范文一：电工必知电气基础知识大全

电工必知电气基础知识大全 电气是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。是以电能、电气设备和电气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转换、利用和研究三方面，包括基础理论、应用技术、设施设备等。 1、有功功率——在交流电能的发输用过程中，用于转换成电磁形式的那部分能量叫做有功 2、无功功率——在交流电能的发输用过程中，用于电路内电磁场交换的那部分能量叫做无功 3、电力系统—— 由发电机、配电装置、升压和降压变电所、电力线路及电能用户所组成的整体称为电力系统。中性点位移:在三相电路中，电源电压三相负载对称的情况下，如果三相负荷也对称，那么不管有无中性点，中性点的电压均为零。但如果三相负载不对称，且无中性线或中性线阻抗较大，那么中性点就会出现电压，这种现象称为中性点位移现象。 4、操作过电压——因断路器分合操作及短路或接地故障引起的暂态电压升高，称为操作过电压。 5、谐振过电压——因断路器操作引起电网回路被分割或带铁芯元件趋于饱和，导致某回路感抗和容抗符合谐振条件，可能引起谐振而出现的电压升高，称为谐振过电压。 6 、电气主接线——主要是指在发电厂、变电所、电力系统

中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。 7、双母线接线——它具有两组母线:工作母线I和备用母线l。每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别接至两组母线，母线之间通过母线连络断路器(简称母联)连接，称为双母线接线。 8 、一个半断路器接线——每两个元件(出线或电源)用三台断路器构成一串接至两组母线，称为一个半断路器接线，又称3/2接线。 9、厂用电——发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。 10、厂用电率——厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一。 11、经常负荷——每天都要经常连续运行使用的电动机。 12、不经常负荷——只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷。 13、连续负荷——每次连续运转2h以上的负荷; 14、短时负荷——每次仅运转10—120min的负荷; 15、断续负荷——反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷。 16 、电动机的自起动——厂用系统中正常运行的电动机，“当其供电母线电压突然消失或显著降低时，若经过短时间(一般在0.5—1.5s)在其转速末

下降很多或尚未停转以前，厂用母线电压又恢复正常(如电源故障排除或备用电源自动投入)，电动机就会自行加速，恢复到正常运行，这一过程称为电动机的自起动。 17、失磁——同步发电机突然部分的或全部的失去励磁称为失磁。 18、励磁控制系统——由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁控制系统。 19、自并励静止励磁系统——采用接于发电机出口的变压器。(称为励磁变压器)作为励磁电源，经硅整流后供给发电机励磁。因励磁变压器并联在发电机出口，故这种励磁方式称为则称为自并励方式，励磁变压器、整流器等都是静止元件，故又称其为自并励静止励磁系统。 20、互感器——是电力系统中测量仪表、继电保护和自动装置等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器作用是将高电压、大电流按比例变成低电压和小电流。 21、六氟化硫断路器——采用具有优良灭弧性能和绝缘性能的SFe气体作灭弧介质的断路器，称为SF 6断路器。它具有开断能力强、体积小等特点，但结构较复杂，金属消耗量大、价格较贵。 22 、真空断路器——利用真空的高介质强度来灭弧的断路器，称真空断路器。此种断路器具有灭弧速度快、触头材料不易氧化、寿命长、体积小等特点。 23、工作接地——是为了保证电力系统正常运行所需要的接地。例如中性点直接接地系统中的变压器中性点接地，其作用是稳定电网对地电位，从而可使对地绝缘降低。

24、防雷接地——是针对防雷保护的需要而设置的接地。例如避雷针(线)、避雷器的接地，目的是使雷电流顺利导入大地，以利于降低雷过电压，故又称为过电压保护接地。 25、保护接地——也称安全接地，是为了人身安全而设置的接地，即电气设备的外壳(包括电缆皮)必须接地，以防外壳带电危及人身安全。 26 、仪控接地——发电厂的热力控制系统、数据采集系统、计算机监控系统、晶体管或微机型继电保护系统和远动通信系统等，为了稳定电位、防止干扰而设置的接地。仪控接地亦称电子系统接地。 27、接地电阻——是指电流经接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。 28、电压——单位正电荷由高电位移向低电位时，电场力对它所做的功叫电压。 29、电流——_就是大量电荷在电场力的作用下有规则地定向运动的物理现象。 30、电阻——当电流通过导体时会受到阻力，这是因为自由电子在运动中不断与导体内的原子、分子发生碰撞，使自由电子受到一定阻力。导体对电流产生的这种阻力叫电阻。 31、电动机的额定电流——就是该台电动机正常连续运行的最大工作电流。 32、电动机的功率因数——就是额定有功功率与额定视在功率的比值 33、电动机的额定电压——就是在额定工作方式时的线电压。 34.电动机的额定功率——是指在额定工况下工作时，转轴所能输出的机械功率。 35.电动机的额定转速——是指其在额定电压、额定频率及额定负载时的转速。 36.

电力系统振荡—— 由于发电厂引出线或线路开关故障、跳闸等原因，使电阿系统动态稳定受到破坏引起频率表指示异常，负荷表、电压表大幅度摆动的不稳定现象称为电力系统振荡。 37.保护接地——把电气设备金属外壳、框架等通过接地装置与大地可靠地连结;在电源中性点不接地系统中，它是保护人身安全的重要措施。 38.保护接零——在中性点接地系统中，把电气设备的金属外壳、框架等与中性点引出中线相连接，同样也是保护人身安全的重要措施。 39.母线——母线起着汇集和分配电能作用，又称汇流排。在原理上它是电路中的一个电气节点，它决定了配电装置设备的数量，并表明以什么方式来连接发电机、变压器和线路，以及怎样与系统连接来完成输配电任务。 40.短路——三相电路中，相与相和相与地之间经小阻抗或直接连接，从而导致电路中的电流剧增，这种现象叫做短路。 41.线电压——三相电路中，不管哪一种结线方式都有三根相线引出，把相线之间的电压称为线电压。 42.自动重合闸——当线路发生故障，断路器跳闸后，能够不用人工操作而进行自动重新合闸的装置。 43.击穿电压——绝缘介质击穿时，施加在介质两端的电压称为击穿电压。电工必备电气基础知识1、左零右火2、三相五线制用颜色黄、绿、红、淡蓝色分别表示U、V、W、N 保护接地线双颜色(PE)3、变压器在运行中，变压器各相电流不应超过额定电流;最大不平衡电流不得超过额定电流的

25%。变压器投入运行后应定期进行检修。4、同一台变压器供电的系统中，不宜保护接地和保护接零混用。5、电压互感器二次线圈的额定电压一般为100V。6、电压互感器的二次侧在工作时不得短路。因短路时将产生很大的短路电流，有可能烧坏互感器，为此电压互感器的一次，二次侧都装设熔断器进行保护。7、电压互感器的二次侧有一端必须接地。这是为了防止一，二次线圈绝缘击穿时，一次高压窜入二次侧，危及人身及设备的安全。8、电流互感器在工作时二次侧接近于短路状况。二次线圈的额定电流一般为5A9、电流互感器的二次侧在工作时决不允许开路，10、电流互感器的二次侧有一端必须接地，防止其一、二次线圈绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧。11、电流互感器在联接时，要注意其一、二次线圈的极性，我国互感器采用减极性的标号法。12、安装时一定要注意接线正确可靠，并且二次侧不允许接熔断器或开关。即使因为某种原因要拆除二次侧的仪表或其他装置时，也必须先将二次侧短路，然后再进行拆除。13、低压开关是指1KV以下的隔离开关、断路器、熔断器等等14、低压配电装置所控制的负荷，必须分路清楚，严禁一闸多控和混淆。15、低压配电装置与自备发电机设备的联锁装置应动作可靠。严禁自备发电设备与电网私自并联运行。16、低压配电装置前后左右操作维护的通道上应铺设绝缘垫，同时严禁在通道上堆放其他物品。17、接设备时:先接设备，

后接电源。18、拆设备时:先拆电源，后拆设备。19、接线路时:先接零线，后接火线。20、拆线路时:先拆火线，后拆零线。21、低压熔断器不能作为电动机的过负荷保护。22、熔断器的额定电压必须大于等于配电线路的工作电压。23、熔断器的额定电流必须大于等于熔体的额定电流。24、熔断器的分断能力必须大于配电线路可能出现的最大短路电流。25熔体额定电流的选用，必须满足线路正常工作电流和电动机的起动电流。26、对电炉及照明等负载的短路保护，熔体的额定电流等于或稍大于负载的额定电流。27、对于单台电动机，熔体额定电流?(1.5-2.5)电机额定电流28、熔体额定电流在配电系统中，上、下级应协调配合，以实现选择性保护目的。下一级应比上一级小。29、瓷插式熔断器应垂直安装，必须采用合格的熔丝，不得以其他的铜丝等代替熔丝。30、螺旋式熔断器的电源进线应接在底座的中心接线端子上，接负载的出线应接在螺纹壳的接线端子上。31、更换熔体时，必须先将用电设备断开，以防止引起电弧32熔断器应装在各相线上。在二相三线或三相四线回路的中性线上严禁装熔断器33、熔断器主要用作短路保护34、熔断器作隔离目的使用时，必须将熔断器装设在线路首端。35、熔断器作用是短路保护。隔离电源，安全检修。36、刀开关作用是隔离电源，安全检修。37、胶盖瓷底闸刀开关一般作为电气照明线路、电热回路的控制开关，也可用作分支电路的配电

开关38、三极胶盖闸刀开关在适当降低容量时可以用于不频繁起动操作电动机控制开关，39、三极胶盖闸刀开关电源进线应按在静触头端的进线座上，用电设备接在下面熔丝的出线座上。40、刀开关在切断状况时，手柄应该向下，接通状况时，手柄应该向上，不能倒装或平装，41、三极胶盖闸刀开关作用是短路保护。隔离电源，安全检修。42、低压负荷开关的外壳应可靠接地。43、选用自动空气开关作总开关时，在这些开关进线侧必须有明显的断开点，明显断开点可采用隔离开关、刀开关或熔断器等。44、熔断器的主要作用是过载或短路保护。45、电容器并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。46、46、改善功率因数的措施有多项，其中最方便的方法是并联补偿电容器。47、墙壁开关离地面应1.3米、墙壁插座0.3米48、拉线开关离地面应2-3米49电度表离地面应1.4—1.8米50、进户线离地面应2.7米51、路，一，二级公路，电车道，主要河流，弱电线路，特殊索道等，不应有接头。52、塑料护套线主要用于户内明配敷设，不得直接埋入抹灰层内暗配敷设。53、导线穿管一般要求管内导线的总截面积(包括绝缘层)不大于线管内径截面积的40,。54、管内导线不得有接头，接头应在接线盒内;不同电源回路、不同电压回路、互为备用的回路、工作照明与应急照明的线路均不得装在同一管内。55、管子为钢管(铁管)时，同一交流回路的导线必

须穿在同一管内，不允许一根导线穿一根钢管。56、一根管内所装的导线不得超过8根。57、管子为钢管(铁管)时，管子必须要可靠接地。58、管子为钢管(铁管)时，管子出线两端必须加塑料保护套。59、导线穿管长度超过30米(半硬管)其中间应装设分线盒。60导线穿管长度超过40米(铁管)其中间应装设分线盒。61、导线穿管，有一个弯曲线管长度不超过20米。其中间应装设分线盒。62、导线穿管，有二个弯曲线管长度不超过15米。其中间应装设分线盒。63、导线穿管，有三个弯曲线管长度不超过8米。其中间应装设分线盒。64、在采用多相供电时，同一建筑物的导线绝缘层颜色选择应一致，即保护导线(PE)应为绿/黄双色线，中性线(N)线为淡蓝色;相线为65、L1,黄色、L2,绿色、L3,红色。单相供电开关线为红色，开关后一般采用白色或黄色。66、导线的接头位置不应在绝缘子固定处，接头位置距导线固定处应在0.5米以上，以免妨碍扎线及折断。

范文二：电气基础知识

300 004608 1. 涡流是怎样产生的?有何利弊?

答：置于变化磁场中的导电物体内部将产生感应电流，以反抗磁通的变化，这种电流以磁通的轴线为中心呈涡旋形态，故称涡流。

在电机中和变压器中，由于涡流存在，将使铁芯产生热损耗，同时，使磁场减弱，造成电气设备效率降低，容量不能充分利用，所以，多数交流电气设备的铁芯，都是用0.35或0.5毫米厚的硅钢片迭成，涡流在硅钢片间不能穿过，从而减少涡流的损耗。

涡流的热效应也有有利一面，如可以利用它制成感应炉冶炼金属，可制成磁电式、感应式电工仪表，还有电度表中的阻尼器，也是利用磁场对涡流的力效应制成的。

2. 什么是趋表效应?趋表效应可否利用?

答：当直流电流通过导线时，电流在导线截面分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面的分布是不均匀的，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。

考虑到交流电的趋表效应，为了有效地节约有色金属和便于散热，发电厂的大电流母线常用空心的槽形或菱形截面母线。高压输配电线路中，利用钢芯铝线代替铝绞线，这样既节约了铝导线，又增加了导线的机械强度。

趋表效应可以利用，如对金属进行表面淬火，对待处理的金属放在空心导线绕成的线圈中，线圈中通过高频电流，金属中就产生趋于表面的涡流，使金属表面温度急剧升高，达到表面淬火的目的。

3. 什么是正弦交流电?为什么普遍采用正弦交流电?

答：正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规律变化，这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。

交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压可以减少线路损耗。而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利安全，又能降低对设备的绝缘要求。此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单，造价低廉，维护简便等优点。在有些地方需要使用直流电，交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电，所以交流电目前获得了广泛地应用。

4. 什么是交流电的周期、频率和角频率?

答：交流电在变化过程中，它的瞬时值经过一次循环又变化到原来瞬时值所需要的时间，即交流电变化一个循环所需的时间，称为交流电的周期。

周期用符号T表示，单位为秒。周期越长交流电变化越慢，周期愈短，表明愈快。 交流电每秒种周期性变化的次数叫频率。用字母F表示，它的单位是周/秒，或者赫兹，用符号Hz表示。它的单位有赫兹，千赫、兆赫。

角频率与频率的区别在于它不用每秒钟变化的周数来表示交流电变化的快慢，而是用每秒种所变化的电气角度来表示。交流电变化一周其电角变化为360，360等于2π弧度，所以角频率与同期及频率的关系为。

1. 什么是交流电的相位，初相角和相位差?

答：交流电动势的波形是按正弦曲线变化的，其数学表达式为：e=EmSinωt。

上式表明在计时开始瞬间导体位于水平面时的情况。如果计时开始时导体不在水平面上，而是与中性面相差一个角，那么在t=0时，线圈中产生的感应电势为E=Emsinψ。

若转子以ω角度旋转，经过时间t后，转过ωt角度，此时线圈与中性面的夹角为：(ωt+ψ) 上式为正弦电势的一般表达式，也称作瞬时值表达式。式中：

ωT+ψ -----------------相位角，即相位;

ψ ---------------初相角，即初相。表示t=0时的相位。

在一台发电机中，常有几个线圈，由于线圈在磁场中的位置不同，因此它们的初相就不同，但是它们的频率是相同的。另外，在同一电路中，电压与电流的频率相同，但往往初相也是不同的，通常将两个同频率正弦量相位之差叫相位差。

2. 简述感抗、容抗、电抗和阻抗的意义。

答：交流电路的感抗，表示电感对正弦电流的限制作用。在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称作感抗。用符号X表示。XL=U/I=ωL=2πfL。

上式表明，感抗的大小与交流电的频率有关，与线圈的电感有关。当f一定时，感抗XL与电感L成正比，当电感一定时，感抗与频率成正比。感抗的单位是欧姆。

纯电容交流电路中，电压与电流有效值的比值称做容抗，用符号XC表示。即：XC=U/I=1/2πfC。

在同样的电压作用下，容抗XC越大，则电流越小，说明容抗对电流有限制作用。容抗和电压频率、电容器的电容量均成反比。因频率越高，电压变化越快，电容器极板上的电荷变化速度越大，所以电流就越大;而电容越大，极板上储存的电荷就越多，当电压变化时，电路中移动的电荷就越多，故电流越大。

容抗的单位是欧姆。

应当注意，容抗只有在正弦交流电路中才有意义。另外需要指出，容抗不等于电压与电流的瞬时值之比。

3. 交流电的有功功率、无功功率和视在功率的意义是什么?

答：电流在电阻电路中，一个周期内所消耗的平均功率叫有功功率，用P表示，单位为瓦。

储能元件线圈或电容器与电源之间的能量交换，时而大，时而小，为了衡量它们能量交换的大小，用瞬时功率的最大值来表示，也就是交换能量的最大速率，称作无功功率，用Q表示，电感性无功功率用QL表示，电容性无功功率用QC表示，单位为乏。

在电感、电容同时存在的电路中，感性和容性无功互相补偿，电源供给的无功功率为二者之差，即电路的无功功率为：Q=QL-QC=UISinφ。

4. 什么叫有功?什么叫无功?

答：在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形式的那部分能量叫有功。用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。

5. 什么是功率因数?提高功率因数的意义是什么?提高功率因数的措施有哪些?

答：功率因数COSφ，也叫力率，是有功功率和视在功率的比值，即COS=P/S。在一定的额定电压和额定电流下，功率因数越高，有功所占的比重越大，反之越低。

发电机的额定电压，电流是一定的，发电机的容量即为它的视在功率，如果发电机在额定容量下运行，其输出的有功功率的大小取决于负载的功率因数，功率因数低时，发电机的输出功率低，其容量得不到充分利用。

功率因数低，在输电线路上将引起较大的电压降和功率损耗。因当输电线输送功率一定时，线路中电流与功率因数成反比即I=P/COSφ，当功率因数降低时，电流增大，在输电线电阻电抗上压降增大，使负载端电压过低，严重时，影响设备正常运行，用户无法用电。此外，电阻上消耗的功率与电流平方成反比，电流增大要引起线损增加。

提高功率因数的措施有：

合理地选择和使用电气设备，用户的同步电动机可以提高功率因数，甚至可以使功率因数为负值，即进相运行。而感应电动机功率因数很低，尢其是空载和轻载运行时，所以应该避免感应电动机空载或轻载运行。

安装并联补偿电容器或静止补偿等设备，使电路中总的无功功率减少。

6. 什么是三相交流电源?它和单相交流电比有何优点?

答：由三个频率相同，振幅相等，相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。它是由三相交流发电机产生的。日常生活中所用的单相交流电，实际上是由三相交流电的一相提供的，由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。

三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。例如：制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料，而且构造简单，性能优良，又如，由同样材料所制造的三相电机，其容量比单

相电机大50%，在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%，而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。

1. 对称的三相交流电路有何特点?

答：对称的三相交流电路中，相电势、线电势、线电压、相电压、线电流、相电流的大小分别相等，相位互差120度，三相各类量的向量和、瞬时值之和均为零。

三相绕组及输电线的各相阻抗大小和性质均相同。

在星形接线中，相电流和线电流大小、相位均相同。线电压等于相电压的√3倍，并超前于有关的相电压30 度。

在三角形接线中，相电压和线电压大小、相位均相同。线电流等于相电流的√3倍，并滞后于有关的相电流30度。

三相总的电功率等于一相电功率的3倍且等于线电压和线电流有效值乘积的√3倍，不论是星形接线或三角形接线。

2. 什么叫串联谐振、并联谐振，各有何特点?

答：在电阻、电感和电容的串联电路中，出现电路的端电压和电路总电流同相位的现象，叫做串联谐振。

串联谐振的特点是：电路呈纯电阻性，端电压和总电流同相，此时阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，因此串联谐振也称电压谐振。 在电力工程上，由于串联谐振会出现过电压、大电流，以致损坏电气设备，所以要避免串联谐振。

在电感线圈与电容器并联的电路中，出现并联电路的端电压与电路总电流同相位的现象，叫做并联谐振。

并联谐振电路总阻抗最大，因而电路总电流变得最小，但对每一支路而言，其电流都可能比总电流大得多，因此电流谐振又称电流谐振。

并联谐振不会产生危及设备安全的谐振过电压，但每一支路会产生过电流。

3. 导体电阻与温度有什么关系?

答：导体电阻值的大小不但与导体的材料以及它本身的几何尺寸有关，而且还与导体的温度有关。一般金属导体的电阻值，随温度的升高而增大。

1. 什么是相电流、相电压和线电流、线电压?

答：由三相绕组连接的电路中，每个绕组的始端与末端之间的电压叫相电压。各绕组始端或末端之间的电压叫线电压。各相负荷中的电流叫相电流。各断线中流过的电流叫线电流。

2. 什么叫集肤效应?

答：在交流电通过导体时，导体截面上各处电流分布不均匀，导体中心处密度最小，越靠近导体的表面密度越大，这种趋向于沿导体表面的电流分布现象称为集肤效应。

3. 避雷器是怎样保护电器设备的?

答：避雷器是与被保护设备并联的放电器。正常工作电压作用时，避雷器的内部间隙不会击穿，若是过电压沿导线传来，当出现危及被保护设备绝缘的过电压时，避雷器的内部间隙便被击穿。击穿电压比被保护设备绝缘的击穿电压低，从而限制了绝缘上的过电压数值。

4. 什么是中性点位移现象?

答：在三相电路中电源电压三相对称的情况下，不管有无中性线，中性点的电压都等于零。如果三相负载不对称，且没有中性线或中性线阻抗较大，则三相负载中性点就会出现电压，这种现象成为中性点位移现象。

5. 三相对称电路的功率如何计算?

答：三相对称电路，不论负载接成星形还是三角形，计算功率的公式完全相同： 有功功率：P= U线*I线*COSΦ;

无功功率：P= U线*I线*COSΦ;

视在功率：P= U线*I线。

1. 什么是电源的星形、三角形连接方式?

答：(1)电源的星形连接：将电源的三相绕组的末端X、Y、Z连成一节点，而始端A、

B、C分别用导线引出接到负载，这种接线方式叫电源的星形连接方式，或称为Y连接。 三绕组末端所连成的公共点叫做电源的中性点，如果从中性点引出一根导线，叫做中性线或零线。对称三相电源星形连接时，线电压是相电压的倍，且线电压相位超前有关相电压30°。

(2)电源的三角形连接：将三相电源的绕组，依次首尾相连接构成的闭合回路，再以首端A、B、C引出导线接至负载，这种接线方式叫做电源的三角形连接，或称为△连接。 三角形相连接时每相绕组的电压即为供电系统的线电压。

2. 三相电路中负载有哪些接线方式?

答：在三相电路中的负载有星形和三角形两种连接方式。

负载的星形连接：将负载的三相绕组的末端X、Y、Z连成一节点，而始端A、B、C分别用导线引出接到电源，这种接线方式叫负载的星形连接方式，或称为Y连接。

如果忽略导线的阻抗不计，那么负载端的线电压就与电源端的线电压相等。星形连接有 分有中线和无中线这两种，有中线的低压电网称为三相四线制，无中线的称为三相三线制。星形连接有以下特点：

(1)线电压相位超前有关相电压30°。

(2)线电压有效值是相电压有效值的倍。

(3)线电流等于相电流。

负载的三角形连接：将三相负载的绕组，依次首尾相连接构成的闭合回路，再以首端A、

B、C引出导线接至电源，这种接线方式叫做负载的三角形连接，或称为△连接。它有以下特点：

(1)相电压等于线电压。(2)线电流是相电流的倍。

3. 什么叫做线电压、线电流、相电压、相电流?

答：在三相电路中，线电压为线路上任意两火线之间的电压，用U线表示。 在三相电路中，相电压每相绕组两端的电压，用U相表示。

在三相电路中，流过每相的电流叫相电流，用I相表示。

在三相电路中，流过任意两火线的电流叫线电流，用I线表示。

范文三：电气基础知识

1. 什么是功率因数?提高功率因数的意义是什么?提高功率因数的措施有哪些?

答:功率因数 COSφ,也叫力率,是有功功率和视在功率的比值,即 COS=P/S。在一定的 额定电压和额定电流下, 功率因数越高, 有功所占的比重越大,反之越低。 发电机的额定电 压,电流是一定的, 发电机的容量即为它的视在功率,如果发电机在额定容量下运行, 其输 出的有功功率的大小取决于负载的功率因数, 功率因数低时, 发电机的输出功率低, 其容量 得不到充分利用。

功率因数低,在输电线路上将引起较大的电压降和功率损耗。因当输电线输送功率一定时, 线路中电流与功率因数成反比即 I=P/COSφ,当功率因数降低时,电流增大,在输电线电阻 电抗上压降增大,使负载端电压过低,严重时,影响设备正常运行,用户无法用电。此外, 电阻上消耗的功率与电流平方成反比,电流增大要引起线损增加。

提高功率因数的措施有:

合理地选择和使用电气设备, 用户的同步电动机可以提高功率因数, 甚至可以使 功率因数为负值, 即进相运行。 而感应电动机功率因数很低, 尢其是空载和轻载 运行时, 所以应该避免感应电动机空载或轻载运行。 安装并联补偿电容器或静止 补偿等设备,使电路中总的无功功率减少。

2. 对称的三相交流电路有何特点?

答:对称的三相交流电路中,相电势、线电势、线电压、相电压、线电流、相电 流的大小分别相等, 相位互差 120度, 三相各类量的向量和、 瞬时值之和均为零。 三相绕组及输电线的各相阻抗大小和性质均相同。 在星形接线中, 相电流和线电 流大小、 相位均相同。 线电压等于相电压的√3倍, 并超前于有关的相电压 30 度。 在三角形接线中,相电压和线电压大小、相位均相同。线电流等于相电流的√3倍,并滞后于有关的相电流 30度。三相总的电功率等于一相电功率的 3倍且等 于线电压和线电流有效值乘积的√3倍,不论是星形接线或三角形接线。

3. 什么是相电流、相电压和线电流、线电压?

答:由三相绕组连接的电路中, 每个绕组的始端与末端之间的电压叫相电压。 各 绕组始端或末端之间的电压叫线电压。 各相负荷中的电流叫相电流。 各断线中流 过的电流叫线电流。

4. 三相对称电路的功率如何计算?

答:三相对称电路,不论负载接成星形还是三角形,计算功率的公式完全相同:有功功率:P= U线 *I线 *COSΦ; 无功功率:P= U线 *I线 *COSΦ;

视在功率:P= U线 *I线。

5. 什么是电源的星形、三角形连接方式?

答:(1)电源的星形连接:将电源的三相绕组的末端 X 、 Y 、 Z 连成一节点,而 始端 A 、 B 、 C 分别用导线引出接到负载,这种接线方式叫电源的星形连接方式, 或称为 Y 连接。

三绕组末端所连成的公共点叫做电源的中性点, 如果从中性点引出一根导线, 叫 做中性线或零线。对称三相电源星形连接时,线电压是相电压的 倍,且线电压 相位超前有关相电压 30°。

(2) 电源的三角形连接:将三相电源的绕组, 依次首尾相连接构成的闭合回路, 再以首端 A 、 B 、 C 引出导线接至负载,这种接线方式叫做电源的三角形连接,或 称为△连接。

三角形相连接时每相绕组的电压即为供电系统的线电压。

6. 什么叫同步发电机的额定容量、额定电压、额定电流 ?

答:额定容量是指该台发电机长期安全运行的最大输出功率。

额定电压是该台发电机长期安全工作的最高电压, 发电机的额定电压指的是线电 压。额定电流是该台发电机正常连续运行时的最大工作电流。

15. 什么叫集肤效应?

答:在交流电通过导体时, 导体截面上各处电流分布不均匀, 导体中心处密度最 小, 越靠近导体的表面密度越大, 这种趋向于沿导体表面的电流分布现象称为集 肤效应。发电机空心线棒、主变出线的分裂导线、升压站 CT 和开关之间的空心 导线就充分利用了集肤效应

16. 何谓发电机进相运行?

答:所谓发电机进相运行,是指发电机发出有功而吸收无功的稳定运行状态。 17. 何谓发电机自励磁?

发电机接上容性电荷后, 在系统参数谐振条件下, 即当线路的容抗小于或等于发 电机和变压器感抗时, 在发电机剩磁和电容电流助磁作用下, 发生发电机端电压 与负荷电流同时上升的现象,就是发电机自励磁。

18. 何谓发电机的异步运行?

答:发电机的异步运行指发电机失去励磁后进入稳态的异步运行。 发电机失磁时, 励磁电流逐渐衰减为零, 发电机电动势相应减小, 输出有功功率随之下降, 原动 机输入的拖动转矩大于发电机输出的制动转矩,转子转速增加,功角逐步增大, 这时定子的同步旋转磁场与转子的转速之间出现滑差。 定子电流与转子电流相互 作用,产生异步转矩。与此对应,定、转子之间由电磁感应传送的功率成为异步 功率, 随功角的增大而增大; 同时原动机输入功率随功角增大而减小, 当两者相 等时,发电机进入稳定异步运行状态。

发电机异步运行主要有两个问题, 其一, 对发电机本身有使转子发生过热损坏的危险; 其二, 对系统而言, 此时发电机不仅不向系统提供无功反而要向系统吸收无功, 势必引起系统电压 的显著下降,造成系统的电压稳定水平大大降低。

19. 何谓变压器励磁涌流?

答:变压器励磁涌流是变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。

21. 什么是系统电压监测点、中枢点?电压中枢点一般如何选择?

答:监测电力系统电压值和考核电压质量的节点, 称为电压监测点。 电力系统中 重要的电压支撑节点称为电压中枢点。 因此, 电压中枢点一定是电压监测点, 而 电压监测点却不一定是电压中枢点。

电压中枢点的选择原则是:

1)区域性水、火电厂的高压母线(高压母线有多回出线);

2)分区选择母线短路容量较大的 220kV 变电所母线;

3)有大量地方负荷的发电厂母线。

22. 何谓潜供电流?它对重合闸有何影响?如何防止?

答:当故障相(线路)自两侧切除后,非故障相(线路)与断开相(线路)之间 存在的电容耦合和电感耦合,继续向故障相(线路)提供的电流成为潜供电流。 潜供电流对灭弧产生影响, 由于此电流存在, 将使短路时弧光通道去游离受到严重阻碍, 而 自动重合闸只有在故障点电弧熄灭且绝缘强度恢复以后才有可能成功。若潜供电流值较大 时,它将使重合闸失败。

为了保证重合闸有较高的重合成功率,一方面可采取减小潜供电流的措施:如对 500kV 中 长线路高于并联电抗器中性点加小电抗、 短时在线路两侧投入快速单相接地开关等措施。 另 一方面可采用实测熄弧时间来整定重合闸时间。

如何?

答:我国电力系统中性点接地方式主要有两种,即:

1)中性点直接接地方式(包括中性点经小电阻接地方式)。

2)中性点非直接接地方式(包括中性点经消弧线圈接地方式)。

中性点直接接地系统 (包括中性点经小电阻接地系统), 发生单相接地故障时,接地短路电 流很大,这种系统亦称为大接地电流系统。

中性点不接地系统(包括中性点经消弧线圈接地系统), 发生单相接地故障时,由于不构成 短路回路,接地故障电流往往比负荷电流小得多,故亦称其为小接地电流系统。

划分标准在我国为:

X0/X1≤4-5的系统属于大接地电流系统, X0/X1〉 4-5的系统属于小接地电流系统。 注:X0为系统零序电抗, X1为系统正序电抗。

25. 什么叫低频振荡?产生的原因是什么?

答:并列运行的发电机间在小干扰下产生的频率为 0.2-2.5Hz 范围内的持续振荡 现象叫低频振荡。

低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼效应, 常出现在弱联系、 远距离、 重负荷输电 线路上,在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。

26. 何谓反击过电压?

答:在变电站中, 如果雷击到避雷针上, 雷电流通过构架线接地引下线流散到地 中, 由于构架电感和接地电阻的存在, 在架构上会产生很高的对地电位, 高电位 对附近的电气设备或带电的导线会产生很大的电位差。 如果两者间距小, 就会导 致避雷针架构对其他设备或导线放电,引起反击闪络而造成事故。

27. 何谓接触电压、跨步电压?怎样减小这两种电压?

答:人站在发生接地故障的电气设备旁边, 手触及设备外壳, 则人所接触的两点 (手与脚)之间所呈现的电位差,叫做接触电压。

通过接地网或接地体流到地中的电流, 会在地表及地下深处形成一个空间分布的 电流场, 并在离接地体不同距离的位置产生一个电位差, 这个电位差叫做跨步电 压。跨步电压与入地电流强度成正比,与接地体的距离平方成反比。因此,在靠 近接地体的区域内,如果遇到强大的雷电流,跨步电压较高时,易造成对人、畜 的伤害。

为了减小接触电压和跨步电压,接地装置的布置原则是尽量减小接地电阻且使电位分布均 匀。

28过电压按产生原因可分几类,有何危害?

答:(1)外过电压(又称大气过电压):直击雷过电压、感应雷过电压。(2)内过电压:工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

数值较高的过电压,可以使设备绝缘弱点处发生击穿和闪络从而破坏系统的正常运行。 29. 什么叫操作过电压?如何防范?

答:操作过电压是由于电网内断路器操作或故障跳闸引起的过电压。

(1) 引起操作过电压的情况:

1)切除空载线路引起的过电压;

2)空载线路合闸时的过电压;

3)切除空载变压器引起的过电压;

4)间隙性电流接地引起的过电压;

5)解合大环路引起的过电压。

(2) 限制操作过电压的措施有:

1)选用灭弧能力强的高压断路器;

2)提高断路器动作的同期性;

3)断路器断口加装并联电阻;

4)采用性能良好的避雷针,如氧化锌避雷器;

5)使电网的中性点直接接地运行。

30. 什么叫做内部过电压?什么叫大气过电压?对设备有什么危害?

答:内部过电压是由于操作、 事故或其他原因引起系统的状态发生突然变化将出现从一种稳 定状态转变为另一种稳定状态的过渡过程,在这个过程中可能产生对系统有危险的过电压。 这些过电压是系统内电磁能的振荡和积聚所引起的,所以叫内部过电压。

大气过电压也叫外部过电压,是由于对设备直击雷击造成直击雷过电压或雷击于设备附近 的,在设备上产生的感应雷过电压。

内部过电压和大气过电压都较高, 可能引起绝缘薄弱点的闪络, 引起电气设备绝缘损坏, 甚 至烧毁。

31. 什么是分裂导线?

答:分裂导线就是每相导线由两根或两根以上同型号的导线组成。它是发展超高压输电中, 出现的一种新布线方式。

32. 什么是直接雷过电压?

答:雷电放电时,不是击中地面,而是击中输配电线路、杆塔或其建筑物。大量雷电流通过 被击物体, 经被击物体的阻抗接地, 在阻抗上产生电压降,是被击点出现很高的电位。 这种 高电位又叫直接雷过电压。

33. 在何种情况下容易发生操作过电压?

答:在下列情况下易产生操作过电压:

(1) 切、合电容器组或空载长线路;

(2) 断开空载变压器、电抗器、消弧线圈及同步电动机等;

(3) 在中性点不接地系统中,一相接地后,产生间歇式电弧等。

34. 什么叫常开接点、常闭接点?

答:断路器、继电器、按钮,当它们没有通电或随已带电但未动作时,其处于断开位置的接 点叫常开接点;断路器、继电器、按钮,当它们没有通电或随已带电但未动作时,其处于闭 合位置的接点叫常闭接点。

35. 什么是 “ 远后备 ” ?什么是 “ 近后备 ” ?

答:“ 远后备 ” 是指当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时, 由各电源侧的相邻元件保护 装置动作将故障切开; “ 近后备 ” 则用双重化配置方式加强元件本身的保护, 使之在区内故障 时, 保护无拒绝动作的可能, 同时装设开关失灵保护, 以便当开关拒绝跳闸时启动它来切开 同一变电所母线的高压开关,或遥切对侧开关。

36. 什么叫主保护、后备保护 ?

答:主保护是指发生短路故障时, 能满足系统稳定及设备安全和基本要求, 首先动作于跳闸 , 有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。

后备保护是指主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。

37. 什么是零序保护?大电流接地系统中为什么要单独装设零序保护?

答:在大短路电流接地系统中发生接地故障后, 就有零序电流零序电压和零序功率出现, 利 用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。 三相星形接线的过电流保 护虽然也能保护接地短路, 但其灵敏度较低, 保护时限较长。 采用零序保护就可克服此不足, 这是因为:1)系统正常运行和发生时间短路时,不会出现零序电流和零序电压,因此零序 保护的动作电流可以整定得较小,这有利于提高其灵敏度; 2) Y/⊿接线降压变压器,⊿侧 以后的故障不会在 Y 侧反映出零序电流,所以零序保护的动作时限可以不必与该种变压器 以后的线路保护向配合而取较短的动作时限案。

38. 什么叫距离保护?距离保护的特点是什么?

答:距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置, 其动作和选择性取决于本地测量参 数(阻抗、电抗、方向)与设定的被保护区段参数的比较结果,而阻抗、电抗又与输电线的 长度成正比,故名距离保护。

距离保护主要用于输电线的保护,一般是三段或四段式。 第一、二段带方向性,作为本线段 的主保护,其中第一段保护线路的 80%-90%。第二段保护余下的 10%-20%并作相邻母线 的后备保护。 第三段带方向或不带方向, 有的还设有不带方向的第四段, 作本线及相邻线段 的后备保护。

整套距离保护包括故障启动、 故障距离测量、 相应的时间逻辑回路与电压回路断线闭锁, 有 的还配有振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等装置。 有的接地距离保护还配备 单独的选相元件。

39. 什么是变压器零序方向保护?有何作用?

答:变压器零序方向过流保护是在大电流接地系统中,防御变压器相邻元件 (母线)接地时 的零序电流保护,其方向是指向本侧母线。

它的作用是作为母线接地故障的后备, 保护设有两极时限, 以较短的时限跳闸母线或分段断 路器,以较长时限跳开变压器本侧断路器。

40. 什么是自动发电控制(AGC )?

答:自动发电控制简称 AGC (Automatic Generation Control),它是能量管理系统(EMS ) 的重要组成部分。

按电网调度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组, 通过电厂或机组的自动控制调 节装置,实现对发电机功率的自动控制。

41. 什么叫 AVC (Automatic Voltage Control)?

即每一个发电厂和变电站都通过一种电力系统型电压无功调整装置(VQC ) 自动调整无功 出力和变压器分接头,使注入电网的的无功值为电网要求的优化值,从而使全网 (含跨区电 网联络线 ) 的无功潮流和电压都达到要求,这种 VQC 的集成称之为 AVC 。

42. 什么是运用中的电气设备?

答:所谓运用中的电气设备, 是指全部带有电压或一部分带有电压即一经操作即带有电压的 电气设备。

43. 什么叫电气一次接线图?

答:用来表示电能产生、 汇集与分配的电路图, 称为电气一次接线图。 也称为电气主接线图。 44. 什么叫电气一次设备?

答:电气一次设备是指在电气一次接线图中,表示直接进行电气连接的设备。

45. 什么叫电气二次设备?

答:电气二次设备是与一次设备有关的保护测量、信号、控制和操作回路中所使用的设备。 46. 什么是可控硅?

答:可控硅是一种大功率整流元件, 它的整流电压可以控制, 当供给整流电路的交流电压一 定时,输出电压能够均匀调节,它是一个四层三端的硅半导体器件。

47. 什么是泄露电流?

答:电介质的电阻率,都有一定的极限。在电场的作用下,介质中会有微小的电流通过,这 种电流就是泄露电流。

48. 简述感抗、容抗、电抗和阻抗的意义。

答:交流电路的感抗,表示电感对正弦电流的限制作用。 在纯电感交流电路中,电压有效值 与电流有效值的比值称作感抗。用符号 X 表示。 XL=U/I=ωL=2πfL。

上式表明,感抗的大小与交流电的频率有关,与线圈的电感有关。当 f 一定时,感抗 XL 与 电感 L 成正比, 当电感一定时, 感抗与频率成正比。 感抗的单位是欧姆。 纯电容交流电路中,

电压与电流有效值的比值称做容抗,用符号 XC 表示。即:XC=U/I=1/2πfC。在同样的电压 作用下,容抗 XC 越大,则电流越小,说明容抗对电流有限制作用。容抗和电压频率、电容 器的电容量均成反比。因频率越高, 电压变化越快,电容器极板上的电荷变化速度越大,所 以电流就越大; 而电容越大,极板上储存的电荷就越多, 当电压变化时,电路中移动的电荷 就越多, 故电流越大。 容抗的单位是欧姆。 应当注意, 容抗只有在正弦交流电路中才有意义。 另外需要指出,容抗不等于电压与电流的瞬时值之比。

49. 什么是串联谐振?

答:在电阻、电感和电容的串联电路中, 出现电路的端电压和电路总电流同相位的现象,叫 做串联谐振。

50. 什么叫并联谐振?

答:在电感线圈与电容器并联的电器中, 出现并联电路的端电压与电路总电流同相位的现象, 叫做并联谐振。

51. 什么叫静电感应?

答:将一个不带电的物体靠近带电物体时, 会使不带电物体出现带电现象。 如果带电物体所 带的是正电荷, 则靠近带电物体的一面带负电,另一面带正电。一旦移走带电物体后, 不带 电物体仍恢复不带电,这种现象称为静电感应。

52. 什么是中性点位移现象?

答:在三相电路中,电源电压三相对称的情况下,如三相负载也对称,根据基尔霍夫定律, 不管有无中性线, 中性点的电压都等于零。 如果三相负载不对称, 且没有中性线或中性线阻 抗较大,则三相负载中性点就会出现电压,这种现象称为中性点位移现象。

53. 什么叫隔离开关?它的作用是什么?

答:隔离开关是高压开关的一种,俗称刀闸。 因为它没有专门的灭弧装置, 所以不能用它来 接通、切断负荷电流和短路电流。隔离开关的主要用途是:

(1) 隔离电源。 用隔离开关将需要检修的电气设备与电源可靠地隔离, 以保证检修工作的安 全进行。

(2) 倒闸操作。 在双母线制的电路中, 利用隔离开关将设备或供电线路从一组母线切换到另 一组母线上去,即称倒闸操作。

(3) 用以接通和切断小电流的电路。例如用隔离开关可以进行下列操作:

a) 断开和接通无故障时电压互感器及避雷器;

b) 断开和接通电压为 35千伏,长度在 10公里以内的空载输电线路;

c) 断开和接通电压为 10千伏,长度在 5公里以内的空载输电线路;

d) 断开和接通 35千伏、 1000瓦(千伏安)及以下和 110千伏、 3200瓦(千伏安)及以下 的空载变压器。

54. 什么叫同步发电机的额定温升?

答:额定温升是该台发电机某部分的最高温度与额定入口风温的差值。

55. 同步发电机的 “ 同步 ” 是指什么意思?

答:发电机带负荷后,三相定子电流合成产生一个旋转磁场, 该磁场与转子以同速度、 同方 向旋转,称为 “ 同步 ” 。

56. 何谓同步转速?

答:感应电动机定子电流产生的旋转磁场的转速,即称为同步转速。

57. 什么叫异步?

答:异步电动机转子的转速必须小于定子旋转磁场的转速,两个转速不能同步,故称异步。

范文四：电气基础知识

电气基础知识

一、 常用基本概念

1.何谓有功功率、无功功率、全功率（视在功率）和功率因素 把电能转换为其他形式的能量，如机械能。光能、声能、热能、化学能，并在用电设备中真实消耗的功率称为有功功率。如电能转换为光能（电灯），电能转换为热能（电炉），电能转换成化学能（蓄电池充电），电能转换为机械能（电动机）等，用电设备所消耗的功率称为有功功率。

有些电气设备，例如电动机，为了使电动机旋转，需要在定子中产生磁场，为产生磁场而消耗的功率称为无功功率。变压器必须产生磁场，才能在次级产生感应电压，因此变压器也要消耗无功功率。无功功率仅仅是完成电能与磁能之间的转换，并不对外做功，也不消耗燃料或其他形式的能量，因此称为无功功率。但无功功率与有功功率同样重要，没有无功功率，电动机就不能旋转，变压器不能变压，也就没有有功功率。

有功功率、无功功率、全功率三者成一直角三角形关系。即（有功功率）2＋（无功功率）2＝（全功率）2。功率因素用COSφ表示也叫力率，是有功功率与视在功率的比值，即cos??P

S

在一定额定电压和额定电流下，功率因数越高，有功功率所占的比重越大，反之越低。

提高功率因数的意义分两个方面：

在发电机的额定电压、额定电流一定时，发电机的容量即是它的

视在功率。如果发电机在额定容量下运行，输出的有功功率的大小取决于负载的功率因数。功率因数越低，发电机输出的功率越低，其容量得不到充分利用。

功率因数低，在输电线路上引起较大的电压降和功率损耗。故当

输电线输出功率P一定时，线路中电流与功率因数成反比，即： I?P

Ucos?

当cos?越低时，电流I增大，在输电线阻抗上压降增大，使负载端电压过低。严重时，影响设备正常运行，用户无法用电。此外，阻抗上消耗的功率与电流平方成正比，电流增大要引起线损增大。 提高功率因数的措施有：合理地选择和使用电气设备，用户的同步电动机可以提高功率因数，甚至可以使功率因数为负值，即进相运行。而感应电动机的功率因数很低，尤其是空载和轻载运行时，所以应该避免感应电动机空载和轻载运行。

发电机、电动机的功率因素在额定负荷下一般为0．8～0．85。

2.何谓短路

电力系统在运行中 ，相与相之间或相与地（或中性线）之间

发生非正常连接（即短路）时而流过非常大的电流。其电流值远大于额定电流 ，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的10～15倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。

电气线路上，由于种种原因相接或相碰，产生电流忽然增大

的现象称短路。相线之间相碰叫相同短路；相线与地线、与接地导体或与大地直接相碰叫对地短路。在短路电流忽然增大时，其瞬间放热量很大，大大超过线路正常工作时的发热量，不仅能使绝缘烧毁，而且能使金属熔化，引起可燃物燃烧发生火灾。 造成短路的主要原因有：

1).线路老化，绝缘破坏而造成短路；2).电源过电压，造成绝缘击穿；3).小动物（如蛇、野兔、猫等）跨接在裸线上；4).人为的多种乱拉乱接造成；5).室外架空线的线路松弛，大风作用下碰撞；6).线路安装过低与各种运输物品或金属物品相碰造成短路。

3.何谓接地

将电气设备的某一部分通过接地装置同大地紧密连接起来。接地可分为正常接地和非人为的故障接地两类。

保护接地：为了保证人身安全，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分，如电气设备的外壳或构架与大地连接。

工作接地：为了保证电气设备在正常与事故情况下可靠运行，将电力系统的某一点与大地连接，如电力系统的中性点直接接地或经消弧线圈接地等。

接地作用：防止人身遭受电击、防止设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害、保障电力系统正常运行

4.何谓“三相四线制”

引出中性线的星形接成，连同三根端线（火线）共四根电源线，

这种接法称为“三相四线制”。

5．何谓电气的“四关”、“四对照”、“四禁止”时指什么？

四关：受令复诵、复审签字、核对模拟、操作监护

四对照：即对照设备名称、编号、位置、拉合方向

四禁止：禁止操作人和监护人一起动手操作，失去监护 禁止有疑问盲目操作

解释四关：（值班负责人）接受（工作命令）复诵（工作命令）关、（操作人、监护人、值班负责人）签字审核（操作票）关、（操作人、监护人）模拟（盘）对照（操作票分项）关、（监护人唱票）（操作人复诵）的操作监护关。

解释四对照：（按操作票操作人、监护人）对照设备名称、对照设备编号、对照设备位置（设备地理位、工作位、试验位、检修位）、对照开关拉合方向（左分绿灯，右合红灯）。 6．何谓倒闸操作

电气设备分为运行、备用（冷备用及热备用）、检修三种状态。将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，所进行的操作叫倒闸操作。通过操作隔离开关、断路器以及挂、拆接地线将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变了运行方式。这种操作就叫倒闸操作。倒闸操作必须执行操作票制和工作监护制。

7．何谓绝缘

所谓绝缘就是使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来，以对触电起保护作用的一种安全措施。良好的绝缘对于保证电气

设备与线路的安全运行，防止人身触电事故的发生是最基本的和最可靠的手段。

绝缘通常可分为气体绝缘、液体绝缘和固体绝缘三类。在实际应用中，固体绝缘仍是最为广泛使用，且最为可靠的一种绝缘物质。

有强电作用下，绝缘物质可能被击穿而丧失其绝缘性能。在上述三种绝缘物质中，气体绝缘物质被击穿后，一旦去掉外界因素（强电场）后即可自行恢复其固有的电气绝缘性能；而固体绝缘物质被击穿以后，则不可逆地完全丧失了其电气绝缘性能。因此，电气线路与设备的绝缘选择必须与电压等级相配合，而且须与使用环境及运行条件相适应，以保证绝缘的安全作用。

此外，由于腐蚀性气体、蒸气、潮气、导电性粉尘以及机械操作等原因，均可能使绝缘物质的绝缘性能降低甚至破坏。而且，日光、风雨等环境因素的长期作用，也可以使绝缘物质老化而逐渐失去其绝缘性能。

8、何谓安全距离 为了防止人体触及或接近带电体，防止车辆或其它物体碰撞或接近带电体等造成的危险，在其间所需保持的一定空间距离。 对于交流电压的最小安全距离：

·10KV及以下—— 0.70米

·20、35KV ——1.00米

·110KV ——1.50米

·220KV ——3.00米

·330KV ——4.00米

·500KV ——5.00米

·750kV——8.0米

·1000KV ——7.00米

9. 何谓继电器 继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。输入量可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)及非电气量(如温度、压力、速度等)两大类。 继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

10. 何谓熔断器

熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由

熔体、外壳和支座3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。

二、 常用电气工器具

1.验电笔

验电笔是广大电工经常使用的工具之一，用来判别物体是否带电。它的内部构造是一只有两个电极的灯泡，泡内充有氖气，俗称氖泡，它的一极接到笔尖，另一极串联一只高电阻后接到笔的另一端。当氖泡的两极间电压达到一定值时，两极间便产生辉光，辉光强弱与两极间电压成正比。当带电体对地电压大于氖泡起始的辉光电压，而将验电笔的笔尖端接触它时，另一端则通过人体接地，所以验电笔会发光。验电笔中电阻的作用是用来限制流过人体的电流，以免发生危险。

如何使用验电笔：1)在测试电器和线路是否带电前应该先在有电的地试一下，看看验电笔是不是完好，以防判断失误而触电。2)握笔时，用手指按住验电笔的尾部，其余手指握住笔身即可。3)测电时，笔尖触到测试体上，手接触验电笔的尾部。如果测试体带电，则验电笔的氖管会发光;若氖管不发光，则说明测试体不带电。4)验电笔的绝缘电阴小于1兆欧的不能使用。（我厂配发的验电笔电阻值约1.8-2.0兆欧）

2.兆欧表

手摇式兆欧表外部构造图：

手摇式兆欧表电气原理造图：

使用摇表测量绝缘电阻时要注意：

（1） 兆欧表一般有500、1000、2500伏几种，应按设备的电压等级按规定选好哪一种兆欧表。

（2） 测量设备的绝缘电阻时，必须先切断电源，对具有较大电容的

设备（如电容器、变压器、电机及电缆线路），必须先进行放电。

（3） 兆欧表应放在水平位置，在未接线之前先摇动兆欧表，看指针是否在“∞”处，再将“L”和“E”两个接线柱短接，慢慢地摇动兆欧表，看指针是否指在“零”处。

（4） 兆欧表引用线用多股软线，且应有良好的绝缘。

（5）测量电容器、电缆、大容量变压器和电机时，要有一定的充电时间。电容量愈大，充电时间应愈长。一般以兆欧表转动一分钟后的读数为准。

（6）在摇测绝缘电阻时，应使兆欧表保持额定转速，一般为120转/分。当被测物电容量大时，为了避免指针摆动，可适当提高转速（如130转/分）。

（7）被测物表面应擦拭清洁，不得有污物，以免漏电影响测量的准确度。

（8）兆欧表没有停止转动和设备未放电之前，切勿用手触及测量部分和兆欧表的接线柱，以免触电。

3.高压绝缘手套

高压绝缘手套是电工安防用品，起到对手或者人体的保护作用，用橡胶、乳胶、塑料等材料做成，具有防电，防水、耐酸碱、防化、防油的功能。带电作业用高压绝缘手套是个体防护装备中绝缘防护的重要组成部分.随着电力工业的发展,带电作业技术的推广,对带电作业用 高压绝缘手套使用安全性提出了更加严格的要求.

高压绝缘手套

高压绝缘手套适用于500伏至36000伏的工作电压范围注意：经常使用的绝缘手套应至少每隔6个月就测试一次，偶尔使用的手套需在每次使用后测试！在任何情况下，保存在仓库中的绝缘手套应该每隔12个月就测试一次，间隔时间不能超过12个月。

4. 高压验电器

高压验电器是用来检查高压线路和电力设备是否带电的工具，是发电厂常用的最基本的安全用具。检查线路或者设备是否带电，目的是为了保障人身安全，因此，正确使用高压验电器验电必须做到如下几点：

投入使用的高压验电器必须是经电气试验合格的验电器，高压验电器必须定期试验，确保其性能良好。

使用高压验电器必须穿戴高压绝缘手套、绝缘鞋、并有专人监护。 在使用验电器之前，应首先检验电器是否良好、有效，还应在电压等级相适应的带电设备上检验报警是否正确，方能到需要接地的设备上验电，禁止使用电压等级不对应的验电器进行验电，以免现场测

验时得出错误的判断。

要对线路或设备逐相进行验电，对联络用的断路器或隔离开关或其他检查设备验电时，应对其进出线两侧各相分别验电。

对同杆架设的多层电力线路进行验电时，先验低压，后验高压，先验下层，后验上层。

对电容器组验电时，应待其放电完毕后再进行。

应将高压验电器的伸缩杆全部拉出，使用时手握部分不得超出绝缘手柄套。

验电时如果需要使用梯子，应使用绝缘材料的牢固梯子，并应采取必要的防滑措施，禁止使用金属材料的梯子。

5.接地线

接地线的作用是释放被检修设备和线路上的残余电荷；保护突然来电；消除带电设备对被检修设备和线路上产生的感应电压。

要正确使用接地线：

1).每次使用接地线前，应进行外观检查，不得有铜线断股，压接部分和螺丝连接部分不得有松动现象。

2).装设接地线必须有两人进行，1人操作，1人监护。

3).验电证实无电后，应立即装设接地线接地端，然后接导体端，并保证接触良好。拆接地线的顺序与此相反。装拆接地线均应使用绝缘杆和戴绝缘手套。

4).接地线必须使用专用线夹挂接在导体上，使用专用线鼻子固定在接地端子上。严禁用缠绕的方法进行接地或短路。

5).悬挂接地线时应保证工作人员和接地线与带电设备保持安全距离，工作人员不准接触接地线。

6).线路和电气设备的运行和检修人员必须遵守《安规》中有关使用接地线的安全规定。

7).设备检修时模拟盘上，所挂地线的数量、位置和地线编号，应与工作票和操作票所列内容一致，与现场所封挂的接地线一致。

三、电气操作注意事项

1. 操作中坚持唱票复诵制，按票操作，逐项打勾，不得跳项。不得中途离开现场，防止单人操作或走错间隔，不得随意解除闭锁装置。

2.保护压板的投退应准确、可靠。

3.提前送往接地点的接地线不得随意乱放，只能放在将要操作的间隔里。

4.重点防止误合接地刀闸。

5.送电操作时注意小车开关的插头是否插入，插接是否良好。

6．监护人不得代替操作人操作。

7.发现任何异常情况应立即停止操作，只有查清原因并得到值班负责人允许后才能继续进行操作。

8.切送电时检查开关确断，电流回零

9.操作人、监护人共同确认间隔

10. 电气倒闸操作时要时刻牢记防止发生下列事故：

1)带负荷拉合刀闸

2)带电装设接地线（合接地刀闸）

3)带接地线（接地刀）合闸送电

4)误拉合断路器

5)非同期并列

6).防止误入带电间隔

范文五：电气基础知识

电气基础知识

第一章 直流电路直流电路

1. 电路的基本物理量

1.1电路的组成及作用

电路是各种电气元件按照一定方式连接起来构成的整体, 它提供 了电流通过的路径,所以也可以说电流流过的路径叫电路。

任何一个电路都包括电源、负载和中间环节三个部分。

(1)电源 它是电路中供给电能或发出信号的设备。它将其他 形式的能量转换成电能, 或将电能转换成信号提供给负载, 例如发电 机、电池等。

(2) 负载 它是把电能转换成其他形式能量或接收信号的设备。 例如电动机、电炉等。

(3) 中间环节 为了控制电路的通断, 通常在电路的适当位置连 接一个开关,用导线将电源和负载连接起来。构成传递电能的通路。 电路中的这些开关、控制与保护设备等统称为电路的中间环节。 对于一个完整的电路,把负载、导线、开关等叫外电路;把电源 内部叫内电路。实际中的电路结构形式和所完成的任务是多种多样 的,但基本作用是进行电能与其他形式能量之间的转换。

分析和计算电路就必须用一些物理量来表示电路的状态及电路 中各部分之间的能量转换关系, 电路的基本物理量主要有电流、 电压 和电功率。

1.2 电流

(1)电荷的产生 自然界的一切物质都是由分子组成的,分子 又是由原子组成的, 而原子又是由带正电的原子核和带负电的电子组 成。 由于原子核所带的正电和电子所带的负电相等, 所以对外不呈现 带电的性质。如果由于某种外部原因,物体得到或失去一些电子,那 么该物体的电子数和质子数不再相等,于是便显示出带点的性质来, 例如摩擦起电电荷是一种客观存在的物质, 既不能创造, 也不能消灭, 只能从一个物体转移到另一个物体,即电荷守恒。

物体所带电荷的数量的多少叫做电量,用符号 Q 或 q 来表示, 其单位是库仑(C ) 。

(2)电场 通过实验发现,带点物体相互靠近时,它们之间会 产生作用力,而且是同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。将电荷 周围传递作用力的特殊物质称作电场。任何电荷周围均有电场存在。 电场可以通过金属加以屏蔽。

(3) 电流 在电场力的作用下电荷的定向移动形成电流。 电流 形成的条件, 一方面导体内部有能够自由移动的电荷, 这是形成电流 的内在条件; 另一方面, 只有导体两端有电位差, 导体内部才有电场, 电荷在电场力的作用下做定向移动形成电流, 这是形成电流的外部条 件。

习惯上规定正电荷运动的方向为电流的方向, 电流的大小用电流 的强度来表示。 将单位时间内通过导体横截面积的电流, 叫做电流强 度,用 I 表示。

I =Q/t 或 i =dq/dt

电流强度的单位为安培,简称安,用 A 表示。 1s 通过导体横截 面的电量为 1C 的电流就是 1A 。

大小和方向都不随时间变化的电流,称为直流电流,用 I 表示; 电流方向不随时间变化,而大小随时间变化的电流,称为脉动电流, 用 i 表示;电流的大小和方向都随时间做周期性变化,而且在一个周 期内变化电流的平均值等于 0,这种电流称为交流电流,用 i 表示。 电流的方向是客观存在的, 在简单电流中, 判断电流的实际方向 并不难, 但在分析较为复杂的电路时, 往往很难立刻判断电流的实际 方向, 为此在分析和计算电路时, 常常任意假设一方向作为电流的参 考方向, 或称电流的正方向。 电流参考方向和实际方向可以一致也可 以不一致。方向一致时为正值,不一致时为负值。

1.3 电压

为了衡量电场做功本领的大小, 人们引出了电压这一物理量。 设 正电荷 Q 在电场中从 A 点移动到 B 点时,电场力对它做的功为 W , 则功 W 与电量 Q 的比值,叫做 A 、 B 两点间的电压,即 U(AB)=W/Q 该式说明,电压的本质是功。电压的单位是伏特,用 V 表示。把 1库仑(C )电量的电荷,从电场中一点移动到另一点电场力做的功 若是 1焦耳(J ) ,那么这两点的电压就是 1伏特(V ) ,简称伏。 电压也有方向, 规定电压的实际方向以电荷运动方向为准, 或由 正极(“+” 极性)指向负极(“ -” 极性) ,即电压的实际方向是电位降低 的方向。

1.4 电动势

要使电源两端保持一定的电压, 必须有一种除电场力以外的其它 形式的力, 将正电荷由电源的负极经电源内部搬到电源正极, 从而使 电源两极间形成稳定的电位差, 这种力在电池内部是化学力, 在发电 机内部是电磁力,该力统称为非电场力。

不同的电源, 非电场力移动同一数量的电荷所做的功不同, 因而 将其它形式的能量转换成电场能量的数量也不同。 为了衡量不同的电 源转换电能的本领,引入了电动势这一物理量。电动势简称电势,用 E 表示,其单位也是伏特。电动势在数值上等于非电场力将单位正电 荷由电源内部负极移动到正极时所做的功。

电源的电动势与外部电路的性质以及是否接通都没有关系, 它的 大小仅由电源本身的性质决定。 规定电源负极经电源内部到正极的方 向为电动势的正方向。 每个电源都有一定的电动势, 例如干电池的电 动势是 1.5V ,铅酸电池的电动势是 2V 。

电源内部的电动势用 E 表示, 电动势的实际方向是在电源内部负 极指向正极,即电位升高的方向。电源外部有电压,电压的实际方向 是在电源的外部正极指向负极, 所以在电源上电压与电动势的关系是 U =-E 。

1.5 电位

除电压外,在电路中还常用电位这一物理量。在电场中,任选一 点 o 做参考点,而把电场中任意一点 a 与参考点之间的电压 Uo 称为 该点对 o 点的电位。 同时规定参考点的电位为零, 所以参考点就是电

场中电位为零的那一点。电位单位也是伏特。

电位参考点是可以任意选择的, 理论上选择离电场无限远点为零 点位点, 在工程技术上常选择大地作为电位参考点, 即以大地为零电 位,而把某点对地电位差的大小看成该点电位的高低。应注意,在同 一系统中,只能选择一个参考点。

2 电路的基本定律

2.1 电阻

(1)电阻和电阻率

电荷在金属到体内定向移动时, 与导体中的原子相碰撞, 受到阻 碍, 导体对电流的这种阻碍作用称为电阻。 电阻用 R 表示, 单位为欧 姆 , 简称欧,用 Ω表示。

导体的电阻与构成导体的材料性质和几何形状有关。 当导体的材 料均匀时,导体的电阻与它的长度 L 成正比,而与它的横截面积 S 成 反比,即 R=ρL/S

式中 R----导体的电阻; ρ-导体的电阻率

导体的电阻率与导体的材料性质有关, 不同导体的材料, 其电阻 率也不同。在实际工作中, 也常用米作为导体长度单位,用平方毫米 做导线截面积单位,那么电阻率的单位是 Ω.mm2/m。

当温度升高时 , 金属导体的电阻也随着增大 , 材料不同 , 增大的程 度也不同 . 但碳的电阻则随温度的升高而降低。

(2)导体、半导体和绝缘体

导电能力强的材料称为导体。 第一类导体是金属; 第二类导体是

电解液。

有一类材料的导电性能很差, 电阻率很大, 它们的电阻常以兆欧 姆计算,称为 “ 绝缘电阻 ” 。

常用的绝缘材料有橡胶、塑料、树脂、玻璃、云母、陶瓷、绝缘 漆、变压器油等。 空气中的自由电子和离子都很少,所以空气也是绝 缘体。

电阻率介于导体和绝缘体之间,叫做半导体,如硅、锗。

2.2 欧姆定律

电阻元件是一种常用的电路元件,如碳膜电阻、绕线电阻、钨丝 灯泡等,以及半导体二极管,都可看成是电阻元件,电阻元件具有阻 碍电流大小的特性, 电流通过电阻就必须消耗能量, 所以电阻元件是 耗能元件,电阻元件的电路模型符号为

:R

1827年,德国科学家欧姆通过大量实验发现,导体中电流 I 的 大小与加在导体两端的电压 U 成正比,而与导体的电阻 R 成反比, 这个关系称为欧姆定律。

欧姆定律的表达式是 R =U/I

2.3 克希荷夫定律

电路无论简单还是复杂, 都是由电源和一些元件按一定方式连接 而成的。 分析和计算电路的依据是电路的基本定律, 除了欧姆定律外, 还有克希荷夫电流定律和克希荷夫电压定律。 克希荷夫电流定律应用 于任意节点上各条支路电流的关系, 克希荷夫电压定律应用于任意电

流回路中各电压之间的关系。

(1) 克希荷夫电流定律(KCL )

由于电流的连续性, 电路中任何一点均不能堆积电荷, 因而在任 一瞬间, 流入某一节点的电流之和等于从该节点流出的电流之和。 即 ΣI 入=ΣI 出

该式所表现的关系称为克希荷夫电流定律,简称 KCL ,它用来确 定连接在同一节点上各支路电流之间的关系。

(2) 克希荷夫电压定律(KVL )

据电位的单值性, 如果从回路中任意一点出发, 按顺时针方向 (或 逆时针方向) 沿回路绕行一周, 则在这个方向上各段电压的代数和恒 等于零。即

ΣU =0

该式所表现的关系称为克希荷夫电压定律,简称 KVL 。

还有另一种数学表达式 ΣIR =ΣUs

也就是说,在任一回路中,沿回路绕行方向上,电阻上的电压的 代数和等于电源上电压的代数和。

2.4 电阻的串、并联

在电路中电阻的连接形式是多种多样的, 其中最常用的是串联和 并联。

(1)电阻的串联

如果若干个电阻流过同一电流, 那么这若干电阻的连接方式叫做 串联。在串联电路中,若干电阻首尾相连,中间没有分支。

串联电路有下列特点:

① 串联电路流过同一电流。

② 串联电路总电压 U 等于各个电阻上电压之和。

③ 串联电路总电阻 R 等于各个电阻之和。

④ 串联电路消耗的总功率 P 等于各电阻消耗功率之和。

(2)电阻的并联

如果若干个电阻加同一电压, 那么这若干电阻的连接方式叫做并 联。在并联电路中,若干电阻首端和首端相连,尾端和尾端相连。 并联电路有下列特点:

① 并联各电阻的电压是同一电压。

② 并联电路总电流 I 等于各个电阻上分电流之和。

③ 并联电路的总电阻倒数等于各分电阻倒数之和。

④ 并联电路消耗的总功率 P 等于各电阻消耗功率之和。

(3) 电阻的混联

在实际电路中经常遇到许多电阻连接在一起, 其中电阻既有串联 也有并联, 这样的电路称为电阻的混联电路。 在对混联电路分析计算 时, 总可以先计算出串联关系电阻的等效电阻和并联关系电阻的等效 电阻,再计算出总的等效电阻。

2.5 电功与电功率

(1)电功

电流在导体中通过时, 电场力要对电荷做功。 电场力做功的过程 实际上是电能和其它形式能量的转换过程。若负载两端的电压为 U ,

通过负载的电量为 Q ,则电场力所做的功为 W =UQ 因为 Q = It , 所以 W =UIt 称为电功。 如果电流 I 的单位是安, 电压 U 的单 位是伏,时间的单位是秒,那么电功 W 的单位就是焦耳(J ) ,即 1J =1A*V*s

(2) 电流的功率

电流在电路中传输或转换电能的速率, 也就是电流在单位时间内 所做的功 W ,叫做电流的功率,称为电功率,用 P 表示:

P=W/t

因为 W =UIt ,所以功率的计算式可以表示为

P =UI

即电功率等于电路两端电压和通过电路的电流强度的乘积, 其单 位为瓦特(W ) 。

在电力工程中,测量电功的单位采用千瓦 *小时,即 W =Pt ,若 功率的单位用千瓦,时间的单位用小时,其乘积就是千瓦 *小时, 1千瓦 *小时就是平常所说的 “ 1度 ” ,所以 “ 度 ” 是电功的单位。

2.6 焦耳-愣次定律

电流通过具有电阻的导体时会产生热量, 在电阻、 电流和产生的 热量之间有如下的关系。

设电路的电阻为 R (Ω) , 电流为 I (A ) , 电流流过的时间为 t (s ) , 则流过电路所产生的热量可表示为 Q =I2*R*t 热量的单位在国际单 位制中为焦耳,同时也是电功的单位。

第二章 交流电路

所谓直流电就是它的大小和方向是不随时间而变化的。 但是, 在 很多情况下, 我们所使用的电压和电流, 其大小和方向都是随时间变 化的,这样的电流或电压叫做交流电流或交流电压,简称交流电。 工业上所使用的交流电, 多数是按正弦规律变化的, 这样的交流 电叫正弦交流电。

1、正弦交流电的几个基本物理量

1.1 正弦量及其三要素

凡是按正弦规律变化的电压、电流等,都称为正弦量。下面以正 弦电流为例, 说明正弦量的各要素。 下式是一个表示正弦电流的表达 式。

i=Im*sin(ωt+Ψi)

式中的三个常数 Im 、 ω、 Ψi称为正弦量的三要素。

Im 称为正弦电流 i 的振幅,

ω称为正弦电流 i 的角频率,

Ψi称为正弦电流 i 的初相角。

1.2 瞬时值、最大值和有效值

(1)瞬时值 交流电在某一瞬间的数值,叫瞬时值。习惯上 用小写英文字母表示。

(2)最大值(峰值或幅值) 交流电瞬时值中绝对值最大的叫最 大值。习惯上用 Im 、 Um 、 Em 分别表示电流、电压、电动势的最大 值。

(3) 有效值 由于交流电的电流、 电压的大小和方向均随时间 而发生周期性的变化, 虽然它们的最大值是恒定的, 但不适用于表示 交流电所产生的效果。 因此在实际工作中常用交流电的有效值来衡量 交流电的大小。

交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。 让交流电和直流 电通过阻值相等的电阻, 如果在相同的时间内产生的热量相等, 则这 个直流电的电流、电压的数值叫做交流电是电流、电压的有效值。正 弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系

E =Em/√2=0.707 Em

U =Um/√2=0.707 Um

I =I m/√2=0.707 I m

式中 E 、 U 、 I 分别表示电动势、电压、电流的有效值。 根据上述关系,只要知道最大值就能计算出有效值,反之亦然。 现在民用的 220V 交流电就是指电压有效值为 220V 的交流电,其电 压最大值为 311V 。

1.3 周期、频率和角频率

(1) 周期 交流电完成一次周期性的变化所用的时间, 叫做交 流电的周期,用符号 T 表示,单位是秒(s ) 。

(2) 频率 交流电在每秒内完成周期性变化的次数, 叫做交流 电的频率,用符号 f 表示,单位是赫兹(Hz ) 。

我国目前生产和生活中使用的交流电的频率为 50Hz ,周期为 0.02s 。

(3)角频率 角位移 α与所用时间 t 的比,叫做交流电的角频 率,用符号 ω表示。单位是弧度 /秒(rad/s) 。

1.4 初相、相位和相位差

(1)初相 当起始时刻 t =0时,发电机的线圈平面与中性面的 夹角 φ。叫做交流电的初相角。

(2)相位 角度(ωt+φ)叫做交流电的相位或相位角。相位 是描述正弦交流电变化状态的物理量。

(3) 相位差 两个相同频率的正弦交流电, 它们的相位之差叫 做相位差。它是区分两个相同频率正弦交流电的重要标志之一。 2、几种简单参数的交流电路

2.1 纯电阻电路

在交流电路中, 凡是电阻起主导作用的各种负载(如白炙灯、电 阻炉及电烙铁)组成的电路,都叫纯电阻电路。

电阻元件在交流电路中的作用, 同它在直流电路中的作用是相似 的,只影响电流的大小,不改变交流电的相位。

在交流电通过纯电阻电路时, 电阻和电压有效值之间的关系符合 欧姆定律,即

I =U/R

式中 I 、 U 、 R 分别代表电流、电压的有效值和电阻值。

2.2 纯电感电路

(1)感抗 当将电感接入交流电路中时,由于交流电的大小和 方向都在不停地变化着, 因此在电感线圈中便不停地感应出自感电动

势, 这个自感电动势时刻起着阻碍电流变化的作用。 这种由电感产生 的对交流的阻碍作用叫做感抗。

通过计算发现, 感抗 XL 与自感系数 L 、 交流电频率 f 存在如下关 系

XL =2πfL

由上式可知, 感抗的大小与通过它的频率成正比。 在直流电路中, 由于电流不变化(即 f =0) ,所用感抗为零。此外,线圈的自感系数 越大,感抗就越大。

如果自感系数 L 的单位是亨利,频率的单位是赫兹,那么感抗 XL 的单位是欧姆。

(2)纯电感电路

一个忽略电阻且不带铁芯的线圈与交流电源组成的电路叫做纯 电感电路。在纯电感电路中,电流有效值、电压有效值与感抗之间的 关系遵循欧姆定律,即

I =U/ XL=U/ 2πfL

在纯电感电路中, 电流强度大小与电压成正比, 与交流电的频率、 线圈的自感系数成反比。

经数学推导可知, 在纯电感电路中, 电压超前电流 π/2(90度) , 或电流滞后电压 π/2。

2.3 纯电容电路

(1)电容器的电容及其充、放电

电容器是一种能储存电荷的元件。 它由两块导体做极板, 中间隔

以绝缘物质(如空气、云母、绝缘纸等)而组成。中间的绝缘物质叫 做电容器的介质。电容器一般起调谐、耦合、滤波、隔直流的作用。 电容器最基本的特点是能存储电荷。 电容器任一极板所存储的电 量与两极板间的电压比值叫做电容器的电容量, 简称电容, 用 C 表示 C =Q/U

如电量的单位用库仑, 电压的单位用伏特, 则电容的单位就是法 拉(F ) 。电容两极相对面积越大,两极之间的距离越近,两极中间的 绝缘材料越好,电容就越大。反之,则越小。

(2) 容抗

当电容器接上交流电以后,由于电容器的充电、放电,在电容器 上建立了一个变化的电压, 而这个变化着的电压, 对交流电同样具有 抵抗作用。这个抵抗作用的大小叫做容抗,用 XC 表示。

容抗的大小和电容量成反比, 原因是电容量越大, 能够容纳的电 荷越多,因而充、放电的电流越大,电路上通过的电流也越大,意味 着电容器的容抗越小。容抗大小还和电源频率 f 成正比,原因是频率 越高时,电容器充放电次数增多,每秒内电荷的移动也就增多,电流 加大。所用,频率越高,容抗越小,即 XC =1/ 2πfC

(3) 纯电容电路

在纯电容电路中,电流、电压、容抗之间的关系符合欧姆定律, 即

I =U/XC=U/(1/ 2πfC )=2πfCU

从上式中可以看出,电容器在电路中具有通交流、隔直流、通高

频、阻低频的作用。

在电容电路中,电压比电流滞后 90度;在电感电路中,电压超 前电流 90度。换句话说,感抗和容抗的性质相反。

2.4 交流电路中的功率

(1)有功功率 在交流电路中,电流实际消耗的平均功率叫做 有功功率,用 P 表示,单位是瓦特(W )或千瓦(kW ) 。

(2)无功功率 在交流电路中,由于电感线圈和电容器这些储 能元件的存在, 电流并不是在全部做功消耗, 而是有一部分用来进行 电源和储能元件之间的往复转化, 为此用无功功率来表示能量互换的 大小,用 Q 表示,单位是乏(Var )或千乏(kVar ) 。

(3)视在功率 各种电器设备的容量是由它们的额定电流和额 定电压(均指有效值)的乘积来决定。将电器设备的额定电压与的额 定电流的乘积叫做视在功率,用 S 表示,单位是伏安(VA )或千伏安 (kVA ) 。

视在功率是电源输出的功率, 它包括释放出来的有功功率和存储 在电路中的无功功率。

一般发电机和变压器等电源设备本身不能决定所供应的负载性 质, 其铭牌数据常用视在功率表示容量。 而电动机铭牌一般是指输出 的额定有功功率。

(4)功率三角形

根据计算,有功功率、无功功率和视在功率之间存在如下关系 S 2=P 2 + Q2

上式说明 S 、 P 、 Q 之间构成了一个直角三角形, 称该直角三角形 为功率三角形。

(5) 功率因数和功率因数的提高

在功率三角形中, S 与 P 的夹角 ψ的余弦 cos ψ称为功率因数。 在实际运用中功率因数 cos ψ是一个很重要的数据,它表示负载所需 的有功功率和视在功率的比值。 为充分利用电源设备的容量, 就要提 高功率因数。另外,提高功率因数还能减少线路损失,从而提高输电 效率。

要提高功率因数 cos ψ的值,必须尽可能地减小阻抗角 ψ。工业 上一般采用并联电容器或加装同步电动机来提高功率因数。

第三章 电力系统

1、电力系统知识介绍

电力系统基本概念

电力系统组成:

电能是一种十分重要的二次能源, 它能方便、 经济地从蕴藏于自 然界中的一次能源(如:煤炭、石油、天然气、水力、核燃料、风能 等)转换而来,并且可以转换为其它能量供人们使用。

电能是由发电厂生产的, 大容量发电厂往往建在燃料, 水力资源 丰富的地方, 而用户往往远离发电厂需要建设较长的输电线路进行输 电, 建设升压和降压变电所进行变电, 通过配电线路向各类用户配电, 由发电厂、变电所、输电线路和电力用户连接成的统一整体,称为电 力系统。

生产、 输送分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的 整体,称为电力系统。

电力系统中输送和分配电能的部分叫电力网, 它包括升、 降压变 压器和各种电压的输电线路。

电力系统电压等级

系统额定电压:电力系统各级电压网络的标称电压值。

系统额定电压值是:220V 、 380V 、 3kV 、 6kV 、 10kV 、 35kV 、 63kV 、 110kV 、 220kV 、 330kV 、 500kV 、 750kV 。

电力网按电压等级的高低和其供电范围的大小可分为地方电力 网,区域电力网及超高压远距离运输网三种类型。

(1) 电压等级在 35kV 及以下, 供电半径在 20-50km 以内的电力 网, 称为地方电力网。

一般企业、工矿和农村乡镇配电网属于此类型

(2)电压等级在 35kV 及以上,供电半径超过 50km 的电力网, 称为区域电力网

目前我国电压为 110-220kV 的电力网就属于这种类型。

(3)电压等级为 330-500kV 的电力网,一般由远距离输电线路 连接而成,通常称为超高压远距离输电网。

变电所是联系发电厂和用户的中间环节, 由电力变压器和配电装 置组成,起着变换电压,交换和分配电能的作用。

变电所根据在电力系统中的地位不同, 可分为区域变电所, 地区 变电所和终端变电所。

区域变电所在电力系统中的地位比较重要, 处于联系电力系统各 部分的中枢位置,又叫枢组变电所。

其特点是电压等级高,变压器容量大,进出线回路数多,区域变 电所由大电网供电,其高压侧电压为 330-500kV ,全所一旦停电后, 将引起整个系统解列,甚至是部分系统瘫痪。

区域变电所多由发电厂或区域变电所供电,其高压侧电压为 110-220kV ,全所一旦停电后,将使该地区中断供电。

终端变电所是电网的末端变电所系统工矿企业, 居民区, 商业网 关, 箱式变电所其高压侧为 10-110kV , 全所一旦停电后, 中断用户供 电。

只用来接受和分配电能而不承担变换电压的场所,称为配电所, 多建于工业企业内部。

2、对电力系统的基本要求:

(1)保证安全可靠的供电

在供电过程中, 供电的突然中断大多由事故引起, 必须从各方面

采取措施以防止和减少事故的发生, 如严密监视设备的运行状态和认 真维修设备以减少其事故, 不断提高运行人员技术水平以防止人为事 故。

为提高运行的安全可靠性, 必须配备足够的有功功率电源和无功 功率电源。

完善电力系统的结构, 提高电力系统抗干扰的能力, 增强电力系 统运行的稳定性

利用电自计算机对系统的运行进行安全监视和控制等。

电力系统的负荷 电力系统中所有用电设备消耗的功率称为电力 系统的负荷。

可将负荷分为三级:

第一级负荷 中断供电的后果极为严重,采用双电源供电; 第二级负荷 大量减产,生活受影响;

第三级负荷 短时供电中断不会形成重大影响。

(2)要有合乎要求的电能质量

电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质, 理想 状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。 我国采用的额定频率是 50HZ 允许偏差 0.2~±0.5HZ ;

用户供电电压允许偏移为额定值的±5%;

电压波动和闪变不超过 2% ~ 2.5%

(3)为用户提供充足的电能

(4)要有良好的经济性

尽量降低发电厂煤耗率(水耗率)

厂用电率和电力网的损耗率 实行经济调度。

3、一次系统

(一) 电气主接线

1、电气主接线又叫一次接线,是由各开关电器、变压器、互感 器、线路、电抗器、母线等按一定顺序连接而成的接受和分配电能的 总电路。

2、电气主接线的设计应满足以下基本要求:

(1)安全 保证在进行任何切换操作时人身和设备的安全;

(2)可靠 应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求;

(3)灵活 应能适应各种运行方式下的操作,检修和维护;

(4)经济 在满足以上前提下,主接线要求简单,经济。 3、主接线的基本形式:

(1)线路 -变压器单元接线

特点:接线简单,使用设备少,高压侧无母线,低压侧母线,不 分段,其中任一元件发生故障或检修,变电所都要停电。

(2)单母线接线

特点:接线简单,使用设备少,操作方便,投资少,便于扩建, 但可靠性和灵活性较差,不能满足重要用户。

(3)单母分段接线

特点:在单母的基础上提高了供电的可靠性, 但同一条母线故障 检修时,该母线所有回路必须停电 。

中天合创电气系统图

第四章 电力设备

电力系统的电气设备分为一次设备和二次设备, 一次设备 (也称 主设备)是构成电力系统的主体,它是直接生产、输送和分配电能的 设备,包括发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电

力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护 和监测的设备,它包括控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、 信号器具等。 二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备取得 电的联系

1、变压器

变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电气设备, 可以将某 一数值的交流电压变换为同频率的另一数值的交流电压。目前在电 力、电信、自动控制、测量等方面广泛地使用各种各样的变压器。例 如输配电用的电力变压器, 用来测量和试验的电压互感器、 电流互感 器、调压器等。

1.1 变压器的基本结构

变压器的基本部件是铁芯和绕组, 称为器身, 此外还包括油箱和 其他附件。

(1)铁芯 铁芯是变压器的磁路部分。为减少铁芯内部的热损 耗(包括涡流和磁滞损耗) ,一般用 0.35mm 厚的冷轧硅钢片叠成。 (2)绕组 绕组是变压器的电路部分。它用漆包线或绝缘扁铜 线绕制而成。在铁芯上,变压器与电源相连的绕组称为一次绕组,与 负载相连的绕组称为二次绕组。

(3)油箱和其它附件 油箱既是变压器的外壳,又是变压器的容 器,还是冷却装置。变压器的器身放在油箱内,变压器油的作用是冷 却和绝缘。 较大容量的变压器一般还有油枕、 安全气道、 气体继电器、 绝缘套管、分节开关、风扇等附件。

1.2 变压器铭牌与额定值

铭牌是装在设备外壳上的金属标牌, 上面标有名称、 型号、 功能、 规格、出厂日期、制造厂等字样。变压器铭牌数据主要有以下几种: (1)型号 表示变压器的结构特点、额定容量和高压侧的电压 等级。如 S -100/10表示三相油浸铜绕组变压器,额定容量 100kVA , 一次侧电压等级为 10kV 。

(2)额定电压 U1N 、 U2N 单位为 V 或 kV 。 U1N 是指变压器 正常工作时加在一次绕组上的电压, U2N 是一次侧加 U1N 时,二次 侧的开路端电压,即 U2N 。在三相变压器中额定电压是指线电压。 (3)额定电流 I1N 、 I2N 单位为 A 。 I1N 、 I2N 是指变压器一 次、二次绕组连续运行所允许通过的电流。在三相变压器中,额定电 流指线电流。

(4)额定容量 SN 单位为 VA 或 kVA 。 SN 是指变压器的视在功 率,即设计功率,通常称为容量。在三相变压器中, SN 是指三相总 容量。

额定容量 SN ,额定电压 U1N 、 U2N ,额定电流 I1N 、 I2N 三者之 间的关系如下:

单相变压器 SN =U1N*I1N=U2N*I2N

三相变压器 SN =√ 3U1N*I1N=√ 3U2N*I2N

1.3 变压器的工作原理

变压器的简单原理如图所示。 变压器的输入端加上交流电压 U1, 一次绕组中便产生一次电流 I1 和交变磁通 φm。其频率与电源电压 的频率相同。由于一次、二次绕组套在同一铁芯柱上, φm 同时穿过 一次、二次绕组, 根据电磁感应定律,在一次绕组中产生自感电动势 E1,在二次绕组中产生自感电动势 E2。其大小分别正比于一次、二 次绕组的匝数。在二次绕组中有了电动势 E2 ,便在输出端形成电压 U2, 接上负载后, 产生二次电流 I2, 向负载供电, 实现了电能的传递。 只要改变一次、二次绕组的匝数,就可以改变一次、二次绕组的感应 电动势的大小, 从而达到改变电压的目的。 这就是变压器的工作原理。 变压器的变压关系为一次绕组电动势 E1与二次绕组电动势 E2之 比等于匝数之比:

E1/ E2= N1/ N2=K

当 K >1时 ,为降压变压器,当 K <1时,为升压变压器。 根据能量守恒定律,变压器输入输出的视在功率相等(忽略损="" 耗)="" 。变压器的变流关系为一次、二次电流之比等于匝数之反比:="" i="" 1/="" i2="N2/" n1="">

2、三相异步电动机

2.1三相异步电动机基本结构

三相异步电动机主要有定子和转子两部分组成。 静止部分称为定 子,旋转部分称为转子。

(1)定子 由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成、定子 铁芯是异步电动机磁路的一部分。它用 0.5mm 厚的硅钢片充制、叠

压而成的, 紧紧地装在机座内部。 在定子铁芯的内圆上开有均匀分布 的槽,用以嵌置定子绕组, 定子绕组是电动机的电路部分。定子绕组 是由许多线圈按一定规律连接而成。 定子绕组通常用高强度漆包线绕 制而成的。 机座的主要作用是固定定子铁芯的端盖, 中小型电动机的 机座通常采用铸铁制成,而大型电动机的机座则由钢板焊接而成。

(2)转子 由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。转子铁芯也是 电动机磁路的一部分,它用 0.5mm 厚的硅钢片充制、叠压而成的。 转子铁芯和定子铁芯之间有一个很小的气隙。 转子铁芯外圆有均匀分 布的槽, 用以嵌置转子绕组。 转子绕组的作用是产生感应电动势的电 磁转矩。根据结构的不同,转子绕组可分为鼠笼型和绕线型两大类。 鼠笼型转子的每个槽内与转子两端的端环都用熔化的铝液浇注而成。

2.2 三相异步电动机的铭牌及额定值

电动机的铭牌上标出了电动机的型号, 规格和有关技术数据。 主 要内容有:

(1)型号 电动机的品种代号,由产品代号和规格代号组成。 以 Y-112M-4为例说明。 Y :异步电动机; 112:中心高度(mm ) ; M :机座类型(L 长, M 中, S 短) ; 4:磁极数。

(2)额定功率 表示电动机在额定工作状态下,从轴上输出的 机械功率,单位为 Kw 。

(3)额定电压 表示电动机在额定工作状态下,加到定子绕组 上的线电压,单位为 V 。

(4)额定电流 表示电动机在额定工作状态下,输出额定功率

时,定子绕组中的线电流,单位为 A 。

以上三个额定值之间的关系为:

P N =√ 3×U N ×IN ×cosψN ×ηn

式中 ηn 为电动机的额定效率

(5) 额定转速 表示电动机在额定工作状态时的转速。 单位为 r/min。

同步转速 n 1=60f/p f :频率, p :极对数

转差率 S= (n1-n)/ n1×100% 转差率约为 2%~6%。 转子转速 n=60f/p(1-S)

2.3 三相异步电动机工作原理

三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电后,会产生旋转磁 场。开始时转子不动,转子导体切割磁力线产生感应电动势,由右手 定则判定。因转子绕组通过短路闭合,所以转子导体中有电流流过。 转子电流又会与磁场作用产生电磁力, 方向由左手定则确定。 转子导 体在电磁力的作用下将产生一个电磁力矩, 使转子沿旋转磁场的方向 转动,其转速为 n 。三相异步电动机工作时,转子的转速不等于旋转 磁场的转速,因而得名异步。转子与旋转磁场之间有一个转速差,简 称转差。它反映了转子导体切割磁力线的快慢程度。

3、变频器

变频器是将电压、 频率固定的交流电变成电压、 频率可调的交流 电的变换器。

3.1变频器的组成

主电路接线端子 控制端子

操作面板 整流、逆变单元

驱动控制单元 中央处理单元

保护及报警单元 参数设定和监视单元

3.2 变频器的额定值和频率指标

(1)变频器的额定值包括输入侧额定值和输出侧额定值。 输入侧额定值:电压和相数

输出侧额定值:输出电压最大值 UN (V )

输出电流最大值 IN (A )

输出容量 SN (kVA ) SN =3√ UN ×IN

配用电动机容量 P (kW )

超载能力

(2)频率指标

频率范围

频率精度

频率分辨率

3.3 变频器的功能

变频器可通过外部接线端或面板设定完成对电动机的多种控制。 变频器具有给定控制功能, 如频率给定功能有模拟量给定方式和 数字量给定方式。

变频器具有对电动机的起动、升速、降速、制动功能。

为了对变频器自身进行保护,变频器设有多种保护功能。

3.4 变频器的优点

(1) 控制电机的启动电流

(2) 降低电力线路电压波动

(3) 启动时需要的功率更低

(4) 可控的加速功能

(5) 可调的运行速度

(6) 可调的转矩极限

(7) 受控的停止方式

(8) 节能

(9) 可逆运行控制

(10) 减少机械传动部件

4、不间断电源(UPS )

不间断电源简称 UPS , 主要作用是在交流供电正常时将交流电转 变为直流电存储在电池中, 一旦交流供电中断, 便将存储的电能量转 变成交流电输出,以确保用电设备的连续用电。

4.1 UPS的组成

交流输入滤波电路及整流器

蓄电池及充电回路

PWM 脉宽调制型逆变器

控制电路和各种保护电路

交流供电与逆变器供电之间的自动切换装置。

4.2 UPS的工作原理

在正常情况下, 主电源开关合上,充电开关合上,主输出开关合 上,主电源经整流器将交流电变为直流电,输出给逆变器,同时给蓄 电池组充电,逆变器将直流电变成交流电经主输出开关给负载供电。 当主电源中断时,由蓄电池组提供直流电源,经逆变器供负载。当蓄 电池组出现故障时,经逻辑电路判断旁路电源与逆变器输出同步时, 静态开关工作,此时由旁路电源经自动旁路开关、静态开关、旁路输 出开关为负载供电。 当 UPS 检修时, 由旁路电源经手动旁路开关直接 为负载供电。

4.3 UPS的分类

后备式 UPS 电源

在线式 UPS 电源

在线互动式 UPS 电源

4.4 UPS的使用

(1)环境的控制

(2)主机的参数在使用中不能随意改动

(3)避免带载启动

(4)要注意 UPS 容量

(5)对输入电源的质量有一定的要求

(6)对电池的拆装要注意防止触电

(7)要保证电池的充放电的电压、电流符合要求

(8)在任何情况下要防止对电池短路或深度放电

(9)避免电池大电流放电

5、直流电源

目前电力系统中直流电源装置广泛采用微机控制型高频开关直 流电源系统。微机控制型高频开关直流电源系统(以下简称直流屏) 是智能化直流电源产品(具有遥测、遥信、遥控)可实现无人值守, 能满足正常运行和保障在事故状态下对继电保护、 自动装置、 高压断 路器的分合闸、 事故照明及计算机不间断电源等供给直流电源或在交 流失电时,通过逆变装置提供交流电源。适用于发电厂、变电站、电 气化铁路、石化、冶金、开闭所及大型建筑等需要直流供电的场所, 从而保证设备安全可靠运行。

5.1微机控制高频开关电源直流屏的特点

微机控制高频开关直流屏具有稳压和稳流精度高、 体积小、 重量 轻、效率高、输出纹波、谐波失真小、自动化程度高及可靠性高,并 可配置镉镍蓄电池、 防酸蓄电池及阀控式铅酸式电池, 可实现无人值 守。

5.2直流屏系统的组成和工作原理

5.2.1系统的组成

(1)按功能分:交流输入单元、充电单元、微机监控单元、电 压调整单元、绝缘监察单元、直流馈电单元、蓄电池组、电池巡检单 元等。

(2)按屏分:充电柜、馈电柜及电池柜等。

(3) 直流屏的原理框图(见图)

5.2.2直流屏工作原理

(1)正常情况下,由充电单元对蓄电池进行充电的同时并向经 常性负载 (继电保护装置、控制设备等 ) 提供直流电源;

(2)当控制负荷或动力负荷需较大的冲击电流 (如断路器的分、 合闸 ) 时,由充电单元和蓄电池共同提供直流电源;

(3)当变电所交流中断时,由蓄电池组单独提供直流电源。

6 中压开关

6.1、开关柜的组成;

开关柜应满足 GB3906-1991《 3-35 kV交流金属封闭开关设备》 标 准的有关要求,由柜体和断路器二大部分组成,具有架空进出线、电 缆进出线、母线联络等功能。柜体由壳体、电器元件 (包括绝缘件 ) 、 各种机构、二次端子及连线等组成。

6.1.1 柜体的材料 : 1).冷扎钢板或角钢 (用于焊接柜 );

2) 敷铝锌钢板或镀锌钢板 (用于组装柜 ).

3). 不锈钢板 (不导磁性 ).

4). 铝板 ((不导磁性 ).

6.1.2 柜体的功能单元:

1). 主母线室 (一般主母线布置按“品”字形或“ 1”字形两种结构

2). 断路器室

3). 电缆室

4). 继电器和仪表室

5). 柜顶小母线室

6). 二次端子室

6.1.3柜内电器元件:

(1) 柜内常用一次电器元件(主回路设备)常见的有如下设备:电流互感器简称 CT[如:LZZBJ9-10]

电压互感器简称 PT[如 :JDZJ-10]

接地开关 [如 :JN15-12]

避雷器 (阻容吸收器 )[如 :HY5WS单相型 ;TBP 、 JBP 组合型 ]

隔离开关 [如 :GN19-12、 GN30-12、 GN25-12]

高压断路器 [如:少油型 (S)、真空型 (Z)、 SF6型 (L)]

高压接触器 [如:JCZ3-10D/400A 型 ]

高压熔断器 [如:RN2-12、 XRNP-12、 RN1-12]

变压器 [如 :SC(L)系列干变、 S 系列油变 ]

高压带电显示器 [GSN-10Q型 ]

绝缘件 [如 :穿墙套管、触头盒、绝缘子、绝缘热缩 (冷缩 ) 护套 ] 主母线和分支母线

高压电抗器 [如串联型 :CKSC和起动电机型 :QKSG]

负荷开关 [如 :FN26-12(L)、 FN16-12(Z)]

高压单相并联电容器 [如 :BFF12-30-1] 等等

(2) 柜内常用的主要二次元件(又称二次设备或辅助设备,是指 对一次设备进行监察、控制、测量、调整和保护的低压设备) , 常见 的有如下设备 :

1. 继电器

2. 电度表

3. 电流表

4. 电压表

5. 功率表

6. 功率因数表

7. 频率表

8. 熔断器

9. 空气开关

10. 转换开关

11. 信号灯

12. 电阻

13. 按钮

14. 微机综合保护装置等等。

6.2、高压开关柜分类 :

6.2.1. 按断路器安装方式分为移开式(手车式)和固定式

(1) . 移开式或手车式 (用 Y 表示 ) :表示柜内的主要电器元件 (如 :

断路器 ) 是安装在可抽出的手车上的,由于手车柜有很好的互换性 , 因 此可以大大提高供电的可靠性,常用的手车类型有 :隔离手车、计量 手车、断路器手车、 PT 手车、电容器手车和所用变手车等,如 KYN28A-12。

(2) . 固定式 (用 G 表示 ): 表示柜内所有的电器元件 (如 :断路器或 负荷开关等 ) 均为固定式安装的,固定式开关柜较为简单经济,如 XGN2-10、 GG-1A 等。

6.6.2. 按安装地点分为户内和户外

(1) . 用于户内 (用 N 表示 ); 表示只能在户内安装使用, 如: KYN28A-12等开关柜;

(2) . 用于户外 (用 W 表示 ); 表示可以在户外安装使用, 如 : XLW 等开关柜。

6.2.3. 按柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔 式开关柜、金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四大类

(1) . 金属封闭铠装式开关柜(用字母 K 来表示)主要组成部件 (例如:断路器、互感器、母线等)分别装在接地的用金属隔板隔开 的隔室中的金属封闭开关设备。如 KYN28A-12型高压开关柜。 (2) . 金属封闭间隔式开关柜(用字母 J 来表示)与铠装式金属 封闭开关设备相似, 其主要电器元件也分别装于单独的隔室内, 但具 有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。如 JYN2-12型高压开 关柜。

(3) . 金属封闭箱式开关柜(用字母 X 来表示)开关柜外壳为金

属封闭式的开关设备。如 XGN2-12型高压开关柜。

(4) . 敞开式开关柜,无保护等级要求,外壳有部分是敞开的开 关设备。如 GG-1A(F)型高压开关柜

7 六氟化硫封闭式组合电器

(GIS)

GIS 指六氟化硫封闭式组合电器 , 他是把断路器、 隔离开关、 母线、 接地开关、 互感器、 出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中 集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。 结构紧凑体 积小重量轻不受大气条件影响, 检修间隔长, 无触电事故和电噪声干 扰等优点。

C-GIS 指的是气体绝缘金属封闭开关设备, 一般采用真空断路器, 隔离开关、 电压互感器等设备则密封在一个空间内, 用六氟化硫气体 绝缘, 其它部分是传统空气绝缘。 SF6气室部分气压较低, 一般是 GIS 的几分之一。

SF6断路器和真空断路器的区别,一个用 SF6气体吹弧,一个用 磁动力吹弧。

六氟化硫封闭式组合电器 (GIS) :六氟化硫封闭式组合电器,国 际上称为“气体绝缘开关设备” (Gas lnsulated Switchgear)简称 GIS , 它将一座变电站中除变压器以外的一次设备, 包括断路器、 隔离开关、 接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进 出线套管等,经优化设计有机地组合成一个整体。

7.1、 GIS 的共同特点

7.1.1. 小型化。因采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭 弧介质,所以能大幅度缩小变电站的体积,实现小型化。

7.1.2. 可靠性高。由于带电部分全部密封于惰性 SF6气体中,大

大提高了可靠性。此外具有优良的抗地震性能。

7.1.3. 安全性好。带电部分密封于接地的金属壳体内,因而没有 触电危险。 SF6气体为不燃烧气体,所以无火灾危险。

7.1.4. 杜绝对外部的不利影响。因带电部分以金属壳体封闭,对 电磁和静电实现屏蔽,噪音小,抗无线电干扰能力强。

7.1.5. 安装周期短。由于实现小型化,可在工厂内进行整机装配 和试验合格后, 以单元或间隔的形式运达现场, 因此可缩短现场安装 工期,又能提高可靠性。

7.1.6. 维护方便,检修周期长。因其结构布局合理,灭弧系统先 进,大大提高了产品的使用寿命,因此检修周期长,维修工作量小, 而且由于小型化,离地面低,因此日常维护方便。

7.2、 GIS 的现状及发展动向

GIS 是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、 连接件和出线终端等组成的组合电器的简称, 这些设备或部件全部封 闭在金属接地的外壳中, 在其内部充有一定压力的 SF6绝缘气体, 故 也称 SF6全封闭组合电器。与常规变电站 (AIS)相比, GIS 具有如下优 点:

7.2.1结构紧凑。 220kVGIS 占地面积仅为 AIS 的 10%, 500kVGIS 占地面积仅为 AIS 的 5%,这一点在地皮昂贵的城镇和密集的负荷中 心和山区水电站尤为重要。

7.2.2不受污染及雨、盐雾等大气环境因素的影响,因此, GIS 持别适合于工业污染和气候恶劣以及高海拔地区。

7.2.3安装方便。 GIS 一般是以整体或若干单元组成,可大大缩 短现场安装工期。

GIS 设备自 60年代实用化以来,到目前为止,世界上已有 2 000台 GIS 在运行。实践证明, GIS 运行安全可靠、配置灵活、环境适应 能力强、检修周期长、安装方便。 GIS 不仅在高压、超高压领域被广 泛应用,而且在特高压领域变电站也被使用,在我国, 63~500kV 电 力系统中, GIS 的应用已相当广泛。

GIS 制造技术仍在不断进步和发展, 30多年来,各 GIS 生产厂家 围绕着提高经济性和可靠性这 2个主要目标, 在元件结构、 组合形式、 制造工艺以及使用和维护方面进行了大量研究、 开发。 随着大容量单 压式 SF6断路器的研制成功和氧化锌避雷器的应用, GIS 的技术性能 与参数已超过常规开关设备, 并且使结构大大简化, 可靠性大大提高, 为 GIS 进一步小型化创造了十分有利的条件。

7.3、 GIS 整体性能的提高有赖于各组件性能的提高

GIS 是各高压电器的集合,通常采用积木式结构,断路器、隔离 开关、接地开关、 互感器等元件均可随意组合。其整体性能的提高还 有赖于各组件性能的提高。分述如下:

7.3.1断路器

断路器是 GIS 中最重要的设备之一,由于 SF6气体具有优良的绝 缘性能和灭弧性能,因而 SF6气体绝缘断路器具有尺寸小、重量轻、 开断容量大、 维护工作量小等优点。 目前 SF6断路器最高工作电压已 达 765kV , 开断电流已达 80kA , 额定电流已达 12kA 。 SF6断路器应用

在高压、超高压领域的同时,也在向中压 10~35kV 级发展,除了采 用压气式灭弧室外, 还出现了采用旋弧式和自能吹弧式灭弧室的新型 SF6断路器。 SF6和真空灭弧技术的确立和发展,新型材料及多种触 头形式 (自动触头、多点触头等 ) 的出现,使开关的开通和通流能力大 大提高。 灭弧结构中利用了电弧能量或开断电流产生的磁场, 不仅降 低了开关的机械应力, 而且减小了灭弧结构的径向尺寸, 成为当前的 发展方向。 灭弧方式的改进意味着操作能量的减少, 机械性能的改善, 外型尺寸更为紧凑,维护工作随之减少,工作更加安全可靠。断路器 断口正在减少, 300kV 以下为单断口、 500kV 以下为双断口的现状有 望在近几年内得到突破。 在未来的几年里, 特高压断路器有可能只有 1个断口,从而只需很小的驱动能力。传统的瓷绝缘材料正被复合绝 缘材料所取代,使得断路器重量更轻,结构更加简化。

7.3.2隔离开关和接地开关

隔离开关主要用于电路无电流投入和切除, 动触头一般由电力操 作机构驱动的绝缘旋杆传动。 为了适应不同的电气主接线和 GIS 结构 布置的需要,隔离开关具有多种结构形式,从而保证了 GIS 整体设计 时的灵活性。 隔离开关未来的发展趋势是:随着断路器结构的进一步 缩小,重量的进一步减轻,隔离开关和断路器有可能集成在一起。 7.3.3电流互感器 (CT)

长期以来, GIS 一直采用电磁式电流互感器取得测量和保护信号, 这种 CT 是按机电式继电器的要求设计的,需要较大的输入功率,功 率损耗大,体大笨重;且受铁芯磁饱和影响,大大降低了互感器的测

量精度, 使用中不得不将测量信号和保护信号分开; 高压电流互感器 内部充油,如果密封不好,极易漏油,故障时容易发生爆炸等。 近年来出现的光电电流传感器 (MOCT)无此缺点, 且频率响应范围 宽、精度高、不受电磁干扰等。 MOCT 是应用法拉第元件构成的电流 传感器, 它所检测的信号是被测电路的磁场而不是电流, 来自光纤的 自然光经过法拉第元件时会产生与交变磁场强度成正比的旋转光, 经 过光电二极管 (O/E)变成电信号, 经放大后输出。 信号传输介质采用光 纤。 MOCT 的优点是被测电流的范围很大, 可从 5A 到 4kA , 测量精度 为 02级, 且在 100kA 以下输出电流的波形不失真, 因而也可以记 录故障电流。 MOCT 的另一重大优点是工作安全可靠,不像 CT 有二 次侧开路出现高压和铁磁谐振问题。和 CT 不同的是 MOCT 的输出是 电压信号而不是电流信号。这种类型的传感器在市面已有产品出售, 可用于 123~420kV 电压等级,并已有成功的运行经验。

7.3.4电压互感器 (PT)

GIS 中的 PT 分为电容分压式和电磁式 2种,因电磁式高电压 PT 在制造上有困难, 300kV 以上的 PT 一般采用电容式, 300kV 及以下的 PT 一般才采用电磁式。 无论哪种形式, 和 CT 一样, 也都存在易饱和、 易渗油、易爆炸、精度低、体大笨重等缺陷。

EOVT 是近年来新出现的有望取代传统 PT 的光电传感器, EOVT 是根据泡克尔斯 (Pockels)效应的原理工作的,整个装置由 3个部分构 成:承受被测电压的光学晶体、光学元件 (包括发光二极管 ) 、光电二 极管和光纤、电子组件 (模拟与数字处理单元和数模转换器 ) 。 EOVT

的晶体装在充有 SF6气体的金属筒中。由于泡克尔斯元件 (晶体 ) 光的 双折射率随电场强度而变化, 因此可以根据光电二极管的输出电压来 确定施加于晶体上的电场强度亦即电压的大小。 美国纽约电力局早在 1996年就将这种 EOVT 安装在一个 345kV 变电站中试运行。

此外,也有将电压、电流传感器做在一起,构成电流 /电压传感 器并已用于 AIS 产品中。

7.3.5监测与自诊断

因 GIS 的全部元件都密封在一个金属壳中, 为防止内部故障的发 生,随时掌握设备的运行工况,发现设备的故障隐患,有效的检测手 段是必不可少的,目前所采用的检测手段主要有:

7.3.5.1X 射线照相:采用 X 射线可以从外部探测 GIS 状态,如触 头烧损、螺丝松动等。

7.3.5.2光学检测法:利用安装在 GIS 内部的光学传感器来检测 GIS 内部故障电弧。

7.3.5.3红外定位技术:红外热敏成像装置可用于 GIS 内部电弧 故障定位和故障点定位。 该装置主要包括红外热敏镜头、 磁带录象机 和触发电子元件等。

7.3.5.4电磁技术:GIS 内处于悬浮电位元件、固体绝缘中的气 泡、 自由导电杂质和局部电场畸变等均会引起局部放电, 在隔离开关 操作和 GIS 相对地闪络时还会产生陡波头暂态过电压, 根据这些电磁 现象可以进行局部放电的检测和定位。

7.3.5.5化学检测法:GIS 内部闪络会导致 SF6气体分解。在现

场常用化学测试管来检测 SF6生成物的成分,用以判断 GIS 内部是否 存在放电。

近年来,随着传感器技术的飞速发展,新型传感器的不断推出, GIS 使用了更多的传感器作为其内部状态监测,而用微计算机技术来 处理获得的信息。日本东芝公司研制的智能 GIS 监测系统的构成,它 主要包括了下列性能的检测:

(1)绝缘性能监视诊断:应用了电晕传感器、 压力传感器、 气体传 感器、温度传感器、漏电流传感器。

(2)导电性能的检测:应用了温度传感器、光纤温度计。

(3)机械方面的检测:应用了开、闭传感器。

在线检测技术和自我诊断技术的引入将打破传统的高压电器大 小修计划模式,可以根据诊断结果安排更合理、更科学的检修计划, 可将事故消灭在萌芽状态,从而缩短 GIS 的检修时间,提高设备的利 用率和可靠性。

第 六章 电力系统故障及其危害

凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况均称为电力系统 的故障。电力系统的故障有多种类型,如短路、断线或它们的组合。 短路又称横向故障,断线又称为纵向故障。

短路故障可分为三相短路、单相接地短路(简称单相短路)两相 短路和两相接地短路, 注意两相短路和两相接地短路是两类不同性质

的短路故障,前者无短路电流流入地中,而后者有。三相短路时三相 回路依旧是对称的, 故称为对称短路; 其他几种短路均使三相回路不 对称,因此称为不对称短路。

断线故障可分为单相断线和两相断线。断线又称为非全相运行, 也是一种不对称故障。大多数情况下在电力系统中一次只有一处故 障, 称为简单故障或单重故障, 但有时可能有两处或两处以上故障同 时发生,称为复杂故障或多重故障。

短路故障一旦发生,往往造成十分严重的后果,主要有:

(1) 电流急剧增大。短路时的电流要比正常工作电流大得多, 严重时可达正常电流的

十几倍。 大型发电机出线端三相短路电流可达几万甚至十几万安 培。这样大的电流将产生巨大的冲击力,使电气设备变形或损坏,同 时会大量发热使设备过热而损坏。 有时短路点产生的电弧可能直接烧 坏设备。

(2) 电压大幅度下降。三相短路时,短路点的电压为零,短路 点附近的电压也明显下降, 这将导致用电设备无法正常工作, 例如异 步电动机转速下降,甚至停转。

(3) 可能使电力系统运行的稳定性遭到破坏。 电力系统发生短 路后, 发电机输出的电磁功率减少, 而原动机输入的机械功率来不及 相应减少,从而出现不平衡功率,这将导致发电机转子加速。有的发

电机加速快, 有的发电机加速慢, 从而使得发电机相互间的角度差越 来越大, 这就可能引起并列运行的发电机失去同步, 破坏系统的稳定 性,引起大片地区停电。

(4) 不对称短路时系统中将流过不平衡电流, 会在邻近平行的 通讯线路中感应出很高的电势和很大的电流, 对通讯产生干扰, 也可 能对设备和人身造成危险。

在以上后果中, 最严重的是电力系统并列运行稳定性的破坏, 被 喻为国民经济的灾难,其次是电流的急剧增大。

除此之外, 电力系统中还可能出现一些不正常工作状态, 如电气 设备超过额定值运行(称为过负荷) ,它也将使电气设备绝缘加速老 化, 造成故障隐患甚至发展成故障; 如发电机尤其是水轮发电机突然 甩负荷引起定子绕组的过电压、 电力系统的振荡、 电力变压器和发电 机的冷却系统故障以及电力系统的频率下降等。 系统中的故障和不正 常运行状态都可能引起电力系统事故, 不仅使系统的正常工作遭到破 坏,甚至可能造成电气设备损坏和人身伤亡。

3、电力系统继电保护

电力系统中的各元件之间有十分紧密的电或电磁联系, 一旦某个 元件发生故障, 电气信息将以近似光的速度向系统各处传播。 这种故 障不可能用人工手动方法排除而必须有高速自动化的装置来排除。 这 是保证电力系统安全运行最有效的方法。

转载请注明出处范文大全网 » 电工必知电气基础知识大全