工廠供配電知識要點

1、1.對工廠供電工作有哪些基本要求? 基本要求：1、安全：在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2、可靠：應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。3、優(yōu)質(zhì)：應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。4、經(jīng)濟：供電系統(tǒng)的投資少，運行費用低，并盡可能地減少有色金屬消耗量。1. 什么叫電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)和動力系統(tǒng)?建立大型電力系統(tǒng)有哪些好處?電力系統(tǒng)：由各級電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電力用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體，稱為電力系統(tǒng)。電網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變電所，稱為電力網(wǎng)或電網(wǎng)。動力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的動力部分及其熱能系統(tǒng)和

2、熱能用戶，就稱為動力系統(tǒng)。建立大型電力系統(tǒng)或聯(lián)合電網(wǎng)，可以更經(jīng)濟合理地利用動力資源，減少燃料運輸費用，減少電能消耗，降低發(fā)電成本，保證供電質(zhì)量（即電壓和頻率合乎規(guī)范要求），并大大提高供電可靠性。1. 三相交流電力系統(tǒng)的電源中性點有哪些運行方式?中性點非直接接地系統(tǒng)與中性點直接接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時各有什么特點?中性點運行方式： 中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)、中性點直接接地系統(tǒng)。 中性點非直接接地系統(tǒng)單相接地時，另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍。單相接地電容電流為正常運行時相線對地電容電流的3倍。中性點經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)單相接地時，另兩相對地電壓升高為原來的根號3倍，減小了接地電流

3、。在單相接地電容電流大于一定值的電力系統(tǒng)中，電源中性點必須采取經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。 中性點直接接地系統(tǒng)單相接地時，另兩相對地電壓不變，變成單相接地短路。1. 低壓配電系統(tǒng)中的中性線(N線)、保護線(PE線)和保護中性線(PEN線)各有哪些功能? TNC系統(tǒng)、TNS系統(tǒng)、TN-C-S系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)各有哪些特點，各適于哪些場合應(yīng)用?中性線(N線)的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二電是用來傳導三相系統(tǒng)中的不平衡電流和單相電流；三是減小負荷中性點的電位偏移。保護線(PE線)的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導電部分(

4、指正常不帶電壓但故障情況下可能帶電壓的易被觸及的導電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等)通過保護線接地。 保護中性線(PEN線)的功能：它兼有中性線(N線)和保護線(PE線)的功能。這種保護中性線在我國通稱為“零線”，俗稱“地線”。 TNC系統(tǒng)：其中的N線與PE線全部合為一根PEN線。PEN線中可有電流通過，因此對某接PEN線的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。主要于我國低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普普遍，但不適于對安全和抗電磁干擾要求高的場所。 TNS系統(tǒng)：其中的N線與PE線全部分開，設(shè)備的外露可導電部分均接PE線。主要用于對安全較高（如潮濕易觸電的浴室和居民住宅等）的場所對抗電磁干擾要求高的數(shù)據(jù)處理和精密檢測

5、等實驗場所。 TN-C-S系統(tǒng)：該系統(tǒng)的前一部分全部為TN-C系統(tǒng)，而后邊有一部分為TN-C系統(tǒng)，有一部分則為TN-S系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導電部分接PEN線或PE線。主要用于安全要求和對抗電磁干擾要求高的場所。 TT系統(tǒng)：中性點直接接地，設(shè)備外殼單獨接地。 IT系統(tǒng)：中性點不接地，設(shè)備外殼單獨接地。主要用于對連續(xù)供電要求較高及有易燃易爆危險的場所。3. 工廠用電設(shè)備按其工作制分哪幾類?什么叫負荷持續(xù)率?它表征哪類設(shè)備的工作特性?工作制分三類：（1）連續(xù)工作制，（2）斷續(xù)周期工作制，（3） 短時工作制 負荷持續(xù)率：負荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比值，負荷持續(xù)率表征斷續(xù)周期工

6、作制的設(shè)備的工作特性。 3. 什么叫最大負荷利用小時?什么叫年最大負荷和年平均負荷?什么叫負荷系數(shù)?最大負荷利用小時：是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷Pmax(或P30)持續(xù)運行所消耗的電能,恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。 年度最大負荷：全年中負荷最大工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率又叫半小時最大負荷P30 年平均負荷Pav就是電力負荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負荷在該時間t內(nèi)消耗的電能Wt除以時間t的值。 負荷系數(shù)又叫負荷率，它是用電負荷的平均負荷Pv與其最大負荷Pmax的比值。3. 什么叫尖峰電流?尖峰電流的計算有什么用途?尖峰電流是指持續(xù)時間1

7、-2S的短時最大負荷電流（電動機起動時出現(xiàn)）。 尖峰電流主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起動條件等。3. 已知某機修車間的金屬切削機床組，擁有380V的三相電動機7.5kw3臺，4kw8臺，3kw17臺，1.5kw10臺。試用需要系數(shù)法求其計算負荷。解：此機床組電動機的總?cè)萘繛椴楦戒洷?得 Kd =0.160.2 (取0.2)，有功計算負荷 無功計算負荷 視在計算負荷 計算電流 3. 某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機有7.5kW1臺，4Kw3臺，2.2Kw7臺），通風機2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試用需要系數(shù)

8、法確定此線路上的計算負荷。解：先求各組的計算負荷（1） 金屬切削機床組查附錄表1，取Kd=0.2， P30（1）=0.2×50=10kW Q30（1）=10×1.73=17.3kvar（2） 通風機組Kd=0.8， P30（2）=0.8×3=2.4 kW Q30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar（3） 電阻爐Kd=0.7， P30（3）=0.7×2=1.4 kW Q30（3）=0因此總的計算負荷為（取Kp=0.95，Kq=0.97）P30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kWQ30=0.97×（17.3

9、+1.8+0）=18.5 kvar S30= I30=在實際工程設(shè)計說明中，常采用計算表格的形式，如表所示。序用電設(shè)備組名稱臺數(shù)n容量需要系數(shù)costan計算負荷號Kd1金屬切削機床2050O.20.51.731017.32通風機23O.80.80.752.41.83電阻爐120.7101.40235513.819.1車間總計取 Kp=0.95 Kq=0.97 13.118.522.734.53. 某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW（其中較大容量電動機有7.5kW1臺，4Kw3臺，2.2Kw7臺），通風機2臺共3kW，電阻爐1臺2kW。試用二項式法來確定機修車間3

10、80V線路的計算負荷。解：先求各組的和（1） 金屬切削機床組由附錄表1查得b=0.14，c=0.4，x=5，=0.5，=1.73，=0.14×50kw=7kW=0.4（7.5kw×1+4kw×3+2.2kw×1）=8.68kw（2） 通風機組查附錄表1得b=0.65，c=0.25，x=5，=0.8，=0.75，=0.65×3kw=1.95kw=0.25×3kw=0.75kw（3） 電阻爐查附錄表1得b=0.7，c=0，x=0，=1，=0，故=0.7×2kw=1.4kw=0以上各組設(shè)備中，附加負荷以為最大，因此總計算負荷為P3

11、0=（7+1.95+1.4）+8.68 =19kw Q30= （7×17.3+1.95×0.75+0 ）+8.68×1.73 =28.6kvarS30= I30=從計算結(jié)果可以看出，按二項式法計算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計算的結(jié)果大得比較多，這也更為合理。按一般工程設(shè)計說明書要求，以上計算可列成下表所示電力負荷計算表。序用電設(shè)備組名稱設(shè)備臺數(shù)容量二項式系數(shù)tan計算負荷號總臺數(shù)最大容量臺數(shù)bc l切削機床2055021.7O140.40.51.737+8.6812.1+15.02通風機25330.65O250.8O.751.95+0.751.46+0.563電阻爐1O

12、2O0.70101.40總計23551928.634.352.13. 某廠壓變電所裝設(shè)一臺主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計算負荷為650kW，無功計算負荷為800kvar。為了使工廠(變電所高壓側(cè))的功率因數(shù)不低于0.9，如在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償時，需裝設(shè)多少補償容量?并問補償前后工廠變電所所選主變壓器容量有何變化? 解：(1)補償前的變壓器容量和功率因數(shù) 變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為 主變壓器容量選擇條件為，因此未進行無功補償時，主變壓器容量應(yīng)選為1250kV·A(參看附錄表5)。 這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：cos(2)=65010310.63 (2)無功補償容量

13、 按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的cos0.9，考慮到變壓器本身的無功功率損耗Q遠大于其有功功率損耗P，一般Q(45)P，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，取cos0.92。 低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： Qc=650×(tanarccos0.63tanarccosO.92)kvar =525kvar取 Q=530kvar (3)補償后的變壓器容量和功率因數(shù) 補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為 kV·A=704kV·A 因此主變壓器容量可改選為800kV·A，比補償前容量減少450kV·A。 變壓器的功率損耗為

14、 0.015=0.015 x 704kV·A=10.6kW 0.06=0.06×704kV·A=42.2kvar 變電所高壓側(cè)的計算負荷為 =650kW+10.6KW661kW =(800530)kvar+42.2kvar=312kvar kV·A731kV·A 補償后工廠的功率因數(shù)為 cos=6617310.9044. 什么叫短路?短路故障產(chǎn)生的原因有哪些?短路對電力系統(tǒng)有哪些危害?短路就是指不同的電位的導電部分包括導電部分對地之間的低阻性短接。短路的原因：絕緣損壞、過電壓、外力損傷、違反操作規(guī)程、動物造成等。短路對電力系統(tǒng)的危害：產(chǎn)生很大的

15、電動力、很高溫度、元器件損壞；電壓驟停、影響電氣設(shè)備正常運行；停電、電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性遭到破壞；不平衡電流、不平衡逆變磁場、電磁干擾等出現(xiàn)。4. 什么叫無限大容量的電力系統(tǒng)?它有什么特點?在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，短路電流將如何變化?能否突然增大?無限大容量的電力系統(tǒng)，是指供電容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。特點是，當用戶供電系統(tǒng)的負荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生短路時，由于負荷阻抗和部分線路阻抗被短路，所以電路電流根據(jù)歐姆定律要突然增大。但是由于電路中存在著電感，電流不能突變，因而引起一個過度過程，即短路暫態(tài)過程。

16、最后短路電流達到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)。4. 短路電流周期分量和非周期分量各是如何產(chǎn)生的?各符合什么定律?短路電流周期分量是因短路后電路阻抗突然減小很多倍，而按歐姆定律應(yīng)突然增大很多倍的電流。 短路電流非周期分量是因短路電路存在電感，而按楞次定律產(chǎn)生的用以維持初瞬間電路電流不致突變的一個反向抵消inp且按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減的電流。4. 什么是短路沖擊電流ish?什么是短路次暫態(tài)電流I"?什么是短路穩(wěn)態(tài)電流I?短路后經(jīng)半個周期，ik達到最大植，此時的短路全電流即短路周期電流。 短路次暫態(tài)電流有效值，即短路后第一個周期的短路電流周期分量ip的有效值。短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流非周期分量衰減完畢以后的

17、短路全電流。4. 什么叫短路計算電壓?它與線路額定電壓有什么關(guān)系?由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓UN高5%4. 某工廠供電系統(tǒng)如下圖所示。已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SNl010 II型。試求工廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。解：1.求k-1點的三相短路電流和短路容量(=10.5kV)(1)計算短路電路中各元件的電抗及總電抗1)電力系統(tǒng)的電抗：由附錄表8查得SNl0-10型斷路器的斷流容量=500MV·A，2)架空線路的電抗：查表3-1得X0=0.35/km 3）繪

18、k-1點短路的等效電路，并計算其總電抗為 (2)計算三相短路電流和短路容量1)三相短路電流周期分量有效值2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 3)三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 4)三相短路容量 2. 開關(guān)電器中常用的滅弧方法 速拉滅弧法、冷卻滅弧法、吹弧滅弧法、長弧切短滅弧法、粗弧切短滅弧法、狹溝滅弧法、真空滅弧法 、SF6滅弧法。2. 高壓隔離開關(guān)有哪些功能?有哪些結(jié)構(gòu)特點?隔離高壓電源、保證設(shè)備和線路的安全檢修。斷開后有明顯可見的斷開間隙，沒有專門的滅弧裝置，不允許帶負荷操作，可以通斷不超過2A的空載變壓器、電容電流不超過5A的空載線路，與高壓斷路器配合使用。2. 高壓負荷開關(guān)

19、有哪些功能?它可裝設(shè)什么保護裝置?它靠什么來進行短路保護?功能：具有簡單的滅弧裝置，能通斷一定的負荷電流和過負荷電流。 可裝設(shè)熱脫扣器保護裝置，它與高壓熔斷器串聯(lián)使用，借助熔斷器來進行短路保護。2. 高壓斷路器有哪些功能?功能：能通斷負荷電流和短路電流，并能在保護裝置作用下自動跳閘，切除短路故障。2. 熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高低壓斷路器及低壓刀開關(guān)在選擇時，哪些需校驗斷流能力?哪些需校驗短路動、熱穩(wěn)定度?校驗斷流能力：熔斷器、高壓負荷開關(guān)、高低壓斷路器、低壓刀開關(guān)。 校驗短路動、熱穩(wěn)定度：高壓隔離開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高低壓斷路器。5. 對工廠變配電所主接線有哪些基本要求?變配電所

20、主接線圖有哪些繪制方式?各適用于哪些場合?對工廠變配電所主接線的基本要求：安全、可靠、靈活、經(jīng)濟。 主接線圖繪制形式：系統(tǒng)式主接線圖用于變配電所的運行中， 裝置式主接線圖用于變配電所施工圖中使用。5. 變配電所所址選擇應(yīng)考慮哪些條件?所址選擇的一般原則： 接近負荷中心 無劇烈振動或高溫的場所 進出線方便 塵土少、無腐蝕性氣體 接近電源側(cè) 不在廁所、有水的下方 設(shè)備運輸方便 不在有爆炸危險的地方5. 某100.4kV變電所，總計算負荷為1200kV·A，其中一、二級負荷680kV·A。試初步選擇該變電所主變壓器的臺數(shù)和容量。解：根據(jù)變電所有一、二級負荷的情況，確定選兩臺主變壓

21、器。每臺容量 =(0.60.7)×1200kV·A=(720840)kV·A，且680kV·A，初步確定每臺主變壓器容量為800kV·A。3. 現(xiàn)有一臺S9-800/10型配電變壓器與一臺S9-2000/10型配電變壓器并列運行，均為Dynll聯(lián)結(jié)。負荷達到2800kV·A時，變壓器中哪一臺將要過負荷?過負荷可達多少? 解：并列運行的變壓器之間的負荷分配是與阻抗標幺值成反比的。 變壓器的阻抗標幺值按下式計算 通常取 ； 查附錄表5-1，得S9-800變壓器(T1)的 =5，S9-2000變壓器(T2)的= 6，兩臺變壓器的阻抗標幺值分

22、別為(取)： 在負荷達2800kV·A時各臺負擔的負荷分別為 變壓器(T1)將過負荷(908-800)kV·A=108kV·A，將超過其額定容量13.5。 按規(guī)定，油浸式電力變壓器正常允許過負荷可達20(戶內(nèi))或30(戶外)。因此變壓器過負荷13.5還是在允許范圍內(nèi)的。 另外，從上述兩臺變壓器的容量比來看，800kV·A：2000kV·A=1：2.5，尚未達到一般不允許的容量比1：3。但考慮到負荷的發(fā)展和運行的靈活性，S980010型變壓器宜換以較大容量的變壓器。5. 高、低壓線路的接線方式有哪幾種？接線方式有：放射式、樹干式、環(huán)形。5. 架空

23、線路和電纜線路的組成。組成：導線、電桿、絕緣子、線路、金具等。5. 導線和電纜的選擇應(yīng)滿足哪些條件?發(fā)熱條件，電壓損耗條件，經(jīng)濟電流密，機械強度。5. 有一條采用BLX-500型鋁芯橡皮線明敷的220380V的TN-S線路，線路計算電流為150A，當?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?30。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導線截面。解：(1)相線截面的選擇 查附錄表191得環(huán)境溫度為30時明敷的BLX-500型截面為50mm的鋁芯橡皮線的I=163A>I=150A，滿足發(fā)熱條件。因此相線截面選為A=50mm。 (2)中性線截面A的選擇 按A0.5A，選A=25mm。 (3)保護線截面A的選擇 由于A>

24、35mm，故選A0.5A=25mm。所選導線型號可表示為：BLX-500-(3×50+1×25+PE25)。5. 上題所示TN-S線路，如果采用BLV-500型鋁芯塑料線穿硬塑料管埋地敷設(shè)，當?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁貫?25。試按發(fā)熱條件選擇此線路導線截面及穿線管內(nèi)徑。解：查附錄表19-3得+25時5根單芯線穿硬塑料管(PC)的BLV-500型截面為120 mm的導線允許載流量I=160A> I=150A。 因此按發(fā)熱條件，相線截面選為120 mm。 中性線截面按A0.5A，選A=70 mm。 保護線截面按A0.5A，選A=70 mm。 穿線的硬塑料管內(nèi)徑查附錄表193中5根

25、導線穿管管徑(A=120 mm)為80mm。 選擇結(jié)果可表示為：BLV-500-(3×120+1×70+PE70)-PC80，其中PC為硬塑管代號。5. 某220/380V的TN-C線路，如下圖所示。線路擬采用BX-500型銅芯橡皮絕緣線戶內(nèi)明敷，環(huán)境溫度為30,允許電壓損耗為5%。試選擇該線路的導線截面。解：（1）線路的等效變換 將圖a所示帶均勻分布負荷的線路，等效變換為圖b所示集中負荷的線路。原集中負荷故。原分布負荷故。（2）按發(fā)熱條件選擇導線截面 線路中的最大負荷（計算負荷）為 查附錄表19-1，得BX-500型導線在30明敷時的。因此可選3根BX-500-1

26、5;10導線作相線，另選1根BX-500-1×10導線作PEN線。（3）校驗機械強度 查附錄表15，室內(nèi)明敷銅芯線最小截面為1，以上所選導線滿足機械強度要求。（4）校驗電壓損耗 查附錄表6，BX-500-1×10導線的電阻，電抗（線距按150計）。線路的電壓損耗為 =/0.38 所選BX-500-1×10型銅芯橡皮絕緣線滿足允許電壓損耗要求。6. 工電系統(tǒng)中有哪些常用的過電流保護裝置?對保護裝置有哪些基本要求?過電流保護裝置：熔斷器、低壓斷路器、繼電保護?；疽螅哼x擇性、速動性、可靠性、靈敏度（靈敏系數(shù) ）。4. 選擇熔斷器時應(yīng)考慮哪些條件?熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。 熔斷器的額定電流不應(yīng)小于它所裝熔體的額定電流。 熔斷器的額定類型應(yīng)滿足技術(shù)要求。7. 什么是二次回路?包括哪些部分?二次回路(即二次電路)：是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路運行的