电气工程基础知识讲义

1电力系统的一次调频与二次调频。一次调频：由发电机组的调速器（所有发电机组均装有调速器，所以除已满载的机组外，每台机组均参加频率的一次调整）来完成，按发电机组调速器的静态频率特性自动完成。频率的一次调整：由发电机组的调速器自动实现的不改变变速机构位置的调节过程就是频率的一次调整。这一调节是有差调节，是对第一种负荷变动引起的频率偏差进行的调整。二次调频：由发电机组的调频器完成，使发电机组的静态特性平行上移，以保证频率偏差在允许范围内。由主调频厂和辅助调频厂来完成。频率的二次调整：在电力负荷发生变化时，仅靠发电机调速系统频率特性而引起的一次调频是不能恢复原运行频率的，为使频率保持不变，需运行人员手动或自动操作调速器，使发电机的频率特性平行地上下移动，进而调整负荷，使频率不变。保持系统频率不变是由一次调整和二次调整共同完成的。频率的三次调整：即有功功率的经济分配。按最优化准则分配预计负荷中的持续分量部分，安排系统系统内各有关发电厂按给定的负荷曲线发电，在各发电厂、各发电机组之间最优分配有功功率负荷。2电力系统中枢点电压的调节方式：逆调压，恒调压，顺调压3电力系统的无功电源、电压调整的措施无功电源：发电机、同步调相机、静止无功补偿器、静电电容器电压调整的措施：改变发电机的励磁调压；改变变压器变比；改变电力网的无功功率分布；改变输电线路参数。但是，需要注意的是，在无功不足的系统中，不能用改变变压器变比的办法来改善用户的电压质量，否则会顾此失彼，不能从根本上解决全系统的调压问题。4、谐振过电压：电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源下，会产生串联谐振现象，导致系统某些元件出现严重的过电压。5、发电机调速系统的频率静态特性：当系统频率变化时，发电机组的调速系统将自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量，以增减发电机组的出力，这种反映由频率变化而引发发电机组出力变化的关系，叫发电机调速系统的频率静态特性。 6、逆调压方式：在最大负荷时提高中枢点电压以抵偿因线路上最大负荷而增大的电压损耗，在最小负荷时将中枢点电压降低一些以防止负荷点的电压过高。这种中枢点的调压方法称为逆调压。在最大负荷时，使中枢点电压比线路额定电压高5%，在最低负荷时，使中枢点电压下降至线路的额定电压，大多能满足用户要求。7、恒调压：如果负荷变动较小，即将中枢点电压保持在较线路额定电压高（2%-5%）的数值，不必随负荷变化来调整中枢点的电压仍可保证负荷点的电压质量，这种调压方法叫恒调压或常调压。8、顺调压：如负荷变化甚小，或用户处于允许电压偏移较大的农业电网，在最大负荷时允许中枢点电压低一些（不得低于线路额定电压的102.5%），在最小负荷时允许中枢点电压高一些（不得高于线路额定电压的107.5%）。在无功调整手段不足时，可采取这种调压方式，但一般应避免采用。9、大接地电流系统：中性点直接接地系统中，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统称为大接地电流系统。10、小接地电流系统中，消弧线圈的三种补偿方式为 欠补偿 、 全补偿、过补偿。小接地电流系统一般以过补偿为补偿方式。11、电力系统的频率静态特性取决于负荷的频率静态特性和发电机的频率静态特性。12、电力系统的频率调整需要分工和分级调整，即将所有电厂分为主调频厂、辅助调频厂、非调频厂三类。主调频厂负责全系统的频率调整工作，辅助调频厂负责只有当频率超出某一规定值后才参加频率调整工作，非调频厂在正常时带固定负荷。13、电力系统的调峰是指为满足电力系统日负荷曲线的需要，对发电机组出力所进行的调整。14、电压监测点是指作为监测电力系统电压值和考核电压质量的接点。电压中枢点是指电力系统重要的电压支撑点。15、电压调整方式一般分为逆调压、恒调压、顺调压。16、并联电容器补偿调压是通过提高负荷的功率因数，以便减少通过输电线路的无功功率来达到调压目的的。17、并联电容器增加了系统的无功功率，其容量与电压平方成正比，其调压效果随电压上升显著增大，随电压下降显著下降。18、系统无功功率的平衡应本着分层、分区和就地平衡的原则。19、电力系统过电压的类型分为：大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。20、避雷线和避雷针的作用：防止直击雷。避雷器的作用：防护大气过电压和操作过电压。21、不接地系统发生单相接地时，接地时间要求不能超过2小时。22、电力系统中性点接地方式有： 中性点直接接地 、 中心点经消弧线圈接地、中性点不接地。23、谐振过电压分为线性谐振过电压、铁磁谐振过电压、参数谐振过电压。24、在我国，110kV及以上的系统中性点采用直接接地方式，60kV及以下系统中性点采用不直接接地方式。25、小接地电流系统发供电可靠性高，对绝缘的水平要求也高。26、变压器中性点接地运行方式的安排，应尽量保持变电所零序阻抗基本不变。27、变压器中性点放电间隙保护应在变压器中性点接地刀闸断开后投入。28、变压器中性点零序过电流保护和间隙过电压保护不得同时投入。29、系统电压调整的常用方法有几种？答：（1）增减无功功率进行调压，如发电机、调相机、并联电容器、并联电抗器调压。（2）改变有功功率和无功功率的分布进行调压，如调压变压器、改变变压器分解头调压。（30改变网络参数进行调压，如串联电容、投停并列运行变压器、投停空载或青载高压线路调压。特殊情况下有时采用调整用电负荷或限电的方法调整电压。30、电力系统过电压分几类？其产生原因及特点是什么？答：（1）大气过电压。由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系，与设备电压等级无关。因此，220kV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。（2）工频过电压：由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起，特点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。（3）操作过电压：由电网内开关设备操作引起，特点具有随机性，但在不利情况下过电压倍数较高。因此， 330kV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。谐振过电压：由系统电容及电感组成谐振回路时引起，特点是过电压倍数高、持续时间长。31 、电网无功补偿的原则是什么？答：电网无功补偿的原则是电网无功补偿应基本上按分层分区和就地平衡原则考虑，并应能随负荷或电压进行调整，保证系统各枢纽变的电压在正常和事故后均能满足规定的要求，避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。32、什么是系统电压监测点、中枢点？有何区别？电压中枢点一般如何选择?答:监测电力系统电压值和考核电压质量的节点,称为电压监测点。电力系统中重要的电压支撑节点称为电压中枢点。因此,电压中枢点一定是电压监测点,而电压监测点却不一定是电压中枢点。电压中枢点的选择原则是:1)区域性水、火电厂的高压母线(高压母线有多回出线)；2)分区选择母线短路容量较大的220kV变电站母线；3）有大量地方负荷的发电厂母线。33、电力系统中性点接地方式有几种?什么叫大电流、小电流接地系统?其划分标准如何?答：我国电力系统中性点接地方式主要有两种,即:1、中性点直接接地方式(包括中性点经小电阻接地方式)。 2、中性点不直接接地方式(包括中性点经消弧线圈接地方式)。中性点直接接地系统(包括中性点经小电阻接地系统),发生单相接地故障时,接地短路电流很大,这种系统称为大接地电流系统。中性点不直接接地系统(包括中性点经消弧线圈接地系统),发生单相接地故障时,由于不直接构成短路回路,接地故障电流往往比负荷电流小得多,故称其为小接地电流系统。在我国划分标准为:X0/X145的系统属于大接地电流系统,X0/X145的系统属于小接地电流系统注:X0为系统零序电抗,X1为系统正序电抗。34、电力系统中性点直接接地和不直接接地系统中,当发生单相接地故障时各有什么特点?答:电力系统中性点运行方式主要分两类,即直接接地和不直接接地。直接接地系统供电可靠性相对较低。这种系统中发生单相接地故障时,出现了除中性点外的另一个接地点,构成了短路回路,接地相电流很大,为了防止损坏设备,必须迅速切除接地相甚至三相。不直接接地系统供电可靠性相对较高,但对绝缘水平的要求也高。因这种系统中发生单相接地故障时,不直接构成短路回路,接地相电流不大,不必立即切除接地相,但这时非接地相的对地电压却升高为相电压的1.7倍。35、小电流接地系统中,为什么采用中性点经消弧线圈接地?答:小电流接地系统中发生单相接地故障时,接地点将通过接地故障线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大,就会在接地点产生间歇性电弧,引起过电压,使非故障相对地电压有较大增加。在电弧接地过电压的作用下,可能导致绝缘损坏,造成两点或多点的接地短路,使事故扩大。为此,我国采取的措施是:当小电流接地系统电网发生单相接地故障时,如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A,10kV电网为10A,36kV电网为30A),就在中性点装设消弧线圈,其目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流,使接地故障点电流减少,提高自动熄弧能力并能自动熄弧,保证继续供电。36、在直接接地系统中，当线路发生单相接地短路时，零序保护动作于跳闸。37、调整消弧线圈的分头，使感性电流等于容性电流，即使IL=IC，称为全补偿；如使ILIC，称为过补偿；如使IL IC，称为欠补偿。38、电力系统中的无功电源有三种，调相机、电容器和同步发电机。39、频率主要取决于系统中有功功率的平衡。频率偏低表示发电功率不足。40、电力系统无功容量不足必将引起电压普遍下降。41、变压器中性点接地属于工作接地。42、电压调整有哪些方法？ 答：电压调整的方法： 电压调整，必须根据系统的具体要求，在不同的结点，采用不同的方法。 （1） 增减无功功率进行调压，如发电机、调相机、并联电容器、并联电抗器调压。 （2） 改变有功和无功的重新分布进行调压，如调压变压器、改变变压器分接头的调压。 （3） 改变网络参数进行调压，如串联电容器、停投并列运行变压器的调压。 43、中性点接地方式有几种?什么叫大电流、小电流接地系统? 答：我国电力系统中性点接地方式主要有两种，即： （1）中性点直接接地方式（包括中性点经小电阻接地方式）。 （2）中性点不接地方式（包括中性点经消弧线圈接地方式）。 中性点直接接地系统（包括中性点经小电阻接地系统），发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统称为大接地电流系统。 中性点不接地系统（包括中性点经消弧线圈接地系统），发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，故称其为小接地电流系统。44、小电流接地系统中，为什么采用中性点消弧线圈接地? 答： 中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电 弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。中性点装设消弧 线圈的目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少，以致自动熄弧，保证继续供电。45怎样根据电压的变化来判断是10kV线路接地，还是压变设备异常？ 答：10kV线路单相接地，接地相电压为零，两健全相电压升高为线电压。压变设备发生异常，通常高压或低压一相熔丝熔断，熔断相所接的表计指示要降低，未熔断相电压指示不会升高。 46、10kV线路发生单相接地的处理原则？ 答： 要根据供电线路的长短、运行质量、负荷的重要性来决定拉路顺序。一般先拉供电半径较长、非重要负荷的线路、再拉运行质量较好的城区线路。有特别要求的重要 用户，要与之联系后方可拉路。有自动装置的要视其动作原理和作用考虑是否先将其停用再拉路。确定了接地线路后，对城区和重要负荷的线路可以带接地故障运行 两小时，进行带电查线。 47、当10kV母线发生单相接地，在所有线路轮流拉路一遍后仍然没有找到故障线路，是什么原因？ 答：（1）两条线路同时发生单相接地。 （2）10kV母线或母线上设备发生单相接地。 48、小接地系统中发生单相接地故障时出现的异常现象为什么不会波及到经变压器与故障相连接的其它电压等级的网络中去？ 答：因为该网络发生单相接地故障时，故障相只有另序电流，而另序电流是不能通过以Y/接线的变压器的，所以出现的异常现象不会波及到经变压器与故障相连接的其它电压等级的网络中去。 49、并联电容器在电网中的作用是什么？ 答：（1）补偿无功功率，提高负荷的功率因素。 （2）减少线路输送的无功功率，降低功率损耗和电能损耗。 （3）提高用电设备的出力。 （4）改善电压质量。 50、简述小电流接地系统中谐振的危害，操作中应如何预防？ 答：小电流接地系统发生谐振能使35kV、10kV系统中的避雷器爆