施耐德电气之低压配电

功率因数
在电路中，功率因数角是电流滞后电压的角度。 物理意义：对于设备来说，功率因数反映的是能量转换过程中有用功率占总功率的比例。 举例：母线提供给电机的是视在功率；电机中转换为机械做功的部分是有功功率,提供磁场
的电流为无功电流。
功率因数降低的原因
功率因数，或 cos 以 0 到 1.0 之间的数值来表示。 功率因数为 1.0 不含无功功率 功率因数低于 0.9 一般认为较差 系统中有较多的无功功率，其功率因数会较低 电路中电流与电压的空间矢量关系由电阻和电感决定；由于感性负载的存在，电流滞后电
压一定的角度。 物理意义：非阻性负载；为了实现能量转换而消耗的功率，最终转化为热量。
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各类设备的功率因数
设备
普通的感 应电动机工 作在:
白炽灯
0% 负载 25% 负载 50% 负载 75% 负载 100% 负载
荧光灯
气体放电灯
电阻炉
感应炉
介质加热炉
电阻焊接机
施耐德电气-低压配 电基础知识
电力配电系统示意图
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发电机 架空线路
HV/MV 变电所
变压器
MV/MV配电所
埋地电缆
电动机
工业
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MV/LV变电所
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配电电网常识
根据IEC60038 / GB10056标准
低压：1000V以下 中压：10kV, 20kV, 35kV 高压/超高压：110kV, 220kV, 330kV, 500kV 相电压和线电压的关系 UL/Un = 400V/230V = 3
断路器
R 极小
对于 S>100kVA R 极小 R 极小
X = Uo2 (1)
Psc
X =U1s0c0%PUsco2 (2) X 极小
母线
R=
L S
(3)
X = 0.15m /m
电缆 (4)
R = L (3) X = 0.08m /m S
M
Isc = Uo
kA
3 Rt2 + Xt2
(1) Psc: 上方侧网络的短路容量，单位 VA (通常为 500MVA) (2) Usc: 短路电压 (即变压器短路阻抗)，S: 变压器视在容量，单位 kVA (3) = 22.5 (铜)， = 36 (铝)，L 单位为 m，S 单位为 mm2 (4) 如果每相有数根电缆并联，将一根电缆的电阻和电抗除以电缆根数。
工业及小型商业 < 1000V IEC 60947-1 IEC 60947-2 IEC 60947-3 IEC 60947-4 IEC 60947-4
IEC 60755 (剩余电流保护断路器)
IEC 60364 IEC 60439 IEC 60269
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低压配电产品的防护等级 IP
损耗增加，设备温升严重 线路上压降增加，设备端电压下降，
影响正常工作 供电管理局制定商业和工业的收费标
准，奖励高功率因数运行，处罚低功 率因数运行用户。通常功率因数应大 于0.85，高压供电的工业用户，高压侧 大于0.9
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功率 kVA 因数 1.0 100
0.95 105 0.90 111
3：防止垂直方向60°范围内淋水
3：防止直径大于2.5m：防止直径大于1mm固体进入
5：防止任何方向的喷水
5：防尘(无有害沉积)
6：防止海浪或强烈喷水
6：尘密
7：防浸水影响
8：防潜水影响
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交流电路中的基本公式
欧姆定律 R ＝ U/I
电流的热效应 Q = I2RT
功率
P = Q/T = UI
能量守恒定律
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功率与功率因数
功率
有功功率 无功功率 视在功率(S=U*I) 功率因数： cosФ = P/S 关系：P=S*cosФ Q=S*sinФ P2+Q2=S2
幅值与有效值 正弦量任一瞬间的值为瞬时值,瞬时值 幅值: 正弦量任一瞬间的值为瞬时值i,u,瞬时值中的最大值为幅值Im,Um 有效值I, U: 正弦交流电网值
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功率与功率因数 瞬时功率、有功功率、无功功率、视在功率 功率因数：电压与电流夹角的余弦值
电压与电流的关系 电阻性、电感性、电容性
额定频率：额定条件下正弦电路中正弦量每秒钟变化的次数称为频率f(Hz) 我国电网标准频率是50Hz，美国、日本采用60Hz
额定电流：额定电压额定频率下，达到额定功率的电流-- Ie 正弦交流电路中的电流是有效值（均方根值）
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低压配电产品的各种电压
Ue： 额定工作电压220V/380V Uc： 额定控制电路电压（实际运行电压） Us： 额定控制电源电压230V/400V Uimp: 额定冲击耐受电压 Ur： 分断后电压 Ui: 额定绝缘电压
算出
In =
Sn 103 U3
Sn：变压器的额定视在功率kVA U： 空载时线电压 (单位为伏) In：单位为安
对于 400V (三相有载) 的简化公式 In = kVA x 1.4
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短路电流计算基本方法
电路图 装置的部件
电阻 (m )
电抗 (m )
上方侧网络 Psc
变压器 S, Usc, U
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低压配电产品的各类电流
In： 额定电流 Ib： 工作电流（实际运行电流） Ir： 整定电流 Iz： 电缆允许电流 Icc：短路故障电流 Icn：极限短路分断能力 Ics：运行短路分断能力
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低压配电基本常识
电位
电压：两点之间的电位差
短路
IPX X：用数字表示设备外壳提供的保护 程度－根据IEC529 / GB4942.2-93
第二个数字表示防湿气防水侵入的密封程度
第一个数字表示防尘，防止固体进入危险部
件（带电部件）的等级
0：无防护
0：无防护
1：防止垂直滴水
1：防止直径大于50mm固体进入
2：防止垂直方向15°范围内滴水
2：防止直径大于12.5mm固体进入
0.80 125 0.70 143 0.60 167
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无功功率补偿
为了提高功率因数，降低无功功率，采用人工的方法进行补偿 ，简称无功补偿。 电容器组 ➢集中补偿 ➢分散补偿 ➢个别补偿； 同步电机：利用其工作特性，具有超前的功率因数； 同步调相机：空载的同步电动机；
最简单方便的补偿方式是选用电容器组。
单相短路 两相短路 三相短路
过载
线路所带负荷容量超过了线路的设计容量 在电气上无损的电路中发生的过电流
电能质量
电压：偏差允许值范围±7%(10KV三相线路） 频率：偏差允许值范围±0.2Hz 波形：正弦曲线（电压谐波含有率）
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正弦交流电路中的常用名词
频率与周期 周期 T: 正弦量变化一次所需的时间（秒） 频率 f: 1s内正弦量变化的次数 f＝1/T
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低压配电电器的相关国际标准
标准 低压电器 断路器 开关 接触器 电动机起动器
分离式过电流保护 剩余电流断路器
一体式带过电流保护 剩余电流动作断路器
安装标准
配电柜标准 熔断器
住宅用设备
IEC 60898 IEC 60669-1 IEC 61095
IEC 61008
IEC 61009
低压配电系统示意图
树状图
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低压配电基本概念
额定电压：电气设备正常情况下的工作电压-- Ue 1000V 以下电气设备的额定电压等级分为： 直流：1.5,2,3,6,12,24,36,48,60,72,110,220,400,440,800,1000V 单相：6，12，24，36，42，100，127，220V 三相：36，42，100，127，220/380，380/660，1140(1200)V
Ua
O
Uc
Ub
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电工学基本概念及元件部分图例
交流 接地 外壳 三线 电缆 直流
变压器
电动机
M
发电机
G
避雷器
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低压配电主要产品图例
负荷开关 断路器 熔断器 隔离开关 漏电开关 漏电保护断路器 电流互感器
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危害 谐波损耗，大量的3次谐波流过中线时使线路过热。 引起公用电网中局部的并联和串联谐振，使谐波放大。 会导致继电保护和自动装置的误动作，电气测量仪表计量不正 确。 对附近的通信系统产生干扰
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继电保护
继电保护器 反应故障和不正常状态的自动装置，发出报警和跳闸信号， 实现对电气设备的保护。
基本要求 可靠性；选择性；快速性；灵敏性；
常见保护类型 三段式过流保护 零序电流保护 过电压保护 欠电压保护 反应电压与电流比值的距离保护 差动保护、高频保护
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变压器的额定值
三相变压器：In=Sn/(1.732xUn) 单相变压器：In=Sn/Un 在一台三相变压器低压侧的满载额定电流由下式
旋转式电弧焊接机
变压器—
电弧炉
功率因数 0.17 0.55 0.73 0.80 0.85 1.0 0.5 0.4~0.6 1.0 0.85
0.8~0.9 0.5 0.7~0.9 0.7~0.8 0.8
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功率因数对电网的影响
如果不减少带有低功率因数的高视在 负荷，则从发电站到工厂支路的整个 电气网络，必须能承载比需要大的电 流负荷
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谐波
产生 当正弦波电压施加在线性的电阻、电感和电容上时，仍为同频 率的正弦波。但当负载为非线性时，电流就变为非正弦波，电 流产生的压降导致电压也为非正弦波。 非正弦电压电流可分解为傅立叶级数，频率与工频相同的分量 为基波，频率大于基波的成为谐波。 谐波频率与基波频率之比为谐波次数。 电弧炉，电力机车，调光设备，日光灯，变频空调等易引起谐 波。