電氣基礎(chǔ)知識

電工根底知識電力生產(chǎn)的特點電力是一種特殊的商品，與一般商品不同，電力生產(chǎn)具有以下特點。1、同時性：電力的生產(chǎn)、輸送、分配以及轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)能量的過程，幾乎是同時進行的。電能不能大量儲存。電能的發(fā)、供、用始終是同步的。2、集中性：電力的生產(chǎn)必須集中統(tǒng)一，有統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一的調(diào)度管理，統(tǒng)一的生產(chǎn)和銷售。電力生產(chǎn)的特點3、快速性：電力系統(tǒng)中各元件〔包括設(shè)備、線路等〕的投入或切除，幾乎在瞬間就能完成。電力系統(tǒng)運行方式的改變過程也非常短促。因此。電力系統(tǒng)除了生產(chǎn)技術(shù)人員必須具備相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)外，還必須有相當(dāng)完善的保護和自動裝置，才能確保系統(tǒng)平安可靠地運行。電壓的有關(guān)概念1、電壓等級的劃分說起電壓等級的劃分，就要從電力網(wǎng)談起，電力網(wǎng)是由各電壓等級的輸電線路和各種類型的變電所連接而成的網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)按其在電力系統(tǒng)中的作用不同，分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)是以高壓電甚至超高電壓將發(fā)電廠與變電所或變電所之間連接起來的送電網(wǎng)絡(luò)，所以又可稱為電力網(wǎng)中的主網(wǎng)架。直接將電能送到用戶的網(wǎng)絡(luò)稱為配電網(wǎng)。配電網(wǎng)的電壓視用戶的需要而定，因此，配電網(wǎng)中又分為高壓電壓的有關(guān)概念配電網(wǎng)〔指35KV及以上電壓〕、中壓配電網(wǎng)〔指10KV、6KV等電壓〕及低壓配電網(wǎng)〔指380V/220V電壓〕。2、高壓、低壓與平安電壓根據(jù)有關(guān)規(guī)定，按平安管理要求，電氣設(shè)備的電壓分類如下：高壓：指電氣設(shè)備對地電壓在1000V以上者低壓：指電氣設(shè)備對地電壓在1000V以下者。電壓的有關(guān)概念平安電壓：指人體較長時間接觸而不致發(fā)生觸電危險的電壓。我國對工頻平安電壓規(guī)定了一下五個等級，即42V、36V、24V、12V及6V。其使用場合規(guī)定如下：42V：用于三類手持式電開工具。36V、24V：用于一般場所的平安燈或手提燈。電壓的有關(guān)概念12V：用于特別潮濕的場所及在金屬容器內(nèi)使用的照明燈。6V：用于水下工作的照明燈。3、我國低壓供電系統(tǒng)都是采用三相四線制380V/220V供電，其優(yōu)點就是可以獲得380V的線電壓，又可獲得220V的相電壓，而高壓系統(tǒng)多采用6、10、35、110、220、330、500〔直流三峽供華南、華東用〕、750〔西北地區(qū)用〕、1000〔KV〕等。供電電能指標(biāo)1、電力負荷的分類對發(fā)電、供電及用電而言，電力負荷分為四種。發(fā)電負荷：是發(fā)電廠的發(fā)電機向電網(wǎng)提供的電力。供電負荷：是發(fā)電負荷扣除廠用電的廠變損耗、線路損耗后的負荷。線損負荷：是電力網(wǎng)在電力輸送和分配過程中的各種損耗的總和。供電電能指標(biāo)用電負荷：是用戶實際使用的負荷。2、功率的概念負荷的計算就是功率的計算，關(guān)于功率的概念有三個。有功功率〔P〕：指有功負荷，單位為KW。無功功率〔Q〕：指無功負荷，單位為kvar視在功率〔S〕：是P和S構(gòu)成的，單位為KVA。供電電能指標(biāo)三者關(guān)系如下：SPQΦ供電電能指標(biāo)3、衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)電壓、頻率、波形、三相電壓的對稱性等。供電電能的質(zhì)量指標(biāo)包括三項技術(shù)指標(biāo)和一項運行調(diào)度指標(biāo)。電壓指標(biāo)：發(fā)電廠的220kV母線和500kV變電站的中壓側(cè)母線在正常運行方式情況下，電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0%—+10%；異常運行方式時為系統(tǒng)額定電壓的-5%—+10%。供電電能指標(biāo)220kV變電站的220kV母線、發(fā)電廠和220kV變電站的110kV—35kV母線在正常運行方式情況下，電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的-3%—+7%；異常運行方式時為系統(tǒng)額定電壓的±10%。帶地區(qū)供電負荷的變電站和發(fā)電廠〔直屬〕的10〔6〕kV母線正常運行方式下的電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0%—+7%。頻率指標(biāo)：我國規(guī)定，供電系統(tǒng)的頻率標(biāo)稱值為50HZ。供電電能指標(biāo)運行中允許偏差的絕對值不應(yīng)大于以下要求：a、電力網(wǎng)容量在3000MW及以上者：±0.2HZ；b、電力網(wǎng)容量在3000MW以下者：±0.5HZ；波形及三相電壓對稱性電力網(wǎng)上的工頻電壓是準(zhǔn)確的正弦波形，三相電壓應(yīng)相等且相位上互差120°供電電能指標(biāo)可靠性的要求：35KV及以上系統(tǒng)，每年停電不超過一次；10KV系統(tǒng)每年停電不超過三次；對重要用戶的停電應(yīng)提前七日通知。電流的有關(guān)概念1、電流：在電路中電荷有規(guī)那么的運動成為電流。大小和方向不隨時間變化的電流，成為直流電流，用“DC〞或“-〞表示。大小和方向隨時間變化的電流，成為交流電流，用字母“AC〞或“~〞表示。電流的計算：單相：P=UIcosφ；三相：P=1.732UIcosφ；三相交流電定義：三個具有相同頻率、相同振幅，但在相位上彼此相差120°的正弦交流電壓、電流或電動勢，統(tǒng)稱為三相交流電。三相交流電習(xí)慣上稱為A、B、C三相。按照國標(biāo)規(guī)定：交流供電系統(tǒng)的電源A、B、C三相分別用L1、L2、L3表示，其相色的顏色分別以黃色、綠色和紅色表示。交流供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備接線端子的三相分別用U、V、W。三相交流電2、相序：是指三相交流電在某一確定時間內(nèi)到達最大值或零值時，相位排列的先后順序，簡稱相序。相序一般分為正相序和負相序；正相序即A-B-C，反之A、C、B那么為負相序。日常生活中的三相交流電動機存在反轉(zhuǎn)，任意調(diào)兩相就可以正轉(zhuǎn)。3、星形接線和三角形接線線電壓：指相與相之間的電壓。相電壓：指電源的每相繞組或每相負載兩端的電壓。三相交流電一般來說，負載接到三相電源上去，有星形和三角形兩種連接方式，負載以何種方式與三相電源連接，主要是根據(jù)負載的額定電壓和電源電壓來決定的。負載的星形連接：將三相負載的一端分別接到三相電源的三條相線上，另一端接在中性線上，用Y表示。線電壓等于1.732倍的相電壓。負載的三角形連接：將三相負載依次連接在三相電源的兩根相線之間，用D表示。線電壓等于相電壓。常用的電氣設(shè)備1、電流互感器：電流互感器是一種將高電壓系統(tǒng)中的電流或抵押系統(tǒng)中的大電流變成低電壓標(biāo)準(zhǔn)小電流的電流變換裝置。電流互感器二次額定電流一般都是5A，經(jīng)常叫CT，國際標(biāo)準(zhǔn)叫TA。電流互感器的作用：1〕、使測量儀表、繼電保護裝置與電力系統(tǒng)高壓電路隔離，從而保證了測量工作的平安性、可靠性，并降低了儀表、繼電器等的絕緣要求。2〕、由于電流互感器二次額定電流均為5A，從而使儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化，并降低了儀表的本錢。3〕、二次回路中可同時串接幾種儀表〔有功表和無功表〕的電流線圈，從而簡化了儀表的接線。4〕、由于儀表等接在電流互感器二次側(cè)，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，不致因故障電流沖擊直接造成儀表損壞。常用的電氣設(shè)備電流互感器二次側(cè)不允許開路運行。二次側(cè)開路的危害：1〕、二次側(cè)將產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓，危及設(shè)備絕緣和人身平安；2〕、鐵芯損耗增加，嚴重發(fā)熱，可能燒毀電流互感器；3〕、計量不準(zhǔn)，而且由于二次側(cè)開路致使鐵芯中產(chǎn)生剩磁，即使修復(fù)了二次回路，仍會使測量誤差增大。4〕、電流表指示異常，從而失去對電流的監(jiān)視或造成假象；還會使電流繼電器無法正常工作，致使繼電保護裝置失去保護作用及造成越級跳閘。2、電壓互感器：是一種將電力系統(tǒng)的高電壓變換為可供儀表使用的標(biāo)準(zhǔn)低電壓的儀用變壓器。其二次側(cè)額定電壓為100V，經(jīng)常叫PT，國際標(biāo)準(zhǔn)叫TV。作用：1〕、將一次側(cè)高壓隔離開，降低了儀表的絕緣水平和表耗功率。2〕、由于電壓互感器二次額定電壓都是100V，從而使儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化，并可降低儀表本錢。常用的電氣設(shè)備倍率計算：倍率=PT變比*CT變比〔在計算電量時用〕。3、變壓器3.1、按冷卻方式分：油浸式變壓器，如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、油浸水冷、強迫油循環(huán)和水內(nèi)冷等；干式變壓器，依靠空氣對流進行冷卻。目前室內(nèi)使用的電力變壓器，通常采用風(fēng)機進行冷卻；充氣式變壓器，用特殊氣體〔SF6〕代替變壓器油散熱，如六氟化硫變壓器；蒸發(fā)冷卻變壓器，用特殊液體代替變壓器有絕緣散熱；3.2、三相變壓器的結(jié)構(gòu)、鐵芯，是變壓器的磁路局部，為了減少渦流和磁滯損耗，鐵芯多采用厚度為0.35~0.5mm且兩側(cè)涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。鐵芯的接地，變壓器在運行中鐵芯以及固定鐵芯的金屬結(jié)構(gòu)、零件等，均處在強電場中，在電場作用下，它具有較高的對地點位，會產(chǎn)生斷續(xù)的放電現(xiàn)象，因此，必須將鐵芯和固定鐵芯、繞組等金屬零部件都可靠接地，使它們常用的電氣設(shè)備與油箱同處于地電位。鐵芯通常都采用一點接地。鐵芯的硅鋼片相互之間是絕緣的，這是為了防止產(chǎn)生較大的渦流，因此切不可以將所有的硅鋼片都接地，否那么將造成較大的渦流而使鐵芯發(fā)熱。3.3、變壓器的繞組繞組是變壓器的電路局部，與電源連接的繞組稱為一次繞組，與負載連接的繞組稱為二次繞組。3.4變壓器空載損耗指變壓器空載運行時的功率損耗，是變壓器的鐵芯損耗，簡稱鐵損。3.5變壓器短路損耗指變壓器作短路試驗時的功率損耗，是變壓器的繞組損耗，簡稱銅損。3.6變壓器并列運行是指兩臺或兩臺以上變壓器一次側(cè)接在同一電源上，二次側(cè)連接在一起共同負擔(dān)負荷的供電。變壓器并列運行應(yīng)滿足的條件：常用電氣設(shè)備1〕繞組接線組別相同；2〕變壓比差值不得超過±0.5%；3〕阻抗電壓值相差不得超過±10%；4〕兩臺變壓器的容量比不應(yīng)超過3：1；3.7變壓器的調(diào)壓裝置為了使配電系統(tǒng)得到穩(wěn)定的電壓，必要時需對變壓器進行電壓調(diào)整。目前變壓器調(diào)整電壓的方法是在高壓側(cè)繞組設(shè)置分接，以切除或增加一局部繞組，從而改變變壓器的變壓比，到達調(diào)壓的目的，這種調(diào)壓裝置叫分接開關(guān)，俗稱“分接頭〞。變壓器調(diào)壓方式通常分為無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。當(dāng)二次側(cè)不帶負載，一次又與電網(wǎng)斷開時的調(diào)壓是無勵磁調(diào)壓〔無載調(diào)壓〕；在帶二次負載下的調(diào)壓是有載調(diào)壓。3.8變壓器運行的溫度要求油浸式變壓器絕緣等級一般為A級，其最高工作溫度為105℃，常用電氣設(shè)備上層油溫不得超過85℃；干式變壓器為真空樹脂澆注，絕緣等級一般為F級，其最高工作溫度為155℃，繞組溫度可達110℃。3.9變壓器的絕緣油油浸式變壓器油箱內(nèi)充滿了絕緣油，俗稱變壓器油。在油浸式變壓器中主要起絕緣、散熱及滅弧作用。4、高壓斷路器4.1在規(guī)定的使用條件下，可切合正常運行下的負荷電流，當(dāng)有短路故障發(fā)生時，在繼電保護裝置的作用下，可切斷短路故障電流。在高壓供配電系統(tǒng)中，切斷短路電流時，要產(chǎn)生強烈的電弧，因此高壓短路器必須具有可靠的滅弧裝置，是能夠?qū)崿F(xiàn)控制與保護雙重作用的電器。按其使用的場所不同分為戶內(nèi)式和戶外式；按滅弧介質(zhì)的不同，可分為油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器和固體產(chǎn)氣斷路器等。額定開斷電流，指短路器在額定電壓下能可靠切斷的最大電流。常用電氣設(shè)備◆額定電流，指斷路器允許長期通過的最大電流，在此電流下運行，其各部件的溫升不應(yīng)超標(biāo)?！魟臃€(wěn)定電流，指當(dāng)斷路器在閉合狀態(tài)時，所允許通過的最大短路電流。動穩(wěn)定電流說明了斷路器承受電動力的能力，由導(dǎo)電部位的機械強度決定。◆熱穩(wěn)定電流，指當(dāng)斷路器有電流通過時，就會產(chǎn)生熱量，其熱量與電流的平方成正比。假設(shè)設(shè)計結(jié)構(gòu)觸頭調(diào)節(jié)壓力不合理，將導(dǎo)致觸頭熔焊。因此規(guī)定了短路器在某一段時間內(nèi)所允許通過的最大電流，此電流即是熱穩(wěn)定電流。國標(biāo)規(guī)定的時間為2s。4.2SF6斷路器是利用SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)的一種斷路器，目前最流行。SF6是一種無色、無味、無毒且不易燃的惰性氣體。SF6是液化氣體，當(dāng)其密度不變時，絕緣強度保持恒定，而與溫度無關(guān)，故密度確定了設(shè)備的絕緣水平。滅弧原理：斷路器在正常運行時，靜觸頭和滅弧室中的壓氣活塞是相對固定不動。當(dāng)斷路器跳閘時，裝有動觸頭和絕緣噴嘴的汽缸由常用電氣設(shè)備斷路器操動機構(gòu)通過兩岸帶動，離開靜觸頭，造成汽缸與活塞的相對運動，壓縮SF6并通過噴嘴吹弧，從而使電弧迅速熄滅。4.3真空斷路器是利用真空〔氣壓0.01~0.000001Pa〕滅弧的一種新斷路器。其觸頭裝在真空滅弧室內(nèi)，在無機械力作用時，其動觸頭始終保持閉合狀態(tài)，當(dāng)動導(dǎo)電桿在外力作用下向外運動時，觸頭才分開。由于真空滅弧室內(nèi)不存在空氣游離問題，所以真空斷路器的觸頭斷開時很難產(chǎn)生電弧，但會使電路中出現(xiàn)極高的過電壓。因此，真空不宜是絕對真空，實際上能在觸頭斷開時因高電場發(fā)射和熱電發(fā)射產(chǎn)生一點電弧，它能在電流第一次過零時熄滅。這樣燃弧時間既短〔至多半個周期〕，又致不產(chǎn)生很高的過電壓。5、高壓隔離開關(guān)簡稱高壓刀閘，是一種沒有滅弧裝置的高壓電器，主要用途是隔離電源。常用電氣設(shè)備它在合閘狀態(tài)下，可以可靠地通過正常的負荷電流和故障電流；而在分閘狀態(tài)下，有著明顯的斷口，從而使電氣設(shè)備與電源隔離。它不能帶負荷拉、合閘，只能在與之串聯(lián)的斷路器分閘的情況下才能操作。隔離開關(guān)的操作范圍：▲分、合電壓互感器、避雷器；▲分、合母線充電電流；▲分、合一定容量的變壓器空載電流〔≤2A〕；▲分、合一定長度電纜或架空線路空載電流〔≤5A〕；6、絕緣子絕緣子是一種電隔離設(shè)備，能夠保證電力設(shè)備良好的絕緣效果。絕緣子按照結(jié)構(gòu)可以分為：上下壓絕緣子、懸式絕緣子、防污型絕緣子和套管絕緣子。這四種絕緣子應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，有不同的使用限制和條件，對調(diào)控元件的保護作用也是不相同的。絕緣子不僅承受承重的機械負荷導(dǎo)線和金屬附件的重量，還必須承受惡劣天氣情況下的風(fēng)載荷、雪載荷、導(dǎo)線舞動以及運輸安裝過程中操作不當(dāng)引起的沖擊負荷，承受著重大的負荷。常用的電氣設(shè)備從電氣角度來說，絕緣子不僅要使導(dǎo)線與地絕緣，還必須耐受雷電和開關(guān)操作引起的過電壓沖擊，嚴重的電壓沖擊。當(dāng)因電壓沖擊而發(fā)生閃絡(luò)時引起的局部過熱，不會導(dǎo)致絕緣子爆裂。主要作用：用來支持和固定祼載流導(dǎo)體，并使裸載流導(dǎo)體與地絕緣，或使裝置中處于不同電位的載流導(dǎo)體之間絕緣。7、避雷器與避雷針：避雷器：避雷器實際上是一種非線性極好的電阻，在高電壓下電阻很小