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2014注冊電氣工程師《基礎輔導》知識點匯總
1.電力設備的內(nèi)部故障
從統(tǒng)計的數(shù)據(jù)情況來看，各種電力設備外部故障占故障總數(shù)的百分比超過90%，而內(nèi)部故障所占比例不足5%。因此，從數(shù)量上講，外部故障遠遠大于內(nèi)部故障。然而，從故障可能造成的危害和損失來看，內(nèi)部故障遠大于外部故障。例如，當變壓器套管缺油或內(nèi)部受潮時，可能導致放電而造成套管爆炸，甚至使變壓器本體遭受嚴重損壞。其破壞性幾百倍甚至幾千倍。由于線夾過熱而燒斷這一類外部故障。
電力設備內(nèi)部過熱缺陷主要包括:發(fā)電機封閉母線過熱;變壓器繞組、鐵心及套管過熱;少油斷路器觸頭接觸不良引起的過熱;電壓互感器因鐵心不良引起的過熱以及因絕緣不良或缺油引起的內(nèi)部放電和爆炸隱患;電流互感器因接觸不良引起的過熱;各種高壓設備絕緣層介損增大、受潮、老化等引起的溫度升高和可能出現(xiàn)的熱擊穿和爆炸隱患;高壓電纜頭在三相分叉處因密封不良或缺油，導致受潮與老化而引起的過熱;高壓套管假油位造成的絕緣不良而引起的發(fā)熱或局部放電;避雷器內(nèi)部各種故障造成的溫度升高;電抗器和阻波器等出現(xiàn)的各種過熱缺陷和故障等。高壓電氣設備內(nèi)部過熱缺陷的特點是:故障點密封在絕緣材料或金屬外殼中，由于紅外線的穿透能力較弱，紅外輻射基本不能穿透絕緣材料和設備外殼，所以無法直接用紅外熱成像裝置檢測內(nèi)部熱缺陷。但內(nèi)部過熱缺陷一般都發(fā)熱時間長而且比較穩(wěn)定。故障點的熱量可以通過熱傳導和對流置換方式，與故障點周圍的導體或絕緣材料發(fā)生熱量傳遞，引起這些部位的溫度升高，特別是與其有電氣連接的導體也是傳熱的良導體，會有顯著的溫升。
2.微型化斷路器
微型斷路器(以下簡稱mcb)是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護電器。 mcb雖然是一種終端電器。但它量大面廣，若選用了不合適的mcb，造成的損失也是慘重的。本文根據(jù)mcb的常用電氣參數(shù)談mcb的正確選用方法。
mcb的額定分斷能力額定分斷能力就是在保證斷路器不受任何損壞的前提下能分斷的最大短路電流值�，F(xiàn)在市場上見到的mcb，根據(jù)各制造廠商提供的有關技術資料和設計手冊，一般有4.5ka、6ka、10ka等幾種額定分斷能力。我們在選用mcb時，應當像選用mccb(塑殼斷路器)、acb(框架式斷路器)一樣，計算在該使用場合的最大短路容量，再選擇mcb。如果mcb的額定分斷能力小于被保護范圍內(nèi)的短路故障電流，則在發(fā)生故障時，不但不能分斷故障線路，還會因mcb的分斷能力過小而引起mcb的爆炸，危及人身和其它電氣設備線路的安全運行。
低壓配電線路的短路電流與該供電線路的導線截面、導線敷設方式、短路點與電源距離長短、配電變壓器的容量大小、阻抗百分比等電氣參數(shù)有關。一般工業(yè)與民用建筑配電變壓器低壓側電壓多為0.23/o.4lv，變壓器容量大多為1600kva及以下，低壓側線路的短路電流隨配電容量增大而增大。對于不同容量的配變，低壓饋線端短路電流是不同的。一般來說，對于民用住宅、小型商場及公共建筑，由于由當?shù)毓╇姴块T的低壓電網(wǎng)供電，供電線路的電纜或架空導線截面較細，用電設備距供電電源距離較遠，選用4.5ka及以上分斷能力的mcb即可。對于有專供或有10kv變配電站的用戶，往往因供電線路的電纜萍面較粗，供電距離較短，應選用6ka及以上額定分斷能力的mcb。而對于如變配電站(站內(nèi)使用的照明、動力電源直接取自于低壓總母排)以
及大容量車間變配電站(供車間用電設備)等供電距離較短的類似場合，則必須選用10ka及以上分斷能力的mcb，具體設計時還必須進行校驗。此外，特別要注意的三點是：
1.隨著現(xiàn)代建筑物中配變?nèi)萘康脑龃?大容量母線槽的使用以及用電設備與電源間的距離在縮短等各種因素，使供電線路末端的短路電流也在不斷地增大，特別是一些高檔的寫字樓、辦公樓、賓館及大型商場等公共建筑，這類場合使用的mcb，在設計時應加以注意。
2.mcb有兩個產(chǎn)品標準：一個是iec898《家用裝置及類似裝置用斷路器》(gbl0963—1999);另一個是iec947—2《低壓開關設備及控制設備低壓斷路器》。!ec898是針對由非電氣專業(yè)和無經(jīng)驗人員使用的標準，而iec947—2是針對由電氣專業(yè)人員操作使用的產(chǎn)品標準。兩個標準對mcb的額定分斷能力指標是不同的，對設計人員來說，一定要看具體使用場合和對象來選用mcb。若按iec947—2的額定分斷能力來選用mcb，應安裝在供專業(yè)人員操作的箱柜中，并由專業(yè)人員操作，如各樓層、廠房內(nèi)的照明總配電箱;若按iec898來選用mcb，可供安裝在非專業(yè)人員使用的操作電箱中，如大會議廳、廠房內(nèi)的照明開關箱中，這些使用對象都是一般的工作人員。因此在選用 mcb時一定要注意加以區(qū)別，不能混淆。
3.一般來說，mcb的額定分斷能力是在上端子進線、下端子出線狀態(tài)下測得的。在工程中若遇到特殊情況下要求下端子進線、上端子出線，由于開斷故障電流時滅弧的原因，mcb必須降容使用，即額定分斷能力必須按制造廠商提供的有關降容系數(shù)來換算。現(xiàn)在有些廠商制造的mcb，上下端子均可進線及自由安裝，分斷能力不受影響，但筆者認為，在非萬不得已的情況下，宜以上進下出為妥。mcb的保護特性根據(jù) iec898，mcb分為人、b、c、d四種特性供用戶選用：a.特性一般用于需要快速、無延時脫扣的使用場合，亦即用于較低的峰值電流值(通常是額定電流/n的2—3倍)，以限制允許通過短路電流值和總的分斷時間，利用該特性可使mcb替代熔斷器作為電子元器件的過流保護及互感測量回路的保護;b特性一般用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用場合;與a特性相比較，b特性允許通過的峰值電流<3in一般用于白熾燈、電加熱器等電阻性負載及住宅線路的保護;c特性一般適用于大部分的電氣回路，它允許負載通過較高的短時峰值電流而mcb不動作，c特性允許通過的峰值電流<5in一般用于熒光燈、高壓氣體放電燈、動力配電系統(tǒng)的線路保護;d特性一般適用于很高的峰值電流(<10in)的開關設備，一般用于交流額定電壓與頻率下的控制變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護。
從以上保護特性的分析可知，對于各種不同性質的線路，一定要選用合適的mcb。如有氣體放電燈的線路，在燈啟動時有較大的浪涌電流，若只按該燈具的額定電流來選擇mcb，則往往在開燈瞬間導致mcb的誤脫扣。
在保護特性方面，瓜c898標準內(nèi)明確規(guī)定，mcb不能用于對電動機的保護，只可作為替代熔斷器對配電線路(如電線電纜)進行保護。在這方面，設計人員往往容易忽視，并且在一些生產(chǎn)廠商的樣本和設計資料手冊上也有一些誤導的地方。大家知道，電動機在起動瞬間有一個5—7in持續(xù)時間為10s的起動電流，即使c特性在電磁脫扣電流設定為(5—lo)in，可以保證在電動機起動時避過浪涌電流;但對熱保護來講，其過載保護的動作值整定于1.45jn，也就是說電動機要承受45%以上的過載電流時mcb才能脫扣，這對于只能承受<20%過載的電機定子繞組來講，是極容易使繞組間的絕緣損壞的，而對于電線電纜來講是可承受的。因此，在某些場合如確需用mcb對電機進行保護，可選用abb公司特有的符合iec947—2標準中 k特性的mcb，或采用mcb外加熱繼電器的方式，對電動機進行過載和短路保護。
3.氣體繼電器
氣體繼電器是油浸式變壓器上的重要安全保護裝置，它安裝在變壓器箱蓋與儲油柜的聯(lián)管上，在變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體或油流作用下接通信號或跳閘回路，使有關裝置發(fā)出警報信號或使變壓器從電網(wǎng)中切除，達到保護變壓器的作用。如果不能正確使用或使用不當，則可能造成變壓器損壞。
1 案例
(1) a變壓器，型號為sz9-4000/35，1999年7月出廠，同年8月安裝投運。2001-10-31，色譜分析判斷內(nèi)部存在電弧放電故障及固體絕緣受損，為此安排停電檢修。11月2日停電吊芯檢查，發(fā)現(xiàn)b相高壓線圈多處匝間短路，有明顯放電痕跡，變壓器內(nèi)游離碳較多;安裝的氣體繼電器沒投入使用(無接線)，這臺變壓器在高溫電弧下運行，隨時都有起火燒毀的危險。由于及時診斷出故障并采取了停電措施，有效地阻止了設備繼續(xù)損壞，變壓器當天返廠檢修。
(2) b變壓器，型號為sz9-6300/35，2001年3月出廠，2002年9月安裝投運。2004-02-23，變壓器氣體繼電器動作跳閘后再次送電跳閘，送油樣色譜分析診斷內(nèi)部存在電弧放電故障，變壓器返廠檢修時查出放電部位在b相高壓線圈內(nèi)部。
2 分析
(1) a變壓器設置的氣體繼電器未投入使用，又無其它有效安全保護裝置，無法實現(xiàn)故障時對變壓器的安全保護。
(2) b變壓器氣體繼電器動作后，在沒有查明原因的條件下再次送電，致使故障發(fā)展，繼續(xù)損壞設備。
(3) 上述2臺變壓器同屬一個生產(chǎn)廠家制造，設備運行年限不長就發(fā)生嚴重故障，說明產(chǎn)品質量存在問題。
3 氣體繼電器使用維護注意事項
(1) 按照規(guī)定，對800 kv·a及以上的電力變壓器和400 kv·a及以上的車間電力變壓器均應裝設氣體繼電器保護裝置。
(2) 氣體繼電器使用前應經(jīng)校驗合格，并與變壓器同時安裝投入運行。應做好氣體繼電器的定期校驗和日常巡視檢查維護工作，保證動作的可靠性。
(3) 變壓器安裝檢修后投運初期，氣體繼電器內(nèi)可能會積聚氣體，此時應退出跳閘保護，只投信號保護，待變壓器內(nèi)殘存氣體排盡后再投入跳閘保護。
(4) 變壓器運行中進行大量放油、補油、帶電濾油，更換凈油吸附劑、開閉繼電器連接管道閥門等工作時，易引起繼電器誤動，應退出跳閘保護，投信號保護。
(5) 經(jīng)常檢查和保持儲油柜正常油位，保持呼吸器通暢，防止油位下降缺油引起氣體繼電器誤動，還應設法檢查循環(huán)油泵的密封性能，防止負壓進氣。
(6) 氣體繼電器動作后，應檢查繼電器氣室有無氣體、保護裝置二次回路有無問題、儲油柜油位是否正常、有無負壓進氣現(xiàn)象，注意保存繼電器內(nèi)的氣體，設法取氣樣和油樣盡快送檢進行色譜分析，查明變壓器故障和跳閘原因。必要時做電氣試驗檢查，切忌盲目送電。
(7) 當變壓器內(nèi)部故障時間較長或程度較嚴重時氣體繼電器才有動作反應，它對早期潛伏性故障反應不靈敏。需要通過油中氣體的色譜分析才能發(fā)現(xiàn)診斷早期潛伏性故障，因此要注意做好定期和設備異常時的色譜分析和電氣試驗。堅持預防為主，做好運行變壓器的安全保護。
4.交流斷路器
一、交流斷路器用于直流電路
交流斷路器可以派生為直流電路的保護，但必須注意三點改變：
1、過載和短路保護。
�、龠^載長延時保護。采用熱動式(雙金屬元件)作過載長延時保護時，其動作源為i2r，交流的電流有效值與直流的平均值相等，因此不需要任何改制即可使用。但對大電流規(guī)格，采取電流互感器的二次側電流加熱者，則因互感器無法使用于直流電路而不能使用。
如果過載長延時脫扣器是采用全電磁式(液壓式，即油杯式)，則延時脫扣特性要變化，最小動作電流要變大110%—140%，因此，交流全電磁式脫扣器不能用于直流電路(如要用則要重新設計)。
�、诙搪繁Ｗo。
熱動—電磁型交流斷路器的短路保護是采用磁鐵系統(tǒng)的，它用于經(jīng)濾波后的整流電路(直流)，需將原交流的整定電流值乘上一個1.3的系數(shù)。全電磁型的短路保護與熱動電磁型相同。
2、斷路器的附件，如分勵脫扣器、欠電壓脫扣器、電動操作機構等;分勵、欠電壓均為電壓線圈，只要電壓值一致，則用于交流系統(tǒng)的，不需作任何改變，就可用于直流系統(tǒng)。輔助、報警觸頭，交直流通用。電動操作機構，用于直流時要重新設計。
3、由于直流電流不像交流有過零點的特性，直流的短路電流(甚至倍數(shù)不大的故障電流)的開斷;電弧的熄滅都有困難，因此接線應采用二極或三極串聯(lián)的辦法，增加斷口，使各斷口承擔一部分電弧能量。
二、欠電壓脫扣器
如果線路電壓降低到額定電壓的70%(稱為崩潰電壓)，將使電動機無法起動，照明器具暗淡無光，電阻爐發(fā)熱不足;而運行中的電動機，當其工作電壓降低至50%左右(稱為臨界電壓)，就要發(fā)生堵轉(拖不動負載，電動機停轉)，電動機的電流急劇上長，達6in，時間略長，電動機將被燒毀。為了避免上述情況的產(chǎn)生，就要求在斷路器上裝設欠電壓脫扣器。欠電壓脫扣器的動作電壓整定在(70%—35%)額定電壓。欠電壓脫扣器有瞬動式和延時式(有1s、3s、5s…-.·)兩種。延時式欠電壓脫扣器使用于主干線或重要支路，而瞬動式則常用于一般支路。對于供電質量較差的地區(qū)，電壓本身波動較大，接近欠電壓脫扣器動作電壓上限值，這種情況不適宜使用欠電壓脫扣器。
三、安裝方式
斷路器的基本安裝方式是垂直安裝。但試驗表明，熱動式長延時脫扣器橫裝時，雖然散熱條件有些不同，但它的動作值變化不大，作為短路保護的電磁鐵，盡管反作用與重力有一些關系，橫裝時的誤差也不過5%—10%左右，因此，采用熱動—電磁式脫扣器的塑殼斷路器也可以橫裝或水平安裝。但脫扣器如是全電磁式(油杯脫扣器)，橫裝時動作值誤差高達20%—30%，鑒于此，裝油杯脫扣器的塑殼式斷路器只能垂直安裝。萬能式(框架式)斷路器只能垂直安裝，這與它的手柄操作方向有關，與彈簧的儲能操作有關，且電磁鐵釋放、閉合裝置、欠電壓脫扣器等與重力關系比塑殼式的要大，另外，很多萬能式斷路器還有抽屜式安裝，它們無法橫過來或水平操作。對此，所有的萬能式斷路器都規(guī)定要垂直安裝，且要求與垂直面的傾斜角不大于5。。
四、上下進線
如果導電連接(軟聯(lián)結)，脫扣器與動、靜觸頭，滅弧室，出弧口等不在一個平面，如dz5—20、tl一100c、tl—225b以及dwl5—1600、2500、4000和dw45等型號的斷路器，它們既可上進線(斷路器的“on’’上端接電源線，“off"下端接負載)，也可下進線(“on"上端接負載，“off"下端接電源)。但是大多數(shù)塑殼式斷路器(如hsml、dz20、to、tg、h系列等)只能上進線而不能下進線，dwl5—630也是僅能上進線。其原因是：在短路電流被分斷時，上進線的動觸頭上沒有暫態(tài)恢復電壓的作用，分斷的條件較好。下接線時，因動觸桿的前面(上進線時是后面)有軟聯(lián)結、雙金屬、發(fā)熱元件等，動觸頭上有恢復電壓，分斷條件就嚴酷，燃弧時間要長，有可能導致相間擊穿短路。由于動觸頭多半是利用一公共軸聯(lián)動，其后緊連接著軟聯(lián)結和脫扣器，如果它們之間由于短路斷開產(chǎn)生電離氣體或導電塵埃而使其絕緣下降，就容易造成相間短路。只能上進線的斷路器，倘因安裝條件限制，必須下進線，則要降低短路分斷能力，一般降20%—30%，預期短路電流大的多降，小的少降。
五、成套裝置
斷路器被安裝于成套裝置，如配電柜、分電屏等，當這些柜、屏通電后，其內(nèi)的各種電器產(chǎn)品(如刀開關、接觸器、斷路器等)和接線銅排都要發(fā)熱，以致柜體內(nèi)的環(huán)境溫度可達50—60℃。斷路器的動作特性、溫升試驗和環(huán)境溫度都有關系，例如hsm1、to、tc.、cml系列整定溫度都是+40。c，環(huán)境溫度高于+40。c，斷路器要早動作，而環(huán)境溫度低于+40。c，過載電流下也可能不會動作，因此，斷路器制造廠的樣本和說明書都提供了溫度補償曲線(或不同溫度下的整定電流值)。不采用熱動式過載長延時的脫扣器(如電子脫扣器或智能化脫扣器)，則電子元件的工作點會隨著溫度的升高發(fā)生飄移。據(jù)此，提出降容系數(shù)的問題。我們查閱了國內(nèi)外資料和對hsml塑殼式斷路器的試驗(將斷路器置于50—60。c的烘箱中)，各種殼架等級電流和額定電流在高溫下的動作值表明，它們的額定工作電流值的降容系數(shù)在0.8—0.9之間。我們又對一種電子脫扣元件進行了測試(在+60。c下)，其額定電流在1600a及以上的降容系數(shù)在0.8—0.95左右。
5.交流電
1.什么是交流電的相位，初相角和相位差?
答：交流電動勢的波形是按正弦曲線變化的，其數(shù)學表達式為：e=emsinωt。
上式表明在計時開始瞬間導體位于水平面時的情況。如果計時開始時導體不在水平面上，而是與中性面相差一個角，那么在t=0時，線圈中產(chǎn)生的感應電勢為e=emsinψ。
若轉子以ω角度旋轉，經(jīng)過時間t后，轉過ωt角度，此時線圈與中性面的夾角為：(ωt+ψ)
2.簡述感抗、容抗、電抗和阻抗的意義。
答：交流電路的感抗，表示電感對正弦電流的限制作用。在純電感交流電路中，電壓有效值與電流有效值的比值稱作感抗。用符號x表示。xl=u/i=ωl=2πfl。
上式表明，感抗的大小與交流電的頻率有關，與線圈的電感有關。當f一定時，感抗xl與電感l(wèi)成正比，當電感一定時，感抗與頻率成正比。感抗的單位是歐姆。
純電容交流電路中，電壓與電流有效值的比值稱做容抗，用符號xc表示。即：xc=u/i=1/2πfc。
在同樣的電壓作用下，容抗xc越大，則電流越小，說明容抗對電流有限制作用。容抗和電壓頻率、電容器的電容量均成反比。因頻率越高，電壓變化越快，電容器極板上的電荷變化速度越大，所以電流就越大;而電容越大，極板上儲存的電荷就越多，當電壓變化時，電路中移動的電荷就越多，故電流越大。
應當注意，容抗只有在正弦交流電路中才有意義。另外需要指出，容抗不等于電壓與電流的瞬時值之比。
3.交流電的有功功率、無功功率和視在功率的意義是什么?
答：電流在電阻電路中，一個周期內(nèi)所消耗的平均功率叫有功功率，用p表示，單位為瓦。
儲能元件線圈或電容器與電源之間的能量交換，時而大，時而小，為了衡量它們能量交換的大小，用瞬時功率的最大值來表示，也就是交換能量的最大速率，稱作無功功率，用q表示，電感性無功功率用ql表示，電容性無功功率用qc表示，單位為乏。
在電感、電容同時存在的電路中，感性和容性無功互相補償，電源供給的無功功率為二者之差，即電路的無功功率為：q=ql-qc=uisinφ。
4.什么叫有功?什么叫無功?
答：在交流電能的發(fā)、輸、用過程中，用于轉換成非電、磁形式的那部分能量叫有功。用于電路內(nèi)電、磁場交換的那部分能量叫無功。
5.什么是功率因數(shù)?提高功率因數(shù)的意義是什么?提高功率因數(shù)的措施有哪些?
答：功率因數(shù)cosφ，也叫力率，是有功功率和視在功率的比值，即cos=p/s。在一定的額定電壓和額定電流下，功率因數(shù)越高，有功所占的比重越大，反之越低。
發(fā)電機的額定電壓，電流是一定的，發(fā)電機的容量即為它的視在功率，如果發(fā)電機在額定容量下運行，其輸出的有功功率的大小取決于負載的功率因數(shù)，功率因數(shù)低時，發(fā)電機的輸出功率低，其容量得不到充分利用。
功率因數(shù)低，在輸電線路上將引起較大的電壓降和功率損耗。因當輸電線輸送功率一定時，線路中電流與功率因數(shù)成反比即i=p/cosφ，當功率因數(shù)降低時，電流增大，在輸電線電阻電抗上壓降增大，使負載端電壓過低，嚴重時，影響設備正常運行，用戶無法用電。此外，電阻上消耗的功率與電流平方成反比，電流增大要引起線損增加。
提高功率因數(shù)的措施有：
合理地選擇和使用電氣設備，用戶的同步電動機可以提高功率因數(shù)，甚至可以使功率因數(shù)為負值，即進相運行。而感應電動機功率因數(shù)很低，尢其是空載和輕載運行時?，所以應該避免感應電動機空載或輕載運行。
安裝并聯(lián)補償電容器或靜止補償?shù)仍O備，使電路中總的無功功率減少。
6.什么是三相交流電源?它和單相交流電比有何優(yōu)點?
答：由三個頻率相同，振幅相等，相位依次互差120度電角度的交流電勢組成的電源稱為三相交流電源。它是由三相交流發(fā)電機產(chǎn)生的。日常生活中所用的單相交流電，實際上是由三相交流電的一相提供的，由單相發(fā)電機發(fā)出的單相交流電源現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。
三相交流電較單相交流電有很多優(yōu)點，它在發(fā)電、輸配電以及電能轉換成機械能等方面都有明顯的優(yōu)越性。例如：制造三相發(fā)電機、變壓器都較制造容量相同的單相發(fā)電機、變壓器節(jié)省材料，而且構造簡單，性能優(yōu)良，又如，由同樣材料所制造的三相電機，其容量比單相電機大50%，在輸送同樣功率的情況下，三相輸電線較單相輸電線可節(jié)省有色金屬25%，而且電能損耗較單相輸電時少。由于三相交流電有上述優(yōu)點所以獲得了廣泛的應用。
6. 微型化斷路器
微型斷路器(以下簡稱mcb)是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護電器。 mcb雖然是一種終端電器。但它量大面廣，若選用了不合適的mcb，造成的損失也是慘重的。本文根據(jù)mcb的常用電氣參數(shù)談mcb的正確選用方法。
mcb的額定分斷能力額定分斷能力就是在保證斷路器不受任何損壞的前提下能分斷的最大短路電流值�，F(xiàn)在市場上見到的mcb，根據(jù)各制造廠商提供的有關技術資料和設計手冊，一般有4.5ka、6ka、10ka等幾種額定分斷能力。我們在選用mcb時，應當像選用mccb(塑殼斷路器)、acb(框架式斷路器)一樣，計算在該使用場合的最大短路容量，再選擇mcb。如果mcb的額定分斷能力小于被保護范圍內(nèi)的短路故障電流，則在發(fā)生故障時，不但不能分斷故障線路，還會因mcb的分斷能力過小而引起mcb的爆炸，危及人身和其它電氣設備線路的安全運行。
低壓配電線路的短路電流與該供電線路的導線截面、導線敷設方式、短路點與電源距離長短、配電變壓器的容量大小、阻抗百分比等電氣參數(shù)有關。一般工業(yè)與民用建筑配電變壓器低壓側電壓多為0.23/o.4lv，變壓器容量大多為1600kva及以下，低壓側線路的短路電流隨配電容量增大而增大。對于不同容量的配變，低壓饋線端短路電流是不同的。一般來說，對于民用住宅、小型商場及公共建筑，由于由當?shù)毓╇姴块T的低壓電網(wǎng)供電，供電線路的電纜或架空導線截面較細，用電設備距供電電源距離較遠，選用4.5ka及以上分斷能力的mcb即可。對于有專供或有10kv變配電站的用戶，往往因供電線路的電纜萍面較粗，供電距離較短，應選用6ka及以上額定分斷能力的mcb。而對于如變配電站(站內(nèi)使用的照明、動力電源直接取自于低壓總母排)以
及大容量車間變配電站(供車間用電設備)等供電距離較短的類似場合，則必須選用10ka及以上分斷能力的mcb，具體設計時還必須進行校驗。此外，特別要注意的三點是：
1.隨著現(xiàn)代建筑物中配變?nèi)萘康脑龃?大容量母線槽的使用以及用電設備與電源間的距離在縮短等各種因素，使供電線路末端的短路電流也在不斷地增大，特別是一些高檔的寫字樓、辦公樓、賓館及大型商場等公共建筑，這類場合使用的mcb，在設計時應加以注意。
2.mcb有兩個產(chǎn)品標準：一個是iec898《家用裝置及類似裝置用斷路器》(gbl0963—1999);另一個是iec947—2《低壓開關設備及控制設備低壓斷路器》。!ec898是針對由非電氣專業(yè)和無經(jīng)驗人員使用的標準，而iec947—2是針對由電氣專業(yè)人員操作使用的產(chǎn)品標準。兩個標準對mcb的額定分斷能力指標是不同的，對設計人員來說，一定要看具體使用場合和對象來選用mcb。若按iec947—2的額定分斷能力來選用mcb，應安裝在供專業(yè)人員操作的箱柜中，并由專業(yè)人員操作，如各樓層、廠房內(nèi)的照明總配電箱;若按iec898來選用mcb，可供安裝在非專業(yè)人員使用的操作電箱中，如大會議廳、廠房內(nèi)的照明開關箱中，這些使用對象都是一般的工作人員。因此在選用 mcb時一定要注意加以區(qū)別，不能混淆。
3.一般來說，mcb的額定分斷能力是在上端子進線、下端子出線狀態(tài)下測得的。在工程中若遇到特殊情況下要求下端子進線、上端子出線，由于開斷故障電流時滅弧的原因，mcb必須降容使用，即額定分斷能力必須按制造廠商提供的有關降容系數(shù)來換算�，F(xiàn)在有些廠商制造的mcb，上下端子均可進線及自由安裝，分斷能力不受影響，但筆者認為，在非萬不得已的情況下，宜以上進下出為妥。mcb的保護特性根據(jù) iec898，mcb分為人、b、c、d四種特性供用戶選用：a.特性一般用于需要快速、無延時脫扣的使用場合，亦即用于較低的峰值電流值(通常是額定電流/n的2—3倍)，以限制允許通過短路電流值和總的分斷時間，利用該特性可使mcb替代熔斷器作為電子元器件的過流保護及互感測量回路的保護;b特性一般用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用場合;與a特性相比較，b特性允許通過的峰值電流<3in一般用于白熾燈、電加熱器等電阻性負載及住宅線路的保護;c特性一般適用于大部分的電氣回路，它允許負載通過較高的短時峰值電流而mcb不動作，c特性允許通過的峰值電流<5in一般用于熒光燈、高壓氣體放電燈、動力配電系統(tǒng)的線路保護;d特性一般適用于很高的峰值電流(<10in)的開關設備，一般用于交流額定電壓與頻率下的控制變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護。
從以上保護特性的分析可知，對于各種不同性質的線路，一定要選用合適的mcb。如有氣體放電燈的線路，在燈啟動時有較大的浪涌電流，若只按該燈具的額定電流來選擇mcb，則往往在開燈瞬間導致mcb的誤脫扣。
在保護特性方面，瓜c898標準內(nèi)明確規(guī)定，mcb不能用于對電動機的保護，只可作為替代熔斷器對配電線路(如電線電纜)進行保護。在這方面，設計人員往往容易忽視，并且在一些生產(chǎn)廠商的樣本和設計資料手冊上也有一些誤導的地方。大家知道，電動機在起動瞬間有一個5—7in持續(xù)時間為10s的起動電流，即使c特性在電磁脫扣電流設定為(5—lo)in，可以保證在電動機起動時避過浪涌電流;但對熱保護來講，其過載保護的動作值整定于1.45jn，也就是說電動機要承受45%以上的過載電流時mcb才能脫扣，這對于只能承受<20%過載的電機定子繞組來講，是極容易使繞組間的絕緣損壞的，而對于電線電纜來講是可承受的。因此，在某些場合如確需用mcb對電機進行保護，可選用abb公司特有的符合iec947—2標準中 k特性的mcb，或采用mcb外加熱繼電器的方式，對電動機進行過載和短路保護。
7.電氣線路敷設
a.一般規(guī)定
1.電纜(線)敷設前，做外觀及導通檢查，并用直流500v兆歐表測量絕緣電阻，其電阻不小于5mω;當有特殊規(guī)定時，應符合其規(guī)定。
2.線路按最短途徑集中敷設，橫平豎直、整齊美觀、不宜交叉。
3.線路不應敷設在易受機械損傷、有腐蝕性介質排放、潮濕以及有強磁場和強靜電場干擾的區(qū)域;必要時采取相應保護或屏蔽措施。
4.當線路周圍溫度超過65℃時，采取隔熱措施;位處有可能引起火災的火源場所時，加防火措施。
5.線路不宜平行敷設在高溫工藝設備、管道的上方和具有腐蝕性液體介質的工藝設備、管道的下方。
6.線路與絕熱的工藝設備，管道絕熱層表面之間的距離應大于200mm，與其他工藝設備、管道表面之間的距離應大于150mm。
7.線路的終端接線處以及經(jīng)過建筑物的伸縮縫和沉降逢處，應留有適當?shù)挠喽取?/p>
8.線路不應有中間接頭，當無法避免時，應在分線箱或接線盒內(nèi)接線，接頭宜采用壓接;當采用焊接時應用無腐蝕性的焊藥。補償導線宜采用壓接。同軸電纜及高頻電纜應采用專用接頭。
9.敷設路時，不宜在混凝土土梁、柱上鑿安裝孔。
10.線路敷設完畢，應進行校線及編號，并按第一條的規(guī)定，測量絕緣電阻。
11.測量線路絕緣時，必須將已連接上的設備及元件斷開
b.電纜的敷設
1.敷設電纜時的環(huán)境溫度不應低于-7℃。
2.敷設電纜時應合理安排，不宜交叉;敷設時應防止電纜之間及電纜與其他硬物體之間的磨擦;固定時，松緊應適度。
3.多芯電纜的彎曲半徑，不應小于其外徑的6倍。
4.信號電纜(線)與電力電纜交叉時，宜成直角;當平行敷設時，其相互間的距離應符合設計規(guī)定。
5.在同一線槽內(nèi)的不同信號、不同電壓等級的電纜，應分類布置;對于交流電源線路和連鎖線路，應用隔板與無屏蔽的信號線路隔開敷設。
6.電纜沿支架或在線槽內(nèi)敷設時應在下列各處固定牢固：
(1)電纜傾斜坡度超過45°或垂直排列時，在每一個支架上。
(2)電纜傾斜坡度不超過45°且水平排列時，在每隔1~2個支架上。
(3)和補償余度兩側以及保護管兩端的第一、第二兩個支架上。
(4)引入儀表盤(箱)前300～400mm處。
(5)引入接線盒及分線箱前150～300mm處
7.線槽垂直分層安裝時，電纜應按下列規(guī)定順序從上至下排列：
儀表信號線路;
安全連鎖線路;
交流和直流供電線路;
8.明敷設的信號線路與具有強磁場和強電場的電氣設備之間的凈距離，宜大于1.5m;當采用屏蔽電纜或穿金屬保護管以及在線槽內(nèi)敷設時，宜大于0.8m。
9.電纜在溝道內(nèi)敷設時，應敷設在支架上或線槽內(nèi)。當電纜進入建筑物后，電纜溝道與建筑物間應隔離密封。
c.其他要求
電線穿管前應清掃保護管，穿管時不應損傷導線。
2.信號線路、供電線路、連鎖線路以及有特殊要求的儀表信號線路，應分別采用各自的保護管。
3.儀表盤(箱)內(nèi)端子板兩端的線路，均應按施工圖紙編號。
4.每一個接線端子上最多允許接兩根芯線。
5.導線與接線端子板、儀表、電氣設備等連接時，應留有適當余度。
8.現(xiàn)代傳感器
現(xiàn)代傳感器在原理與結構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
1)根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型
要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法，有線或是非接觸測量;傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。
在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。
2)靈敏度的選擇
通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其他方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3)頻率響應特性
傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。
傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，應根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應特性，以免產(chǎn)生過火的誤差
4)線性范圍
傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。
但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。
5)穩(wěn)定性
傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。
在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧�，減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。
6)精度
精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。
如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。
對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求
9.接觸線的磨耗?
在接觸網(wǎng)運營中，為了保證接觸線在一定張力的情況下不斷線，要求每年至少要進行一次接觸線磨耗測量，當接觸網(wǎng)接觸線磨耗到一定程度時應當補強或更換。若發(fā)現(xiàn)全錨段接觸線平均磨耗超過該型接觸線截面積的25%時，應當全部更換。平均磨耗沒達到25%，局部磨耗超過30%時可局部補強，當局部磨耗達到40%時應切換。?
測量磨耗重點放在定位點、電聯(lián)接、導線接頭、中心錨結、電分相、電分段接頭處，測量磨耗要利用游標卡尺，測量接觸線的殘存高度，然后對照該型號接能線磨耗換算表，即可查出該處接觸線磨耗面積(磨掉的截面積)。?
接觸線之字值和拉出值?
定位器將接觸線固定在正確的位置上就叫定位，定位器定位線夾與接觸線固定處叫定位點。定位點至受電弓中心運行軌跡的水平距離，在直線區(qū)段叫之字值，在曲線區(qū)段叫拉出值，之字值和拉出值的作用是使受電弓滑板工作均勻，并防止發(fā)生脫弓和刮弓事故。?
在直線區(qū)段受電弓中心與線路中心重和，接觸線之字值沿線路中心對稱不止，其標準為±300mm。提速后為200～250mm之間;拉出值350～450mm之間。?
在曲線區(qū)段，拉出值和曲線半徑大小有關。?
接觸網(wǎng)用絕緣子 ?
絕緣子用以懸掛并對接地體保持電氣絕緣。?
接觸網(wǎng)上所用的絕緣子一般為瓷質的，即在瓷土中加入石英和長石燒制而成表面涂有一層光滑的釉質。?
接觸網(wǎng)上使用的絕緣子按結構分成懸式和棒式絕緣子兩類：按絕緣子表面長度(即泄漏距離)又可分成普通型和防污型兩種。?近年來，大量推廣采用了鋼化玻璃懸式絕緣子，這種絕緣子機械強度高(為瓷質絕緣子的2～3倍)、電氣性能好(在沖擊波作用下其平均擊穿強度為瓷絕緣子的3.5倍)、使用壽命長、不易老化、維護方便，具有良好的自潔性，它的最大特點是“零值自破”，即當絕緣子失去絕緣性能或機械過負荷時，傘裙就會自動破裂脫落，容易發(fā)現(xiàn)，可及時進行更換。我國近年來研制并使用了e?1型環(huán)氧樹脂絕緣子，氟塑料和硅橡膠盤棒式絕緣子和半x?，5型、半tx-25型半導體釉絕緣子。半導體釉絕緣子大幅度延長了絕緣子清掃周期，提高了供電的可靠性 ，試用效果良好，但是存在泄漏電流較大等缺點。較為理想的新型絕緣子是復合式聚合絕緣子。這種絕緣子由兩種聚合材料結合制成，一種材料提高機械強度，另一種材料提高絕緣性能，使復合式聚合絕緣子可以滿足機械強度高、絕緣性能好、耐沖擊、耐電弧重量較輕等的要求，這也是未來絕緣子發(fā)展的方向。
10.電氣化鐵路概論
電氣化鐵道是由電力機車和牽引供電裝置組成的，牽引供電裝置一般分成牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分，所以人們又稱電力機車、牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的“三大元件”。
鐵道部1993年發(fā)布的《鐵路技術政策》牽引動力與供電一節(jié)中做了如下闡述：積極進行牽引動力改革。大力發(fā)展電力牽引，合理發(fā)展內(nèi)燃牽引，提高電力牽引承擔換算周轉量的比重。管好用好蒸汽機車。合理安排牽引動力的布局。在主要繁忙干線，高速鐵路煤運專線及長大坡道，長隧道地區(qū)等線路上，應采用電力牽引，其它線路逐步采用燃牽引。大力提高電氣化鐵道的運行可靠性，提高接觸網(wǎng)的結構穩(wěn)定性和抗實能力，采用高強度，耐腐蝕，少維修，無維修的導線及接觸網(wǎng)零部件。加強接觸網(wǎng)的等電壓保護，優(yōu)化機構與接觸網(wǎng)的絕緣匹配，改善引網(wǎng)關系。逐步實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)控制自動化、遠動化及運行管理智能化。發(fā)展牽引供電系統(tǒng)的實時檢測技術，實現(xiàn)故障檢測現(xiàn)代化，并逐步建立檢測及維修的專家系統(tǒng)。
接觸網(wǎng)是沿鐵路線上空架設的向電力機車供電的特殊形式的輸電線路。其由接觸懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎幾部分組成。?
接觸懸掛包括接觸線、吊弦、承力索以及連接零件。接觸懸掛通過支持裝置架設在支柱上，其功用是將從牽引變電所獲得的電能輸送給電力機車。?
支持裝置用以支持接觸懸掛，并將其負荷傳給支柱或其它建筑物。根據(jù)接觸網(wǎng)所在區(qū)間、站場和大型建筑物而有所不同。支持裝置包括腕臂、水平拉桿、懸式絕緣子串，棒式絕緣子及其它建筑物的特殊支持設備。?定位裝置包括定位管和定位器，其功用是固定接觸線的位置，使接觸線在受電弓滑板運行軌跡范圍內(nèi)，保證接觸線與受電弓不脫離，并將接觸線的水平負荷傳給支柱。?
支柱與基礎用以承受接觸懸掛、支持和定位裝置的全部負荷，并將接觸懸掛固定在規(guī)定的位置和高度上。我國接觸網(wǎng)中采用預應力鋼筋混凝土支柱和鋼柱，基礎是對鋼支柱而言的，即鋼支柱固定在下面的鋼筋混凝土制成的基礎上，由基礎承受支柱傳給的全部負荷，并保證支柱的穩(wěn)定性。預應力鋼筋混凝土支柱與基礎制成一個整體，下端直接埋入地下。?
接觸網(wǎng)的電壓等級?
接觸網(wǎng)的電壓等級：工頻單相交流制：25kv?
接觸懸掛的類型
接觸網(wǎng)的分類大多以接觸懸掛的類型來區(qū)分。我們所講的接觸懸掛的分類是對接觸網(wǎng)的每個錨段而言的。接觸懸掛的種類較多，一般根據(jù)其結構的不同分成簡單接觸懸掛和鏈形接觸懸掛兩大類。?
簡單接觸懸掛(以下簡稱簡單懸掛)系由一根接觸線直接固定在支柱支持裝置上的懸掛形式。國內(nèi)外對簡單懸掛做了不少研究和改進。我國現(xiàn)采用的帶補償裝置的彈性簡單懸掛系在接觸線下錨處裝設了張力補償裝置，以調(diào)節(jié)張力和弛度的變化。在懸掛點上加裝8～16m長的彈性吊索，通過彈性吊索懸掛接觸線，這就減少了懸掛點處產(chǎn)生的硬點，改善了取流條件。另外跨距適當縮小，增大接觸線的張力去改善弛度對取流的影響。?
鏈形懸掛的接觸線是通過吊弦懸掛在承力索上。承力索懸掛于支柱的支持裝置上，使接觸線在不增加支柱的情況下增加了懸掛點，利用調(diào)整吊弦長度，使接觸線在整個跨距內(nèi)對軌面的距離保持一致。鏈形懸掛減小了接觸線在跨距中間的弛度，改善了彈性，增加了懸掛重量，提高了穩(wěn)定性，可以滿足電力機車高速運行取流的要求。?
鏈形懸掛比簡單懸掛得到了較好的性能，但也帶來了結構復雜、造價高、施工和維修任務量大等許多問題。?
鏈形懸掛分類方法較多，按懸掛鏈數(shù)的多少可分為單鏈形，雙鏈形和多鏈形(又稱三鏈形)。目前我國采用單鏈形懸掛。
鏈形懸掛根據(jù)線索的錨定方式(即線索兩端下錨的方式)，可分為下列幾種方式未補償鏈形懸掛、半補償鏈形懸掛、全補償鏈形懸掛。
11.遠方跳閘保護及其作用
(1)所謂遠方跳閘保護就是當超高壓電網(wǎng)發(fā)生過電壓或線路故障時，在本側保護動作跳閘的同時，還起動本側保護的遠方跳閘保護通過高頻等通道發(fā)信號給對側，使對側的斷路器跳閘，并閉鎖其重合閘。
(2)與線路的過電壓保護配合，以迅速切除線路的過電壓故障。
(3)與線路的斷路器失靈保護配合，以迅速切除對側送來的故障電流。
(4)與線路的并聯(lián)電抗器的保護配合，當本側電抗器故障時用以迅速切除對側送來的故障電流。
12.禁止用刀閘進行的操作
(1)當開關在合閘位置時，用刀閘接通或斷開負荷電路。
(2)系統(tǒng)發(fā)生一相接地時，用刀閘斷開消弧線圈。
(3)拉、合規(guī)程規(guī)定允許范圍外的環(huán)路。
(4)在雙母線中，當母聯(lián)開關斷開母線分裂運行時，用母線刀閘拉、合母線系統(tǒng)的環(huán)路。
(5)拉、合已發(fā)生故障的母線電壓互感器或消弧線圈，以及沒有開關的負載站用變壓器。
(7)雷電時，拉、合避雷器。
13.介質損失角及其作用
所謂介質損失角就是絕緣介質在交流電壓的作用下，通過介質的電流的有功分量產(chǎn)生介質損耗，其大小在電壓、頻率一定的條件下與介質損失角(即功率因數(shù)角δ)的正切tgδ(也稱為介質損耗因數(shù)——也即有功電流與無功電流之比值)成正比。tgδ只與電介質的電氣特征參數(shù)和試驗電源的頻率有關，對采用同種電介質的電氣設備，不論其容量、電壓等級和絕緣結構有什么不同，設備間的tgδ值都可以相互比較，以便判斷設備是否有絕緣缺陷。它在發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、劣化等缺陷方面比較靈敏有效。
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