浙江省公共基础知识知识点：电气基础知识

第一章 电力系统的基本知识 第一节 电力系统 一、 我国电力的主要来源 电力是现代工业的主要动力。现阶段我国电力的主要来源： ⑴火力发电。以煤和石油为燃料。 ⑵核能发电。核燃料在反应堆中的裂变反应所产生的热能来生产高压高温蒸汽。 ⑶水力发电。自然水力资源。 ⑷风力发电。自然风力资源。 ⑸其它（利用太阳能、海洋的潮汐发电等） 电力系统的组成：发电¬—升压—输电—变电—配电。 电力系统是有发电，送变电，供配电和用户单位组成。通常把送电，变电，配电称为电力网。电力网分为：输电网和配电网。 输电网是将发电厂，市中心变电所和特殊用户连接起来的送电网络。是电力网的主骨架。 配电网是向各种用户输送电能。输电网有高压网指电压等级在110千伏及以上，中压网是指电压等级在35千伏，10千伏，6千伏，3千伏，低压是380伏和220伏之分。 我国发电机的电压等级为：6.3kV，10.5kV，最大不超过20kV。主要原因是发电机是转动部件制造方面有绝缘等级上的限制。所以需要升压变压器来提升输送电压。输送的电压越高，输送的能力就越强，线损就越小，输送距离就越远。我国目前最高的输电电压等级是500千伏。而750千伏，1000千伏正在架设中。现在特高压输电是当今世界上的输电新技术。 三、供电的基本要求： ⑴安全。在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身和设备事故。 ⑵可靠。应满足各级电力负荷的需要，保证供电的质量和可靠性。 ⑶经济。供电系统要投资少，运行费用低，并尽量减少有色金属消耗量。 ⑷合理。应合理地处理好局部和全局、当前和长远的关系。 电能质量：主要包括电压质量和频率质量二部分。 电压允许偏差的三个层次； 35千伏及以上的高压供电是额定值的±5% 10千伏及以下的三相供电是额定值的±7% 220伏单相供电是额定值的+7%，-10% 频率允许偏差：电网装机容量大于等于300万千瓦。允许频率偏差±0.2赫兹。以下者为±0.5赫兹。 波形：要求电网电压正弦波形畸变率不超过1.5%~5%。 四、电力负荷的分级： 按重要性和中断供电在政治上和经济上所造成的影响或损坏的程度，可分为三级： ⑴浙江省公共基础知识知识点一级负荷：突然停电，将会造成人员伤亡，或主要设备将遭受损坏且长期难以修复，或对国民经济带来巨大损失的。 ⑵二级负荷：突然停电，将会造成大量产品（或工件）报废，或致使复杂的生产过程出现长期混乱，或因处理不当而发生人身和设备事故，或致使生产上遭受重大损失。 ⑶三级负荷：除一、二级负荷以外的其他用户，均属三级负荷。 五、宁波电网概况 至2006年末，宁波电网拥有110千伏以上变电所125座，变电容量近1900万千伏安，输电线路长度近3900公里，基本形成了以500千伏为骨干，220千伏为支撑，110千伏相配套的配置优化、装备先进、安全可靠的现代化地区电网。2006年全社会用电量314亿千瓦时，全市最高负荷526万千瓦时。 其中500千伏变电所3座，主变7台，容量525万千伏安；220千伏变电所21座，主变43台，容量672万千伏安；110千伏变电所101座，主变175台，容量7016万千伏安;大用户220千伏变电所1座，主变1台，容量5万千伏安；大用户110千伏变电所15座，主变30台，变电容量95.60万千伏安；全市（包括大用户）110千伏及以上变电所容量2007.20万千伏安。 500千伏线路15条，线路长度580.75公里;220千伏线路63条，线路长度1325.85公里;110千伏线路241条，线路长度1988.54公里。全市110千伏及以上输电线路317条，线路长度3895.14公里。 宁波电网6000千瓦及以上地方电厂总装机容量为132.164万千瓦，全年发电量70.93亿千瓦时。其中：自备电站机组容量为53.14万千瓦，占总装机容量的 40.21%；公用电厂机组容量79.024万千瓦，占总装机容量的 59.79%。 六、宁波主力发电厂介绍 1、北仑发电厂 北仑发电厂地处浙江宁波市经济技术开发区，是我国第一个利用世界银行贷款建设的火力发电厂，现总装机容量为3000MW，年设计发电量165亿千万时，是华东电网主力发电企业。北仑发电厂工程分两期建设，总投资148.8亿元。 一期工程2×600MW亚临界燃煤机组，于1988年1月开工建设，1994年11月建成投产。二期工程3×600MW亚临界燃煤机组，于1996年6月开工建设，2000年9月建成投产。目前，国电北仑三期扩建2×1000MW超临界燃煤机组工程已于今年7月获得国家发改委核准，计划于年底开工，2009年投产，并同步配套建设烟气脱硫和脱硝设施。届时，国电浙江北仑发电厂总装机容量为5000MW将再次成为全国最大的火力发电企业。 北仑电厂 中央控制室 600MW汽轮发电机组 2、镇海发电厂 镇海发电厂是国家“六五”和“七五”期间重点建设项目，由国家计委和水电部批准建设。工程于1977年3月破土动工，1990年6月全部建成投产，总装机容量1050MW，其中两台为125MW燃油发电机组，四台200MW燃煤发电机组。镇海发电厂是浙江省首座装机容量超百万千瓦的大型火力发电厂，成为华东电网主力发电厂之一。 为增加华东电网的调峰能力镇海电厂于1995年建成三台100MW燃油联合发电机组。 随着电力新的发展，建设环保型企业。总投资逾26亿元的镇海电厂油改气工程巳经完成。将二台125MW燃油机组改建成两台300MW级燃气联合发电机组。 使全厂装机容量达到了1700MW。 夜景 汽轮机检修 中央控制室 3、国华宁海发电厂 国华宁海电厂位于浙江省宁波市宁海县强蛟镇。建设规模为一期四台600MW燃煤发电机组，二期两台100MW超临界机组，选用国产主机设备。一期主体工程于2003年11月27日正式开工，2006年11月20日全部建设投产，工程总造价85.5亿元。二期工程于2006年12月28日正式开工，计划2009年实现双投。到时总容量为4400MW。（全部国产机组） 国华宁海电厂 汽轮机转子 安装中 中央控制室 我公司一期工程 高、低压配电室 4、北仑区110KV以上电网地理接线示意图 第二章 三相交流异步电动机及控制 第一节 三相交流异步电动机的构造和原理 （1）．笼形转子异步电动机 （2）．基本公式 n0—同步转速，即旋转磁场的转速。 n0＝ f—电流的频率；　p—磁极对数； 　nM—转子转速。 Δn＝n0－nM —转差 s＝ ＝ —转差率 Δn＝s n0 nM＝n0－Δn＝n0－s n0 ＝n0（1－s）＝ (1－s) p 2p n0 nM Δn s 备 注 1 2 3000 2900 100 0.033 5.5～7.5kW 2930 70 0.023 11～18.5 kW 2970 30 0.01 45～160 kW 2 4 1500 1460 40 0.027 11～15 kW 1470 30 0.02 18.5～30 kW 1480 20 0.013 37～315 kW 3 6 1000 960 40 0.04 3～5.5 kW 970 30 0.03 7.5～30 kW 980 20 0.02 37～250 kW （3）．旋转原理 (4) 三相交流异步电动机的能量传递 异步电动机的转子是依靠电磁感应(转子绕组切割旋转磁场)而得到能量的，如图2(a)所示。所以，其能量是通过磁场来传递的。传递过程如图2(b)所示, 可归纳如下: 图2 异步电动机的能量传递 (a) 从输入的电功率P1中扣除定子侧损失(定子绕组的铜损pCu1和定子铁心的铁损pFe1)后，便是通过磁场传递给转子的功率，称为电磁功率，用PM表示: (b) 转子得到的电磁功率PM中扣除转子侧损失(转子绕组的铜损PCu2和转子铁心的铁损PFe2)，便是转子输出的机械功率P2: (5) 三相交流异步电动机的起动特性： 异步电动机的起动特性主要涉及到两方面的问题。一是起动电流，二是起动转矩。当异步电动机接通电源开始起动瞬间，由于转子还是静止的，故旋转磁场的转速和转子绕组有着最大的相对运动，使转子绕组的感应电势最大。因此转子电流也很大。异步电动机定子电流是随着转子电流的变化而相应的变化。所以定子电流也很大，一般可达额定电流的4-7倍。这样大的起动电流对电机是有很大影响的。首先使供电线路产生线路压降，影响电源电压。特别是大功率电动机，电压下降更为明显。起动转矩则恰恰相反，在起动电流很大的情况下，起动转矩较小。电动机的转矩与电压平方成正比，如果电压下降严重时，不仅使该台电动机起动困难而且将使线路上所带的其它电动机因电压过低而转矩过小，影响电动机的出力，甚至使电动机自行停下来。另外，过大的起电流将使电动机以及线路产生能量损耗。为了限制起动电流，提高起动转矩，应根据具体情况采取相应的起动方法。三相交流异步电动机大体上有四种起动方法：①直接起动：就是电动机在全电压下起动。电动机能否直接起动主要取决于电网容量的大小，同时与电动机的型式、起动次数和电网上其它用户允许电动机起动干扰的程度有关。由于采用直接起动具有设备简单、投资少、起动时间短、起动转矩大等优点，在电源容量足够大的条件下，一般优先采用直接起动的方法。②降压起动：将电动机通过一定专用设备，使加到电动机上的电源电压降低，以减小电动机的起动电流。待电动机的转速达到或接近额定转速时，再将电动机通过控制设备换接到额定电压下运行。降压起动虽然可以减小起动电流，但同时也使电动机的起动转矩减小了，因此多用于电动机的空载或轻载起动。③在转子回路中串入附加电阻起动。适用于绕线式异步电动机，它既可以减小起动电流，又可以使起动转矩增大。④变频。 (6) 三相交流异步电动机的控制： （6）．电动机保护： 电动机过载的基本特征是温升超过额定温升。因此，从根本上说，对电动机进行过载保护的目的，是使电动机不因过热而烧坏。 （7）、电动机的运行 1. 电动机起动前应检查机上有无杂物，有人在工作。所带动机器是否准备好。该关阀门要关好，电动机必须轻载起动。凡能盘车的机槭必须进行盘车，以证实定转子不相摩擦。 2. 在额定环境温度下可按电动机铭牌上规定的电流参数运行，正常情况下不允许过负荷运行。 3. 电动机禁止连续起动，一般冷态下允许起动2~3次。热态下允许起动1次。 4. 电动机运行中外壳最高允许温度：防爆型电动机900C 5. 电动机运行中轴承最高允许温度：防爆型电动机900C （滚动轴承） 6. 电动机运行时振动不得超过下列数值： 额定转速（转/分） 3000 1500 1000 750及以下 振动值（双振幅）（亳米） 0.66 0.10 0.13 0.16 （8）．变频器简介 一、如何实现交流异步电动机的调速： n0＝ (1－s) 1．逆变器件的条件 （1）能承受足够大的电压和电流。 （2）允许长时间频繁地接通和关断。 （3）接通和关断的控制必须十分方便。 2．逆变器件的发展 （1）起步始于晶闸管 （2）普及归功GTR（BJT） （3）提高全靠IGBT 二、 频率给定的方式与选择 (1) 给定方式的基本含义 要调节变频器的输出频率，必须首先向变频器提供改变频率的信号，这个信号，称为频率给定信号，也有称为频率指令信号或频率参考信号的。所谓给定方式，就是调节变频器输出频率的具体方法, 也就是提供给定信号的方式。 (2) 面板给定方式 通过面板上的键盘或电位器进行频率给定(即调节频率)的方式，称为面板给定方式，面板给定又有两种情况如图1所示: (a) 键盘给定频率的大小通过键盘上的升键和降键来进行给定。键盘给定属于数字量给定，精度较高。 (b) 电位器给定部分变频器在面板上设置了电位器，如图1(a)所示。频率大小也可以通过电位器来调节。电位器给定属于模拟量给定，精度稍低。 图1频率的面板给定方式 多数变频器在面板上并无电位器，故说明书中所说的"面板给定"，实际就是键盘给定。 变频器的面板通常可以取下，通过延长线安置在用户操作方便的地方，如图2所示。 图2面板遥控给定 此外, 采用哪一种给定方式, 须通过功能预置来事先决定。 (3) 外部给定方式 从外接输入端子输入频率给定信号，来调节变频器输出频率的大小，称为外部给定，或远控给定。主要的外部给定方式有: (a) 外接模拟量给定 通过外接给定端子从变频器外部输入模拟量信号(电压或电流)进行给定，并通过调节给定信号的大小来调节变频器的输出频率。 模拟量给定信号的种类有: •电压信号 以电压大小作为给定信号。给定信号的范围有:0~10V、2~10V、0~±10V、0~5V、1~5V、0~±5V等。 •电流信号 以电流大小作为给定信号。给定信号的范围有:0~20mA、4~20mA等。 (b) 外接数字量给定 通过外接开关量端子输入开关信号进行给定。 (c) 外接脉冲给定 通过外接端子输入脉冲序列进行给定。 (d) 通讯给定 由PLC或计算机通过通讯接口进行频率给定。 第三章 电气安全技术知识与安全装置 第一节 电流对人体的伤害作用 一、 电流对人体的伤害 1、 电击：是电流通过人体内部，直接造成对内部组织的损害，也是最危险的触电伤害。由于电击时电流从身体内部通过，故触电者大都外伤并不明显，多数只留下几个放电斑点，这是电击的一大特征。直接经过神经组织中枢或心脏时，造成呼吸困难或心脏麻痹而死亡。 2、 电伤：是电流直接或间接造成对人体表面的局部损伤。包括灼伤、电烙印和皮肤金属化等。 电击多发生在低压系统。事故也以低压系统为多。 二、 电流对人体伤害程度的影响因素。 1、 电流大小的影响。 ⑴感知电流：使人体有感觉的最小电流。成年男性约为1.1mA，成年女性约为0.7mA；对于直流电约为5mA。 ⑵摆脱电流：能自行摆脱带电体的最大电流。成年男性约为16mA，成年女性约为10mA；对于直流电约为50mA。 ⑶致命电流：人体发生触电后在较短时间内危及生命的最小电流。一般情况下通过人体的工频超过50mA时，心脏就会停止跳动。当电流大于30 mA时才发生心室颤动的危险。 2、 电流持续时间的影响。 3、 电流途径的影响。 4、 电源频率的影响。 5、 电压高、低的影响。 6、 人体电阻及健康状况的影响。（人体电阻约为1000Ω~3000Ω） 第二节 人体触电的方式 一、 直接接触触电：特点是人体的接触电压就是设备的工作电压，人体触及带电体造成的故障电流，就是人体的触电电流。发生原因：误碰或接近带电设备和停电检修作业时，未按规定装设临时接地线，因突然来电造成触电。 1、 单相触电 2、 两相触电 二、间接接触触电 1、跨步电压触电 2、接触电压触电 3、感应电压触电 4、剩余电荷触电 5、静电触电：具有电压很高、能量不大、静电感应和尖端放电等特点。要注意二次伤害。 三、触电事故的一般规律 1、6~9月触电事故多。 2、低压设备触电事故多。 3、携带式设备和移动式设备触电事故多。 4、电气连接部位触电事故多。 5、冶金、矿业、建筑、机械行业触电事故多。 6、中、青年工人，非专业电工，合同工和临时工触电事故多。 7、农村触电事故多。 8、错误操作和违章作业造成的触电事故多。 第三节 触电防护技术 一、 人身触电事故的三个基本因素： 1、 人体构成了闭合电路的一部分，使人体的一部分相当于电路中的负载阻抗。 2、 在人体的某两个部位之间施加了一个足以危及人身生命安全的接触电压。 3、 在一个持续时间间隔内，有一个足以危及人身安全的电流值（致命电流）通过人体。 人身触电一般分为直接接触和间接接触两类。防护相应归纳为直接接触防护和间接接触防护两个方面。 二、 直接接触触电的防护 1、 利用绝缘材料的安全防护。 2、 利用屏护的防护 3、 间距防护。（安全距离） 4、 采用安全电压防护。（我国规定的安全电压等级为42、36、12、6V5种。）当设备采用超过24V安全电压时，必须采取防止直接接触带电体的安全措施。 三、 间接接触电压的防护。 1、 自动切断电源的保护：当电气设备发生绝缘损坏而构成接地短路故障时，设法将出现故障电路的电源自动切断。 2、 降低接触电压：当电气设备发生绝缘损坏而使金属外壳带电时，设法降低金属外壳对地电压的方法。主要采用接地保护和接零保护。 第四节 保护接地和保护接零 一、 低压配电系统的分类： 1、 TT系统 2、 TN系统 3、 IT系统（应用井下、炼炉等） 二、 基本概念 1、 接地体：用来直接与土壤相接触，有一定流散电阻的一个或多个金属导体，称为接地体或接地极。 2、 接地线：电气设备应接地的部分与接地体相连接的金属导体。 3、 接地装置：接地体与接地线的总称。 4、 流散电阻：接地体与土壤之间的接触电阻和土壤的电阻。 5、 接地电阻：流散电阻加接地线和接地体本身的电阻。 6、 工作接地：在正常和故障情况下为了保证电气设备可靠地运行，必须把电力系统中某一点接地。 7、 保护接地PE：将在故障下可能呈现危险的对地电压的金属外壳或构架等用接地装置与大地可靠连接。 8、 保护接零PEN：将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳或构架等用导线与TN-C系统中零线紧密连接。 第四章 防雷保护与静电安全 第一节 防雷保护 一、 雷电及其危害 1、 雷电的形成与分类 在闷热、潮湿加上无风的天气里，接近地面的空气层很快受热向上使气流上升逐渐形成雷云；当雷云上升到一定高度由于空气温度下降，雷云里水珠的体积、重量也逐渐增加，形成水滴就向下降落；在下降过程中遇到强烈上升的气流，由于快速磨擦而分裂成带电荷的（正或负）大小水滴，大小水滴量重而继续下降，小水滴量轻而被强烈气流带上去，这种上升和下降的带电水滴在运动过程中不断地发生磨擦分裂作用，使电荷逐渐积聚电压逐渐升高，当带不同电荷的两朵雷云接近时就产生强烈的放电。有时雷云很低，周围又没有带异性电荷的雷云，这时有可能在地面凸出物上感应出异性电荷继之可能造成与地面凸出物之间的放电，通常所说的直接雷。在雷云放电的附近，还存在雷电感应，雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。 静电感应：由于雷电接近地面在地面凸出物顶部感应大量异性电荷，在雷云与其它部位放电后，凸出物顶部的感应电荷失去束缚，以雷电波的形式，沿凸出物很快地传播所致。 电磁感应：由于雷击后，巨大的雷电流在其周围产生迅速变化的强大磁场所致，这种强磁场能在其附近的金属导体上感应出很高的电压。 2、 雷电的危害 ⑴电作用的破坏：损坏电气绝缘和导致人身触电伤亡事故。 ⑵热作用的破坏：引起火灾和爆炸。 ⑶机械作用的破坏：致使被击物破坏或爆炸。 二、 防雷设备与防雷措施 1、直接雷的防护 ⑴避雷针：独立避雷针和附设避雷针 ⑵避雷线 ⑶避雷网和避雷带 2、雷电感应的防护：为防止静电感应产生的高压，应将建筑物内的金属设备，金属管道、结构钢筋、金属屋顶等接地。为防止电磁感应，将管道等用金属线跨接。雷电感应的措施主要针对有爆炸危险的建筑物和构筑物。 3、雷电侵入波的防护 ⑴安装避雷器 ⑵接地 第二节 静电安全技术 一、静电的起因和危害 1、静电的起因和特点： 起因：只要两个物质之间存在着运动或磨擦，任何时候都会产生静电。 特点：可存在于导体，也存在于绝缘体，其运动无明显回路，运动速度较慢，与动电相比，静电还有电位高（数笔者千伏以上），电流小的特点。 2、静电的危害 ①造成爆炸和火灾。 ②电击造成二次伤害。 ③妨碍生产。 二、防止静电危害的措施 ①静电接地。 ②静电中和法：产生带电离子，将静电电荷中和掉。 ③静电屏蔽。 ④泄漏法：降低绝缘性能从而使积聚的静电加快消除。 增加空气湿度、用抗静电剂。 ⑤防人体带静电。 A. 人体接地：穿防静电鞋，工作地面制成导电性地面。 B. 防止劳动保护用品的带电。 C. 认真执行安全作业规程。 第五章 制度学习 第一节 临时用电管理制度 一、 管理原则 1． 凡属永久性固定用电之外，因施工检修等用电需要，加接线路，增设变压器，接通电动机，电焊机，潜水泵，电动工具，照明灯具等，均属临时用电。 2． 凡在爆炸火灾危险环境中，临时用电未达到整体防爆要求时，必须先在用火审批单位办妥用火票后，再办理临时用电票。值班电工按临时用电票要求，在合适地点接电。并在检查用电设备、电缆合格后，负责送上电源。 3． 执行临时用电票的值班电工，有权督促检查用电申请人是否落实安全用电措施，对现场临时用电负有监督检查责任，有权停止违章作业。 二、 临时用电票的审批 1． 申请临时用电应填写临时用电申请单。写明用电负荷，地点，确切用电时间，负责人，用电设备规格型号，数量以及用电现场的安全措施。 2． 临时用电申请单，经生产运行部、HSE部审批后，还须持审批合格的用火票（非防爆区除外），到公司电气管理人员处办理临时用电票。 三、 临时用电票的期限 1． 凭特殊用火票，一级用火票，许可临时用电期限不超过1天。 2． 凭二级用火票，许可临时用电期限不超过5天（包括5天）。 3． 凭三级用火票，许可临时用电期限可与火票同期，但最长时间不超过一个月，否则应重新办理。 四、 临时用电的安全技术要求。 1． 现场装设的临时用电设备，应按规范装设漏电保护器等。 2． 凡容易使人接触有触电危险的设备，应设围栏，并悬挂警告牌。 3． 临时线路及设备，必须设置必要的电气保护。绝缘必须良好。线路沿地面敷设时，应有保护设施，避免造成损伤。 4． 电气设备不得超过铭牌规定值使用。闸刀型电源开关严禁带负荷拉闸。 5． 要求计量的临时用电，其计量器材由用电单位自备，经验收合格后才能送电。 6． 未经许可接用的临时线，值班电工有权停止供电，并拆除临时线。 7． 临时用电结束后，必须及时停电并拆除。 第二节 机泵停送电管理制度 一、 管理原则 1、 凡是电动机所带的机械设备，如油泵、水泵、风机、空压机等，因机械设备检修，而需要电动机切断电源时，必须填写停电票。并按下述程序执行。 2、 机泵由冷备用改为热备用，电动机需要送电时，必须填写送电票。并按下述程序执行。 3、 值班电工有权拒绝未按本制度规定的停送电操作，但紧急情况，事故处理时例外 二、 停电票执行程序 1、 操作工在接到机泵撤出备用，交付维修或检修的指令（如检修作业票）后，必须认真填写一式二份的停电票。并对填写机泵的位号，该机泵是否已停止运行负全部责任。最后签字确认。 2、 操作工将填写好的停电票送交电工值班室，待电工操作完毕，在停电票上签字确认后，停电程序执行完毕。停电票一份电工留存浙江省公共基础知识知识点，一份操作工带回。 3、 电动机检修需要切断电动机电源时，按“电业安全工作规程”执行。 三、 送电票执行程序 1、 机泵检修结束，检修作业票交回操作工处后，操作工要到现场检查设备完好情况及检修人员是否全部撤离。然后填写浙江省公共基础知识知识点送电票（一式二份）。并对填写内容负全部责任。最后签字确认。 2、 操作工将填写好的送电票送交电工值班室，待电工操作完毕并在送电票上签字确认后，送电程序执行完毕。送电票一份电工留存，一份操作工带回。 3、 电动机检修后，电动机单机试车（不带靠背轮）而需要送电时，由电气检修人员填写送电票。试车结束，电气检修人员填写停电票恢复机泵冷备用状态。