电气基础知识

1、电工基础知识 电力生产的特点 电力是一种特殊的商品，与一般商品不同， 电力生产具有以下特点。 1、同时性：电力的生产、输送、分配以及 转化为其他形态能量的过程，几乎是同时 进行的。电能不能大量储存。电能的发、 供、用始终是同步的。 2、集中性：电力的生产必须集中统一，有 统一的质量标准，统一的调度管理，统一 的生产和销售。 电力生产的特点 3、快速性：电力系统中各元件（包括设备、 线路等）的投入或切除，几乎在瞬间就能 完成。电力系统运行方式的改变过程也非 常短促。因此。电力系统除了生产技术人 员必须具备相应的专业技术外，还必须有 相当完善的保护和自动装置，才能确保系 统安全可靠地运行。 电压的

2、有关概念 1、电压等级的划分 说起电压等级的划分，就要从电力网谈起，电 力网是由各电压等级的输电线路和各种类型的变 电所连接而成的网络。 电力网按其在电力系统中的作用不同，分为 输电网和配电网。输电网是以高压电甚至超高电 压将发电厂与变电所或变电所之间连接起来的送 电网络，所以又可称为电力网中的主网架。直接 将电能送到用户的网络称为配电网。配电网的电 压视用户的需要而定，因此，配电网中又分为高 压 电压的有关概念 配电网（指35KV及以上电压）、中压配电 网（指10KV、6KV等电压）及低压配电网 （指380V/220V电压）。 2、高压、低压与安全电压 根据有关规定，按安全管理要求，电气 设

3、备的电压分类如下： 高压：指电气设备对地电压在1000V以上者 低压：指电气设备对地电压在1000V以下者。 电压的有关概念 安全电压：指人体较长时间接触而不致发 生触电危险的电压。 我国对工频安全电压规定了一下五个等级， 即42V、36V、24V、12V及6V。其使用场 合规定如下： 42V：用于三类手持式电动工具。 36V、24V：用于一般场所的安全灯或手提 灯。 电压的有关概念 12V：用于特别潮湿的场所及在金属容器内 使用的照明灯。 6V：用于水下工作的照明灯。 3、我国低压供电系统都是采用三相四线制 380V/220V供电，其优点就是可以获得 380V的线电压，又可获得220V的相电

4、压， 而高压系统多采用6、10、35、110、220、 330、500（直流三峡供华南、华东用）、 750（西北地区用）、1000（KV）等。 供电电能指标 1、电力负荷的分类 对发电、供电及用电而言，电力负荷分为 四种。 发电负荷：是发电厂的发电机向电网提供 的电力。 供电负荷：是发电负荷扣除厂用电的厂变 损耗、线路损耗后的负荷。 线损负荷：是电力网在电力输送和分配过 程中的各种损耗的总和。 供电电能指标 用电负荷：是用户实际使用的负荷。 2、功率的概念 负荷的计算就是功率的计算，关于功率的 概念有三个。 有功功率（P）：指有功负荷，单位为KW。 无功功率（Q）：指无功负荷，单位为kvar

5、视在功率（S）：是P和S 构成的，单位为 KVA。 供电电能指标 三者关系如下： S P Q 供电电能指标 3、衡量电能质量的指标 电压、频率、波形、三相电压的对称性等。 供电电能的质量指标包括三项技术指标和 一项运行调度指标。 电压指标： 发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压 侧母线在正常运行方式情况下，电压允许 偏差为系统额定电压的0%+10%；异常 运行方式时为系统额定电压的-5%+10%。 供电电能指标 220kV变电站的220kV母线、发电厂和 220kV变电站的110kV35kV母线在正常运 行方式情况下，电压允许偏差为系统额定 电压的-3%+7%；异常运行方式时为系统

6、额定电压的10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂（直 属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电 压允许偏差为系统额定电压的0%+7%。 频率指标： 我国规定，供电系统的频率标称值为50HZ。 供电电能指标 运行中允许偏差的绝对值不应大于下列要 求： a、电力网容量在3000MW及以上者： 0.2HZ； b、电力网容量在3000MW以下者： 0.5HZ； 波形及三相电压对称性 电力网上的工频电压是准确的正弦波形， 三相电压应相等且相位上互差120 供电电能指标 可靠性的要求： 35KV及以上系统，每年停电不超过一次； 10KV系统每年停电不超过三次；对重要用 户的停电应提前七日通知。 电流的

7、有关概念 1、电流：在电路中电荷有规则的运动成为 电流。大小和方向不随时间变化的电流， 成为直流电流，用“DC”或“-”表示。大小 和方向随时间变化的电流，成为交流电流， 用字母“AC”或“”表示。 电流的计算： 单相：P=UIcos； 三相： P=1.732UIcos； 三相交流电 定义：三个具有相同频率、相同振幅，但 在相位上彼此相差120的正弦交流电压、 电流或电动势，统称为三相交流电。 三相交流电习惯上称为A、B、C三相。按 照国标规定：交流供电系统的电源 A、B、 C三相分别用L1、L2、L3表示，其相色的 颜色分别以黄色、绿色和红色表示。交流 供电系统中的电气设备接线端子的三相分

8、别用U、V、W。 三相交流电 2、相序：是指三相交流电在某一确定时间 内到达最大值或零值时，相位排列的先后 顺序，简称相序。相序一般分为正相序和 负相序；正相序即A-B-C，反之A、C、B则 为负相序。日常生活中的三相交流电动机 存在反转，任意调两相就可以正转。 3、星形接线和三角形接线 线电压：指相与相之间的电压。 相电压：指电源的每相绕组或每相负载两 端的电压。 三相交流电 一般来说，负载接到三相电源上去，有星形和三 角形两种连接方式，负载以何种方式与三相电源 连接，主要是根据负载的额定电压和电源电压来 决定的。 负载的星形连接：将三相负载的一端分别接到三 相电源的三条相线上，另一端接在中

9、性线上，用 Y表示。线电压等于1.732倍的相电压。 负载的三角形连接：将三相负载依次连接在三相 电源的两根相线之间，用D表示。线电压等于相 电压。 常用的电气设备 1、电流互感器： 电流互感器是一种将高电压系统中的电流或抵押系统中的大电流变成 低电压标准小电流的电流变换装置。电流互感器二次额定电流一般都 是5A，经常叫CT，国际标准叫TA。 电流互感器的作用： 1）、使测量仪表、继电保护装置与电力系统高压电路隔离，从而保 证了测量工作的安全性、可靠性，并降低了仪表、继电器等的绝缘要 求。 2）、由于电流互感器二次额定电流均为5A，从而使仪表制造标准化、 规范化，并降低了仪表的成本。 3）、二

10、次回路中可同时串接几种仪表（有功表和无功表）的电流线 圈，从而简化了仪表的接线。 4）、由于仪表等接在电流互感器二次侧，当电力系统发生短路故障 时，不致因故障电流冲击直接造成仪表损坏。 常用的电气设备 电流互感器二次侧不允许开路运行。二次侧开路的危害： 1）、二次侧将产生数千伏的高电压，危及设备绝缘和人身安全； 2）、铁芯损耗增加，严重发热，可能烧毁电流互感器； 3）、计量不准，而且由于二次侧开路致使铁芯中产生剩磁，即使修 复了二次回路，仍会使测量误差增大。 4）、电流表指示异常，从而失去对电流的监视或造成假象；还会使 电流继电器无法正常工作，致使继电保护装置失去保护作用及造成越 级跳闸。 2

11、、电压互感器： 是一种将电力系统的高电压变换为可供仪表使用的标准低电压的仪用 变压器。其二次侧额定电压为100V，经常叫PT，国际标准叫TV。 作用：1）、将一次侧高压隔离开，降低了仪表的绝缘水平和表耗功 率。 2）、由于电压互感器二次额定电压都是100V，从而使仪表制造标准 化、规范化，并可降低仪表成本。 常用的电气设备 倍率计算：倍率=PT变比*CT变比（在计算电量时用）。 3、变压器 3.1、按冷却方式分： 油浸式变压器，如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环和水内冷等； 干式变压器，依靠空气对流进行冷却。目前室内使用的电力变压器，通常采 用风机进行冷却； 充气式变压器，用特殊气体（

12、SF6）代替变压器油散热，如六氟化硫变压器； 蒸发冷却变压器，用特殊液体代替变压器有绝缘散热； 3.2、三相变压器的结构 3.2.1、铁芯，是变压器的磁路部分，为了减少涡流和磁滞损耗，铁芯多采用 厚度为0.350.5mm且两侧涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成。 铁芯的接地，变压器在运行中铁芯以及固定铁芯的金属结构、零件等，均处 在强电场中，在电场作用下，它具有较高的对地点位，会产生断续的放电现 象，因此，必须将铁芯和固定铁芯、绕组等金属零部件都可靠接地，使它们 常用的电气设备 与油箱同处于地电位。铁芯通常都采用一点接地。铁芯的硅钢片相互 之间是绝缘的，这是为了防止产生较大的涡流，因此切不可以将所有

13、的硅钢片都接地，否则将造成较大的涡流而使铁芯发热。 3.3、变压器的绕组 绕组是变压器的电路部分，与电源连接的绕组称为一次绕组，与负载 连接的绕组称为二次绕组。 3.4变压器空载损耗 指变压器空载运行时的功率损耗，是变压器的铁芯损耗，简称铁损。 3.5变压器短路损耗 指变压器作短路试验时的功率损耗，是变压器的绕组损耗，简称铜损。 3.6变压器并列运行 是指两台或两台以上变压器一次侧接在同一电源上，二次侧连接在一 起共同负担负荷的供电。 变压器并列运行应满足的条件： 常用电气设备 1）绕组接线组别相同； 2）变压比差值不得超过0.5%； 3）阻抗电压值相差不得超过10%； 4）两台变压器的容量比

14、不应超过3：1； 3.7变压器的调压装置 为了使配电系统得到稳定的电压，必要时需对变压器进行电压调 整。目前变压器调整电压的方法是在高压侧绕组设置分接，以切除或 增加一部分绕组，从而改变变压器的变压比，达到调压的目的，这种 调压装置叫分接开关，俗称“分接头”。 变压器调压方式通常分为无励磁调压和有载调压两种。当二次侧 不带负载，一次又与电网断开时的调压是无励磁调压（无载调压）； 在带二次负载下的调压是有载调压。 3.8变压器运行的温度要求 油浸式变压器绝缘等级一般为A级，其最高工作温度为105， 常用电气设备 上层油温不得超过85 ；干式变压器为真空树脂浇注，绝缘等级一般为 F级，其最高工作温

15、度为155 ，绕组温度可达110 。 3.9变压器的绝缘油 油浸式变压器油箱内充满了绝缘油，俗称变压器油。在油浸式变压器 中主要起绝缘、散热及灭弧作用。 4、高压断路器 4.1在规定的使用条件下，可切合正常运行下的负荷电流，当有短路故障 发生时，在继电保护装置的作用下，可切断短路故障电流。在高压供配 电系统中，切断短路电流时，要产生强烈的电弧，因此高压短路器必须 具有可靠的灭弧装置，是能够实现控制与保护双重作用的电器。 按其使用的场所不同分为户内式和户外式；按灭弧介质的不同，可分 为油断路器、真空断路器、SF6断路器和固体产气断路器等。 额定开断电流，指短路器在额定电压下能可靠切断的最大电流。

16、 常用电气设备 额定电流，指断路器允许长期通过的最大电流，在此电流下运行，其各部件的 温升不应超标。 动稳定电流，指当断路器在闭合状态时，所允许通过的最大短路电流。 动稳定电流表明了断路器承受电动力的能力，由导电部位的机械强度决 定。 热稳定电流，指当断路器有电流通过时，就会产生热量，其热量与电 流的平方成正比。若设计结构触头调节压力不合理，将导致触头熔焊。 因此规定了短路器在某一段时间内所允许通过的最大电流，此电流即是 热稳定电流。国标规定的时间为2s。 4.2 SF6断路器 是利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的一种断路器，目前最流行。SF6是 一种无色、无味、无毒且不易燃的惰性气体。 SF

17、6是液化气体，当其密 度不变时，绝缘强度保持恒定，而与温度无关，故密度确定了设备的绝 缘水平。灭弧原理：断路器在正常运行时，静触头和灭弧室中的压气活 塞是相对固定不动。当断路器跳闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的汽缸由 常用电气设备 断路器操动机构通过两岸带动，离开静触头，造成汽缸与活塞的相对运 动，压缩SF6并通过喷嘴吹弧，从而使电弧迅速熄灭。 4.3真空断路器 是利用真空（气压0.010.000001Pa）灭弧的一种新断路器。其触头装 在真空灭弧室内，在无机械力作用时，其动触头始终保持闭合状态，当 动导电杆在外力作用下向外运动时，触头才分开。由于真空灭弧室内不 存在空气游离问题，所以真空断路器的

18、触头断开时很难产生电弧，但会 使电路中出现极高的过电压。因此，真空不宜是绝对真空，实际上能在 触头断开时因高电场发射和热电发射产生一点电弧，它能在电流第一次 过零时熄灭。这样燃弧时间既短（至多半个周期），又致不产生很高的 过电压。 5、高压隔离开关 简称高压刀闸，是一种没有灭弧装置的高压电器，主要用途是隔离电源。 常用电气设备 它在合闸状态下，可以可靠地通过正常的负荷电流和故障电流；而在分闸状态 下，有着明显的断口，从而使电气设备与电源隔离。它不能带负荷拉、合闸， 只能在与之串联的断路器分闸的情况下才能操作。隔离开关的操作范围： 分、合电压互感器、避雷器； 分、合母线充电电流； 分、合一定容量

19、的变压器空载电流（2A）； 分、合一定长度电缆或架空线路空载电流（5A）； 6、绝缘子 绝缘子是一种电隔离设备，能够保证电力设备良好的绝缘效果。绝缘子按照结 构可以分为：高低压绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和套管绝缘子。这四 种绝缘子应用在不同的领域，有不同的使用限制和条件，对调控元件的保护作 用也是不相同的。 绝缘子不仅承受承重的机械负荷导线和金属附件的重量，还必须承受恶劣天气 情况下的风载荷、雪载荷、导线舞动以及运输安装过程中操作不当引起的冲击 负荷，承受着重大的负荷。 常用的电气设备 从电气角度来说，绝缘子不仅要使导线与地绝缘，还必须耐受雷电和开 关操作引起的过电压冲击，严重的电压冲击。当因电压冲击而发生闪络时引 起的局部过热，不会导致绝缘子爆裂。 主要作用：用来支持和固定祼载流导体，并使裸载流导体与地绝缘，或使装置中 处于不同电位的载流导体之间绝缘。 7、避雷器与避雷针： 避雷器：避雷器实际上是一种非线性极好的