电能系统基础复习资料.docx

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电能系统基础复习资料

《电能系统基础》复习要点

一、简答、简述：

1、电力线路按结构通常可以分为哪几种?

（P17）

答:

①架空线路②电缆线路③架空线路和电缆线路的混合线路

2、什么是电弧？

电弧的危害？

游离方式有哪些？

去游离方式有些？

（P23）

答：

（1）当触头间刚出现断口时，两触头间距离极小，电场强度极大，在高热和强电场的作用下，金属内部的自由电子从阴极表面逸出，奔向阳极，这些自由电子电场中撞击中性气体分子，使之激励和游离，产生正离子和电子，这些电子在强电场作用下继续向阳极移动时，还要不断的撞击其他的气体中性分子。

因此，在触头间隙中产生了大量的带电粒子，使气体导电形成了炽热的电子流即电弧。

（2）电弧的危害：

①延长电路开断的时间；

②破坏开关触头、引起电器烧毁；

③形成相间短路。

（3）游离方式：

①强电场发射；

②热电发射；

③碰撞游离；

④热游离

（4）去游离的方式：

①复合；②扩散

3、交流电弧的灭弧条件和方法？

直流灭弧的方法？

（P23）

答：

（1）灭弧条件：

交流电弧自然过零后，弧隙介质强度始终大于加在触头两端的恢复电压。

（2）交流灭弧的方法：

①提高触头的分离速度；②利于高速气体或油吹灭电弧；③采用多断口将长电弧分成多段短电弧；④利用磁吹线圈使电弧不断移动与拉长来灭弧；⑤采用介质强度高的物质作灭弧介质，如SF６、真空、压缩空气、油等。

（3）直流灭弧的方法：

①在直流电流上叠加一振动电流，使弧电流过零，用交流电弧相似的方法熄灭直流电弧。

②电阻耗散能量限流法：

在开断电路的过程中，逐级串入电阻，使直流弧电流不断减小直至熄灭，并保证基本不产生过电压。

4、何为电气的一次设备、二次设备，并举例说明？

（P23）

答：

（1）在发电厂和变电所中，为了满足用户对电力的需求和保证电力系统运行的安全稳定和经济性，安装有各种电气设备。

通常把直接生产、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。

它们包括：

①生产和转换电能的设备。

如发电机和变压器等。

②接通或断开电路的开关设备。

③载流导体。

如母线、电缆等。

④互感器。

互感器分为电压互感器和电流互感器。

⑤保护电器。

如电抗器和避雷器等。

⑥接地装置。

（2）在电力系统中为了能对电气一次设备和系统的运行状况进行测量、控制、保护和监察而需要一些专门的设备，通常把这些设备称为电气二次设备。

它们包括：

①测量表计。

如电压表、电流表、功率表、电能表、频率表等，用于测量一次电路中的电气参数。

②继电保护及自动装置。

如各种继电器和自动装置等，用于监视一次系统的运行状况，迅速反应不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，切除故障。

③直流设备。

如直流发电机、蓄电池组、硅整流装置等，为保护、控制和事故照明等提供直流电源

5、重合闸与隔离开关的区别？

（P27）

答：

（1）重合闸是一种由继电器、自动装置与断路器及其操动机构组合成的一种开关器件，它具有自动检测故障电流，在给定时间内开断故障电流进行给定次数重合，还可以按预先整定好的数据在一定重合次数后不再重合（闭锁）等功能。

（2）隔离开关的主要作用是用来将高压配电装置中需要检修的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。

为此，要求其开关触头必须暴露在空气中，由于它没有灭弧装置，所以必须与断路器串联配合使用，在使用时必须按倒闸操作规则进行。

6、什么是电晕？

电晕如何产生？

如何有效防止电晕？

电晕产生的危害？

（P50、P53、P54）

答：

所谓电晕就是在高压情况下，当导线表面电场强度超过空气的击穿强度时，导线附近的空气产生电离从而产生放电现象。

电晕的防止措施：

对超高输电线路，为了减少电晕损耗及单位长度电抗，普遍采用分裂导线。

电晕产生的危害：

①产生有功功率损耗；②对无线电和高频通信产生干扰；③产生的造势可能超过环境保护的标准。

7、计算标幺值时选取基准值原则是什么？

采用标幺值计算有哪些优点？

（P92）

答：

（1）基准值选取原则：

①基准值的单位一定要与有名值的单位相同，否则数据会混乱；

②全系统只有一套基准值，这样才能使参数数据统一；

③一般取额定值为基准值；

④电压、电流、阻抗（导纳）和功率的基准值也必须满足电路的基本关系。

（2）优点：

标幺值是无量纲的相对值，在使用时具有结果清晰，可大大简化计算等优点。

8、电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同？

（P101）

答：

（1）电压降落——指首元件始末端电压的相量差（

）。

（2）电压损耗——指始末端电压的数值差（

），常以百分比表示，即为：

（3）电压偏移——指始末端电压与额定电压的数值差（

）或（

）。

常以百分值表示，即为：

9、何为电力系统中的短路？

造成短路的原因有哪些？

有哪些短路类型？

发生短路有什么后果和危害？

（P144）

答：

（1）短路是指正常运行情况以外的相与相之间或相对地之间的连接。

（2）造成短路的原因：

设备绝缘损坏、恶劣的自然条件、工作人员误操作和其它原因。

（3）短路类型：

①三相短路；②单相接地短路；③两相短路；③两相接地短路。

（4）短路危害：

①电流急剧增大；②电压大幅度并进一步造成电气设备的损坏；③电动机的停转或过负荷；④电力系统中的功率平衡受到剧烈扰动而导致系统失去稳定。

10、发电厂及变电所电气主接线的基本形式有哪些？

（P191—P199）

答：

（1）有母线接线：

①单母线接线

②单母线分段接线

③单母线带旁路接线

④单母线分段带旁路接线

⑤双母线接线

⑥双母线带旁路接线

⑦一个半断路器接线

⑧双母线单（双）分段带旁路接线

⑨变压器—母线接线

（2）无母线接线

①桥式接线

②角形接线

③单元接线

11、何为载流导体的长期发热、短时发热？

载流导体发热什么危害？

（P219）

答：

（1）导体的长期发热是指电流流过导体时由于损耗而引发的发热。

导体的短时发热是指通过很大短路电流时几分之一秒或几秒的发热。

（2）载流导体发热的危害：

①机械强度下降；②接触电阻增加；③绝缘性能降低

12、当电能系统中由于负荷等原因，可能造成电源发出的功率与负荷消耗的功率不平衡而导致系统频率变化。

请简述系统频率偏移过大的危害？

（P255）

答：

（1）对用户的影响：

（2）对发电厂的影响：

（3）对系统运行的影响：

①生产效率下降①汽轮机叶片谐振①互联电力系统的解列

②产生次品和废品②发电机温度升高②发电机解列。

③电压下降

④辅机功能下降

13、什么是一次调频？

根据负荷和发电机组的功率静态特性画图说明为什么一次调频是有差调节？

答：

（1）一次调频是指通过发电机的调速器实现的，对幅度小的负荷变化引起的频率偏移的调整。

（2）如右图所示，系统电源的功率特性为图中的直线

。

特性与图中的负荷功频特性曲线相较于O点，O点是初始运行点，此时系统负荷

与发电机输出功率

相平衡。

系统频率为

。

若系统负荷突然增加

，即负荷的功频静特性突然向上移动

直至

，因为发电功率不能随之立即变化，顾使机组减速，频率降低，发电机调速器动作增发功率。

负荷的功率也因为它的调节效应，沿

直线降低，抵达新的平衡点

。

14、什么是二次调频？

根据负荷和发电机组的功率静态特性画图说明其实现无差调节？

答：

二次调频是通过发电机的调频器实现的，对由于幅度较大的负荷变动引起的频率偏移的调整。

（调频器的作用是使发电机的功频静特性平行移动。

）

如图所示，原来系统运行在O点，负荷突然增加了

后，如不进行二次调整，则一次调整后运行在

点，系统频率在

。

这时进行二次调整，操作调频器增发功率，相当于将发电机组的功频静特性由

直线平移至

，运行点又从

点转移到

点。

点

对应的频率为

。

显然，由于进行了二次调整，系统频率的下降减少了，发电机的功率增加了，系统的运行质量有了改善。

由图可见，二次调整后，负荷的图变量由三部分组成：

①二次调整后，发电机组增发的功率ΔPG0（图中线段OC）；②调速器动作，发电机增发的功率

：

图中线段BC；③负荷本身因调节效应而减少的功率

：

图中线段AB。

于是得到：

如果，

，即发电机二次调频增发的功率等于负荷的突变量，则

，即实现了无差调节，系统频率不发生变化。

15、简述改变电力网无功分布的调压原理（P265）

答：

对于无功不足的系统，必须增加无功功率电源，在负荷点适当设置无功补偿容量，可以减少线路上传输的无功功率，降低线路上的功率损耗和电压损耗，从而提高负荷点的电压,改善电力系统的电压水平。

16、频率调整和电压调整的关系或它们的调节顺序 ？

答：

当系统由于有功不足和无功不足因而频率和电压都偏低时，应该首先解决有功功率平衡的问题，因为频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。

如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统的运行条件。

17、什么是逆调压？

什么是顺调压?

什么是恒调压？

各自一般应用于什么场合？

（P269）

答：

（1）①逆调压：

在最大负荷时提高中枢点的电压以抵偿线路上因最大负荷而增大的电压损耗。

最小负荷时，则要将中枢点电压降低一些以防止负荷点的电压过高。

这种高峰负荷时电压高于低谷时电压的调压称为逆调压。

②逆调压的适用场合：

一般逆调压方式的中枢点，在最大负荷时保持电压为105%Un；在最小负荷时，电压则下降到Un。

（2）①顺调压：

在最大负荷时允许中枢点电压低一些，但一般不得低于102.5%Un，在最小负荷时允许中枢点电压高一些，但一般不得高于107.5%Un。

②顺调压的适用场合：

负荷变动很小，线路上的电压损耗小

（3）①恒调压：

如负荷变动小，线路上的电压损耗小，这种情况一般将中枢点保持在102%~105%Un的范围内，不必随负荷变化来调整中枢点的电压仍可保证负荷点的符合质量，这种调压方式称为“恒调压”或“常调压”。

②恒调压的适用场合：

中枢点保持在102%~105%Un的范围内。

18、简述电力系统常用的调压措施都有哪些？

（P269）

答：

①发电机调压

②调节变压器分接头调压

③改变电力网无功功率分布调压

④改变输电线路参数调压

19、什么是等微增率准则？

（P278）

答：

负荷在两台机组间分配时，如它们的燃料消耗微增率相等，即

，则总的燃料消耗量将是最小的。

这就是著名的等微增率准则。

20、和交流输电相比较，直流输电有哪些优点？

（P284）

答：

①远距离输电时尤其是海底或地下输电的经济性好。

②可以提高系统运行的稳定性。

③由于阀控调节方便，是一种非常灵活的输电方式，因而运行特性好。

④以直流互联后的交流系统短路容量基本上不增大。

⑤线损小。

⑥无线路电容电流，线路电压分布平稳，因而不须无功补偿。

⑦运行可靠性好。

21、无限大容量电源的含义是什么？

答：

无限大容量电力系统，就是容量相对于用户内部供配电系统容量大得多的电力系统，以致用户的负荷不论如何变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线的电压幅值和频率能基本维持不变。

22、电能系统的运行稳定性一般按照扰动的大小可以分为哪两类？

分别是如何定义的？

答：

可分为静态稳定和暂态稳定

静态稳定：

电力系统受到小干扰后，不发生周期性的失步，自动恢复到原始运行状态的能力。

暂态稳定：

电力系统受到大的干扰后，各同步发电机保持同步运行，并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。

23、提高电力系统静态稳定的措施都有哪些？

（P284）

答：

①减少系统各元件的电抗:

减小发电机和变压器的电抗，减少线路电抗（采用分裂导线）;

②提高系统电压水平;

③改善电力系统的结构;

④采用串联电容器补偿;

⑤采用自动调节装置;

⑥采用直流输电。

24、分析自动重合闸对提高电力系统暂态稳定性的影响

答：

突然切除发电机，突然改变大功率负荷等，这时电能系统发生很大的运行状态偏离，所以必须考虑系统的非线性特性。

这种问题称为暂态稳定问题。

自动重合闸具有自动检测故障电流的组合式智能开关器件。

自动重合闸能在电路发生故障后微小的时间里做出响应自动闭合避免因线路故障切除而引起的电能系统运行状态偏差。

二、计算题:

1.计算发电机和变压器一、二次侧电压值（作业题1）

【例】某电力系统的接线如下图所示，电网各级电压示于图中，求：

（1）发电机和各变压器高低压侧额定电压；

（2）设T-1高压侧工作于+2.5%抽头，T-2工作于主抽头，T-3高压侧工作于-5%抽头，求各变压器实际变化。

解：

（1）

（2）

2.等效电路、用标幺值表示的等值电路参数的计算（作业题2）

3.等效电路参数标幺值计算（精确计算、近似计算）（课本P97例2—9）

4.三相对称短路次暂态电流的求解（作业题3）

5.简单不对称短路故障时短路电流计算（正序、负序、零序网的绘制）（课本P175）

正序等效定则:

所谓正序等效定则，是指在简单不对称短路的情况下，短路点电流的正序分量与在短路点各相中接入附加电抗

 而发生三相短路时的电流相等。

单相短路时：

两相短路时：

两相接地短路时：

三相短路时：

后记

本资料是根据机械工业出版社2013年出版的《电能系统基础》（东南大学单渊达主编）一书，结合任课老师上课的讲解，整理编写的相关复习资料。

由于编者的水平有限，书中不妥或错误之处在所难免，恳请读者和同行给予批评指正。

编者

2014.12