电气基本知识

电气基本知识

1、电力系统

由各种电压的电力线路（电力网）将一些发电厂，变电所和电力

用户联系起来的一个发电，输电，变电，配电，和用电的整体。

电力网：由各种电压等级的输、配电线路和各种等级的变、配

电组成。

输电线路：担负输送电能、电压等级在35KV及以上的线路。

配电线路：担负分配电能，电压等级10KV及以下的线路。

变电站（所）：安装有变压器担负变换电压等级任务的。

配电所：安装有配电装置担负分配电能任务的。

变配电站（所）：既安装有变压器担负变换电压等级任务又安装

有配电装置担负分配电能任务的。

2、电压等级

220V,380V、6kV.10kV.35kV.llOkV.220kV,330k500kV,

1000KV（长治-荆门线）,

安全电压36V、24V、12V

低压：1KV及以下

中压:3.6.10、35KV

高压：110KV、220KV、330KV

超高压：500KV

现行习惯：高于1000V即称高压。

3、线路能量损耗

1）焦耳定理:Q=I2RT,

影响R的因素：R=PL/S,各种金属导体中，导电性能依次为银、

铜、金、铝，铝在1.39K（-271.76℃）以下，电阻就变成了零。这就

是超导现象，

2）铜排压花

压花主要是为了增加接触面同时也减小了接触电阻

电压等级送电距离KM送电功率KW0.4KV0.6以下100

以下6.6KV4~15100~120010KV6~20200-2000

35KV20〜701000-1000066KV30-1003500-30000

110KV50-15010-50MW220KV100-300100~500MW

330kV200-600200-800MW（西北）500KV150-850

1000-1500MW750KV500以上2000〜2500MW

1100KV1000-15003000MW以上1500KV

4、电器分类

按功能可分为五类

1）、开关类电器，如断路器、刀开关、隔离开关、隔离开关熔断

器组（刀熔开关）、熔断器是隔离开关、负荷开关、接触器。（按照国

家的标准术语：刀开关是指带有刀形动触头，在闭合位置与底座上

的静触头相楔合的开关。隔离开关则表示在断开位置上，能满足对隔

离器所规定的隔离要求的一种开关。通俗说来：刀开关也称为隔离刀

闸，是根据其结构样式来命名的，刀开关可以当做隔离开关来使用。

而隔离开关更像是一个统称，指代其在电路中所起到的作用，也就是

说电路中的隔离开关可能是刀开关，但也有可能是转换开关，甚至断

路器。性能使用及作用的差异。刀开关主要是用来作为各种设备和供

电线路的电源隔离,也可非频繁的接通和分断容量不大的低压供电线

路，还有转换电路的功能，一般通过手动操作和不配保险（不过有些也

带熔断器）。正是因为这一点，我们可以发现刀开关用于低压为主，隔

离开关主要功能是断开无负荷的电流电路，使所检修的设备与电源

有明显的断开点，以保证检修人员的安全。隔离开关没有专门的灭弧

装置，不能切断负荷电流和短路电流，所以必须在电路在断路器断开

电路的情况下才可以操作隔离开关。）

2）、控制类电器，如电磁起动器、自耦减压起动器、变阻器、控

制继电器等。

3）、保护电路的电器，如熔断器、断路器、避雷器、热继电器、

各种保护继电器等。

4）、检测电路系数的电器，电流互感器、电压互感器、传感器等。

5）、切换电路的电器，如转换开关、主令电器等。

5.断路器

5.1.断路器的定义：用以切断或关合高压电路中工作电流或故障

电流的电器。

5.2、断路器的作用：可以起到过载，短路，过压、失压等各种保护。

5.3断路器的分类:

按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作。

按结构分：有万能式(ACB)和塑壳式(MCCB),微型断路

器(MCB)o

按使用类别分：有选择型和非选择型。

按灭弧介质分：有油浸式、真空式和空气式。

按极数分：有单极、二极、三极和四极等。

按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。

5.3断路器的基本特性：

额定工作电压Ue(V):这是断路器在正常(不间断的)的情况下

工作的电压。

额定绝缘电压Ui(V):在规定条件下，用来度量电器及其

部件的不同电位部分的绝缘强度，电气间隙和爬电距离的标准电压

值。

雷电冲击电压Uimp(KV):雷电冲击耐压电压是通过人工模拟雷

电流波形和峰值以检验设备绝缘耐受雷电冲击电压的能力。

工频耐受电压U(V)：在工频电压作用下，设备绝缘的耐受电压。

(反向工频耐受电压)

额定框架电流(Inm):断路器可以承受的最大电流。

额定电流(In):这是配有专门的过电流脱扣继电器的断路器在制

造厂家规定的环境温度下所能无限承受的最大电流值，不会超过电

流承受部件规定的温度限值。(长延时、短延时、瞬时)

额定极限短路分断能力ku(KA):在规定的条件下，对开关做短

路试验（电流为开关能承载的极限短路电流），开关可以不考虑能继

续试验。步骤：O・T・CO

额定运行短路分断能力ICS（KA）：在规定的条件下，对开关做短

路试验（电流为开关能承载的运行过程中短路电流），开关试验后可

以继续使用。步骤：O・T・CO・T・COo

额定短时耐受电流lew（KA）又称热稳定电流，在规定的条件下,

断路器在合闸位置一定时间内能够承载的电流的有效值。

额定峰值耐受电流Icm（KA）又称额定动稳定电流，是额定短

时耐受电流的2.5倍，是指断路器在合闸位置所能耐受的额定短时耐

受电流第一个大半波的峰值电流，等于额定短时关合电流。

5.4断路器的选择

1）计算设备的最大工作电流，及使用场合的最大短路容量，

（低压配电线路的短路电流与该供电线路的导线截面、导线

敷设方式、短路点与电源距离长短、配电变压器的容量大小、阻

抗百分比等电气参数有关。）

2）额定电流的修正

断路器领定电流通常受海拔、温度、进线方式等影

响，现有MCB的热脱扣器额定电流是生产厂家根据IEC898标准

在基准温度为30C条件下整定的，一般来说，当环境温度大于

或低于校正值10C时，MCB,的额定电流值须减小或增加5%左

右。

3）断路器前后级选择性配合

在供配电线路中，对于保护电器必须达到“三性一一选择性、

快速性、灵敏性”O快速性和灵敏性分别与保护电器本身特点和

线路运行方式有关，而选择性则与上下级保护电器之间的配合

有关。配合恰当，则能有选择地将事故回路切除，保证供电系统

的其它无故障部分继续正常运行，反之，则影响供电的可靠性。

MCB的选择性可分两个区域，一个是过载区的选择性，另一个

4）保护特性的选择：

MCB分为A、B、C、D四种特性供用户选用，A.特性一般

用于需要快速、无延时脱扣的使用场合，亦即用于较低的峰值电

流值（通常是额定电流/n的2—3倍），以限制允许通过短路电

流值和总的分断时间，利用该特性可使MCB替代熔断器作为电

子元器件的过流保护及互感测量回路的保护；B特性一般用于需

要较快速度脱扣且峰值电流不是很大的使用场合；与A特性相比

较，B特性允许通过的峰值电流v3In一般用于白炽灯、电加热

器等电阻性负载及住宅线路的保护；C特性一般适用于大部分的

电气回路，它允许负载通过较高的短时峰值电流而MCB不动作,

C特性允许通过的峰值电流v5In一般用于荧光灯、高压气体放

电灯、动力配电系统的线路保护；D特性一般适用于很高的峰值

电流«10In）的开关设备，一般用于交流额定电压与频率下的控

制变压器和局部照明变压器的一次线路和电磁阀的保护。从以上

保护特性的分析可知，对于各种不同性质的线路，一定要选用

合适的MCBO如有气体放电灯的线路，在灯启动时有较大的浪涌

电流，若只按该灯具的额定电流来选择MCB,则往往在开灯瞬

间导致MCB的误脱扣。

在保护特性方面，IEC898标准内明确规定，MCB不能用于对

电动机的保护，只可作为替代熔断器对配电线路（如电线电缆）

进行保护。在这方面，设计人员往往容易忽视，并且在一些生产

厂商的样本和设计资料手册上也有一些误导的地方。大家知道,

电动机在起动瞬间有一个4-7In持续时间为10s的起动电流,

即使C特性在电磁脱扣电流设定为（5-10）In,可以保证在电动

机起动时避过浪涌电流;但对热保护来讲，其过载保护的动作值

整定于L45In,也就是说电动机要承受45%以上的过载电流时

MCB才能脱扣，这对于只能承受＜20%过载的电机定子绕组来

讲，是极容易使绕组间的绝缘损坏的，而对于电线电缆来讲是

可承受的。因此，在某些场合如确需用MCB对电机进行保护，可

选用ABB公司特有的符合IEC947-2标准中K特性的MCB,或采

用MCB外加热继电器的方式，对电动机进行过载和短路保护。

5.5断路器的安装方式

塑壳断路器的安装方式基本上是垂直安装，但试验表明,

热动式长延时脱扣器横装时，虽然散热条件有些不同，但它的

动作值变化不大，作为短路保护的电磁铁，尽管反作用与垂直

力有一定关系，横装时误差也不过5%-10%左右，因此采用热动

一电磁式塑壳断路器可以水平安装也可以垂直安装。但脱扣器是

全电磁式，横装时动作误差高达20%-30%,鉴于此，全电磁式

塑壳断路器只能垂直安装。

5.6断路器的进出线方式

短路电流被分段时，上进线的动触头上没有暂态恢复电压

的作用，分断的条件较好，下进线时因动触杆的前面有软连接、

双金属、发热元件等，动触头上有恢复电压，分断条件严酷，燃

弧时间要长，有可能造成相间击穿短路。不能倒进线：常熟

CM2,CM2上海人民RMM1,RMM2,RMC1,可以倒进线：上海人民

RMW1,RMW2,常熟CW1,CW2,ABBEmax,Tmax,isomaxS,S系列

微断，SchneiderMT,MTE,NS,NSX,NSE,C65

5.7、断路器交直流互用

5.8、断路器安装距离

6.无功补偿

6.1.定义

无功功率补偿装置在供电系统中所承担的作用是提高

电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供

电效率，改善供电环境。

6.2.分类

按投切方式可分为三类：

1.延时投切方式，延时投切方式即人们熟称的〃静态”补

偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的

接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于

防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备

电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。

2.瞬时投切方式

瞬时投切方式即人们熟称的〃动态〃补偿方式,应该说它是半

导体电力器件与数字技术综合的技术结晶,实际就是一套快速随动系

统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2

个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管

导通，投切电容器组大约20-30亳秒内就完成一个全部动作，这种控

制方式是机械动作的接触器类无法实现的。

3.混合投切方式

实际上就是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用

接触器投切，而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在

一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前还见到完善的

控制软件，该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造，比起单

一的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。

6.3.无功补偿装置串联电抗器的作用

1,抑制电容投入时的涌流，保护设备

2,抑制谐波，一般选7%或6%的电抗，抑制5,7,H次谐波。

3.与电容器按照配比组成无源滤波回路，滤除谐波电流，电抗

率根据不同次的谐波次数不同。

7、成套配电装置的型号及命名

低压配电装置

①、设备名称：P:开启式低压配电屏

X:低压配电箱

G:低压配电柜

B:低压配电柜

②、结构特征

G:固定式R:嵌入C:抽出式F:封闭式H:混合式

（固定与插入）

S:双面维护D:单面维护

③、用途

L:动力M:照明

④、系列序号（设计序号）

⑤、一次回路方案代号

例：XL（F）-14低压配电箱、动力用（封闭式）第14号设计

XM-4低压照明箱子第4号设计

⑥、高压配电装置

分类代号型式特征及用途代号——设计号、派生号、方案号、操

作机构

分类代号:G:高压开关柜、老系列产品

J：金属封闭式开关柜

K:金属封闭铠装式开关柜

②型式特征:G:固定式F:封闭式C:手车式（老系列）B:

半封闭式

N:室内型W:室外型Y:移开式（新系列、手

车式）

例：GG・1A（F）一口

G:高压开关柜L设计序号（F）防误型

G:固定式A、统一设计特征

KYN28-10-Q

K:铠装式Y:移开式10额定电压

N:户内式28:设计序号

GGD-OG:低压配电柜G：固定安装，固定接线

D:电力用柜

GCK-QG:柜式结构C:抽出式K:控制中心

GCS一口G:封闭式开关柜C:抽出式S:森源电气系统

MNS-Q按照瑞士ABB公司转让技术制造的产品

8、电力系统中性点接地方式种类及特点

8.1.电力系统中性点接地方式的分类

电力系统中性点接地方式有两大类，一类是中性点直接接地或

经过低阻抗接地,称为大接地电流系统，另一类是中性点不接地，经过

消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。其中采用广泛的是中

性点不接地，中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方

式。

8.2.高压系统中性点接地特点

8.2.1中性点不接地系统

中性点不接地方式，即中性点对地绝缘,结构简单,运行方便,不

需任何附加设备,投资省、适用于农村10KV架空线路长的辐射形或树

状形的供电网络。当中性点不接地的系统中发生一相接地时，接在相

间电压上的受电器的供电并未遭到破坏,它们可以继续运行,但是这

种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非

故障电压升高,绝缘薄弱点很可能被击穿,而引起两相接地短路,将严

重地损坏电气设备。所以,在中性点不接地电网中，必须设专门的监察

装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的

故障部分。

8.2.2中性点经消弧线圈接地系统

采用中性点消弧线圈接地方式,即在中性点和大地之间接入一个

电感消弧线圈,消弧线圈主要带有气隙的铁芯和套在铁芯上的绕阻组

成,它们被放在充满变压器油的油箱内，绕组的电阻很小，电抗很大。

在系统发生单相接地故障时,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电

流进行补偿,使流过接地点的电流减小到能自行熄弧范围，单相接地

故障并不发展为相间故障,因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可

靠性大大增强。

8.2.3中性点直接接地系统

中性点直接接地或经过电抗器接地系统,在发生一相接地故障

时,故障的送电线被切断，因而使用户的供电中断,运行经验表明，在

1000V以上的电网中,大多数的一相接地故障,尤其是架空送电线路

的一相接地故障,大都具有瞬时的性质,在故障部分切除后,接地处的

绝缘可能迅速恢复，而送电线可以立即恢复工作。中性点直接接地的

主要优点是它在发生一相接地故障时,非故障相对电压不会增高，因

而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑，

8.3.低压系统中性点接地特点

工程施工用电的基本供电系统有

（380V）三相三线制和（380/220V）三相四线

制等，但这些名词术语内涵不是十分严格。国际

电工委员会（IEC）对此作了统一规定，称为

TT系统、TN系统、IT系统。其中TN系

统又分为TN-C、TN-S、TN-C-S系统。

8.3.1TT方式供电系统TT方式是指将电

气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为

保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T

表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T

表示负载设备金属外壳和正常不带电的金属部

分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。

特点：1）当电气设备的金属外壳带电（相

线碰壳或设备绝缘损坏而漏电）时，由于有接地

保护，可以大大减少触电的危险性。但是，低压

断路器（自动开关）不一定能跳闸，造成漏电设

备的外壳对地电压高于安全电压，属于危险电

压。

2)当漏电电流比较小时，即使有熔断

器也不一定能熔断，所以还需要漏电保护器作

保护，

3)TT系统接地装置耗用钢材多，而且难

以回收、费工时、费料。

结论：TT系统适用于用电设备容量小且很

分散的场合，不宜在380/220V供电系统中应用o

8.3.2TN方式供电系统这种供电系

统是将电气设备的金属外壳和正常不带电的金

属部分与工作零线相接的保护系统，称作接零

保护系统。

特点：1)一旦设备出现外壳带电，接零保

护系统能将漏电电流上升为(220V)短路电流,

这个电流很大，是TT系统的很多倍，实际上

就是单相对地短路故障，熔断器的熔丝会熔断,

低压断路器的脱扣器会立即动作而跳闸，使故

障设备断电，比较安全。

2)TN系统节省材料、工时，在我国

和其他许多国家广泛得到应用。

结论：保护性能可靠，比TT系统优点

多。

TN-C方式供电系统只适用于三相负

载基本平衡（无220V负载）情况。

TN-S适用于工业与民用建筑等低压

供电系统。

TN-C-S在施工临时用电中，如果前部

分是（没有220V负载的）TN-C方式供电，而

施工规范规定施工现场必须采用TN-S方式供

电系统，则可以在系统后部分现场总配电箱分

出PE线，这种系统称为TN-C-S供电系统。

8.3.3IT方式供电系统I表示电源侧没

有工作接地，或经过高阻抗（约1000欧）接地。

第二个字母T表示负载侧电气设备进行接地保

护。

特点；IT方式供电系统在供电距离不是

很长时，供电的可靠性高、安全性好。一般用于

不允许停电的场所，或者是要求严格地连续供

电的地方，例如连续生产装置、大医院的手术

室、地下矿井等处。地下矿井内供电条件比较差,

电缆易受潮。运用IT方式供电系统，即使电源

中性点不接地，一旦设备漏电，单相对地漏电流

仍小，不会破坏电源电压的平衡，所以比电源中

性点接地的系统还安全。

9、安全

9.1