供配电技术复习提纲.docx

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供配电技术复习提纲

第1章电力系统概论

1、电力系统定义、组成：

由发电厂、变电所、电力线路、电能用户组成的一个整体。

作用：

发电厂——将一次能源转换成电能。

变电所——接受电能、变换电压和分配电能。

电力线路——将发电厂、变电所和电能用户联接起来，完成输送电能和分配电能的任务。

2、供配电系统的组成、功能：

总降变电所是电能供应的枢纽，降电压，供给高压用电设备。

高压配电所接受电压再分配。

配电线路分高压配电线路和低压配电线路。

车间变电所将电压降为380/220V。

用电设备按用途可分为动力用电设备、工艺用电设备、电热用电设备、试验用电设备和照明用电设备等。

3、供配电基本要求：

安全、可靠、经济、优质

4、额定电压：

能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压。

5、电力系统的中性点运行方式有哪几种？

各自有哪些特点以及适用范围？

答：

1.中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点直接接地系统和中性点经电阻接地系统。

前两种为小接地电流系统，后一种为大接地电流系统；2.3～63kV系统，一般采用中性点不接地运行方式。

3～10kV系统接地电流大于30A；20～63kV系统接地电流大于10A时，应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。

110kV及以上系统和1kV以下低压系统采用中性点直接接地运行方式。

6、电能的质量指标有哪些？

每个指标的定义及其实际意义？

电压偏差是电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示；电压波动是指电压的急剧变化；电压闪变是指周期性电压急剧变化引起光源光通量急剧波动而造成人眼视觉不舒适的现象；频率质量；

7、如何提高供电可靠性？

合理配置继电保护装置；采用安全自动装置如低频率自动减载装置、备用电源自动投入装置等；从设备选型和维修入手；改变供电方式，提高供电线路和变电站主接线运行的可靠性；提高供电系统的自动化、信息化管理水平。

8、电力负荷分类，以及每种负荷对供电要求。

一级负荷：

中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者;中断供电将影响有重大政治、经济影响的用电单位的正常工作的负荷。

应由两个独立电源供电。

二级负荷：

中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，中断供电系统将影响重要用电单位正常工作的负荷者；中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要公共场所秩序混乱者。

应由两回线路供电，供电变压器亦应有两台。

三级负荷为不属于一级和二级负荷者。

对一些非连续性生产的中小型企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属三级负荷。

对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路供电。

第2章负荷计算

1、什么是负荷曲线，负荷曲线类型：

是表征电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了用户用电的特点和规律。

按负荷功率的功率性质不同，分有功负荷曲线和无功负荷曲线；按时间单位的不同，分日负荷曲线和年负荷曲线；按负荷对象不同，分用户、车间或某类设备负荷曲线。

2、日负荷曲线的特点、年负荷曲线的特点：

日：

电力负荷是变化的，不等于额定功率；电力负荷的变化是有规律的；日负荷曲线与横坐标所包围的面积代表全日所消耗的电能。

年：

年负荷曲线反映负荷全年（8760小时）的变化情况。

3、概念：

年最大负荷Pmax：

年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值（也可表示为P30）。

年最大负荷利用小时Tmax：

如果以Wa表示全年实际消耗的电能，则Tmax=Wa/Pmax

平均负荷Pav——指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值。

负荷系数KL——指平均负荷与最大负荷的比值，分有功负荷系数KaL和无功负荷系数KrL。

4、设备容量Pe的定义及其确定的方法。

定义：

经过换算至统一规定的工作制下的“额定功率”称为设备容量Pe。

确定方法：

长期工作制和短时工作制的设备容量就是所有设备的銘牌额定功率，即 ：

Pe=PN

电炉变压器组：

设备容量是指额定功率下的有功功率。

照明设备：

设备容量是指额定功率下的有功功率。

5、什么是计算负荷？

导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际变动的负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就称为计算负荷

6、计算负荷的实用计算方法有哪些？

各自适用的范围。

重点掌握需要系数法。

估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算

7、什么是尖峰电流，计算目的。

尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续1~2秒的短时最大负荷电流。

计算目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。

8、功率因数提高的意义、方法。

意义：

电能损耗增加；电压损失增大；供电设备利用率降低。

方法：

提高自然功率因数；人工补偿功率因数。

9、电力电容器Δ形和Y形连接的特点。

电容器为Δ形接法可防止电容器容量不对称而出现的过电压。

（不对称电容Y形接法时，会出现某一相电容电压超过额定值。

在发生一相短路时，会使其他两相电容过电压。

）

电容器接为Δ形时，任何一相断路，三相线路仍能得到补偿，不至于造成严重不平衡。

而对于Y形接法，某一相断线，则该相失去无功补偿，严重影响电能质量。

电容器为Δ形接法，若电容器发生击穿短路时，会造成短路电流过大，甚至电容器爆炸事故。

而电容器为Y形接法时，发生一相电容击穿短路，其短路电流是正常值的3倍。

Δ形接法可以充分发挥电容器的补偿能力。

10、并联电容器的装设：

高压集中补偿；低压集中补偿；单独就地补偿。

第三章短路电流计算

1、短路类型：

三相短路；两相短路；单相短路；两相接地短路。

2、短路原因、危害：

原因：

1）电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。

造成绝缘损坏的原因主要有：

设备绝缘自然老化；操作过电压；大气过电压；绝缘受到机械损伤等2）运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸。

3）鸟兽跨越在裸露导体上。

危害：

短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏；短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏；短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏；短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便；严重的短路将电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步；单相短路产生的不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。

3、短路电流计算的目的：

正确地选择和校验各种电器设备；计算和整定保护短路的继电保护装置；选择限制短路电流的电器设备

4、无限大容量系统定义：

所谓“无限大容量系统”指端电压保持恒定，没有内部阻抗以及容量无限大的系统。

5、最严重三相短路时的短路电流产生的条件：

（1）短路瞬时电压过零α=0°或180°

（2）短路前空载或cosΦ=1（3）短路回路纯电感ΦK=90°。

6、短路电流周期分量有效值Ip、次暂态短路电流、短路全电流有效值、短路冲击电流和冲击电流有效值、稳态短路电流I∞、短路容量SK的定义：

1.短路电流周期分量有效值Ip 

2.次暂态短路电流

次暂态短路电流是短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值,用I″表示。

在无限大容量系统中，短路电流周期分量不衰减。

3.短路全电流有效值

    由于短路电流含有非周期性分量，短路全电流不是正弦波，短路过程中短路全电流的有效值Ik（t），是指以该时间t为中心的一个周期内短路全电流瞬时值的均方根值

4.短路冲击电流和冲击电流有效值

（1）短路冲击电流ish是短路全电流的最大瞬时值，出现在短路后半个周期

（2）短路冲击电流有效值Ish——是短路后第1个周期的短路全电流有效值。

5.稳态短路电流I∞

      稳态短路电流有效值是短路电流非周期分量衰减完后的短路电流有效值，用I∞表示。

在无限大容量系统中，I∞＝Ip。

6.短路容量SK

 三相短路容量是选择断路器时，校验其断路能力的依据，它根据计算电压即平均额定电压进行计算。

7、什么是标幺值、基本计算公式（电压、电流、阻抗、功率）

用相对值表示元件的物理量，称为标幺值。

标幺值没有单位。

例如容量标幺值：

S*=S/Sd

第4章　变配电所及其一次系统

1、供配电电压的选择：

供电：

（1）电力部门所能提供的电源电压。

（2）用户负荷大小及距离电源线路远近。

（3）用户大型设备的额定电压决定了企业的供电电压。

配电：

由用户总降压变电所向高压用电设备配电的配电电压，称为高压配电电压；由用户车间变电所或建筑物变电所向低压用电设备配电的配电电压，称为低压配电电压。

2、变电所的配置、变电所的位置确定：

配置：

总降压变电所；独立变电所；车间变电所；杆上变电所；建筑物及高层建筑物变电所。

位置选择：

应根据选择原则，从安全、经济、方便等方面来综合考虑，经技术、经济比较后确定。

3、变压器的选择：

变压器是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。

4、变电所常用的高压电气设备（高压断路器、高压隔离开关、负荷开关、熔断器的作用、电气符号）

5、电压电流互感器的接线方式及各自特点：

电流：

一相式、两相式（不完全星形）、两相电流差式、三相星形。

电压：

一相式接线；两相式接线；Y0/Y0形接线；采用三个单相三绕组电压互感器或一个三相五芯柱式电压互感器接成Y0/Y0/Δ形。

6、变配电所构成、一次回路和二次回路的作用：

变配电所由一次回路和二次回路构成。

7、变电所的常用主接线类型，各自结构特点、适用范围。

变配电所的主接线有两种表示形式：

（1）系统式主接线：

该主接线仅表示电能输送和分配的次序和相互的连接，不反映设备安装位置，主要用于主接线的原理图中。

（2）配置式主接线：

该主接线按高压开关柜或低压配电屏的相互连接和部署位置绘制，常用于变配电所的施工图中。

第五章电气设备的选择

1、电气设备应遵循的原则：

在正常工作时安全可靠，在短路故障时不至损坏；开关设备具有足够的断流能力，环境适应性等。

2、高压开关电器的选择（断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电流互感器、电压互感器）：

一、高压断路器的选择 

根据断路器使用场合、环境条件来选择型号，然后再选择额定电压、额定电流值，最后校验动稳定、热稳定和断流容量。

二、高压隔离开关选择

隔离开关主要用于电气隔离，不能分断正常负荷电流和短路电流。

故隔离开关只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定度和热稳定度。

三、高压熔断器的选择

高压熔断器有户内和户外两种，熔断器的额定电压一般不超过35kV。

熔断器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定，仅校验断流能力。

高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。

4、电流互感器的选择

（1）电流互感器型号的选择

        根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。

（2）电流互感器额定电压的选择

    电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压。

（3）电流互感器变比选择

5、电压互感器选择

1．按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号。

2．电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压。

3．按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。

3、母线的型号选择、截面积、动稳定与热稳定校验、着色等：

1.型号选择

母线的种类有矩形母线和管形母线，母线的材料有铜、铝。

目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。

变配电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。

2.母线截面选择

（1）对一般汇流母线按计算电流选择母线截面

                 Ial≥Ic

式中，Ial—汇流母线允许的载流量（A）；Ic—汇集到母线上的计算电流（A）

（2）对年平均负荷、传输容量较大时，宜按经济电流密度选择母线截面

                 Sec=Ic/jec

式中，jec为经济电流密度，Sec为母线经济截面积。

3.硬母线动稳定校验——对母线机械强度的校验

σal≥σc

式中，σal为母线最大允许应力（Pa），硬铝母线（LMY）σal=70Mpa，硬铜母线（TMY）σal=140Mpa；σc为母线短路时冲击电流ish（3）产生的最大应力。

计算公式为：

  σc=M/W

式中，M为母线通过ish（3）时受到的弯曲力矩；W为母线截面系数。

                 M=Fc（3）·l/K

式中，Fc（3）为三相短路时中间相受到的最大计算电动力（N）；l为档距（m）；K为系数,当母线档数为1~2档时，K=8，当母线档数为大于2档时，K=10。

                 W=b2·h/6

式中，b为母线截面水平宽度（m）；h为母线截面垂直高度（m）。

4.母线热稳定校验

母线截面积不小于热稳定最小允许截面积Smin

5.母线着色：

（1）母线着色的作用：

①可以增加母线的热辐射能力，便于导线散热。

②便于区分三相交流母线的相序及直流母线的极性等。

③母线着色可防止母线的腐蚀。

（2）母线颜色的规定。

按照我国技术规范规定：

三相交流母线A相着黄色，B相着绿色、C相着红色，中性线不接地时着紫色，中性线接地时着黑色。

在直流母线中，正极着褚色，负极着蓝色。

4、穿墙套管的选择：

（1）使用场所选择型号；

（2）选择额定电压；

（3）选择额定电流

（4）校验动稳定和热稳定

5、低压熔断器选择、低压断路器的选择：

低压熔断器选择

（1）根据工作环境条件要求选择熔断器的型号；

（2）熔断器的额定电压应不低于保护线路的额定电压；

（3）熔断器的额定电流应不小于其熔体的额定电流

低压断路器选择

（1）低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；

（2）额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；

（3）额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流；

（4）短路断流能力应不小于线路中最大的短路电流。

第6章 电力线路

1、电力线路的接线方式：

放射式、树干式和环形。

2、导线和电缆选择的一般原则：

按允许载流量选择导线和电缆的截面、按允许电压损失选择导线和截面、按经济电流密度选择导线和电缆截面、按机械强度选择导线和电缆截面、满足短路稳定度的条件。

3、电力电缆的结构和敷设方式的确定必须满足一定的原则。

架空线路须合理选择路径，电杆尺寸满足档距、线距、弧垂、限距等要求；电缆线路常用的敷设方式有:

（1）直接埋地敷设,

（2）电缆沟敷设,（3）沿墙敷设，（4）排管敷设,（5）电缆桥架敷设。

第7章供配电系统的继电保护

1、什么是继电保护装置：

能反映供配电系统中电器设备发生的故障或不正常运行状态，并能使断路器跳闸或启动信号装置发出预告信号的一种装置。

2、继电保护的任务、要求：

任务：

1．自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从供配电系统中切除，使其它非故障部分迅速恢复正常供电。

2．正确反映电器设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便运行人员采取措施，恢复电器设备的正常运行。

3．与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置，备用电源自动投入装置等）配合，提高供配电系统的供电可靠性。

要求：

1.选择性2.可靠性3.速动性4.灵敏性。

计算题重点在：

1.额定电压的确定

解1：

发电机G的额定电压UN.G=1.05UN.1WL=1.05×6=6.3kV

变压器1T的额定电压

UIN.IT=UN.G=6.3kV

U2N.2T=1.1UN.2WL=1.1×110=121kV

1T额定电压为6.3/121kV

变压器2T的额定电压

UIN.IT=UN.2WL=110kVU2N.2T=1.05UN.3WL=1.05×10=10.5kV

2T的额定电压为110/10.5kV

2.利用需要系数法求计算负荷

解2：

该设备组的总容量为

　Pe∑=11×1+4.5×8+2.8×10+1.7×7=86.9（kW）

查表附录表1

Kd=0.16～0.2（取0.2）,tanφ=1.73,cosφ=0.5，则

有功计算负荷　Pc=0.2×86.9=17.38（kW）

无功计算负荷Qc=17.38×1.73=30.06（kvar）

视在计算负荷Sc=17.38／0.5=34.76（kV·A）

计算电流　　　Ic=34.76/（1.732×0.38）=52.8（A）

3.无功功率补偿

解：

（1）补偿前的功率因数

低压侧的有功计算负荷Pc1=√Sc1²-Qc1²=√800²-540²=590.25（Kw）

低压侧的功率因数cosФ1=590.25/800=0.74

       变压器的功率损耗（设选低损耗变压器）

                 ΔPT=0.015SC1=0.015×800=12（kW）

ΔQT=0.06SC=0.06×800=48（kvar）

变电所高压侧总的计算负荷为

  PC2=PC1+ΔPT=590.25+12=602.25（kW）

   QC2=QC1+ΔQT=540+48=588（kvar）

Sc2=√Pc2²+Qc2²=841.7（kVA）

变电所高压侧的功率因数为

cosφ=602.25/841.7=0.716

2）确定补偿容量

现要求在高压侧不低于0.9，而补偿在低压侧进行，可设低压侧补偿后的功率因数为0.92，计算需补偿的容量

QC=PC1（tgФ1-tgФ2）

=590.25×[tg（arccos0.74）—tg（arccos0.92）]

=285.03（kvar）

若选BW0.4-14-1型电容器，需要的个数为

n=285.03/14=20.41（个）

应装设BW0.4-14-1型电容器21个,实际补偿容量

为 QCC=21×14=294（kvar）

（3）补偿后

变电所低压侧视在计算负荷

S’c1=√590.25²+（540-294）²=639.5（kVA）

此时变压器的功率损耗

ΔPT′=0.015SC′=0.015×639.5=9.6（kW）

   ΔQT′=0.015SC′=0.06×639.5=38.37（kvar）

变电所高压侧总的计算负荷

P’c2=P’c1+Δ/P’T=599.85kW

Q’c2=Q’c1+Δ/Q’T=599.85kW

S’c2=√P’c2²+Q’c2²=663.84kVA

ΔS=841.7-663.84=177.86（kVA）

变电所高压侧的功率因数cosφ’c2=P’c2/S’c2=0.904

功率因数符合要求。

通过上述计算所得：

需补偿的容量为294kvar，补偿后车间变电所高压侧功率因数达到0.904，高压侧的总视在功率减少了177.86kVA。

补偿前车间变电所变压器容量应选1000kVA，补偿后选800kVA即满足要求。

4.短路电流计算

请大家仔细把课本的例题复习，计算题类型和课本例题基本相同。