电力系统电气设备复习详细知识点.docx

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电力系统电气设备复习详细知识点

电力系统电气设备

题型

一、选择题（本大题共10小题，每题2分，共20分）

二、名词解释（本大题共5小题，每题3分，共15分）

三、简答题（本大题共5小题，每题5分，共25分）

四、综合题（本大题共2小题，第1题15分，第1题10分，共25分）

两道综合题都是电气主接线的内容，有画图题

5、计算题（15分）

复习提纲

（一）绪论

1.火力发电厂的类型：

凝汽式火力发电厂、热电厂、燃气轮机发电厂

2.水力发电厂的类型：

坝式水电站、引水式水电站、抽水蓄能电站

3.一次设备、二次设备的定义和类型

一次设备

二次设备

定义

生产,输送,分配,消耗电能的设备

对一次设备进行监测,控制,调节和保护的电气设备

类型

发电机、变压器、开关设备、母线

互感器、测量仪表、控制器件、继电保护、自动装置

（二）高压开关电器

1.高压断路器的定义、作用、种类、技术参数

定义

作用

其一是控制作用（系统正常情况）；其二是保护作用（系统故障情况）。

种类

按安装地点：

屋内式断路器、屋外式断路器

按采用的灭弧介质：

油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器、自产气断路器、磁吹断路器

技术参数

额定电压UN、额定电流IN、最高工作电压Uwmax、额定开断电流INbr、额定开断容量、动稳定电流（极限通过电流）ids、热稳定电流Ir、额定关合电流INcl、合闸时间ton和分闸时间toff、自动重合闸性能

2.隔离开关的作用、种类、与断路器的区别

作用

隔离电源，保证检修工作的安全；

用隔离开关配合断路器，在电路中进行倒闸操作；

接通或切断小电流电路；

在某些终端变电所中，快分隔离开关与接地开关相配合，可代替断路器的工作。

种类

按装设地点分：

户内式和户外式

按绝缘支柱分：

单柱式，双柱式和三柱式

按动触头运动方式分：

水平旋转式，垂直旋转式，摆动式和插入式

按有无接地刀闸分：

无接地刀闸，一侧有接地刀闸，两侧有接地刀闸

按操动机构分：

手动式，电动式，气动式，液动式

按极数分：

单极，双极，三极

与断路器的区别

断路器有灭弧装置

停电操作：

先断断路器，再断负荷侧隔离开关，最后断电源侧隔离开关

送电操作：

先合电源侧隔离开关，再合负荷侧隔离开关，最后合断路器

3.高压负荷开关的作用

控制作用

能开断正常的负荷电流和过负荷电流；能关合一定的短路电流，但不能开断短路电流。

保护作用

具有断路器的一部分功能。

具有熔断器的全部功能（带熔断器）。

4.高压熔断器的作用、安秒特性、分类

作用

故障或过负荷时自动切断电路，保护设备。

分类

按使用地点分：

户内式和户外式

按是否有限流作用：

限流式和非限流式

安秒特性

熔体熔断电流和熔断时间之间呈现反时限特性，其关系曲线称为熔断器的保护特性，也称安秒特性曲线。

5.重合器的作用

控制功能（系统正常工作时）和保护功能（系统非正常工作时）。

6.分段器的作用、分段器与重合器（或断路器）的配合使用

作用：

分段器是配电系统中用来隔离故障线路区段的自动保护装置，通常与自动重合器或断路器配合使用。

与重合器（或断路器）的配合使用：

变电所出口选用重合器，整定为“一快三慢”。

分支线路选用六组跌落式自动分段器Fl、F2、F3、F4、F5、F6将其线路分成Ll、L2、L3、L4、L5、L6、L7段。

分段器的额定启动电流值与重合器启动电流值相配合，Fl计数次数3次，F2、F3、F5计数次数2次，F4、F6计数次数1次。

1．若故障E1发生在L5段，重合器、分段器F1、F3、F4通过故障电流，重合器自动分闸，线路失压，F4达到整定1次计数次数自动分闸跌落，隔离故障L5段，重合器自动重合后恢复线路L1、L2、L3、L4、L6、L7段供电。

2．若故障E2发生在L6段，重合器、分段器F1、F5通过故障电流，重合器自动分闸，如果为瞬时故障，重合器自动重合成功恢复供电。

F1、F5没有达到整定计数次数应处于合闸状态。

如果为永久性故障，重合器自动重合不成功，再次分闸，线路失压，F5达到整定2次计数次数自动分闸跌落，隔离故障L6段，F1没有达整定的计数次数处于合闸状态。

重合器重合后恢复线路L1、L2、L3、L4、L5段供电。

3．若故障E3发生在L2段，重合器、分段器F1通过故障电流，重合器自动分闸。

如果为瞬时故障，重合器自动重合成功恢复供电。

F1没有达到整定计数次数应处于合闸状态。

如果为永久性故障，重合器重合不成功，分闸，重合器再次重合不成功，再次分闸，线路失压，F1达到整定3次计数次数自动分闸跌落，隔离故障L2段，重合器重合后恢复线路L1段供电。

（三）互感器

1.互感器的定义、作用、与系统的连接

定义

作用

1.将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和保护装置标准化。

2.所有二次设备可用低电压、小电流的电缆连接，二次设备的绝缘水平能按低电压设计，结构轻巧，价格便宜。

便于集中管理，可实现远方控制和测量。

3.二次回路不受一次回路的限制，使二次侧的设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧要有一点接地，保证二次系统设备和工作人员的安全。

与系统的连接

互感器是一种特殊的变压器。

电流互感器一次绕组串接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。

电压互感器一次绕组并接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电压线圈相串联。

2.电磁式电流互感器的工作原理（二次回路为什么不能开路？

）、测量误差、接线

原理

KI=IN1/IN2≈NN2/NN1

二次回路为什么不能开路

正常工作时：

磁动势NlIl+N2I2=NlI0,，NlIl和N2I2互相抵消一大部分，励磁磁动势NlI0，数值不大。

二次电路开路时：

N2I2等于零，励磁磁动势猛增到NlIl，铁芯中磁感应强度猛增，造成铁心磁饱和。

铁芯饱和致使随时间变化的磁通Ф的波形由正弦波变为平顶波，如图所示在磁通曲线Ф过零前后磁通Ф在短时间内从+Фm变为-Фm，使dФ/dt值很大。

运行中二次回路开路可能造成的后果

1.e2=-dФ/dt，磁通急剧变化时，二次绕组内将感应很高的尖顶波电势e2，危及工作人员的安全，威胁仪表和继电器以及连接电缆的绝缘。

2.磁路的严重饱和还会使铁心严重发热，若不能及时发现和处理，会使电磁式电流互感器烧毁和电缆着火。

3.在铁芯中产生剩磁，影响互感器的特性。

测量误差

电磁式电流互感器的等值电路和向量图

由TA的等效电路得,可以看出：

与在数值上和相位上都不相等，测量结果有误差。

励磁电流是产生误差的原因。

⑴电流误差fI：

二次电流的测量值乘以额定电流比所得的值与实际一次电流之差，占一次电流的百分比。

（2）相角误差δi：

相位差为旋转180°的二次电流相量-I2，与一次电流相量Il之间的夹角δi，并规定-I2，超前Il时，相位差δi为正值。

接线

3.电磁式电压互感器的工作原理、测量误差、接线

接线

测量误差

1.误差分析

由等效电路可得，

由图可以看出，二次电压和一次电压大小不相等，相位差也不差180度，测量有误差，误差由励磁电流和内阻抗造成。

电压相量图如图所示。

2.电压误差:

二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占一次电压的百分比。

即，电压误差=空载电压误差+负载电压误差

3.相位误差：

旋转180°的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。

并规定U1滞后-U2'时,其值为正。

即，相位误差=空载相位差+负载相位差

减小误差的方法：

互感器本身的构造及材料：

①减小内阻抗：

减小线圈电阻；减小匝数；选用合理的线圈结构；②减小励磁电流：

即选用高磁导率的材料。

互感器的运行工况：

①减小二次负载电流：

使二次负载尽可能大，即减少并联的仪表和继电器的数目②二次负荷功率因数应保证在额定功率因数0.8范围内；③一次侧电压的大小，一般变化不大。

电压互感器的电压误差和相位误差与互感器本身的构造及材料，励磁电流I0、二次负载电流I2和二次负荷的功率因数cosφ2这些运行参数有关。

二次负载电流I2增大时，∣fu∣增大，∣δu∣也相应增大。

（四）电气主接线

1.电气主接线的定义：

由规定的各种电气设备的图形符号和连接线所组成的表示接收和分配电能的电路。

2.单母线接线的类型、断路器与隔离开关的倒闸操作、单母线带旁路母线接线的特点及相关操作步骤

类型

单母线、单母线分段、单母线（分段）带旁

断路器与隔离开关的倒闸操作

原则：

发电厂和变电所电气设备有运行、备用和检修三种状态。

由于正常供电的需要或者故障的发生，而转换设备工作状态的操作称为“倒闸操作”。

倒闸操作正确与否，直接影响安全运行。

主要涉及到拉合断路器和隔离开关，拉合断路器和熔断器的操作以及合闸熔断器；投切继电保护装置或自动装置或改变其整定值；拆装临时接地线；改变中性点接线方式和电网的合环与解列操作等。

倒闸操作时要注意“五防”：

防止带负荷拉合隔离开关；防止带接地线合隔离开关；防止带电挂接地线；防止误拉合断路器；防止误入带电间隔。

断路器与隔离开关间的倒闸操作顺序：

由于隔离开关没有专门的灭弧装置，所以在接通电路时，必须先合两侧的隔离开关，后合断路器。

切除电路时，必须先断开断路器，后拉开两侧隔离开关，即操作隔离开关必须是在断路器断开的情况下进行。

保证隔离开关“先通后断”（在等电位状态下，隔离开关也可以单独操作），这种断路器与隔离开关间的操作顺序必须严格遵守，绝不能带负荷拉刀闸（即隔离开关），否则将造成误操作，产生电弧而导致严重的后果。

单母线带旁路母线接线特点

1）旁路断路器QFp连接旁路母线Wp和工作母线W。

2）各出线回路在线路隔离开关的线路侧再用一台旁路隔离开关接至旁路母线上。

正常运行时，旁路断路器及两侧隔离开关和每条出线的旁路隔离开关QSp均是断开的，为单母线运行。

这样，平时旁路母线不通电，减少故障的可能性。