电气

一、基础知识和基础理论1.1 交流电路电压电流关系1.2 电阻星形连接与三角形连接等效变换公式：1.3 电路分析的基本方法(1) 克希荷夫第一定律 (克希荷夫电流定律 KCL)：在电路任何时刻，对任一结点，所有支路电流的代数和恒等于零，即流出结点的取 + 号，流入结点的取 -号。 N 为支路数。(2) 克希荷夫第二定律 (克希荷夫电压定律 KVL)：在电路任何时刻，沿任一回路，所有支路电压的代数和恒等于零，即电压的参考方向与指定的绕行方向一致的取 + 号，相反的取 -号。 N 为支路数。(3) 支路电流法：应用 KCL、 KVL 列出与支路电流数目相等的方程，求解支路电流的方法。(4) 回路电流法。(5) 结点电压法：对于有几个结点的电路，任选一个结点作为参考点，其余点相对于参考点的之间的电压为结点电压，以结点电压 为未知量，应用 KVL 列出 (民 N-1) 个独立结点电压方程。(6) 叠加定理：在线性电路中，任一支路的电压 或电流都是各个独立源单独作用于电路时，在该支路产生的电压或电流的代数和。(7) 戴维南定理：任何有源二端线性网络，可用一个电压 源和一个电阻的串联组合等效替代。其中电动势等于有源二端网络的开路电压 U0，电阻为端口内部电源为 0 零 时的开端电阻。(8) 诺顿定理：任何有源二端线性网络，可用一个电流 源和一个电阻的并联组合等效替代。其中电流源等于有源端口的短路电流 I0 ，电阻为端口内部电源为 0 零 时的开端电阻。1.4 运算电路的输入输出电压关系1.5 调制：在发送端利用低频信号去控制高频信号的某一个参数，使高频信号的该参数按照低频信号的变化规律而变化的过程。调幅、调频、调相。调制信号有模拟和数字信号。解调：将低频信号从调制信号中分离的过程。1.6 电力变压器的额定容量：变压器二次侧额定输出功率，或称视在功率新系列 R10 系列为 30， 50， 63， 80， 100 ， 125， 160 ， 200 ， 250 ， 315 ，400 ， 500 ， 630 ，。额定电压指相线电压。额定电流：二次侧额定输出时，一次或二次侧流过的电流称为一次或二侧的额定电流。1.7 计算机中使用二进制：可行、可靠、简易。计算机病毒：传染、隐藏、破坏、可激发。二、供电2.1 中性点接地形式，选择原则：不接地、直接接地、经消弧线圈接地、不电阻接地。直接接地和不电阻接地以称大电流接地系统。不接地和经消弧线圈接地又称不接地电流系统。Z0/Z1>3 为小接地电流系统。供电可靠、故障影响范围小、对通信影响小。Z0/Z1<=4-5 为大接地电流系统。过电压程度低、绝缘水平要求低 20% 。简化接地保护、灵敏。2.2 变配电所的结线形式：放射式，可靠，易敷设，易检修，保护装置简单。出线回路多，开关设备多，配电装置复杂，投资大。主要用于一级负荷负荷和二级负荷。树干式，每一干 线回路可 T 接几个分支，通常不超过 5 个分支。节省配电设备，配电装置较简单。可靠性差，故障影响范围大，继电保护复杂。用于三级负荷。混合式，兼具两者的优缺点。通常用于二、三级负荷。环网式，每一用电点均与两路电源连接，形成环形网络。供电可靠，线路损失少，电源质量高。2.3 系统的静态稳定、动态稳定、稳态运行：静态稳定是指系统在受到较小的扰动后，各种运行参数 (电压、频率、功率角 )失去平衡状态，当扰动消失后，能自动恢复到原来的运行状态，或在扰动未消失时，仍能恢复到近似原来的运行的能力。动态稳定是指系统在受到较大的扰动后，系统的功率分配受到较大的波动时，系统仍能保持同步运行的能力。稳态运行是指系统的各种运行参数 (电压、频率、功率角 )接近用户正常工作需要的值或不超过其容许范围时运行状态。2.4 系统的超高压直流供电：输电电压超过 330KV 的输电线路叫超高压输电。将超高压交流经整流变成直流后再远距离输电，到达终点后再逆变成交流。优点：不存在系统稳定问题，按容量输送电能，输电能力高；线路功率因素为1，没有电容电流，没有集肤将效应无需装电容补偿；线路绝缘水平要求较低；没有无功损耗，降低 线损和电压损失；输送相同的功率，比交流输电节约三分之一的导线和杆塔费用；一极接地另一极可以利用大地作回路，可降低 50% 的负载继续运行。缺点：不能升降压；装设大型的滤波设备；投资大，启动换流装置时会产生高次谐波；换流装置需设无功补偿。2.5 三相不平衡度：最大一相和最小一相负载基波的均方根之差，不应超过不间断电源额定电流的 25% 。而且最大线电流不超过额定值。对于正常电源同样适用，低压配电规范相同， JGJ内没有。2.6 三相负荷不平衡对系统运行的危害：中性点偏移，电压波形畸变；影响设备正常出力；造成三相电压不对称，负载大的一相电流大、电压低，负载小的一相电流小、电压高，严重时使用电设备损毁；中性线电流增大，产生零序磁通，使变压器油箱用钢结构发热，严重时烧毁变压器；影响电动机的输出功率；增大低压网损，不平衡度越大线损越大。2.7 计算补偿电容容量： Qc=P 30(tg ф1 -tg ф 2)。2.8 短路：三相互短、单相接地、两相接地、两相短路、两相接地。后果严重，危害巨大，损坏线路和设备绝缘，甚至报废；使线路电压陡降，同步电机失步，异步电机减速甚至停止运转。必须严格进行短路校验，正确选择电器和保护装置，消除或减轻短路危害。2.9 干式变压器优点：与油变压器相比，干式变压器防火防爆，低噪声。干式变压器全为户内式。2.10 高压开关种类及用途：断路器，接通和断开线路及用电设备，自动切断故障或自动重合闸，对用电设备进行保护和控制，主要 有油断路器、 SF6 断路器和真空断路器。隔离开关，用于通断空载线路、电压互感器、有限容量的空载变压器。隔离开关有明显的断开点。负荷开关，接通和断开负荷电流、空载变压器、空载线路、和电力电容器，与熔断器配合使用，可以保护电动机、切断过载和短路故障。产气式、压气式、油浸式。熔断器，切断过载和短路故障，与串联电阻配合使用，可以切断较大的短路。有限流式、跌落式。2.11SF6 断路器：开断性能好，开断电流大，燃弧时间短，不产生重燃过电压；允许开关次数多，适于频繁操作，检修周期长；结构 简单，紧凑，体积小占地面积小；没有火灾危险。缺点：加工精度高，密封性能要求高，检测要求严格，价格较高。 6 年必须补一次气。2.12 真空断路器为什么会产生操作过电压？真空断路器切断变压器、电动机等感性负载时，将产生操作过电压。这是因为真空断路器优越的绝缘性能在电弧电流过零点前就被强行切断，引起线路产生感应过电压。当感性与容性负载发生高频振荡，设备端部产生过电压，全、使设备烧毁。解决办法：在真空断路器负载端装设氧化锌避雷器或阻容 电压 吸收装置。吸收过电压的能量。2.13 真空断路器的优缺点：体积小，结构简单，质量轻，安装方便；无噪声，无污染，无爆炸；适合频繁操作，维护工作量小；触头维护少，寿命长；燃弧时间短，全断开时间短；开断能力强。缺点：当用于感性负载时，会产生操作过电压。必须装设过电压吸收装置。2.14 为什么手动操作机构不允许用来合闸油断路器？手力不足，合闸速度小；当线路存在短路故障时，短路电流产生的巨大斥力阻止断路器合闸，这两方面的原因都会造成手动机构合闸不到位。降低了油断路器再跳闸的速度，分闸速度降低，在一定灭弧距离的条件下，燃弧时间过长，使触头灭弧室烧毁，甚至 可能切不断电弧，造成油断路器喷油或爆炸的严重事故，使设备损坏并危及人身安全。2.15 开关柜五防功能：防误分合断路器；防带负荷拉合隔离开关；防带电挂接地线；防带接地线送电；防误入带电间隔。2.16 电抗器的作用，类型，各有什么特点：限制短路电流，以便能选用轻型电气设备，节省投资，变电所母线装设电抗器，当发生短路故障时，可使母线保持残余电压，维持用电设备继续运行。空心式电抗器：无铁芯，接在交流系统中用以限制短路电流，裣系统中的容性电流。铁芯式：补偿输电线路中的容性电流，抵消一相接地故障时电容电流，降压启动滤波。磁导大，电抗值大，有饱和现象。体积小。饱和电抗器：实际是一个可变电感，用于调节负载电流和功率。2.17 矩形母线与园形母线的特点，应用情况，为什么矩形母线多采用平装？由于交流集肤效应的影响，同面积的矩形母线电阻较园形母线的电阻小。矩形母线比园形母线散热好，载流量在。故 10KV 以下，都采用矩形母线，35KV 以上为防止电晕发生，才采用园形母线。矩形母线竖装比平装，散热好，但竖装动稳定性差，安装困难。平装易安装，故多采用平装。2.18 电流互感器准确度分级，与二次负载关系。0.2 、 0.5 、 1、 3、 10 五级， 0.2 级用于精密测量， 0.5 级继电保护， 10 级非精密测量。二次负载应小于其额定阻抗。二次负载大于其额定阻抗时，精度下降，误差增大，铁芯和线圈过热，加速绝缘老化，甚至烧毁互感器。2.19 电压互感器准确度分级，与二次负载关系。0.1 、 0.2 、 0.5、 1、 3 五级， 0.1 、 0.2 级用于精密测量， 0.5 级计费电表计量， 1 级变电所配电设备的测量， 3 非精密测量和继电保护。二次负载应小于其额定阻抗。二次负载大于其额定阻抗时，精度下降，误差增大。从一二次线圈结构理解电流、电压互感器的特点与开短路。2.20 继电保护及工作原理。供电系统在运行中不可能不出现供电故障，最常见的是、断路、短路、频率下降、绝缘损坏等，故障的基本特征是：电流陡增，电压陡降，功率角变化，线路停电。继电保护是反应供电系统中的故障和不正常状态的一种自动装置，并发出报警或跳闸信号，实现线路及电器设备的自动保护。2.21 继电保护发展的阶段：电磁式继电器是第一代、晶体管继电器是第二代、集成电路继电器是第三代、微机开工型继电器是第四代。经历近百年，但新技术不能完全取代旧技术，形成四代并存的现状。2.22 三段式过电流保护：线路短路时，电流急剧增大，反应电流增大的电流增大达到其整定时而动作的保护装置叫过电流保护保护：无时限的泥流速断保护、短延时的电流速断、长延时的电流速断保护。2.23 端子排用途和类型：屏内外的二次线路及屏内各安装单位之间的连接均应通过端子排转接。普通型，连接二次回路的进出线、试验型，测量仪表及继电器的连接、连接型，分支的二次回路、特殊型，用于需要断开的回路、终端型，用于固定端子和分隔不同安装单位的端子排是。三、低压配电3.1 低压电力配电系统设计的基本原则：低压配电电压应为 220/380V ，配电系统的形式宜采用单相二线制、两相三线制、三相四线制；正常环境的车间和建筑物内，小容量且无特殊要求时，树干式配线；当用电设备容量大（多大算大？）或负荷重要，或在潮湿、腐蚀环境中，采用放射式配线；当集中用电设备距供电点较远，容量很小（ 5 台以下，总容量不大于 10KW）的情况下，链式配电；不同流水线或互为备用的生产机组，宜由不同的母线或线路配电，同一流水线使用同一母线；高层建筑物内，楼层配电宜采用树干式配线，大容量用重要负荷采用放射式配线；民用建筑 物内，重要负荷双电源切换就在线路末端进行；单相配电力求平衡，在 TN 及 TT 系统中， Y， yno 接线组别的三相变压器，单相负荷在中性线上的不平衡电流不得超过 25% 。且任一相的电流不得超过额定电流值；冲击负荷和容量较大的电焊设备，宜与其他负荷分开，使用单独的配电线路；大厂房可分车间或工段配电，多层宜分层设置配电箱，每个生产小组可考虑设单独的电源开关，实验室每个房间宜设单独的电源开关；需要备用电源的车间或建筑，与邻近车间或建筑设低压联络线，相邻变电所之间宜设联络线；3.2 照明配电系统设计的基本原则：正常照明电源宜与电力负荷合用变压器，当冲击负荷较大时应分别设变压器；空心式电抗器：无铁芯，接在交流系统中用以限制短路电流，裣系统中的容性电流。铁芯式：补偿输电线路中的容性电流，抵消一相接地故障时电容电流，降压启动滤波。磁导大，电抗值大，有饱和现象。体积小。饱和电抗器：实际是一个可变电感，用于调节负载电流和功率。2.17 矩形母线与园形母线的特点，应用情况，为什么矩形母线多采用平装？由于交流集肤效应的影响，同面积的矩形母线电阻较园形母线的电阻小。矩形母线比园形母线散热好，载流量在。故 10KV 以下，都采用矩形母线，35KV 以上为防止电晕发生，才采用园形母线。矩形母线竖装比平装，散热好，但竖装动稳定性差，安装困难。平装易安装，故多采用平装。2.18 电流互感器准确度分级，与二次负载关系。0.2 、 0.5 、 1、 3、 10 五级， 0.2 级用于精密测量， 0.5 级继电保护， 10 级非精密测量。二次负载应小于其额定阻抗。二次负载大于其额定阻抗时，精度下降，误差增大，铁芯和线圈过热，加速绝缘老化，甚至烧毁互感器。2.19 电压互感器准确度分级，与二次负载关系。0.1 、 0.2 、 0.5、 1、 3 五级， 0.1 、 0.2 级用于精密测量， 0.5 级计费电表计量， 1 级变电所配电设备的测量， 3 非精密测量和继电保护。二次负载应小于其额定阻抗。二次负载大于其额定阻抗时，精度下降，误差增大。从一二次线圈结构理解电流、电压互感器的特点与开短路。2.20 继电保护及工作原理。供电系统在运行中不可能不出现供电故障，最常见的是、断路、短路、频率下降、绝缘损坏等，故障的基本特征是：电流陡增，电压陡降，功率角变化，线路停电。继电保护是反应供电系统中的故障和不正常状态的一种自动装置，并发出报警或跳闸信号，实现线路及电器设备的自动保护。2.21 继电保护发展的阶段：电磁式继电器是第一代、晶体管继电器是第二代、集成电路继电器是第三代、微机开工型继电器是第四代。经历近百年，但新技术不能完全取代旧技术，形成四代并存的现状。2.22 三段式过电流保护：线路短路时，电流急剧增大，反应电流增大的电流增大达到其整定时而动作的保护装置叫过电流保护保护：无时限的泥流速断保护、短延时的电流速断、长延时的电流速断保护。2.23 端子排用途和类型：屏内外的二次线路及屏内各安装单位之间的连接均应通过端子排转接。普通型，连接二次回路的进出线、试验型，测量仪表及继电器的连接、连接型，分支的二次回路、特殊型，用于需要断开的回路、终端型，用于固定端子和分隔不同安装单位的端子排是。三、低压配电3.1 低压电力配电系统设计的基本原则：低压配电电压应为 220/380V ，配电系统的形式宜采用单相二线制、两相三线制、三相四线制；正常环境的车间和建筑物内，小容量且无特殊要求时，树干式配线；当用电设备容量大（多大算大？）或负荷重要，或在潮湿、腐蚀环境中，采用放射式配线；当集中用电设备距供电点较远，容量很小（ 5 台以下，总容量不大于 10KW）的情况下，链式配电；不同流水线或互为备用的生产机组，宜由不同的母线或线路配电，同一流水线使用同一母线；高层建筑物内，楼层配电宜采用树干式配线，大容量用重要负荷采用放射式配线；民用建筑 物内，重要负荷双电源切换就在线路末端进行；单相配电力求平衡，在 TN 及 TT 系统中， Y， yno 接线组别的三相变压器，单相负荷在中性线上的不平衡电流不得超过 25% 。且任一相的电流不得超过额定电流值；冲击负荷和容量较大的电焊设备，宜与其他负荷分开，使用单独的配电线路；大厂房可分车间或工段配电，多层宜分层设置配电箱，每个生产小组可考虑设单独的电源开关，实验室每个房间宜设单独的电源开关；需要备用电源的车间或建筑，与邻近车间或建筑设低压联络线，相邻变电所之间宜设联络线；3.2 照明配电系统设计的基本原则：正常照明电源宜与电力负荷合用变压器，当冲击负荷较大时应分别设变压器；，频率容差 5% ，频率和电压偏差对电动机的运行产生不利影响。4.3 低压断路器： 50HZ ，额定电压 1140V 以下，，直流 1500V 以下。安装类别， I 类无产品， II 类 -负载水平级，直接控制负载， III 类 -配电水平级，配电箱中直接接自干线。 IV 类 -电源水平级，电源进线处。触头上的氧化物和尘垢堆积，会导致触点发热，影响断路器的寿命和性能。4.4 断路器的脱扣器的型式：分励脱扣器，给以分励电流；过电流脱扣器；瞬时脱扣器；定时限脱扣器，长、短延时；反时限脱扣器，长、短延时；欠夺脱扣器，瞬时、短时；其他脱扣器。4.5 热继电器： 1997.12.31 淘汰双金属片 JR系列热继电器。性能指标落后，功耗高。代这以电动机综合保护器 JRD 系列，具有过载、过电流、缺相、断相负载超温，三相电流不平衡多功能保护。定、反时限，动作后自保持、手动复位。五、线路敷设5.1 接户线： 1KV 以下的低压接户线对地距离不应小于 2.54 米，通车街道 6.0 米，人行道 3.5 米，胡同 3.0 米。5.2 钢管布线：建筑物顶棚内，宜使用钢管。有弯曲时，导线总截面小于管截面 40% ，无弯曲时，导线总截面小于管截面 60% ，钢管内所有导线的电流和应等于 0（不平衡电流在管材内引发涡流效应，引起电损，管内温升，损坏导线绝缘）。无弯 30 米，一弯 20 米，三弯 8 米，设拉线盒困难时，应加粗管径，每两个 120-150 度的弯折算成一个弯。管径控制，最大管径不在于不应超过板厚 1/3 。交叉重叠高度小于板厚的 2/3 。5.3 硬质塑料管布线：建筑物顶棚内，为可燃装修材料时，应使用难燃型硬质塑料管。有弯曲时，导线总截面小于管截面 40% ，无弯曲时，导线总截面小于管截面 60% ，无弯 30 米，一弯 20 米，三弯 8 米，设拉线盒困难时，应加粗管径，每两个 120-150 度的弯折算成一个弯。管径控制，最大管径不在于不应超过板厚 1/3 。交叉重叠高度小于板厚的 2/3 。管内或线槽内穿设导线不能存在结头，或 T 结。金属线槽应可靠接地或接零但不应作为设备的接地导体。塑料线槽可在顶棚内作为弱电导线的，弱电为非载流导体。5.4 电缆桥架：水平桥架高度不宜低于 2.5 米，垂直桥架距地 1.8 米以下应设金属盖板保护。电气专用房除外。多层敷设，控制电缆间不应小于 0.2 米，电力电缆不应小于 0.9 米，弱电与电力电缆不应小于 0.5 米，上部距顶或障碍物不应小于 0.3 米。同一高度的桥架，检修距离不宜小于 0.6 米。六、照明正确的照明设计不应只停留在对纯物理问题的解答上，还要考虑到人的主观感知、人的需求和修改化。环境照明、重点照明、装饰照明。做到明快、舒适、真实、优美。照度：表面上一点的照度，等于入射到该表面包括这一点的面元上的光通量与面元的面积商。应当知道：光的照度和强度远远不是衡量照明设计水平高低和惟一标准。发光强度：一个光源在给定方向上立体角元内发射的光通量与该立体角元之商。亮度： L 单位坎德拉每平方米。 cd/m2 ， 1 熙提（ sb） =104cd/m2 。同照度关系，照度是物理量，亮度是人的感知量。一组公式：6.1 照明质量：照度与色温相适应，低照度与低色温相适应。6.2 正常照明：保证工作、生活、活动的安全、市郊、完美、舒适而设置的人工照明。应急照明：非正常情况下，保证安全、供售货员疏散或短时继续工作用设置的照明。又细分为，疏散照明，备用照明，安全照明。疏散照明：正常照明失效时，用作正确引导人员至安全出口而设置的照明，由安全出口标志灯，疏散标志灯，疏散照明灯各司功能。备用照明：正常照明失效时，用作继续进行正常工作或活动而设置的照明。安全照明：正常照明失效时，为确保处于潜在危险的人或物的安全而设置的照明。6.3 光源：混光光源完全取代混光照明，高寿命的新型金属卤化物灯将取代混光光源，高寿命的新型金属卤化物灯，光效达 100lm/W ，显色指数为 80-90 ，色温 4200-5600K 。6.4 照度值一般选中间值，计算时应计及维护系数。采用高低照度时有选用条件。照度计算为了检验设计照度的实现情况，但是应当理解，照度 水平及其分布的数学计算，在照明设计 中并非最重要的因素，6.5 工程应用：住宅照明线路应留有足够的照明灯具出线口和电源插座，并合理的选定位置。住宅电气安全方面：电源总进线处应进行总等电位连接；应有防火的接地保护；负荷 4-6KW ；每百套住宅总电源线应有切断相线和中性线的电源总开关（仅限单相供电情况）；每套住宅的照明、空调、电采暖、厨用电灶、电热水器、一般电源插座应分别设回路；七、防雷7.1 防雷装置的构成：接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器、连接导体。八、接地和安全8.1 等电位联结：在电气装置或某一空间内，将所有金属可导电部分，以恰当的方式互相联结，使其电位相等或接近，消除或减小各部分之间的电位差，有效防止人身遭受电击、电气火灾等事故的发生，此类连接叫等电位联结。总等电位联结 MEB，辅助等电位联结 SEB，局部等电位联结 LEB。8.2 等电位联结和接地的关系：接地是指把电气系统、电气设备外露金属外壳和金属构件通过导体与大地联结，使其被连接部分与地电位相等或接近。等电位连接应当接地。但由于对象不同，等电位连接不接地也是安全的。如飞机、车载发电机等。8.3 接地故障：相线对装置的外露金属外壳和金属构件、非电气装置人外露可导电部分、大地之间的电气短路。危害极大，造成火灾及人身电击。电气线路设置接地保护的措施是必要的。8.4 人身电击安全电压：干燥或湿润的区域，干燥的皮肤、高电阻地面，交流 50V；、潮湿的区域，潮湿的皮肤、低电阻地面，交流 24V；浸入水中，我国暂无规定，一般 6V；与 IEC 略有不同。以上安全电压包括接地系统的相对地或极对地，在不接地系统中的相间电压或极间电压。8.5 交流系统中，中性点接地的作用：系统运行情况发生变化、波动时，中性点电位不发生漂移，保证系统相间电压的稳定，继电保护的可靠性、防止系统振荡，保证系统正常运行，又称为交流系统的工作接地；发生单相接地时，非故障相对地电压仍可保持在相电压附近，中性点不接地时，则相对地电压增加到 倍相电压；中性点接地，为地面强大的瞬变电磁场（（如雷电）产生的感应对地过电压，提供泄放通路；在实际运行中，为了特殊需要，也有中性点不接地系统， IT 系统，在上述的 一些电气危险，不可避免的存在，故 IT 系统复杂且投资大。8.6 供电系统的接地形式：工作接地，中性点的接地；保护接地，负载侧设备外露金属外壳和金属构件把通过导体与大地相接。保护接地对安全的贡献巨大，设备外露金属外壳和金属构件不能作为保护导体，必须有专用的保护线。8.7 两个公式：8.8 隔离变压器供电：配出 PE线作用，是设备间等电位， PE 线绝不能同地连接，二次回路导线和设备外壳不接地，碰壳故障时，外壳与地不存在电位。牢记 506 页。