电气系统中的IT系统的详细介绍

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1-25 什么是三相三线制，三相四线制、三相五线制？

答：三相三线制是发、输、变电，所采用的接线制式。

三相四线制是工厂用电所采用的接线制式。

三相五线制是住宅、商店、学校用电所采用的接线制式。

发电厂高压输电用三相三线（IT制系统）

发电厂的发电机发的电一般在1～3万伏左右（再高绝缘不好解决），如果用户距离不太远（十几到几十公里），一般要升压到22万伏，到城市边缘的变电站再变回1万伏，然后进市内，这中间的22万伏输电线路就是三相三线制。使用三根高压线就可以把电输送过去，对于发、输电，三相三线制输电最节省投资。

工厂用三相四线（TT制系统）

工厂用电之所以要用三相四线制，是因为工厂有两种负载，动力负载和照明负载，而两种负载使用的电是不同的：动力负载一般使用380伏三相电，而照明负载一般使用220伏单相电，所以工厂的用户的电力变压器的低压绕组一般要接成星接法（三个绕组的线头引出来为三相火线，三个绕组的线尾接在一起引出来并且在变压器附近接大地并引出为零线。），三根火线是三相电，用来接马达，是380的动力电，任意一根火线与零线之间，接上电灯就亮，是220的照明电。安全措施采用的是保护接零，就是把机器铁座直接接到零线上，这种安全措施不存在“跨步电压”，是最安全的保护措施。

住宅用三相五线（NT-C-S制系统）

住宅、商店、学校用电之所采用三相五线制，是因为这些场合大都是以照明为主的单相负载且无职业电工，火线与零线接反是常有的事情，特别是在使用自制的插排后，如果取电用的插头是一个双扁插头，插排上就无法保证每次都是规定的左零右火。在这种情况下如果采取的是保护接零就会惹出人命的大麻烦：因为万一出现因自制插排引起的零火线倒错，保护接“零”就变为外壳接“火”，使整个机壳都带电！正因如此，这些场合的用电设备万万不可保护接零，只好采用安全性稍差的（有跨步电压）保护接地。也就是除了零线是在用户变压器处接地之外，再专门接一根在楼层地基处接地的地线（那根**并且有绿条纹的线就是地线），所有大型铁壳用电设备，如空调、冰箱、洗衣机的外壳都使用半黄半绿色的电线接到三孔插头的中间那个长接线片上，其他两条再按右零左火接到三孔插头的两侧的另外那两个短接线片上（注意：插座上是左零右火，插头是右零左火），再配合总闸处的漏电保护，就很安全了。电视机因为是遥控，又是绝缘很好的塑料外壳，就不用保护接地了，两根线的双扁插头就可以了，绝对不用担心触电。

低压配电系统TN、TT、IT的比较

根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即TN、TT、IT三种形式。其中，第一个大写字母T表示电源变压器中性点直接接地；I则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地）。第二个大写字母T表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；N表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。

TN系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。

TT系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。

IT系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。

1、 TN系统

电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即TN—C系统、TN—S系统、TN—C—S系统。下面分别进行介绍。

11、TN—C系统

其特点是：电源变压器中性点接地，保护零线（PE）与工作零线（N）共用。

（1）它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。TN—C系统一般采用零序电流保护；

（2）TN—C系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则PEN线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入PEN，从而中性线N带电，且极有可能高于50V，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位；

（3）TN—C系统应将PEN线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。

由上可知，TN-C系统存在以下缺陷：

（1）当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。当三相负载严重不平衡时，触及零线可能导致触电事故。

（2）通过漏电保护开关的零线，只能作为工作零线，不能作为电气设备的保护零线，这是由于漏电开关的工作原理所决定的。

（3）对接有二极漏电保护开关的单相用电设备，如用于TN-C系统中其金属外壳的保护零线，严禁与该电路的工作零线相连接，也不允许接在漏电保护开关前面的PEN线上，但在使用中极易发生误接。

（4）重复接地装置的连接线，严禁与通过漏电开关的工作零线相连接。

TN-S供电系统，将工作零线与保护零线完全分开，从而克服了TN-C供电系统的缺陷，所以现在施工现场已经不再使用TN-C系统。

12、 TN—S系统

整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是分开的。

（1）当电气设备相线碰壳，直接短路，可采用过电流保护器切断电源；

（2）当N线断开，如三相负荷不平衡，中性点电位升高，但外壳无电位，PE线也无电位；

（3）TN—S系统PE线首末端应做重复接地，以减少PE线断线造成的危险。

（4）TN—S系统适用于工业企业、大型民用建筑。

目前单独使用独一变压器供电的或变配电所距施工现场较近的工地基本上都采用了TN—S系统，与逐级漏电保护相配合，确实起到了保障施工用电安全的作用，但TN—S系统必须注意几个问题：

（1）保护零线绝对不允许断开。否则在接零设备发生带电部分碰壳或是漏电时，就构不成单相回路，电源就不会自动切断，就会产生两个后果：一是使接零设备失去安全保护；二是使后面的其他完好的接零设备外壳带电，引起大范围的电气设备外壳带电，造成可怕的触电威胁。因此在《JGJ46-88施工现场临时用电安全技术规范》规定专用保护线必须在首末端做重复接地。

（2）同一用电系统中的电器设备绝对不允许部分接地部分接零。否则当保护接地的设备发生漏电时，会使中性点接地线电位升高，造成所有采用保护接零的设备外壳带电。

（3）保护接零PE线的材料及连接要求：保护零线的截面应不小于工作零线的截面，并使用黄/绿双色线。与电气设备连接的保护零线应为截面不少于25mm2的绝缘多股铜线。保护零线与电气设备连接应采用铜鼻子等可靠连接，不得采用铰接；电气设备接线柱应镀锌或涂防腐油脂，保护零线在配电箱中应通过端子板连接，在其他地方不得有接头出现。

13、 TN—C—S系统

它由两个接地系统组成，第一部分是TN—C系统，第二部分是TN—S系统，其分界面在N线与PE线的连接点。

（1）当电气设备发生单相碰壳，同TN—S系统；

（2）当N线断开，故障同TN—S系统；

（3）TN—C—S系统中PEN应重复接地，而N线不宜重复接地。

PE线连接的设备外壳在正常运行时始终不会带电，所以TN—C—S系统提高了 *** 作人员及设备的安全性。施工现场一般当变台距现场较远或没有施工专用变压器时采取TN—C—S系统。

2、 TT供电系统

电源中性点直接接地，电气设备的外露导电部分用PE线接到接地极（此接地极与中性点接地没有电气联系）

在采用此系统保护时，当一个设备发生漏电故障，设备金属外壳所带的故障电压较大，而电流较小，不利于保护开关的动作，对人和设备有危害。为消除T系统的缺陷，提高用电安全保障可靠性，根据并联电阻原理，特提出完善TT系统的技术革新。技术革新内容是：用不小于工作零线截面的绿/黄双色线（简称PT线），并联总配电箱、分配电箱、主要机械设备下埋设的4-5组接地电阻的保护接地线为保护地线，用绿/黄双色线连接电气设备金属外壳。它有下列优点：1）单相接地的故障点对地电压较低，故障电流较大，使漏电保护器迅速动作切断电源，有利于防止触电事故发生。2）PT线不与中性线相联接，线路架设分明、直观，不会有接错线的事故隐患；几个施工单位同时施工的大工地可以分片、分单位设置PT线，有利于安全用电管理和节约导线用量。3）不用每台电气设备下埋设重复接地线，可以节约埋设接地线费用开支，也有利于提高接地线质量并保证接地电阻≤10Ω，用电安全保护更可靠。

TT系统在国外被广泛应用，在国内仅限于局部对接地要求高的电子设备场合，目前在施工现场一般不采用此系统。但如果是公用变压器，而有其它使用者使用的是TT系统，则施工现场也应采用此系统。

3、 IT系统

电力系统的带电部分与大地间无直接连接（或经电阻接地），而受电设备的外露导电部分则通过保护线直接接地。

这种系统主要用于10KV及35KV的高压系统和矿山、井下的某些低压供电系统，不适合在施工现场应用，故在此不再分析。

建设部新颁发的《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）规定：施工现场专用的中性点直接接地的电力系统中必须采用TN-S接零保护系统。因此，TN-S接零保护系统在施工现场中得到了广泛的应用，但如果PE线发生断裂或与电气设备未做好电气连接，重复接地阻值达不到安全的要求，也同样会发生触电事故，为了提高TN-S接零保护系统的安全性，在此提出等电位联接概念。所谓等电位联结，是将电气设备外露可导电部分与系统外可导电部分（如混凝土中的主筋、各种金属管道等）通过保护零线（PE线）作实质上的电气连接，使二者的电位趋于相等。应注意差异，即等电位联结线正常时无电流通过，只传递电位，故障时才有电流通过。等电位联结的作用。（1）总等电位联结能降低预期接触电压；（2）总等电位联结能消除装置外沿PE线传导故障电压带来的电击危险。因此施工现场也应逐步推广该技术。当然，无论采取何种接地形式都绝不是万无一失绝对安全的。施工现场临时用电必须严格按JGJ46-88规范要求进行系统的设置和漏电保护器的使用，严格履行施工用电设计、验收制度，规范管理，才能杜绝事故的发生。

配电房又叫配电所，在国家标准里面，配电所的定义是：“所内只有起开闭和分配电能作用的高压配电装置，母线上无主变压器”。配电所与变电所的区别在于，配电房（配电所）无变压器，而变电所有变压器。配电房是大厦供电系统的关键部位，设专职电工对其实行24小时运行值班。未经管理处经理、部门主管的许可，非工作人员不得入内。值班员必须持证上岗，熟悉配电设备状况、 *** 作方法和安全注意事项。值班员必须密切注意电压表、电流表、功率因数表的指示情况；严禁空气开关超载运行。经常保持配电房地面及设备外表无尘。配电房设备的倒闸 *** 作由值班员单独进行，其他在场人员只作监护，不得插手；严禁两人同时倒闸 *** 作，以免发生错误。

1、送电：(大厦供电中断，需迅速恢复供电)

①查清是外部输电线路故障，还是内部配电线路故障。外部故障：变压器无工作(无响声，显示屏无显示)；内部故障：变压器工作正常(有响声，显示屏显示温度，风扇运转指示灯亮)。

②外部线路故障停电，与供电部门联系后，等待恢复送电。

③内部线路故障停电，迅速查明故障原因并立即排除后送电。

④送电步骤：切断各路负荷开关(特别是照明部分)；按下1#柜、5#柜绿色起动按钮，电压表指示正常(400v)；逐个闭合各路负荷开关。

⑤若变压器有工作(有响声，有温度显示)，而风扇指示灯不亮，则说明外部输电线路有停过电，后又立即恢复送电，此时只须启动冷却风扇再按送电步骤送电。

2、停电：(设备检修或其它原因需停电)

①设备检修停电：断开相应的断路器，经检验无电后，并采取必要的安全 *** 作措施，(主要有：设备电源线及外壳的接地保护，悬挂“有人 *** 作、禁止合闸”的警示标志牌，做好检修人员的绝缘防护等)，即可进行设备检修。

②若需全面停电：则必须逐个断开各断路器，然后按下1#柜、5#柜红色按钮。

③切断高压电源必须按高压环网开关柜 *** 作说明，认真执行。

希望我能帮助你解疑释惑。

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电力电子技术（A）

一    问答题

1  什么是维持电流？什么是擎住电流？

答：维持电流是使晶闸管维持通态，所必需的最小主电流。擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态，并移除了触发信号后，能维持通态所必需的最小主电流。

2         晶闸管元件导通后，怎样才能由导通变为关断？

答：在晶闸管导通后，减小正向电压，正向电流就逐渐减小。当电流小到某一数值时，晶闸管又从导通状态转为阻断状态。

3         画出晶闸管的阳级伏安特性，标出确定晶闸管额定电压的电压名称。

答：

4         半控桥式整流电路，L负载，脉冲突然切除会出现什么现象？ 如何解决？

答：失控现象。加续流二极管。

5         有源逆变的条件是什么？

答：1、有通流方向极性的直流电源和储能元件（足够大的电感）

2、控制角阿尔法大于90度

二    填空题

1 三相半波整流电路，R负载，触发脉冲出现在自然换向点之前，晶闸管（  不        ）换向，输出波形顺序是（U2, UG, Ud            ）。

2 三相半波整流电路，电动机负载，合闸后电动机处于静止状态，此时a相脉冲距a相电压起始点（  a   ），控制角是（  0°  ）。

3 考虑安全裕量，晶闸管通态平均电流的表达式是（                          ）

4  逆变器的换流方式，主要有以下几种：

（                   有源逆变          ，                   无源逆变 ）。

5  串流电感式电压型逆变器晶闸管导通角度是（  180°    ），串流二极管式电流型逆变器晶闸管导通角度是（   120°  ）。

三    单向半控桥式整流电路，L=∞，有续流二极管，=220V，=90°，R=99，求晶闸管，续流二极管的电流有效值，平均值，变压器容量和。

解：   =90°  ==99V

=10A

KP：

==25A

==5A

===5A

==707A

=2205=15554KVA

===064

四    三相全控桥式整流电路，电阻性负载。

1  当时， 求

2  当时，求

解：1  时

=

2   时

==

五 三相全控桥整流电路，L=∞，，217V，。

1  画出逆变状态下的主回路，并标明有关参数极性

2  当=60°时，选择晶闸管元件，计算变压器容量

解：2 =234=-234100/2=-117V

==100A

=0578=0578100=578A

==0816=0816100=816A

=（15~2）=（15~2）=552~736A

=（2~3）=（2~3）100=490~735V

取700V           选Kp100—7

=3100816=24480=2448KVA

六    三相全控桥式整流电路，L负载，锯齿波同步的触发电路，主变压器的组别为Dy1，试确定出同步变压器的组别。

七   画出三相半波整流电路L负载主电路，并画出换相过电压保护，短路保护和di/dt保护器件。

答：

电力电子技术（B）

一、       问答题

1、           根据晶闸管的阳极伏安特性，说明什么是晶闸管的额定电压？

答：通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2,3倍。

2、           根据晶闸管通态电流的定义，说明什么是晶闸管的额定电流？

答：C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结°晶闸管在环境温度为40℃时所允许连续流过的单相工频正弦半波电流的最大平均值。

3、           三相全控桥式整流电路对触发脉冲宽度有什么要求？为什么？

答：大于90°，小于120°

4、           什么是逆变？哪些电路不能实现有源逆变？

答：把直流电转变成交流电，整流的逆过程称为逆变。

半控桥式电路或具有续流二极管的电路，因为不可能输出负电压，不能实现有源逆变。

5、           什么是逆变失败？逆变失败的原因是什么？

答：逆变失败是指逆变时，一旦换相失败，外接直流电源就会通过晶闸管电路短路，或使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，形成很大短路电流。

原因：1）、触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相；

2）、晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通；

3）、交流电源缺相或突然消失；

4）、换相的裕量角不足，引起换相失败。

二．填空题

1、           晶闸管元件由断态到通态，脉冲切除后，能够维持元件导通的最小阳极电流叫做（    维持电流 ）。

2、           晶闸管输出电流波形减少一倍，有效值减少到（ 05  ），电流平均值减少到（   （2^05）/2   ）。

3、           三相半波共阴极逆变电路，晶闸管主要工作在（  断开状态   ），晶闸管元件主要承受（   反相电压    ）。

4、           三相全控桥整流电路，同一相脉冲互差（  60° ），相邻相脉冲互差（  120° ）。

5、           三相半波整流电路，L负载，I2与IT的关系是（I2 =IT），I2与Id的关系式是（I2 =0577Id）。

三、 单相半波整流电路，电阻性负载，，=200A，考虑安全余量2时，求:=180°，=90°的电流峰值？

解：=180°：I=157， I=/2,    157/2=/2

=157=157200=314A

=90°：I=157， I=/2,    157/2=/2

=157200=444A

四三相半波整流电路，电阻性负载，，=60°时，脉冲消失，画出输出电压的波形和晶闸管元件的波形。

五、三相全控桥式整流电路，反电势负载=220V，=305A，启动电流=500A，最小连续电流=10A，整流变压器Y/Y接法，原副边线电压分别为380V/220V。

1、选择晶闸管元件

2、计算变压器容量

解：1、=/=500/=289A

=(15~2)/157=(15~2)289/157=276~368A取300A

a  =(2~3)220=622~933V    取7~9

取KP300-9晶闸管元件

2、=220/=127V   ==0816305=249A

==3=3127249=95KVA

六、利用单相整流桥，直流电动机发电机机组，三相半波整流器组成逆变试验电路，已知三相电源相电压=30V，发电机输出电压=35V，回路电阻R=1。

a)       绘出逆变状态主回路电路图，并标出逆变状态有关极性

b)       计算=60°，=60°，==90°时的输出电流。

解：a)  

b）=117cos

=60°：=117cos=1173005=176V

===174V

=60°:= 117cos=1173005=176V

===526A

==90°:= /R=35A

七、  三相全控桥整流电路反电势负载可逆运行，整流变压器接法为D,y11，锯齿波同步的触发电路，试确定同步变压器组别，并画出同步分析向量图。

电力电子技术 （C）

一、判断题（对的画“√”，错的画“X”）

1、通常把晶闸管的UDRM和URRM中较小的值标作该器件的额定电压。（ 对  ）

2、在晶闸管导通后，如果对门极加反向电压，则晶闸管不能继续导通。（  错 ）

3、整流变压器的漏抗越大，则换相重叠角越大。（ 对 ）

4、可控整流电路都可以实现有源逆变。（  错 ）

二、问答题

1、           晶闸管元件的导通条件是什么？

答：晶闸管导通的条件是阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

2、           晶闸管元件的额定电压是如何定义的？

答：通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2,3倍。

3、           晶闸管元件通态平均电流的选择原则是什么？

答：额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。

4、           实现有源逆变的条件是什么？

答：1、有通流方向极性的直流电源和储能元件（足够大的电感）

2、控制角阿尔法大于90度

三、填空题

1、           晶闸管元件由通态到断态，能够维持元件导通的最小阳极电流叫做（维持电流   ）。

2、           电流波形系数的定义表达式为（    NP=VINDmax/FBmAe  ）,额定情况下的波形系数为（  1    ）。

3、           流过晶闸管同一电流波形，导通时间不同，波形增加一倍，平均值增加到（  1    ）倍，有效值增加到（  2^05   ）倍。

4、           三相半波共阳极组整流电路，晶闸管元件主要工作在电源电压（  导通  ），晶闸管元件主要承受（  正相电压     ）。

5、           三相全控桥整流电路，L负载，I2与IT的关系式是（   I2 =IT     ）,  I2与Id的关系式是（  I2 =0577Id    ）。

四、晶闸管型号为KP200-3，IH=4mA，判断在下列电路中工作是否合理？为什么？(忽略电压电流裕量）。

（a）                                  （b）

解：（a）

电流正好合适。

电压

耐压低，不合适。

故不合理。

（b）

大于维持电流。

但

故不合理。

五、图示电路为具有中点二级管D3的单相半控桥式整流电路：

1、绘出 =90°时的Ud波形

2、当u2=时，求出和

解：2、

=0°时，

=时，

六、三相半波共阴极整流电路，反电势负载串大电感，电流连续。

1、绘出=30°时的Ud波形及UT5波形

2、画出逆变状态主回路，并标明有关极

解：2、

七、图示电路，三相全桥式整流电路，大电感负载 ,=60°时，与T3串联的快速熔断器熔断，画出此时的Ud波形。

解：

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