电气工程基础下知识点总结.docx

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电气工程基础下知识点总结

第十章远距离输电

1、远距离输电考虑电气参数分布特性的原因:

远距离一般指300km以上,由于50Hz工频交流电的1/4波长为1500km,与远距离输电线路长度的数量及接近或相当,所以考虑。

2、线路传播系数γ和线路波阻抗Z是反映长线电气性能的特征量,与线路参数和运行频率有关,而与线路电压、电流无关。

输电线路末端的电压高低与输送的无功功率有关。

换流器控制角越小,输出直流电压越大。

①:

Γ=jωsqrt（L0*C0=jω/ν=jα

②:

Z=sqrt（L0/C0=Zc

③:

ν=1/sqrt（L0*C0=3*18^8m/s

3、自然功率:

Pn=U1^2/Zc。

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。

其物理意义为:

（1此时在长线输电系统中,线路电容所吸收的容性无功功率,等于线路电感所消耗的无功功率。

（2当线路输送的功率大于自然功率时,线路电感所消耗的无功功率大于线路电容所发出的无功功率,此时线路末端的电压将低于送端的电压。

（3当线路输送的功率小于自然功率时,线路电感所消耗的无功功率小于线路电容所发出的无功功率,此时线路末端电压将高于送端的电压。

抑制措施:

为此,需用并联电抗器的方法来补偿线路电容发出的无功,抑制电压升高。

4、电容效应（法拉第效应:

空载长线末端电压高于首端电压的现象。

这是由长线线路电容电流流经电感所引起的,法拉第效应引起的工频过电压会对线路绝缘造成伤害,采用超高压并联补偿是限制长线工频过电压的主要手段。

5、并联电抗器的作用:

限制线路工频过电压、补偿线路电容无功、配合中性点小电抗抑制潜供电流等。

6、潜供电流（二次电流:

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。

7、抑制潜供电流措施:

并联电抗器中性点加小电抗的潜供电流补偿方式来抑制潜供电流。

使接地电弧迅速熄灭,以保证单相重合闸的成功。

8、直流输电:

将送端系统的正弦交流电在送端换流站升压整流后通过直流线路传输到受端换流站,受端换流站将直流逆变成正弦工频交流后将鸭和受端系统相连。

9、直流输电系统接线方式:

单极线-地直流输电、单极两线直流输电和双极直流输电。

单极线-地直流输电:

该接线方式比较经济,但地电流对地下埋设的金属物,腐蚀严重。

单极两线接线方式:

无大地回流所造成的腐蚀问题,且电磁干扰小。

双极直流输电:

提高了输电可靠性。

10、直流输电的优点:

稳定性好,控制灵活,特别适合跨海输电、大区域电网互联、远距离输电及风力发电等非工频系统与工频系统的联网等。

线路的造价降低为交流输电的2/3。

采用直流输电时功率损耗下降为交流输电时的2/3。

11、直流输电的缺点:

（1由于触发角和逆变角的存在,不论换流装置是工作于整流状态还是逆变状态,其交流侧的电流相位总会滞后于电压相位,因此换流装置在运行中要消耗大量无功功率。

（2换流装置在运行中会同时在换流站的交流侧和直流侧产生谐波电压和谐波电流,为了抑制谐波,在交流侧和直流侧都需装设滤波装置,在直流侧还需装设平波电抗器。

（3由于换流装置要用大量容量大、电压高的可控硅阀器件,换流站的造价较高,部分抵消了因线路投资低而带来的经济效益。

（4直流高压断路器不能利用电流过零的条件来熄弧,限制了直流输电的发展。

12、灵活电力系统的主要特点:

以大功率可控硅部件组成的电子开关代替现有的机电开关,使电网电压,功角和线路参数调节自如,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。

13、灵活交流输电系统FACTS接入电力系统的形式:

并联和串联。

并联型设备:

静止无功补偿器SVC,静止同步调相器;并联型设备作用:

是电力系统无功补偿和电压调节的基本手段,也是改善系统稳定性的重要措施之一。

串联型设备:

可控串联补偿器;串联型设备作用:

达到补偿线路电抗、调节有功功率、增大输送功率稳定极限值的目的。

综合型设备:

统一潮流控制器;统一潮流控制器作用:

将可控并联补偿和可控串联补偿技术融为一体,协调控制,不仅可对电网实施电压控制,还能有效地调节系统潮流。

第十一章电力系统内部过电压

1、内部过电压:

由于电力系统内部能量的转化或传递引起的电压升高。

电网内的操作和故障都是激发能量转化的原因。

操作过电压:

因操作或故障引起的暂态电压升高。

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。

工频过电压:

电力系统中在正常或故障时还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,这种电压升高。

2、内过电压倍数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,表示内过电压的大小。

K值与电网结构、系统容量和参数、中性点接地方式、断路器性能、母线上的出线数目、电网的运行接线和操作方式等因素有关。

3、操作过电压:

在电力系统运行中,当进行操作或发生故障时,将会发生回路从一种工作状态通过振荡转变到工作状态的过渡过程,出现操作过电压,操作过电压存在的时间一般为几毫秒到几十毫秒。

操作过电压的分类:

中性点绝缘电网中的电弧接地过电压;开断电感性负载过电压;开断电容性负载过电压;空载线路合闸过电压;系统解列过电压。

4、切空变过电压影响因素:

断路器的性能、电容C的影响、电感L的影响。

5、切空变过电压的产生:

引起切空变过电压的根本原因是开关切断电流能力太强发生截流。

空载变压器的分闸过电压和断路器在切断变压器的励磁电流时灭弧能力太强有关,因断路器灭弧能力太强使电弧电流被迫很快下降到零,造成diL/dt趋近于负无穷,截流而引起的变压器上的过电压可达。

当截流发生在励磁电流的幅值Im时,将有。

6、切空变过电压限制措施:

空载变压器励磁绕组所贮存的磁能是不大的,完全可以用限制雷电过电压的普通阀式避雷器来吸收。

7、关合空载长线过电压产生的机理:

空线的关合可以简化成直流电源合闸与LC振荡回路的情况,直流电势E等于电网工频相电压的幅值Upm。

不计长线电容效应,长线电容上出

现的过电压可达电源电压E的2倍。

回路中总存在着电阻,只要回路中有R存在,电容上的电压最终一定会衰减到稳态值--电源电压E。

过电压=2倍稳态值-起始值。

8、引起切空线过电压的原因:

电弧的重燃。

只有当重燃的时刻在1/4工频周期以后是才会有过电压出现。

切空线过电压限制措施:

提高断路器的熄弧能力,使之不发生复燃。

9、重合空载长线的特点:

（1只适合中性点直接接地的电网。

（2母线上出线回路的数目也会对空载长线的操作过电压产生影响,并联线路越多,过电压越小。

（3断路器触头间电弧的重燃和熄灭均有明显的随机性。

10:

重合空载长线过电压限制措施:

在断路器断口上加装并联电阻。

11、空线过电压的限制措施:

对220kv一下的线路来说,由于线路不长,重合空线过电压的倍数不高;再加220kv及一下的线路的绝缘水平是按3-4倍相电压设计的,其绝缘已足以承受重合空线过电压的作用。

对于330kv及以上的线路,线路比较长,由于长线电容效应的叠加,达到过电压的2.5倍,从降低线路造价,把线路的绝缘水平降为2.75-2.0倍,必须采取措施对重合空线过电压加以限制。

在断路器断口上加装并联电阻。

Rb愈大,阻尼作用愈强。

Rb愈小恢复就愈小,重燃的概率也就愈低。

由于Rb的存在降低了作用在断口D2上的恢复电压,D2重燃的概率也就相应降低。

12、电弧的熄灭和重燃时间是决定最大过电压的重要因素。

13、谐振类型:

线性谐振、铁磁谐振（非线性谐振、参数谐振。

14、铁磁谐振:

谐振回路由铁芯电感和系统中的线性电容组成。

由于铁芯的饱和程度会随着电流的增大而增大,电感L会随着电流的增大而逐渐减小,因此回路中铁芯电感的伏安特性是非线性的。

15、铁磁谐振过电压的性质:

（1满足式ωLo>1/ωC的很大C值范围内都可能发生铁磁谐振。

（2需要激发才会出现谐振。

（3C值太大时,出现铁磁谐振的可能性将减小。

（4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。

（5谐振状态可能“自保持”。

（6产生铁磁谐振时,电流的相角将有180度的转变,叫作电流的翻相。

（7具有各次谐波谐振的可能性。

【参数谐振过电压:

特点:

1、谐振可以在无电源时出现,此时谐振所需能量由变电感参数原动机直接供给,只要在起始阶段回路中有扰动,谐振就可能出现。

2、只要每次参数变化引入的能量大于电阻能耗,回路中储能越积越多,U\I幅值理论上趋于无穷大。

3、铁芯电感的饱和是制约参数谐振过电压、过电流幅值的主要因素】

16、断线谐振过电压:

非全相运行时,可能组成多种多样的串联谐振回路,在一定的参数配合和激发条件下,可能出现铁磁谐振过电压,统称为断线谐振过电压。

17、断线谐振过电压措施:

力求减少线路不对称开断的可能性。

即（1不采用熔断器,提高断路器动作时的三相同期性,保证断路器不发生非全相拒动。

（2加强线路的巡视和检修,预防断线发生。

（3若断路器操作后有异常现象,可立即复原,并进行检查。

18、电压互感器饱和过电压:

产生机理是电压互感器在正常工作时接近于空载状态,呈现一个很大的励磁电感,当回路受到激发后,励磁电感会饱和而突然减小,从而引起过电压。

由于电压互感器铁芯饱和引起的,称为电压互感器饱和过电压。

在中性点不接地的电网中,

中性点直接接地的电压互感器最常受到的激发有两种:

第一种是电源对只带电压互感器的空母线突然合闸;第二种时一相导线突然对地发弧。

19、在隔离开关的电动操作回路中,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。

20、消除电压互感器饱和过电压措施:

（1选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器。

（2使电压互感器带有零序电阻。

（3将电网中性点改为暂时经电阻接地或直接接地,或采用临时的倒闸措施改变电路参数。

（4在10kv及以下的母线上装设一组三相对地电容器,或利用电缆段代替架空线段,减小对地容抗Xc11。

（5禁止只使用一相或两相电压互感器接在相线与地线间,避免中性点位移或产生谐振。

21、中性点不接地系统中,点此电压互感器饱和谐振过电压的形成与电网的负荷大小有关么?

答:

无关。

因为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,电网的负荷对他不起作用。

22、标幺值:

标幺值=实际有名值/基准值,就是采用标幺值进行计算的计算方法。

标幺值优点:

便于判断电器设备的特性、参数和运行状态是否正常,使计算公式和计算过程得到简化。

标幺值缺点:

没有量纲,因而物理概念不如有名值明确。

23、功角的物理意义:

既能表征系统中功率传输的特性,也能表征系统两端发电机转子位置的特性。

第十三章电力系统继电保护

1、短路后果:

（1短路点会流过很大的电流并产生电弧,从而烧坏甚至烧毁故障设备。

（2短路电流通过故障设备和非故障设备时,由于发热及电动力的作用,时设备损坏或使用寿命缩短。

（3电力系统大部分地区的电压下降,破坏用户的正常工作。

（4破坏电力系统各发电厂之间并列运行的稳定性,使事故扩大,甚至是整个系统瓦解。

2、继电保护装置:

就是能迅速反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态,并动作于跳闸或发出信号的一种自动装置。

继电保护装置组成:

测量部分、逻辑部分、执行部分。

3、继电保护装置的基本任务是:

（1对故障特征量进行提取、分析,自动、迅速、有选择性地将故障设备从电力系统中切出,保证无故障部分迅速恢复正常运行。

（2反应电气元件的不正常工作状态,并根据运行维护条件分别动作于发信号、减负荷或跳闸。

反应不正常工作状态的保护装置通常允许带一定的延时动作。

4、继电保护分类:

（1过电流保护:

反映故障时电流上升而动作的保护。

（2低电压保护:

反映故障时电压下降而动作的保护。

（3距离保护:

反映故障时测量阻抗降低而动作的保护。

（4纵差动保护:

反映变压器相间短路的保护。

（5过励磁保护。

（6轻重瓦斯保护。

5、继电保护的基本要求:

选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

（1选择性:

指当系统发生故障时,保护装置仅将故障设备从系统中切除,使停电范围尽量缩小,保证系统中非故障部分仍能继续运行。

（2速动性:

指能快速切除故障设备。

（3灵敏性:

指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。

（4可靠性:

指在保护范围内发生了它应该动作的故障时,

保护应可靠动作,即不拒动;而在任何其它不应动作的情况下,保护应可靠不动作,即不误动。

6、继电保护速动性的原因:

减少用户在电压降低的条件下的运行时间,降低短路电流及其引起的电弧对故障设备的损坏过程,以保证电力系统并列运行的稳定性。

7、电流保护的接线方式:

指电流保护中电流继电器线圈与电流互感器二次绕组间的连接方式。

电流保护接线方式的种类:

三相星形接线、两相星形接线、两相三继电器接线。

电流保护的优点:

如果线路发生单相接地短路,则只有三相星形接线能正确反应。

不同地点的两点接地短路时,若采用三相星形接线,则当此并行线路上发生两点接地时,保护一定会同时切除两条故障线路;而采用两相星形接线,则保护有2/3机会只切除一条线路,从而提高了供电的可靠性。

电流保护的缺点:

当两点接地发生在串联线路上时,若采用三相星形接线,保护一定会只切除远离电源的故障点;而采用两相星形接线时,则有1/3机会使靠近电源的线路l1误跳,扩大了停电范围。

正确使用:

为了正确反应所有单相接地电路,一般采用三相星形接线。

对于小接地电流系统,为了节省投资,一般用两相星形接线。

作为降压变压器和相邻线路保护的后备保护时,如采用两相星形接线,会出现灵敏度不能满足要求的情况。

8、瞬时电流速断保护:

能迅速切除故障线路,但不能保护线路全长;限时电流速断保护:

能保护线路全长,但不能作为相邻线路的后备保护;定时限过电流保护:

虽然能作为相邻线路的后备保护,但如将其作为本线路的主保护时,往往动作时限又太长,不能满足速动性的要求。

瞬时电流速断保护和限时电流速断一起作为本线路相间短路的主保护;定时限过电流保护则作为本线路相间短路的近后备和相邻线路的远后备保护。

9、中间继电器的作用:

（1增大操作电容（2增大保护固有动作时间。

10、方向性电流保护:

在过电流保护基础上加装功率方向元件的保护,称为方向过电流保护。

方向过电流保护组成:

方向元件（功率方向继电器KP、电流元件、时间元件。

动作条件:

只有方向元件和电流元件都动作以后,才能去启动时间元件,再经过预订的延时后动作于跳闸。

时限配合关系应为:

t1>t3>t5,t6>t4>t2,t1>t7,t1>t8,t4>t7,t4>t8,且相互之间最少相差一个△t。

保护1的动作时限要与保护3、保护7和保护8相配合,可取其中的最大值作为保护1的动作时限。

11、功率方向继电器的原理:

若P>0时,即ψf为锐角,说明故障点在其保护的正方向;若P<0时,即ψf为钝角,说明故障点在其保护的反方向。

功率正方向:

从母线流向线路。

12、死区:

由于功率方向继电器存在一最小动作电压,当保护安装附近母线的一段线路发生三相短路时,母线电压将大幅度下降,如果母线电压小于最小动作电压,则功率方向继电器就不能正确动作的这一段区域。

消除死区方法:

设置记忆回路。

13、中性点直接接地电网接地短路时的特点（零序分量的特点:

（1故障点的零序电压最高,变压器中性点接地处零序电压为零。

（2零序电流是由故障点处的零序电压Uf0产生的。

零序电流的大小和分布,主要决定于变压器的零序阻抗。

（3当电力系统运行方式变化时,若线路和中性点接地的变压器数目不变,则零序阻抗和零序网络就不变。

（4故障线路两端零序功率的方向与正序功率正好相反,正序功率方向是由母线指向故障点,而零序功率的方向实际上都是由线路指向母线的。

14、接地故障的电流保护的特点（结论:

（1发生单相接地时,全系统均会出现零序电压和零序电流,可利用零序分量来构成接地故障的保护。

（2流过非故障线路保护安装处的零序

电流的大小等于该线路本身的对地电容电流,容性无功的方向为由母线流向线路。

（3流过故障线路保护安装处的零序电流为全系统非故障元件的对地电容电流之和,容性无功的方向为由线路流向母线。

15、中性点不接地电网的单相接地故障保护的构成:

绝缘监视装置、零序电流保护、零序功率方向保护。

16、变压器故障的分类:

（1油箱内故障:

包括绕组的相间短路、接地短路和绕组的匝间短路。

（2油箱外故障:

指套管及引线上产生的各种相间及接地短路。

17、变压器的不正常工作状态:

外部电路引起的过电流及中性点过电压,三相过负荷,油面降低和过励磁等。

18、变压器保护措施:

（1对变压器油箱内的各种短路故障和油面降低,应装设瓦斯保护。

（2对变压器绕组、套管及引线上的相间故障,以及中性点直接接地电网一侧绕组和引线的接地故障,应根据变压器容量的大小不同装设纵差动保护或电流速断保护。

（3对外部相间短路引起的变压器过电流以及作为瓦斯和差动保护的后备,应装设过电流保护。

（4对中性点直接接地电网的外部接地短路,应装设零序电流保护。

（5对于对称过负荷,应装设反映一相电流的过负荷保护。

（6对于高压侧电压为500kV及以上的变压器,为防止频率降低和电压升高所引起的变压器励磁电流的升高,应装设励磁保护。

19、纵差动保护:

是由比较保护元件两侧电流的大小和相位而构成的。

在正常运行及外部故障时,Ik=0,不平衡电流Idsp=IⅠ2-IⅡ2=-1/kTA（IⅠm-IⅡm;内部故障时,Ik=If2/kTA。

【变压器纵差动保护:

KT=IⅡ/IⅠ=kⅡTA/kⅠTA,要使变压器纵差动保护能正确工作,必须使两侧电流互感器的变比等于变压器变比KT】

20、不平衡电流产生的原因:

（1变压器励磁涌流造成（2变压器两侧电流相位不同引起（3电流互感器变比标准化引起（4两侧电流互感器型号不同产生（5变压器带负荷调整分接头产生。

21、励磁涌流特点:

（1含大量非周期分量,电流偏于时间轴的一侧。

（2含大量的高次谐波,以二次谐波为主。

（3波形之间出现明显的间断。

22、防止励磁涌流的措施:

（1采用具有速饱和变流器的差动继电器。

（2利用二次谐波制动原理构成差动保护。

（3鉴别短路电流和励磁涌流波形之间的差别。

第十四章发电厂变电所的控制与信号系统

1、一次设备:

直接用于生产、输送和分配电能的设备,包括变压器、高压开关电器、高压互感器、高压避雷器、各种高压电抗器和电容器。

二次设备:

对一次设备进行监视、控制、测量和保护的设备。

二次回路（二次接线:

是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。

二次回路的分类:

操作控制回路、测量回路、信号回路、保护回路、操作电源回路和自动装置回路。

【信号回路:

由信号电源、信号装置及连接线组成的回路。

作用:

反应设备不正常运行的预告信号,反映设备故障的事故信号,传达命令的指挥信号等,这些信号可以帮助运行人员掌握电气设备的运行状态,及时发现故障和不正常工作情况的性质、范围和地点,从而迅速作出正确处理措施】

2、二次接线图的分类:

原理接线图、展开接线图和安装接线图。

原理接线图特点:

图中元件设备以整体形式表示,使人了解设备的整体工作概况,但并不绘出元件本身内部接线,而且一次设备和二次设备、交流和直流回路均绘在一起。

展开接线图特点:

接线简单、结构清晰、层次分明、阅图和查找错误方便,便于了解整套装置的动作过程和工作原理。

安装接线图特点:

是根据安装施工的要求,表示出二次设备具体位置和布线方式的图形。

3、低压电器分类:

（1配电电器:

低压断路器、低压熔断器和刀开关等。

（2控制电器:

接触器、控制按钮、控制开关、指示灯、行程开关等。

4、低压断路器:

又称自动空气开关,其操动部分可与开关本体结合为一体,不需设置专门的操动机构,断路器的各种保护功能可依靠开关内部直接接在主回路中不同功能脱扣器来实现,不需通过互感器和继电器。

5、控制按钮:

是自动控制回路中靠手动发出控制信号的电器。

指示灯:

在控制回路和信号回路中用作电源工作状态、事故信号、预告信号、电器设备位置信号、指挥信号、联络信号和其他信号的指示。

控制开关:

是一种多档式、能对多个回路进行控制的主令电器。

接触器:

是一种能频繁操作交直流电路及大容量控制电路的自动控制开关电器,可作远距离控制用。

接触器的工作原理:

利用电磁铁的运动来带动触头控制主电路通断。

6、断路器控制回路的基本要求:

（1断路器跳、合闸后,应能迅速自动切换对应的操作电路,以避免因跳、合闸线圈长时间通电而烧毁。

（2应能指示断路器跳、合闸状态。

（3应有防止断路器多次跳闸、合闸的防跳跃闭锁功能。

（4应能监视控制回路电源和断路器跳闸、合闸回路的完好性。

（5应能实现闭锁要求。

（6控制回路接线应简单、可靠、使用电缆少。

7、断路器的操作:

（1就地操作:

可以节省电缆、减少主控制室面积。

（2远方操作。

【8、高压断路器控制回路】

就地手动合闸:

步骤:

1控制开关S旋至“就地”位置、遥控压板XB2打开2按下控制开关“SA合”,（+W―S―SA合―KCFV2―K3―QF2―YC―（-W接通,断路器合闸3.QF1闭合、触点QF2断开4.（+W―K7―HR―QF1―YT―（-W接通,于是红灯发光,表明断路器处于合闸状态,5.同时合闸位置继电器K7也励磁动作,发出合闸信息

远方遥控合闸步骤:

1;控制开关S旋至“远方”位置、遥控压板XB2接通,（+W―S―XB2―K2―R―（-W接通

2.K2励磁并动作,发出可进行操作信息,通过远方合闸继电器K5动作,使其常开触点K5闭合。

3.（+W―S―XB2-K5―KCFV2―K3―QF2―YC―（-W接通,断路器合闸以下与就地手动合闸相同.

就地手动跳闸:

步骤1:

控制开关S旋至“就地”位置、遥控压板XB2打开,按下控制开关“SA跳”,（+W―S―SA跳―K1―（-W接通2.K1励磁并动作,其常开触点闭合,（+W―K1―KCF1―QF1―YT―（-W接通,断路器跳闸3.QF1断开,切断跳闸线圈YT的电源;QF2闭合,绿灯HG发光,表明断路器处于跳闸状态,跳闸位置继电器K6动作发出跳闸信息。

跳跃现象:

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