供电安全基础知识

第五章 供电安全基础知识第一节 矿井供电系统概念1.动力系统与电力网概述 电力工业发展初期，发电厂多建在用电地区(例如工厂集中区或城市)，它们多半是彼 此没有联系的孤立的发电厂，并且是用电压不高的输电线向邻近小区域供电，为了充分利用动力资源，减少燃料运输，以降低发电厂的投资和运行费用，应建设水电厂和燃烧地方性燃料或劣质燃料的火电厂。但是动力系统资源丰富的地区和电能、热能集中消费的地方往往不在一处，这就需要用高压输电线，把远方发电厂的电能送到用户所在地。 随着电力技术特别是大机组、高电压技术的发展，利用高电压输电可以增加输电容量和距离并降低损耗的特点，在发电厂和用户之间建立了升压和降压变电所，用高压远距离输电线路输送电能。此外，为了保证运行的可靠性和经济性，发电厂之间互相联接起来，个别孤立的发电厂，通过各种不同的电压等级的电力线路，首先是在一个地区内互相联系，后来发展到地区和地区之间的联系，从而组成了庞大的和统一的电力系统。1.1动力系统电力系统和动力部分的总和称为动力系统。它包括发电机、变压器、电力线路、用电 设备连在一起的电力系统和锅炉、汽轮机、热力网和用热设备、水库、水轮机以及原子能 电厂的反应堆等组成的动力部分。动力系统也可看成由两类元件联接而成：1.1.1变换元件。其主要任务是将一种形态的能量变换为另种形态的能量。属此类元件的有锅炉、汽轮机、发电机、变压器、电动机、工作机械(水泵、风机、车床等)、照明及家用电器、整流器、逆变器和变频器等。1.1.2输送元件。其主要任务是输送能量。属于此类元件的，如架空电力线路、电缆线路、发电厂或变电所的配电装置、管道及燃料输送设备等。在动力系统中，通过上述元件首先把不同形式的能量转换为电能，然后输送出去，分配到各用户，在转变为各用户所需的其它形式的能量。图5-1为动力系统与电力系统、电力网的关系示意图。1.2电力系统动力系统系指电力系统和动力部分的总和。而电力系统中除发电机和用电设备外的一 部分叫做电力网。 图5-2所示是一个较大电力系统的单线图。在这个系统内有四个发电厂，其中有两个 是火力发电厂(火力发电厂-1、火力发电厂-2)，一个热电厂，一个水力发电厂。大型水力发电厂的发电机不经过发电电压的母线而直接与升压变压器连接，升压到220kV，再用双回路220kV高电压远距离输电。一个热电厂建立在热能用户的中心，对附近用户，用发电机电压10kV供电，同时还通过一台升压变压器和一条110kV线路与大电网相联。火力发电厂-1的10kV母线电压通过升压变压器升压到110kV，与电网相联，同时用10kV线路向附近用户和配电变压器(变电所-6)供电，配电变压器将电压降低到380220V，供电给低压电网。火力发电厂-2直接将发电机出口电压升压到1l0kV，再与电网相联。从图5-2可知，一个较大的电力系统往往包括火力发电厂、水力发电厂和热电厂等各种类型的发电厂。图5-2中，变电所-l和变电所-2是电力系统中各发电厂相互联系的枢纽，叫做枢纽变电所，也叫区域变电所。变电所-1有两台自耦变压器将220kV电压降低到110kV，并且还有二台三线圈变压器，除联络110kV及35kV两种电压等级的电网外，低压绕组采用10kV电压供电给二台同步补偿机，以满足电网中无功功率的需要。变电所-3称为穿越变电所，有二台双线圈变压器，平时有1l0kV的功率穿越变电所。变电所-4和-5叫做地区变电所。变电所-4由1l0kV线路输入电能，降压后，供电给35kV用户和地区变电所-5。1.3电力网 电力网是将各电压等级的输电线路和各种类型的变电所连接而成的网络。由图5-3中不难看出电力网比电力系统仅少发电设备一个环节。电力网的构成可见图5-3给出的示意图。电力网按其在电力系统中的作用不同，分为输电网和配电网。输电网是以高电压甚至超高电压将发电厂、变电所或变电所之间连接起来的送电网络，所以又可称为电力网中的主网架。直接将电能送到用户的网络称为配电网。配电网的电压因用户的需要而定，因此，配电网中又分为高压配电网(指35kV及以上电压)、中压配电网(指l0kV、6 kV、3kV电压)及低压配电网(220V、380V)。第二节 专业知识与调度术语1.电力系统基本知识1.1现代电网有哪些特点?答：现代电网的特点是：由坚强的超高压等级系统构成主网架；各电网之间联系较强； 电压等级简化；具有足够的调峰容量；能够实现自动发电控制；具有较高的供电可靠性；具有相应的安全稳定控制系统；具有高度自动化的监控系统；具有高度现代化的通信系统；具有适应电力市场运营的技术支持系统；电网结构多样化，有利于合理利用能源。1.2衡量电能质量的指标是什么?答：电能质量的指标是电压、频率及谐波分量等。 电压是电力系统无功功率供需平衡的具体表现，电压过高或过低均能造成用电设备的损坏，并能降低产品的质量和生产效率。随着电网的产生和发展，电压已不单是一个供电质量问题，而且还关系到电网的安全运行和经济运行。 频率反映了电力系统有功功率供需平衡的基本状态。电力系统运行频率偏离额定值过多，会给供电和设备带来不良的影响。 谐波分量使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低。1.3电网可靠性的主要指标是什么?答：电网可靠性主要指标有三类：事件的频率；事件的持续时间；事件的严重程度。其基本计算公式为：Pfd/T 。P一事件发生的概率，f事件发生的频次，d事件持续的时间，统计时间。 1.4对电能质量有危害的负荷有哪些?答：有非线性负荷、不对称负荷和冲击性负荷。 正弦电压加在非线性负荷上，流过非线性负荷的电流发生畸变而不再是正弦波形，将产生高次谐波。 不对称负荷是指三相负荷不平衡。在三相供电系统中，由于某些设备仅适于单相用电，如安排不合理就会造成三相电流不平衡，不平衡的电流将在系统中产生不同的电压降，导致电网电压三相不平衡，破坏了电流和电压的对称性，因而会出现负序电流。当变压器中性点接地时，将产生零序电流。冲击性负荷时间上是冲击性的，在幅值上波动较大，对电动机和用户都有影响。1.5当电压降低时，异步电动机有功和无功负荷有何变化?答：异步电动机的电磁转距与电压平方成正比，当电压持续降低时，将使电动机转速下降，最后使电动机停止转动。电动机的无功功率由励磁功率和漏磁功率组成，当电压开始降低时，励磁无功减少的快，使无功负荷开始减少。当降低到定极限时，无功负荷开始增加，直到电动机停止为止。1.6影响系统电压的因素是什么?答：系统电压是由系统的潮流分布决定的，影响系统电压的主要因素是： 由于生产、生活、气象等变化带来的负荷变化； 个别设备因故障而退出运行造成的网络阻抗变化： 系统运行方式的改变引起的功率分布和网络阻抗变化。1.7什么叫不对称运行？答：任何原因引起电力系统三相对称性(正常运行状况)的破坏，称为不对称运行。如各相阻抗对称性的破坏、负荷对称性的破坏、电压对称性的破坏等情况下的工作状态。非全相运行是不对称运行的特殊情况。1.8电力系统不对称运行会产生什么影响?答：不对称运行产生的负序、零序电流会带来许多不利影响。 电力系统三相阻抗对称性的破坏，将导致电流和电压对称性的破坏，因而会出现负序电流，当变压器的中性点接地时，还会出现零序电流。 当负序电流流过发电机时，将产生负序旋转磁场，这个磁场将对发电机产生下列影响：发电机转子发热。机组振动增大。定子绕组由于负荷不平衡出现个别相绕组过热。 不对称运行时，变压器三相电流不平衡，每相绕组发热不一致，很可能个别相绕组已经过热，而其它相负荷不大，因此必须按发热条件来决定变压器的可用容量。 不对称运行时，将引起系统电压的不对称，使电能质量变坏，对用户产生不良影响。对于异步电动机，般情况下虽不致于破坏其正常工作，但也会引起出力减小，寿命降低。例如负序电压达5时，电动机出力将降低1015，负序电压达7时，则出力降低达2025。 当高压输电线相断开，或接有不对称负荷时，较大的零序电流可能在沿输电线平行架设的通讯线路中产生危险的对地电压，危及通讯设备和人员的安全，影响通讯质量，当输电线与铁路平行时，也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此，电力系统不对称运行对通讯设备的电磁影响，应当进行计算，必要时应采取措施，减少干扰，或在通讯设备中，采用保护装置。 继电保护也必须认真考虑。在最严重的情况下，如输电线非全相运行时，负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路中流通，也可以在与之相连接的完好的线路中流通，可能破坏这些线路的继电保护的工作状态，甚至引起不正确动作。此外，在长时间非全相运行时，网络中还可能同时发生短路(包括非全相运行的区内和区外)，这时，很可能使系统的继电保护误动作。 此外，电力系统在不对称和非全相运行情况下，零序电流长期通过大地，接地装置的电位升高，跨步电压与接触电压也升高，故接地装置应按不对称状态下，保证对运行人员的安全来加以检验。 最后，不对称运行时，各相电流大小不等，使系统损耗增大。同时，系统潮流不能按经济分配，也将影响运行的经济性。1.9试述电力系统谐波产生的原因?答：谐波产生的原因： 高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。 当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递(如变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(如电弧炉)系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的高次谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低。当前，电力系统的谐波源主要有三大类。铁磁饱和型：各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性。电子开关型：主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等，在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用，并正在蓬勃发展；在系统内部，则如直流输电中的整流阀和逆变阀等。其非线性呈现交流波形的开关切合和换向特性。电弧型：各种炼钢电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间，其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性，使电流不规则的波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。 对于电力系统三相供电来说，有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者，如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等，而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。1.10试述谐波对电力系统的影响?答：谐波对电网的影响： 谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加，此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声，长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。 谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。 谐波可引起系统的电感、电容发生谐振，使谐波放大。当谐波引起系统谐振时，谐波电压升高，谐波电流增大，引起继电保护及自动装置误动，损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等)，引发系统事故，威胁电力系统的安全运行。 另外，谐波还可干扰通信设备，增加电力系统的功率损耗(如线损)，使无功补偿设备不能正常运行等，给系统和用户带来危害。 限制电网谐波的主要措施有：增加换流装置的脉动数；加装交流滤波器、有源电力滤波器；加强谐波管理。1.11短路故障对电力系统和电气设备有何危害?答：短路电流的电动力效应，使导体间产生很大的机械应力，致使导体和它们的支架变形或绝缘损坏。 短路电流的热效应，使设备发热增加，导致设备或其绝缘因过热而损坏，负序电流对发电机的危害尤甚。 短路还会引起电压降低，特别使靠近故障点的电压下降最多，可能使部分用户的供电受到破坏。 短路故障可能使并列运行的发电机失去同步，破坏系统稳定，造成大面积停电，这是短路故障最严重的后果。 发生不对称短路时，不平衡电流产生不平衡磁通，会在邻近的平行的通讯线路内感应出相当大的电势，造成对通讯的干扰。1.12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?对于不同电压等级的电力网的中性点接地是如何选择的？答：我国电力系统中性点接地方式主要有两种，即：中性点直接接地方式(包括中性点经小电阻接地方式)。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。 划分标准在我国为： 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。1.13大、小电流接地系统，当发生单相接地故障时各有什么特点?两种接地系统各用于什么电压等级?答：中性点运行方式主要分两类，既直接接地和不接地。直接接地系统供电可靠性低。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。不接地系统供电可靠性高，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倍。在电压等级较高的系统中，绝缘费用在设备总价格中占相当大比重，降低绝缘水平带来的经济效益非常显著，般就采用中性点直接接地方式，而以其它措施提高供电可靠性。反之，在电压等级较低的系统中，一般就采用中性点不接地方式以提高供电可靠性。在我国，110千伏及以上的系统采用中性点直接接地方式，60千伏及以下系统采用中性点不直接接地方式。1.14小电流接地系统当发生接地时，为什么可以继续运行2小时？答：根据小电流接地系统单相接地时的特点，由于故障点电流很小，而且三相之间的线电压仍然对称，对负荷的供电没有影响，因此在一般的情况下都允许再继续运行12小时，不必立即跳闸，这也是采用中性点非直接接地运行的主要优点。但在单相接地以后，其他两相对地电压升高倍，为防止故障进一步扩大成两点、多点接地短路，应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。1.15大接地电流系统接地短路时，电压、电流、功率分布有什么特点?答：主要有以下特点：当发生一相或两相接地短路时，网络中任何处的三倍零序电压(或电流)都等于该处的三相电压(或电流)的向量和。系统零序电流的分布与中性点接地的多少及位置有关。故障点处零序电压最高，变压器中性点接地处的电压为零。零序功率故障点处最大，愈靠近变压器中性点接地处愈小。 1.16什么情况下单相接地电流大于三相短路电流?答：故障点零序综合阻抗ZK0小于正序综合阻抗ZK1时，单相接地故障电流大于三相短路电流。例如：在大量采用自耦变压器的系统中，由于接地中性点多，系统故障点零序综合阻抗ZK0往往小于正序综合阻抗ZK1，这时单相接地故障电流大于三相短路电流。 1.17电压偏离额定水平时有什么危害?答：对照明设备的影响。照明常用的白炽灯、荧光灯等在电压降低时，其光通量会大大降低，使照明度显著降低；当电压高时，其寿命大大减少。对交流电动机的影响。异步电动机占交流电动机的90以上，异步电动机的运行特性对电压的变化很敏感。当端电压降低时，定子电流增加很快。导致电动机的温度上升，甚至可能烧毁电动机。反之，当电压过高时，将使电机过热，缩短寿命。对电力变压器的影响。变压器高电压运行时，会使电场增强，加剧局部放电，并有可能产生过激磁，加快老化。当电压较低时，在传输同样功率的条件下，会使变压器电流增加，变压器损耗增大；如传输功率较大时，变压器有可能过流。对电容器的影响。由于电容器向电网提供的无功与电压平方成正比，当电压下降时，其无功将下降很多。如电容器的电压太高，会严重影响电容器的使用寿命。对电网经济运行的影响。输电线路和变压器在输送相同功率的条件下，其电流大小与运行电压成反比。电网低电压运行时，线路和变压器电流会增加，由于线路和变压器有功损耗与电流平方成正比。使电网有功损耗与无功损耗大大增加。对电网稳定的影响。电力系统维持同步运行的能力与电网电压水平有很大的关系。如电压大幅度下降到极限电压时，将引起静态稳定的破坏。1.18电力系统过电压分几类?其产生原因及特点是什么?答：电力系统过电压分以下几种类型： 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。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。操作过电压。由电网内开关操作引起，特点是具有随机性，但最不利情况下过电压倍数较高。因此，330kV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。由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起，特点是过电压倍数高、持续时间长。1.19何谓反击过电压？何谓跨步电压?答：在变电站中，如果雷击到避雷针上，雷击电流通过构架线接地引下线流散到地中，由于构架电感和接地电阻的存在，在构架上产生很高的对地电位，高电位对附近的电气设备或带电的导线会产生很大的电位差。如果两者间距离小，就会导致避雷针构架对其它设备或导线放电，引起反击闪络而造成事故。 通过接地网或接地体流到地中的电流，会在地表及地下深处形成一个空间分布的电流场，并在离接地体不同距离的位置产生一个电位差，这个电位差叫做跨步电压。踏步电压与入地电流强度成正比，与接地体的距离平方成反比。因此，在靠近接地体的区域内，如果遇到强大的雷电流，跨步电压是很危险的，易造成入、畜的伤害。2.变压器运行2.1变压器的种类有哪些?主要部件有哪些?答：随着电力系统的发展，对电力变压器需求越来越高，种类繁多。按相数分，有单相和三相的；按绕组和铁芯的位置分有内铁芯式和外铁芯式；按冷却方式分，有干式自冷、风冷，强迫油循环风冷和水冷等；按中性点绝缘水平分，有全绝缘和半绝缘；按绕组材料分，有A、E、B、F、H等五级绝缘。不同种类的变压器，对运行有不同的要求；按调压方式可分为有载调压和无载调压。 一般电力变压器的主要部件有：铁芯、绕组、套管、油箱、油枕、散热器及其附属设备。2.2升压变压器和降压变压器绕组有何规律?为什么?答：一般双卷变压器不管是升压、降压变压器，其低压绕组总是靠近铁芯，高压绕组在最外层，这主要是绝缘要求。高压绕组在最外层，距铁芯距离大，耐力高。三绕组升压变压器一般中压绕组靠近铁芯、低压绕组居中，高压绕组外层，而三绕组降压变压器一般低压绕组靠近铁芯，中压绕组居中，高压绕组在最外层。绕组排列方式不同，绕组间漏抗不同，从而短路电压不同，各绕组的阻抗不同。2.3何谓变压器的极性?有何意义?答：变压器铁芯中的主磁通，在一、二次绕组中产生的感应电动势是交变电动势，没有固定的极性。这里所说的变压器绕组极性是指一、二次绕组的相对极性，也就是当一次绕组的某一端在某一瞬间的电位为正时，二次绕组在同一瞬间有一个电位为正的对应端，把这两个对应端称同极性端，或称同名端。 极性是变压器并联运行的主要条件之一，主要取决于绕组的绕向。如果极性接反，在绕组中会出现很大的短路电流，甚至把变压器烧毁。2.4何谓变压器的定相？答：定相指将要检查接线组别的变压器(电压互感器)一次侧与运行变压器(电压互感器)的一次侧接于同一电源母线，在二次侧确定其电压相位的实验，如果测量两变压器(电压互感器)待并列的同名端相差为零，就说明接线组别一致，相位相同，可以并列。2.5何谓励磁涌流？产生的原因是什么？答：变压器励磁涌流是：变压器全电压充电时在其绕组中产生的暂态电流。变压器投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时工作电压产生的磁通方向相同时，其总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量，因此产生极大的涌流，其中最大峰值可达到变压器额定电流的6-8倍。励磁涌流随变压器投入时系统电压的相角，变压器铁芯的剩余磁通和电源系统的阻抗等因素而变化，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间(该时磁通为峰值)。变压器涌流中含有直流分量和高次谐波分量，随时间衰减，其衰减时间取决于回路电阻和电抗，一般大容量变压器约为510秒，小容量变压器约为02秒左右。2.6变压器什么情况下效率最高?答：变压器铜耗等于铁耗时，效率最高。变压器的铁损与负荷的大小无关，而铜损则随负荷的大小而变化。般变压器最大效率时，负荷电流为额定电流的5060。2.7变压器调压有哪几种?变压器分接头为何多在高压侧?答：变压器调压方式有有载调压和无载调压两种情况： 有载调压是指变压器在运行中可以调节变压器分接头位置，从而改变变压器变比，以实现调压目的。有载调压变压器中又有线端调压和中性点调压二种方式，即变压器分接头在高压绕组线端侧或在高压绕组中性点侧之区别。分接头在中性点侧可降低变压器抽头的绝缘水平，有明显的优越性，但要求变压器在运行中中性点必须直接接地。 无载调压是指变压器在停电、检修情况进行调节变压器分接头位置，从而改变变压器变比，以实现调压目的。 变压器分接头一般都从高压侧抽头，其主要是考虑：变压器高压绕组一般在外侧，抽头引出连接方便；高压侧电流小些，引出线和分头开关的载流部分导体截面小些，接触不良的影响好解决。从原理上讲，抽头从那一侧抽都可以，要进行经济技术比较，如500kV大型降压变压器抽头是从220kV侧抽出的，而500kV侧是固定的。2.8变压器为何不能长期过负荷?答：变压器在过负荷运行时，其各部分的温升将比额定负荷运行时升高。变压器绝缘老化的速度与温度有关。一般认为油浸式变压器绕组用的绝缘在80140范围内，温度每增加6，其绝缘老化速度增加一倍。故变压器不能长时间过负荷运行，以防其寿命大大减少。2.9变压器本体构造有哪些安全防护设施？其主要作用是什么？答：变压器本体构造中保护设施是：油枕。其容量约为变压器油量的810。作用是：容纳变压器因温度的变化使变压器油体积变化，限制变压器油与空气的接触，减少油受潮和氧化程度。油枕上安装吸湿器，防止空气进入变压器。吸湿器和净油器。吸湿器又称呼吸器，内部充有吸附剂，为硅胶式活性氧化铝，其中常放入部分变色硅胶，当有蓝色变红时，表明吸附剂已受潮，必须干燥或更换。净油器称过滤器，净油缸内充满吸附剂，为硅胶式活性氧化铝等，当油经过净油器与吸附剂接触，其中的水份、酸和氧化物被吸收，使油清洁，延长油的使用年限。防爆管(安全气道)。防爆管安装在变压器箱盖上，作为变压器内部发生故障时，防止油箱内产生高压力的释放保护。现代大型变压器已采用压力释放阀代替安全气道。当变压器内部发生故障压力升高，压力释放阀动作并接通触头报警或跳闸。此外，变压器还具有瓦斯保护、温度计、油表等安全保护装置。2.10变压器有几种冷却方式?答：目前，冷却方式一般分为五种：油浸自冷式，油浸风冷式、强迫油循环式，风冷式，水内冷式。2.11变压器油有何作用?变压器温度计指示是什么部位的温度?答：变压器油在运行中主要起绝缘、冷却和灭弧作用。变压器温度计指示的是变压器顶层油温，一般不超过95。2.12变压器二次侧突发短路对变压器有何危害?答：变压器二次侧突然短路时，短路电流最大值可达额定电流幅值2530倍。这对变压器的危害有：绕组受强大的电动力的作用有可能损坏。对大型变压器来说，沿绕组圆柱表面的径向和轴向压力很大，常会出现绕组变形或崩断。强大电流使绕组温度急速升高，短路电流损耗将达额定电流时损耗的几百倍，由于时间短，可以认为热量没有发散，造成绕组温度急剧升高，不及时切断短路电流，变压器将被烧毁。 2.13电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些？一些应装设哪些保护？答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。变压器内部故障是指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。变压器外部故障是变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳)短路，引出线之间发生的相间故障等。变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。 为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联)差动保护或电流速断保护。防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)后备的过电流保护(或复合电压启动的过电流保护、负序过电流保护)。防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。防御变压器对称过负荷的过负荷保护。防御变压器过励磁的过励磁保护。2.14为什么电力系统中性点直接接地系统中，有部分变压器的中性点不接地?限制单相短路电流，使单相短路电流不大于三相短路电流。因为选择电气设备时是按三相短路电流校验的，以防设备在单相短路时损坏。控制单相短路电流的数值和在系统中的分布，以满足零序保护要求。减少不对称单相短路电流对通信系统的干扰。2.15运行中变压器的瓦斯保护，现场做什么工作时，重瓦斯保护应由跳闸改为信号?进行变压器清油和滤油时；变压器呼吸器通畅工作或更换硅胶时；除采油样和瓦斯保护上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时；开、闭瓦斯继电器连接管上的阀门时；在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时；对于充氮变压器，当油枕抽真空或补充氮气时，变压器注油、滤油、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经一小时试运行后，方可将重瓦斯保护投入跳闸。3.其它设备3.1什么是输电线路的污闪事故? 答：在线路经过的地区，会因各种原因使粉尘逐渐积累并附着在绝缘子表面，形成污秽层。这些粉尘污物中大部分含有酸碱和盐的成分，干燥时导电性不好，遇水后，具有很高的电导系数。所以，当下毛毛雨、积雪融化、遇雾结露等潮湿天气时，污秽使绝缘子的绝缘水平大大降低，从而引起绝缘子闪络，甚至造成大面积停电，这称为线路的污闪事故。3.2电压互感器和电流互感器在作用原理上有什么区别?答：电压互感器主要用于测量电压用，电流互感器是用于测量电流用。电流互感器二次侧可以短路，但不能开路；电压互感器二次测可以开路，但不能短路。相对于二次侧的负载来说，电压互感器的一次内阻抗较小，以至可以忽略，可以认为电压互感器是一个电压源；而电流互感器的一次内阻很大，以至认为是一个内阻无穷大的电流源。电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值，系统故障时电压下降，磁通密度下降；电流互感器正常工作时磁通密度很低，而系统发生短路时一次侧电流增大，使磁通密度大大增加，有时甚至远远超过饱和值，会造成二次输出电流的误差增加。因此，尽量选用不宜饱和的电流互感器。3.3电压互感器与变压器有何不同? 电压互感器实质上就是一种变压器。但由于用途不同，故在工作状态方面有所区别。电压互感器的特点是容量小，其负载通常很小，而且恒定。所以，电压互感器的一次测可视为一个电压源，它基本上不受二次负荷的影响。而变压器不同，它的一次电压受二次负荷影响较大。此外，由于接在电压互感器二次测的负载都是测量仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，因而二次电流很小。在正常运行时，电压互感器总是处于像变压器的空载状态，二次电压基本上等于二次感应电动势的值，所以电压互感器能用来准确测量电压。再者，为了使电压互感器所允许的误差不超过规定值，必须限制其磁化电流，因此其铁芯要用质量较好的硅钢片来制造。3.4在什么情况下电流互感器的二次线圈采用串联或并联接线? 电流互感器二次线圈串联接线时，其二次回路的电流不变，但由于感应电势增大一倍，所以在运行中如果因需要而扩大电流互感器的容量时，可采用二次绕组串联的接线方式。 电流互感器二次线圈并联接线时，二次回路的电流将增加一倍。为了使二次回路的电流维持在原来的数值，则一次电流应较原来的额定电流降低12。所以，在运行中如果电流互感器的电流比过大，而实际电流较小时，为了较准确的测量电流，可采用二次绕组并联接线。3.5电力系统中的设备有几种状态？答：电力系统的设备一般处于运行、热备用、冷备用和检修四种状态。运行状态：设备的隔离开关和断路器都在合闸状态，将电源至受电端间的电路接通。热备用状态：设备的断路器断开，而隔离开关在合闸状态。冷备用状态：设备的断路器及隔离开关都在断开位置。检修状态：设备的断路器及隔离开关都在断开位置，并合上接地刀闸(装设接地线)，并挂好警示牌。3.6 GIS设备有何特点?答：GIS(gas insulated substation)设备全称为气体绝缘金属封闭开关设备，把断路器、隔离开关、电压互感器及电流互感器，母线、避雷器、电缆终端盒、接地开关等元件，按电气主接线的要求，依次连接组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属压力封闭外壳中，壳体内充以高于大气压的绝缘气体(通常为SF6气体)，作为绝缘和灭弧介质。3.7在电力系统中电抗器的作用有哪些?答：电力系统中所采取的电抗器，常见的有串联电抗器和并联电抗器。 串联电抗器主要用来限制短路电流，同时也由于短路时电抗压降较大，它可以维持母线的电压水平。也有在滤波器中与电容器串联或并联用来限制电网中的高次谐波。并联电抗器用来吸收电网中的容性无功，如500kV电网中的高压电抗器，500kV变电站中的低压电抗器，都是用来吸收线路充电电容无功的；220kV、1l0kV、35kV、l0kV电网中的电抗器是用来吸收电缆线路的充电容性无功的。可以通过调整并联电抗器的数量来调整运行电压。3.8为什么要安装移相电容器?答：在电力系统中，有许多根据电磁感应原理工作的设备，如变压器、电动机等。它们都是电感性的负载，依靠磁场来传送和转换能量。因此，这些设备在运行过程中，不仅消耗有功功率，而且消耗一定数量的无功功率。据统计，感应电动机约占全部负荷的50以上。如果不采取其它补偿措施，这些无功功率将由发电机供给，必将影响它的出力。这对于电源不足的电网，将使频率降低。线路和变压器由于传输无功功率也将造成电能损失和电压损失，设备利用率也相应降低。为此，除了设法提高用户的自然功率因数，减少无功消耗外，必须在用户处和有关变电站对无功功率进行人工补偿。移相电容器就是一种常用的无功补偿装置。3.9事故情况下，全站无电后，为什么必须将电容器的断路器断开?答：全站无电后，一般应将所有馈线开关断开，因来电后，母线负荷为零，电压较高。如电容器不事先断开，在较高的电压下突然充电，有可能造成电容器损坏。同时因为母线上没有负荷，电容器充电后，将向系统倒送大量无功，使系统电压升高，超过了电容器允许运行的电压值。此外，当空载变压器投入运行时，其充电电流大多数情况下以三次谐波电流为主，有可能引起电容器和电源侧阻抗共振。故全站无电后，必须将电容器的断路器断开，来电并待各路馈线送出后，再根据母线电压及系统无功补偿情况投入电容器。1. 8避雷线、避雷针、避雷器的作用是什么?答：避雷线和避雷针的作用是防止直击雷。在它们保护范围内的电气设备(架空输电线路及变电站设备)遭直击雷绕击的几率极小。避雷器的作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压值。避雷器既可用来防护大气过电压，也可用来防护操作过电压。4.电力系统继电保护、安全自动装置4.1什么叫二次设备?答：二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。4.2电气设备的二次回路包括哪几部分?答：测量、监察回路，控制、信号回路，继电保护和自动装置回路以及操作电源回路。4.3二次回路的任务是什么?答：二次回路是发电厂、变电站电气部分的一个重要组成部分，是保障电力系统安全、稳定运行必不可少的设施，它的任务是监视一次系统运行状况。实行对一次系统的操作、调整与故障处理。4.4什么是继电保护装置?答：当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备，一般通称为继电保护装置。4.5继电保护的用途有哪些?答：继电保护的主要用途是：当电力系统中发生足以损坏设备或危及电网安全运行的故障时，继电保护使故障设备迅速脱离电网，以恢复电网的安全运行。当电力系统中出现异常状态时，继电保护能及时发出警报信号以便运行人员迅速处理，使之恢复正常。4.6构成继电保护装置的基本原理是什么?答：电力系统中发生故障时，其基本特点是电流突增，电压突降。以及电流与电压间相位角发生变化，反应这些基本特点，就构成了各种不同原理的继电保护装置。4.7什么是电流保护?答：当线路上发生短路时，流过线路的电流突增，当电流越过保护装置的定值并达到整定时间时保护动作于跳闸。4.8电流保护的交流电流回路有几种基本接线方式?答：三相三继电器式完全星形接线；两相两继电器式不完全星形接线；两相一继电器式两相电流差接线。4.9什么叫电流速断保护?答：按躲过被保护元件外部短路时流过本保护的最大短路电流进行整定，以保证它有选择性地动作的无时限电流保护，称为电流速断保护。4.10什么叫限时电流速断保护?答：按与下一元件电流速断保护相配合以获得选择性的带较短时限的电流保护，称为限时电流速断保护。4.11定时限过电流保护的动作电流的整定原则是什么?答：动作电流应躲开可能的最大负荷电流；上、下级保护在动作电流和时限上都应互相配合；在最小运行方式下，保护区末端金属性两相短路时灵敏系数应不小于1.5。4.12定时限过电流保护动作时限的整定原则是什么?答：定时限过电流保护的动作时限，是按阶梯原则整定的，即从负荷至电源方向的各相邻保护装置的动作时限逐级增长一个时间级差t。4.13何谓三段式电流保护?答：由无时限电流速断、限时电流速断与定时限过电流保护组合而构成的一套保护装置，称为三段式电流保护。4.14三段式电流保护的各段是如何获得动作选择性的?答：无时限电流速断保护是靠动作电流的整定获得选择性；限时电流速断和过电流保护是靠上、下级保护的动作电流和动作时间的配合获得选择性。4.15什么叫变压器差动速断?答：在变压器内部发生不对称故障时，差动电流中产生较大的二次谐波分量，使变压器微机纵差保护被制动，直至二次谐波分量衰减后，纵差保护才能动作。为加速保护动作行为，规定当差动电流大于可能出现的最大励磁涌流时，纵差保护应立即动作跳闸，按此原理而整定的保护即为差动速断保护。4.16变压器差动电流速断保护有哪些主要优缺点?答：变压器差动电流速断保护的优点是接线简单，动作迅速。缺点是灵敏度低。对于大容量变压器一般不能用它来作主保护。4.17变压器的过电流保护通常有几种方式?答：不带闭锁的过电流保护；带低电压闭锁的过电流保护：带复合电压起动的过电流保护：负序电流和单相低电压起动的过电流保护。4.18电力电容器为什么要装设失压保护?答：失压保护的作用是在电源电压消失时，能自动地使电容器退出工作，以防止空载变压器带电容器合闸时，造成过电压，损坏电容器和变压器。4.19什么是继电保护装置的动作选择性?答：选择性就是在电力系统中发生故障时要求保护装置只切除故障设备，保证非故障设备继续运行，从而使停电设备减小到最小范围。4.20什么叫继电保护装置的灵敏度?答：是指在其保护范围内发生故障和不正常工作状态时，保护装置的反应能力。4.21零序电流保护的整定值为什么不需要避开负荷电流?答：零序电流保护反应的是零序电流，而在负荷电流中不包含(或很少包含)零序分量，故不必考虑避开负荷电流。4.22继电保护的操作电源有几种?答：用来供给断路器跳闸、合闸及继电保护自动装置等工作的操作电源有直流和交流两种。4.23互感器的作用是什么？答：提供测量仪表、继电保护和自动装置以及复式整流装置等所需要的电流、电压。 使测量仪表、继电保护及自动装置回路与高压电路隔离，以保证工作人员及二次设备的安全。 将一次侧的高电压、大电流变换成统一的标准值，以利于仪表、继电保护与自动装置的标准化。4.24什么是电流互感器的同极性端子?答：电流互感器的同极性端子，是指在一次绕组通入交流电流，二次绕组接入负载，在同一瞬间，一次电流流入的端子和二次电流流出的端子。4.25电流互感器应满足哪些要求? 答：应满足一次回路的额定电压，最大负荷电流及短路时的动、热稳定电流的要求。应满足二次回路测量仪表，自动装置的准确度等级和继电保护装置10误差特性曲线的要求。4.26造成电流互感器误差的主要原因是什么?答：电流互感器的励磁电流。4.27使用标准电流互感器时应注意什么?答：互感器二次绕组的负载功率不应超过其额定容量。电流互感器二次绕组不得开路。使用电流不得超过其额定电流。4.28什么叫备用电源自投?答：为保证重要用户供电的可靠性，当工作电源因故失去电压后，自动将备用电源投入供电，这种装置叫备用电源自动投入装置，简称备用电源自投。4.29变电站备用电源自投的起动方式一般有哪些?答：常用的有下列两种起动方式：不对应起动。即以工作电源断路器的“分”、“合”状态为信号，工作电源断路器分闸后便起动。低电压起动。即以工作电源的电压(般通过电压互感器)为信号，工作电源电压消失后便起动。4.30变电站一般有哪些备用电源自投装置?答：变电站一般有备用母线或母线分段断路器的备用电源自投装置，备用变压器的自投装置及备用线路的自投装置等。4.31电力系统可能发生哪些不正常的工作状态?答：过负荷、小接地电流系统的单相接地、过电压、电网频率降低等。4.32变压器接地保护的方式有哪些?各有何用?答：中性点直接接地变压器般设有零序电流保护，主要作为母线接地故障的后备保护，并尽可能起到变压器和线路接地故障的后备保护作用。中性点不接地变压器，般设有零序电压保护和中性点放电间隙配合使用的放电间隙零序电流保护，作为接地故障时变压器次过电压保护的后备措施。4.33继电保护装置在电力系统中的任务是什么?答：当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。4.34电力系统对继电保护的基本要求是什么?答：继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。这四性之间紧密联系，既矛盾又统一。 可靠性是指保护该动作时应可靠动作，不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。为保证对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如启动与跳闸元件或闭锁与动作元件)的选择性，其灵敏系数及动作时间，在一般情况下应相互配合。灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。选择性和灵敏性要求，通过继电保护的整定实现。速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装设速动保护(如高频保护、差动保护)、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。4.35什么是主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护?答：（1）主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 (2)后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。 远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。 近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。 异常运行保护是反映被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。4.36为保证电网保护的选择性，上、下级电网保护之间逐级配合应满足什么要求？答：上、下级电网(包括同级和上一级及下一级电网)继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，满足选择性