工厂配电知识及电子元器件知识简介

电子类工厂配电系统及设备维修简介一、电力系统简介1.供电系统结构概述所谓电力系统就是各种类型发电厂中的发电机、升压和降压变压器、输电线路以及各种用电设备联系在一起构成的统一整体。该系统起着电能生产、输送、分配和消费的作用。电力系统通常由许多发电厂并列起来组成。电力系统按供电范围的大小和电压等级的高低，可将电力网分为地方电力网、区域电力网和超高压输电网三种类型。一般情况下，地方电力网电压不超过35kV，区域电力网电压为110～220kV，电压为330kV及以上的为超高压远距离输电网。发电厂通常建立在距离一次能源丰富或传输便利的地域，与电力用户有一定的距离。为了经济、可靠、快速地把电能从发电厂输送至用户，必须经过变电所升高电压，因此，升压变电所一般安装在发电厂中，不另设变电所。由于高压危险，距离用户较近时须把传送的高压降低，降压变电所的作用就是在传递电能的同时降低电压。所以，变电所是电力供应的中间转运站，用来提高或降低电压，向用电单位输送和分配电能。从规模上分，变电所有枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所。枢纽变电所的一次电压（输入端电压）通常为330kV和500kV，二次电压（输出端电压）为220kV或110kV。地区重要变电所的一次电压通常为220kV和330kV，二次电压为110kV、35kV或10kV。一般变电所的一次电压大多为110kV，二次电压为10kV或以下等级。一般变电所均设在负荷中心，尽可能靠近用户，如果变电所远离用户，不仅电能损耗大，造成用户端电压不足，而且极易使电源频率不稳定而影响供电质量。2.电力系统的额定电压国家规定：电力网的额定电压分有500KV、220KV、110KV、63KV、35KV、10kV。为保证电力设备端电压不超过额定电压的±5%，通常允许发电机额定电压比电网额定电压高5%，末端受电变电站端电压比电网额定电压低5%。目前我国电力系统中，220KV及其以上电压为输电电压，用来完成电能的远距离输送，多用于大型电力系统的主干线；110KV及以下电压，一般为配电电压，完成对电能进行降压处理并按一定的方式分配至电能用户，多用于中、小型电力系统的主干线，也可用于大型电力系统的二次网络；35～110KV配电网为高压配电网；10～35KV配电网为中压配电网；1KV以下为低压配电网。一般工厂内部多采用6～10KV的配电电压。从技术经济指标来看，最好采用10KV。按照电力行业标准DL408-1991《电力安全工作规范（发电厂和变电所电气部分）》规定：低压：指设备对地电压在250V及250V以下；高压：指设备对地电压在250V以上。额定电压是用电设备、发电机和变压器正常工作时具有最好技术经济指标的电压。在同一电压等级下，各种设备的额定电压并不完全相等。目前额定电压大体分为三类：第一类：100V以下额定电压，用于蓄电池和安全照明用具等电气设备。第二类：大于100V、小于1000V的额定电压，用于一般工业和民用电气设备。第三类：1000V以上的额定电压，用于高压电气设备。二、工厂供配电系统的组成1.简介工厂供配电系统是电力系统的终端网路，它是由工厂总降压变电所、配电所、车间变电所、低压用电设备和高压用电设备通过线路联接构成的整体。工厂供配电系统是由工厂总负荷量的大小、各个车间的分布、工厂与供电电源之间的距离以及地区电网的供电条件等综合因素决定的，并非是固定不变的。对于生产设备向大型发展，各个车间日益集中的大型工业企业，近年来采用了高压进线电压和厂区配电电压合一的供电方式。它是将35～110KV甚至220KV的进线直接深入到各个负荷中心，再降压至6～10KV，这种做法减少了电能中转的环节，经济效果好，同时便于工厂供电系统的扩建。工矿企业用户的供配电电压有高压和低压两种，高压供电通常指6～10KV及以上的电压等级。中、小型企业通常采用6～10KV的电压等级，当6KV用电设备的总容量较大，选用6KV就比较经济合理；大型工厂宜采用35～110KV电压等级，以节约电能和投资。低压供配电是指采用1KV及以下的电压等级。380/220V电压等级多作为工厂的低压配电电压，在某些特殊场合，例如矿井下，因用电负荷往往离变配电所较远，为保证远端负荷的电压水平，要采用660V电压等级。2.配电所、变电所配电所：对于大中型工厂，由于厂区大、负荷分散，常设置一个或一个以上的配电所。配电所的作用是在靠近负荷中心处集中接受6～10KV电源提供的电能，并把电能重新分配，给各车间变电所或6～10KV用电设备使用。变电所：一个生产厂房或车间，视具体情况可设置一个或几个车间变电所。几个相邻且用电量都不大的车间，也可共用一个车间变电所。车间变电所的作用是将6～10KV的电源电压降至380/220V电压，由380/220V低压配电盘分送至各个低压用电设备，低压配电线路电压为380/220V。3.工厂供配电系统的构成供配电系统一般由电力变压器、配电装置、保护装置、操作机构、自动装置、测量仪表及附属设备构成。电力变压器可将一种电压的电能转变为另一种或几种电压的电能供给用户。变电所或配电房中的电力变压器，通常是将高压电能转变为低压电能，配电给用电设备。供配电系统中的保护装置也属于配电装置，按其工作电压的不同又可分为高压配电装置和低压配电装置。在工厂供电系统中，通常将用电设备分为一次设备和二次设备。主电路中的设备都是一次设备，而测量仪表、控制及信号设备、继电保护装置、自动装置等称为二次设备。在电力变压器将380/220V低压送到生产车间后，经由车间配电箱再分配输送至各条生产线的用电设备上。生产车间一般按其整个车间的总功率来配置配电箱开关的容量大小。车间内的配电箱配置基本由工厂根据自身情况来设置。如车间规模大，配电箱往往会设置多个。整个车间的配电系统主要由总配电箱、各线体的分配电箱、配电盒、用电设备组成。由变压器送入的380/220V电压经总配电箱分配至线体的分配电箱，再由分配电箱输送至配电盒，最后送至用电设备上；也可由线体配电箱直接送至设备。配电柜内最主要的工作部件为空气开关，它是在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能在线路发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护，因采用空气作为灭弧介质，所以称为空气开关。其基本结构及原理简介如下：自动空气开关由操作机构、触点、保护装置（各种脱扣器）、灭弧系统等组成，动、静触头及触杆设计成平行状，利用短路产生的电动斥力使动、静触头断开，分断能力高，限流特性强。空气开关内部比较精密，原理却甚为简单。它在进线和出线间串了个10几20圈的电感，电流足够时吸合带动机械杠杆而动作保护。比较安全又不用换保险，因此得到广泛应用。空气开关是用来做电路保护的，一旦出现短路事故就会断开电路，因为其基本原理是短路电流远大于正常负载电流，短路电流导致脱扣器脱扣，动触头在弹簧作用下与静触头分开，使得电路断开。短路电流如何导致脱扣器脱扣，有多种实现方式，一般是采用电磁铁的原理实现的，线圈中经过负载电流时候电磁铁吸力小，经过短路电流时候吸力足以使衔铁动作，带动脱扣器脱扣。短路时，静触头周围的芳香族绝缘物气化，起冷却灭弧作用，飞弧距离为零。空气开关的主触点是靠手动操作或电动合闸。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，也可推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也会使自由脱扣机构动作。车间内配电箱设置需注意的问题：1.配电柜的总功率应大于该配电柜所带负载的功率。如果负载功率大于配电柜的额定功率，则意味着配电柜会超载，容易出现跳闸断电等事故。2.配电柜开关配置时要遵循以下原则：上一级开关的额定电流一定要大于下一级开关的额定电流。否则会出现发生事故时局部线路未跳闸而总线路跳闸情况。这样会导致损失情况扩大。每条线路需使用的额定电流是由公式计算出的，并不是简单地将各设备额定电流相加。典型案例：某车间3号生产线新近安装了一台检测设备T。一天，T设备在运行时，发生了3号线和T设备同时停电的情况。经电工查看，原来3号线总配电箱和T设备的配电盒均由车间内5#配电柜的某个开关引出，该空气开关事发时跳闸。之后不久又发生一次跳闸事故。而3号线在未安装T设备时从未发生过跳闸事故。后经仔细检查，5#配电柜的空气开关其额定电流为120A，而T设备的配电盒内空气开关其额定电流为200A。也就是说，T设备的开关额定电流值高于上一级开关的额定电流值。当T设备过载时，本应该T设备所接的配电盒开关跳闸，但因其所配开关保护电流过大，导致其未跳闸，而是上一级开关跳闸，从而使得相邻的3#生产线出现停电事故。三、电子元器件基本知识1.电阻电阻是电子电路中应用最广泛的基本元器件之一，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其性能的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。电阻（Resistor，通常用“R”表示），是指在电路中对电流有阻碍作用并且造成能量消耗的元件。电阻的主要作用为分流、限流、分压等。电阻按照其特性结构可分为固定电阻、可变电阻、敏感电阻：有热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻等。电阻的主要性能参数为阻值，单位为欧姆（Ω）。2.电容电容（Capacitor，通常用“C”表示）是由两个相互靠近的金属电极板，中间夹一层电介质构成的。电容从物理学上讲，是一种静态电荷存储介质。电容值（或称电容量）则是表征电容器容纳电荷本领的物理量。电容的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容的主要作用为储存电荷及阻直流、通交流。电容种类繁多，主要采用按介质材料分类，有如下几种：a.有机介质：复合介质、纸介质、塑料介质（涤纶、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯）、薄膜复合。b.无机介质：云母电容、玻璃釉电容（圆片状、管状、矩形、片状电容、穿心电容）、陶瓷（独石）电容。c.气体介质：空气电容、真空电容、充气电容。d.电解质：普通铝电解、钽电解、铌电解。电容的主要性能参数有：容值、额定电压、漏电流和绝缘电阻。容值的单位为法拉（F），常用单位为皮法（pF）、微法（uF）。3.电感电感（Inductor，通常用“L”表示）是由导线在绝缘管上单层或多层绕制而成的,导线彼此互相绝缘,而绝缘管可以是空心的,也可以包含铁芯或磁粉芯。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感。电感的主要作用（1）作为线圈：主要作用是滤波、聚焦、偏转、延迟、补偿、与电容配合用于调谐、选频、震荡。（2）作为变压器：主要用于偶合信号、变压、阻抗匹配等。电感的分类方法很多，主要有以下几种：a.按电感形式分类:固定电感、可变电感、微调电感。b.按导磁体性质分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。c.按工作性质分类:天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。d.按形状分：线绕电感（单层线圈、多层线圈及蜂房线圈）、平面电感（印制板电感、片状电感）。e.按工作频率分类：高频线圈、中频电感、低频线圈。f.按功能分类：振荡线圈、扼流圈、耦合线圈、校正线圈和偏转线圈。电感的主要性能参数有：标称电感量、分布电容、直流电阻。电感量的单位为亨利(H)。分布电容和直流电阻越小越好。4.二极管二极管（Diode，通常用“D”表示）是一种具有单向导通、反向截止，只能往一个方向传导电流的电子器件。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。二极管的分类（1）按照所用的半导体材料分：锗二极管（Ge管）、硅二极管（Si管）（2）根据用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、限幅二极管。二极管的主要性能参数有：最大整流电流：是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。最高反向工作电压：加在二极管两端的反向电压高到一定值时，