高级工程师考试建筑供配电,总复习2012,.ppt

建筑供配电 总复习 第1章 主要知识点 3 基本要求八字方针 安全 可靠 优质 经济 配电所的任务是接受电能和分配电能 不改变电压 而变电所的任务是接受电能 变换电压和分配电能 二 发电厂和电力系统 1 发电厂 发电站 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 种类 水力 火力 核能 风力 地热及太阳能发电厂 电力系统 集一个发电 输电 变电 配电和用电的整体 一 电力系统的电压 额定电压 能使电气设备运行在最佳工作状态的电压 1 电网 线路 的额定电压根据需要 水平 技术 经济分析后确定 或者说由一个国家的经济发展和技术水平决定的 2 用电设备的额定电压同级电网 线路 的额定电压相同 3 发电机的额定电压发电机额定电压应高于同级电网 线路 额定电压的5 4 电力变压器的额定电压 1 一次绕组的额定电压 当变压器T1直接与发电机相联时 与发电机额定电压相同 当与电网 线路 连接时 与电网 线路 额定电压相同 2 二次绕组的额定电压 首先明确什么是变压器二次绕组的额定电压 变压器二次绕组的额定电压是一次加额定电压 二次空载 开路 时的电压 变压器二次侧供电线路较长 其二次绕组额定电压应比相连线路额定电压高10 若二次侧供电线路不长 其二次绕组额定电压应比相连线路额定电压高5 电力系统中性点运行方式 电力系统中性点 是指变压器或发电机的中性点 运行方式 是指接地方式 种类 在我国 中性点不接地系统 3 66kV 也叫小接地电流系统 中性点经阻抗线圈接地系统 3 10kV电网中接地电流大于30A 20kV及以上电网中接地电流大于10A 也叫小接地电流系统 中性点直接接地系统 110kV及以上和220 380V系统 也叫大接地电流系统 结论 在中性点不接地系统中 当一相接地时 接地相对地电压为零 未接地相对地电压升高倍 线电压不变 接地相接地电容电流是正常对地电容电流的3倍 此系统由于线电压不变 可以短时运行 2小时以内 如图 确定各变压器 电力线路及发电机的额定电压 单位 kV 1题 2题 6 3kV G G T1 T1 T2 T3 T2 WL1 WL2 110 38 5kV 35kV 10kV 6kV电网 220 380V电网 如图 确定各变压器 电力线路及发电机的额定电压 单位 kV 1题 2题 6 3kV G G T1 T1 T2 T3 T2 WL1 WL2 110 38 5kV 35kV 10kV 6kV电网 220 380V电网 6 3 121 110 35 10 5 38 5 35 6 6 0 4 0 230 10 10 5 第2章 主要知识点 2 6 2020 12 理解 第二节变配电所的任务 作用和类型 一 变配电所的任务 变电所担负着从电力系统受电 经过变压 然后分配电能的任务 配电所担负着从电力系统受电 然后直接分配电能的任务 2 6 2020 13 三 变配电所的类型 理解 1 总降压变电所在大型企业或用电负荷较大的中型企业设置 2 车间变电所在大型企业或中小型企业设置 3 高压配电所 开关站 在大中型企业设置 企业变配电所的主接线图 对变配电所的主接线的基本要求是 安全 可靠 灵活 经济 主接线的定义 变配电所的主接线是供配电系统中为实现电能输送和分配的一种电气接线 主接线的构成 一般由变压器 母线 断路器 隔离开关 互敢器 熔断器 避雷器 电进线和高压配出线等按一定方案连接的电气接线 一级负荷 中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者 以及特别重要的负荷 要求 不许停电 必须有两个独立电源供电 所谓独立电源是指两个毫无联系的电源 例如一个来自自备电厂 另一个来自电力系统 一 企业电力负荷的分级及其对供电电源的要求 企业电力负荷的分为三级 二级负荷 是断供电 将造成重大设备的局部损坏 大量原材料报废 生产紊乱者 要求 允许短时 几分钟 停电 要有双回路电源供电 例如两个来自不同的变压器 不同的母线段 三级负荷 不属于一 二级的负荷 要求 无停电要求 可采用单回路供电 二 企业用电设备的工作制有连续工作制 断续周期 反复短时 工作制和短时工作制三种 1 连续工作制特点 负荷稳定 连续工作 例如 风机 水泵 生产照明等 2 短时工作制特点 工作时间短 间歇时间长 例如 机床快速进刀系统电机 水闸提升电机等 3 断续周期工作制特点 周期性的工作 间歇 例如 天车 桥式起重机 的电动机 常用 暂载率 负荷持续率 表示 T 工作周期 t 工作时间 t0 间歇时间 二 负荷计算 1 单台用电设备计算负荷的确定 2 需要系数 Kd为需要系数 常取0 1 0 8 1 可查书后附录表1 一 需要系数法 3 用电设备组计算负荷的确定 注意单位 有功功率kW 无功功率kvar 视在功率kVA 电流A 式中 tan 为对应用电设备组cos 的正切值 4 设备容量的计算 1 连续工作制和短时工作制用电设备组 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和 2 断续周期短时工作制用电设备组 必须进行负载持续率换算 吊车类电动机要求设备容量换算到 25 条件下 即 电焊机组要求设备容量换算到 100 条件下 即 5 多组用电设备计算负荷的确定1 同时系数应该考虑各用电设备组最大负荷不同时出现的因素 对有功 无功负荷分别计入一个同时系数及 常取K p 0 85 0 95 K q 0 90 0 97 式中 P30i Q30i 各组用电设备的计算负荷 2 计算公式 三 采用并联电容补偿的计算 式中 qC 无功补偿率 见附录表3 qC 单只电容器的无功补偿容量 见附录表4 四 变压器功率损耗的近似计算 式中 S30为变压器二次母线的计算负荷 3 提高功率因数的意义 导线上的电能损耗减少 导线截面减小 如果cos Q U 则线路的电压损耗减少 cos S30 I30 电能损耗 摊在用户上的费用减少了 如果cos Q S一定 P 提高了供电设备的供电能力 式中 P30i Q30i 各车间的计算负荷 P30 2 Q30 2 S30 2 全厂变压器低压侧的计算负荷 2 全厂 变压器高压侧 计算负荷 1 总降压变电所变压器低压侧计算负荷 五 全厂计算负荷的计算 六 计算示例及例题习题 例题1 某炼铁车间有一10吨桥式天车 PN 39 6kW N 40 0 8 cos 0 5 试求该电动机在 25 时的Pe及P30 Q30的值 解 例题2 某机修车间有一台电焊机SN 42kVA N 60 cos 0 62 0 92 试求该电焊机的Pe及P30 Q30的值 解 尖峰电流及其计算 1 单台用电设备尖峰电流的计算 尖峰电流是指持续几秒钟的最大负荷电流 如电动机启动电流 式中 IN为额定电流 Ist为启动电流 Kst为启动电流倍数 见书P48 例题讲解 例题2 1 2 2 2 3 第3章 主要知识点 一 电力线路的任务和类别 任务 电力线路是电力系统的重要组成部分 担负着输送和分配电能的重要任务 类别 1 按电压高低分有高压线路和低压线路 2 按结构型式分有架空线路 电缆线路 车间室内线路和建筑物线路等 第一节企业电力线路及其接线方式 理解 二 高压线路的接线方式 企业高压线路有放射式 树干式和环形等三种接线方式 1 架空线路的结构主要由导线 电杆 绝缘子和线路金具等主要元件组成 一 架空线路的结构和敷设 第二节企业电力线路的结构和敷设 1 优点成本低 投资少 安装容易 维护和检修方便 易于发现和排除故障等 2 缺点直接受大气影响 易受雷击和污秽空气危害 且架空线路要占用一定的地面和空间 有碍交通和观瞻 在应用上受到一定影响 3 适用架空线路在供电区域之外的电源引入线路及部分供电区域内 例如一般企业 得到广泛应用 3 架空线路的特点及适用 1 优点受外界因素 雷电 风害等 的影响小 供电可靠性高 不占路面 不碍观瞻 且发生事故不易影响人身安全 2 缺点成本高 投资大 查找故障困难 工艺复杂 施工困难 3 适用在建筑或人口稠密的地方 特别是有腐蚀性气体和易燃 易爆的场所 不方便架设架空线路时 宜采用电缆线路 在现代化企业和城市中 电缆线路已得到日益广泛的应用 4 电缆的特点及适用 1 车间线路的导线 建筑物内导线种类和结构1 电缆 绝缘导线按芯线材料分分为铜芯和铝芯两种 按导线绝缘材料分分为有聚氯乙烯绝缘电缆 橡皮绝缘导线和塑料绝缘导线两种 常见的绝缘导线型号有 VV22 聚氯乙烯绝缘电缆 BX 铜芯橡皮绝缘导线 BLX 铝芯橡皮绝缘导线 BV 铜芯塑料绝缘导线 BLV 铝芯塑料绝缘导线 2 裸导线配电用裸导线大多采用硬母线的结构 其截面形状有圆形 管形和矩形等 其材质有铜 铝和钢 常见的有矩形硬铝母线 LMY 和硬铜母线 TMY 是塑料绝缘铝芯导线 额定电压500V 三根相线 截面25mm 一根中性线16mm 一根保护线16mm 穿入直径为50mm的焊接钢管内 BLV 500 3 25 1 16 PE16 G50 以上符号和数字是什么意思 导线和电缆截面的选择计算 应根据不同情况 在以下四种选择方法中确定选择原则 a按允许发热条件选 b按允许电压损耗选 c按经济电流密度选 d按机械强度选 一 选择原则 1 按允许发热条件选择 1 三相系统相线截面的选择 其导线允许电流不应小于通过相线的计算电流 即 二 导线与电缆截面的选择方法 为线路的允许电流 是在空气中敷设25 条件下 土壤中敷设15 条件下 否则引入温度校正系数K 温度校正系数 见附录表 例题 已知BLX和BLV型导线 明敷 I30 50A 30 条件 试选择导线截面 解 BLX和BLV中的B 绝缘导线 L 铝心 X 橡胶 皮 绝缘 V 塑料绝缘 查P364附录表得 BLX 30 如选A 10mm2 Ial 60A 50A BLV 30 如选A 10mm2 Ial 55A 50A 另外 BX BV是铜心线 导线允许载流量可查附录表 2 中性线 N线 截面的选择 三相四线制中性线 两相三线及单相线路 3 线路电压损耗的计算 根据电压损耗选择截面 导线和电缆的电压损耗 不应超过允许的电压损耗 一般不超过5 若各段导线采用相同截面 则有 所以 由有功负荷和电阻引起的电压损耗 由无功负荷和电抗引起的电压损耗 1 电压损耗计算 例题 额定电压为10kV的厂区架空线路 选用LGJ 95型导线 布置成正三角形 相间距离为1m 其他条件如图所示 试求干线电压损耗 所以 解 根据A 95mm2 aav 1000mm 查得r0 0 33 km x0 0 334 km 用百分值表示得 2 按允许电压损耗选择导线截面 当 不能忽略时求A 计算步骤 初设x0 架空线取x0 0 3 0 4 km 电缆线取x0 0 07 0 08 km 计算 计算 再计算 mm 选出标准截面 A选出后 相应的r0 x0由附录表或其他资料查得 将r0 x0代入公式 3 或 4 校验电压损耗 若不合格 将A放大一级 再校验一次 例题 如上例题 若允许电压损耗为5 试按允许电压损耗选择其导线的截面 解 设x0 0 37 km有 因为 则有 所以 所以 mm 取A 120mm 查表得aav 1000mm时 r0 0 27 km x0 0 327 km 所以 因为 Ual 500V U 463V所以满足电压损耗的要求 按机械强度选择截面 导线和电缆截面不应小于其最小允许截面 如附录表14和表15所列 所选截面应不小于最小截面 即 第4章 主要知识点 电力变压器是根据电磁感应原理制成 通过它可将一种电压的交流电能转换 升高或降低 成另一种电压的交流电能 以利于电力的输送 分配和使用 电力变压器 主要由绕组 铁心 油箱 绝缘 油枕 绝缘套管等构成 器身 铁芯和绕组 举例说明电力变压器的型号 SL7 1000 10 为三相铝绕组油浸式电力变压器 设计序号为7 额定容量为1000kV A 高压绕组电压为10kV S9 800 10 为三相铜绕组油浸式电力变压器 设计序号为9 额定容量为800kV A 高压绕组电压为10kV 变压器的额定数据 指铭牌规定的额定视在功率 单位kVA 1 额定容量 指额定时的线电压 单位V或kV U1N是电源加到一次绕组上的额定电压 U2N是一次绕组加上额定电压后二次绕组开路 空载 时的电压 2 额定电压 3 额定电流 指额定时的线电流 单位A 4 额定频率f 规定标准工业用电频率为50HZ 注意概念 此外 额定值还有额定效率 温升等 额定值之间的关系有 对于单相双绕组变压器 对于三相双绕组变压器 第5章 主要知识点 一 高压熔断器 1 符号 文字符号 FU 图形符号 2 作用 串联在被保护的电路中 主要起短路保护作用 有的兼有过载保护 3 结构 主要由熔体和熔管 也叫熔断器 组成 理解 第三节高压一次设备 过载时 利用冶金效应原理 因为铜丝熔体上结有小锡球 锡的熔点是232 铜的熔点是1083 当过载时 电流增大 温度升高 锡熔化在铜丝熔体上使铜丝变成铜锡合金 它能在较低的温度下熔断 短路时 因电流更大 温度更高 使铜丝熔体直接熔断 二 高压隔离开关 1 符号 文字符号 QS 图形符号 例如 GN8 10 600 G 隔离 N 户内型 8 设计序号 10 电压 kV 600 额定电流 A 2 作用 串联在电路中 起隔离电源作用 开断时有明显的断开点 3 结构 由静触座 动触座和可分 合的闸刀组成 4 操作 手力 注意 因无熄弧能力 禁止带负荷拉闸 重点 四 高压断路器 1 符号 文字符号 QF 图形符号 例如 SN10 10I S 少油 N 户内型 10 设计序号 10 电压 kV I I型 ZN5 10 630 Z 真空 N 户内型 5 设计序号 10 电压 kV 630 额定电流 A 2 作用 串联在电路中 可通 断正常的负荷电流 过负荷电流以及短路电流 还能与继电保护装置配合自动跳闸 3 结构 由静触头 动触头 灭弧装置和操作机构等组成 4 操作 有手力 电磁和弹簧储能三种 5 分类 按灭弧介质分有油断路器 又分多油和少油型 真空断路器和六氟化硫 SF6 断路器三种 重点 七 高压一次设备的选择 1 IN IL 2 UN U 3 装置类别 户内 户外 4 准确度级 TV TA 1 按正常工作条件选 1 断流能力 2 热稳校验 3 力稳校验 2 按短路条件校验 3 兼故其他安全性 可靠性 经济性以及运行维护是否方便等 重点 3 低压断路器 自动开关 1 符号 文字符号 QF 图形符号 2 作用 串联在电路中 既能带负荷通断电路 又能在短路 过负荷和低电压 或失压 时自动跳闸 其功能与高压断路器类似 3 操作 手力合闸 自动跳闸 4 分类 按灭弧介质分 有空气断路器和真空断路器 按用途分 有配电用断路器 又分塑料外壳和万能式两种 电动机断路器和漏电保护用断路器等 电压互感器 文字符号TV 电流互感器 文字符号TA 统称互感器 就其结构和工作原理来说 与变压器类似 是一种特殊的变压器 第五节互感器 简单的说 无论电压互感器还是电流互感器 其功能一是供测量回路 而是供保护回路 电流互感器的接线方案 电流互感器的接线方案 3 电流互感器使用注意事项电流互感器工作时二次侧不得开路 电流互感器二次侧必须接地 电流互感器接线时 其端子的极性必须正确 4 电压互感器使用注意事项电压互感器工作时二次侧不得短路 电压互感器二次侧必须接地 电压互感器接线时 其端子的极性必须正确 第6章 主要知识点 一 短路的原因 1 主要原因电气设备载流部分的绝缘损坏 2 其他原因 1 工作人员误操作 如带负荷拉隔离等 2 鸟 兽跨接裸露的载流导线等 二 短路的后果 三 短路的形式及几率 1 可产生巨大的热的破坏作用 2 可产生巨大的力的破坏作用 3 短路后电压下降 影响其他电气设备正常运行 4 可产生电磁干扰 影响数字设备工作 三 短路电流计算 主要知识点及计算公式 1 标幺值概念 任意一个物理量的标幺值 实际值与基准值之比 二 标幺制法 基准容量 可以任意选取 一般取100MVA 基准电压 通常取短路计算电压 基准电流 基准电抗 2 各元件标幺值计算 1 电力系统 2 电力变压器 3 电力线路 3 三相短路电流计算 根据可以分别计算出 Uc为元件所在处的计算电压 在高压电路中发生短路时 常取 所以 在低压电路中发生短路时 常取 在无限大容量系统中有 所以 4 三相短路容量 1 确定各基准值 2 分别计算各元件电抗标幺值 3 根据计算电路绘出等效电路 并将各元件电抗标幺值和短路计算点一一标出在等效电路上 4 分别求出各短路计算点的总电抗标幺值 5 分别计算各短路计算点的各短路参数值 6 将各计算结果列表 6 计算步骤 5 两相短路电流的计算 7 计算示例及例题习题 例题 已知供电系统如图所示 系统出口断路器的断路容量为500MVA 求 1 工厂配电所10kV母线上k1点和车间变电所低压380V母线上k2点短路回路的总电抗标幺值 2 k1 k2两点的 及 值 值 解 1 先求k1点的短路回路阻抗 短路电流及短路容量取 算出各元件电抗标么值 k1点等效电路 短路回路阻抗 短路电流及短路容量 2 再求k2点的短路回路阻抗 短路电流及短路容量 算出各元件电抗标么值 k2点的等效电路 短路回路阻抗 短路电流及短路容量 3 将计算结果列下表 例题讲解 例题6 2 第7章 主要知识点 二 对保护装置的要求 1 选择性 2 速动性 3 可靠性 4 灵敏性 电磁式电流继电器 DL 10 电流继电器在继电保护装置中作为启动元件 1 图形符号和文字符号 a 集中表示的图形b 分开表示的图形 能使电流继电器动作的最小电流 称为电流继电器的动作电流 用Iop KA表示 能使电流继电器由动作状态返回到起始位置的最大电流 称为电流继电器的返回电流 用Ire KA表示 继电器的返回电流与动作电流之比 称为电流继电器的返回系数 用Kre表示 即 2 电磁式时间继电器 DS 110 120 时间继电器的缓吸线圈及延时闭合触点时间继电器的缓放线圈及延时断开触点 1 图形符号和文字符号 时间继电器在继电保护装置中作为时限元件 3 电磁式中间继电器 DZ 10 1 图形符号和文字符号 中间继电器在继电保护装置中作为出口元件 4 电磁式信号继电器 DX 11 信号继电器在继电保护和自动装置中用来作为信号指示元件 1 信号继电器的图形符号和文字符号 5 GL系列电流继电器 GL 10 20 1 图形符号和文字符号 GL型继电器的动作特性两个系统的动作特性如下 1 定时限过电流保护装置 1 组成及工作原理 4 电流速断保护装置 在过电流保护动作时间超过0 5 0 7s时 应装设瞬动的电流速断保护装置 作为快速动作的主保护 如图所示 线路的定时限过电流保护和电流速断保护电路图 4 死区问题及弥补 死区 即速断保护的不动作区 弥补 由定时限过流保护装置来弥补 在速断保护区内 定时限过流保护是速断保护的后备保护 二 变压器继电保护的装设原则 1 6 10kV车间变电所及小型工厂变电所的主变压器装设 定时限过流 电流速断保护 具体如下 2 上述情况如果变压器容量大于400kVA 车间变 800kVA 其他变 应另装气体保护 3 过负荷保护 有过负荷可能的装 4 35kV及以上电压的工厂总降压变电所装 定时限过流 电流速断 单台容量10000kVA 两台并联单台容量在6300kVA及以上装差动保护 取代电流速断保护 过负荷保护 有过负荷可能的装 气体保护 变压器的瓦斯保护 也称气体保护 瓦斯保护也称气体保护 是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的相当灵敏的保护装置 瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器 又称气体继电器KG 应该指出 瓦斯保护是变压器内部故障的主保护 特别是内部匝间短路时 是其他保护不可比拟的 但是气体保护对变压器的外部故障无能为力 第8章 主要知识点 2 操作电源二次回路 主要有断路器合闸 分闸 控制 信号 保护等 需要的电源 1 直流操作电源主要有 铅酸蓄电池组 镉镍蓄电池组 带电容储能的硅整流直流装置 主要取自 电压互感器和电流互感器 所内用变压器 例如 前讲过的 去分流跳闸 式 就采用电流互感器供电 2 交流操作电源 第10章 主要知识点 2 影响人体触电后果的主要因素 感知电流为1mA 摆脱电流为10mA 危险电流50mA 致命电流100mA以上 我国一般取30mA 工频交流 为安全电流 1 电流强度 工频交流对人体的伤害最为严重 3 电流性质 电流对人体的伤害 随着路径的不同 程度也不同 电流流经心脏 中枢神经 脑部和脊髓 和呼吸系统是最危险的 所以电流从手到脚 特别是从一手到另一手是最危险的 4 电流路径 所谓安全电压 是指人体触电后 不能使人致死或致残的电压 一般认为36V 1 安全电压 人体电阻一般取1700 2 人体电阻 安全距离 1 直击雷过电压 雷云直接对输电线路或电气设备放电 强大的雷电流通过线路或电气设备时引起过电压就是直击雷过电压 2 感应雷过电压 当雷云不是直接击于输电线路或电气设备上 而是由雷云对输电线路或电气设备的静电感应或电磁感应所产生的过电压 4 雷电波侵入 电位