变电运行基础知识.docx

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变电运行基础知识

变电运行基础知识

1.什么是电路？

电路就是电流流通的路径，它有若干个电气设备或部件按照一定的方式组合起来，包括电源、负载和中间环节三个基本部件。

2.电功率和电能有何区别？

关系如何？

电能是指电源力在一段时间内所做的功，单位是KWH，电功率单位时间内电源力所做的功，单位是KW。

关系为：

W=PT

W——电能，KWH

P——电功率，KW

T——时间，h

3.什么是欧姆定律？

欧姆定律说明了流过电阻的电流与该电阻两端电压之间的关系，反映了纯电阻元件的特性，欧姆定律表示流过电阻R的电流I与电阻两端的电压U成正比，即：

I=U/R，也可表示为U=IR。

4.以电阻为例，说明串联电路和并联电路的特点？

串联电路的特点：

1）流过个电阻的电流都相等；

2）电路端电压等于各电阻上电压之和；

3）电路总电阻等于各电阻之和；

4）各电阻两端的电压与各电阻阻值大小成正比。

并联电路的特点：

1）各支路两端的电压都相等；

2）总电流等于各支路电流之和；

3）总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和；

4）流过各支路的电流与之路中的电阻阻值大小成反比。

5.什么是基尔霍夫电流和电压定律？

基尔霍夫电流定律就是在电源和负载组成的电路里，连接在同一节点上的几条之路中的电流间关系，即流入节点的电流等于从该节点流出的电流，它们的代数和恒等于零。

基尔霍夫电压定律就是在电源和负载组成的集中参数电路里，在任一回路，任一瞬间，沿选定的回路参考方向，各支路电压的代数和恒等于零。

6.什么是电流的磁效应？

电流的磁效应就是指电流流过导体时，在导体周围产生的磁场现象。

7.什么是电磁感应？

当磁场发生变化或导体切割磁力线运动时，回路中就有电动势产生，这个电动势叫感应电动势，这种现象就是电磁感应现象。

8.什么是正弦交流电？

它的三要素是什么？

大小和方向随时间按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电；正弦交流电的三要素是最大值、角频率和初相位。

9.什么是交流电的集肤效应？

当交流电通过导体时，导体截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而靠近表面处的电流密度大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应。

10.什么是感抗？

交流电路的感抗是表示电感对交流电流的限制作用，在纯电感交流电路中，电压有效值与电流有效值的比值称为感抗，用XL表示，单位是欧姆。

XL=U/I=ωL=2πfL

L—电感量

ω—交流电角频率

f—正弦交流电的频率

上式表明，感抗的大小与交流电的频率及线圈的电感有关。

11.什么是容抗？

交流电路中，交流电通过电容元件时，电容元件对交流电流的限制能力叫容抗，单位是欧姆，用Xc表示。

Xc=1/（ωC）=1/（2πfC）

C—电容量

ω—交流电角频率

f—正弦交流电的频率

上式表明，容抗与频率和电容量成反比。

12.在纯电阻、纯电感和纯电容交流电路中，电压与电流的相位关系是什么？

在纯电阻电路中，电压与电流同相位。

在纯电感电路中，电压相位超前电流相位90度。

在纯电容电路中，电压相位滞后电流相位90度。

13.什么是三相交流电的相序和正相序？

三相交流电的相序是指三相电压或电流到达最大值的先后次序，一般把A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相各1200的相序称为正相序。

14.什么是击穿和击穿电压？

击穿就是当加于材料上的电压增加到某一个临界值时，材料的内部结构因被破坏而失去绝缘能力的过程，这个临界电压就是击穿电压。

15.什么是电气设备的额定值？

对任何一个电气设备，为了安全可靠的工作，都必须又一定的电流、电压和功率的极限值和规定值，这个规定值就成为额定值。

16.什么是设备的双重名称？

设备的名称和编号。

17.什么是电气主接线？

电气主接线是根据电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之间的连接关系和本变电所与电网的电气连接关系，通常用单线图表示。

18.什么是电气一次设备和一次回路？

电气一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程中的高压电气设备，包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、接触器、自动开关、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电容器、电抗器、电动机等。

由一次设备相互连接，构成发电、输电、配电或进行其他生产过程的电气回路称为一次接线系统和一次回路。

19.什么是二次设备和二次回路？

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要的低压电气设备，如测量仪表、检查装置、信号装置、熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。

由二次设备相互连接，构成对一次回路设备进行测量、调节、控制、保护和监视运行状况、开关位置等信号的电气回路称为二次回路。

连接保护装置的二次回路包括交流电流回路、交流电压回路、直流操作控制回路和信号回路及测量回路。

20.变电所的二次回路主要包括哪些？

（1）断路器控制回路

它的作用是运行人员通过回路的控制开关发出操作命令，要求断路器分闸或合闸，然后经过中间环节将命令传送给断路器的操作结构，使断路器分闸或合闸，断路器完成操作后，有信号装置显示已完成操作。

（2）变电所的信号回路

运行人员为监视一次回路和设备的运行状态，除了各种测量仪表外，还有各种信号装置，如反映断路器位置的位置信号装置、反映断路器事故跳闸的事故信号装置、反映一次回路和设备不正常工作状态的预告信号装置。

21.事故信号装置的作用是什么？

事故信号装置是反映断路器事故分闸的信号装置。

当断路器发生事故跳闸时，启动事故信号装置，发出音响和灯光。

事故信号装置共有两种：

一种是音响型号装置蜂鸣器或电笛；另一种是灯光信号装置。

事故信号一般有发生事故的跳闸断路器发出，以便于迅速判断事故发生的设备和地点。

22.预告信号装置的作用是什么？

预告信号一般是当设备发生故障或出现某些不正常的运行情况（如绝缘不良、设备过负荷、温度过高等）时，由反映故障或不正常运行回路参数变化的继电器启动预告信号装置，自动发出音响和灯光信号。

可以帮助值班人员及时发现故障及隐患，以便采取适当的措施加以处理。

23.什么是单母线分段接线？

单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段，它的优点是接线简单，投资省，操作方便；缺点是母线故障或检修时要造成部分回路停电。

24.什么是双母线接线？

有何优点？

双母线接线就是将工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组母线上，且两组母线都是工作线，而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行。

与单母线相比它的优点是供电可靠性大，可以轮流检修母线而不是供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路到换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还有调度、扩建、检修方便的特点。

25.变压器的组成和原理是什么？

变压器主是变电所的主要电气设备，是一种利用电磁感应原理（通过电磁感应实现一、二次绕组间的能量转换）将电能从一电路转移到另一电路的静止电气设备，其电能的转移靠变换电压实现，即将一种电压等级的交流电变换为另一种或几种电压等级的电能。

它主要有硅钢片压叠成闭合回路的铁芯和绕在该铁芯上的高、低压绕组所组成。

26.变压器主要技术参数代表的意义是什么？

额定容量：

变压器在厂家规定的额定电压、额定电流下连续时所能输送的能量，额定容量是指变压器的视在功率，以VA、KVA、MVA表示。

额定电压：

变压器长时间运行所能承受的工作电压，以V、KV表示。

额定电流：

变压器在额定容量下，允许长期通过的工作电流，以A、KA表示。

容量比：

变压器各侧额定容量之比。

电压比：

变压器各侧额定电压之比。

空载损耗：

变压器在二次侧开路，一次侧施加额定电压时，变压器铁芯所产生的有功损耗，也称为铁损，以W、KW表示。

短路损耗：

将变压器的二次绕组短路，流经一次绕组的电流为额定电流时，变压器绕组导体所消耗的有功功率，也称为铜损，以W、KW表示。

短路电压：

将变压器的二次绕组短路，使一次绕组电压慢慢加大，当二次绕组的电流达道额定电流，一次绕组所施加的电压（短路电压）与额定电压的比值百分数就是短路电压，也成为阻抗电压。

27.什么是高压断路器？

它的作用是什么？

高压断路器是指能开断、关合和承载运行线路的正常电流，并能在规定时间内承载、关合和开断规定的异常电流（如短路电流）的电器设备，它是电网中最重要的控制和保护设备，也是自动装置的执行元件。

作用主要有：

（1）在电网正常运行时，根据电网的需要，接通或断开电路的空载电流和负载电流，这是其控制作用。

（2）在电网发生故障时，高压断路器和保护装置及自动装置相配合，迅速、自动地切断故障电流，将故障部分从电网中分开，保证电网无故障部分的安全运行，以减少停电范围，防止事故的扩大，这时起保护作用。

28.对高压断路器的要求是什么？

（1）绝缘部分不仅能长期承受电网运行最大工作电压，还应能承受过电压。

（2）长期通过额定电流时，各部分温度不超过允许值。

（3）能开断和关合负载电流，能开断和关合空在长线路和电容器组等的电容性负荷电流，以及能开断空载变压器或高压电动机等电感性小负荷电流。

（4）断路器的跳闸时间要短，灭弧速度要快。

（5）能满足快速重合闸的要求。

（6）断路器的遮断容量要大于电网的短路容量。

（7）在通过短路电流时，有足够的动稳定性和热稳定性，尤其不能出现因电动力作用而不能自行断开的问题。

29.隔离开关的作用和用途是什么？

隔离开关由于没有专门的灭弧装置，因此不能用于开断大负荷电流和短路电流，如用隔离开关直接拉合负荷电流，将发生相间弧光短路，造成设备损坏或人生伤害事故，但在电流很小和容量很低的情况下，可视为例外。

（1）隔离电源：

与断路器配套使用，在检修设备时，形成明显的断开点，使检修设备（特别是断路器）和电网隔离，从而保护检修人员安全。

（2）倒换供电方式（即倒闸操作）：

当断路器检修时，为使用户不停电，将线路或变压器由正常母线供电倒换为其它母线供电。

（3）与断路器并列的隔离开关，当断路器在合闸位置时，可拉、合旁路电流，但在拉合过程中，必须采取防止断路器断开的措施。

（4）接通或断开小电流。

30.对隔离开关的要求是什么？

（1）断开点应有足够的可靠绝缘距离，保证极间不闪络。

（2）应有足够的短路稳定性，满足动稳定和热稳定的要求，尤其是不能因电动力的作用而自动断开，否则可能造成事故的发生。

（3）分、合闸的同期性要好，有最佳的分合闸速度，以尽可能降低操作过电压、燃弧次数和无线电干扰。

（4）结构简单，动作可靠（冰冻环境能可靠分合闸），有一定的机械强度。

（5）带有接地开关的隔离开关，必须装设连锁结构，以保证停电时先断开隔离开关，后合接地开关，送电时与此相反的操作顺序。

（6）通过辅助触点，隔离开关与断路器之间应有电气闭锁，以防带负荷误拉、合隔离开关。

31.隔离开关与断路器之间加装电气或电磁闭锁的目的是什么？

由于隔离开关没有灭弧装置，只能接通或断开空载电路，只有在断路器断开的情况下才能拉合隔离开关。

其目的就是当断路器在合闸位置时，隔离开关不能操作，以免出现带负荷误拉、合隔离开关的危险。

32.电流互感器的作用是什么？

电流互感器是一种将大电流按照一定的变比变换成小电流的仪器，它和变压器很想像，变压器并接在线路上主要用来改变电压，而电流互感器串接在线路上主要用来改变电流。

（1）将大电流变成便于测量的小电流，以供测量、计量、继电保护等使用，并可用截面小的导线进行连接。

（2）当电路发生短路时，可保护测量仪表的电流线圈，使其通过较小的电流而不受大电流的损坏，并起高低压间的隔离作用。

33.电压互感器的作用是什么？

电压互感器是一种特殊的变压器，是一种把高压变为低压，并在相位上保持一定关系的仪器。

（1）将高压变为便于测量的低压（100V），可缩小表计和继电器的体积，相应地扩大量程。

（2）可以使仪表等与高压绝缘隔离，解除高电压对仪表和工作人员带来的威胁，还可降低仪表的绝缘要求。

34.什么是继电保护和继电保护装置？

继电保护就是当电力系统元件或电力系统本身发生了故障或危机其安全运行的事件时，用来保护电力系统及其主要设备（发电机、变压器、输电线路、母线、电动机等），或反映电力系统电气设备发生故障或不正常工作状态，而直接作用于断路器跳闸已终止这些事件的发展，或向值班人员及时发出信号的一种自动化措施和设备。

一般实现这种自动化措施的硬件设备，用来保护电力设备的叫做机电保护装置，用以保护电力系统的称为安全自动装置。

继电保护装置是保证电力设备安全运行的基本装置，任何电力设备都不得在无继电保护的状态下运行。

35.继电保护的作用是什么？

继电保护的作用就是为了预防事故或防止电力系统事故的扩大，用最短的时间将故障设备切除，保证无故障部分连续供电或维持电网运行的稳定性，从而提高电网运行的可靠性，并最大限度的保证向用户安全连续地供电。

36.继电保护在电网中的用途有哪些？

（1）发生故障时，自动、迅速、有选择地借助断路器将故障设备从电力系统中切除，保证电网无故障部分继续正常运行，从而降低对电网安全供电的影响，并最大限度地使故障设备免于继续遭受破坏。

但对于某些故障，如小接地电流系统的单相接地，由于它不会直接破坏电网的运行，因此，在大多数情况下，继电保护装置此时之作用于信号，而不立即使断路器跳闸。

（2）反映电气设备的不正常工作状态，根据不正常工作状态的种类发出信号，由值班人员进行处理，或自动进行调整，并将那些继续运行会引起事故的电气设备切除。

反映电气设备的不正常工作状态的继电保护一般都不需要立即动作，而可以带有一定的延时。

（3）依据实际情况，尽快恢复对停电设备的供电。

37.继电保护装置动作的基本原理是什么？

继电保护的基本原理是利用电力系统中的设备发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、功率、频率等）以及设备中液体、气体的速度、压力的变化，以反映这些物理量正常运行与故障时的变化为基础，就构成了继电保护装置动作的基本原理。

同样，根据反映上述各种物理量的不同，也就构成了不同原理的继电保护。

38.变电设备的运行状态有几种？

变电设备的运行状态分为运行、热备用、冷备用和检修四种。

39.什么是运行中的电气设备？

运行中的电气设备是指全部带有电压或部分带有电压，以及一经操作及带有电压的电气设备。

包括运行状态、备用状态和检修状态三种情况。

40.什么是一经操作及带有电压的电器设备？

一经操作即带有电压的电气设备是指现场停用或备用的电气设备，它们的电气连接部分和带电部分之间只用断路器或隔离开关断开，无拆除部分，一经合闸即带有电压的设备。

41.一次设备的备用状态是如何划分的？

（1）热备用。

指线路及电气元件除断路器在分闸位置外，其他连接设备（如隔离开关）都在合闸运行状态，断路器一经合闸就可带负荷。

（2）冷备用。

指线路及电气元件等设备全部处于完好状态，仅断路器、隔离开关和相关接地开关处于断开状态，接指令后一经操作就可投入运行。

（3）紧急备用。

指设备停止运行，隔离开关断开，并有安全措施，但设备具备运行条件（包括有较大缺陷可短期投入运行的设备），接指令后可在短时间内投入运行。

（4）旋转备用。

42.什么是变压器的效率？

变压器的效率就是变压器输出功率与输入功率之比的百分数。

变压器在运行中会产生有功损耗，包括铜耗和铁耗两部分，其中铜耗是电流通过变压器绕组电阻时产生的有功损耗，铁耗是变压器铁芯和涡流所产生的有功损耗，因此正常运行时，变压器的输出功率要小于输入功率。

η（%）=P2/P1×100%=P2/（P2+∑P）×100%

P1---变压器输入功率

P2---变压器输出功率

∑P---变压器损耗

当变压器负载的功率因数保持不变时，效率随负载的大小而变化，一般情况下，当变压器的铜耗等于铁耗时，效率最高。

43.什么是变压器的平均利用率？

变压器的平均利用率就是变压器平均利用容量Sp（变压器的平均视在功率）和变压器额定容量Se之比。

变压器的平均利用率=Sp/Se×100%

44.什么是变压器的空载运行和空载电流？

变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。

此时，一次绕组中的电流即为空载电流，空载电流又称为励磁电流。

变压器铭牌上的空载电流是以额定频率的额定电压，施加于变压器的一个绕组上（额定分接），其余绕组均开路时，变压器所吸取电网电流的三相电流算数平均值，通常以额定电流的百分数表示。

45.什么是变压器的空载损耗？

变压器空载运行时，空载电流产生空载磁场，在主磁场（同时交链一、二次绕组的磁场）的作用下，一、二次绕组中便感应出电动势，此时，二次侧没有功率输出，但一次侧仍要从电网吸收有功功率，以补偿因磁通饱和而在铁芯内引起的磁滞损耗和涡流损耗，此时的输入功率即为空载损耗，简称铁损。

46.什么是变压器的短路电压？

变压器的短路电压是在负载为零，即二次绕组短路时，一次绕组经调压器逐渐加大电压，当二次绕组产生的电流等于额定电流时，一次绕组所施加的电压叫做短路电压，由于它是变压器绕组上所产生的电压，因此也成为变压器的阻抗电压，也叫百分阻抗。

变压器铭牌上的短路电压一般用百分数表示，为

Uk（%）=短路电压/额定电压×100%

47.对空载变压器为什么拉、合闸次数多会影响使用寿命？

空载变压器拉闸时，由于铁芯中的磁场很快消失，而磁场的迅速变化，将在绕组中产生很高的电压，这就可能使变压器的绝缘薄弱处击穿；同时变压器合闸时可能产生很大的励磁电流，这个电流会使绕组受到很大的机械应力，造成绕组变形和绝缘损坏，因此空载变压器拉、合闸次数过多会影响使用寿命。

48.什么是无载调压变压器？

什么是有载调压变压器？

在切换变压器分接抽头时必须先将变压器从电网中退出运行，即只能在不带电的情况下才能切换的变压器称为无载调压变压器。

这种分接开关称为无载调压分接开关。

在切换变压器分接抽头时不需要将变压器从电网中退出运行，即在带负载的情况下就能对分接头进行切换的变压器称为有载调压变压器。

这种分接开关称为有载调压分接开关。

49.什么是自耦变压器？

自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当它作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝做为二次绕组。

通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组。

同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小、损耗小、造价低，而且效率高，并且变压器容量愈大，电压愈高，这个优点就越加突出，为此在220KV及以上的电网中得到了广泛的应用。

50.为什么变压器在冬天的负载能力强于夏天？

变压器在运行时会有功率损耗，其功率损耗使变压器发热，当温度过高时，会对变压器的运行寿命和安全造成威胁，冬天的环境温度要低于夏天，使变压器在冬天散热容易，因此变压器在冬天的负载能力强于夏天。

51.电网电压过高或过低对变压器的影响有哪些？

变压器最理想的运行电压是在额定电压下运行，但由于电网电压在运行中随负荷的变化而波动，因此加入变压器的电压往往不等于额定电压。

此时，若加于变压器的电压低于额定电压，对变压器不会有任何不良后果，只是对用户的供电质量有影响；但若加于变压器的低于高于额定值，就会导致变压器铁芯严重饱和，使励磁电流增大，铁芯严重发热，影响变压器的使用寿命。

52.什么是变压器的分列运行？

分列运行是指两台变压器一次母线并列运行，二次母线用联络断路器联络，正常运行时联络断路器处于断开状态，变压器通过各自的二次母线向各自的负荷供电。

这种运行方式的特点是故障状态下的短路电流小。

53.什么是变压器的并列运行？

并列运行是指两台变压器一次母线并列运行，正常运行时两台变压器通过二次母线联合向负荷供电或二次母线的联络断路器总是处于接通状态。

变压器并列运行的好处是：

1）保证供电的可靠性。

2）提高变压器的总效率。

3）扩大传输容量。

4）提高资金的利用率。

54.变压器并列运行的条件是什么？

否则会有什么影响？

如何解决？

（1）变压比相同（允许相差±0.5%），否则将产生环流，这个环流不仅增加变压器的损耗，占变压器的容量，使变比小的变压器绕组中的电流增大，影响变压器出力，而且当变比相差很大时，循环电流还可能破坏变压器的正常工作，甚至使变压器过载运行，结果导致变压器严重发热，使用寿命减少。

（2）阻抗电压相等（允许相差±10%），否则由于负荷的分配与变压器的短路电压成反比，结果使变压器所带负荷不能按变压器的容量成比例分配，造成短路电压大的变压器欠载，而短路电压小的变压器满载；或短路电压大的变压器不满载，而短路电压小的变压器过载。

这样就造成的短路电压大的变压器不能充分利用，而短路电压小的变压器因过载使铜损增加，并严重发热，从而影响变压器的出力和经济运行。

对变压器并列运行时常遇见的变压比、百分阻抗不完全相同的情况，一般用改变变压器分接头的办法加以改善。

（3）接线组别相同，否则将会造成短路。

如果组别不一致，在满足一定条件（同是单数组或同是双数组）时，可以通过改变外部接线的方法达到一致。

55.变压器的不正常运行状态有哪些？

（1）由外部故障引起的过电流；

（2）由外部负荷引起的过负荷；

（3）中性点直接接地电网中，外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；

（4）冷却系统故障，使变压器油温升高；

（5）油箱内部的油位升高或降低。

56.变压器过负荷时应如何消除？

（1）投入备用变压器；

（2）转移负荷；

（3）改变电网的接线方式；

（4）按有关规定拉闸限电。

57.造成变压器事故的故障有哪些？

（1）绕组相间或层间短路及单相匝间短路或接地短路造成变压器绕组（绝缘）损坏；

（2）铁芯接地短路及套管或引出线发生相间短路及单相接地短路造成变压器主绝缘和引线等绝缘系统部位的损坏；

（3）套管故障，如因引线铜棒螺纹与套管接线线夹内螺纹公差过大，或接线板与套管接线线夹接触不良，造成接头过热，以及套管的渗漏油等；

（4）分接开关损坏；

（5）冷却系统和油密封等部位出现突发故障。

其中变压器绕组、主绝缘和引线等绝缘系统部位的损坏是造成变压器事故的主要原因。

58.并联电容器提高功率因数的原理是什么？

电网中的负荷大部分是电感性的，电流滞后电压一个角度φ，并联电容器提高功率因数的原理是由于电容器并联在电网中，电容电流与电感电流相差180度，即电感吸收能量时恰是电容放电，结果是电源供给负荷的电压与电流的相角减小，是功率因数得到提高，从而起到补偿作用。

59.引起电容器过负荷的原因有哪些？

（1）实际运行电压高于电容器的额定电压；

（2）谐波电压所引起的过电流；

（3）电容器电容量的正偏差。

60.高压断路器运行中常见的故障有哪些？

（1）因脏污受潮或质量问题引起的闪络和绝缘损坏；

（2）因灭弧条件变坏或设计不当在开断故障电流时造成开关损坏，严重时会因开断能力不够造成爆炸；

（3）绝缘子破损，或因油面过高、过低造成油开关故障；、

（4）断路器的拒绝合闸、拒绝跳闸、假合闸、假分闸、三相不同期等；

（5）操作机构损坏故障。

61.什么是过电压？

电网在正常运行情况下，电气设备的绝缘承受着电网的额定电压，但由于雷击、操作、故障或参数配合不当等原因，电网中母些部分的电压会升高，有时会大大超过正常状态下的数值，一般把此种电压升高称为过电压。

62.过电压的类型有那些？

（1）外部过电压，又称为大气过电压，它是由于直击雷雷击电网和雷电感应，即雷云放电产生的直击雷过电压和感应雷过电压。

它与电网的额定电压无直接关系，持续时间一般只有数十秒左右。

（2）内部过电压，它是由于电网内部能量转换或传递过程中产生的，可分为