电气终极版1.docx

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电气终极版1

电气终极版

（1）

1、电力系统由哪四个子系统构成的？

电源由哪两部分组成的？

答：

1、由电能的生产、输送与分配、消费、控制四个部分组成。

2、由无功电源、有功电源组成。

2、不考

3、无功电源有哪些？

无功负荷又有哪些？

为什么要进行无功的平衡和补偿？

无功补偿设备有哪些？

答：

无功电源有：

1、同步发电机。

2、输电线路的充电功率

无功负荷有：

1、用户和发电厂的无功负荷（主要为异步电机）。

2、线路、变压器、电抗器的无功损耗。

3、晶闸管控制的电路中所消耗的无功负荷。

电力系统的无功不足将引起电压降低，电压质量变坏，甚至出现电压崩溃，大面积停电。

设备：

（1）无功静态补偿装置：

可投切的并联电容器和电抗器以及串联电容器

（2）无功动态补偿装置：

调相机（SC）、静止型无功补偿装置（SVC）、静止无功电源（SVG）

4、什么是基尔霍夫第一定律？

什么是基尔霍夫第二定律？

答：

1、基尔霍夫第一定律：

任一时刻，流入电路中任一节点的支路电流之和等于该节点流出的支路电流之和。

2、基尔霍夫第二定律：

任一时刻，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒为零。

5、星形或者三角形连接时，三相功率的计算公式是什么？

三相功率PQS关系是什么？

在传输电路内无功电流的大小对损耗有否影响？

答：

1、P=

UlIlcosφ

2、S2=P2+Q2

3、有影响。

输电线路存在电阻，无功电流越大引起能量损失越大，即Q热=I2R。

6、不考

7、变电所可以分为哪几类？

各有什么特点？

答：

1、枢纽变电所：

电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330-500KV。

全部停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。

2、中间变电所：

主要起中间环节的作用。

高压侧以交换为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集两三个电源，电压为220-330KV，同时又降压给当地用电。

全所停电后将引起区域网络解列。

3、地区变电所：

地区或城市的主要变电所，高压侧一般110-220KV，对地区用户供电为主。

全所停电后，该地区中断供电。

4、终端变电所：

在输电线路的终端，高压侧多为110KV，降压后直接向用户供电。

全所停电后，只有用户受到损失。

8、什么叫一次设备？

什么叫二次设备？

并加以说明。

答：

1、一次设备：

生产和分配电能的设备，包括：

1生产和转换电能的设备，如发电机、电动机、变压器。

2接通或断开电路的开关电器，如断路器、隔离开关、熔断器、接触器。

3限制故障电流和防御过电压的电器，如限流电抗器、避雷器。

4接地装置。

5载流导体，如母线、电缆。

2、二次设备：

对一次设备进行测量、控制、监视和保护作用的设备。

①仪用互感器②测量表记③继电保护及自动装置④直流设备（直流发电机、蓄电池）

9、电气主接线可分为哪几种？

各有什么特点？

（特点见补充教材P128）

答：

1、单母线接线。

特点：

简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便、利于扩建，但可靠性和灵活性差。

①母线分段。

特点：

可以提高供电的可靠性和灵活性，便于母线检修，减小母线故障影响范围。

分段越多，故障时停电范围越小，但断路器等设备使用也多，配电装置和运行也越复杂。

一般2-3段为宜。

②加设旁路母线。

一般多用于35KV以上的系统中，不允许停电检修断路器时设置旁路母线。

③母线分段带旁路母线。

有足够的可靠性和灵活性，一般35-110KV。

2、双母线接线。

供电可靠、检修方便、调度灵活以及便于扩建；但装置复杂，经济性差，容易误操作，故障时须切除较多电源。

3、一个半断路器接线（参考第十题的一个半断路器特点）

4、桥形接线

5、角形接线：

6、单元接线：

发电机与变压器组成一个单元，接线简单，开关设备少，操作简便，低压侧短路电流小。

大型核电机组一般采用单元接线。

7、变压器母线组接线：

各出线回路通过两台断路器接在两条母线上，变压器直接通过隔离开关接到母线上。

这种接线调度灵活，电源和负荷能只有调配，安全可靠利于扩建。

与相同断路器数量的带旁路双母线相比其可靠性较高，与多角形接线相比也不存在开环问题。

但是其变压器故障就相当于母线故障，但这种情况较少，一般国外超高压系统已广泛采用。

10、核电厂主接线可分为哪几种？

各有什么特点？

（特点见补充教材P128，把图看明白就行了）

答：

1发电机侧：

1发电机出口不带断路器：

机组启动时，启备变向厂用变切换时有几个周波的停电（冲击）

②发电机出口带断路器：

由发电机出口断路器作为并网点，工作厂变在机组启动前后无需切换，无冲击；发电机出口断路器价格昂贵，需要断路容量大。

2、升高电压侧：

①双母线接线：

供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验；

增加一组母线，每一出线需要增加一组隔离开关；

为避免误操作，隔离开关和断路器之间需要装设连锁装置。

②一个半断路器接线：

任一母线发生故障或检修，不会停电；

任一反应堆停堆检修时，不会中断对用户的供电；

除联络断路器发生故障时，与其相连的两回线路短时停电，其他任何断路器故障或检修都不会中断电力负荷的输送；

在极端情况下，一回路母线检修，另一回路母线也发生故障，也可向用户继续供电；

一个半断路器接线适用超高压大容量系统，但适用设备较多，特别是开关、电流互感器，投资大；

二次接线和继保装置比较复杂；

为防止联络开关故障，可能同时切除两条电源线路，尽可能把不同的电源接在不同的串和不同的母线上

11、电气操作练习。

电气操作注意事项：

继电保护自动装置：

停电时，最后停继电保护自动装置；

送电时，先送继电保护自动装置。

停电时，先断断路器后停隔离刀；

隔离开关应先断线路刀后断母线刀；

设备检修必须两侧验电、放电、接地；

挂牌；

一个半断路器，应先断联络开关，再断母线侧开关。

1）按图1.1-3火电厂的主接线图，如果要进行110～220kV的工作母线检修时，应进行哪些操作，请写出具体操作步骤。

合上母联断路器备用母线侧隔离开关；

合上母联断路器，对备用母线充电；

依次合上出线1、出线2、进线2、进线1、进线3的备用母线侧隔离开关；

依次断开进线3、进线1、进线2、出线2、出线1的工作母线侧隔离开关；

断开母联断路器；

断开母联断路器工作母线侧隔离开关；

在工作母线两侧验电、放电、接地；

挂牌。

2）按图1.1-3火电厂的主接线图，如果要检修B1变压器，应注意什么问题，并写出具体操作步骤。

注意事项：

停运变压器B1前，要检查发电机F1的负荷，必要时降低F1的负荷，确保B1停运时，B2不会过载

检查发电机F1、F2的负荷情况，确定变压器B1停运后，B2不会过负荷，必要时可降低F1的负荷；

检查备用母线是否已投运状态，如未投运则将其投运（两个母联开关均需投运）；

断开变压器B1出口断路器，检查B1在空载运行，B2负荷上升；

断开变压器B1入口断路器，检查B1停运；

拉开变压器B1出口工作母线侧隔离开关；

拉开变压器B1入口工作母线侧隔离开关；

在变压器B1高、低压侧验电、放电、挂接地线；

在变压器B1相邻的四把隔离开关和进出口断路器上挂牌。

3）按图2.2-3带旁路母线的单母线接线，如果要检修进线1#线路开关，应注意哪些问题，请写出具体操作步骤。

注意事项：

合上旁路断路器旁路母线侧、工作母线侧隔离刀，再合上旁路断路器，给旁路母线充电；

合上线路1旁路母线侧隔离刀；

断开线路1断路器；

断开线路1断路器线路侧隔离刀；

断开线路1断路器母线侧隔离刀；

在线路1断路器两侧验电、放电、挂接地线；

在线路1断路器、两侧隔离刀上挂牌。

4）按图2.2-7（a）XL1线路检修时应进行哪些操作？

（正常时全部断路器及隔离开关均在合闸位置），应采取哪些安全措施？

注意事项：

线路属于调度管辖，停运前需征得调度同意；

线路停运前，应检查负荷，确保线路1停电后不会引起线路2过载。

通知调度，并征得调度同意；

检查负荷，确保线路1停电后不会引起线路2过载，如有必要可降低B1变压器上游发电机的输出功率；

向调度确认线路1对侧开关已经断开；

断开线路1出口断路器；

断开线路1线路侧隔离刀、变压器侧隔离刀；

在线路1两侧验电、放电、挂接地线；

在线路1两侧断路器上挂牌。

5）按图2.2-4如果检修A段母线上的线路开关（其中一路）应进行哪些操作？

并写出注意事项？

注意事项：

停A段时，用A母线给旁路充电造成等电位，停B段时，用B母线给旁路充电造成等电位。

合上旁路断路器隔离刀G1、G4；

合上旁路断路器FD对旁路母线充电；

合上待检修线路的旁路隔离刀；

断开待检修线路的断路器；

断开线路断路器线路侧隔离刀、母线侧隔离刀；

在线路开关两侧验电、放电、挂接地线；

在线路开关手柄、线路开关线路侧隔离刀、母线侧隔离刀上挂牌。

12、核电厂厂用电力系统有哪些？

各由什么组成？

一．厂用交流电源电力系统

1.非安全级交流6KV、交流380/220V；2.安全级交流6KV、交流380V；3.重要仪器、仪表（UPS）；4.备用电源、柴油发电机。

二．厂用直流电源电力系统

1.非1E级直流220V（断路器操作电源、继电保护）；2.1E级直流220V（UPS）；3.1E级24V（反应堆控制系统）

13、限制短路电流的方法有哪些？

并加以说明。

一．选择适当的主接线形式和运行方式

1.大容量机组可采用单元接线；2.降压变电所中，可采用变压器低压侧分列运行方式；3.平行线路末端打开；4.对环形供电网络，在网中穿越功率最小处开环运行。

二．加装限流电抗器

1.加线路电抗器由于电缆的电抗值较小且有分布电容，即使在电缆馈线末端发生短路，也和母线短路差不多，常在出线端加装出线电抗器，通常线路电抗器的百分电抗值为3%-6%。

架空线路本身的感抗值较大，通常不装设电抗器。

2.加母线电抗器母线电抗器的L较大，且正常运行时通过功率较小，为了有效地限制短路，电流母线电抗器的电抗百分值应取8%-12%。

14、导体和电器设备的选择条件有哪些？

一．按正常工作条件选择导体和电器

1.额定电压和最高工作电压所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。

2.额定电流在额定周围环境温度下，导体和电器的长期允许电流（或额定电流）应不小于该回路的最大持续工作电流。

3.按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温，风速，温度，污移等级，海拔高度，地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应向制造部门提出要求或采取相应的措施，当周围温度和导体（或电器）额定环境温度不等时，其长期允许电流还需要进行修正。

二．按短路情况校验

1.短路热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。

2.电动力稳定校验短路冲击电流幅值及有效值<或=允许通过稳定电流的幅值和有效值。

15、高压断路器的参数有哪些？

断路器可分哪几种？

高压断路器与低压自动开关的区别？

高压断路器的操作机构分哪几种？

参数：

1额定电压，2额定电流，3额定开断电流，4额定关合电流、5动稳定电流，6热稳定电流，7断路时间。

高压断路器可分为：

油断路器，空气断路器，六氟化硫断路器和真空断路器。

区别：

高压断路器没有自带继电保护，因此需要外加继电保护设备，低压自动开关除了有消弧外还有自带继电保护，包括过载保护和短路保护。

操作机构有：

手动操作机构，电磁操作机构，弹簧操作机构，电动液压操作机构和压缩空气操作机构。

16、什么是电流互感器和电压互感器？

什么叫数值误差和角误差？

什么是准确度？

电流互感器和电压互感器使用时应注意什么事项？

电压互感器是将高电压变为低电压100V，电流互感器是将大电流变为小电流5A的电力设备。

数值误差：

原边实际电流I1和测量电流nTAI2大小不等，误差的大小常用百分数表示：

准确度：

根据变比误差和角误差的大小，划分为5个准确度级，即0.2,0.5,1,3,10级。

每个准确度级与原边电流为额定电流的100%-120%时的变比误差百分比相对应。

例如：

0.2级则电流误差为±0.2%。

角误差：

原边电流I1与旋转180度的副边电流向量-I2之间的夹角称为电流互感器的角误差。

电流互感器二次侧不允许开路，电压互感器二次侧不允许短路，电流互感器二次线圈一定要接地，电压互感器二次线圈和铁芯都要接地。

备注：

电流互感器和变压器的区别

变压器一次电流的大小取决于二次负载电流的大小，而电流互感器的一次电流和二次电流的大小无关，它决定于主回路的负荷电流。

变压器二次侧不允许短路，电流互感器二次侧可以短路。

变压器二次侧可以开路，电流互感器二次侧不可以开路。

电流互感器二次线圈一定要接地。

17、变压器有什么功能？

变压器是如何分类的？

变压器具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用。

1）按用途分：

电力变压器、小功率电源变压器、调压变压器、仪用变压器、专用变压器；

2）按变压器本身结构分：

双绕组变压器、自耦变压器、三绕组变压器、多绕组变压器；

3）按相数分：

单相变压器（如仪用电源变压器等）、三相变压器（如电力变压器）、多相变压器（如大功率的整流设备用六相变压器等）；

4）按绝缘分：

油浸式变压器、干式变压器（又分为环氧树脂浇注变压器（欧洲）：

不环保，机械强度高，绝缘强度高，H级，最高温度180℃；NOMEX纸绝缘（美国）：

绝缘强度C级，最高温度220℃，用于航天业，环保）、SF6气体变压器（用在GIS主变）。

20，变压器外特性与负载性质有何关系？

它与功率因数有什么关系？

在电源电压U1和负载功率因数都一定时，二次电压U2随负载电流I2变化的规律，即U2=f（I2）曲线，称为变压器的外特性。

1）当负载为纯电阻时，cosΦ=1，随着负载电流I2的增大，变压器副绕组边的输出电压逐渐降低，即变压器输出电压具有下降的外特性，但下降的并不多；

（2）当负载为电感性时，cosΦ＜1，随着负载电流I2的增大，变压器副绕组边的输出电压下降较快。

这是因为无功电流滞后，对变压器磁路中主磁通的去磁作用较强，使副绕组的E2下降所致；（3）当负载为电容性时，cosΦ＜1，且Φ为负值。

超前的无功电流有助磁作用，主磁通会有所增加，E2也随之增加，使U2会随I2的增加而增加。

负载的功率因数确定之后，变压器的外特性曲线也就随之确定。

功率因数越低时，端电压下降得越厉害；功率因数越高，端电压下降得越平缓。

21,变压器的连接方式有哪几种？

什么叫时钟法？

如何用时钟来代替变压器的接线组别？

三相变压器的连接方式：

Y／Y；Y／Δ；Δ／Y；Δ／Δ。

22,异步电机的原理是什么？

为什么叫异步电机或感应电机？

什么是旋转磁场？

1），异步电机的原理：

a，三相绕组间隔120度排列；b，三个绕组通进三相交流电后形成一旋转磁场；c，在旋转磁场的作用下，在转子绕组中感应出电动势，形成转子电流，与旋转磁场相互作用，使转子受到电磁力，使转子转动。

2），旋转磁场：

三相对称交变电流通入三相定子绕组，由于电流是交变的，故它所产生的磁场也是交变，三个绕组的磁势分别产生三个交变的磁场，并在定子内部空间形成一个合成磁场，合成磁场的磁势大小不变，而它的空间方向则随电流方向的变化而旋转，这样便得到一个旋转磁场。

3）（自己看着答吧）当电动机定子绕组通三相对称电流时，便产生旋转磁场，旋转磁场的速度通常称为同步速度；转子虽沿着旋转此行的旋转方向转动，但转子的速度不可能达到同步转速。

因为如果转子的转速达到了同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就没有相对运动，因而转子导体将不切割磁通，也就不可能产生转子感应电动势和感应电流，转子也不会受到电磁力的作用，电动机也就不可能继续转动下去。

可见，电动机的转子转速永远低于同步转速，故称异步电动机；因转子电流是由电磁感应而产生，所以又称感应电动机。

23,异步电机的转矩与什么因素有关？

它与电压的关系是什么？

什么是异步电机稳定工作区与非稳定工作区？

异步电动机的转矩M与转速差、外加电压、转子电阻等有关；

转矩M与定子绕组外加电压的平方成正比。

如图所示，机械特性曲线可分为两部分：

BD部分（nlj~n1）称为稳定区，AB部分（0~nlj）称为不稳定区。

电动机在（nlj~n1）区间运行时,只要负载转矩小于最大转矩

，当负载转矩发生波动时,由于转速的变化，电磁转矩总能自动调整到与负载转矩相平衡，使转子适应负载的增减以稍低或稍高的转速继续稳定运转。

24,异步电机的起动方法有哪些？

异步电机的调速方法又有哪些？

启动方法：

1）直接起动（全压起动）；2）降压起动；

调速方法：

a，改变定子绕组磁极对数p;b，改变电源电压频率f；c，改变电动机的转差率s。

25,转子电阻与转矩的关系是什么？

为什么增加转子电阻可以增加启动转矩和降低启动电流？

转子电阻与转矩的关系：

由于转子电路的电阻增大，使转子阻抗增大，转子的绕组的启动电流减小，因而定子的启动电流也相应减小。

最大转矩

与转子电阻

无关，但临界转差率

与转子电阻

成正比。

当

一定时，

越大，

也越大，所以增加转子电阻可以增加启动转矩和降低启动电流。

26,试说明电动阀传动原理图。

P211

27,。

。

。

。

不考。

28,直流电动机是如何启动的？

直流电动机调速的方法有哪几种？

并加以说明。

1）直接启动：

只有很小容量的直流电机才可以用直接启动；

电枢串联电阻启动：

为了防止出现过大的启动电流，在电枢回路中串入一个启动电阻，启动后，随着电动机转速的升高，反电势也不断增大，电枢电流会随之减小，故分几级逐步切除启动电阻，使电枢电流增大，电磁转矩增大，转速进一步升高，直至完全切除启动电阻，电机投入正常运转。

2）调速方法：

改变电枢电阻法；改变励磁电路内的串联电阻；改变直流电机电枢两端电压（利用可控硅）

29,同步发电机的端电压为什么随负载增加而降低？

什么是电枢反应？

它有什么特点？

当有负载电流流过定子绕组，定子绕组会产生一个旋转磁场，称为电枢磁场。

这个磁场对原来转子所产生的主磁场要产生影响，通常把这种影响称为电枢反应。

电枢反应与发电机所接的负载性质有关：

1）负载电流I与主磁感应电动势E0同相：

合成磁场不仅被扭斜，而且受到削弱。

2）I落后E090o（电感性负载）：

电枢磁场的方向与主磁通的方向相反，所以滞后的电流I起去磁作用。

3）I超前E090o（电容性负载）：

电枢磁场的方向与主磁通的方向相同，所以超前的电流I起助磁作用。

同步发电机端电压随负载的增加而降低的原因：

1）电枢反应；一般情况下同步发电机的负载多为电感性，电流落后于电动势的相角0o<ψ<90o，滞后的电流起去磁作用，电流越大，去磁作用就越显著。

2）电枢绕组的漏电抗；负载电流越大，漏电抗电压降也越大，从而引起端电压的变化。

3）电枢绕组R也会引起端电压降RI。

30,同步发电机是如何取得正弦波的？

采用斜削磁极两角，分布绕组和短距绕组。

31,试述无刷励磁系统原理图。

励磁系统的主要功能：

1）正常运行状态下供给并调整发电机的励磁电流以维持发电机端电压和无功输出在给定水平；

2）当电力系统发生突然短路或突然加负荷、甩负荷时，对发电机强行励磁或强行减磁，以提高电力系统的运行稳定性和可靠性；

3）当发电机内部出现短路故障时，对发电机进行强行灭磁，避免事故的扩大。

无刷励磁系统的基本工作原理：

p244，自己对照图看吧。

32.同步发电机并网条件是什么？

发电机有功功率是如何调节的？

无功功率是如何调节的？

  一台发电机要实现并网，必须满足下列条件：

（1）发电机端电压的大小与电网电压相等；

（2）发电机的频率与电网频率相同；

（3）发电机的电压的相位和电网电压的相位相同；

（4）发电机的相序与电网电压的相序一致；

（5）发电机的电压波形与电网的电压波形相同。

发电机的有功功率的调节是通过改变原动机的出力来实现的。

发电机的无功功率的调节是通过改变励磁电流来实现的。

33.同步发电机的功角特性是什么？

什么是静态稳定？

什么是动态稳定？

同步发电机的功角特性，就是指同步发电机的电磁功率随功率角

变化的函数曲线。

，增加原动机的输入功率电磁功率随之增加。

，电磁功率便达到最大值，若再增加原动机供给的功率，

则

，由功角特性知道，这时电磁功率反而减小，功率不能保持平衡，电机转速将继续上升，

将继续增大，电磁功率继续减小。

这样恶性循环，同步电机失去恢复功率平衡、转动平衡的能力。

静态稳定是指在正常运行状态下电力系统受到小的扰动后，不发生自发振荡和非同期失步，自动恢复到起始运行状态的能力。

动态稳定是指电力系统受到小的或大的扰动后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。

35.直流系统为什么要进行绝缘监督？

绝缘监督有哪几种方法？

各有什么特点？

   在直流系统中，设计有绝缘监视装置的主要目的是：

在直流系统发生一点接地时，由于没有短路电流通过，熔断器的熔丝不会熔断，仍能继续运行，但是这种故障必须及时发现和予以排除，否则当另一极性的线路又发生一点接地时就造成了两点接地。

直流系统中的两点接地可能引起保护和控制误动作的严重后果。

绝缘监督方式有：

一只或两只电压表。

这两种接线是最简单的绝缘监视装置，它们的缺点是，若电路内已有一极接地时，如果通过电压表的电流大于继电器的动作电流时，在测量时反而可能引起误动作。

因此电压表应采用高内阻值。

另一缺点是不能反映绝缘电阻降低的情况。

 利用接地漏电流原理构成的绝缘监察装置（平衡电桥式）。

任一极发生接地时，均可发出预告信号，并可通过毫安表的指向或向下按钮来判断出哪一极接地。

 在大型发电厂和变电所应用较多的是一种典型的直流绝缘监视装置。

它可以判断是哪一极接地，并可测量换算出各极对地的绝缘电阻。

缺点是：

正负极绝缘电阻同时下降时，不能发出预告信号。

37.发电机和电网同期并列方式有哪两种，各有何特点？

发电机和电网同期并列方式通常有准同期方式和自同期方式。

   准同期方式冲击电流小，不致降低系统电压，但其同期装置比较复杂，准同期过程比较长，而且，在某种原因造成非同期并列，严重者将会损坏发电机。

   自同期方式不会造成非同期合闸，并列快，能使机组迅速并网发电，但自同期方式冲击电流大，振动大，对某些零部件有不良影响。

38.继电保护装置的基本要求是什么？

   继电保护的基本要求是：

选择性、快速性、灵活性和可靠性。

   选择性：

当系统故障时，继电保护装置只将故障设备切除，使停电范围尽量缩小，保证无故障部分继续运行。

   快速性：

1、快速切除故障，可以提高系统中发电机并列运行的稳定性。

2、快速切除故障，可以减少用户在降低电压下工作的时间，加快恢复正常运行的过程。

3、快速切除故障，可以减轻电气设备的损坏程度。

4、快速切除故障，可以防止故障的扩展，提高自动重合闸动作的成功率。

    灵敏性：

是指在它的保护范围内发生故障和不正常工作情况时保护装置的反应能力。

为使保护装置在发生故障时能起到保护的作用，要求保护装置应当有较高的灵敏度。

    可靠性：

就是在它的保护范围内发生属于它应该动作的故障时，不应该由于它本身具有的缺陷而拒绝动作；而在发生其他任何不应该由它动作的情况下，则不应该误动作。

40.过流保护的原理是什么？

过流保护的延时特性有哪两种？

过流保护是如何整定的？

    原理：

1、整定值是