《电气设备系统》doc版.doc

海量资料 超值下载电气设备系统第一节发电机及励磁系统1、如何解读发电机型号？发电机的型号表示该台发电机的类型和特点。我国发电机型号的规定标注法采用汉语拼音法。下面是几个常用符号的意义：T（位于第一字）同步；Q（位于第一或第二字）汽轮机；Q（位于第三字）氢冷；F发电机；N氢内冷；S或SS水冷。例如：TQN表示氢内冷同步汽轮发电机；QFS表示双水内冷汽轮发电机；QFQS表示定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁心氢冷的汽轮发电机。2、同步发电机的基本工作原理是怎样的？同步电动机是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。在同步发电机的定子铁心内，对称地安放着AX、BY、CZ三相绕组。所谓对称三相绕组，就是每相绕组匝数相等、三相绕组的轴线在空间互差120。电角度。在同步发电机的转子上装有励磁绕组，励磁绕组中通入励磁电流后，产生转子磁通，当转子以逆时针方向旋转时，转子磁通将依次切割定子A、B、C三相绕组，在三相绕组中会感应出对称的三相电动势。对确定的定子绕组而言，假若转子开始以N极磁通切割导体，那么转过180。（电角度）后又会以S极切割导体，所以定子绕组中的感应电动势是交变的，其频率取决于发电机的磁极对数和转子转速。3、发电机有哪些主要参数？发电机的主要参数有：额定功率；额定电压；额定电流；额定功率因数；额定频率；额定励磁电压；额定励磁电流；定子绕组连接组别；效率等。4、汽轮发电机主要由哪几部分组成？汽轮发电机主要由定子和转子两部分组成。其中定子主要由机座、定子铁心、定子绕组和端盖等部分组成；转子主要由转子锻件、励磁绕组、护环、中心环和风扇等部分组成。5、发电机机座的作用是什么？机座的作用主要是支持和固定定子铁心和定子绕组。如果用端盖轴承，它还要承受转子的重量和电磁转矩。同时在结构上还要满足电机的通风和密封要求。水氢氢冷发电机的机座还要能防止漏氢和承受住氢气的爆炸力。6、发电机定子铁心的机构是怎样的？定子铁心是构成发电机磁路和固定定子绕组的重要部件。为了减少铁心的磁滞和涡流损耗，大型发电机的定子铁心常采用导磁率高、损耗小、厚度为0.350.5mm的优质冷轧硅钢片叠装而成。每层硅钢片由数张扇形片组成一个圆形，每张扇形片都涂了耐高温的无机绝缘漆。定子铁心的叠装结构与其通风方式有关。采用轴向分段径向通风时，中段每段厚度3050mm，端部厚度小一些；采用全轴向通风时，沿轴向不分段，在铁心轭部和齿部冲有全轴向贯通的通风孔；采用半轴向通风时，则在中段有若干分段，冷却气体从两端进入轭部和齿部的轴向通风孔，再从中间径向通道流出。整个定子铁心通过外圆侧的许多定位筋及两端的压指和压圈或压板固定、压紧，再将铁心和机座连接成一个整体。7、大型发电机定子绕组为什么都采用三相双层短矩分布绕组？在这一点上，大型发电机与一般交流发电机是一样的，采用三相双层短矩绕组，目的是为了改善电流波形，即消除绕组的高次谐波电动势，以获得近似的正弦波电动势。8、为什么大型发电机的定子绕组常接成双星形？发电机定子绕组接成星形主要是为了消除高次谐波和防止接成三角形时可能出现的内部环流；而接成双星形则是为了避免每相导体内电流太大。9、水内冷定子绕组的结构是怎样的？水内冷定子绕组采用叠式绕组，每个线圈都是由两根条形线棒各自做成半匝后，构成所谓半匝式结构，即在端部线鼻处用对接或并头套焊接成一个整单匝式线圈。线圈按双层单叠的方式构成绕组的一个带。绕组每匝线圈的端部（伸出铁心槽外部分）都向铁心的外圆侧倾斜，按渐开线的形式展开。端部绕组向外的倾斜角为1530度左右，形似花篮，故称篮形绕组。水内冷定子绕组线棒采用聚酯玻璃丝包绝缘实心扁铜线和空心裸铜线组合而成。一般由一根空心导线和24根实心绝缘扁铜线编为一组。一根线棒由许多组分成24排构成。10、定子绕组的水电接头的结构是怎样的？水电接头不但要保证定子绕组按电路接通，而且还要让定子冷却水方便地引人和排出，是水冷电机中的关键部件。水冷定子绕组的水电接头不仅相同，下面就其中结构较简单的一种类型加以说明。在一个绕组上层，下层线棒的 鼻部，将两线棒的多股实心导分别弯曲。11、转子护环的作用是什么？转子护环对转子端部组起着固定、保护、防止变形、位移和偏心的作用。12、发电机转子上装设阻尼绕组的目的是什么？装设阻尼绕组的主要目的是减小涡流回路的电阻，提高发电机承受不对称负荷的能力。13、同步发电机为什么要设冷却系统？这是因为同步发电机运行时的效率只有98.5%左右，也就是说，有在绝对数值上可观的能量变成热量损耗在机内，使发电机温度升高，因此必须装设冷却系统。14、运行中的发电机有哪些损耗？运行中的发电机损耗包括轴承和滑环等的摩擦损耗、空冷或氢冷风扇的风损、铁心中的涡流损耗和磁滞损耗，定子和转子绕组中的铜损耗等。15、什么是水氢氢冷却方式？所谓水氢氢冷却方式是指定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁心氢冷。16、发电机定子绕组的水路是如何构成的？以QFSN3002型汽轮发电机为例。它的定子绕组的股线为“四实一空”制空心导体中央通以冷却水，这就构成了一个与电回路共存的水回路。定子绕组的冷却水从发电机侧面下层用管道引向发电机顶部，进入圆形回水总管。水由此分为两路：一路进入6个有绝缘瓷套管的导电杆和祝引线，另一路经绝缘引水管流入半匝线圈。吸收了这些部位的热量后，从汽端汇水管流出，再由发电机顶部水管经发电机侧面流入下层。17、什么是半匝水路？所谓半匝水路，是指冷却水在定子绕组内部采用并联单流水路，即水从励端圆形水总管引入端部后分为两个支路并行流向汽端，一路是从下层线棒流过去，另一路是从上层线棒流过去，两者汇合再经绝缘引水管到汽端汇水总管。18、水氢氢冷发电机定子铁心氢循环系统是如何构成的？以QFSN3002型汽轮发电机（转子采用气隙取气斜流式通风系统）为例，发电机的定子铁心采用径向通风方式，运行中氢的流向表示在书107页图4-4中。铁心沿轴向交替地分成9个风区，其中4 个是冷风区，用C表示；5个是热风区，用H表示。热风经氢气冷却器冷却后，由于热量被水带走而变成冷风，冷风从风扇轴向进入定子各冷风区，再沿定子铁心外圆四周径向流入内圆，进入气隙，这一区域正好是转子的进风斗，将风兜入转子再斜流到相邻的出风斗，经过气隙又从铁心段间的风道径向地流到热风区。然后再经定子机座外圆的风道汇集，流向发电机两端的氢气冷却器。19、水氢氢冷发电机转子氢循环系统是如何构成的？以QFSN3002型汽轮发电机为例。当发电机的转子通风采取气隙气斜流式时，转子和定子一样也分为9个风区，4进5出，与定子的进出风区一一对应。转子气隙取气方式，旋转时由于转子表面的进风斗对气隙气流的相对运动形成正压，而出风斗附近为负压，这样就形成了氢气在转子导体槽内流动的压力源。其中一个风斗的进风供两支风路：一路由右侧长孔斜流向前至槽底；另一路则由左侧长孔斜流向后，也到槽底，最终都折回到相邻的出风区。20、氢冷发电机密封油系统的任务是什么？氢冷发电机密封油系统的任务是：防止外界气体进入发电机以及机内氢气漏出，实现转轴与端盖之间密封。21、氢冷发电机的油密封是怎样实现的？油密封的实现机理是：以压力油注入密封瓦转轴之间的间隙，在静止部分与转动部分的间隙中形成一层油膜，把空气与氢气隔离开来。它依靠压力不断地把油压入，以维持稳定的油膜。为了达到密封作用，油压应比氢压高。同时油流也起到冷却与润滑密封瓦的作用。22、什么是双水内冷冷却方式？所谓双水内冷冷却方式是指定子绕组和转子绕组均采用水内冷，铁心空冷。23、双水内冷发电机转子水路是如何构成的？以QFSN3002型汽轮发电机为例。这种发电机转子的水路如图所示。冷却水从励磁机轴中心孔压入，通过励磁机与发电机转子间的连轴器进入转子中心孔，再从中心孔经集电环，依靠外面水压和转子离心力，通过与中心孔相通的辐射形管道甩入转子进水箱，通过17根布置为环状的绝缘引水管与转子绕组连通。水取并联方式由励端流向汽端。冷却水在汽端又通过绝缘引水管汇集到出水箱。24、双水冷发电机转子电路是如何构成的？双水内冷发电机转子的电路采取串联方式，即由一个集电环经励磁绕组流向另一个集电环。25、发电机的测温点是如何布置的？定子绕组的测温元件埋设在定子线棒中部上、下层之间，定子冷却水的测温元件安装在每根绝缘引水管出口处，这两部分的测温元件共同监视定子绕组冷却系统的运行。定子铁心的测温元件也是采用埋入式，而且端部测点较多。测温元件通常为体积很小的铜热电阻，并且已逐渐改为采用具有电阻率高、体积更小、热响应时间短、性能稳定等优点的铂电阻。26、励磁系统的任务是什么？在正常运行条件下，供给发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷的情况，相应地调整励磁电流，以维持发电机端电压在给定水平上。使并列运行的各台同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。增加并入电网运行的发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性及输电线路的有功功率传输能力。在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，将励磁电压迅速增升到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性。在发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速减到安全数值，以防止发电机电压过分升高。在发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零，以减小故障损坏程度。在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制等，以确保发电机组的安全稳定运行。27、发电机励磁系统由几部分组成？励磁系统一般由如下两个基本部分组成。励磁功率单元，包括整流装置及其它交流电源。它的作用是向发电机的励磁绕组提供直流励磁电源。励磁调节器。它的作用是感受发电机电压及运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出的励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。28、常用的励磁方式有哪几种？发电机的励磁方式按励磁电源的不同分为如下三种方式。直流励磁机励磁方式。多用于中、小机组。交流励磁机励磁方式。其中按功率整流器是静止的还是旋转的又可分为交流励磁机静止整流器励磁方式（有刷）和交流励磁机旋转整流器励磁方式（无刷）两种。多用于容量在100MW及以上的汽轮发电机组。静止励磁方式。其中最具代表性的是自并励励磁方式。也多用于容量在100MW及以上的汽轮发电机组。29、什么是交流励磁机静止硅整流器励磁系统？所谓交流励磁机静止硅整流器励磁系统，是指发电机的励磁电流由同轴的交流励磁机经静止硅整流装置供给，交流励磁机的励磁电流通常由同轴的中频副励磁机经可控整流装置供给。随着主机运行参量的变化，励磁调节器自动地改变交流励磁机励磁回路中控整流装置的控制角，以改变交流励磁机的磁场电流，这样就改变了交流励磁机的输出电压，从而调节了主机的励磁。30、什么是交流励磁机旋转硅整流器励磁系统？交流励磁机旋转硅整流器励磁系统的工作原理与运行性能与交流励磁机静止硅整流器励磁系统相似，只不过励磁同路的硅整流二极管是与交流励磁机电枢和主机转子同轴旋转的，励磁电流不需要经碳刷及滑环引入主发电机的转子绕组。因此，这种系统又称为无刷励磁系统或旋转半导体励磁系统。31、什么是自并励励磁系统？自并励励磁系统是指只用一台接在机端的励磁变压器作为励磁电源，通过受励磁调节器控制的晶闸管整流装置直接控制发电机的励磁。其显著特点是整个励磁装置没有转动部分，因此又称为静止励磁系统或全静态励磁系统。32、主励磁机采用较高工作频率有什么好处？主励磁机是一台小型三相隐极式同步发电机，采用较高的工作频率有以下好处。提高工作频率可减小励磁绕组的电感，从而减小励磁绕组的时间常数，有利于加快励磁系统响应速度。提高工作频率有利于减小同步发电机励磁电流的纹波。提高工作频率能缩小交流励磁机的尺寸。33、副励磁机为何采用中频工作频率？副励磁机采用较高的频率（一般采用所谓的中频，即400500Hz）是为了提高励磁系统响应速度，缩小电机尺寸以及改善主励磁机励磁电流波形。34、采用感应式副励磁机存在哪些不足？早期的副励磁机多采用感应式副励磁机，这类副励磁机存在如下不足。这类机组启动时，需要外界的起励电源，机组运行时，由可控的自励恒压运行。由于感应式副励磁机带的是可控整流负载，以及转子凸齿及横轴电枢反应的影响，致使电压波形畸变较大。又由于转子凸齿和气流的作用，电机噪声较大。另外，由于自励恒压装置的存在，增加了励磁控制系统的不可靠性。35、采用永磁式副励磁机有何优点？采用永磁式副励磁机的主要优点如下：由于采用永磁式转子，无需外界励磁，可省去励磁绕组、电刷和滑环，因而电机结构简单；永磁式转子不失磁且不受外部干扰，运行可靠性高。由于无需起励及自励恒压装置，操作及控制设备简单，运行维护工作量小。电动势波形好，发热小，噪声低，效率高。36、手动调整励磁装置有何作用？手动调整励磁装置不具有强励功能，仅作为自动调整励磁装置的备用及零起升压时作用。手动调整励磁装置由中频副励磁机供电，经隔离变压器和感应调压器接至硅二极管整流桥，整流后输入励磁机励磁绕组。37、自动调整励磁装置和手动调整励磁装置切换的原则是怎样的？自动调整励磁装置和手动调整励磁装置的切换有下列两种原则方案。当装设两组完全相同的自动调整励磁装置时，一般将两组自动装置并联运行。当其中一组装置故障时，只需断开其晶闸管交、直流两侧自动空气开关，另一组仍可继续运行。只有当两套自动装置均故障时，才投入手动调整励磁装置。当装设一组自动调整励磁装置时，一般自动装置设有交流（AC）和直流（DC）两种运行方式自动切换。AC方式可保证发电机机端电压为给定值，DC方式可保证励磁机励磁电流给定值。当失磁保护动作时，切断自动调整励磁装置，投入手动调整励磁装置。38、感应调压器是如何工作的？感应调压器由定子和转子构成。转子绕组借助涡轮蜗杆传动，由人工操作可在一定角度内传动。为了连接和操作上的方便，通常将转子绕组作为原绕组接到电源上，而将定子绕组作为副绕组接到负载上。当三相交流电压加到三相转子绕组上，就产生旋转磁场，并分别在转子绕组和定子绕组感应出电动势。由于输出到负载的电压是这两部分电势的相量和（两部分绕组有电的联系），因此改变两个电动势之间的夹角，即改变转子和定子之间的相对位置，就能使输出电压得到平滑调节。转子的转动范围一般限制在0180度之内。39、为什么同步发电机励磁回路的灭磁开关不能改成快速动作的断路器？由于发电机励磁回路存在电感，而直流电流又没有过零的时刻，当电流一定时突然断路，电弧熄灭瞬间会产生过电压。电弧熄灭和越快，电流变化速度越大，过电压值就会越高，这可能造成励磁回路绝缘被击穿而损坏。因此同步发电机的励磁回路不能设快速动作的断路器。40、什么是理想的灭磁过程？理想的灭磁过程可以被描述为：在整个灭磁过程中，转子电流的衰减率保持不变，且由衰减率引起的转子感应过电压等于其容许值Um。41、什么是恒值电阻放电灭磁？它有何特点？所谓恒值电阻放电灭磁是指灭磁时，灭磁开关动作后，其常闭触点首先闭合，将放电电阻并接在发电机绕组两端，然后常开触点断开，将转子绕组与直流励磁电源断开。这时，转子电流将由放电电阻续流，不致产生危险的过电压。之后，转子电流在转子绕组和放电电阻构成的回路中自行误减到零，完成灭磁过程。恒值电阻放电灭磁的特点是：转子绕组的电压等于转子电流与放电电阻的乘积。放电电阻值可按转子电压小于或等于转子电压允许值的原则来选定；灭磁赛程时间较长。42、什么是非线性电阻放电灭磁？它有何特点？所谓非线性电阻放电灭磁是指用非线性电阻代替恒值电阻，可以加快灭磁过程，当转子电流大时，其阻值小，当转子电流小时，其阻值变大，使电流电阻两者乘积变化不大，并始终小于或等于转子电压容许值。非线性电阻放电灭磁的特点：灭磁速度快，接近于理想灭磁曲线。由于非线性电阻在额定励磁电压和强励电压下，其阻值很大，流过电阻的漏电流很小，因此可以直接并接于转子绕组的两端，既作为灭磁电阻，又作为过电压保护器件，还简化了接线和控制回路。43、什么是灭弧栅灭磁？它有何特点？灭弧栅灭磁电路如图所示，灭弧栅中的电弧实质上也是一种非线性电阻，当燃弧的，其两端电压与电流大小无关，基本维持不定期定值不变。当熄弧时，其阻值为无穷大。当灭磁时灭磁开关FMK动作，其常开触点FMK2和常闭触点FMK1相继打开，在FMK两端产生电弧，在专设的磁铁所产生的横向磁场的作用下，电弧被 引入灭弧栅。铜栅片将电弧割成许多短弧，这些短弧在整个灭磁过程中一直在燃烧，并保持灭弧栅上的电压Us为常数。电压Us极性与原励磁电源极性相反，相当于在原励磁回路中串入了一个幅值为Us的反电动势。反电动势Us愈大，则转子过电压愈高，灭磁过程也愈快。为防止灭弧栅中的电弧在其电流下降到零同时熄灭而收起过电压，故在每一栅片上并联一段电阻。灭弧栅灭弧的特点是：接近理想灭磁，缺点是转子电流很小时不能很快断弧。44、什么是逆变灭磁？它有何特点？逆变灭磁是指利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角从小于90度的整流运行状态突然后退到大于90度的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电动势的形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁方法。逆变灭磁的特点是：能将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去，不需放电电阻或灭弧栅，简便实用；灭磁可靠；灭磁时间相对较长，但过电压倍数很低。45、同步发电机为什么要求快速灭磁？这是因为同步发电机发生内部短路故障时，虽然继电保护装置能迅速地把发电机与系统断开，但如果不能同时将励磁电流快速降低到接近零值，则由磁场电流产生的感应电势将继续维持故障电流，时间一长，将会使故障扩大，造成发电机绕组甚至铁心严重受损。因此，当发电机发生内部故障时，在继电保护动作快速切断主断路器的同时，还要求发电机快速灭磁。46、自动励磁调节器的基本任务是什么？自动励磁调节器是发电机励磁控制系统中的控制设备，其基本任务是检测和综合励磁控制系统运行状态的信息，包括发电机端电压Uc、有功功率P、无功功率Q、励磁电流If和频率f等，并产生相应的信号，控制励磁功率单元的输出，达到自动调节励磁、满足发电机及系统运行需要的目的。47、自动励磁调节器有哪些励磁限制和保护单元？为了确保发电机组安全可靠稳定运行，自动励磁调节器一般都装有较完善的励磁限制和保护单元，主要包括欠励限制器、反时限限制器、定时限限制、机端信号丢失检测器和低频保护器等。48、欠励限制器有何作用？欠励限制或称低励限制，主要用来防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步，以及因过度进相运行而引起发电机端部过热。49、V/Hz（伏/赫）限制器有何作用？V/Hz（伏/赫）限制器可用来防止发电机的端电压与频率的比值过高，避免发电机及与其相连的主变压器铁心饱和而引起的过热。50、反时限限制器和定时限限制器有何作用？反时限限制器主要用于限制最大励磁电流，它按照已知的反时限限制特性，即按发电机转子容许发热极限曲线对发电机转子电流的最大值进行限制，以防转子过热。定时限限制吕实质上是一个延时继电器，它与反时限限制器配合使用。当反时限限制器限制动作后，转子在规定时间内（如35s ）内未能恢复到反时限限制器的启动值（如1.1倍额定励磁电流）以下，则定时限限制器动作，跳发电机开关。定时限限制器作为反时限限制器的后备保护。51、瞬时电流限制器有何作用？瞬时电流限制器用于具有高顶值励磁电压的励磁系统，限制发电机励磁电流的顶值，防止其超过设计允许的强励倍数，防止晶闸管整流装置和励磁绕组短时过负荷。52、机端信号丢失检测器有何作用？机端信号丢失检测器用于检测励磁调节用的电压互感器因高压侧熔丝熔断或其他原因而使电压信号的丢失。电压互感器信号丢失时，AC调节器立即自动地转到DC调节器工作，防止因电压信号丢失引起误强励。53、低频保护器有何作用？低频保护器用于防止机组解列运行时，长时间低频运行造成的不利影响。低频保护器检测发电机频率，当频率过低时，延时输出至继电器出口触点，作用于跳发电机开关和灭磁开关，并给出低频报警信号。54、什么是励磁系统稳定器？励磁系统稳定器又称为阻尼器，它是指为将发电机励磁电压（转子电压）微分，再反馈到综合放大单元的输入端参与调节所采用的并联校正的转子电压微分负反馈网络。励磁系统稳定器具有增加阻尼、抑制超调和消除振荡的作用。55、什么是电力系统稳定器？所谓电力系统稳定器（PowerSystem Stabilizer，简称PSS）是指为了解决大电网因缺乏足够的正阻尼转矩而容易发生低频振荡的问题所引入的一种相位补偿附加励磁控制环节，即向励磁控制系统引入一种按某一振荡频率设计的新的附加控制信号，以增加下阻尼转矩，克服快速励磁调节器对系统稳定产生的有害作用，改善系统的暂态特性。第二节变压器1、如何解读变压器型号？ 变压器的型号、规格一般由文字符号和数字按以下方式表示。/其代表的意义为：1相数：D单相；S三相；O自耦变压器（在型号首位表示降压，在末位表示升压）。2冷却方式：F风冷式；W水冷式；P强迫油循环；D强迫油导向循环等。3L铝绕组（铜绕组不表示）；Z有载调压（无励磁调压不表示）；S三绕组（双绕组不表示）。4设计序号。5额定容量（KVA）。6高压毕绕组额定电压（KV）。另外，在型号后可加注防护类型代号，如TH为湿热带，TA为干热带等。2、变压器有哪些主要技术参数？变压器的技术参数主要有额定容量SN、额定电压UN、额定电流IN、额定温升TN、阻抗电压百分比Ud%。此外还有相数、接线组别、额定运行时的效率及冷却介质温度等参数或要求。3、为什么说阻抗电压百分数是变压器的一个重要参数？阻抗电压百分数又称为短路电压百分数，在数值上与变压器的阻抗百分数相等，表明变压器内阻抗的大小。阻抗电压百分数表明了变压器在满载（额定负荷）运行时变压器本身的阻抗压降的大小。它对于变压器在二次侧发生短路时将产生的短路电流的大小有决定性意义，对变压器的并联运行也有重要意义。阻抗电压百分数的大小与变压器的容量有关。当变压器的容量小时，阻抗电压百分数也小；当变压器容量较大时，阻抗电压百分数也相应较大。我国生产的电力变压器，阻抗电压百分数一般在4%24%的范围内。4、变压器的工作原理是怎样的？变压器是应用电磁感应原理来进行能量转换的，其结构的主要部分是两个（或两个以上）互相绝缘的绕组，套在一个共同的铁心上，两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电的方面没有直接的联系，能量的转换以磁场作媒介。在两个绕组中，把接到电源的一个称为一次绕组，而把接到负载的一个称为二次绕组。当一次绕组接到交流电源时，在外施电压的作用下，一次绕组中通过交流电流，并在铁心中产生交变磁通，其频率和外施电压的频率一致，这个交变磁通同时交链着一次、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通在一、二次绕组感应出相同频率的电动势，二次绕组有了电动势便向负载输出电能，实现了能量转换。利用一次、二次绕组匝数的不同及不同的绕组连接法，可使一、二次绕组有不同的电压、电流和相数。5、变压器由哪些部分组成？变压器由器身、油箱、冷却装置、保护装置、出线装置和变压器油等部分组成。其中，器身包括铁心、绕组、绝缘、引线及分接开关；油箱包括油箱本体及附件；冷却装置包括轴流风机、散热器或冷却等；保护装置包括储油柜、油表、防爆管、吸湿器、测温元件、净油器、继电器等；出线装置包括高、中、低压套管等。6、什么是变压器的主绝缘和纵向绝缘？变压器的绝缘分成主绝缘和纵向绝缘两大部分。主绝缘是指绕组对地之间、相间和同一相现时不同电压等级的绕组之间的绝缘，主绝缘应能承受工频试验电压和全波冲击试验电压的作用；纵向绝缘是指同一电压等级的一个绕组的不同部位之间，例如层间、匝间、绕组对静电之间的绝缘。7、变压器内部的主绝缘结构是怎样的？变压器内部的主绝缘结构主要为油隔板绝缘结构，目前广泛采用薄纸筒小油隙结构。绕组之间设置多层厚度为34mm的纸筒。铁心包括芯柱和铁轭是接地的，靠近芯柱的绕组与芯柱之间为绕组对地的主绝缘，用绝缘低板围着圆柱形的铁心构成，根据电压的高低决定纸板的张数，纸筒的外径与绕组的内径之间，用撑条垫开，以形成一定厚度的油隙绝缘。电压较高时可以采用纸筒一撑条重复使用的办法构成。油隙同时又是绕组与芯柱之间、不同电压的绕组与绕组之间的散热通道。每相绕组的上下两端，绕组与上部的钢压板、下部铁轭，存在着绕组端部的主绝缘，又称铁轭绝缘，采用纸圈一垫块交叉地放置数层构成。为改善绕组端部电场的分布，在110KV以上绕组的端部，都放置静电屏。同一相不同电压的绕组之间或不同相的各电压绕组之间的主绝缘采用薄纸微小油隙结构，这种结构具有击穿电压值高的优点。最外层的绕组与油箱之间的主绝缘，电压在110KV及以下时依靠绝缘油的厚度为主绝缘；电压在220KV及以上时，增加纸板围屏来加强对地之间的主绝缘。8、变压器的绝缘套管有何作用？变压器的绝缘套管将变压器内部的高低压引线引到油箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。9、变压器的铁心、绕组各起什么作用？铁心是变压器最基本的组成部件之一，是用导磁性能极好的硅钢片叠放而成，用以组成闭合的磁回路。由于铁心的磁阻极小，可得到较强的磁场，从而增强了一、二次绕组的电磁感应。10、变压器的油枕有什么作用？大型变压器的油箱上部一般装有容积为变压器油量8%10%的油枕。其作用为：容纳变压器温度升高而膨胀增加的变压器油；限制油与空气的接触面，减少油受潮和氧化的程度；运行中通过它注油能防止气泡进入变压器。11、变压器的呼吸器有什么作用？呼吸器由一根铁管和一个玻璃容器组成，内装干燥剂（如硅胶），与油枕内的空间相连通。当油枕内的空气随变压器油的体积膨胀或收缩时，排除或吸入的空气都经过呼吸器，呼吸器内的干燥剂吸收空气中的水分，对空气起过滤作用，从而保持油的清洁与绝缘水平。12、变压器的防爆管有什么作用？防爆管又叫喷油管，装在变压器的顶盖上部油枕侧，管子一端与油箱连通，另一端与大气连通，管口用薄膜（划有刀痕的玻璃）封住。当变压器内部有故障时，温度升高，油剧烈分解产生大量气体，使油箱内压力剧增，此时防爆管薄膜破碎，油及气体由管口喷出、泄压、防止变压器油箱爆炸或变形。最近生产的变压器已采用压力释放阀代替防爆管。13、压力释放阀的结构原理是怎样的？压力释放阀的结构原理是：密封圈用于阀座与变压器油箱升高法兰座之间的密封。膜盘由弹簧升高和胶圈脱离，流体传布到整个膜盘直到胶圈，膜盘立即跳起，阀门处于开启位置。当变压器油箱中的压力恢复到正常时，膜盘立即复位。当变压器出现小事故，产生少量气体时，密封圈变形，可排出气体，能防止误动作。护盖上装有粉红色标志杆，当阀动作时，膜盘推动标志杆升高，高出护盖3046mm。标志杆突起时，说明阀已动作过。当膜盘复位后，标志杆仍滞留在动作后的位置上。故障排除后由手动复位。信号开关装在防雨防尘的密封铸铝壳内，膜盘向上跳动时，碰撞块使机构触发，信号开关动作。动作后，用手向里推动复位扳手使机构再扣。接线盒中装有一个微动开关及一个三芯插座和插头，信号通过插头引出。14、变压器中油起什么作用？变压器的油箱中充满了变压器油，变压器油的作用有：绝缘。因为油是易流动的液体，它能够充满变压器内各部件之间的任何空隙，将空气排除，避免了各部件因与空气接触受潮而引起的绝缘降低；同时油的绝缘强度较大，能增加变压器内各部件之间的绝缘水平，使绕组与绕组之间、绕组与铁心之间、绕组与油箱盖之间等均保持良好的绝缘。散热。变压器运行中，绕组与铁心周围的油受热后温度升高，体积膨胀，由于相对密度减小而上升，热油经冷却后流入油箱底部，从而形成了油的循环。这样，油在不断地循环中将热量传递给冷却装置，使绕组和铁心得到冷却。变压器油还能使木材、纸等绝缘材料保持原有的化学和物理性能，并且有对金属的防腐作用。熄灭电弧。15、为什么电力变压器一般都从高压侧抽分接头？电力变压器从高压侧抽分接头是基于下列原因：高压线圈装在低压线圈的外面，抽头引出和接线方便。高压侧电流比低压侧电流小，引线和分接开关的载流截面小。16、什么是有载调压和无载调压？有载调压是指变压器在带负荷运行中，在正常的负载电流下进行手动或电动变换一次分接头，以改变一次绕组的匝数，进行分级调压，其调压范围可达到额定电压的15%。无载调压是指在变压器的一、二次侧均与网络断开的情况下，通过变换其一次侧分接头来改变绕组匝数进行分级调压。17、什么是电抗式有载分接开关？它有何特点？电抗式有载调压分接开关是指在变换分接头过程中，采用电抗过渡，以限制其过渡时的循环电流。它的特点如下。如果电抗器是按连续工作设计的，则在变换分接过程中可以停留在跨接两个分接头的位置工作，在所需要的调压级数相同的情况下，变压器绕组的分接头个数可以减少一半，同时，即使分接开关操作机构的供电电源在过渡过程任意位置时发生故障，变压器仍能继续运行。由于过渡时，环流的功率因数较低，切换开关电弧触头的电寿命较短。由于用了电抗器，使变压器的何种增大，使得成本提高。18、什么是电阻式有载分接开关？它有何特点？电阻式有载调压分接开关是指在变换分接头过程中，采用电阻过渡，以限制其过渡时的循环电流。它的特点如下。过渡时间较短，循环电流的功率因数为1，切换开关电弧触头的电寿命可达电抗式的810倍。由于电阻是短时工作的，操作机构一经操作，必须连续完成，倘若由于机构的不可靠而中断，停留在过渡位置，将使电阻烧损而造成事故。19、什么是分级绝缘变压器？分级绝缘是指变压器绕组整个绝缘的水平等级不一样，靠近中性点部位的主绝缘水平比绕组端部的绝缘水平低。20、自耦变压器与双绕组变压器有什么区别？自耦变压器与双绕组变压器的主要区别是：双绕组变压器的高、低压绕组是分开绕制的，虽然每相高、低压绕组都装在同一个铁心柱上，但相互之间是绝缘的。高、低绕组之间只有磁的耦合，没有电的联系。电功率的传递全是由两个绕组之间的电磁感应完成的。自耦变压器的高、低绕组实际上是一个绕组，低压绕组接线是从高压绕组抽出来的，因此高、低绕组之间既有磁的联系，又有电的联系。电功率的传递，一部分是由电磁感应传递的，另一部分是由电路连接直接传递的。21、什么是三绕组变压器？它有何特点？三绕组变压器与双绕组原理相同，但比后者多一个绕组，因此有其特点：三个绕组可以有多种运行方式，如高压中压，高压低，高压同时向中、低压送电（或反之）等等。在运行时，一个绕组的负荷等于其他两个绕组负荷的相量和，都不得超过各自的额定容量。由于三个绕组在磁路上相互耦合，所以每个绕组都有自感和其他绕组的互感。或者说三个绕组的电路是彼此关联的在运行时，一个绕组负荷电流的变化将会影响另外绕组的电压。三绕组变压器通常采用同心式绕组，绕组的排列在制造上有两种组合方式：升压型，其绕组排列为铁心中压低压高压；降压型，其绕组排列为铁心低压中压高压。22、三绕组变压器应用在哪些场合？在电力系统中，三绕组变压器通常应用在下列场合：在发电厂内，除发电机电压外，有两种升高电压 与系统连接或向用户供电。在具有三种电压的降压变电所中。在枢纽变电所中，两种不同电压等级的系统需要相互连接。在星形星形连接的变压器中，需要一个三角形连接的第三绕组。23、分裂绕组变压器结构上有哪些特点？分裂绕组变压器实际上是一种特殊结构的三绕组变压器，和普通三绕组变压器的区别在于双分裂变压器的两个低压绕组是分裂绕组，两个绕组没有电气上的联系，而仅有较弱的磁的联系。因此，它的结构特点表现为各绕组在换心上的布置应满足以下两个要求：两个低压绕组之间应有圈套的短路阻抗。每一分裂绕组与高压绕组之间的短路阻抗应较小且应相等。24、分裂绕组变压器有哪些特殊参数？双分裂变压器的特殊参数有：穿越阻抗。两个分裂绕组并联成的统一的低压绕组对高压绕组穿越运行时报短路阻抗Zc。半穿越阻抗。分裂绕组的一个分支对高压绕组运行时报短路阻抗ZB。分裂阻抗。分裂绕组一个分支对另一个分支分裂运行时时的短路阻抗ZF。分裂系数。分裂阻抗与穿越阻抗之比，即KF=ZF/Zc。25、采用分裂绕组变压器有何优缺点？采用分裂绕组变压器有下列优缺点：能有效的限制变压器低压侧的短路电流，因而可以选用轻型开关电器，节省投资。当一低压侧发生短路时，另一未发生短路的低压侧仍能维持较高的电压，以保证该低压侧母线上的设备能继续维持正常运行，并能保证该母线下的电动机能紧急启动。分裂变压器在制造上比较复杂，因此要比同容量的普通变压器贵20%。分裂变压器对两段高压母线供电时，如两段母线上的负荷不相等，则两段母线的电压也不相等。所以分裂变压器适用于两段负荷均衡，又需要限制短路电流的情况。26、干式变压器有哪几种型式？有什么特点？干式变压器与油浸式变压器的主要差别是冷却介质的不同。干 式变压器的铁心和绕组都不浸在任何绝缘液中，它的冷却介质为空气，一般用于安全防火要求较高的场合。1、干式变压器的主要型式开启式。是常用的型式，其器身与大气相连通，适用于比较干燥而洁净的室内环境（环境温度为+20时，相对湿度不超守85%）。对大容量变压器可采用吹风冷却，空气风冷式容量可达16MVA。封闭式。与外部大气不相连通，可用于较恶劣的环境。浇注式。用有填料或无填料环氧树脂或其他树脂浇注作为主绝缘，结构简单、体积小，适用于较小容量产品。绕包式。用浸有环氧树脂的玻璃丝作为主绝缘。单台容量也不大。2、干式变压器的特点由于空气的绝缘强度和散热性能都比油差，以空气作绝缘的干式变压器的有效材料消耗比油浸式多。也应能承受住冲击电压试验。绕组绝缘可以采用A、E、B、F、H级，常用E级和H级。干式变压器还可装在外壳内。27、什么是变压器的连接组别？根据变压器原、副绕组电动势的相位关系，把变压器绕组的连接分成各种不同的组号，称为绕组的连接组，即接线组别。由于变压器一、二次侧各电动势的相位差都是30度的倍数，所以我们可用同样有30度倍数关系的时针与时分针间的关系来形象地说明变压器的接线组别，这就有了所谓的“时针表示法”，即把高压绕组的电动势相量作为时钟的分针并指向12，低压绕组的电动势相量作为时钟的时针，其所指数字作为连接组的组号。就最常见的接线组别之一的Yn,d11来讲，其时针指向数字11。另外要注意，在三相变压器中，用大写字母A、B、C表示高压绕组的首端，用X、Y、Z表示高压绕组的末端；低压绕组首、末端则用对应的小写字母a、b、c和x、y、z表示。28、为什么主变压器一般采用Yn，d11接线组别？这是因为主变压器一般接在中性点直接接地的110kv及以上电压系统上，采用Yn，d11接线组别能降低高压绕组绝缘的造价，减少高压侧绕组匝数，减少低压侧相电流和绕组截面，而且使励磁电流中的三次谐波有通路从而保证二次电压为正弦波。29、什么是变压器的铜损和铁损？铜损是指变压器一、二次电流流过绕组电阻所消耗的能量之和。由于绕组多用铜导线制成，故简称铜损。铜损与电流的平方成正比，铭牌上所标的千瓦数，是指在75时绕组通过额定电流时的铜损。铁损是指变压器在额定电压下二次开路，在铁心中消耗的功率，其中包括磁滞损耗和涡流损耗。30、变压器常用的冷却方式有哪几种？油浸变压器的冷却方式可分为：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷式、强迫油循环水冷式等。31、什么是油浸自冷式冷却系统？油浸自冷式冷却系统没有特殊的冷却设备，油在变压器内自然循环，铁心和绕组所产生的热量依靠油的对流作用传至油箱壁或散热器。其作用过程为：变压器运行时，油箱内的油因铁心和绕组发热而受热，热油会上升到油箱顶部，然后从散热管的上端入口进入散热管内，散热管的外表面与外界冷空气相接触，使油得到冷却。冷油在散热管中下降，再从散热管的下端流入变压器油箱的下部，自动进行油流循环，使变压器铁心和绕组得到有效冷却。32、什么是油浸风冷式冷却系统？油浸风冷式冷却系统，也称油自然循环、强制风冷式冷却系统。它是在变压器油箱的各个散热器旁安装一个至几个风扇，通过强制对流作用来增强散热器的散热效果。它与自冷式相比，冷却效果可提高150%200%，相当于变压器输出能力提高20%40%。33、什么是强迫油循环风冷式冷却系统？强迫油循环冷式冷却系统用于大型变压器。这种冷却系统是在油浸风冷式的基础上，在油箱主壳体与带风扇的散热器（也称冷却器）的连接管道上装有潜油泵。油泵运转时，强制油箱体内的油从上部进入散热器，再从变压器的下部进入油箱体内，实现强迫油循环。冷却效果与油的循环速度有关。34、什么是强迫油循环水冷式冷却系统？强迫油循环水冷式系统由潜油泵、冷油器、油管道、冷却水管道等组成。工作时，变压器上部的热油被油泵吸入后增压，迫使油通过冷油器再进入油箱底部，实现强迫油循环。油通过冷油器时，利用冷却水冷却油。因此，在这种冷却系统中，铁心和绕组的热量先传给油，然后再由冷却水把油中的热量带走。第三节电气主接线及厂用配电装置1、什么是一次设备？哪些设备属于一次设备范畴？一次设备是指直接用与生产、输送和分配电能的秤过程的高压电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其他生产过程的电气回路为一次回路或一次接线系统。2、什么是电气主接线？电气主接线主要包括哪些设备？所谓电气主接是指在发电厂、变电所和电力系统中，为满足预定的功率传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电气主接线中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离开关、线路等。3、电气主接线应满足哪些要求？在选择电气主接线时，应注意发电感在电力系统中的地位、进出线回数、电压等级设备特点及负荷性质等条件并满足下列要求：运行的可靠性。具有一定的灵活性。操作应尽可能简单、方便。经济上合理。应具有扩建的可能性。4、什么是发电机变压器组单元接线？发电机与变压器直接连成一个单元称为发电机变压器组单元接线，简称发变组单元接线。通常，在发电机双绕组变压器组成的单元接线中，发电机和变压器的容量相同，发电机出口装设断路器。为调试发电机方便可以装隔离开关，为了减少开断点，也可以不装，但应留有可拆连接点以便于发电机调试。200MW以上的机组，发电机出口多采用分相封闭母线。但在发电机三绕组变压器组成的单元接线中，为了在发电机停止工作时，变压器高压侧和中压侧仍能保持联系，在发电机与变压器之间应装设断路器。当然，对大容量机组，断路器的选择困难，而且采用封闭母线后安装也较复杂，故目前国内极少采用这种接线。5、采用发变组单元接线有什么优点？可以减少所用的电气设备数量，简化配电装置结构，降低 建造费用；避免了由于额定电流或断路电流过大而在制造条件或价格因素等方面给选择出口断路器千万的困难。由于不设发电机电压母线，使得在发电机或变压器低压侧短路时，其短路电流相对于有发电机电压母线时有所减小。6、大型发变组采用会相封闭母线有什么优点？可靠性。由于每相母线均封闭于相互隔离的外壳内，可防止发生相间短路故障。减小母线间的电动力。由于结构上有良好的磁屏蔽性能，壳外几乎无磁场，故短路时母线相间的电动力可大为减小。一般认为只有敞开式母线电动力的1%左右。防止邻近母线处的钢构件严重发热。由于壳外磁场的减小，邻近母线处的钢构件内感应的涡流也会减小，涡流引起的发热损耗也减小。安装方便，维护工作量小，整齐美观。7、什么是厂用电和厂用电系统？发电厂在电力生产过程中，有大量以电动机拖动的机械设备（如给水泵、送风机、油泵等）为主要设备（锅炉、汽机及发电机等）和辅助设备服务，以保证它们的正常运行。这些电动机以及全厂的运行操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗电量统称为厂用电。供给厂用电的配电系统叫厂用电系统。8、为什么高压厂用电母线要接炉分段？接炉分、段的有什么优点？发电厂的厂用电系统，通常采用单母线接线。在火电厂中，由于锅炉辅助机械占主要地位，耗电量最多，故高压厂用母线接线一般都采用按炉分段，即凡属于同一台锅炉的厂用电动机，都接在同一段母线上。锅炉容量在4001000t/h时，每台锅炉应由两段母线供电，并将相同两套辅助设备的电动机分别接在两段母线上；锅炉容量为1000t/h以上时，高压厂用电压一般采用两个电压等级，每一种电压的高压厂用母线应为2段。厂用母线按炉分段有以下优点：一段母线发生故障时，仅影响一台锅炉的运行。锅炉的辅助机械可与锅炉同时检修。因各段母线分开运行，故可限制厂用电路内的短路电流。对于不能按炉分段的公用负荷，可以设立公用负荷段。9、对高压厂用电系统的中性点接地方式有何规定？高压（3kV、6kV、10kV）厂用电系统中性点接地方式的选择，与接地电容电流的大小有关。当接地电容电流10A时，可采用高电阻接地的方式，也可采用不接地方式；当接地电容电流10A时，可采用中电阻接地方式，也可采用电感补偿（消弧线圈）或电感补偿并联高电阻的接地方式。10、对低压厂用电系统的中性点接地方式有何规定？低压厂用电系统中性点接地方式主要有两种，即中性点直接接地和中性点经高电阻接地。低压厂用电采用中性点不直接接地或不接地系统有利于提高厂用电系统的可靠性；采用直接接地则有利于增加运行的安全性。目前的做法是，将动力负荷与照明负荷分开，前者采用中性点不接地或经高电阻接地，后者中性点直接接地。11、低压厂用电系统经高电阻接地有何特点？当发生单相接地故障时，可以避免开关立即跳闸和电动机停运，也不会使一相的熔断器熔断造成电动机两相运行，提高了低压厂用电系统的运行可靠性。当发生单相接地故障时，单相电流值在小范围内变化，可以采用简单的接地保护装置，实现有选择性的动作。必须另外设置照明、检修网络，需要增加照明和其他单相负荷的供电变压器，但也消除了动力网络和照明、检修网络相互间的影响。不需要为了满足短路保护的灵敏度而