1、电气工程师发输变电知识点2013年电气工程师考试发输变电知识点电器导体的选择和配电设备的布置一、 电器的选择1)低压配电设计所选用的电器应符合下列要求:1、电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应;2、电器的额定电流不应小于所在回路的计算电流;3、电器的额定频率应与所在回路的频率相适应;4、电器应适应所在场所的环境条件;5、电器应满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求。用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。2)验算电器在短路条 件下的通断能力，应采用安装处预期短路电流周期分量的有效值，当短路点附近所接电动机额定电流之和超过短路电流的1%时，应计入电动机反馈电流的影响。3)隔离电器的
2、安装1、当维护、测试和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。2、隔离电器应使所在回路与带电部分隔离，当隔离电器误操作会造成严重事故时，应采取防止误操作的措施。3、隔离电器宜采用同时断开电源所有极的开关或彼此靠近的单极开关。4、隔离电器可采用下列电器：单极或多极隔离开关、隔离插头;插头与插座;连接片;不需要拆除导线的特殊端子;熔断器。半导体电器严禁作隔离电器。4)通断电流的操作电器可采用下列电器：1、负荷开关及断路器;2、继电器、接触器;3、半导体电器;4、10A及以下的插头与插座。二、 导体的选择1)导体的类型应按敷设方式及环境条件选择。绝缘导体除满足上述条 件外，尚应符合工作电压的要求。2)
3、选择导体截面，应符合下列要求：1、线路电压损失应满足用电设备正常工作及起动时端电压的要求;2、按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于计算电流;3)敷设路径的冷却条件：沿不同冷却条件的路径敷设绝缘导线和电缆时，当冷却条件最坏段的长度超过5m，应按该段条件选择绝缘导线和电缆的截面，或只对该段采用大截面的绝缘导线和电缆。4)环敷设境温度的校正：导体的允许载流量，应根据敷设处的环境温度进行校正，温度校正系数可按下式计算：K=(t1-t0)/(t2-t0)(2.2.4)式中K：温度校正系数;t1：导体最高允许工作温度();t0：敷设处的环境温度();t2：导体载流量标准中所采用的环境温度();5
4、)导线敷设处的环境温度：1、直接敷设在土壤中的电缆，采用敷设处历年最热月的月平均温度;2、敷设在空气中的裸导体，屋外采用敷设地区最热月的平均最高温度;屋内采用敷设地点最热月的平均最高温度(均取10年或以上的总平均值。)6)中性线截面1、在三相四线制配电系统中，中性线(以下简称N线)的允许载流量不应小于线路中最大不平衡负荷电流，且应计入谐波电流的影响。2、以气体放电灯为主要负荷的回路中，中性线截面不应小于相线截面。3、采用单芯导线作保护中性线(以下简称PEN线)干线，当截面为铜材时，不应小于10mm2;为铝材时，不应小于16mm2;采用多芯电缆的芯线作PEN线干线，其截面不应小于4mm2。7)保
5、护线(以下简称PE线)截面配电设备布置的一般规定1)配电室的位置应靠近用电负荷中心，设置在尘埃少、腐蚀介质少、干燥和震动轻微的地方，并宜适当留有发展余地。2)配电室内除本室需用的管道外，不应有其它的管道通过。室内管道上不应设置阀门和中间接头;水汽管道与散热器的连接应采用焊接。配电屏的上方不应敷设管道。3)落地式配电箱的底部宜抬高，室内宜高出地面50mm以上，室外应高出地面200mm以上。底座周围应采取封闭措施，并应能防止鼠、蛇类等小动物进入箱内。4)同一配电室内并列的两段母线，当任一段母线有一级负荷时，母线分段处应设防火隔断措施。5)当高压及低压配电设备设在同一室内时，且二者有一侧柜顶有裸露的
6、母线，二者之间的净距不应小于2m。6)成排布置的配电屏，其长度超过6m时，屏后的通道应设两个出口，并宜布置在通道的两端，当两出口之间的距离超过15m时，其间尚应增加出口。7)成排布置的配电屏，其屏前和屏后的通道最小宽度应符合下表的规定。配电设备布置中的安全措施1)在有人的一般场所，有危险电位的裸带电体应加遮护或置于人的伸臂范围以外。2)标称电压超过交流25V(均方根值)容易被触及的裸带电体必须设置遮护物或外罩，其防护等级不应低于外壳防护等级分类(GB4208-84)的IP2X级。3)当需要移动遮护物、打开或拆卸外罩时，必须采取下列的措施之一：1、使用钥匙或其它工具;2、切断裸带电体的电源，且只
7、有将遮护物或外罩重新放回原位或装好后才能恢复供电。4)当裸带电体用遮护物遮护时，裸带电体与遮护物之间的净距应满足下列要求：一、当采用防护等级不低于IP2X级的网状遮护物时，不应小于100mm;二当采用板状遮护物时，不应小于50mm。5)容易接近的遮护物或外罩的顶部，其防护等级不应低于外壳防护等级分类(GB4208-84)的IP4X级。6)在有人的一般场所，人距裸带电体的伸臂范围应符合下列规定：1、裸带电体布置在有人活动的上方时，裸带电体与地面或平台的垂直净距不应小于2.5m;2、裸带电体布置在有人活动的侧面或下方时，裸带电体与平台边缘的水平净距不应小于1.25m;3、当裸带电体具有防护等级低于
8、IP2X级的遮护物时，伸臂范围应从遮护物算起。4、在正常的人工操作时手中需执有导电物件的场所，计算伸臂范围时应计入这些物件的尺寸。7)配电室通道上方裸带电体距地面的高度不应小于下列数值：一、屏前通道为2.5m;当低于2.5m时应加遮护，遮护后的护网高度不应低于2.2m;二、屏后通道为2.3m，当低于2.3m时应加遮护，遮护后的护网高度不应低于1.9m。第3.2.1条 安装在生产车间和有人场所的开敞式配电设备，其未遮护的裸带电体距地面高度不应小于2.5m;当低于2.5m时应设置遮护物或阻挡物，阻挡物与裸带电体的水平净距不应小于0.8m，阻挡物的高度不应小于1.4m;阻挡物内屏前、屏后的通道宽度应
9、符合规范的规定。配电室对建筑的要求1、配电室屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级，其它部分不应低于三级。2、配电室长度超过7m时，应设两个出口，并宜布置在配电室的两端。当配电室为楼上楼下两部分布置时，楼上部分的出口应至少有一个通向该层走廊或室外的安全出口。配电室的门均应向外开启，但通向高压配电室的门应为双向开启门。3、配电室的顶棚、墙面及地面的建筑装修应少积灰和不起灰;顶棚不应抹灰。4、配电室内的电缆沟应采取防水和排水措施。5、当严寒地区冬季室温影响设备的正常工作时，配电室应采暖。炎热地区的配电室应采取隔热、通风或空调等措施。有人值班的配电室，宜采用自然采光。在值班人休息间内宜设给水、排水设施。
10、附近无厕所时宜设厕所。6、位于地下室和楼层内的配电室，应设设备运输的通道，并应设良好的通风和可靠的照明系统。7、配电室的门、窗关闭应密合;与室外相通的洞、通风孔应设防止鼠、蛇类等小动物进入的网罩，其防护等级不宜低于外壳防护等级分类(GB4208-84)的IP3X级。直接与室外露天相通的通风孔还应采取防止雨、雪飘入的措施。注：10KV变电所应符合国家标准10KV及以下变电所设计规范(GB50053-94)的规定。配电线路的保护(1)一般规定1、配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。2、配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性;各级之间应能协调
11、配合。但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。(2) 短路保护1、配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。对热作用需进行热稳定校验;对机械作用需进行短路容量校验。2、绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：S=I*t /K式中：S绝缘导体的线芯截面(mm2);I短路电流有效值(均方根值A);t在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间(s);K不同绝缘的计算系数。不同绝缘、不同线芯材料的K值，聚氯乙烯绝缘铜芯K=115, 铝芯K=76。短路持续时间小于0.1s
12、时，应计入短路电流非周期分量的影响;大于5s时应计入散热的影响。3、选用的低压断路器，短路电流不应小于低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1.3倍。4、在线芯截面减小处、分支处或导体类型、敷设方式或环境条件改变后载流量减小处的线路，当越级切断电路不引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断，且符合下列情况之一时，可不装设短路保护：配电线路被前段线路短路保护电器有效的保护，且此线路和其过负载保护电器能承受通过的短路能量;配电线路电源侧装有额定电流为20A及以下的保护电器;(3)过负载保护1、配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前
13、切断负载电流。2、过负载保护电器宜采用反时限特性的保护电器，其分断能力可低于电器安装处的短路电流值，但应能承受通过的短路能量。3、过负载保护电器的动作特性应同时满足下列条件：IBInIZ I21.45IZ式中：IB线路计算负载电流(A);In熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流(A);Iz导体允许持续载流量(A);I2保证保护电器可靠动作的电流(A)。当保护电器为低压断路器时，Iz为约定时间内的约定动作电流;当为熔断器时，Iz为约定时间内的约定熔断电流。4、突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。带镍镍蓄电池组的整流直流系统(1)电池组本身是
14、独立的化学能源，较电容储能可靠。(2)采用电池组时不必增设+DM灯母线，信号灯直接接在控制母线回路上，能全面监视控制回路完好情况。(3)当电动机回路较多时，其低电压保护可采用不同时限的分批跳闸方式，蓄电池容量也不需加大。镉镍蓄电池(1)镉镍蓄电池型式。碱性镉镍蓄电池目前有高倍率GNG(GNC)和中倍率GNZ两种(低倍率国内较少使用)。当冲击合闸电流是决定因素时，选用高倍率GNG(或GNC)电池是合理的。当事故持续电流大于30A，或者计算选用高倍率蓄电池大于等于60Ah时，选用高倍率蓄电池应作经济技术比较，以选用更大容量的中倍电池为宜。60Ah以上的高倍率蓄电池只有在特殊场合下选用。高倍率碱性镉
15、镍蓄电池又分为全烧结和半烧结两种。有试验证明，在各种恒流放电倍率下，半烧结电池的放电容量及放电电压均优于全烧结电池。所以采用半烧结电池是经济合理的。GNG系列烧结(半烧结)式镉镍蓄电池具有充放电电压平稳、高倍率放电能维持高的端电压、承受过放电能力强、自放电小及使用寿命长等特点。(2)镉镍蓄电池容量的选择：2)电压控制计算法。电压控制计算法是先根据事故放电容量进行初步容量选择，再根据初选的蓄电池容量，查相应的蓄电池一小时事故放电后冲击放电(合闸电流)曲线，得蓄电池冲击放电电压。3)简化计算法。充电器的选择及容量计算方法铅酸蓄电池的充电及浮充电装置蓄电池的正常充电和浮充电运行可共用一套硅整流装置，
16、它除在正常情况下向直流网络的经常负荷供电外，同时还对蓄电池进行浮充电，并作为均衡充电和事故放电后的充电之用。(1)充电设备的额定电流。充电设备的电流包括蓄电池组的最大充电电流和直流系统的经常负荷电流 ，在变电所中蓄电池组的最大充电电流可采用10h放电率的放电电流。(2)充电设备输出电压的范围。(3)浮充电设备。浮充电设备的容量按蓄电池组的经常负荷电流及自放电电流来选择。其工作电压应与充电设备相同，以便均衡充电。为使装配式结构在安装过程中具有足够的稳定性和使其接头强度满足要求，应遵守下列规定：一、结构安装宜采用分层吊装法或阶梯形吊装法，一般不宜采用逐跨垂直到顶吊装法。二、结构安装过程应按需要设临
17、时支撑或缆绳。该临时支撑或缆绳的直径和数量、安设位置和支设方式等，应按结构在吊装施工阶段的风载大小、吊装层高度 吊装层高度：指已吊装未进行接头灌浆的楼层和正进行吊装楼层的两个楼层高度的和，即验算吊装稳定时柱的基本计算长度。和吊装方法等进行综合分析，并通过计算，在施工方案中予以确定。纵向框架梁与柱的连接设计为铰接，结构设有柱间支撑或刚性跨时，应在每层结构吊装找正并及时安设了柱间支撑后，才能拆除临时支撑或缆绳。纵向框架梁与柱的连接设计为刚接时，必须在该层的柱接头和柱梁接头焊接、灌浆后，待灌浆达到设计强度的70%后，才能拆除临时支撑或缆绳。三、框架结构的柱接头和柱梁接头的灌浆工作必须紧跟吊装进度。可
18、以隔层灌浆，即吊装第三层时，必须完成第一层的灌浆工作。吊装层高度一般宜控制不大于16m;当有计算依据能满足稳定和强度要求时，可适当予以放宽。四、汽机房、锅炉房等单柱排架的柱接头和柱梁接头，应紧跟吊装进度逐层完成接头灌浆工作。当柱分段较长，可以纵向隔层灌浆;即吊装第三层纵向梁时，应完成第一层纵向梁和柱的接头灌浆工作。五、当接头灌浆未达到设计强度而又必须在该层内进行重型设备安装时，应在吊装施工方案中予以论证，必要时应采取相应措施。六、屋架安装应从相邻两榀屋架间能形成稳定的空间结构部位开始，屋面板安装应在屋架的水平及垂直支撑安设后进行。七、墙板安装应在厂房结构按设计形成纵、横向的稳定结构体系后进行。
19、八、当结构布置、吊装工况不能符合上述吊装过程中的稳定和接头强度的要求，或施工吊装阶段可能遇有大风、震情等特殊情况时，应按实际情况进行吊装稳定和接头强度的验算，并采取相应的措施。超高压电网(1)长距离线路的分布电容，会使短路时出现高于工频的周期性衰减自由分量。(2)在长距离线路分布电容电流的作用下，当仅有一侧断路器合上(充电时或对侧断路器跳开)时，有可能造成线路过电压。一般用并联电抗器进行欠补偿。但此时短路又会产生一个衰减很慢的非周期分量。另外，根据单相重合闸的需要，采取在并联电抗器的中性点与大地之间装设中性点电抗器，以限制非故障相分布电容对故障相提供的潜供电流。(3)大容量发电机、变压器和长距
20、离线路，使系统在短路暂态过程中的直流分量的衰减变慢。影响保护的快速性。(4)线路长、传输功率大，为了保证系统稳定，一般要求保护的动作时间在30ms以内。(5)长距离、重负荷线路上短路电流与负荷电流接近，强(指区内故障时电源强，提供的故障电流小)、弱电源侧的保护装置都应有检测出各种故障的能力和防止因系统振荡而误动的性能。差动保护应具有防止因电流互感器饱和而误动的性能(6)保护应采用双重化配置。家装煤气管道的安装原则1、煤气管道应沿非燃材料墙面敷设，当与其他管道相遇时，应符合下列要求：(1)水平平行敷设时，净距不宜小于150mm;(2)竖向平行敷设时，净距不宜小于100mm，并应位于其他管道的外侧
21、;(3)交叉敷设时，净距不宜小于50mm。2、特殊情况室内煤气管道必需穿越浴室、厕所、吊平顶(垂直穿)和客厅时，管道应无接口。3、室内煤气管不宜穿越水斗下方。当必需穿越时，应加设套管，套管管径应比煤气管管径大二档，煤气管与套管均应无接口，管套两端应伸出水斗侧边2020mm。4、煤气管道安装完成后应作严密性试验，试验压力为300mm水柱，3分钟内压力不下降为合格。5、燃具与电表、电器设备应错位设置，其水平净距不得小于500mm。当无法错位时，应有隔热防护措施。6、燃具设置部位的墙面，为木质或其他易燃材料时，必须采取防火措施。7、各类燃具的侧边应与墙、水斗、门框等相隔的距离及燃具与燃具间的距离均不
22、得小于200mm。当两台燃具或一台燃具及水斗成直角布置时，其两侧进离墙之和不得小于1.2m。1.涡流是怎样产生的?有何利弊?答：置于变化磁场中的导电物体内部将产生感应电流，以反抗磁通的变化，这种电流以磁通的轴线为中心呈涡旋形态，故称涡流。在电机中和变压器中，由于涡流存在，将使铁芯产生热损耗，同时，使磁场减弱，造成电气设备效率降低，容量不能充分利用，所以，多数交流电气设备的铁芯，都是用0.35或0.5毫米厚的硅钢片迭成，涡流在硅钢片间不能穿过，从而减少涡流的损耗。涡流的热效应也有有利一面，如可以利用它制成感应炉冶炼金属，可制成磁电式、感应式电工仪表，还有电度表中的阻尼器，也是利用磁场对涡流的力效
23、应制成的。2.什么是趋表效应?趋表效应可否利用?答：当直流电流通过导线时，电流在导线截面分布是均匀的，导线通过交流电流时，电流在导线截面的分布是不均匀的，中心处电流密度小，而靠近表面电流密度大，这种交流电流通过导线时趋于表面的现象叫趋表效应，也叫集肤效应。来源：考试大的美女编辑们考虑到交流电的趋表效应，为了有效地节约有色金属和便于散热，发电厂的大电流母线常用空心的槽形或菱形截面母线。高压输配电线路中，利用钢芯铝线代替铝绞线，这样既节约了铝导线，又增加了导线的机械强度。趋表效应可以利用，如对金属进行表面淬火，对待处理的金属放在空心导线绕成的线圈中，线圈中通过高频电流，金属中就产生趋于表面的涡流，
24、使金属表面温度急剧升高，达到表面淬火的目的。3.什么是正弦交流电?为什么普遍采用正弦交流电?答：正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规律变化，这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压可以减少线路损耗。而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利安全，又能降低对设备的绝缘要求。此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单，造价低廉，维护简便等优点。在有些地方需要使用直流电，交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电，所以交流电目前获得了广泛地应用。4.什么是交流电的周期、频率
25、和角频率?答：交流电在变化过程中，它的瞬时值经过一次循环又变化到原来瞬时值所需要的时间，即交流电变化一个循环所需的时间，称为交流电的周期。周期用符号T表示，单位为秒。周期越长交流电变化越慢，周期愈短，表明愈快。交流电每秒种周期性变化的次数叫频率。用字母F表示，它的单位是周/秒，或者赫兹，用符号Hz表示。它的单位有赫兹，千赫、兆赫。1.什么是交流电的相位，初相角和相位差?答：交流电动势的波形是按正弦曲线变化的，其数学表达式为：e=EmSint。上式表明在计时开始瞬间导体位于水平面时的情况。如果计时开始时导体不在水平面上，而是与中性面相差一个角，那么在t=0时，线圈中产生的感应电势为E=Emsin
26、。若转子以角度旋转，经过时间t后，转过t角度，此时线圈与中性面的夹角为：(t+)2.简述感抗、容抗、电抗和阻抗的意义。答：交流电路的感抗，表示电感对正弦电流的限制作用。在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称作感抗。用符号X表示。XL=U/I=L=2fL。上式表明，感抗的大小与交流电的频率有关，与线圈的电感有关。当f一定时，感抗XL与电感L成正比，当电感一定时，感抗与频率成正比。感抗的单位是欧姆。纯电容交流电路中，电压与电流有效值的比值称做容抗，用符号XC表示。即：XC=U/I=1/2fC。在同样的电压作用下，容抗XC越大，则电流越小，说明容抗对电流有限制作用。容抗和电压频率、电容器
27、的电容量均成反比。因频率越高，电压变化越快，电容器极板上的电荷变化速度越大，所以电流就越大;而电容越大，极板上储存的电荷就越多，当电压变化时，电路中移动的电荷就越多，故电流越大。应当注意，容抗只有在正弦交流电路中才有意义。另外需要指出，容抗不等于电压与电流的瞬时值之比。3.交流电的有功功率、无功功率和视在功率的意义是什么?答：电流在电阻电路中，一个周期内所消耗的平均功率叫有功功率，用P表示，单位为瓦。储能元件线圈或电容器与电源之间的能量交换，时而大，时而小，为了衡量它们能量交换的大小，用瞬时功率的最大值来表示，也就是交换能量的最大速率，称作无功功率，用Q表示，电感性无功功率用QL表示，电容性无
28、功功率用QC表示，单位为乏。在电感、电容同时存在的电路中，感性和容性无功互相补偿，电源供给的无功功率为二者之差，即电路的无功功率为：Q=QL-QC=UISin。4.什么叫有功?什么叫无功?答：在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形式的那部分能量叫有功。用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。5.什么是功率因数?提高功率因数的意义是什么?提高功率因数的措施有哪些?答：功率因数COS，也叫力率，是有功功率和视在功率的比值，即COS=P/S。在一定的额定电压和额定电流下，功率因数越高，有功所占的比重越大，反之越低。发电机的额定电压，电流是一定的，发电机的容量即为它的视在功率，如果发电机
29、在额定容量下运行，其输出的有功功率的大小取决于负载的功率因数，功率因数低时，发电机的输出功率低，其容量得不到充分利用。功率因数低，在输电线路上将引起较大的电压降和功率损耗。因当输电线输送功率一定时，线路中电流与功率因数成反比即I=P/COS，当功率因数降低时，电流增大，在输电线电阻电抗上压降增大，使负载端电压过低，严重时，影响设备正常运行，用户无法用电。此外，电阻上消耗的功率与电流平方成反比，电流增大要引起线损增加。合理地选择和使用电气设备，用户的同步电动机可以提高功率因数，甚至可以使功率因数为负值，即进相运行。而感应电动机功率因数很低，尢其是空载和轻载运行时?，所以应该避免感应电动机空载或轻
30、载运行。安装并联补偿电容器或静止补偿等设备，使电路中总的无功功率减少。6.什么是三相交流电源?它和单相交流电比有何优点?答：由三个频率相同，振幅相等，相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。它是由三相交流发电机产生的。日常生活中所用的单相交流电，实际上是由三相交流电的一相提供的，由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。例如：制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料，而且构造简单，性能优良，又如，由同样材料所制造的三相电机，其容量比单相电机大50%，在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%，而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。1. 对称的三相交流电路有何特点?答：对称的三相交流电路中，相电势、线电势、线电压、相电压、线电流、相电流的大小分别相等，相位互差120度，三相各类量的向量和、瞬时值之和均为零。三相绕组及输电线的各相阻抗大小和性质均相同。
