电气和自动化控制工程.docx
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1、 电气和自动化控制工程第一节 电气工程第二节 自动控制系统第三节 通信设备及线路工程第四节 建筑智能化工程考点一:变配电工程变配电工程指为建筑物供应电能、变换电压和分配电能的电气工程。由于变配电工程的中间枢纽(核心)是变配电所,所以变配电工程也称变配电所工程。变电所工程包括高压配电室、低压配电室、控制室、变压器室、电容器室五部分的电气设备安装工程。配电所与变电所的区别就是其内部没有装设电力变压器;高压配电室的作用是接受电力;变压器室的作用是把高压电转换成低压电;低压配电室的作用是分配电力;电容器室的作用是提高功率因数;控制室的作用是预告信号。这五个部分作用不同,需要安装在不同的房间,互相隔开,
2、而其中低压配电室则要求尽量靠近变压器室,露天变电所也要求将低压配电室靠近变压器。(一)变电所的类别油浸式电力变压器 (1)总降压变电所。对大中型企业,由于负荷较大,往往采用35KV(或以上)电源进线,一般降压至10kV或6kV,再向各车间变电所和高压用电设备配电,这种降压变电所称为总降压变电所。(2)车间变电所。(3)独立变电所。(4)杆上变电所。(5)建筑物及高层建筑物变电所。 这是民用建筑中经常采用的变电所形式,变压器一律采用干式变压器,高压开关一般采用真空断路器,也可采用六氟化硫断路器,但通风条件要好,从防火安全角度考虑,一般不采用少油断路器。(二)高压变配电设备1、配电变压器配电变压器
3、分类:(1)按功能分有升压变压器和降压变压器;(2)按相数分有单相和三相变压器; (3)按绕组导体的材质分有铜绕组和铝绕组变压器;(4)按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类,其中油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷式和强迫油循环冷却式等,而干式变压器又有浇注式、开启式、充气式(SF6)等;(5)按用途分又可分为普通变压器和特种变压器。三相油浸自冷式双绕组变压器,在配电网中使用非常广泛,占据重要地位。2、高压断路器高压断路器的作用是通断正常负荷电流,并在电路出现短路故障时自动切断电流,保护高压电线和高压电器设备的安全。按其采用的灭弧介质分有油断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真
4、空断路器等。油断路器分为多油和少油两大类,多油断路器油量多一些,其油一方面作灭弧介质,另一方面又作为绝缘介质;少油断路器油量较少,仅作灭弧介质。多油断路器因油量多、体积大,断流容量小、运行维护比较困难,现已很少使用。少油断路器和真空断路器目前应用较广。(1)SN10-10型高压少油断路器。SN10-10型少油断路器按断流容量分有、型。其中型的断流容量为300MVA,型为500MVA;型为750MVA。(2)高压真空断路器。高压真空断路器是利用“真空”作为绝缘和灭弧介质,真空断路器有落地式、悬挂式、手车式三种形式。它在35kV配电系统及以下电压等级中处于主导地位。(3)六氟化硫(SF6)断路器。
5、 六氟化硫(SF6)断路器是利用SF6气体作灭弧和绝缘介质的断路器。SF6优缺点:1)无色、无味、无毒且不易燃烧,在150以下时,其化学性能相当稳定。2)不含碳(C)元素,对于灭弧和绝缘介质来说,具有极为优越的特性。3)不含氧(O)元素,不存在触头氧化问题。4)具有优良的电绝缘性能,在电流过零时,电弧暂时熄灭后,SF6能迅速恢复绝缘强度,从而使电弧很快熄灭。5)在电弧的高温作用下,SF6会分解出氟(F2),具有较强的腐蚀性和毒性。6)能与触头的金属蒸气化合为一种具有绝缘性能的白色粉末状的氟化物。SF6断路器适用于需频繁操作及有易燃易爆危险的场所,要求加工精度高,对其密封性能要求更严。3、高压隔
6、离开关 户外高压隔离开关 高压隔离开关的主要功能是隔离高压电源,以保证其他设备和线路的安全检修。 高压隔离开关没有专门的灭弧装置,不允许带负荷操作。它可用来通断一定的小电流。如励磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等。 高压隔离开关按安装地点分为户内式和户外式两大类;按有无接地可分为不接地、单接地、双接地三类。 4、高压负荷开关高压负荷开关与隔离开关一样,具有明显可见的断开间隙。具有简单的灭弧装置,能通断一定的负荷电流和过负荷电流,但不能断开短路电流。高压负荷开关适用于无油化、不检修、要求频繁操作的场所。断路器可以切断工作电流和事故电流,负荷开关能切
7、断工作电流,但不能切断事故电流,隔离开关只能在没电流时分合闸。送电时先合隔离开关,再合负荷开关。停电时先分负荷开关,再分隔离开关。 高压负荷开关 5、高压熔断器 高压熔断器主要功能是对电路及其设备进行短路和过负荷保护。(1)RN系列高压熔断器。RN系列高压熔断器主要用于335kV电力系统短路保护和过载保护,其中RN1型用于电力变压器和电力线路短路保护,RN2型用于电压互感器的短路保护。 (2)RW系列高压跌落式熔断器。该熔断器主要作为配电变压器或电力线路的短路保护和过负荷保护。其结构主要由上静触头、上动触头、熔管、熔丝、下动触头、下静触头、瓷瓶和安装板等组成。 35KV 跌落式熔断器 6、互感
8、器互感器的主要功能是:使仪表和继电器标准化,降低仪表及继电器的绝缘水平,简化仪表构造,保证工作人员的安全,避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。(1)电流互感器。电流互感器简称CT,是变换电流的设备。(2)电压互感器。电压互感器简称PT,是变换电压的设备。 氧化锌避雷器 7、避雷器避雷器是用于保护电力系统中电气设备的绝缘免受沿线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压的损害的设备。避雷器类型有:保护间隙避雷器、管型避雷器、阀型避雷器、氧化锌避雷器。其中氧化锌避雷器由于具有良好的非线性、动作迅速、残压低、通流容量大、无续流、结构简单可靠性高、耐污能力强等优点,是传统碳化硅阀型避雷器的更新
9、换代产品,在电站及变电所中得到了广泛的应用。8、高压开关柜 GG-1A (F)高压开关柜XGN66-12 高压开关柜高压开关柜按结构形式可分为固定式(G)、移开式(手车式,Y)两类。按功能分有馈线柜、电压互感器柜、高压电容器柜(GR-1型)、电能计量柜(PJ系列)、高压环网柜(HXGN型)等。(1)固定式。GG-1A(F)系列开关柜。XGN系列开关柜。(2)移开式。 KYN系列高压开关柜。KYN28 压开关柜 JYN系列高压开关柜。JYN2-12 高压开关柜(三)低压变配电设备低压电气设备是指在1kV及以下的设备,这些设备在供配电系统中一般安装在低压开关柜内或配电箱内。1、低压熔断器低压熔断器
10、用于低压系统中设备及线路的过载和短路保护,分类和用途见表6.1.1。(1)RL1B系列熔断器。(2)RT0型有填料封闭管式熔断器。(3)NT系列熔断器。NT系列熔断器现广泛应用于低压开关柜中,适用于660V及以下电力网络及配电装置,过载时起保护作用。该系列熔断器由熔管、熔体和底座组成,外型结构与RT0有些相似,熔管为高强度陶瓷管,内装优质石英砂,熔体采用优质材料制成。主要特点为体积小,重量轻、功耗小、分断能力高。2、低压断路器低压断路器能带负荷通断电路,又能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸的一种开关设备。它由触头、灭弧装置、转动机构和脱扣器等部分组成。按灭弧介质分有空气断路器和真空断
11、路器;按用途分配电、电动机保护、照明、漏电保护等几类;按结构型式分万能式(框架结构)和塑壳式(装置式)两大类;按安装型式分固定式和抽屉式两种;按保护性能分非选择型和选择型两种。(1)塑壳式低压断路器。(2)万能式低压断路器。 低压断路器(塑壳式)万能式低压断路器 低压配电屏3、低压配电屏和配电箱(1)低压配电屏。 低压配电屏也称低压配电柜,有固定式、抽屉式和组合式三类。其中组合式配电屏采用模数化组合 低压配电屏结构,标准化程度高,通用性强,柜体外形美观, 低压配电箱而且安装灵活方便,但价昂。由于固定式配电屏比较价廉,因此一般中小型工厂多采用固定式。(2)低压配电箱。 低压配电箱按用途分,有动力
12、配电箱和照明配电箱。动力配电箱主要用于对动力设备配电,也可以兼向照明设备配电。照明配电箱主要用于照明配电,也可以给一些小容量的单相动力设备包括家用电器配电。例 题 解 析1.1 变配电工程中,高压配电室的主要作用是( )。 A.接受电力 B.分配电力 C.提高功率因数 D.高压电转换成低压电 解题要点:变电所工程包括高压配电室、低压配电室、控制室、变压器室、电容器室五部分的电气设备安装工程。配电所与变电所的区别就是其内部没有装设电力变压器;高压配电室的作用是接受电力;变压器室的作用是把高压电转换成低压电;低压配电室的作用是分配电力;电容器室的作用是提高功率因数;控制室的作用是预告信号。所以答案
13、为:A。1.2 承担通断正常负荷电流,并在电路出现短路故障时自动切断电流,保护高压电线和高压电器设备的安全的配电设备是( )。 A.高压负荷开关 B.高压断路器 C.高压隔离开关 D.高压熔断器解题要点:高压断路器的作用是通断正常负荷电流,并在电路出现短路故障时自动切断电流,保护高压电线和高压电器设备的安全。【易错】高压隔离开关的主要功能是隔离高压电源,以保证其他设备和线路的安全检修。其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙。高压负荷开关与隔离开关一样,具有明显可见的断开间隙。具有简单的灭弧装置,能通断一定的负荷电流和过负荷电流,但不能断开短路电流。高压熔断器主要功能是对电路及其设备进行短路和过
14、负荷保护。所以答案为:B。1.3 六氟化硫断路器具有的优点是( )。A.150以下时,化学性能相当稳定 B.不存在触头氧化问题C.腐蚀性和毒性小,且不受温度影响 D.具有优良的电绝缘性能解题要点:六氟化硫(SF6)断路器的优点:1)无色、无味、无毒且不易燃烧,在150以下时,其化学性能相当稳定。2)不含碳(C)元素,对于灭弧和绝缘介质来说,具有极为优越的特性。3)不含氧(O)元素,不存在触头氧化问题。4)具有优良的电绝缘性能,在电流过零时,电弧暂时熄灭后,SF6能迅速恢复绝缘强度,从而使电弧很快熄灭。所以答案为:ABD。1.4 氧化锌避雷器在电站和变电所中应用广泛,其主要的性能特点为( )。
15、A.动作迅速、残压低 B.结构简单,可靠性高 C.通流容量大、续流电流小 D.耐污能力强解题要点:氧化锌避雷器由于具有良好的非线性、动作迅速、残压低、通流容量大、无续流、结构简单、可靠性高、耐污能力强等优点,是传统碳化硅阀型避雷器的更新换代产品,在电站及变电所中得到了广泛的应用。所以答案为:ABD。1.5低压断路器是一种开关设备,其具备的主要功能为( )。A.带负荷通断电路 B.短路保护C.欠压或失压保护 D.漏电保护解题要点:低压断路器能带负荷通断电路,又能在短路、过负荷、欠压或失压的情况下自动跳闸的一种开关设备。它由触头、灭弧装置、转动机构和脱扣器等部分组成。【易错】漏电保护器具有漏电保护
16、功能。所以答案为:ABC。考点二:变配电工程安装(一)变压器的检查和安装1、变压器安装之前的检查 (略)2、器身检查 (略)3、变压器干燥 (略)4、变压器安装(略)变压器安装分室外、柱上、室内等三种场所。(1)室外安装。 (2)柱上安装。 (3)室内安装。安装在混凝土的变压器基础上时,基础上的构件和预埋件由土建施工用扁钢与钢筋焊接,这种安装方式适合于小容量变压器的安装。(二)油断路器安装(可略)油断路器在运输吊装过程中不得倒置、碰撞或受到剧烈振动。多油断路器在运输时应处于合闸状态。运到现场后,应按规范要求进行全面检查,包括基础的中心距离及高度的误差,预埋螺栓中心的误差。断路器应垂直安装并固定
17、牢靠。(三)隔离开关与负荷开关安装(可略)隔离开关安装在墙上的支架上,应先把支架预埋在墙上,待土建专业的装饰工程完毕后,再安装隔离开关,操作机构与隔离开关应同时安装,操作机构手柄要求距地面1.2m。隔离开关也可直接安装在墙上。需要增加延长轴时两个轴承间的距离不应小于1000mm。额定电流在600A以下的隔离开关装在支架上,在600A以上的隔离开关装在墙上。 负荷开关安装与隔离开关相同,可直接安装在墙上,也可安装在墙的支架上。(四)避雷器安装避雷器的安装应严格按照规范的要求:(1)避雷器不得任意拆开,以免破坏密封和损坏元件;(2)普通阀型避雷器安装时,同相组合单元之间的非线性系数的差值应符合规范
18、要求:(3)避雷器各连接处的金属接触表面应洁净、没有氧化膜和油漆、导通良好。(4)并列安装的避雷器三相中心应在同一直线上,相间中心距离允许偏差为10mm。阀型避雷器应垂直安装。有支架上安装、墙上安装和混凝土基础上安装、以及电杆横担上安装等。管型避雷器可倾斜安装,在多污秽地区安装时,还应增大倾斜角度。磁吹阀型避雷器组装时,其上下节位置应符合产品出厂的编号,切不可互换。(五)漏电保护器的安装(1)漏电保护器应安装在进户线小配电盘上或照明配电箱内。安装在电度表之后,熔断器(或胶盖刀闸)之前。对于电磁式漏电保护器,也可装于熔断器之后。(2)所有照明线路导线,包括中性线在内,均须通过漏电保护器。(3)电
19、源进线必须接在漏电保护器的正上方、即外壳上标有“电源”或“进线”端;出线均接在下方,即标有“负载”或“出线”端。倘若把进线、出线接反了,将会导致保护器动作后烧毁线圈或影响保护器的接通、分断能力。(4)安装漏电保护器后,不能拆除单相闸刀开关或瓷插、熔丝盒等。这样一是维修设备时有一个明显的断开点;二是在刀闸或瓷插中装有熔体起着短路或过载保护作用。(5)漏电保护器安装后若是始终合不上闸,应将保护器的“负载”端下的电线拆开(即将照明线拆下来),说明用户线路对地漏电超过了额定漏电动作电流值,应该对线路进行整修,合格后才能送电。如果保护器“负载”端线路断开后仍不能合闸,则说明保护器有故障,应送有关部门进行
20、修理。(6)漏电保护器在安装后选带负荷分、合开关三次,不得出现误动作;再用试验按钮试验三次,应能正确动作(即自动跳闸,负载断电)。按动试验按钮,时间不要太长,以免烧坏保护器;然后用试验电阻接地试验一次,应能正确动作,自动切断负载端的电源。否则,此保护器为不合格产品,不能使用。严禁用相线(火线)直接碰触接地装置试验。(7)运行中的漏电保护器,每月至少用试验按钮试验一次,以检查保护器的动作性能是否正常。(六)高压开关柜安装高压开关柜在地坪上安装,有螺栓连接固定和点焊焊接固定方法。用螺栓连接固定时,槽钢与预埋底板焊接,再将扁钢焊接在槽钢上,然后在扁钢上钻孔,用螺栓连接固定。其优点是易于调换新柜,便于
21、维修;用点焊焊接固定时,先将槽钢与预埋底板进行焊接,然后将高压开关柜点焊在槽钢上。此法易于施工,但更换新柜比较困难。(七)母线安装1、裸母线裸母线分硬母线和软母线两种。硬母线又称汇流排,软母线包括组合软母线。按材质母线可分为铝母线、铜母线和钢母线等三种;按形状可分为带形、槽形、管形和组合软母线等四种。母线安装,其支持点的距离要求如下:低压母线不得大于900mm,高压母线不得大于700mm。低压母线垂直安装,且支持点间距无法满足要求时,应加装母线绝缘夹板。母线的连接有焊接和螺栓连接两种。母线排列次序及涂漆的颜色,应符合表6.1.2的要求。 表6.1.2 母线排列次序及涂漆的颜色相序涂漆颜色排列次
22、序垂直布置水平布置引下线A黄上内左B绿中中中C红下外右N黑下最外最右2、低压封闭式插接母线封闭式母线配线适用于干燥和无腐蚀气体的室内,负载大的场所。 施工中应注意:(1)支架必须安装牢固。支持点的间距,水平或垂直敷设时,均不应大于2m;距拐弯0.5m处应设置支架;作垂直敷设时,应在通过楼板处采用专用附件支承。(2)封闭式母线配线,水平敷设时,底边离地距离不宜小于2.2m;除敷设在电气设备间及设备层外,垂直敷设时,距地面高1.8m及以下的部位应有防止机械损伤的保护措施。(3)母线安装时,必须按分段图、相序、编号、方向和标志予以正确放置,不得随意互换。每项外壳的纵向间隙,应分配均匀。(4)母线与外
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