工厂供电期末复习材料(知识点总结)

第一章

第三节 电力系统的电压与电能质量（工频偏差） 3、发电机的额定电压

发电机额定电压规定高于同级线路额定电压的5％用于补偿线路上的电压损失 （1）电力变压器一次侧电压

当变压器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，高于线路电压5％

当变压器不与发电机相联而是在线路上时，其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。

（2）电力变压器二次侧电压

二次侧供电线路较长时，高于线路电压10％，其中5%用于补偿变压器满载供电时一、二次绕组上的电压损失；另外5%用于补偿线路上的电压损失

二次侧供电线路不太长时，高于线路电压5％，可以不考虑线路上的电压损失，只需要补偿满载时变压器绕组上的电压损失即可

三、电能质量指标

1、电压：电压偏差、电压波动、电压波形三相对称性，允许误差±5％

2、频率

我国50Hz ，允许误差不得超过±0.5Hz

电压偏差的允许值

35kV 及以上电压供电的用户：±5%

10 kV 及以下高压供电和低压电力用户：±7% 低压照明用户：+5%～–10%

第四节 电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地型式 我国电力系统中性点有三种运行方式： 中性点不接地

中性点经消弧线圈接地

中性点直接接地

低压配电系统的接地型式 （一）TN 系统

电压偏差 电压偏差是指用电设备的实际电压与额定电压之差，用占额定电压的百分数来表示

%

100%?-=

?N

N U U

U U

小电流接地系统 大电流接地系统

TN-C 系统 该系统中的N 线与PE 线合为一根PEN 线，所有设备的外露可导电部分均接 PEN 线

TN-S 系统 该系统中的N 线与PE 线完全分开，所有设备的外露可导电部分均接PE 线 TN-C-S 系统 该系统的前一部分全为TN-C 系统，而后面则有一部分为TN-C 系统，另有一部分为TN-S 系统

（二）TT 系统 其电源中性点也直接接地。与上述TN 系统不同是，该系统的所有设备外露可导电部分均各自经PE 线单独接地

(三)IT 系统

其电源中性点不接地或经约1000Ω阻抗接地，其中所有设备的外露可导电部分也都各自经PE 线单独接地

c)TN-C-S 系统

低压配电的TN 系统

a) TN-C 系统

b)TN-S 系

统

低压配电的TT 系统

低压配电的IT 系统

低压配电系统中，凡是引出有中性线（N线）的三相系统，包括TN系统（含TN-C、TN-S 和TN-C-S系统）及TT系统，都属于“三相四线制”系统，正常情况下不通过电流的PE线不计算在内。没有中性线（N线）的三相系统，如IT系统，则属于“三相三线制”系统。课后1-17、低压配电系统中的中性线(N线)、保护线(PE线)和保护中性线(PEN线)各有哪些功能?

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；二电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。

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”。

1-18、TN—C系统、TN—S系统、TN-C-S系统、TT系统和IT系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用?

TN—C系统：其中的N线与PE线全部合为一根PEN线。PEN线中可有电流通过，因此对某接PEN线的设备产生电磁干扰。主要于我国低压配电系统中应用最为普普遍，但不适于对安全和抗电磁干扰要求高的场所。

TN—S系统：其中的N线与PE线全部分开，设备的外露可导电部分均接PE线。主要用于对安全较高（如潮湿易触电的浴室和居民住宅等）的场所对抗电磁干扰要求高的数据处理和精密检测等实验场所。

TN-C-S系统：该系统的前一部分全部为TN-C系统，而后边有一部分为TN-C系统，有一部分则为TN-S系统，其中设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。主要用于安全要求和对抗电磁干扰要求高的场所。

TT系统：中性点直接接地，设备外壳单独接地。

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

工厂电力负荷和负荷曲线及其计算P31

（一）工厂电力负荷的分级

根据对供电可靠性的要求及中断电造成的损失或影响程度分为三级：

1、一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；或中断供电将在政治、经济上造成重大损失者

2、二级负荷：二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者

3、三级负荷：为一般的电力负荷

（二）各级电力负荷对供电电源的要求

1、一级负荷：要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏，对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。

2、二级负荷：通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台

3、三级负荷：对供电电源无特殊要求

（二）负荷曲线

负荷曲线表征电力负荷（功率或电流）随时间而变动情况的图形。纵坐标表示电力负荷，横坐标表示对应于负荷变动的时间。

负荷曲线按负荷对象分，有工厂的、车间的和设备的负荷曲线；

按负荷的功率性质分，有有功和无功负荷曲线。

按所表示的负荷变动的时间分，有年的、月的、日的和工作班的负荷曲线； 按绘制的方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷曲线。

max max P W T a

=

年最大负荷Pmax 称为半小时最大负荷P30 年最大负荷利用小时Tmax Wa 为全年消耗的电能量 计算负荷的概念：通过负荷的统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中各组成元件的负荷值，称为计算负荷。

（三）三相用电设备组计算负荷的确定 需要系数法

e d P P K 30

=

设备容量的计算

εεN N

e P P =

1）电焊机组

其容量要求统一换算到 ε=100%

2）吊车电动机组

其容量要求统一换算到ε=25%

（四）多组用电设备计算负荷的确定

?

tan 3030P Q =?

cos 3030P S =

N

U S I 33030=

?

ηcos 330N N

N U P I I =

=100100

cos N N e N

N P P S εε?εε==25

2N

e N

N N P P P εεε==对低压母线 （1）由用电设备组的计算负荷直接相加来计算时取

（2）由车间干线的计算负荷直接相加来计算时取

0.80~0.90p K ∑=0.85~0.95q K ∑=0.90~0.95p K ∑=0.93~0.97

q K ∑=总的有功计算负荷为

总的无功计算负荷为

总的视在计算负荷为

总的计算电流为

3030

p P K P ∑=∑3030

q Q K Q ∑=∑22303030

S P Q =+30303N

S I U =

注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总视在计算负荷和计算电流一般不能

用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式（2-12） 计算。

（五）、按二项式法确定计算负荷

（一）基本公式

（二）多组用电设备计算负荷的确定

视在功率和电流的计算跟前面一样 （六）无功功率补偿

无功补偿后的工厂计算负荷

无功补偿具体计算见书本P45 例2-6

例 2-3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数? 最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷P max (或P 30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。

年度最大负荷m ax P ：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P 30

年平均负荷P av 就是电力负荷在一定时间t 内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t 内消耗的电能W t 除以时间t 的值。

负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷P v 与其最大负荷P max 的比值。

2-4、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合? 计算负荷的方法 ：需要系数法 ：确定计算负荷的基本方法,常用。 二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。

30

30cos P S φ

=

30e

x

P bP cP =+max 1

30)()(x i e n i cP bP P +=∑

=（2-22）

30max max

1

(tan )()tan n e i x i Q bP cP ?

?==+∑

（2-23）

''303030(tan

tan )

C Q Q Q P ??=-=-'

tan tan C q

??

?=-

无功补偿率 '

3030C Q Q Q =-22

303030()C S P Q Q =+-（2

补偿后总视在计算负荷

第三章 短路电流及其计算(标幺值，欧姆值) 1）短路的形式

对称短路：三相短路

不对称短路：两相短路，单相短路，两相接地短路 2）无限大容量电力系统

无限容量系统（又叫无限大功率电源），是指系统的容量为∞ ，内阻抗为零。

无限容量系统的特点：在电源外部发生短路，电源母线上的电压基本不变，即认为它是一个恒压源。

在工程计算中，当电源内阻抗不超过短路回路总阻抗的5%～10%时，就可认为该电源是无限大功率电源。

3）短路电流欧姆值计算

1、电力系统的阻抗（电阻相对于电抗很小，故阻抗约等于电抗）计算

2、电力变压器的阻抗计算

变压器的电抗XT

线路的电抗XWL

三相短路电流周期分量有效值

)

1(1

)3(13-∑-=

k c k X U I

三相短路次暂态电流和稳态电流)

3(1

)3()3"(-∞==k I I I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 高压电路

)

3()

3("55.2I i sh =

)

3()

3("51.1I I sh =

1000KV.A 及以下电力变压器和低压电路

)

3()

3("84.1I i sh =

)

3()

3("09.1I I sh =

三相容量

)

3(2

2)3(23--=k c k I U S

注：下标均要改成短路点的，以上的公式通用

2

c S oc

U X S =2

c T k N U R P S ??≈?

???2

%100k c T N

U U X S ≈

0WL X X l

=0.12

0.08

0.066

电缆线路

0.40 0.35 0.32 架空线路 ≥35kV 6~10kV 220/380V

线 路 电 压 线路结构

表3-1 电力线路每相的单位长度电抗平均值（单位：Ω/km ）

4）短路电路标幺值计算 常取基准容量Sd=100MVA ， 基准电压用各级线路的平均额定电压(元件所在处的短路计算电压）

电力系统的电抗标幺值

变压器的电抗标幺值

电力线路的电抗标幺值

线路电抗标幺值折算 不论在哪一电压级发生短路，各段元件参数的标幺值只需用元件所在级的平均电压作为基准电压来计算，而无需再进行电压折算。即任何一个用标幺值表示的量，经变压器变换后数值不变。

短路电流

短路容量

例3-3、什么叫无限大容量的电力系统?它有什么特点?在无限大容量系统中发生短路时，短路电流将如何变化?能否突然增大? 无限大容量的电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。特点是，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本维持不变。在无限大容量系统中发生短路时，由于负荷阻抗和部分线路阻抗被短路，所以电路电流根据欧姆定律要突然增大。但是由于电路中存在着电感，电流不能突变，因而引起一个过度过程，即短路暂态过程。最后短路电流达到一个新的稳定状态。 3-9什么叫短路电流的电动效应？它应该采用哪一个短路电流来计算？

大短路电流通过导体和电器时产生的很大的电动力。 短路冲击电流ish 来计算。 3-11对一般开关电器，其短路动稳定度和热稳定度校验的条件各是什么?

动稳定度校验条件： )

3(max sh i i ≥ 热稳定度校验条件：ima t t I t I 2

)3(2

∞≥ )3(max sh I I ≥

第四章工厂变配所及其一次系统计算 1）变压器选择

装一台变压器的变电所主变压器的容量应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即 ST ≥S30

装两台变压器的变电所 ：每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：

2）电流互感器的使用注意事项

oc

d

s S S

X =*N

d k N d NT T S S U S S X X 100%*

*=

=2*d d WL d WL WL U S X X X X ==2112

32

1311*1av d

av d av av d U S X U S U U X X X X =???? ??='=**

1

3∑

=

=X U S I I I d

d

k d k **

∑

==X S S S S d

k d k 任一台变压器单独运行，应满足总计算负荷S30大约70%的需要，即 ST≈（0.6~0.7） S30 II)

I (30+S II)

I (30+S 任一台变压器单独运行，应满足全部一、二级负荷 的需要，即 ST≥

电流互感器在工作时二次侧绝对不允许开路； 电流互感器的二次侧必须有一端接地。 电流互感器在连接时要注意其端子的极性 3)电压互感器的使用注意事项

电压互感器在工作时二次侧绝对不允许短路； 电压互感器的二次侧必须有一端接地。 电压互感器在连接时应注意其端子的极性

例4-4、高压负荷开关有哪些功能?它可装设什么保护装置?它靠什么来进行短路保护? 功能：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。

可装设热脱扣器保护装置，它与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。

4-5、高压断路器有哪些功能?

功能：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。 4-7、工厂或车间变电所的主变压器台数如何确定?主变压器容量又如何确定?

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。 主变压器容量的选择：

装设一台主变压器 30.S S T N ≥ 装设两台主变压器

)

21(30.30.)7.0~6.0(+≥=S S S S T N T N

车间变电所单台变容量上限：1000KVA 或1250KVA

第五章 工厂电力线路计算 计算公式看书吧P181~191

5-3、选择熔断器时应考虑哪些条件?

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。 5-5、低压断路器如何选择?

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。

5-6、分析定时限过电流保护的原理。

定时限过电流保护装置的原理电路如图所示，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。

定时限过电流保护的原理电路图 a)接线图 b)展开图

5-10 a b-c(d ×e+f ×g+PEh)i-jk

a 为电缆编号

b 为电缆型号

c 为并联电缆或线管根数

d 为相线根数

e 为相线截面

f 为N 或PEN 线根数

g 为N 线或PEN 线截面

h 为PE 线截面 I 为电缆敷设方式代号 j 为线缆敷设部位代号 h 为电缆敷设高度

第六章工厂供电系统的过电保护（不考计算 填空选择） 1）带时限的过电流保护 带时限的过电流保护，按其动作时间特性分，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间是按整定的动作时间固定不变的，与故障电流大小无关。

反时限就是保护装置的动作时间与故障电流成反比关系，故障电流越大，动作时间越短，所以反时限特性也称为反比延时特性。

过电流保护装置的整定计算

保护装置的动作电流Iop 应躲过线路的最大负荷电流IL.max ，即

保护装置在外部故障切除后应可靠返回到原始位置

继电器的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，即必须采用“先合后断转换触点”

保护装置的动作电流为：

继电器的动作电流为：

用断路器的过流脱扣器

做电流保护，其脱扣电流为 i

K 为电流互感器电流比

w

K 为保护装置接线系数

re

K 为保护装置的返回系数

动作时限：应按“阶梯原则”整定

Iop ＞ IL.max max .L re

rel

op

I K K I =max

..L i re w rel op i w K op I K K K K I K K I ==max

.)(L i

w rel YR op I K

K K I =t

t t ?+=21定时限过电流保护：s 5.0=?t 反时限过电流保护：s 7.0=?t

灵敏度校验：

过电流保护的评价：

优点：既可作本级近后备，又可作下级 远后备。

缺点：越靠近电源端，定时限过电流保护的动作时限反而越长，因此不能作为主保护；反时限过电流保护的接线简单，但动作时限整定复杂。 2）电力变压器的差动保护

差动保护分纵联差动保护和横联差动保护两种。纵联差动保护用于单回路，横联差动保护用于双回路。

差动保护利用故障时产生的不平衡电流来动作，保护灵敏度很高，而且动作迅速。 变压器差动保护，主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路，并且也可用来保护变压器的匝间短路，其保护范围在变压器一、二次侧所装电流互感器之间

变压器差动保护中的不平衡电流及减小措施

由变压器两侧绕组接线不同而产生的不平衡电流。补偿方法为：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形 由电流互感器变流比选择不同而产生的不平衡电流。解决办法：利用具有速饱和铁心的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿或接入自耦电流互感器。

由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 。方法1采用具有速饱和铁心的差动继电器。 2采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。 3利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。

由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流。解决办法：在整定计算时引入一个同型数Ksam ，若两侧TA 型号不同取1；两侧TA 型号相同取0.5。

由带负荷调整变压器的分接头而产生的不平衡电流 变压器差动保护灵敏度的校验

差动保护的灵敏度，按变压器二次侧在系统最小运行方式下发生两相短路来检验，其 3）工厂高压线路的继电保护（速短电流保护与整定） 瞬时电流速断保护的“死区”及其弥补 凡是装设有电流速断保护的线路，必须配备带时限的过电流保护。过电流保护的动作时间比电流速断保护至少长一个时间级差 ，而且前后的过电流保护动作时间又要符合“阶梯原则”，以保证选择性。

在电流速断保护的保护区内，速断保护作主保护，过电流保护作为后备；而在电流速断保护的死区内，则过电流保护为基本保护。

灵敏度校验：要求其最小保护范围lmin 不小于线路全长的15%～20%。

按本线路首端的最小两相短路电流来校验保护的灵敏度，以保护1为例，其灵敏系数为： 瞬时电流速断保护的评价： 优点：简单可靠，动作迅速；

缺点：不能保护线路全长，有保护死区。

例6-1、供电系统中有哪些常用的过电流保护装置?对保护装置有哪些基本要求?

过电流保护装置：熔断器、低压断路器、继电保护。

基本要求：选择性、速动性、可靠性、灵敏度（灵敏系数 1

.m i n

.op k P I I S =

） op

i k w p I K I K S )

2(min

.=

2≥p S 0.5~0.7t s ?=qb

i k w p I K I K S )

2(=≥（1.5~2.0）

6-9,6-12求答案

第八章防雷.接地与电气安全（简答填空）

1）过电压形式

过电压是指在电气线路上或电气设备上出现的超过正常工作电压的对绝缘很有危险的异常电压。

可分为内部过电压和雷电过电压

内部过电压由于电力系统本身的开关操作、发生故障或其它原因，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

雷电过电压是由于电力系统中的线路、设备或建（构）筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压

2）防雷设备功能与区别

1 接闪器是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。包括避雷针，避雷线，避雷网，避雷带。

2避雷器是用来防止雷电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，或防止雷电电磁脉冲对电子信息系统的电磁干扰，实质时一个放电器。避雷器的类型，有阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙和金属氧化物避雷器等

3）工作接地保护接地和重复接地

工作接地是为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地，如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。

保护接地是为保障人身安全、防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。

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线的下列地点进行重复接地：

4）低压配电系统的等电位联接的概念

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的电位基本相等的一种电气联结。等电位联结的功能在于降低接触电压，以确保人身安全。

第十章工厂的电气照明（简答填空）

1）工厂常用电光源的类型，特性及其选择

热辐射光源：利用物体加热时辐射发光的原理所制成的光源，如白炽灯、卤钨灯等。

气体放电光源：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。

光源的选择原则

对照度要求不高、要求频闪效应小、开闭频繁、需要防止电磁波干扰、需要调光、局部或事故照明的场所，一般选用白炽灯。

对照度及显色性要求较高的场所，一般选用日光灯。

对照度要求高、显色性要求较好、要求频闪效应小和需要调光的场所，一般选用卤钨灯。

对安装高度较高，并需要大面积照明的场所或震动较大的场所，一般选用荧光高压汞灯或高压钠灯。

当采用一种光源不能满足光色或显色性要求时，可采用两种或多种光源混合照明。

2）室内灯具的布置方案

均匀布置：灯具有规律地按行、列等距离布置，与设备位置无关。

选择布置：灯具的布置位置与工作表面的位置有关，大多按工作表面对称布置，力求使工作面获得最有利的光照并消除阴影。

3）照度的计算方法

1利用系数法：光源投射到工作面上的光通量与光源发出的总光通量之比，称为利用系数，用u 表示，即

Φe 为投射到计算工作面上的光通量；Φ为每盏灯的光通量；n 为灯的数量。

受照工作面上的实际平均照度按下式计算：

K 为减光系数（维护系数），受光源本身使用期间光通衰减程度、灯具及环境污染程度的影

响，一般取值为0.7；A 为受照房间面积（m2）。 最低照度

2概算曲线法假设被照水平工作面的平均照度为100lx 时，按 uK ΦA

E n av =

进行计算而绘出的被照房间面积与所需灯数之间的关系曲线。

3比功率又称单位功率，是指单位水平面积上所需灯泡的安装功率，即

P0为单位安装功率； 为受照房间全部灯泡的安装功率；PN 为每盏灯的功率；n 为灯的数量；A 为受照房间面积

注：匆忙之作，如有错误在所难免，望不吝赐教。

n ΦΦu e

=

A uKn ΦE av =

min min av

E k E =N K K E n av 100'

=A nP A P P N

==∑0

∑P