电力基础知识1

什么是有功？什么是无功？有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。配电网中的电感性电气设备如变压器、电动机、电焊机、空调器、洗衣机、电冰箱、钠灯、日光灯等投入运行后，不仅要从电力网中吸收有功功率用于做功，而且还要吸收无功功率建立磁场，这样就导致电力客户的自然功率因数一般都比较低。我国对电力客户的用电，规定了必须达到的功率因数标准。关于“火线、零线、地线”的具体解释零线是变压器中性点引出的线路，与相线构成回路对用电设备进行供电，通常情况下，零线在变压器中性点处与地线重复接地，起到双重保护作用电压是两点间电位差。有了电压，电子就会在电线中流动形成电流。这就像水从高处向低处流动的道理是一样的。水在流动的过程中会做功，电在流动过程中也会做功。电流通过线径细、电阻大的导线时，会发生类似塞车的情况，导致发热。电灯的钨丝能承受高温，钨丝在高热情况下就发光了。交流电源线分为零线和火线。零线总是与大地的电位相等（但并不是说大地的电位就一定低），火线与零线保持呈正弦振荡式的压差。因为人在自然状态下与大地是零电位差的，所以一般情况下，人接触零线是不会被电击的。用电器把外壳与零线连接（接零）就可以保护人不触电，就是这个原因。所以，火线与零线接反，会埋下用电安全隐患，一般要严格区分零线是指在极限与配合图解中，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。通常零线沿水平方向绘制，正偏差位于其上，负偏差位于其下。触电要组成回路才会触电，同时碰上火线和零线火线和地面才会触电照明电路里的两根电线，一根叫火线，另一根则叫零线。火线和零线的区别在于它们对地的电压不同：火线的对地电压等于220V；零线的对地的电压等于零（它本身跟大地相连接在一起的）。所以当人的一部分碰上了火线，另一部分站在地上，人的这两个部分这间的电压等于220V，就有触电的危险了。反之人即使用手去抓零线，如果人是站在地上的话，由于零线的对地的电压等于零，所以人的身体各部分之间的电压等于零，人就没有触电的危险。如果火线和零线一旦碰起来，由于两者之间的电压等于220伏，而两接触点间的电阻几乎等于零，这时的电流非常大，在火线和零线的接触点处将产生巨大的热量，从而发出电火花，火花处的温度高到足以把金属导线烧得熔化。另一种解释：火线又称相线，它与零线共同组成供电回路。在低压电网中用三相四线制输送电力，其中有三根相线一根零线。为了保证用电安全，在用户使用区改为用三相五线制供电，这第五根线就是地线，它的一端是在用户区附近用金属导体深埋于地下，另一端与各用户的地线接点相连，起接地保护的作用。火线是带电的,地线和零线是不带的,家用两插孔的插座里有一根火线,一根零线,用电笔能测出带电来的是火线,不带电的是零线,三插孔的插座里才有地线,地线要连接在用电器的外壳上,以防止电器漏电使人触电伤亡。另外，家用插座里各孔的接线位置是有规定的，如果拆开插座可以看到，标有L标记的点是接火线的，N标记的是接零线的，地线有个专门的接地符号。不懂的人千万还要乱接（特别是地线的位置），否则可能造成严重后果。“单母线”、“单母线分段”、“单母线分段带旁路”的优缺点。①单母线特点:每一回路均经过一台断路器QF和隔离开关QS接于一组母线上.母线侧隔离开关线路侧隔离开关优点:接线简单清晰,设备少,操作方便,投资少,便于扩建.缺点:可靠性和灵活性较差.在母线和母线隔离开关检修或故障时,各支路都必须停止工作;引出线的断路器检修时,该支路要停止供电.停电:先断路器后隔离开关(先负荷侧再母线侧)送电不能满足不允许停电的供电要求,一般用于6～220kV系统中,出线回路较少,对供电可靠性要求不高的中,小型发电厂与变电站中.②单母线分段接线分段断路器闭合运行一个电源故障时,仍可以使两段母线都有电,可靠性比较好,但线路故障时短路电流较大.分段断路器断开运行在0QF处装设备自投装置,重要用户可以从两段母线引接采用双回路供电,还可以限制短路电流.优点:提高了供电可靠性缺点:停电范围较大(1)6～10k:出线回路数为6回及以上;(2)35～63kV:出线回路数为4～8回;(3)110～220kV:出线回路数为3～4回.③单母线分段带旁路母线接线(1)分段断路器兼作旁路断路器(2)旁路断路器兼作分段断路器出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电,使线路不停电.主要用于电压为6～10kV出线较多而且对重要负荷供电的装置中;35kV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用.浮充和均充1．浮充工作原理：当电池处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给电池，因为，一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方式，平衡这种自然放电，小型UPS通常采用浮充模式。2．均充工作原理：以定电流和定时间的方式对电池充电，充电较快。在专业维护人员对电池保养时经常用的充电模式，这种模式还有利于激活电池的化学特性。注：智能型充电器具有根据电池工作状态自动转换浮充和均充的功能，可充分发挥浮充和均充各自的优势，实现快速充电和延长电池寿命。冲击合闸：一般线路3次主变5次母线1次新安装的变压器在空载（二次侧不带负载）状态下，合闸投入线路，然后再分闸切除，再合闸，再分闸，一般要重复三到五次，这就叫冲击合闸。在高压开关柜上直接操作。因为变压器在空载状态下投切时最大能产生两倍左右的过电压，这个过电压极易使变压器损坏，冲击合闸就是为了考核变压器能否经受这个过电压，检查变压器绝缘是否有薄弱点，以保证变压器今后运行更安全。重复多次，是为了保证一定能产生两倍左右的过电压。浮充floatingcharge浮充特性：蓄电池组是电力直流系统的备用电源。在正常的运行状态下，与直流母线相连的充电装置，除对常规负载供电外，还向蓄电池组提供浮充电流。这种运行方式称为全浮充工作方式，简称浮充运行.浮充是蓄电池组的一种供（放）电工作方式，系将蓄电池组与电源线路并联连接到负载电路上，它的电压大体上是恒定的，仅略高于蓄电池组的断路电压，由电源线路所供的少量电流来补偿蓄电池组局部作用的损耗，以使其能经常保持在充电满足状态而不致过充电。因此，蓄电池组可随电源线路电压上下波动而进行充放电。当负载较轻而电源线路电压较高时，蓄电池组即进行充电，当负载较重或电源发生意外中断时，蓄电池组则进行放电，分担部分或全部负载。这样，蓄电池组便起到稳压作用，并处于备用状态。浮充供电工作方式可分为半浮充和全浮充两种。当部分时间（负载较轻时）进行浮充供电，而另部分时间（负载较重时）由蓄电池组单独供电的工作方式，称为半浮充工作方式，或称定期浮充工作方式。倘全部时间均由电源线路与蓄电池组并联浮充供电，则称为全浮充工作方式，或称连续浮充工作方式。以浮充工作方式使用的蓄电池组，其寿命一般较全充放工作方式者要长，而且可改用较小些容量的蓄电池组来代替。这种浮充供电工作方式多用于发电厂的断电备用电源和电话局的电话正常供电电源。推力轴承和导轴承水轮机轴承分为：推力轴承和导轴承。导轴承是固定水轮机轴水平方向，防止其在水平方向摆动，受力方向在水平方向;推力轴承是承受水轮机转子重量的，受力方向在垂直方向。推力瓦是固定在机架上的，镜板是固定在推力头上的，瓦泡在透平油中，瓦上会有一层油膜，镜板压在推力瓦上（中间有层很薄的油膜，润滑的）。转子转动时，镜板随转子一起转动，和推力瓦上的薄油膜摩擦。以此实现转动部件和固定部件之间的衔接。根据推力轴承的位置，若推力轴承在上机架，则为悬式机组；若推力轴承在下机架，则为伞式机组。负序正序零序电流正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了（有时只有其中的一种），因此通过检测这两个不应正常出现的分量，就可以知到系统出了毛病（特别是单相接地时的零序分量）。下面再介绍用作图法简单得出各分量幅值与相角的方法，先决条件是已知三相的电压或电流（矢量值），当然实际工程上是直接测各分量的。由于上不了图，请大家按文字说明在纸上画图。从已知条件画出系统三相电流（用电流为例，电压亦是一样）的向量图（为看很清楚，不要画成太极端）。1）求零序分量：把三个向量相加求和。即A相不动，B相的原点平移到A相的顶端（箭头处），注意B相只是平移，不能转动。同方法把C相的平移到B相的顶端。此时作A相原点到C相顶端的向量（些时是箭头对箭头），这个向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，这就是零序分量的幅值，方向与此向量是一样的。2）求正序分量：对原来三相向量图先作下面的处理：A相的不动，B相逆时针转120度，C相顺时针转120度，因此得到新的向量图。按上述方法把此向量图三相相加及取三分一，这就得到正序的A相，用A相向量的幅值按相差120度的方法分别画出B、C两相。这就得出了正序分量。3）求负序分量：注意原向量图的处理方法与求正序时不一样。A相的不动，B相顺时针转120度，C相逆时针转120度，因此得到新的向量图。下面的方法就与正序时一样了。通过上述方法大家可以分析出各种系统故障的大概情况，如为何出现单相接地时零序保护会动作，而两相短路时基本没有零序电流。在这里再说说各分量与谐波的关系。由于谐波与基波的频率有特殊的关系，故在与基波合成时会分别表现出正序、负序和零序特性。但我们不能把谐波与这些分量等同起来。由上所述，之所以要把基波分解成三个分量，是为了方便对系统的分析和状态的判别，如出现零序很多情况就是发生单相接地，这些分析都是基于基波的，而正是谐波叠加在基波上而对测量产生了误差，因此谐波是个外来的干扰量，其数值并不是我们分析时想要的，就如三次谐波对零序分量的干扰。“速断保护”、“过流保护”过流就是过电流，如额定容量为1万千伏安，电压10000伏电流是1000安培，异常状态可以带到1200安培，但有一定的时间控制。如达1200安培，经过一定时间后，断路器跳闸，这种有时限的叫过流。过流保护分定时限过流保护和反时限过流保护。但事故短路电流达到设定值如2500安培，瞬间，断路器跳闸，叫速断。有关零序电流在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。如果在三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：Ia+Ib+Ic=I(漏电电流）。这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。产生零序电流的两个条件：1、无论是纵向故障、还是横向故障、还是正常时和异常时的不对称，只要有零序电压的产生；2、零序电流有通路。以上两个条件缺一不可。因为缺少第一个，就无源泉；缺少第二个，就