理论解析住宅小区用电理论知识理论解析住宅小区用电理论知识轩爸原创百家号
自从电的问世，改变人们对生活的重新认识。电的重要性不言而喻，人们对于电源的需求，不亚于人们对氧气的需求。住宅用电是我们生活中必不可少的生活元素，我们必须了解掌握运用到生活中。电产生的原理就是通过切割磁场（磁铁）产生的电磁感应，反过来可以通过交流磁场带动线圈转动，很多机械设备都是应用这个原理形成的。电磁感应原理应用很广泛，包括电机设备、变压器、漏电开关等都是通过交流线圈产生的电磁感应产生动作。输出方式我们国家电网采用星形连接，就是所谓的三相五线制，包括三根相线、零线及地线，所以，架空线路都是五根线。星形连接中相线相连一起为中性线，也就所谓的零线，零线区别于地线，作为电路回路。而地线的对地电位为零，是就近接地如（卫生间等电位接地点）。零线的对地电位不一定为零，零线是在最近的变电所接地，与本地的接地可能有一定的电位差。
而在输送电过程中，为什么采用高压输送的方式呢？我们知道电流通过任何导线都会产生热，导致电能的损失。理论公式解析：电能W=I^2*R*T，所以减少电能损失方式有三种：
1、减少输送时间，这不可能，除非不用电；
2、减少导体中的电阻，我们必须选用低电阻的材料（超导体），目前技术不好实现，只是理论上行得通而已，等待科学家们研究超导体； 3、减少导体中的电流，但是输送功率是保持不变，根据公式P=U*I，我们只有提高电压。所以远距离输送电能一般采用高压输电的方法，就是这个缘故。理论知识使用1）双联开关工作原理我们在主卧电源开关设置中，经常会用到双联开关，进主卧门口及床头设置双联开关，通过双联开关可以在门口或床头控制电源开关熄灭。这到底是什么工作原理呢？其实原理很简单，无非是多增加了一根电线如下图所示，所以如果你家要设置双联开关功能，你必须穿三根电线，从主卧门口穿线至床头开关。双联开关工作原理示意图2）等电位前面说了，三相五线制里有根线为地线，地线端头在发电站里，主要是防止漏电触电。一般地线要进行双重接地，近地点接地就是卫生间里面的等电位联结端子箱。我们在进行布线时必须接地线到等电位联结端子箱哪里，特别是三插座都是有火线、零线及地线，以防止漏电触电。什么叫等电位联结？
等电位联结是把建筑物内、附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管及其它金属管道、机器基础金属物及其它大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、建筑物的接地线统一用电气连接的方法连接起来（焊接或者可靠的导电连接）使整座建筑物成为一个良好的等电位体。卫生间等电位端子箱 因此，我们必须连接等电位，以防止雷击产生的感应电流，更重要的是双重接地，防止设备受潮如卫生间浴霸、铁件之类有静电产生，减少触电发生的危险性。3）电表原理传统的电能表都是利用电磁感应原理计数电表读数，交流电通过线圈产生的磁力带动铝盘转动计数，既然是电磁感应，那么我们能不能通过改变电磁感应强度使电表转速变慢而进行“偷电”？以前是可以这么做的，通过放置强力磁铁在电表上面可以影响电表转速，或者减少电表线圈数使转速变慢，但是现在不行了。现在都将一般电能表计数器改为带有换向轮机构的双向计数器，当用电户改变电流、电压线圈极性，或用其他方式等情况使电能表铝盘倒转时，计数器通过换向机构一直保持电能表正计数，则使用户无法因采用以上手段使计数器倒计数。从而使防窃电能表具有防倒转、防倒线功能。电表内部构造原理4）漏电原理对于家庭用的单相漏电断路器，是通过检测回路中火线与零线的电流是否平衡来判断是否发生漏电的。电源箱内部接线图一般情况下，火线、零线及负载（灯具）都是串联的，就意味着电流是相等。那么当出现漏电时，部分电流会通过地线而不是零线回路，这就导致火线上的电流大于零线上的电流，以至于回路中会出现剩余电流。而漏电断路器是通过内置的零序互感器检测剩余电流，当火线与零线的电流差值（剩余电流）超过阈值时便驱动电磁脱扣器使断路器跳闸。我们可以用以下的图示表示：正常情况下，漏电断路器工作原理漏电断路器是通过电磁感应线圈检测回路中的交流变化来判断是否漏电，正常情况下，漏电断路器因没有剩余电流通过，所以漏电断路器不会触发跳闸。漏电情况下，漏电断路器工作原理当线路上发生漏电，回路会通过地线进行回路，造成漏电断路器检测出电流的不平衡，通过放大电路放大，驱动电磁线圈进行跳匝，这就是漏电断路器工作原理。总之，任何电器工作原理都有其相关的理论知识点，我们懂得了其中的原理，就可以得心应手去了解用电设备，以助于我们更好的服务家庭装修。当然还有很多知识点，我们敬请期待下回分析。本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。轩爸原创百家号最近更新：简介:万丈高楼平地起，盘龙卧虎唯有谁。作者最新文章相关文章某住宅小区配电系统设计 5 短路电流计算 短路是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。 5.1 短路的原因 造成短路的主要原因，是设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身质量低劣，绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备质量合格，绝缘合乎要求而被过电压击穿，或者是设备绝缘受到外力损坏而造成短路。工作人员的误操作，或者将低压设备接入高压电路中，也可能造成短路。鸟兽（包括蛇，鼠等）跨越在裸露的相线之间或者相线与接地物之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个原因。 5.2 短路的后果 短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大的多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，主要有， 1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电流中的其他元件受到损害，甚至引起火灾。 2）短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。 3）短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。 4）不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交叉电磁场，对附近的通信设备，电子设备等产生严重的电磁感染。 由此可见，短路的后果很严重，因此必须尽可能设法消除可能引起短路的一切因素。同时需要进行短路电流的计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器，整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）也必须计算短路电流。 5.3 短路的形式 在三相系统中，短路的形式有三相短路，两相短路，单相短路和两相对地短路。在一般情况下，特备是在远离电源的小区供电系统中，三相短路的短路电流最大。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和骄校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。 发生短路时，电力系统从正常的稳定状态过渡到短路的稳定状态，一般需3～5秒。在这一暂态过程中，短路电流的变化很复杂。它有多种分量，其计算需采用电子计算机。在短路后约半个周波（0.01秒）时将出现短路电流的最大瞬时值，称为冲击电流。它会产生很大的电动力，其大小可用来校验电工设备在发生短路 。 13 某住宅小区配电系统设计 在无线大容量系统中发生三相短路时中间相导体所受的电动力比两相短路时导体所受的电动力大，因此校验电器和载流部分的短路动稳定度，一般应采取三相短路冲击断流ish?3?或短路后第一个周期的三相短路全电流有效值?3?Ish。 5.4 短路电流的计算 假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多。
具体规定: 对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗。 在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻。 短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流。 进行短路电流计算，首先要绘制出计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所需考虑的各元件的额定参数都表示出来，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大的短路电流通过。按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中主要元件的阻抗。 短路电流计算方法，常用的有欧姆法和标幺值法。 本次设计采用标幺值法。 5.5 标幺值法 计算时选定一个基准容量Sd和基准电压Ud.将短路计算中各个参数都转化为和该参数的基准量的比值，称为标么值(这是短路电流计算最特别的地方,目的是要简化计算)。 基准容量，工程设计中通常取Sd=100MVA。 基本电压，通常取元件所在处的短路电流计算电压，即取Ud=Uc。 基准电流Id则按下式计算： Id=Sd3UdUd=Sd3Uc2
（6-1） 基准电抗Xd则按下式计算： UXd==C
（6-2） Sd3Id下面分别讲述供电系统中主要元件的电抗标幺值的计算， 14 某住宅小区配电系统设计 1) 电力系统的电抗标幺值 Xs*=SocSdXs==
（6-3） 2XdUcSocSdUc2Soc为断路器的断流容量。 2) 电力变压器的电抗标幺值 Uk%Uc?Uk%SdXXT*=T=100SN=
（6-4） 2UXd100SNcSd3) 电力线路的电抗标幺值 XWL=?2SXlXWL=20=X0l?d2
（6-5） XdUcSdUc?短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出后，即可利用其等效电路图进行电路化简，求出其总电抗标幺值X?。 无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值按下式计算： Ik?3???3?UIk==cIdSd3X?Uc1==
（6-6） ?SX3UcX?d?2由此可求的三相短路电流周期分量有效值： Ik=Ik?3??3??Id=IdX??
（6-7） ?3?求出Ik以后，即可利用欧姆法的公式求出短路次暂态电流有效值I''三相短路稳态电流I??3?，短路冲击电流ish在高压电路发生三相短路时，I''×Ik。 ?3??3??3?，?3?，短路冲击电流有效值Ish。 ?3??3?=I??3?= Ik，ish?3?=2.55×Ik?3?，Ish=1.51?3?在1000KV.A及以下的电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，三相短路容量的计算公式为I''?3?=I??3?= Ik?3?，ish?3?=1.84×Ik?3?，Ish=1.09×Ik?3??3?。 三相短路容量的计算公式为： Sk=3IkUc=?3??3?3IdUcX??=SdX??
（6-8） 5.6 计算电路图及短路电流计算
15 某住宅小区配电系统设计
(1)确定基准值 取Sd=100MVA，Uc1=10KV，Uc2=0.23KV 而 Id1=Id2=Sd3Uc1Sd=100MVA3?10KV=5.77KA =152KA 3?0.38=100MVA3?0.38(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1)电力系统的标幺值 Soc=500MVA，因此 ?X1=100MVA=0.2 500MVA2)电缆线路的电抗标幺值 在小区的基本资料里面，给出了小区的供电情况。 10KV侧的额定电流I10KV为： 2800KVA3?10KVI10KV==162A 通过查看下表， 电力线路每相的单位长度电抗平均值 16 某住宅小区配电系统设计
线路电压 线路结构 35KV以上 架空线路 电缆线路 0.4?0.12?6～10KV 0.35?0.08?表5.1 220M380V 0.32?0.066?km km km km km km
查表可得 X0=0.08?km，所以 常用电源线路
X2常=0.08?km×5km×备用电源线路
X2备=0.35?km×2km×电力变压器的电抗标幺值 查变压器SCB10-1000M10的参数可得，Uk%=6%，所以 ???X3=X4?=X5=X6=???100MVA?10KV??10KV?2=0.4 =0.7 100MVA26?100MVA=6 100?1000KVA计算常用电源线路的短路电流数据，备用电源的短路电流数据计算过程省略。 绘制短路等效电路图，见下图：
（1）计算K－1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值
X??K?1?=X1?＋X2?=0.2＋0.4＝0.6 三相短路电流周期分量有效值 ?17拒绝访问 | www.renrendoc.com | 百度云加速
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