武汉大学电气工程基础总结79-2

精品文档 1欢迎下载 1 中性点不接地系统中 电磁电压互感器饱和谐振过 答 优点 a 当 输送功率相同时 其线路造价低 b 流电力系统不需要同步运行 输电距 离不受电力系统同 适用范围 a 远距离大功率输电 b 海底电缆送电 c 3 并联电抗器作用 a 对空载长线末端电压的限制 4 试述消除电压 互感器饱和过电压的措施 1 在中性点经消弧线圈接地或直接接地的 电网中尽 2 在中性点不接地 1 中性点不接地系统中 电磁电压互感器饱和谐振过电压的形成与电网 的负荷大小无关 因在中性点不接地系统中 电磁电压互感器饱和谐振 过电压是零序性质的 电网负荷对它不起作用 2 简述直流输电的优点 缺点以及适用范围 答 优点 a 当输送功率相同时 其线路造价低 b 当输送功率相同时 其 功率损耗小 c 两端交 流电力系统不需要同步运行 输电距离不受电力系统同步运行稳定性的 限制 d 直流线路的电压 电流 功率的调节比较容易和迅速 e 可以实现 不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系 f 直流输电线路在稳态 运行时没有电容电流 g 每个极可以作为一个独立回路运行 便于检修 分期投资和建设 缺点 a 谐波 b 消耗无功 c 换流站造价高 d 高压直流 断路器 e 大地回流造成的腐蚀及对交流系统的影响 f 闭锁 适用范围 a 远距离大功率输电 b 海底电缆送电 c 不同频率或相同额定 频率非同步运行的交流系统之间的联络 d 用地下电缆向用电密度高的城 市供电 3 并联电抗器作用 a 对空载长线末端电压的限制 b 对潜供电流的抑制 4 试述消除电压互感器饱和过电压的措施 1 在中性点经消弧线圈接地或直接接地的电网中尽量避免形成中性点 不接地运行方式 2 在中性点不接地的电网中 可在零序回路中增加阻尼 开口三角绕 组接灯泡 或躲开谐振条件 包括选用励磁特性好的电磁式电压互感器 或只使用电容式电压互感器 回路加电感 当空母线带 PT 合闸时可适当 增加空线 减少系统中接地的 PT 台数等 3 保证系统三相对地阻抗的对称性 避免中性点位移 精品文档 2欢迎下载 5 分析铁磁谐振的发展过程 及七个特征分析 答 按电路定理 电感上电压与电容上电压之间的差值必定等于电源电 压 因此 当我们将电源电压由正常工作值 E 开始不断加大时 电路的 工作点将沿曲线 3 自 a 点上升 但当电源电压超过 m 点的值 U0 后 工作 点显然不是沿 m d 段下降 因为后者意味着电源电压的下降 而将从 m 点突然跳到 n 点 并沿 n e 段上升 n 点与 m 点相比较 其相应的电源电 压虽然一样 但电容上的电压 Uc 值却大得多 同时电感上的电压 UL 值 也增大了 即此时产生了过电压 其 2 特征如下 a 铁磁谐振不像线性谐振那样需要有严格的 C 值 而是在满 足式 C 1 L0 或 L0 1 C 的很大 C 值范围内都可能发生 b 需要 激发 才会出现谐振 c 电容越大 出现铁磁谐振的可能性将越小 d 由于铁芯电感的饱和效应 铁磁谐振过电压幅值一般不会很高 而电流却可能很大 e 铁磁谐振的产 生虽需由电源电压大于 U0 来 激发 但当 激发 过去后电源电压降 到正常值时 铁磁谐振过电压仍可能继续存在 谐振状态可能 自保持 f 产生铁磁谐振时 电流的相角将有 180 的转变 这叫作电流的 翻相 g 具有各次谐波谐振 实际上多为 1 3 1 2 1 和 3 次 的可能性 6 什么是高压断路器的 跳跃 现象 如何防止 答 按下控制开关 SA 合 后 断路器就合闸 如果是合闸于有予伏性 故障的线路上 则在继电保护作用下 断路器会自动事故跳闸 假若控 制开关 SA 合 接触时间过长 或触点被焊住或机械被卡住不能复归 即 SA 合 一直在发合闸信号 则断路器在事故跳闸后会再次合闸 由 于是永久性故障 在继电保护作用下 断路器又会跳闸 造成断路器多 次合闸 跳闸 即出现断路器 跳跃 现象 这极易造成断路器损坏 必须加以防止 方法 控制回路中设有防跳闭锁继电器 KCF 电流线圈 KCF 串联在跳闸回 路中 电压线圈 KCFV 串联在合闸回路中 机理 a 当操作断路器跳闸时 电流线圈 KCF 励磁 其常开触点 KCF 1 和 KCF 2 闭合 b 当合闸于有予伏性故障的线路并出现控制开关 SA 合 被卡住时 电压线圈 KCFV 启动 其常闭触点 KCFV2 断开 切断 了合闸回路 避免断路器的再次合闸 精品文档 3欢迎下载 7 因为隔离开关没有专门的灭弧装置 不能用来切断或接通负荷电流和 短路电流 所有必须是在断路器断开及接地刀闸断开的情况下 才能对 隔离开关进行操作 为避免误操作 隔离开关与断路器 接地刀闸的操 作之间必须按规定的操作顺序加以闭锁 即在图 14 12 中隔离开关 1QS 的控制回路中应采用接地刀闸 1QS 的动断触点作闭锁 隔离开关 2QS 的 控制回路中应同时采用接地刀闸 2QS1 和 2QS2 的动断触点作闭锁 隔离 开关 1QS 和 2QS 控制回路与断路器的闭锁可共同由断路器的动断辅助触 点 QF 来实现 8 电力系统的电压下降会引起哪些事故 自动控制系统应采用哪些措施 恢复电压 答 当系统中无功电源短缺时 电网电压将大幅度下降 某些枢纽变电 站母线电压遇到较大扰动时 将会瞬间引起静态稳定的破坏 形成电压 崩溃 导致系统瓦解 因此 当电网电压大幅下降时 自动控制系统应 采取积极措施 提高电力系统的电压水平 措施包括 a 迅速通过同步 电动机的自动调节励磁装置提高励磁或强行励磁 b 利用静补或串补的 作用及调相机的备用无功容量 增加系统无功功率 c 必要时切除系统 中电压最低点处的用电负荷 9 电力系统的频率下降会引起哪些事故 自动控制系统应采用哪些措施 恢复频率 答 频率下降到 46Hz 左右时 会使火电厂的有功出力降低 从而使系统 频率进一步下降 造成频率崩溃 系统瓦解 形成大面积停电 因此 当系统频率大幅度下降时 自动控制系统应采取措施 迅速恢复频率 措施 a 迅速启用电力系统中的旋转备用 b 迅速启动和投入备用发电机 组 主要是水电发电机组 采用低频自启动 c 自动按频率减负荷 切 除部分用户负荷 d 自动解列 将系统解列成几个小系统运行 10 电力系统调度自动化的功能包括 a 电力系统监视与控制 b 电力系统 安全分析 c 电力系统经济调度 d 自动发电控制 11 切断有负载的变压器时为什么不会产生过电压 答 切断有负载的变压器时 负载电流大 断路器触头间的电弧将在电 流过零时熄灭 不会产生截流现象 因此不会产生过电压 12 试分析切空线过电压的形成过程及影响因素 精品文档 4欢迎下载 答 切空线过电压形成的根源在于电弧重燃 当断路器动作切断空长线 后 电弧熄灭 空长线的电容上的电荷无处释放 将保持在熄弧时的电 压 设为电源电压最大值 Em 即断口电容电流在过零时熄灭 而电源电 压 e 则继续按工频变化 断路器两端将承受一定电压 在半个工频周期 后 电源电压达到 Em 断口电压达到 2Em 如果断口的介质强度不够 就可能发生重燃 长线上的电压就会从初始的 Em 过渡到稳态值 Em 在 振荡过程中电压最大可达 2 Em Em 3Em 伴随高频振荡电压的出现 断口间将有高频电流流过 它超前于高频电压 90 因此当长线电容电 压达到 3Em 时 高频电流恰好经过零点 电弧可能再一次熄灭 电容电 压将保持在 3Em 而电源电压又将按工频周期变化 半个周期以后 电 源电压将达到 Em 断口承受的电压将达到 4Em 又可能发生第二次重燃 线路上最大过电压将达到 5Em 依此类推 过电压可按 7Em 9Em 的 规律逐渐增大 这是切空线过电压形成的基本过程 事实上 切空线过 电压不会按 3 5 7 倍逐次增加 影响切空线过电压的因素有 a 熄弧 的随机性 b 重燃的随机性 c 断路器的三相不同期合闸 d 母线上的其它出 线 13 断路器断口并联电阻为什么能限制合空线过电压 答 合空线过电压的形成的原因在于合闸时刻断路器两端的电源电压与 线路电压不相等 导致合闸后过渡过程产生过电压 断路器断口并联电 阻的工作原理如图所示 其中 K1 为主触头 K2 为辅助触头 R 为断口并 联电阻 在合闸时 辅助触头 K2 先通 电流流经合闸电阻及辅助触头 合闸电阻的值在 300 左右 可以阻尼合闸时产生的振荡 不产生过电 压 经过 1 5 2 个工频周期后再合主触头 K1 此时 合闸电流已较小 R 两端的电压不大 合上主触头 K1 使合闸电阻因被短接而退出回路 因此 断路器断口并联电阻能够限制合空线过电压 14 为什么 220kV 及以下线路不需采用限制重合闸过电压的措施 答 220kV 及以下系统由于电压等级相对较低 相对地绝缘可以配置得较 高 都达到 3 倍最高运行相电压或更高 而 220kV 及以下系统的线路一 般都不长 重合空线过电压的倍数不髙 线路绝缘本身已足以承受重合 闸过电压的作用 因此不需要采用限制重合闸过电压的措施 15 以三段式电流保护为例 说明保护配置时应该如何保证动作的选择 性 精品文档 5欢迎下载 以各级线路动作值和动作时间相互配合来保证选择性 电流 I 段瞬时电 流速断保护按躲开本线路末端最大短路电流整定 动作时间为 0s 电流 II 段限时电流速断整定值与下一条线路的 I 段 或 II 段 整定值配合 动作时间相应提高 t 电流 III 段定时限过电流保护整定电流按躲开本 线路的最大负荷电流来整定 定值较小 因此采用动作时间来保证选择 性 电流 III 段动作时间按照阶梯原则整定 即前一级线路比后一级线 路动作时间相应提高 t 并且电流 III 段动作时间长于电流 I II 段动 作时间 三段式电流保护构成原则 电流速断和限时电流速断作主保护 定时限 过电流保护作后备保护 16 试述中性点不接地的电网中 消除电压互感器饱和过电压的措施 答 a 躲开谐振参数条件 XC11 0 01 时 可不谐振 XC11 为对地电容 Xm 为电压互感 Xm 器高压侧在线电压下的每相励磁电抗 当空母线带 PT 合闸时出现过电压 可 适当增加空线 如事先规定好的某些线路和设备 减少系统中接地的 PT 台数 XC 上升 建议用户 PT 不接地 选用励磁特性好的电磁式电压互感 器或只使用电容式电压互感器 b 在零序回路中加阻尼电阻 在 PT 高压侧 中性点对地加 R 在开口三角处加电阻 R c 避免产生中性点位移 保证 系统三相对地阻抗的对称性 避免中性点位移 禁止只使用一相或二相 电压互感器接在相线与地线之间 17 含有铁芯元件的回路中为什么会出现铁磁谐振过电压 答 电力系统正常运行时呈感性 当外界扰动使电流增大时 铁芯元件 磁饱和 L 下降 当 L 下降到感抗与容抗接近或相等时就出现铁磁谐振过 电压 即使外界扰动消除 铁磁谐振过电压仍会存在 18 中性点直接接地电网发生单相接地时 零序电流和零序电压各有什么 特点 答 零序分量有以下特点 a 故障点的零序电压最高 变压器中性点接 地处零序电压为零 b 零序电流是由故障点处的零序电压产生的 零序 电流的大小和分布 主要决定于变压器的零序阻抗 亦即决定于中性点 接地变压器的数目和分布 与电源的数目和位置无关 精品文档 6欢迎下载 19 试述输电线路纵差动保护的基本原理 差动保护是否要求与相邻元件 相配合 答 当正常运行及保护范围外部故障 如图 13 32 a 所示 f1 点短路 时 两侧电流互感器一次侧流过的两个电流相等 即 I I 假定两侧电流 互感器变比相同 均为 kTA 在忽略互感器的励磁电流的理想情况下 二次侧的两个电流 I 2 和 I 2 大小相等 方向相反 此时 1 k I 2 I 2 流入差动继电器的电流为零 即 I kTA I I 0 If2 当线路内部故障时 图 13 32 b 所示 f2 点短路 时 流入继电器的 电流为 Ik II2 III2 kTA 式中 If2 为短路点的总电流 当 Ik IOP 时 继电器立即动作 跳开线 路两侧断路器 差动保护不需要与相邻元件相配合 20 变压器纵差动保护中产生不平衡电流的原因主要有 a 变压器励磁 涌流造成的不平衡电流 b 变压器两侧电流相位不同引起的不平衡电流 c 电流互感器变比标准化引起的不平衡电流 4d 两侧电流互感器型号不同 产生的不平衡电流 e 变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流 21 继电保护装置 能迅速反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运 行状态 发出操作指令使断路器跳闸或发出示警信号的一种自动装置 基本要求 选择性 速动性 灵敏性 可靠性 选择性是指当系统发生 故障时 保护装置仅将故障设备从系统中切除 使停电范围尽量缩小 保证系统中非故障部分仍将继续进行 速动性就是快速切除故障设备 对动作于跳闸的保护 要求动作迅速的原因是 减少用户在电压降低的 条件下的运行时间 降低短路电流及其引起的电弧对故障设备的损坏程 度 以及保证电力系统并列运行的稳定性 灵敏性是指对其保护范围内 发生故障或不正常运行状态的反应能力 满足灵敏性要求的保护装置 应在保护范围内部故障时 不论故障点的位置 故障的类型及系统运行 方式如何 都能灵敏地反应 可靠性是指在保护范围内发生了它应该动 作的故障时 保护应可靠动作 即不拒动 而在任何其他不应动作的情 况下 保护应可靠不动作 即不误动 基本任务 a 对故障特征量进行 提取和分析 自动 迅速 有选择性地动作于断路器跳闸 将故障设备 精品文档 7欢迎下载 从电力系统中切除 保证无故障部分迅速恢复正常运行 b 反应电气元 件的不正常运行状态 并根据运行维护条件 如有无经常值班人员等 分别动作于发信号 减负荷或跳闸 反映不正常工作状态的保护装置通 常允许带一定的延时动作 c 还可与电路系统中其他自动化装置配合 在条件允许时 采取预定措施 缩短事故停电时间 尽快恢复供电 从 而提高电力系统运行的可靠性 1 操作电源 在发电厂和变电所中 对开关电器的远距离操作 信号设 备 测量设备 继电保护和自动控制装置 事故照明 直流油泵及交流 不停电装置等用电 都需有专门的供电电源 这种电源称为操作电源 可分为直流和交流两大类 通常以直流为主 也有采用交直流结合的操 作电源 发电厂常用操作电源 a 蓄电池操作电源 酸性蓄电池具有容 量大 可用大电流短时放电等特点 所有通常用于大 中型发电厂和变 电所 碱性蓄电池具有体积小 容量小 便于维护和价格高等特点 一 般适用于中 小型发电厂和变电所 b 硅整流电容储能直流操作电源 优点是投资省 设备少 维护简单 占地面积小 缺点是储能容量有限 而且电容放电电压按指数曲线衰减 不能保证对负荷长期连续供电 因 此只能用作小型变电所的直流操作电源 c 复式整流直流操作电源 与 蓄电池直流电源比较 有设备少 投资省 维护简单和占地小等优点 但是整个装置结构复杂 整流系统设置和调试困难 其可靠性受系统运 行方式影响较大 因此仅适用于中小变电站或小型水电站 d 交流操作 电源 接线简单 设备少 投资省 但难以适应较复杂的保护装置的要 求 且其灵敏度和可靠度较低 所以只适用于偏远的小型变电所 2 电流保护的接线方式 是指电流保护中电流继电器线圈与电流互感器 二次绕组间的连接方式 目前有 三相星形接线 两相星形接线 两相 三继电器接线 两相星形接线优点 当小电流接地电网中发生不同地点 的两点接地短路时 若为并行线路上的两点接地 若采用两相星形接线 则保护有 2 3 机会只切除一条线路 从而提高了供电可靠性 缺点 当 中性点不直接接地电网中发生不同地点的两点接地短路时 若为串联线 路上的两点接地 若采用两相星形接线 则保护有 1 3 机会使靠近电源 的线路 l1 误跳 扩大了停电范围 作为降压变压器和相邻线路保护的后 备保护时 会出现灵敏度不能满足要求的情况 在大电流接地电网中发 精品文档 8欢迎下载 生单相接地故障时 两相星形接线有一相无法反映故障 三相星形接线 的优缺点与两相星形接线正好相反 3 电气二次接线图 用规定的图形符号和文字符号将电气二次设备按照 工作要求连接在一起的图形称为电气二次接线图 a 原理接线图 表明 二次回路的工作原理 是绘制展开接线图和安装接线图的基础 特点 图中元件设备以整体形式表示 并不绘出元件本身内部接线 而且电气 一次设备和二次设备 交流和直流回路均绘在一起 b 展开接线图 以 独特形式表达出装置的动作原理 特点 将二次回路有关设备解体 按 供电电源不同分为交流电流回路 交流电压回路 直流操作回路和信号 回路等几部分 c 安装接线图 根据安装施工的要求 表示出二次设备 具体位置和布线方式的图形 安装接线图是生产厂家加工制造控制 保 护屏 台 和现场施工安装必不可少的图纸 也是试验 检修 运行的 主要参考图纸 安装接线图包括屏面布置图 屏背面接线图 端子排图 和电缆配置图等 4 就地手动合闸 首先将控制开关 S 旋至 就地 位置 遥控压板 XB2 打开 核对无误后 按下控制开关 SA 合 这时电路 W S SA 合 KCFV2 K3 QF2 YC W 接通 于是断路器合