电气专业基础知识

高压供配电系统高压供配电系统是指从取得电源到电能分配至各用户低压变压器和高压电动机的系统。一、电力负荷分级及对供电要求：1、电力负荷分级电力负荷分级是根据负荷重要性对供电可靠性的要求及中断供电压政治，经济上所造成的损失或影响的程度来划分的共分为三级。一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：1、中断供电将造成人身伤亡时。2、中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3、中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：1、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。三、不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。钢铁企业的一级负荷如高炉开口机、电动泥炮机、电动高炉鼓风机，炉体冷却水泵，转炉吹氧管升降系统，炉体倾动机构，大型连续钢板轧机，加热炉冷却水泵。二级负荷如高炉装料系统，转炉上料系统，电炉，轧钢加热炉的推钢机出钢机。各级负荷对供电电源的要求第2.0.2条一级负荷的供电电源应符合下列规定：一、一级负荷应由两个电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。二、一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。第2.0.3条下列电源可作为应急电源：一、独立于正常电源的发电机组。二、供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。三、蓄电池。四、干电池。第2.0.6条二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。三级负荷对供电电源无特殊要求。供电电源1、工作电源主要是保证正常生产的电源。钢铁企业是连续性生产企业。如果突然停电，造成的经济损失一般都很可观。但企业大小不同，损失程度也不同。因此，对工作电源可靠程度的要求，应根据企业规模和性质有所区别。工作电源的可靠程度一般随供电回路、电源和电源点的数量而异。例如企业的两个独立电源来自同一电源点的两段母线就不如分别来自两个独立电源点可靠；由接自同一段母线的两回路供电就不如由接自不同母线段的两回路供电可靠。故钢铁企业的供电电源，应根据企业规模和性质选定。钢铁企业供电电源容量，应满足正常生产时全部用电负荷的需要。当企业的工作电源有多个时，应同时工作，互为备用。要求在任一电源因故障而停止供电时，其余的电源仍能满足企业全部用电负荷的需要。2、保安负荷及保安电源保安负荷是一级负荷中由于突然中断供电，会造成人身伤亡事故或重大设备损坏事故的负荷，它还包括事故时紧急抡修的负荷。保安电源的容量取决于保安负荷的大小，保安负荷应根据保证企业安全停产所必须的用电设备进行计算，不宜保守偏大，否则会给解决保安电源带来困难。对保安负荷可以采用保安电源解决，也可采用非电类措施解决。保安电源有：引自电力系统的发电厂或枢纽变电所，但该处未接企业工作电源；企业自备发电厂；企业设置的柴油发电机；企业设置的蓄电池。非电类保安措施有：采用柴油机泵及其他柴油机拖机设备;采用高位水池、水塔、油箱等；用蒸汽充填煤气管道使之不产生负压；设置手动机械人工处理。3、电源系统企业电源系统结线是指从电源点全企业总变电所(或总配电所)的结线系统。电源系统结线采用放射式，个别情况采用干线式，其分支点不得多于一个。三、配电系统配电系统是指从总变电所(或总配电所)全各车间变电所的结线系统。一般要求：配电系统应简单可靠，便于操作管理。将企业按车间设备管理的范围划分若干配电区域，确定车间变电所位置，并且按设备管理范围进行供电。高压配电线路应尽可能深入负荷中心。平行的生产流水线及互为备用的生产机组，宜由不同母线或线路供电；同一生产流水线的各用电设备宜由同一母线或线路供电等配电系统结线的配电方式有放射式，树干式和环形几种。四、电压等级企业电源电压一般有220KV、110KV、60KV、35KV电源电压应根据企业的负荷，电源点至企业的距离以及地方电网可能供给的电压与有关电力部门协商，共同确定。宝钢电源电压220KV配电电压一般有110KV、35KV、10KV、6KV、3KV宝钢：高炉鼓风机110KV电气基本知识基本知识一、基本参数电流、频率、电压、容量1、电流直流、单相交流、三相交流2、频率工频：50HZ或60HZ，我国50HZ低频：<50HZ;中频50HZ<F<10000HZ高频：>10000HZ3、电压额定电压：一般1000V及以下称低压，3KV及以上称高压。我国三相交流系统的额定电压：220/380V,3KV,6KV,10KV,35KV,110KV,220KV,500KV安全电压：36V.24V.12V.6V4、容量P、Q、S,COS巾?：有功功率KW表示发电机、电动机等的容量Q:无功功率KVAR表示电容器的容量S:视在功率KVA表示变压器等的容量SUP2+Q2COS巾：功率因数COSi>P/S二、常用电气设备和电子设备电气设备：电磁、机电器件组成的设备，基本原理是利用通过导体的自由电子流，用于发电、输电、配电、电气传动、电热、电动工具以及机电接触系统控制、测量。电子设备：真空、半导体器件组成的设备，基本原理是利用自由电子在真空或半导体中的运动。用于非电量转换成电量，信息传输、自动调节、数字运算等自动控制测量系统和电子计算机系统。这里主要介绍常用供配电、电气传动和自动控制用电气、电子设备。1、电机同步电机：发电机：汽轮发电机、燃气轮发电机、柴油发电机电动机：补偿无动、转速稳定、直流激磁维护复杂异步电动机：笼型：简单可靠、启动电流大绕线型：启动电流小、简单调速、有转子回路、维护复杂直流电动机：调速范围广、成本高、难维护2、变压器：氨封(大容量变压器，油浸，干式)主变压器：220，110，35KV/10,6KV10KV/3KV(宝钢)低压动力变压器：10，6，3KV/380/220V照明变压器：10，6，3/220V电流互感器、电压互感器属于变压器类设备(5)整流变压器3、电抗器、电容器电抗器：空心用途：扼流滤波、调节无功铁心电容器：电力电容器：调节无功、滤波、电热(产生中频)其它电子设备中各种电容器4、高压配电设备(宝钢)⑴GIS全封闭组合式220KV，110KV高压设备，SF6开关手车式开关柜35KV，10KV，6KV，3KV开关型式：真空开关，少油开关，SF&接开关组合起动器柜：高压熔断器+高压接触器3KV接触器型式：真空、磁SF6⑶固定式高压开关柜10KV、6KV(3KV)国产5、低压配电设备负荷中心盘马达控制中心盘固定式，抽屉式低压配电盘动力配电箱照明配电箱非标准配电箱(配电+控制)6、一般操作、控制、保护设备(1)操作台(操作盘)⑵模拟盘控制盘继电器盘机旁操作箱7、传动控制盘治金屏⑵电子开关柜可控硅盘：变换器柜、自动控制柜、直流柜交流调速柜矢量控制柜8、基础自动化设备⑴PLC顺序控制器PC控制用微机集散型微机系统PC+数据通道+CRT等附属设备各种控测器(传感器)三、常用电气材料1、电缆：电力电缆：塑料、交链控制电缆2、导线3、母排4、绝缘材料II、电气工程设计1、现代化工厂电气设计的范围管理计算机电设计范围供电设备过程计算机供电线路配电设备仪表设备基础自动化设备配电线路电气传动设备电气设计范围工艺设备现代化工厂的“三电”设计示意图除上述电气设计外，工厂照明、防雷、接地设计也包括在电气设计范围内。2、电气设计的专业划分供配电设计发电站、变电所、配电所、电气室供配电设备、高压电机(水泵、风机类)以及供电线路。传动设计电气室传动控制设备、操作室、机旁设备、配电线路、控制线路。基础自动化设计PLC、PC及PC系统硬件安装、电缆配线；软件设计(系统构成，程序框图)工厂照明设计：户内、户外；一般照明、局部照明、事故照明。工厂防雷接地设计：I、II、III防雷建构筑物。3、各设计阶段的主要内容：可行性研究：电源条件：变电所、电气室占地、线路通廊；进口设备以及投资测算。方案设计(基本计画)：供电、传动、自动化方案经济技术比较；国内外设备分交方案投资估算。初步设计(基本设计)：供电协议；供电方式及主结线，传动方式、操作方式；自动化水平和结构；参数计算；主要设备选择；线路敷设方式及路径、主要工程量、投资概算。施工图：施工图准备(详细设计)主要设备订货图纸包括供电系统图、元件系统图、分屏原理图。施工图设计(工事设计)包括非标设备订货图纸；设备、线路安装工程图纸；电缆敷设图；基础自动化软件；照明；防雷。4、各专业委托资料关系主体专业委托电气资料不同设计阶段的深度：可行性研究：工艺规模；总图位置；负荷类别及概略量；主传动方式及自动化水平的意向方案设计：工艺方案及主要设备配置；总图；传动方案及自动化要求。初步设计及施工图：详见主体专业委托电气设计任务书。主体专业与电气专业关系重大问题、方案问题一定要研究，电源条件不可忽略；总体布置相互协商；设备订货共同进行；委托资料不能与工艺图纸等同；希望按要求尽可能提全资料。电气专业委托外专业资料详见电气专业委托任务书深度及内容要求。配合专业资料问题总图定位问题，按院文件精神提供的相关管线。土建：基础图模板图问题，电气配管如何配合。各专业会审管线布置；委托要求、应能起到会审作用。附件：主体专业委托电气专业委托设计任务内容。(电气)委托任务书内容及深度的规定。主体专业委托电气设计任务书内容I、初步设计阶段一、主体专业主要技术参数(或技术指标)及分期建设情况二、负荷性质和类别三、车间用电设备表1、电动机(1)作业线名称⑵设备名称⑶数量型号及主要技术参数(容量、电压等级、电流种类、转速等)工作制度(工作或备用；长期或短时工作；接电率)特殊要求2、工业炉、电加热器、电磁阀等用电设备(1)作业线名称⑵设备名称数量及主要技术参数(容量、电压等级、电流种类、频率等)3、检修专用设备：电焊机、电动葫芦等⑴地点⑵设备名称数量主要技术参数(容量、电流种类、电压等级)四、操作、控制要求和自动化水平1、设备(操作)系统图、信号表2、电气控制操作顺序图、动作时间图、联锁图表3、调速系统的速度图、负载图、调速要求4、对生产设备和产品的检测、跟踪控制要求，工艺线上检测器类型、数量和参考位置。5、生产设备的操作方式和操作地点6、自动化水平生产操作、监控、管理和维修管理对自动化设施要求遥控操作、通信要求与计算机联网要求运转室或集中操作室、控制屏台或CRT画面等设置要求五、安全、检修及其它对电气的要求；车间环境工况1、事故电源设备名称及数量容量、电压等级、电流种类等技术参数2、紧急开关场所类型数量要求3、防火、防爆场所防火、防爆等级设备对火灾报警要求高温及金属液体溢出区域防静电感应要求4、检修要求：如局部解除联锁；检修电源；设置检修安全电气设施等。5、其它电气要求：如防潮、防尘、耐热和防腐等要求。六、电气设备设施配置1、车间变电所(或电气室)、操作室的设置：数量、位置、参数尺寸。2、车间内操作台(箱)的配置：数量、位置。3、要管线通道如电缆沟、桥架等的概略位置。七、车间照明1、一般照明厂房类型厂房主要尺寸(长度、跨度、下弦标高)。起重机轨面标高2、局部照明部位构筑物或设备大小要求3、事故照明(1)部位⑵工作性质(3)持续时间八、防雷：工艺设备、管道及构筑物(一般厂房由土建提出)九、附图:1、工艺流程图2、工艺平断面布置图3、委托资料图（或将用电设备安装位置以及上述提及需确定的位置在工艺平断面布置图上表示）。II、施工图设计阶段委托设计任务书内容基本同初步设计（如根据审批或院技术会议决定以及其设备订货原因有变动时，再筛出修改资料）外，需提供下述详细资料或补充资料。一、车间工艺平断面图（1/100）1、标清用电设备的标高、位置（如：电动机中心线尺寸及传动端其它用电设备的接线位置）02、标明操作台（箱）确定位置及朝向。3、标明紧急开关的确定位置及安装高度。4、标清检测器的确定位置及安装方式。5、标明滑触线与软线的工作范围与尺寸要求。6、标明建议的低压安全灯插销、电焊电源、胶带机胶结用插头的位置。7、标明设备的限位开关位置要求。二、提出工艺线上成套设备清单和有关电气部分的图纸和技术资料。三、对设备操作情况（集中或分散、自动或手动；是否要反转或调速）设备的电气联锁要求，设备的信号要求作详尽说明。电气室1989.8.31委托任务书内容及深度的规定一、初步设计阶段委托任务书内容及深度1、委托土建任务书交配电所、电气室、控制室、变送器室、分析器室、称量机室、电话间、配线室、卫生间等建筑物以及室外电缆沟、电缆隧道、需土建设支撑的室外电缆桥架等构筑物的位置及基本外形尺寸，室内概略布置。建筑物防火等级；空调或采暖的装设称量机、主传动电动机、户外高压设备、大中容量变压器、投光灯塔的基础或地坑的概略外形尺寸及荷重。特殊要求：如防震、隔热、隔音、防爆、防磁等。2、委托通风任务书有关建筑物位置、基本外形尺寸、室内概略布置、门窗位置；概略总发热量；空调、采暖或通风要求(如需保持的温、湿度范围、换气次数等)3、委托水道任务书用水及排水点的大概位置；水压、水温、水量与水质要求以及使用状态(如是否连续、是否循环使用等)4、委托热力任务书设备用气源及吹扫用气的平均与短期最大流量、压力、品质的要求，送达地点。是否要求另加贮罐，贮气罐的容积及大致位置。伴热与吹扫用蒸汽的压力等级；平均与短期最大流量；以及送达地点。5、委托总图资料凡在厂房外设置需占地的建筑物和设施，必须向总图提出定位资料。建筑物的概略外形尺寸要求的位置。电缆、架空线路走向；投光灯塔位置；电缆沟、隧道等构筑物的概略外形尺寸。二、施工图设计阶段委托任务书内容及深度在初步设计阶段委托任务书的内容及深度的基础上，尚需补充如下内容：1、委托土建任务书建构筑物外形尺寸及相关位置。门、窗、吊装孔、入孔的相关位置和大小；各种予埋件、予留孔、予埋管的平面尺寸及标高；楼梯、爬梯、平台的尺寸、荷重及相关位置的要求。地坪、楼板、盖板、各种予埋件、基础等的动、静载荷。防水、隔热、防震、隔音、防磁等的具体要求。地坪、墙、天花板等的具体装修要求。2、委托通风任务书有关建筑物室内布置及总发热量(设备、电缆)3、委托水道任务书用水及排水点平面位置及标高。4、委托热力任务书设备用气点及吹扫用气点的平在位置及标高。5、委托总图资料有关建、构筑物位置及外形尺寸；电缆及架空线路路径、敷设方式及地下部分的断面尺寸。三、附图一般初步设计附平面图(或多层建筑物的分层平面图)，施工图设计附平断面图，附图中应示出与委托有关的内容。宝钢设计院电气室一九九八年-一月5、电气管线及敷设方法：分类：1、外部管线：电缆隧道电缆槽水泥槽直埋架空线路插塔扩线架空电缆钢索吊挂2、车间内管线：本线室电缆夹层配管干线：绝缘导线明敷电缆、导线电缆桥架管线通廊：室外：高压架空线路；电缆隧道、沟。车间