电气工程基本知识---工矿企业电气工程基本知识

1电气自动化专业知识2第一章工矿企业电气工程基本知识第一节供电系统基本知识1工矿企业对供电的要求1.1可靠性：工矿企业供电中断，不仅会影响产量，而且有可能发生人身事故或设备损坏，为保证供电的可靠性，供电电供应采两回路独立电源线路，它可以来自不同的变电所或同一变电所的不同母线，且电源线路上不得分接任何负荷，这样在一回路电源发生故障的情况下，仍应保证对生产用户的供电。1.2安全性：工矿企业生产环境复杂，自然条件多变，供电设备易损坏，可能造成触电及电火花引起火灾或爆炸事故，所以应采取防爆防触电、过负荷及过电流保护等一系列的技术措施，以确保安全供电。1.3技术合理性：在满足供电可靠与安全的前提下，还应保证供电质量，即供电技术合理良好的电能质量是指电压偏移不超过额定值的±5%，频率偏移不超过±（0.2~0.5）HZ。此外由于大功率整流和可控硅的应用使配电网中的谐波分量增加，可能造成电力电容器过负荷，所以必要时应采取相应技术措施，以保证供电质量。1.4经济性：在满足以上要求条件下，应力求系统简单，安装操作方便，减少投资和运行费用。2电力用户的分级按照对供电可靠性的要求不同，一般电力用户分为三级。2.1一级用户：凡突然停电会造成人身伤亡或设备损坏，长期才能恢3复生产或造成重大经济损失的为一级用户。2.2二级用户：凡突然停电会造成大量废品，生产系统紊乱，在经济上造成较大损失的为二级用户。2.3凡不属于一级、二级的均为三级用户。3电力系统的基本概念为使供电可靠经济合理，一般发电站将电能升压后，输送到用户一次变电所，将电压降至35~110kV的电能配合二次变电所，目前，我国已开始采用110kV电压直接输入企业的负荷中心，向企业供电。4电压系统的电压等级电气设备的额定电压（又称标称电压）是能使变电器，电动机等设备正常运行时，获得最佳技术经济效果的电压。电气设备的额定电压在我国已统一标准化，国家标准GB156-80具体规定了3kV以下的电气设备与系统额定电压等级。5变电所和变压器变电所的主结线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线所组成，用以接受和分配电能，是供电系统的部分。6供电系统功率损耗当电流流过高线路和变压器时，就要引起有功功率和无功功率的损耗，三相供电线路的最大三相有功功率损耗和三相无功功率的损耗与线路每相电阻、线路每相电抗、系统的额定电压、线路的计算负荷有关。变压器的功率损耗包括磁（铁）的损耗和电（铜）的损耗。变压器的总无功功率损耗与变压器的负荷率、变压器的额定容量和额定电流、变压4器实际最大负荷时的视在功率和电流，变压器空载有功损耗、变压器短路损耗、变压器的空载无功损耗、变压器的激磁电流、变压器的电势、变压器额定负荷下线组中的无功损耗有关。为了提高电能的最大限度的利用率，降低成本，所以应提高有功功率因数，降低无功功率因数。其方法是：6.1正确选择电气设备：选用气隙小、磁阻小的设备，如选用鼠笼式电动机。6.2同容量下选择磁路体积小的电气设备。6.3电机、变压器的容量选择要合适。6.4不需要调速、连续运行时的大容量电机，尽量选用同步电动机。6.5合理调度生产工艺流程，限制电机空载运行。6.6并联电容器，提高有功功率因数。7短路电流供电系统中，出现次数的较多的严重故障是短路。所谓短路是指供电系统中不等电位的导体在电气上被短接，如相与相之间、相与地之间的短接等。7.1短路原因：电气设备载部分绝缘损坏，绝缘老化，过电压，机械损伤等7.2短路的种类：三相短路、两相短路、两相接地短路、两相短路、单相接地短路。7.3短路的危害：发生短路时，系统中总阻抗大大减小，短路电流非常大（可达几万安5抗以上）烧坏电气设备，可以干扰通讯，危及人身安全。第二节高压电器高压电器对电能起着接受、分配、控制与保护等作用，主要有断路器、负荷开关、隔离开关，熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。1高压断路器断路器是电力系统中最重要的一种电器，在正常情况下，用来分合电路，在故障时通过断电保护装置使其自动而快速的将故障点切除，以保证系统的安全运行，断路器按采用灭弧介质不同分为油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器和真空断路器等。充填六氟化硫气体应具备如下技术条件：空气（N2+O2）≤0.05%四氟化硫≤0.05%水分≤8ppmPH值≤0.3ppm可水解氟化铜≤1.0ppm矿物油≤10ppm纯度≥99.8%生物毒性试验无毒2负荷开关：具有简单的灭弧装置，能开断负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流，从而起到断路器的功能。3隔离开关：是常用的一种电器，主要作用是：63.1隔离电源，使回路中有明显的断口，以保证线路及检修时人身安全。3.2转换线路，增加线路联络的灵活性。3.3隔离开关没有灭弧装置，一般不能用于分、合负载电流，但可用于切断小电感电流和小的电容电流。4熔断器：是一种最早的保护装置，构造简单，便宜。用于过流保护。5互感器：用于测量电压、电流的变换器。根据二次回路的继电器测量仪表及检视装置的需要而设置。6电抗器：限流电抗器是一种无铁芯的电抗线圈，其作用是：6.1将短路电流限制在预定的范围内，以保证短路时系统的正常稳定性。6.2提高变电所在短路时母线电压，以保证对非故障线路的线续供电。7避雷器：是保护电气设备绝缘免遭过电压损坏的一种电器，分避雷针和避雷器两种。7.1单支避雷针保护范围rx=(h-hx)P=haP当hx≥h/2时rx=(1.5h-2hx)P当hxh/2时hx—被保护高波rx－hx水平面的保护半径，ha－避雷针P－高度影响系数，当h≤30m时，P=1120m≥h30m时，P＝5.5ˬn7.2避雷器：分管型避雷器和阀型避雷器两种管型避雷的上限电流决定于管子的机械强度，下限电流与电弧和管壁7接触的紧密程度有关（即与管子内径大小有关），它是自能灭火的避雷器。阀型避雷器是由火花间隙和阀片组成。当过电压大于避雷器的冲击放电电压时，火花间隙被击穿，使阀处上的外加电压升高。使高压引波电流经阀片迅速泄漏入地。第三节保护接地1保护接地的作用为了防止电气设备漏电而危及人身安全，要求带电设备的金属外壳必须可靠的接地。分为水平接地和垂直接地两种。2接地电阻值计算应符合专业要求或规范要求。第四节工矿企业电气工程施工及验收规范1电气装置安装工程电气设备试验标准《GB50150-91》2电气装置安装工程高压电器施工验收标准《GBJ147-90》3电气装置安装工程电缆线路施工验收规范《GB50168-2006》4电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范《GB50171-92》5电气装置安装工程接地装置施工及验收规范《GB50169-92》6建筑电气工程施工质量验收规范《GB50303-2002》第二章电气装置安装工程质量控制第一节电气装置安装工程主要内容包括：电缆敷设工程、盘柜安装、接地装置和避雷带（网）安装、管配线、照明开关/插座/配电箱安装、变电设备（变压器）安装、受电设备（电动机）安装、架空线路及杆上设备安装。8第二节电气装置安装施工规范、验收标准、调试主体资质1工程设计文件（施工图纸）2《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-20023《石油建设工程质量检验评定标准》SY4030.2-934“电气试验证书”发证机关：黑龙江省电力工业局5避雷、接地电阻试验资质：大庆市防雷减灾办公室受权单位第三节电气装置安装工程质量保证实施工作流程1建议实施工程质量监理2工程监理工作流程：2.1施工准备阶段监理应控制的主要内容：2.1.1审核专业施工单位资质（包括试验单位）是否满足本工程电气专业施工要求；2.1.2检查施工单位报验的特殊工种人员名单及操作证件，上岗施工人员必须持证上岗；2.1.3熟悉设计图纸要求，协调解决本专业与其它专业施工之间的矛盾；2.1.4审查施工单位编制的施工技术措施是否满足施工要求；2.1.5认真核查工程设备、构配件、材料进场检查验收，检查施工机具、仪器、仪表是否满足施工要求。2.2电气安装工程程序及质量控制点2.2.1电缆敷设工程检查缆线型号、规格、材质、技术文件报监理认可后方可进场施工→室外直埋电缆深度及铺砂、盖砖符合设计及规范要求→电缆敷设时环境温度9应符合规范要求→回填土前必须经监理认可才能隐蔽→工程施工记录2.2.2盘柜安装工程甲方、乙方、监理共同检查产品质量、型号规格、材质符合设计要求，技术文件齐全→柜内压线值量符合规范要求→检查在座型钢质量应符合设计要求→盘柜安装水平度、垂直工偏差符合规范、标准要求→施工资料报监理审查确认。2.2.3接地装置和避雷带（网）安装工程接地装置和避雷带（网）安装方式必须符合设计要求→接地电阻试验应符合设计要求，电阻试验单位人员必须持证上岗操作→设备接地分支线必须与接地干线相连，严禁串联→扁铁与接地之间应三面施焊，扁钢与扁钢搓接长度应大于2倍扁铁宽度→接地装置埋深应大于600mm→监理验收确认后隐蔽→施工资料报监理认可。2.2.4管配线检查施工用管线型号、规格、材质应符合设计要求，暗配管时埋深不小于15mm、管内不得有接头，隐蔽之前报监理认可。2.2.5照明开关、插座、配电箱安装安装的照明开关/插座/配电箱/灯具型号、规格、防爆等级必须符合设计要求，工程质量应符合设计要求。2.2.6变配电设备安装工程变压器外观良好，无渗漏，资件无裂纹。变压器必须经过实验合格后方可安装，变压器、相序必须经过校验合格后方可并列运行，承报施工资料，报监理确认。102.2.7受电设备安装及调试可接近的裸导体必须良好接地，绝缘电阻测试应大于5MΩ，空载试运2小时，各参数应满足要求。2.2.8架空线路及杆上设备安装电杆坑、接线坑深度应符合设计要求，验收后方可立杆。导线弧垂应设计及规范要求。接地电阻应符合设计要求。所有高压主件必须经过高压测试合格。高压系统的安全距离应大于300mm。隔离开关操作灵活，同期性好，开距大于200mm，操作机构必须良好接地。第四节电气安装工程过程质量控制重点电缆敷设，电缆电气性能试验，接地体安装及电阻测试，封盘前电气性能检查，高压试验及相序校验，电机试运。第三章自控仪表安装工程基本知识第一节测量误差的基本概念1为什么测量结果都有误差当我们进行任何一个测量时，由于测量设备、测量方法、测量环境人的观察力等，都不能做到完善无缺，而使测量结果受到歪曲，表现为测量结果与待术量真实值之间存在一定的差值，这个差值就是测量误差，这一规律在测量结果中，普遍存在，故测量结果都带有误差。2误差的概念112.1误差、相对误差和修正值测量结果与该量真值（真实大小）之间的差异叫测量误差。误差＝测量值－真实值误差与真实值之比称为相对误差，即：相对误差＝误差／真实值≈误差／测量值测量值加修正值可得真实值，即：测量值+修正值＝真实值2.2真实值的意义，应用中如何选择。所谓真实值是指在某一时刻，某一位置或状态下，被测物现量的真正大小，应根据所测误差的需要，用尽可能近于真实值的数值来代替真实值，如仪表指示值加上修正值后，就可做为真实值。又如标准器与被检器的误差相比，前者为后者的1/3～1/10时，则可认为前者是后者的真实值。2.3仪表示值误差，示值相对误差，示值引用误差，精度级别的表示或仪表示值误差＝指示值－计量检定值仪表示值相对误差＝仪表示值误差／指示值仪表引用误差＝仪表示值误差／仪表量程值仪表各刻度中，引用误差最大的一个百分数的分子，称为仪表精度级别，例如：某电压表刻度0～10伏，在5伏处计量检定值为4.995伏，则在5伏处仪表示值误差，示值相对误差、示值引用误差为：仪表示值误差＝5－4.995＝0.005伏仪表示值相对误差＝0.005/5＝0.1%12仪表示值引用误差＝0.005/10＝0.05%又如：0.1级量程为10安的电流表，经检定最大示值误差为8毫安，问此电流表是否合格？解：电流表允许的最大引用误差为0.1%，允许的最大示值误差为10×0.1%＝0.01安（10毫安）8mA10mA，所以该电流表合格。2.4绝对误差和相对误差对相对误差而言，误差也叫绝对误差，但具有大小与符号（+、－）