刘介才老师供电技术课件PPT.ppt 183页

'工厂供电技术总学时50学时第一章概论本章主要内容：工厂供电的基本知识供电系统、发电厂、电力系统及自备电源电压、电能质量中性点运行方式低压配电系统的接地型式 第一节工厂供电的意义、要求及课程任务1、工厂供电(plantpowersupply)：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。2、重要性：生产自动化后增加产量、提高质量、减轻劳动强度。供电中断，会引起设备损坏，可能发生人身事故。3、基本要求：安全、可靠、优质、经济。4、本课程的主要任务对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算。 第二节工厂供电系统、发电厂、电力系统及自备电源一、工厂供电系统概况1、中型工厂供电系统简图：一根线表示三相线路高压配电所有两条lOkV的电源进线，分别接在高压配电所的两段母线上，形成单母线分段制。一条电源进线供电，另一条电源进线作为备用。 2、中型工厂供电系统的平面布线示意图3、大型工厂总降压变电所电源进线35KV及以上,经过两次降压，也就是经总降压变电所，将35kV及以上电压降为6～10KV的电压，然后车间变电所降为一般低压用电设备所需的电压。 4、高压深入负荷中心的供电系统高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。 5、只设一个降压变电所的供电系统对于小型工厂，由于所需容量一般不大于1000kVA或稍多一些，如果工厂所需容量不大于160kVA时，一般直接由公共低压电网供电。a)一台主变b)两台主变经过分析可知：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。2、电力系统(powersystem)：送电过程：发电机→升压→高压输电线路→降压→配电 电力系统：由各级电压的电力线路将发电厂、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。电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。电网以电压等级来区分，例如lOkV电网。如图所示电力系统简图 三、工厂自备电源对于工厂的重要负荷，一般要求在正常供电电源之外，设置应急自备电源。1、柴油发电机组自备电源：操作简便、起动迅速、效率较高。2、交流不停电电源（UPS）：如图所示，由整流器(UR)、逆变器(uV)和蓄电池组(GB)等三部分组成。 第三节电力系统的电压与电能质量衡量电能质量的两个基本参数:规定：频率偏差正负0.2Hz电压偏差正负5%电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差。一、三相交流电网和电力设备的额定电压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2、用电设备的额定电压如图所示，用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。 3、发电机的额定电压高于同级电网电压5%一次绕组的额定电压：当变压器T1直接与发电机相联时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同。当变压器T2不与发电机相联而是连接在线路上时，可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。二次绕组的额定电压：变压器二次侧供电线路较长，如为较大的高压电网时，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10％，其中5％是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部的约5％的电压降，另外5％用以补偿线路上的电压损耗。若二次侧供电线路不长，直接供电给高低压用电设备时，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5％的电压降。4、电力变压器的额定电压 5、电压高低的划分行业要求不同划分不同，一般以1140V为高低压区分点分电网和用电设备发电机电力变压器额定电／kV类额定电压／kV额定电压／kV一次绕组二次绕组低0.38O.400.380.40压0.66O.690.660.6933.153,3.153.15,3.366.36,6.36.3,6.61010.510,10.510.5,11高13.8,15.75,18，20,22,24,2613.8,15.75,18，20,22,24,26353538.5压666672.5110110121220220242330330363500500550 二、电压偏差与电压调整1、电压偏差的概念设备的端电压U与设备额定电压UN之差对额定电压UN的百分值，即2、电压偏差对设备的影响感应电动机、同步电动机、电光源等3、电压调整的措施调压型变压器、减少系统阻抗、改变系统运行方式、三相负荷均衡、无功功率补偿。三、电压波动及其抑制1、含义：电压波动是指电网电压有效值(方均根值)的连续快速变动，即： 2、电压波动的产生与危害产生：负荷剧烈变化引起冲击负荷，如电机起动、电焊机、电弧炉、轧钢机。危害：使得设备无法正常工作。3、电压波动的抑制措施专用线路或专用变压器供电、减少系统阻抗、减小引起波动的负荷、高电压等级、大容量供电、装设吸收无功装置四、电网谐波及其危害含义：对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率(50Hz)整数倍的各次分量，通常称为高次谐波。（电路中非线性元件造成）危害：使变压器及电动机的铁心损耗明显增加、电动机转子发生振动现象、电力系统发生电压谐振、对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰。六、工厂供配电电压的选择工厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。在同一输送功率和输送距离条件下，供电电压越高，线路电流越小，使线路导线或电缆截面越小，可减少线路的初投资和有色金属消耗量。五、三相不平衡及其补偿对称分量法 第四节电力系统中性点运行方式电力系统电源中性点的不同运行方式，对电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响，而且将影响系统二次侧的继电保护及监测仪表的选择与运行。种类：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统1、中性点不接地的电力系统正常运行：电压、电流对称。单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的3倍。单相接地电流经验公式： 2、中性点经消弧线圈接地正常运行：三相电压、电流对称单相接地：另两相对地电压升高为原来的根号3倍，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。 3、中性点直接接地或低阻接地的电力系统正常运行：三相电压、电流对称单相接地：另外两相对地电压不变，单相接地后即通过接地中性点形成单相短路。单相短路电流比线路的正常负荷电流大得多，因此在此系统发生单相短路时保护装置应动作于跳闸，切除短路故障。110KV以上的超高压采用该系统很有经济价值。 4、低压配电系统的接地型式我国220／380V低压配电系统，广泛采用中性点直接接地的运行方式，而且引出有中性线N、保护线PE、保护中性线PEN。中性线(N线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线(PE线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地，可在设备发生接地故障时减少触电危险。保护中性线(PEN线)的功能：它兼有中性线(N线)和保护线(PE线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。低压配电系统按接地型式，分为TN系统、TT系统和IT系统。 1）TN系统：中性点直接接地，所有设备的外露可导电部分均接公共的保护线(PE线)或公共的保护中性线(PEN线)。这种接公共PE线或PEN线的方式，通称为“接零”。包括：TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统，如图a、b、c所示。 2）TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。3）IT系统：中性点不接地，设备外壳单独接地。主要用于对连续供电要求较高及有易燃易爆危险的场所。 第二章工厂的电力负荷及其计算本章主要内容：电力负荷有关概念用电设备组计算负荷、工厂计算负荷尖峰电流及其计算第一节工厂的电力负荷与负荷曲线一、工厂电力负荷的分级及其对供电电源的要求一级负荷：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。双电源供电，必要时增设应急电源。二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。二、工厂用电设备的工作制连续工作制、断续周期工作制、短时工作制（负荷持续率）三、负荷曲线表示电力负荷随时间变动情况的一种图形。从负荷曲线上可以掌握负荷变动规律，获得对设计和运行有用的资料。有日有功负荷曲线、年负荷持续叶间曲线、年每日最大负荷曲线等。 如下图：a)夏日负荷曲线b)冬日负荷曲线c)年负荷持续时间曲线四、负荷曲线、负荷计算所用的物理量1、年最大负荷(Pmax)：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率,又叫半小时最大负荷P30。2、年最大负荷利用小时(Tmax)（是一个假想时间）一班制：Tmax=1800—3600h、两班制：Tmax=3500—4800h、三班制：Tmax=5000—7000h3、平均负荷：4、负荷系数（负荷率）： 第二节三相用电设备组计算负荷的确定计算负荷的方法：需要系数法，常用二项式法，设备台数少，容量差别悬殊时采用。供电系统要安全可靠运行，电力变压器、开关设备、导线、电缆必须选择合适，因此必须对各环节的电力负荷进行计算。一、需要系数法确定计算负荷1、基本公式：如图所示用电设备组的计算负荷用电设备组计算负荷：需要系数：(Kd可查附表1)如果是一台电机：（见例题2—1） 2、设备容量的计算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。断续周期工作制用电设备组：必须进行负载持续率换算3、多组用电设备计算负荷的确定应该考虑各用电设备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车间干线：0.85～0.95及0.90～0.97低压母线：用电设备组计算负荷直接相加时取0.80～0.90及0.85～0.95由车间干线计算负荷直接相加时取0.90～0.95及0.93～0.97总的计算负荷为（见例题2—2） 二、按二项式法确定计算负荷1、基本公式：Pe=用电设备组总容量Px=X台最大容量的设备总容量B、C为二项式系数见附表12、多组用电设备计算负荷的确定考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷（cPx）max，再加各组的平均负荷bPe（见例题2—3，4） 第三节单相用电设备组计算负荷的确定单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配，如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%则不论单相设备如何分配，单相设备可与综合按三相负荷平衡计算，如果大于15%则将单相设备换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。一、单相设备组等效三相负荷的计算1、单相设备接于相电压时的等效三相负荷计算按最大负荷所接单相设备的3倍计算：2、单相设备接于线电压时的等效三相负荷计算3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算先将接于线电压的设备换算到接于相电压的设备容量，然后分相计算各相设备容量和计算负荷，计算公式如下： 等换算系数可查表2—3总的等效三相计算负荷为：其中 第四节工厂的计算负荷及年耗电量的计算一、工厂计算负荷的确定工厂计算负荷是选择电源进线、电气设备、主变压器的依据。1、按需要系数法确定工厂计算负荷用电设备总容量（不包括备用）乘上一个需要系数（附录表2）2、按年产量估算工厂计算负荷式中A为工厂的年产量；a为单位产品耗电量。3、按逐级计算法确定工厂计算负荷计算负荷加上各级损耗进行计算 电力变压器的功率损耗按照下式近似计算：4、工厂的功率因数，无功补偿及补偿后的工厂计算负荷1）工厂的功率因数：瞬时功率因数：平均功率因数：最大负荷功率因数：2）无功功率补偿《供电营业规则》规定：100KVA及以上高压供电的用户其功率因数应达到0.9以上，其它电力用户的功率因数应达到0.85以上。无功补偿容量确定电容器个数3）无功补偿后的工厂计算负荷 二、工厂年耗电量的计算年有功电能消耗量年无功电能消耗量α：年平均有功负荷系数：0.7～0.75β：年平均无功负荷系数：0.76～0.82Ta：年实际工作小时数：一班制2000h二班制4000h三班制6000h第五节尖峰电流及其计算尖峰电流是指持续时间1-2S的短时最大负荷电流（电动机起动时出现）。1、单台用电设备（指单台电动机）2、多台用电设备（两台及以上电动机）或同时系数０.７～１ 第三章短路电流本章主要内容：无限大容量电力系统三相短路时的物理过程及物理量三相短路及两相和单相短路的计算短路电流的效应及短路校验条件第一节短路的原因、后果及形式一、短路的原因绝缘损坏、过电压、外力损伤、违反操作规程、动物造成等。二、短路的后果产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。三、短路的形式三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路 短路的形式(虚线表示短路电流路径) 第二节无限大容易电力系统三相短路时的物理过程一、无限大容量电力系统及其三相短路的物理过程a)三相电路图b)等效单相电路图无限大容量电力系统中发生三相短路 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流变动曲线电路中存在电感，发生短路后，电流不能突变，有一个过渡过程即短路暂态过程。 二、短路有关的物理量1、短路电流周期分量2、短路电流非周期分量（波形按指数函数衰减）（波形为正弦波）3、短路全电流4、短路冲击电流=1～2短路电流冲击系数（高压三相短路为1.8，低压为1.3） 高压三相短路低压三相短路5、短路稳态电流（无限大容量系统）短路电流的表示：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路 第三节无限大容量电力系统中短路电流的计算短路电流计算过程：绘出计算电路图、元件编号、绘等效电路、计算阻抗和总阻抗、计算短路电流和短路容量。计算方法：欧姆法、标幺制法一、采用欧姆法进行三相短路计算计算公式计算高压短路时电阻较小，一般可忽略。≥时,可忽略≥时,可忽略1、电力系统的阻抗计算电力系统的电阻相对于电抗很小，不予考虑。 2、电力变压器的阻抗计算短路损耗电阻电抗3、电力线路的阻抗计算和可查下表或其它数据表 电力线路每相的单位长度电抗平均值线路电压线路结构35kV及以上6～10kV220／380V架空线路电缆线路0.400.120.350.080.320.0664、阻抗换算（有变压器时）电路内各元件的阻抗都必须按照短路点的短路计算电压统一换算，换算的条件是元件功率损耗不变。例3—1 二、标幺制法进行三相短路电流计算1、标幺值概念任一物理量的标幺值（实际值与基准值之比）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、元件标幺值：电力系统电抗标幺值： 电力变压器电抗标幺值：电力线路电抗标幺值：3、短路电流标幺值及短路电流计算根据可以计算出。4、三相短路容量例3—2 四、两相短路电流的计算五、单相短路电流的计算大接地电流系统、三相四线制系统发生单相短路时（要考虑正序、负序、零序阻抗）工程中简单计算单相短路回路的阻抗：结论：在无限大容量系统中，两相短路电流和单相短路电流均比三相短路电流小，电气设备的选择与校验应采用三相短路电流，相间短路保护及灵敏度校验应采用两相短路电流，单相短路电流主要用于单相短路保护的整定热稳定度的校验。 第四节短路电流的效应和稳定度校验发生短路后产生危害效应：电动效应热效应一、短路电流的电动效应和动稳定度1、短路时最大电动力由计算可知：无限大容量系统发生三相短路时，中间相导体所受到的电动力比两相短路时导体所受到的电动力大，一般采用三相短路冲击电流校验电器的动稳定度。 2、动稳定度校验一般电器：和分别为电器的极限通过电流（动稳定电流）的峰值和有效值，可查有关手册或产品样本。绝缘子：最大允许载荷为绝缘子的最大允许载荷，可查有关手册或产品样本。如果手册或产品样本给出的是绝缘子的抗弯破坏载荷值，将其值乘以0.6作为值；为三相短路时作用于绝缘子上的计算力；如果母线在绝缘子上为平放，；如果母线为竖放，则。如图所示（下页）。硬母线：最大允许应力为母线材料的最大允许应力，为母线通过时所受到的最大计算应力；为母线通过时所受到的弯曲力矩，当母线档数为1～2时，；当母线档数大于2时，；当母线水平放置时，，为母线截面水平宽度，为母线截面的垂直高度。如图所示（下页）。 水平放的母线a)平放b)竖放3、短路点附近交流电机反馈冲击电流的考虑（参数见表3-367页）大容量电动机对短路点反馈冲击电流 二、短路电流的热效应与热稳定度1、短路时的发热及计算短路前后导体的温度变化短路发热假想时间短路发热的假想时间：短路时间短路保护装置实际动作时间断路器的断路时间取0.1～0.2秒 2、短路热稳定度的校验条件一般电器：母线及绝缘导线和电缆等导体：和　可由有关手册或产品样本查得。导体热稳定系数，可由附录表7查得。例3—4（自己看） 第四章工厂变配电所及其一次系统本章主要内容：工厂变配电所任务和类型触头间电弧的产生和熄灭变配电所一次设备结构、原理及选择变配电所主接线图的分析变配电所的布置、结构、安装及运行和检修第一节工厂变配电所的任务和类型一、变配电所的任务变电所：受电、变压、配电的任务配电所：受电、配电的任务二、变配电所的类型工厂变电所：总降压变电所车间变电所:车间附设变电所车间内变电所如下图所示 车间变电所的类型1、2内附式，3、4外附式，5车间内式，6露天或半露天式，7独立式，8杆上，9地下式，10楼上式第二节电气设备中电弧及触头电弧：一种强烈的电游离现象，光亮很强，温度很高，可烧毁触头、延长断电时间等。（表面温度3000～4000度，弧心温度10000度。）一、电弧的产生触头在分断电流时，触头本身及触头周围的介质中含有大量可被游离的电子，在外加电压足够大时，产生强烈的电游离而发生电弧。 1、产生电弧的游离方式：1）热电发射：触头分断电流时，阴极表面由于大电流收缩集中，出现炽热光斑，触头表面电子吸收热能发射到触头间隙，形成自由电子。2）高电场发射：触头开断初，电场强度大，触头表面电子被强行拉出。3）碰撞游离：高速电子碰撞中性质点，使中性质点变成正离子和自由电子，当离子浓度足够大时，介质击穿产生电弧。4）热游离：电弧中心温度高达10000摄氏度，电弧中的中性质点游离为正离子和自由电子。2、结论碰撞游离产生电弧，热游离维持电弧。二、电弧的熄灭1、电弧熄灭的条件去游离率>游离率 2、熄灭电弧的去游离方式正负带电质点的“复合”，重新成为中性质点正负带电质点的“扩散”，使电弧区带电质点减少3、交流电弧的熄灭特点交流电弧每一个周期要暂时熄灭两次，完善的灭弧装置熄灭交流电弧一般需要几个周期，真空断路器灭弧只要半个周期，同等条件下交流电弧比直流电弧容易熄灭。4、开关电器中常用的灭弧方法速拉灭弧法、冷却灭弧法、吹弧灭弧法、长弧切短灭弧法、粗弧切短灭弧法、狭沟灭弧法、真空灭弧法、SF6灭弧法。如图所示（下页） 吹弧方式（1电弧，2触头）a)横吹b)纵吹电动力吹弧磁力吹弧1磁吹线圈，2灭弧触头，3电弧铁磁吸弧1电弧，2钢片钢灭弧栅对电弧的作用1钢栅片，2电弧，3触头绝缘灭弧栅对电弧的作用1绝缘栅片，2电弧，3触头 三、对电气触头的基本要求1、满足正常负荷的发热要求2、具有足够的机械强度3、具有足够的动稳定度和热稳定度4、具有足够的断流能力 第三节高压一次设备一次电路：（主电路、主接线、主回路）变配电所中承担输送和分配电能任务的电路。一次设备：一次电路中所有的设备称一次设备。一次设备分类：(1)变换设备其功能是按电力系统运行的要求改变电压或电流、频率等，例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频机等。(2)控制设备其功能是按电力系统运行的要求来控制一次电路的通、断，例如各种高低压开关设备。(3)保护设备其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压等的保护，例如熔断器和避雷器等。(4)补偿设备其功能是用来补偿电力系统中的无功功率，提高系统的功率因数，例如并联电容器等。(5)成套设备它是按一次电路接线方案的要求，将有关一次设备及控制、指示、监测和保护一次设备的二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。（本节介绍一次电路中的高压熔断器、隔离开关、负荷开关、断路器及开关柜） 一、高压熔断器(fuse，文字符号为FU)在电路电流超过规定值并经过一定时间后，使熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路及设备进行短路保护，有的熔断器还具有过负荷保护的功能。高压熔断器全型号的表示和含义如下： 1、RN1和RN2型户内高压管式熔断器（限流式）RN1型：主要用于高压电路和设备的短路保护（额定电流可达100A）RN2型：高压电压互感器一次侧短路保护（额定电流一般为0.5A）RN1、RN2型高压熔断器安装图l瓷熔管，2金属管帽3弹性触座，4熔断指示器，5接线端子，6支柱瓷瓶，7底座RN1、RN2型熔断器的熔管剖面示意图1管帽，2瓷管，3工作熔体，4指示熔体，5锡球，6石英砂填料，7熔断指示器(虚线表示熔断指示器在熔体熔断时弹出) 2、RW4和RW10（F）型户外高压跌开式熔断器既可作6—10KV线路和设备的短路保护，又可在一定条件下，用高压绝缘钩棒操作熔管的分合，起高压隔离开关的作用。RW4—10(G)型跌开式熔断器1上接线端子，2上静触头，3上动触头，4管帽，5操作环，6熔管(内套纤维质消弧管)，7铜熔丝，8下动触头，9下静触头，10下接线端子，11绝缘瓷瓶，12固定安装板 3、高压隔离开关（QS）隔离高压电源、保证设备和线路的安全检修。断开后有明显可见的断开间隙，没有专门的灭弧装置，不允许带负荷操作，可以通断不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路，与高压断路器配合使用。户内用CS6（83页）型手动操作机构、户外多用绝缘钩棒手工操作。GN8—10／600型高压隔离开关1上接线端子，2静触头，3闸刀，4绝缘套管，5下接线端子，6框架，7转轴，8拐臂，9升降瓷瓶，10支柱瓷瓶 4、高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流，不能断开短路电流，与高压熔断器配合使用。FN3—10RT型高压负荷开关1主轴，2上绝缘子兼气缸，3连杆，4下绝缘子，5框架，6RN1型高压熔断器，7下触座，8闸刀，9弧动触头，10绝缘喷嘴(内有弧静触头)，11主静触头，12上触座，13断路弹簧，14绝缘拉杆，15热脱扣器 高压负荷开关的压气式灭弧装置工作示意图1弧动触头，2绝缘喷嘴，3弧静触头，4接线端子，5气缸，6活塞，7上绝缘子，8主静触头，9电弧 5、高压断路器（QF）能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。SNl0—10型高压少油断路器1铝帽，2上接线端子，3油标，4绝缘筒，5下接线端子，6基座，7主轴，8框架，9断路弹簧 SNl0—10型高压少油断路器一相油箱内部结构1铝帽，2油气分离器，3上接线端子，4油标，5插座式静触头，6灭弧室，7动触头(导电杆)，8中间滚动触头，9下接线端子，10转轴，11拐臂，12基座，13下支柱瓷瓶，14上支柱瓷瓶，15断路弹簧，16绝缘筒，17逆止阀，18绝缘油 SNIO—10型断路器灭弧室工作示意图1静弧触头，2吸弧铁片，3横吹灭弧沟，4纵吸油囊，5电弧，6动触头 真空断路器的真空灭弧室结构1静触头，2动触头3屏蔽罩，4波纹管，5与外壳封接的法兰盘，6金属波纹管，7玻壳SF6断路器灭弧室结构示意图1静触头,2绝缘喷嘴,3动触头4气缸,5压气活塞(固定)，6电弧6、高压开关柜将一、二次设备组合在一起的高压成套配电装置。类型：固定式、手车式（移开式） 具有五防功能：防止误分、误合断路器防止带负荷误拉、误合隔离开关防止带电误挂接地线防止带接地线误合隔离开关防止人员误入带电间隔GG1A(F)—07S型高压开关柜(断路器柜)1母线，2母线侧隔离开关，3少油断路器(QF)，4电流互感器(TA)，5线路侧隔离开关(QS)，6电缆头，7下检修门，8端子箱门，9操作板，10断路器的手动操动机构，11隔离开关的操动机构手柄，12仪表继电器屏，13上检修门，14、15观察窗口 GC口—10(F)型高压开关柜1仪表屏，2手车室，3上触头(兼起隔离开关作用)，4下触头(兼起隔离开关作用)，5断路器手车 7、高压一次设备的选择电气设备名称电压kV电流A断流能力kA或MVA短路电流校验动稳定度热稳定度高压熔断器√√√——高压隔离开关√√—√√高压负荷开关√√√√√高压断路器√√√√√电流互感器√√—√√电压互感器√————高压电容器√————母线—√—√√电缆√√———支柱绝缘子√——√—套管绝缘子√√—√√选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开断电流(或功率)应不小于它可能开断的最大电流(或功率)按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流和短路发热假想时间校验注：表中√表示必须校验，—表示不要校验。 第四节低压一次设备1000V（或1200V）及以下的电气设备，本节介绍常用的低压熔断器、低压开关和配电屏。一、低压熔断器种类：插入式（RC型）螺旋式（RL型）无填料密封管式（RM型）有填料密封管式（RT型）有填料管式（gF、aM）高分断能力（NT型）RZ1型低压自复式熔断器RMl0型低压熔断器a)熔管b)熔片1铜管帽，2管夹，3纤维熔管，4刀形触头(触刀)，5变截面锌熔片 RT0型低压熔断器a)熔体b)熔管C)熔断器d)绝缘操作手柄1栅状铜熔体，2刀形触头(触刀)，3瓷熔管，4熔断指示器，5盖板，6弹性触座，7瓷质底座，8接线端子，9扣眼，10绝缘拉手手柄RZ1型低压自复式熔断器1接线端子，2云母玻璃，3氧化铍瓷管，4不锈钢外壳，5钠熔体，6氩气，7接线端子 二、低压刀开关和负荷开关低压刀开关低压熔断器式刀开关低压负荷开关三、低压断路器塑料外壳式、万能式等很多种类。低压断路器的原理结构和接线图→1主触头，2跳钩，3锁扣，4分励脱扣器，5失压脱扣器，6、7脱扣按钮，8加热电阻丝，9热脱扣器，10过流脱扣器 四、低压配电屏将一、二次设备组合在一起的一种低压成套配电装置，有PGL、GGL、GGD等型号。五、低压一次设备的选择电气设备名称电压V电流A断流能力kA短路电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器√√√——低压刀开关√√√≯≯低压负荷开关√√√≯≯低压断路器√√√≯≯注：表中√表示必须校验，≯表示一般可不校验，—表示不要校验。 第五节电力变压器一、电力变压器的分类有载调压铜绕阻油浸白冷式无载调压铝绕阻干式充气式二、结构三相油浸式电力变压器→1信号温度计，2铭牌，3吸湿器，4油枕(储油柜)，5油位指示器，6防爆管，7瓦斯继电器，8高压套管和接线端子，9低压套管和接线端子，10分接开关，11油箱及散热油管，12铁心，13绕组及绝缘，14放油阀，15小车，16接地端子 环氧树脂浇注绝缘的三相干式变压器→1高压出线套管，2吊环，3上夹件，4低压出线端子，5铭牌，6环氧树脂浇注绝缘绕组，，7上下夹件拉杆，8警示标牌，9铁心，10下夹件，11底座，12高压绕组相间连接导杆，13高压分接头连接片三、联接组别及选择变压器一、二绕组因采取不同的联结方式而形成一、二侧对应的线电压之间不同相位关系。常用两种联结方式：即即四、变电所主变压器台数和容量的选择1、台数选择：满足用电负荷对供电可靠性的要求，对季节性负荷或昼夜负荷变动较大，采用经济运行方式。一般车间变电所采用一台，应考虑欠负荷的发展，有一定余地。 2、主变压器容量的选择装设一台主变压器装设两台主变压器车间变电所单台变压器容量上限：1000KVA或1250KVA五、电力变压器并列运行条件1、变压器的一、二次额定电压必须对应相等。2、变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。3、变压器的连接组别必须相同。4、变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。 第六节电流互感器和电压互感器电压互感器（CT）TA电流互感器（PT）TV功能：使仪表、继电器、二次设备与主电路绝缘，扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。一、电流互感器1、基本原理和特点一次绕组导线很粗，匝数很少，二次绕组匝数多导线细。←电流互感器1铁心，2一次绕组，3二次绕组 2、电流互感器常用接线方式:一相式接线、两相V型接线、两相电流差接线、三相星型接线电流互感器的接线方案→a)一相式接线b)两相V形接线C)两相电流差接线d)三相星形接线 3、实际电流互感器LQJ—10型电流互感器1次接线端子，2一次绕组，3二次接线端子，4铁心，5二次绕组，6警示牌LMZJ1—0.5型电流互感器1铭牌，2一次母线穿孔，3铁心，树脂浇注4安装板，5二次接线端子4、电流互感器使用注意事项工作时二次侧不得开路，二次侧有一端必须接地，电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 二、电压互感器1、基本原理和特点一次绕组导线很细，匝数很多，二次绕组匝数少导线粗。←电压互感器1铁心,2一次绕组,3二次绕组２、电压互感器的使用注意事项工作时二次侧不得短路，二次侧有端必须接地，互感器在连接时注意其端子的极性。 ３、电压互感器的常用接线方式单相电压互感器、V/V型、三相五柱式等电压互感器的接线方案→a)一个单相电压互感器b)两个单相电压互感器接成V/V形c)三个单相电压互感器接成Yo／Yo形d)三个单相三绕组或一个三相五芯柱三绕组电压互感器接成Yo／Yo／△(开口三角)形 第七节工厂变配电所的主接线图对工厂变配电所主接线的基本要求：安全、可靠、灵活、经济主接线图绘制形式：系统式主接线图、装置式主接线图一、高压配电所的主接线图（系统式）高压配电所及其附设2号车间变电所主接线图 高压配电所的装置式主接线图No.101No.102No.103No.104NO.105No.106NO.107NO.108No.109NO.110No.111N0.112电能计量柜1号进线开关柜避雷器及电压互感器出线柜出线柜出线柜GN6-10/400出线柜出线柜出线柜避雷器及电压互感器2号进线开关柜电能计量柜GG-1A-JGG-1A(F)-11GG-1A(F)-54GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-03GG-1A(F)-54GG1A(F)-11GG-1A-J 二、车间和小型工厂变电所的主接线图车间变电所高压侧主接线方案(示例)a)高压电缆进线，无开关b)高压进线，装隔离开关C)高压进线，装隔离开关和熔断器d)高压进线，装负荷开关和熔断器e)高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷器f)高压架空进线，装隔离开关和避雷器g)高压架空进线，装隔离开关．熔断器和避雷器h)高压架空进线，装负荷开关、熔断器和避雷器 高压侧采用隔离开关和熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线图高低压侧均为单母线分段的变电所主接线图 三、工厂总降压变电所的主接线图桥式接线分类：内桥、外桥、全桥采用内桥式接线采用外桥式接线采用全桥式接线倒换线路方便倒换变压器方便操作灵活、投资较大 第八节工厂变配电所址、布置、结构及安装图一、变电所所址的选择1、所址选择的一般原则接近负荷中心无剧烈振动或高温的场所进出线方便尘土少、无腐蚀性气体接近电源侧不在厕所、有水的下方设备运输方便不在有爆炸危险的地方2、负荷指示图按负荷功率矩法确定负荷中心负荷中心的计算不必十分精确 二、变配电所的总体布置1、总体布置的要求便于运行维护和检修（有规定）保证运行安全便于进出线节约土地和建筑费用适应发展要求2、变配电所总体布置方案示例自学（136—137页）三、变配电所的结构四、变配电所电气安装图自学（139—144页）有主接线、二次回路、平剖面图安装图等。 第五章工厂电力线路本章主要内容：工厂电力线路的接线方式及敷设导线和电缆截面的选择计算电力线路的运行及维护第一节工厂电力线路及接线方式一、电力线路的任务和类别1、任务：输送和分配电能2、分类：低压：1140V及以下高压：1140V以上超高压：220KV及以上二、高压线路的接线方式放射式、树干式、环形高压放射式线路→ 高压树干式线路　　　　　　高压环形接线三、低压线路的接线方式同样有：放射式、树干式、环形低压放射式接线→ 低压树干式接线a)母线放射式配电的树干式b)变压器、干线组的树干式低压链式接线（变形树干式）a)连接配电箱b)连接电动机低压环形接线 第二节工厂电力线路的结构的敷设一、架空线路的结构和敷设组成：导线、电杆、绝缘子、线路、金具等。架空线路的结构1低压导线，2针式绝缘子，3横担，4低压电杆，5横担，6高压悬式绝缘子串，7线夹，8高压导线，9高压电杆，10避雷线1、架空线路的导线裸导线：单股、多股如钢芯铝绞线2、电杆、横担和拉线3、线路绝缘和金具4、架空线的敷设敷设要求、路径选择导线在电杆上的排列方式架空线的档距、弧垂、及其它距离 ←各种杆型在低压架空线路上的应用1、5、11、14终端杆，2、9分支杆，3转角杆，4、6、7、10直线杆(中间杆)，8分段杆(耐张杆)，12、13跨越杆高压线路绝缘子a)针式b)蝴蝶式c)悬式d)瓷横担架空线路的档距和弧垂a)平地上b)坡地上 二、电缆线路的结构和敷设1、电缆和电缆头油浸纸绝缘电力电缆1缆芯(铜芯或铝芯)，2油浸纸绝缘层，3麻筋(填料)，4油浸纸(统包绝缘)，5铅包，6涂沥青的纸带(内护层)，7浸沥青的麻被(内护层)，8钢铠(外护层)，9麻被(外护层)1缆芯(铜芯或铝芯)，2交联聚乙烯绝缘层，3聚氯乙烯护套(内护层)，4钢铠或铝铠(外护层)，5聚氯乙烯外套(外护层)交联聚乙烯绝缘电力电缆 lOkV交联聚乙烯绝缘电缆热缩中间头a)中间头剥切尺寸示意图b)每相接头安装示意图1聚氯乙烯外护套，2钢铠，3内护套，4铜屏蔽层(内缆芯绝缘)，5半导管，6半导层，7应力管，8缆芯绝缘，9压接管，10填充胶，11四氟带，12应力疏散胶2、电缆的敷设路径的选择：考虑引力、过热、腐蚀、维护等条件。 敷设方式：直埋式电缆沟架桥电缆排管及隧道3、电缆敷设的一般要求增加5-10%的余量、穿管保护、防火、防水等。三、车间线路的结构和敷设采用绝缘线、电缆、裸导线四、三相交流电涂色U、V、W相（A、B、C）黄、绿、红、等 第三节导线和电缆截面的计算选择导线和电缆截面的条件：发热条件电压损耗条件经济电流密度机械强度一、按发热条件选择导线和电缆截面导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。1、三相系统相线截面的选择其允许载流量不小于通过相线的计算电流，即：如果环境温度偏差较大时，考虑温度校正系数：导线允许载流量可查附表16、17、182、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、保护线(PE线)截面的选择保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度,截面不同要求不同。当时:当时：当时：4、保护中性线(PEN线)截面的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此PEN线截面选择应同时满足上述PE线和N线的要求，取其中的最大截面。二、按经济电流密度选择截面导线或电缆的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。按照年运行费用最小的原则计算：年折旧费维护费十年电能损耗费。曲线1线路的年折旧维护费，曲线2线路的年电能损耗费，曲线3线路的年运行费用。 经济截面35kV及以上的高压线路及35kV以下的长距离、大电流线路例如较长的电源进线和电弧炉的短网等线路，其截面宜按经济电流密度选择。年最大有功负荷利用小时线路类别导线材质3000h以下3000～5000h5000h以上铜3.002.251.75架空线路铝1.651.150.90铜2.502.252.00电缆线路铝1.921.731.54经济电流密度可查下表：三、线路电压损耗的计算（根据损耗选择截面）导线和电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。一般线路允许损耗不超过5%。1、集中负荷三相线电压损耗计算计算原理如图所示： 带有两个集中负荷的三相线路a)单线电路图b)线路电压降相量图 电压损耗对于无感线路2、均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算四、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。根据设计经验：一般lOkV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。对长距离大电流线路和35kV及以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其他条件。 第四节车间动力电气平面布线图电气平面布线图：在建筑平面图上、按国家标准、按电气设备的安装位置、敷设方式、路径绘制的电气布置图。车间动力电气平面布线图（如下图）机械加工车间(一角)的动力电气平面布线图→第五节电力线路的运行维护　　　　与检修试验架空线路、电缆线路、车间线路的运行维护停电处理电力线路检修（见189—195页电力系统规定） 第六章工厂供电系统的过电流保护本章主要内容：继电保护的概念及应用。第一节过电流保护的任务和要求一、过电流保护装置的类型和任务过电流保护装置：熔断器（简单、经济）低压断路器（供电可靠性较高、操作灵活）继电保护（自动化程度较高的场所）二、对保护装置的要求基本要求：选择性、速动性、可靠性、灵敏度（灵敏系数）。 第二节熔断器保护一、熔断器在供配电系统的配置配置要求：使故障范围缩小到最低限度注意：低压系统中的PE线和PEN线上不允许装设熔断器。二、熔断器熔体电流的选择1、保护电力线路2、保护电力变压器 考虑因素：熔体电流要躲过变压器允许的正常过负荷电流，熔体电流要躲过变压器低压侧电机起动的尖峰电流，熔体电流要躲过变压器空载含闸电流。3、保护电压互感器RN2为0.5A三、熔断器的选择与校验1、选择时应满足的条件：熔断器的额定电压应不低于线路的额定电压，熔断器的额定电流不应小于它所装熔体的额定电流，熔断器的额定类型应满足技术要求。2、断流能力的校验限流式（RM、RT0等）：非限流式（RM10）：断流能力有上下限（跌开式）： 四、熔断器保护灵敏度的检验见下表检验熔断器保护灵敏度的最小比值K熔体额定电流4～10A16～32A40～63A80～200A250～500A5s4.55567熔断时间0.4s89101l—注：表中K值适用于符合IEC标准的一些新型熔断器如RTl2、RTl4、RTl5、NT等型熔断器。对于老型熔断器，可取K=4～7，即近似地按表中熔断时间为5s的熔断器来取值。五、熔断器之间的选择性配合要求线路在发生故障时，靠近故障点的熔断器首先熔断，切断故障部分。 第三节低压断路器的保护一、低压断路器在低压配电系统中的配置三种方式：1、单独接低压断路器或低压断路器刀开关的方式2、低压断路器与磁力起动器或接触器配合的方式3、低压断路器与熔断器配合的方式低压断路器的配置方式a)适于一台主变b)适于两台主变C)适于低压配电出线d)适于频繁操作电路e)适于熔断器保护的电路QF低压断路器，QK刀开关，QKF刀熔开关，KM接触器，KH热继电器 二、低压断路器脱扣器的选择和整定1、低压断路器过电流脱扣器额定电流的选择脱扣器额定电流2、低压断路器过流脱扣器动作电流的整定1）瞬时过流脱扣器动作电流的整定动作电流可靠系数取值为2）短延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作电流取值为1.2动作时间0.2s,0.4s,0.6s三级,时间差0.2s3）长延时过流脱扣器动作电流和动作时间的整定动作电流取值为1.1动作时间：反时限最长1-2h4）过流脱扣器与被保护线路的配合要求（允许载流量） 过负荷倍数：瞬时、短时取4.5长延时取1有爆炸性危险的取0.83、低压断路器热脱扣器的选择和整定1）热脱扣器额定电流的选择2）热脱扣器动作电流的整定过负荷保护取值为1.1三、低压断路器的选择与校验1、选择低压断路器应满足的条件低压断路器的额定电压不低于保护线路的额定电压。低压断路器的额定电流不小于它所安装的脱扣器的额定电流。低压断路器的类型应符合安装、保护、操作方式的要求。 2、低压断路器断流能力的校验动作时间0.02s以上（DW）：分断电流动作时间0.02s以下（DZ）：四、低压断路器过电流保护灵敏度的检验五、前后低压断路器之间及低压断路器与熔断器之间的选择性配合偏差范围正负20%到30%左右。1、断路器配合：2、低压断路器与熔断器之间的选择性配合：前一级低压断路器保护特性曲线：-30%～-20%的负偏差后一级熔断器保护特性曲线：+30%～+50%的正偏差 第四节常用的保护继电器一、概述继电器：输入物理量达到规定值时，电气输出电路被接通或分断。输入量：电气继电器非电气继电器用途：控制继电器保护继电器物理量：电流电压功率继电器按组成元件分：机电型：电磁式、感应式晶体管型微机型如下图为过电流保护框图KA电流继电器，KT时间继电器，Ks信号继电器，KM中间继电器 二、电磁式电流继电器（KA）和电压继电器（KV）1、DL—10系列电磁式电流继电器结构1线圈，2电磁铁，3钢舌片，4静触点，5动触点，6起动电流调节转杆，7标度盘(铭牌)，8轴承，9反作用弹簧，10轴2、返回系数一般为0.8，越接近1越灵敏。调节：平滑调节拨动杆6级进调节线圈1串联（动作电流小）或并联（动作电流大） 3、DL-10系列接线和图形符号a)DL—11型b)DL—12型c)DL—13型d)集中表示的图形e)分开表示的图形4、欠电压继电器一般为1.25三、电磁式时间继电器（KT）使保护装置获得所需要的延时，延时时间可根据需要进行调节。DS—110、120系列时间继电器的内部接线和图形符号→四、电磁式信号继电器（KS）有信号指示牌 五、电磁式中间继电器（KM）←DZ—10中间继电器内部接线和图形符号六、感应式电流继电器1、基本结构及原理(右下图)（过载及短路保护）速断倍数GL一10、20系列感应式电流继电器的内部结构1线圈，2电磁铁，3短路环，4铝盘，5钢片，6铝框架，7调节弹簧，8制动永久磁铁，9扇形齿轮，10蜗杆，11扁杆，12继电器触点，13时限调节螺杆，14速断电流调节螺钉，15衔铁，16动作电流调节插销。 2、接线图GL系列电流继电器“先合后断转换触点”的动作说明a)正常位置b)动作后常开触点先闭合c)接着常闭触点断开GL系列电流继电器的内部接线和图形符号 第五节工厂高压线路的继电保护规定3-66KV线路：相间短路保护过负荷保护单相接地保护一、继电保护的接线方式1、两相两继电器式接线系数2、两相一继电器式（差接式）（主要用于高压电动机保护）接线系数 三、继电保护装置的操作方式操作电源：直流电源、交流电源1、直接动作式2、“去分流跳闸”的操作方式四、带时限的过电流保护带时限的过电流保护，按其动作时限特性分，有定时限过电流保护和反时限过电流保护两种。定时限就是保护装置的动作时限是按预先整定的动作时间固定不变的，与短路电流大小无关；而反时限就是保护装置的动作时限原先是按10倍动作电流来整定的，而实际的动作时间则与短路电流呈反比关系变化，短路电流越大，动作时间越短。 1、定时限过电流保护装置的组成和原理定时限过电流保护装置的原理电路如下图所示，其中图a为集中表示的原理电路图，称为接线图，这种图的所有电器的组成部件是各自归总在一起的。图b为分开表示的原理电路图，称为展开图，这种图的所有电器的组成部件按各部件所属回路来分开绘制。从原理分析的角度来说，展开图简明清晰，在二次回路中应用最为普遍。其工作原理如下：当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触点，使时间继电器KT动作。KT经过整定的时限后，其延时触点闭合，使串联的信号继电器(电流型)KS和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触点QFl—2随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可手动复位。a)接线图b)展开图 2、反时限过电流保护装置的组成和原理反时限过电流保护装置由GL型感应式电流继电器组成，其原理如图所示。当一次电路发生相间短路时，电流继电器KA动作，经过一定延时后(反时限特性)。其常开触点闭合，常闭触点断开，这时断路器QF因其跳闸线圈YR被“去分流”而跳闸，切除短路故障。在继电器KA去分流跳闸的同时，其信号牌掉下，指示保护装置已经动作。在短路故障切除后，继电器自动返回，其信号牌可利用外壳上的旋钮手动复位。要求，继电器这两对触点的动作程序必须是常开触点先闭合，常闭触点后断开的转换触点。a)接线图b)展开图 3、过电流保护动作电流的整定带时限过电流保护(含定时限和反时限)的动作电流，应躲过线路的最大负荷电流(包括正常过负荷电流和尖峰电流)，以免保护装置误动作；其返回电流，也应躲过线路的最大负荷电流，否则保护装置还可能发生误动作。如图所示。a)电路b)定时限过电流保护的时限整定说明C)反时限过电流保护的时限整定说明 4、过电流保护动作时限的整定过电流保护的动作时限，应按“阶梯原则”进行整定，以保证前后两级保护装置动作的选择性，在后一级保护装置所保护的线路首端(如图前页所示线路中的k点)发生三相短路时，前一级保护的动作时间t1应比后一级保护中最长的动作时间t2大一个时间级差△t，如图b和C所示，即t1≥t2+△t这一时间级差△t，应考虑到前一级保护动作时间可能发生的负偏差(提前动作)，考虑后一级保护动作时间可能发生的正偏差(延后动作)，还要考虑保护装置特别是GL型感应式继电器动作时具有的惯性误差。为了确保动作选择性，还应考虑一个保险时间。5、定时限过电流保护与反时限过电流保护的比较定时限过电流保护的优点是：动作时间比较精确，整定简便，且动作时间与短路电流大小无关，不会因短路电流小而使故障时间延长。但缺点是：所需继电器多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大。此外，越靠近电源处的保护装置，其动作时间越长，这是定时限过电流保护共有的一大缺点。反时限过电流保护的优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，加之可采用交流操作，因此相当简单经济，投资大大降低，故它在中小工厂供电系统中得到广泛的应用。但缺点是：动作时限的整定比较麻烦，而且误差较大；当短路电流小时，其动作时间可能相当长，延长了故障持续时间；同样存在越靠近电源、动作时间越长的缺点。 五、电流速断保护带时限的过电流保护，有一个明显的缺点，就是越靠近电源的线路过电流保护，其动作时间越长，而短路电流则是越靠近电源越大，其危害也更加严重。因此规定，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，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 六、有选择性的单相接地保护在小接地电流的系统中，若发生单相接地故障时，只有很小的接地电容电流，而相间电压不变，因此可暂时继续运行。但是，由于非故障相的对地电压要升高为原来对地电压的根号3倍，对线路绝缘是一种威胁，如果长期下去，可能引起非故障相的对地绝缘击穿而导致两相接地短路。在发生单相接地故障时，必须通过无选择性的绝缘监视装置或有选择性的单相接地保护装置，发出报警信号，以便运行值班人员及时发现和处理。单相接地保护又称零序电流保护，它利用单相接地所产生的零序电流使保护装置动作。当单相接地危及人身和设备安全时，则动作于跳闸,如图所示。单相接地保护的零序电流互感器的结构和接线 其原理如下:如果电缆WL1的A相发生接地故障，A相不存在对地电容电流，B相和C相有对地电容电流。电缆WL2和WL3也只有B相和C相有对地电容电流。所有这些对地电容电流都要经过接地故障点。故障电缆A相芯线上流过所有电容电流之和，且与同一电缆的其他完好的B相和C相芯线及其金属外皮上所流过的电容电流恰好抵消，而除故障电缆外的其他电缆的所有电容电流I3～I6则经过电缆头接地线流入地中。接地线流过的这一不平衡电流(零序电流)就要在零序电流互感器TAN的铁心中产生磁通，使TAN的二次绕组感应出电动势，使接于二次侧的电流继电器KA动作，发出报警信号。必须强调：电缆头的接地线必须穿过零序电流互感器的铁心，否则接地保护装置不起作用,如图所示。 七、线路的过负荷保护线路的过负荷保护只对可能经常出现过负荷的电缆线路才装设，如图所示。TA电流继电器，KA电流互感器，KT时间继电器，Ks信号继电器 第六节电力变压器的继电保护规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：①绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路；②绕组的匝间短路；③外部短路引起的过电流；④中性点直接接地系统中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；⑤过负荷；⑥油面降低；⑦变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。不同容量、不同使用地点的变压器装设的保护装置不同，见规程规定，下面主要介绍变压器的瓦斯保护。瓦斯保护称气体继电保护，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)，它装设在油浸式变压器的油箱与油枕之间的联通管中部。a)正常状态b)轻瓦斯动作c)重瓦斯动作d)严重漏油时 1、在变压器正常运行时，瓦斯继电器的容器内包括其中的上下开口油杯，都是充满油的；而上下油杯因各自平衡锤的作用而升起，如图a所示。此时上下两对触点都是断开的。3、当变压器油箱内部发生严重故障时，如相间短路、铁心起火等，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过瓦斯继电器时，冲击挡板，使下油杯下降，如图c所示。这时下触点接通跳闸回路(通过中间继电器)，使断路器跳闸，同时发出音响和灯光信号，这称之为“重瓦斯动作”。4、如果变压器油箱漏油，使得瓦斯继电器容器内的油也慢慢流尽，如图d所示。先是瓦斯继电器的上油杯下降，上触点接通，发生报警信号；接着其下油杯下杯下降，下触点接通，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。2、当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入瓦斯继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于转轴的另一端平衡锤的力矩而降落，如图b所示。这时上触点接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。 第七节高压电动机的继电保护规定：对电压为3kV及以上的异步电动机和同步电动机的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：①定子绕组相间短路；②定子绕组单相接地；③定子绕组过负荷；④定子绕组低电压；⑤同步电动机失步；⑥同步电动机失磁；⑦同步电动机出现非同步冲击电流。对2000kW以下的高压电动机绕组及引出线的相间短路，宜采用电流速断保护，保护装置宜采用两相式。对2000kW及以上的高压电动机，或电流速断保护灵敏度不符合要求的2000kW以下的高压电动机，应装设纵联差动保护。所有保护装置应动作于跳闸。对生产过程中易发生过负荷的电动机，应装设过负荷保护。保护装置应根据负荷特性，带时限动作于信号或跳闸。高压电动机的单相接地电流大于5A时，应装设单相接地保护。 第七章工厂供电系统的二次回路和自动装置本章主要内容：二次回路概念及其操作电源第一节二次回路及其操作电源二次回路的安装接线及接线图的绘制。高压断路器的控制与信号回路常用的电测量仪表和绝缘监视装置线路自动重合闸和备用电源自动投入装置一、概述二次回路(即二次电路)：是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统等。按电源性质分：直流回路、交流回路按用途分：断路器控制(操作)回路、信号回路、测量和监视回路、继电保护和自动装置回路等。二次回路的操作电源是供高压断路器分、合闸回路和继电保护和自动装置、信号回路、监测系统及其他二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。 二、直流操作电源(一)由蓄电池组供电的直流操作电源1．铅酸蓄电池采用铅酸蓄电池组作操作电源，工作可靠；但由于它充电时要排出氢和氧的混合气体，有爆炸危险，而且随着气体带出硫酸蒸气，有强腐蚀性，一般工厂供电系统中不予采用。2．镉镍蓄电池采用镉镍蓄电池组作操作电源，除了工作可靠外，还有其大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间来装设，应用比较普遍。(二)由整流装置供电的直流操作电源1．硅整流电容储能式直流电源单独采用硅整流器来作直流操作电源，在交流供电系统电压降低或电压消失时，将严重影响直流系统的正常工作，因此宜采用有电容储能的硅整流电源，在交流供电系统电压降低或消失时，由储能电容器对继电保护和跳闸回路供电，使其正常动作，如下图所示。 C1、C2储能电容器,WC控制小母线,WF闪光信号小母线,WO合闸小母线。硅整流器U1主要用作断路器合闸电源，并可向控制、信号和保护回路供电。硅整流器U2的容量较小，仅向控制、信号和保护回路供电（由二极管VD1、VD2、VD3起作用）。 2．复式整流的直流操作电源复式整流是指提供直流操作电压的整流装置有两个：电压源由变压器或电压互感器供电，经硅整流器供电给控制等二次回路；电流源由电流互感器及硅整流器供电给控制等二次回路。当稳压要求较高时装设铁磁谐振稳压器→三、交流操作电源对采用交流操作的断路器，应采用交流操作电源，所有保护继电器、控制设备、信号装置及其他二次元件均应采用交流型式。采用交流操作电源，可使二次回路简化，投资减少，维护方便，但是它不适于比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。交流操作电源广泛用于中小工厂变配电所中断路器采用手动操作或弹簧操作及继电保护采用交流操作的场合。复式整流装置有电压源和电流源，因此能保证供电系统在正常和短路故障情况下直流系统均能可靠地供电。与上述电容储能式相比，复式整流装置的输出功率更大，电压稳定性更好。 第二节高压断路器的控制和信号回路高压断路器控制回路：指控制(操作)高压断路器分、合闸的回路。电磁操作机构只能采用直流操作电源，弹簧操作机构和手动操作机构可交直流两用，但一般采用交流操作电源。信号回路：指示一次电路设备运行状态的二次回路。按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号等。断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态。一般是红灯(符号RD)亮，表示断路器在合闸位置；绿灯(符号GN)亮，表示断路器在分闸位置。事故信号用来显示断路器在事故情况下的工作状态。一般是红灯闪光，表示断路器自动合闸；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。此外还有事故音响信号和光字牌等。预告信号是在一次设备出现不正常状态时或在故障初期发出的报警信号。值班员可根据预告信号及时处理。一、采用手动操作机构的断路器控制和信号回路WC控制小母线,WS信号小母线,R1、R2限流电阻，QM手动操作机构辅助触点（具体过程见下页） 合闸时，推上操作机构手柄使断路器合闸。这时断路器的辅助触点QF3—4闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸。由于该回路有限流电阻R2，跳闸线圈YR虽有电流通过，但电流很小，不会动作。红灯RD亮，还表明跳闸回路及控制回路的熔断器FU1、FU2是完好的，即红灯RD同时起着监视跳闸回路完好性的作用。分闸时，扳下操作机构手柄使断路器分闸。断路器的辅助触点QF3—4断开，切断跳闸回路，同时辅助触点QF1—2闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经分闸。绿灯GN亮，还表明控制回路的熔断器FU1、FU2是完好韵，即绿灯GN同时起着监视控制回路完好性的作用。在断路器正常操作分、合闸时，由于操作机构辅助触点QM与断路器辅助触点QF5—6都是同时切换的，总是一开一合，所以事故信号回路总是不通的，不会错误地发出事故信号。当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器KM触点闭合，接通跳闸线圈YR的回路(QF3—4原已闭合)，使断路器跳闸。随后QF3—4断开，使红灯RD灭，并切断YR的跳闸电源。与此同时，QF1—2闭合，使绿灯GN亮。这时操作机构的操作手柄虽然仍在合闸位置，但其黄色指示牌掉落，表示断路器自动跳闸。同时事故信号回路接通，发出音响和灯光信号。这事故信号回路是按“不对应原理”接线的，由于操作手柄仍在合闸位置，其辅助触点QM闭合，而断路器已事故跳闸，其辅助触点QF5—6也返回闭合，因此事故信号回路接通。当值班员得知事故跳闸信号后，可将操作手柄扳下至分闸位置，这时黄色指示牌随之返回，事故信号也随之解除。控制回路中分别与指示灯GN和RD串联的电阻R1和R2，主要用来防止指示灯灯座短路时造成控制回路短路或断路器误跳闸。 二、采用电磁操作机构的断路器控制和信号回路电磁操作回路的控制开关采用双向自复式并具有保持触点的LW5型万能转换开关，其手柄正常为垂直位置(0o)。顺时针扳转45o，为合闸(ON)操作，手松开即自动返回(复位)，保持合闸状态。反时针扳转45o，为分闸(OFF)操作，手松开也自动返回，保持分闸状态。图中虚线上打黑点(·)的触点，表示在此位置时该触点接通；而虚线上标出的箭头(→)，表示控制开关手柄自动返回的方向。WC控制小母线,WL灯光信号小母线,WF闪光信号小母线,WS信号小母线,WAS信号音响小母线,WO合闸小母线合闸时，将控制开关SA手柄顺时针扳转45o，这时其触点SA1—2接通，合闸接触器KO通电(其中QF1—2原已闭合)，其主触点闭合，使电磁合闸线圈YO通电，断路器合闸。合闸后，控制开关SA自动返回，其触点SA1—2断开，切断合闸回路，同时QF3—4闭合，红灯RD亮，指示断路器已经合闸，并监视着跳闸线圈YR回路的完好性。 分闸时，将控制开关SA手柄反时针扳转45o，这时其触点SA7—8接通，跳闸线圈YR通电(其中QF3—4原已闭合)，使断路器QF分闸。分闸后，控制开关SA自动返回，其触点SA7—8断开，断路器辅助触点QF3—4也断开，切断跳闸回路，同时触点SA3—4闭合，QF1—2也闭合，绿灯GN亮，指示断路器已经分闸，并监视着合闸线圈KO回路的完好性。由于红、绿指示灯兼起监视分、合闸回路完好性的作用，长时间运行，因此耗能较多。为了减少操作电源中储能电容器能量的过多消耗，因此另设灯光指示小母线WL(+)，专用来接入红、绿指示灯。储能电容器的电能只给控制小母线WC供电。当一次电路发生短路故障时，继电保护装置动作，其出口继电器KM触点闭合，接通跳闸线圈YR回路(其中QF3—4原已闭合)，使断路器自动跳闸。随后QF3—4断开，使红灯RD灭，并切断跳闸回路，同时QF1—2闭合，而SA在合闸位置，其触点SA5—6也闭合，从而接通闪光电源WF(+)，使绿灯GN闪光，表示断路器自动跳闸。由于断路器自动跳闸，SA在合闸位置，其触点SA9—10闭合，而断路器已跳闸，其触点QF5—6也闭合，因此事故音响信号回路接通，又发出音响信号。当值班员得知事故跳闸信号后，可将控制开关SA的操作手柄扳向分闸位置(反时针扳转45o后松开)，使SA的触点与OF的辅助触点恢复“对应”关系，全部事故信号立即解除。 第三节电测量仪表与绝缘监视装置一、电测量仪表电测量仪表：对电力装置回路的电力运行参数作经常测量、选择测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。电测量仪表按其用途，分为常用测量仪表和计量仪表两类。前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电能表(又称电度表)。1．对常用测量仪表的一般要求2．对电能计量仪表的一般要求3．变配电装置中各部分仪表的配置见《电力装置的电测量仪表装置设计规范》二、绝缘监视装置绝缘监视装置用于小接地电流的电力系统中，以便及时发现单相接地故障，以免单相接地故障发展为两相接地短路，造成停电事故。6～35kV系统的绝缘监视装置，可采用三个单相双绕组电压互感器和三只电压表进行测量，也可以采用一个三相五芯柱三绕组电压互感器测量。当一次电路某一相发生接地故障时，电压互感器二次侧的对应相的电压表指零，其他两相的电压表读数则升高到线电压。由指零电压表的所在相即可得知该相线发生了单相接地故障。但是这种绝缘监视装置不能判明是哪一条线路发生了故障，因此它是无选择性的，只适用于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装置。 第四节供电系统的自动装置与远动化一、电力线路的自动重合闸装置由运行经验可知，电力系统的故障特别是架空线路上的短路故障大多是暂时性的，这些故障在断路器跳闸后，多数能很快地自行消除。如果采用自动重合闸装置(简称ARD，或ZCH)，使断路器在自动跳闸后又自动重新合闸，大多能恢复供电，从而大大提高了供电可靠性。一端供电线路的三相ARD，按自动重合闸的方法分，有机械式和电气式；按组成元件分，有机电型、晶体管型和微机型；按重合次数分，有一次重合式、二次重合式、三次重合式等。工厂供电系统中采用的ARD，一般都是一次重合式(机械式或电气式)，因为一次重合式ARD比较简单经济，而且基本上能满足供电可靠性的要求，其原理如图所示。YR跳闸线圈，YD合闸线圈，KO合闸接触器，KAR重合闸继电器 手动合闸时，按下SB1，使合闸接触器KO通电动作，从而使合闸线圈YO动作，使断路器合闸。手动分闸时，按下SB2，使跳闸线圈YR通电动作，使断路器分闸。当一次电路发生短路故障时，保护装置动作，其出口继电器KM触点闭合，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF自动跳闸。与此同时，断路器辅助触点QF3—4闭合；而且重合闸继电器KAR起动，经整定的时限后其延时闭合常开触点闭合，使合闸接触器KO通电动作，从而使断路器重合闸。如果一次电路的短路故障是瞬时性的，已经消除，则重合成功。如果短路故障尚未消除，则保护装置又要动作，其出口继电器KM触点闭合，又使断路器跳闸。由于一次ARD采用了防跳措施(图上未示出)，因此不会再次重合闸。二、备用电源自动投入装置在要求供电可靠性较高的工厂变配电所中，如果在作为备用电源的线路上装设备用电源自动投入装置(简称APD或BZT)，则在工作电源线路突然断电时，利用失压保护装置使该线路的断路器跳闸，而备用电源线路的断路器则在APD作用下迅速合闸，使备用电源投入运行，从而提高供电的可靠性，保证对用户的不间断供电，其原理如下图所示。 假设电源进线WL1工作，WL2为备用，其断路器QF2断开，但其两侧隔离开关是闭合的(图上未绘出)。当回路WL1断电引起失压保护动作使QF1跳闸时，其常开触点QF1的3-4断开，使原来通电动作的时间继电器KT断电，但其延时断开触点尚未及断开，这时QF1的另一常闭触点1—2闭合，从而使合闸接触器KO通电动作，使断路器QF2的合闸线圈YO通电，使QF2合闸，投入备用电源WL2，恢复供电。WL2投入后，KT的延时断开触点断开，切断KO的回路，同时QF2的联锁触点1—2断开，防止YO长时间通电。 第五节二次回路的接线和接线图一、二次回路的接线要求按《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》规定，二次回路的接线应符合下列要求：1、按图施工，接线正确。2、导线与电气元件间采用螺栓连接、插接、焊接或压接等，均应牢固可靠。3、盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。4、电缆芯线和导线的端部均应标明其回路编号，字迹清晰且不易脱色。导线还应符合其它要求（263页）二、二次回路接线图的绘制要求与方法二次回路的安装接线图主要用于二次回路的安装接线、线路检查、维修和故障处理。在实际应用中，安装接线图通常与原理电路图配合使用。1、二次设备的表示方法二次设备是从属于某一次设备或电路的，而一次设备或电路又从属于某一成套装置，所有二次设备都必须按规定，标明其项目代号。项目代号的段别和符号如表7—1所示。项目是指接线图上用图形符号所表示的元件、部件、组件、功能单元、设备、系统等，例如电阻器、继电器、发电机、放大器、电源装置、开关设备等。 表7—1项目代号的段别与符号项目段别代号名称前缀符号示例第一段高层代号==A3第二段位置代号++W5第三段种类代号--P2第四段端子代号：：4例如，仪表的项目代号为P，现有有功电能表、无功电能表和电流表，可分别标为P1、P2和P3，也可按规定，分别标为PJ1、PJ2和PA。而这些仪表又从属于某一个一次电路，线路的项目代号为W，因此不同线路可分别标为W1、W2、W3等。假设无功电能表P2属线路W5，则此无功电能表的项目代号可标为“+W5-P2”，或简化为“-W5P2”。假设线路W5的断路器柜为3号开关柜A3，则该无功电能表的项目代号可更详尽地表示为“=A3+W5-P2”；其第4个接线端子则可表示为“=A3+W5一P2：4”。不过在不致引起混淆的情况下，作为高压开关柜二次回路的接线图，这无功电能表的项目代号可只用种类代号P2或PJ2表示。2、接线端子的表示方法盘、柜外的导线或设备与盘、柜内的二次设备相连时，必须经过端子排。端子排由专门的接线端子板组合而成。在接线图中，端子排中各种型式端子板的符号标志如下页图所示。端子排的项目代号为x，端子前缀符号为“：”。实际上，所有设备上都有接线端子，其端子代号应与设备上端子标志一致。如果设备的端子没有标志时，应在接线图上标示端子代号。 端子排标志图例→3、连接导线的表示方法接线图上端子之间的连接导线有两种表示方法：1)连续线表示法表示两端子之间连接导线的线条是连续的2)中断线表示法表示两端子之间连接导线的线条是中断的a)连续线表示法b)中断线表示法在线条中断处必须标明导线的去向，即在接线端子出线处标明对方端子的项目代号，这种标号方法，称为“相对标号法”或“对面标号法”。 第八章电气安全、接地与防雷本章主要内容：电压、电流对人体的作用电气安全和触电急救的有关知识接地的概念及接地装置的装设、计算与测试低压配电系统的故障保护与等电位联结过电压、雷电及防雷设备和防雷措施。第一节电流对人体的作用及有关概念一、电流对人体的作用电流通过人体时，人体内部组织将产生复杂的作用。较大的的电流通过人体所产生的热效应、化学效应和机械效应，将使人的肌体遭受严重的电灼伤、组织炭化坏死及其他难以恢复的永久性伤害。触电以电灼伤者居多,但在特殊场合，人触及高压后，由于不能自主地脱离电源，将导致迅速死亡的严重后果。1、人体触电可受到两种伤害：电击：人体的重要器官受到损害（大脑、心脏、呼吸系统、神经系统）。多数死亡电伤：人体的局部器官受到损害（手、脚、胳膊）。2、触电的危险性取决因素接触电压：越大越危险，安全电压一般为36V，见下页表8—1流过人体的电流：越大越危险，安全电流为30mA，50～60Hz的电流危害最严重。触电时间：越长越危险，规定电流乘以时间≤30mA·S。还有：人体电阻、触电方式、电流路径、环境、健康状况、情绪好坏等 表8-1安全电压安全电压(交流有效值)／V选用举例额定值空载上限值4250在有触电危险的场所使用的手持式电动工具等3643在矿井、多导电粉尘等场所使用的行灯等24291215可供某些具有人体可能偶然触及的带电体设备选用68二、直接触电防护和间接触电防护直接触电防护：对直接接触正常带电部分的防护，如对带电导体加隔离栅栏等。间接触电防护：对正常时不带电而故障时可带危险电压的外露可导电部分(如金属外壳、框架等)的防护，例如将正常不带电压的外露可导电部分接地，并装设接地故障保护。 第二节电气安全与触电急救一、电气安全的一般措施保证电气安全的一般措施如下：1．加强电气安全教育，树立“安全第一”的观点。2．严格执行安全工作规程。如工作人员与带电设备的安全距离不得小于表8—2、3、4的规定。表8-2工作人员工作中正常活动范围与带电设备的安全距离电压等级／kV≤10(13.8)20～354460～110154220330安全距离／m0.35O.600.901.502.003.004.00表8-3进行地电位带电作业时人身与带电体间的安全距离电压等级／kV103566110220330安全距离／m0.40.6O.71.01.8(1.6)2.6表8-4等电位作业人员对邻相导线的安全距离电压等级／kV103566110220330安全距离／m0.60.80.91.42.53.5如在高压设备上工作必须遵守的要求：填用工作票、至少应有两人在一起工作。 3．严格遵循设计、安装规范。4．加强运行维护和检修试验工作。5．采用安全电压和符合安全要求的相应电器。6．采用电气安全用具例如操作高压隔离开关和跌开式熔断器的绝缘钩棒(又称令克棒，图8—2)、高压验电器(图8—3a)、低压试电笔(图8—3b)、绝缘手套、绝缘靴、绝缘地毯、绝缘垫台、临时接地线及“禁止合闸，有人工作”、“止步，高压危险!”等标示牌等。图8-2高压绝缘钩棒1手柄，2护环，3绝缘杆，4金属钩 7．普及安全用电常识如不得私拉电线、不得长时间超负荷用电、当电线断落在地上不可走近、如遇有人触电，应立即设法使触电者脱离电源或断开电源，并正确进行触电急救。8．正确处理电气失火事故如带电灭火，应使用二氧化碳(CO2)灭火器、干粉灭火器、干砂等进行。a)高压验电器b)低压试电笔1触头，2氖灯，3电容器，4接地螺钉，5绝缘棒，6护环，7绝缘手柄，8炭质电阻，9金属挂钩10弹簧，11观察窗孔。 二、触电的急救处理1、脱离电源在触电者未脱离电源前，救护人员不得直接用手触及触电者。如果触电者是触及低压电，应迅速切断电源或使用绝缘工具、干燥木棒等不导电物体解脱触电者，也可抓住触电者干燥而不贴身的衣服将其拖开，可戴绝缘手套或将手用干燥衣物包起后解脱触电者，也可站在绝缘垫上或干木板上进行救护，最好用一只手进行救护。如果触电者触及高压带电设备，救护人应迅速切断电源，或用适合该电压级的绝缘工具(如高压绝缘棒)解脱触电者，救护人在抢救过程中，应注意保持自身与周围带电部分必要的安全距离。2、急救处理当触电者脱离电源后，应立即根据具体情况，迅速对症救治，同时赶快通知医生前来抢救。1)如果触电者神志尚清醒，则应使之就地躺平，严密观察，暂时不要让其站立或走动。 2)如果触电者伤势严重，心跳和呼吸均已停止，则在通畅气道后，立即同时进行口对口(鼻)的人工呼吸和胸外按压心脏的人工循环。如果现场仅有一人救护时，可交替进行人工呼吸和人工循环：先胸外按压心脏4～8次，然后口对口(鼻)吹气2～3次，再按压心脏4～8次，又口对口(鼻)吹气2～3次，如此交替反复进行。3、人工呼吸法1)首先解开触电者的衣服、裤带，松开上身，使其胸部能自由扩张。2)使触电者仰卧，不垫枕头，使头先侧向一边，清除其口腔内的血块、假牙及其他异物。如果其舌根下陷，则应将舌头拉出，使气道通畅。然后将其头部扳正，使之尽量后仰，鼻孔朝天，使气道畅通。3)救护人位于触电者一侧，用一只手捏紧其鼻孔，不使漏气；用另一只手将其下颌拉向前下方，使其嘴巴张开。可在其嘴上盖一层纱布，准备对其吹气。4)向触电者大口吹气，如图8—4a所示。吹气时，要使触电者胸部膨胀。5)救护人吹气完毕后换气时，应立即离开触电者的嘴巴(或鼻孔)，并放松紧捏的鼻(或嘴)，让其自由排气，如图8—4b所示。按照上述操作要求反复进行，每分钟约12次。对幼小儿童，鼻子不捏紧，可任其自由漏气，而且吹气不能过猛，以免肺包胀破。图8-4口对口吹气的人工呼吸法a)贴紧吹气b)放松换气→气流方向 4、胸外按压心脏的人工循环法1)与人工呼吸法的要求一样，首先使气道畅通，在平整牢固的地面平躺下。2)救护人位于触电者一侧，最好是跨腰跪在触电者腰部，两手相叠(对儿童可只用一只手)，手掌根部放在心窝稍高一点的地方(掌根放在胸骨的下三分之一部位)，如图8—5所示。3)救护人找到触电者的正确压点后，自上而下垂直均衡地用力向下按压，压出心脏里面的血液，如图8—6a所示。4)按压后，掌根迅速放松(但手掌不要离开胸部)，使触电者胸部自动复原，心脏扩张，使血液又回到心脏，如图8—6b所示。按照上述操作要求反复地进行，每分钟约60次。在施行心肺复苏法(含人工呼吸和人工循环)时，救护人应密切观察触电者反应。只要发现触电者有苏醒迹象，例如眼皮闪动或嘴唇微动，就应中止操作几秒钟，以让触电者自行呼吸和心跳。图8—5胸外按压心脏的正确压点图8-6人工胸外按压心脏法a)向下按压b)放松回流→血流方向 第三节电气装置的接地一、接地的有关概念1、接地和接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体或接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。接地线与接地体的组合，称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网，如右图所示。1接地体，2接地干线，3接地支线，4电气设备2、接地电流和对地电压当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，称为接地电流。在距单根接地体或接地故障点约20m的地方，散流电阻已趋近于零，即其电位趋近于零，称为电气上的“地”或“大地”。电气设备的接地部分，如接地的外壳和接地体等，与零电位的“地”之间的电位差，就称为接地部分的对地电压。 3、接触电压和跨步电压接触电压：电气设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。例如人站在发生接地故障的电气设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压。跨步电压：在接地故障点附近行走时，两脚之间出现的电位差，越靠近接地故障点或跨步越大，跨步电压越大。离接地故障点达20m时，跨步电压为零。接触电压和跨步电压4、工作接地、保护接地和重复接地工作接地：为保证电力系统和电气设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。保护接地：为保障人身安全、防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。如图下页8—10所示。 保护接地的型式有两种：①设备的外露可导电部分经各自的接地线(PE线)直接接地。②设备的外露可导电部分经公共的PE线或经PEN线接地，这种接地习惯称为“保护接零”。图8—10保护接地作用的说明必须注意：同一低压配电系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分将带上危险的电压，如右图8—11所示。 重复接地:在TN系统中，为确保公共PE线或PEN线安全可靠，除在电源中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地方进行重复接地：①在架空线路终端及沿线每lkm处；②电缆和架空线引入车间或大型建筑物处。如果不重复接地，则在PE线或PEN线断线且有设备发生单相接地故障时，接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将呈现接近于相电压的对地电压，如图8—12a所示，这是很危险的。如果进行了重复接地，如图8—12b所示，则在发生同样故障时，断线后面的设备外露可导电部分的对地电压大大降低。图8—12重复接地的作用说明 二、电气装置的接地和接地电阻1、电气装置应接地或接零的金属部分电机、变压器、电器、携带式或移动式用电器具等的金属底座和外壳。电气设备的传动装置。户内外配电装置的金属或钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属遮栏和金属门。配电、控制、保护用的屏(柜、箱)及操作台等的金属柜架和底座。电缆的金属护层、可触及的电缆金属保护管和穿线的钢管。电缆桥架、支架和井架。2、接地电阻及其要求接地电阻：接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻的总和。由于接地线和接地体的电阻相对很小，因此接地电阻可认为就是接地体的流散电阻。工频接地电阻：工频(50Hz)接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻。冲击接地电阻：雷电流流经接地装置所呈现的接地电阻。 按规定应满足的条件为：在接地电流通过保护接地时产生的对地电压不应高于安全特低电压50V。因此保护接地电阻应为≤如果漏电保护断路器的动作电流取30mA(安全电流值)，则≤50／0.03=1667Ω，一般取≤100Ω，以确保安全。三、接地装置的装设1、自然接地体的利用可作为自然接地体的有：与大地有可靠连接的建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管道及埋地敷设的不少于两根的电缆金属外皮等。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接。2、人工接地体的装设人工接地体有垂直埋设的和水平埋设的基本结构型式，如图8—13所示。最常用的垂直接地体为直径50mm、长2.5m的钢管。为了减少外界温度变化对流散电阻的影响，埋人地下的接地体，其顶面埋设深度不宜小于0.6m。 a)垂直埋设的棒形接地体b)水平埋设的带形接地体当土壤电阻率偏高时，为降低接地装置的接地电阻，可采用以下措施：采用多支线外引接地装置，深埋式接地体，局部地进行土壤置换及化学处理。四、接地装置的计算人工接地体工频接地电阻的计算、自然接地体工频接地电阻的计算等，见规程规定（285～289页）。五、接地装置的测试1、用电压表、电流表和功率表1被测接地体,2电压极,3电流极=U/I=P/I2=U2/P(三表法)测量接地电阻 2、采用接地电阻测试仪测量接地电阻1被测接地体，2电压极，3电流极摇测时，先将测试仪的“倍率标尺”开关置于较大倍率档。然后慢慢旋转摇柄，同时调整“测量标度盘”，使指针指零(中线)；接着加快转速达到每分钟约120转，并同时调整“测量标度盘”，使指针指零(中线)。这时“测量标度盘”所指示标度值乘以“倍率标尺”的倍率即为所测接地电阻值。六、低压配电系统的故障保护和等电位联结1、漏电断路器的基本结构和原理漏电断路器有电压动作型和电流动作型两种，但通常都采用电流动作型，如右图所示。 2、等电位联结电流动作型漏电断路器工作原理如下：漏电断路器由零序电流互感器TAN、放大器A和低压断路器QF(内含脱扣器YR)等三部分组成。设备正常运行时，主电路三相电流相量和为零，因此零序电流互感器TAN的铁心中没有磁通，其二次侧没有输出电流。如果设备发生漏电或单相接地故障时，由于三相电流的相量和不为零，零序电流互感器TAN的铁心中产生零序磁通，二次侧有输出电流，经放大器A放大后，通入脱扣器YR，可使断路器QF跳闸，从而切除故障电路和设备。漏电保护动作电流一般为30mA。等电位联结：是使电气装置各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的一种电气联结。其作用在于降低接触电压，以保障保人身安全。如下图所示。总等电位联结(MEB)和局部等电位联结(LEB) 第四节过电压与防雷一、过电压及雷电1、过电压过电压是指在电气线路或电气设备上出现的超过正常工作要求的电压。可分为内部过电压和雷电过电压两大类。1）内部过电压内部过电压是由于电力系统内的开关操作、发生故障或其他原因，使系统的工作状态突然改变，从而在系统内部出现电磁振荡而引起的过电压。内部过电压又分操作过电压和谐振过电压等形式。内部过电压一般不会超过系统正常运行时相电压的3～4倍，因此对电力线路和电气设备绝缘的威胁不是很大。2）雷电过电压雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，供电系统的危害极大。 雷电过电压的两种基本形式：(1)直接雷击：雷电直接击中电气设备或线路，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应，还有电磁脉冲和闪络放电。(2)间接雷击：雷电未直接击中电力系统中的任何部分而是由雷对设备、线或其他物体的静电感应所产生的过电压。雷电过电压还有一种是由于架空线路或金属管道遭受直接或间接雷击而引起的过电压波，沿线路或管道侵入变配电所，这称为雷电波侵入或高电位侵入。据统计，其事故占整个雷害事故的50％～70％，因此对雷电波侵入的防护应予以足够的重视。2、雷电的形成及概念1）雷电的形成雷电是带有电荷的“雷云”之间或雷云对大地之间产生急剧放电的一种自然现象。据观测，在地面上产生雷击的雷云多为负雷云。当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应作用，使地面出现雷云的电荷极性相反的电荷。当两者在某一方位的电场强度达到25～30kV／cm时，雷云就会开始向这一方位放电，形成一个导电的空气通道，称为雷电先导。先导相通道中的正、负电荷强烈吸引中和而产生强大的雷电流，并伴有强烈的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，时间一般约50～100μs，图8—26所示。 图8—26雷云对大地放电(直击雷)示意图架空线路在附近出现对地雷击时极易产生感应过电压。当雷云出现在架空线路上方时，线路上由于静电感应而积聚大量异性的束缚电荷，当雷云对地或其他雷云放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，向线路两端泄放，形成电位很高的过电压波，对供电系统危害也很大。如图8—27所示。图8—27架空线路上的感应过电压2）雷电的有关名词概念(1)雷电流的幅值和陡度雷电流：是指流入雷击点的电流，它是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，雷电流的陡度越大，产生的过电压越高。(2)年平均雷暴日数：凡有雷电活动的日子，包括看到雷闪和听到雷声，都称为雷暴日。年平均雷暴日数不超过15天的地区，称为少雷区；超过40天的地区，称为多雷区。 二、防雷设备(一)接闪器接闪器：专门用来接受直接雷击的金属物体。有避雷针、避雷线、避雷网。1、避雷针避雷针一般采用镀锌圆钢或镀锌钢管制成。它通常安装在电杆(支柱)或构架、建筑物上，它的下端要经引下线与接地装置连接。避雷针实质上是引雷针，它把雷电流引入地下，从而保护了线路、设备及建筑物等。单支避雷针的保护范围，以它能防护直击雷的空间来表示。如右图所示。单支避雷针的保护范围(滚球法)→具体计算297页或参阅设计规范 2、避雷线避雷线（又称为架空地线）：一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空电力线路的上方，避雷线的功能和原理与避雷针基本相同。保护范围：具体计算299页或参阅设计规范。(二)避雷器3、避雷带和避雷网避雷带和避雷网主要用来保护建筑物特别是高层建筑物免遭直击雷和感应雷。避雷器：防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧，如图所示。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。 1、阀式避雷器阀式避雷器由火花间隙和阀片组成，装在密封的瓷套管内。火花间隙用铜片冲制而成，每对间隙用云母垫圈隔开，在雷电过电压作用下，火花间隙被击穿放电。阀片具有非线性特性，正常电压下其电阻很大，而过电压下其电阻就变得很小，如右图所示。阀式避雷器的组成部件及特性a)单元火花间隙b)阀片c)阀电阻特性曲线阀式避雷器还有一种磁吹磁式避雷器，内部附有磁吹装置来加速火花间隙中电弧的熄灭，从而可进一步降低残压。它专用来保护重要的或绝缘较为薄弱的设备。2、排气式避雷器排气式避雷器通称管型避雷器。它由产气管、内部间隙和外部间隙等三部分组成，如图所示。1产气管，2内部电极，3外部电极，s1内部间隙，s2外部间隙排气式避雷器具有简单经济、残压很小的优点，但它动作时有电弧和气体从管中喷出，因此它只适于室外架空场所，主要是架空线路上。 3、保护间隙保护间隙又称角型避雷器或羊角避雷器，结构简单，维修方便，但保护性能较差，保护间隙只用于室外且负荷不重要的线路上。a)双支柱瓷瓶单间隙b)单支柱瓷瓶单间隙C)双支柱瓷瓶双间隙4、金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器最常见的一种是无火花间隙只有压敏电阻片的避雷器。压敏电阻片具有理想的阀电阻特性。另一种是有火花间隙、且有金属氧化物电阻片的避雷器，其结构与普通阀式避雷器类似，比普通阀式避雷器更优异的保护性能，是更新换代产品。三、防雷措施1、架空线路的防雷措施架设避雷线 提高线路本身的绝缘水平利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线装设自动重合闸装置个别绝缘薄弱地点加装避雷器2、变配电所的防雷措施装设避雷针高压侧装设避雷器低压侧装设避雷器3、高压电动机的防雷措施采用FCD型磁吹阀式避雷器，或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器。4、建筑物的防雷措施建筑物防雷根据其重要性、使用性质，按防雷要求采取措施。 第九章工厂的电气照明本章主要内容：照明技术的有关概念工厂常用电光源和灯具的类型及其选择与布置按照度标准计算照度的利用系数法、概算曲线法和比功率法照明供电系统及导线截面的选择计算。第一节照明技术的基本概念照明按分为自然照明(天然采光)和人工照明两大类。电气照明具有灯光稳定、色彩丰富、控制调节方便和安全经济等优点，成为应用最为广泛的一种照明方式。1、光光(1ight)是一种波长比毫米无线电波短而比x射线长的电磁波，而所有电磁波都具有辐射能。可见光（380～780nm）是能引起人眼视觉的一部分电磁辐射。它又分以下七种单色光：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。人眼对各种波长的可见光，具有不同的敏感性。正常人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感。 2、光通量光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量，称为光通量，简称光通，符号为Φ，单位为lm(流明)。3、发光强度发光强度简称光强，是光源在给定方向的辐射强度，符号为I，单位为cd(坎德拉)。对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，其各个方向的发光强度均相等。4、照度受照物体表面单位面积上投射的光通量，称为照度，符号为E，单位为lx(勒克斯)。5、亮度发光体(不只是光源，受照物体对人眼来说也可看作间接发光体)在视线方向单位投影面上的发光强度，称为亮度。三、物体的光照性能当光通量投射到物体上时，一部分光通量从物体表面反射回去，一部分光通量被物体所吸收，而余下的光通量则透过物体。反射比、吸收比、透射比三个参数之间有如下关系： 四、光源的色温和显色性1、光源的色温光源的色温是以其发光体表面颜色来判定其温度的一个参数，例如白炽灯的色温为2400K(15W)，日光色荧光灯的色温为6500K。2、光源的显色性能光源的显色性能是指光源对被照射物体颜色显现的性能。物体的颜色以日光或与日光相当的参考光源照射下的颜色为准。与日光相当的参考光源的一般显色指数(Ra)定为100，被测光源的一般显色指数越高，说明该光源的显色性能越好，物体颜色在该光源照明下的失真度越小。白炽灯的一般显色指数为97～99，荧光灯为75～90。 第二节工厂常用的电光源和灯具一、工厂常用电光源的类型、特性电光源按其发光原理分，有热辐射光源和气体放电光源两大类。1、热辐射光源热辐射光源是利用物体加热时辐射发光的原理制成的光源，如白炽灯、卤钨灯等。1）白炽灯的结构简单，价格低廉，使用方便，而且显色性好，但是它的发光效率较低，使用寿命较短，且耐震性较差。2）卤钨灯(碘钨灯)发光效率比白炽灯高，卤钨灯的显色性较好,使用寿命较之白炽灯大大延长。卤钨灯的耐震性差，安装时灯管必须保持水平，工作时管壁温度可高达600OC，不能与易燃物靠近,主要用于需高照度的场所,如下图所示。卤钨灯→1灯脚，2钼箔，3钨质灯丝，4支架，5石英玻管(内充微量卤素)2、气体放电光源气体放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和氙灯等。 1)荧光灯：利用汞蒸气在外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励管内壁的荧光粉，使之再发出大量的可见光。荧光灯的发光效率比白炽灯高得多，使用寿命也比白炽灯长得多，如右图所示。2)高压汞灯(又称高压水银荧光灯):它是荧光灯的改进产品，属于高气压的汞蒸气放电光源。高压汞灯的光效高，寿命长，但启动时间较长，显色性较差。3)高压钠灯:利用高气压的钠蒸气放电发光，其光谱集中在人眼比较敏感的区间，其光效比高压汞灯还高一倍，且寿命长，但显色性更差，启动时间也较长。4)金属卤化物灯:在高压汞灯基础上为改善光色而发展起来的一种新型光源，其主要辐射，来自充入灯内的钠、铊、铟、镝、钪等金属的卤化物在高温下分解后产生的金属蒸气和汞蒸气混合物的激发。5)单灯混光灯:近几年发展起来的一种高效节能型光源，如金卤钠灯是由一支金属卤化物灯管芯和一支中显钠灯管芯串联构成，吸取了中显钠灯和金属卤化物灯光效高、寿命长等优点，又克服了这两种光源光色差。6）氙灯:一种充有高气压氙气的大功率(可达lOOkW)的气体放电灯，俗称“人造小太阳”，不过一般工厂照明中不用。 二、工厂常用电光源类型的选择当灯具悬挂高度在4m及以下时，宜采用荧光灯；在4m以上时，宜采用高强气体放电灯；当不宜采用高强气体放电灯时，也可采用白炽灯。当采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用两种光源组合的混光光源或单灯混光灯。在下列工作场所，宜采用白炽灯照明：1)局部照明场所。2)防止电磁波干扰的场所。3)频闪效应会影响视觉效果的场所。4)灯的开关频繁及需要及时点亮或需要调光的场所。5)照度不高，且照明时间较短的场所。三、工厂常用灯具的类型及其选择与布置(一)工厂常用灯具的类型1、按灯具的配光特性分类国际照明委员会(CIE)分类法：直接照明型、半直接照明型、均匀漫射型、半间接照明型、间接照明型。传统的分类法：正弦分布型、广照型、漫射型、配照型、深照型。 2、按灯具的结构特点分类1)开启型：光源与灯具外界的空间相通，如一般的配照灯、广照灯、深照灯等。2)闭合型：光源被透明罩包合，但内外空气仍能流通，如圆球灯、吸顶灯等。3)密闭型：光源被透明罩密封，内外空气不能对流，如防潮灯、防水防尘灯等。4)增安型：光源被高强度透明罩密封，且灯具能承受足够的压力，或称为防爆型。5)隔爆型：光源被高强度透明罩封闭，隔爆型灯应用在有爆炸危险介质的场所。(二)工厂照明灯具类型的选择照明灯具应选用效率高、利用系数高、配光合理、保持率高的灯具。应根据工作场所的环境条件，分别采用各种灯具。(三)室内灯具的布置方案室内灯具的布置，既要实用、经济，又要尽可能协调、美观。1、均匀布置：灯具在整个车间内均匀分布，其布置与设备位置无关。2、选择布置：灯具的布置与生产设备的位置有关，大多按工作面对称布置。 第三节照度标准和照度计算一、工厂照明的照度标准为了创造良好的工作条件，提高劳动生产率和产品质量，保障人身安全，工作场所及其它活动环境的照明必须有足够的照度。见附录表28例如：精细作业、粗糙作业的照度有显著的不同。二、照度的计算在灯具的型式、悬挂高度及布置方案初步确定之后，就应该根据初步拟定的照明方案，计算工作面上的照度，检验是否符合照度标准的要求；也可以在初步确定灯具型式和悬挂高度之后，根据工作面上的照度标准要求来确定灯具数目，然后确定布置方案。照度的计算方法有利用系数法、概算曲线法、比功率法和逐点计算法等，其它方法计算麻烦，常用比功率法进行计算，过程如下：单位水平面积上照明光源的安装功率，即P0为受照房间总的灯泡安装功率；PN为每一灯泡功率；n为总的灯数；A为受照房间总的水平面积。附录表30列出一般照明的比功率参考值，或查阅有关设计手册。 第四节照明供电系统及其选择工厂的电气照明，有室内照明和室外照明；一般照明和局部照明；正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明等。一、应急照明的电源及其控制应急照明的电源，应区别于正常照明的电源。在正常电源故障停电时宜实行备用电源自动投入(APD)，如右图所示。二、照明供电系统导线截面的选择电压偏差对照明光源的影响十分显著，电压偏高将使光源寿命大大缩短，电压偏低将使照度显著下降。因此照明线路的导线截面通常先按允许电压损耗选择，再校验发热条件和机械强度。照明线路的允许电压损耗一般为2.5％～5％。C计算系数，查表5—4；△Ual%为允许电压损耗百分数；∑M为线路中负荷功率矩之和（KW.m） 第十章工厂的电能节约本章主要内容：节约电能的意义节约电能必须采取的一些基本措施电力变压器的经济运行电容器无功补偿。第一节电能节约的意义及其一般措施一、电能节约的意义电能应用极为广泛，能源问题是我国也是当今世界各国面临的一个严重问题，由于电能能创造比它本身价值高几十倍甚至上百倍的工业产值，因此多节约lkWh的电能，就能为国家多创造若干财富。二、工厂电能节约的一般措施1、加强工厂供用电系统的科学管理加强能源管理，建立和健全管理机构和制度实行计划供用电，提高能源利用率实行负荷调整，“削峰填谷”，提高供电能力实行经济运行方式，全面降低系统能耗加强运行维护，提高设备的检修质量 2、搞好工厂供用电系统的技术改造逐步更新淘汰现有低效高耗能的供用电设备改造现有不合理的供配电系统，降低线路损耗选用高效节能产品，合理选择供用电设备的容量，提高设备的负荷率改革落后工艺，改进操作方法采用无功补偿设备，人工提高功率因数(一般规定功率因数不得低于0．9)无功补偿设备主要有同步补偿机和并联电力电容器，只有在经过技术经济比较，确认采用同步电动机作为无功补偿装置合理时，才可采用同步电动机。 第二节电力变压器的经济运行经济运行：能使电力系统的有功损耗最小、经济效益最佳的一种运行方式。电力系统的有功损耗，不仅与设备的有功损耗有关，而且与设备的无功损耗有关，因为无功功率的存在，将使系统中的电流增大，从而使电力系统的有功损耗增加。为了计算设备的无功损耗在电力系统中引起的有功损耗增加量，引入一个换算系数，即无功功率经济当量,其表示电力系统中每减少lkvar的无功功率，相当于电力系统所减少的有功功率损耗数，对工厂变配电所来说，无功功率经济当量Kq=0.02～0.15(平均取0.1)。一、一台变压器运行的经济负荷计算变压器的有功损耗加上变压器无功损耗所换算的等效有功损耗，就称为变压器有功损耗换算值。一台变压器的经济负荷为：式中，△P。变压器的空载损耗；△PK变压器的短路损耗；△Q。变压器空载时的无功损耗；△QK变压器二次短路时的无功损耗；SN为变压器的额定容量；Kq无功功率经济当量。一般电力变压器的经济负荷率Sec/SN约为50%左右。 二、两台变压器经济运行的临界负荷计算两台同型号同规格的变压器，每台额定容量为SN，总负荷为S0，临界负荷Scr当S＜Scr时，宜于一台变压器运行；当S＞Scr时，宜于两台变压器运行。如果是n台同型号同规格的变压器，判别n台与n-1台经济运行的临界负荷为： 第三节并联电容器的接线、装设、控制、保护及其运行维护一、并联电容器的接线无功补偿的并联电容器大多采用△形接线，只是少数容量较大的高压电容器组除外，而低压并联电容器绝大多数是做成三相的，且内部已接成三角形。三个电容器接成△形，每个电容器承担三相线路的线电压；如果三个电容器接成Y形，每个电容器承担三相线路的相电压。因此QC(△)=3QC(Y)是并联电容器采用△接线的一个优点。另外电容器采用△接线时，任一电容器断线，三相线路仍得到无功补偿；而采用Y接线时，一相断线时，断线的那一相将失去无功补偿。电容器采用△接线时，任一电容器击穿短路时，将造成三相线路的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸，应串接熔断器作保护。如果电容器采用Y形接线，情况就完全不同。规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时宜接成三角形，低压电容器组应接成三角形。2、并联电容器采用△形接线的缺点1、并联电容器采用△形接线的优点 二、并联电容器的装设位置并联电容器在供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿三种方式。1、高压集中补偿：将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6～10kV母线上。其经济效果较后两种补偿方式差。但初投资较少，便于集中运行维护，可以满足工厂总功率因数的要求，在一些大中型工厂中应用较为普遍。由于电容器从电网上切除时有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，因此必须装设放电装置。（电压互感器一次绕组）2、低压集中补偿：将低压电容器集中装设在车间变电所的低压母线上。这种补偿方式能使变电所主变压器的视在功率减小，从而可选较小容量的主变压器，比较经济（两部电费制：一部分是按每月实际用电量计算电费，称为电度电费，另一部分是按装用的变压器容量计算电费，称为基本电费)。可使工厂的电费开支减少，在工厂中应用非常普遍。利用220V、15～25W的白炽灯放电，同时也作为电容器组正常运行的指示灯。 3、单独就地补偿：将并联电容器组装设在需进行无功补偿的各个用电设备旁边。补偿范围最大，补偿效果最好。但是这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的用电设备停止工作时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。常用设备本身绕组进行放电。三、并联电容器的控制并联电容器有手动投切和自动调节两种控制方式。1、手动投切的并联电容器采用手动投切，具有简单经济、便于维护的优点，但不便调节容量，更不能按负荷变动情况进行补偿，以达到理想的补偿要求。2、自动调节的并联电容器采用自动补偿装置可以按负荷变动情况适时进行无功补偿，达到较理想的无功补偿要求；但其投资较大，且维修比较麻烦，凡可不用自动补偿或采用自动补偿效果不大的场合，均不必装设自动补偿装置。在工厂供电系统中，实际上多是综合应用上述各种补偿方式，以求经济合理地达到总的无功补偿要求，使工厂电源进线处在最大负荷时的功率因数不低于规定值，高压进线时一般不得低于0.9。'