台容量上限,一般要求：
SN·T≤1000KV·A或1250KV·A
（4）负荷增长问题：
考虑5-10年负荷增长，应留有一定的余地；
电流互感器（TA）和电压互感器（TV）
主要功能：
1、使二次设备（仪表、继电器等）与主电路绝缘：
隔离高压，防止二次回路故障影响主电路，利于人身安全。
2、通过不同电流比、电压比扩大二次设备的应用范围。
将高压、大电流变换为统一的低压、小电流，再用规格化的二次仪表进行测量。
结构特点：
TA：
一次绕组匝数很少，导体较粗（串接在一次回路中，通过主回路的大电流）；
二次绕组匝数很多，导体较细（与仪表等二次设备串联）。
TV：
一次侧绕组匝数很多（并联在一次回路中），
二次侧绕组匝数较少（并联仪表、继电器等二次设备的电压线圈）。
TA在三相电路中的几种常见接线方案：
（1）一相式接线
（2）两相V形接线
（3）两相电流差接线
（4）三相星形接线
TV在三相电路中的几种常见接线方案：
（1）一个单相电压互感器的接线
（2）两个单相电压互感器接成V/V形
（3）三个单相电压互感器接成Y0/Y0形
（4）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱式三绕组电压互感器接成Y0/Y0/∆（开口三角形）
互感器的使用注意事项
TA：
使用时严禁开路----高压的危险。
TV：
使用时严禁短路----过流的危险，须装熔断器保护。
TA及TV的铁心和二次绕组的一端都应可靠接地（防止一二次绕组间绝缘击穿时高压窜入二次侧）。
连接时注意端子的极性。
主接线图的基本要求：
安全可靠灵活经济
第五章
工厂电力线路
按结构型式：
架空线路、电缆线路和车间（室内）线路
按接线方式：
高压放射式接线、高压树干式接线和高压环形接线
架空线的组成：
导线避雷线杆塔绝缘子金具
档距：
指同一线路上相邻两根电杆间的水平距离；
弧垂：
指架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线挂点间的垂直距离，因导线存在荷重形成。
导线在电杆上的排列方式
三相四线制低压架空线路，一般水平排列；
中性线在三相均衡时为零电位，截面较小，机械强度较差，一般架设在靠近电杆的位置。
三相三线制架空线路的导线，可三角形排列，也可水平排列；
多回路导线同杆架设时，可三角、水平混合排列，也可垂直排列；
架空线路路径的选择，考虑原则：
1、路径要短，尽量减少转角，减少与其他设施交叉；
2、尽量避开河洼、雨水冲刷地带、不良地质地区及易燃、易爆危险场所；
3、不应引起机耕、交通和人行困难；
4、不宜跨越房屋，与建筑物保持一定安全距离；
5、与工厂和城镇总体规划协调配合，考虑今后发展。
车间内配电裸导线（配电干线）大多采用裸母线结构；
其截面有：
圆形、管形、矩形等；
其材质有：
铜、铝、钢；
采用LMY型硬铝母线最普遍。
多采用封闭式母线（或称“母线槽”）布线。
车间线路包括：
室内配电线路—多用绝缘导线，配电干线则用裸母线，少数电缆。
室外配电线路—绝缘导线
按芯线材质分：
铜芯和铝芯；
按绝缘材料分：
橡皮绝缘（室外敷设优先选用）和塑料绝缘（室内明敷和空管敷设时优先考虑）
绝缘导线的敷设方式：
明敷和暗敷
导线和电缆截面的选择计算
发热条件：
通过计算电流时产生的发热高温，不应超过其正常运行时的最高允许温度。
电压损耗条件：
通过计算电流时产生的电压损耗,不应超过正常运行时允许的电压损耗值。
对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
机械强度：
导线的截面应不小于最小允许截面。
由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需校验短路热稳定度。
经济电流密度：
高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择电缆截面，以使线路年运行费用（包括电能损耗费）接近最小，节约电能和有色金属。
此外，对于绝缘导线和电缆，还需满足工作电压的要求。
线路运行时突然停电的处理
1、当进线没有电压——系统方面暂时停电。
总开关不必拉开，但出线开关应全部拉开，以免突然来电，用电设备同时启动，造成过负荷和电压骤降，影响供电系统的正常运行。
2、当两条进线中的一条停电，应立即进行切换操作，将负荷（特别是其中重要的负荷）转移给另一条进线供电。
3、厂内配电线路故障使开关跳闸，可试合一次（如果开关的断流容量允许）。
多数故障属暂时性，试合可能成功。
如果试合失败，表明故障尚未消除，应对线路停电检修。
4、车间线路故障，先了解故障情况，找出原因。
故障检查时，先查看用电设备是否损坏及熔断器中的保险丝是否烧断。
然后逐级检查线路。
（1）保险未烧断，一般是断电故障。
用试电笔测试电源端，氖泡不亮则电源无电——上级线路或开关故障或电源中断供电。
氖泡发亮表示电源有电——本熔断器以下故障。
应逐级检查，寻找故障点。
（2）保险已烧断，一般是短路故障。
多为用电设备损坏，发生碰线或接地等（例如灯座内短路）。
若设备无短路点，则线路本身短路，逐段查导线有无因绝缘老化、碰伤而发生相间短路或接地短路，恢复绝缘或更换导线。
第六章
对保护装置的四项基本要求：
保护的“四性”
选择性：
就近动作
速动性：
尽快动作
可靠性：
“不拒动、不误动”--该动就动，不该动不动
灵敏性：
对保护区内轻微故障的反应能力
（灵敏度或灵敏系数的校验，对各类保护其灵敏度均不小于一个规定最小值。
）
过电流保护装置：
熔断器保护低压断路器保护继电保护
熔断器熔体电流的选择
（一）保护线路的熔断器熔体电流IN·FE的选择
（1）熔体额定电流IN·FE不小于线路的计算电流I30，使熔体在线路正常运行时不致熔断，即IN·FE³I30
（2）IN·FE应躲过线路的尖峰电流IPK，使熔体在线路上出现正常尖峰电流时也不致熔断。
即IN·FE³KIPK其中，K是小于等于1的计算系数。
（3）当被保护线路因过负荷和短路，引起绝缘导线或电缆过热起燃时，熔体不能不熔断，即IN·FE£KOLIal其中，Ial为绝缘导线和电缆的允许载流量；
（二）保护电力变压器的熔断器熔体电流的选择
保护变压器时，熔断器熔体电流的经验性要求：
IN·FE＝（1.5～2.0）I1N·T其中，I1N·T为变压器的额定一次电流。
（二）保护电压互感器的熔断器熔体电流的选择
由于PT正常工作时二次侧负荷电流很小（接近空载），故，保护高压电压互感器的熔断器（RN2型）其熔体额定电流一般为0.5A。
一、选择时的条件：
1、其额定电压应不低于线路的额定电压；
2、其额定电流应不小于它所装熔体的额定电流；
3、类型应符合安装条件（户内或户外）及被保护设备对保护的技术要求。
二、断流能力的校验（分三种情况）：
1、对于限流式（RN1、RT0等）应满足：
IOC³I’’（3）
2、非限流式（RW4、RM10等）应满足：
IOC³Ish（3）
3、对具有断流能力上下限的熔断器（RW4等跌落式）：
其断流上限应满足：
IOC³Ish（3）
其断流下限应满足：
IOC·min≤Ik
（2）
前后熔断器间的选择性配合
要求：
线路故障时，靠近故障点的FU熔断，切断故障部分，即就近动作。
FU2的实际熔断时间考虑最大正偏差，应满足：
0.5t1＞1.5t2即t1＞3t2
低压断路器脱扣器的选择和整定
（一）过流脱扣器（Over-currentRelease）额定电流IN·OR的选择IN·OR³I30
瞬时过流脱扣器动作电流IOP（0）的整定IOP（0）应躲过线路的尖峰电流IPK，即IOP（0）³KrelIpk，Krel为可靠系数。
短延时（short-delay）过流脱扣器动作电流IOP（s）和动作时间的整定IOP（s）应躲过线路尖峰电流Ipk，即IOP（s）³KrelIpkKrel为可靠系数，多取1.2。
3、长延时过流脱扣器动作电流IOP（l）和动作时间的整定用于过负荷保护，故IOP（l）只需躲过线路最大负荷电流（即计算电流I30）即IOP（l）³KrelI30Krel多取1.1
低压断路器的选择与校验
选择条件：
1、其额定电压应不低于保护线路的额定电压；
2、其额定电流应不小于它所安装的脱扣器的额定电流；
3、应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。
并选择其操作机构型式。
此外，还须进行断流能力校验。
断流能力的校验：
1、对动作时间0.02s以上的DW型：
其极限分断电流IOC应不小于通过的最大三相短路电流周期分量有效值Ik（3），即：
IOC³Ik（3）
2、对动作时间0.02s及以下的DZ型：
其极限分断电流IOC或ioc应不小于通过的最大三相短路冲击电流Ish（3）或ish（3），即：
IOC³Ish（3） 或 iOC³ish（3）
常用的保护继电器
电磁式电流继电器（KA）KA、KV动作极为迅速，可认为是瞬时动作的，也称为瞬时继电器。
在继保中作为起动元件，属测量继电器类。
信号继电器（KS）注意：
KS的线圈有电压式和电流式的，电压式的应并联接入电路，电流式的应串联接入电路。
中间继电器（KM）特点：
触头数量多
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