武汉大学电气工程基础总结(1)

精品文档 1欢迎下载1欢迎下载 电容效应 法拉效应 电容效应 法拉效应 空载长线末端电压高于首端电压的现象 潜供电流潜供电流 在超 特 高压输电线路运行中 时常会发生因雷击闪络等原因所产生的单相电 弧接地故障 在具有单相重合闸的线路中 当故障相被切除后 通过健全相对故障相的静电 和电磁耦合 在接地电弧通道中仍将流过不大的感应电流 称为潜供电流或二次电流 灵活交流输电系统灵活交流输电系统 FACTSFACTS 的主要特点是以大功率晶闸管部件组成的电子开关代替现有的机电 开关 能自如地调节电网电压 功角和线路参数 使电力系统变得更加灵活可控 安全可靠 从而能在不改变现有电网结构的情况下提高其输送能力 增加其稳定性 静止无功补偿器静止无功补偿器 SVCSVC SCADASCADA 系统系统是电力系统调度自动控制系统 具有对电力系统运行状态的监视 包括信息的收 集 处理和显示 远距离的开关操作 自动发电控制及经济运行 以及制表 记录和统计 等功能 它可将电网中各发电厂和变电所的有关数据集中显示到模拟盘上 使整个电力系统 运行状态展现在调度员面前 及时将开关变化和数值越限报告给调度员 过电压倍数过电压倍数 K K 内过电压的幅值与电网该处最高运行相电压的幅值之比 自然功率自然功率在传输功率等于自然功率条件下线路任意点的电压均与首末端电压相等 12 谐振过电压谐振过电压 因系统的电感 电容参数配合不当 出现的各种持续时间很长的谐振现象及其 电压升高 称为谐振过电压 电气一次接线 电气一次接线 发电厂和变电站中的一次设备 按其功能和输配电流程 连接而成的电路称 为电气主接线 也称为电气一次接线或一次系统 二次接线 二次回路 二次接线 二次回路 将二次设备按照工作要求 互相连接 组合在一起所形成的电路 二次电气设备一般包括控制和信号设备 测量表计 继电保护装置及各种自动装置等 它们 构成了发电厂和变电所的二次系统二次系统 近后备保护 近后备保护 在保护安装处的主保护拒动时动作的保护称为近后备保护 工频电压升高 工频电压升高 电力系统在正常运行或故障时可能出现幅值超过最大工作相电压 频率为工 频或接近工频的电压升高 称为工频电压升高 电力系统远动 电力系统远动 为了保证整个系统稳定 可靠 安全 经济地运行 必须对全系统进行统一 的调度 控制和管理 为此 调度控制中心必须能对分布于不同地点的发电厂 变电站等进 行监视和控制 这就是电力系统远动 或称为远程监控 有循环运输 自动传输 回答 轮 询 传输三种工作模式 纵差动保护 纵差动保护 通过比较被保护元件两侧电流的大小和相位来实现的 准同期并列 准同期并列 是在同步发电机投入调速器和励磁装置的条件下 当发电机电压的幅值 频率 和相位分别与并列点系统侧电压的幅值 频率和相位接近相等时 通过并列点断路器合闸将 发电机并入系统 优点 并列时的冲击电流小 对发电机和系统不会带来冲击 缺点 在并 列操作过程中需要对发电机电压和频率进行调整 捕捉合适的合闸相位点 所需并列时间较 长 自同期并列 自同期并列 是将未加励磁电流但接近同步转速且机组加速度小于允许值的发电机 通过断 路器合闸并入系统 随之投入发电机励磁 在原动机转矩 同步力矩的作用下将发电机拉入 同步 完成并列操作 优点 操作简单和并列时间短 缺点 并列时会产生较大的冲击电流 同时会从系统吸收无功而造成系统的电压下降 精品文档 2欢迎下载2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 2 简述直流输电的优点 缺点以及适用范围 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 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 3 并联电抗器作用 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 4 试述消除电压互感器饱和过电压的措施 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 5 5 分析铁磁谐振的发展过程 及七个特征分析 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 精品文档 3欢迎下载3欢迎下载 压 其特征如下 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 2L0或的很大 C 值范围内都可能发生 b 需要 激发 才会出现谐振 c 电CL 1 0 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 6 什么是高压断路器的什么是高压断路器的 跳跃跳跃 现象 如何防止 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 跳跃跳跃 现象现象 这极易造成断路器损坏 必须加以防止 方法方法 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 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 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 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 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 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 10 电力系统调度自动化的功能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 11 切断有负载的变压器时为什么不会产生过电压 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 12 试分析切空线过电压的形成过程及影响因素 试分析切空线过电压的形成过程及影响因素 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 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载 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 13 断路器断口并联电阻为什么能限制合空线过电压 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 14 为什么为什么 220kV220kV 及以下线路不需采用限制重合闸过电压的措施 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 1 15 5 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 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 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 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 答 a a 躲开谐振参数条件 时 可不谐振 为对地电容 为电压互感 11 10 20 2 电流 段的整定值 9802 1 4030 4 053 5 3 115 min max kA XXX E I BCABs P fC 4208 1 9 29304 053 5 3 115 min max kA XXX E I TABs P fD i 与线路 BC 配合 1 3 1 15 1 9802 2 9604 kA 1op I rel K 2op I rel K I rel K maxfC I ii 与相邻变压器配合 由于变压器装有纵差动保护 故有 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载 1 3 1 15 1 4208 2 1240 kA op1 I rel K 3op I rel K I rel K maxfD I 取 i ii 的较大值作整定值 2 9604 kA 1op I 校验灵敏度 1 3 1 5 915 2 0588 1 0864 3 1op 2 min fB 1 I I Ks 作远后备 1 2 满足要求5682 1 0588 1 6604 1 1 2 min fC 1 op s I I K 动作时限 t 0 5 0 5 1 s 52 tt t 1 0 5 1 5 s 63 tt t