武漢大學(xué)電氣工程基礎(chǔ)總結(jié)79-2

1、1.中性點不接地系統(tǒng)中，電磁電壓互感器飽和諧振過；答：優(yōu)點：a.當(dāng)輸送功率相同時,其線路造價低b.；流電力系統(tǒng)不需要同步運行,輸電距離不受電力系統(tǒng)同；適用范圍：a.遠(yuǎn)距離大功率輸電b.海底電纜送電c；3.并聯(lián)電抗器作用：a.對空載長線末端電壓的限制；4.試述消除電壓互感器飽和過電壓的措施；（1）在中性點經(jīng)消弧線圈接地或直接接地的電網(wǎng)中盡；（2）在中性點不接地1.中性點不接地系統(tǒng)中，電磁電壓互感器飽和諧振過電壓的形成與電網(wǎng)的負(fù)荷大小無關(guān)，因在中性點不接地系統(tǒng)中，電磁電壓互感器飽和諧振過電壓是零序性質(zhì)的，電網(wǎng)負(fù)荷對它不起作用。 2.簡述直流輸電的優(yōu)點、缺點以及適用范圍。答：優(yōu)點：a.當(dāng)輸送功率相同

2、時,其線路造價低b.當(dāng)輸送功率相同時,其功率損耗小c.兩端交流電力系統(tǒng)不需要同步運行, 輸電距離不受電力系統(tǒng)同步運行穩(wěn)定性的限制d.直流線路的電壓、電流、功率的調(diào)節(jié)比較容易和迅速e.可以實現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)系f.直流輸電線路在穩(wěn)態(tài)運行時沒有電容電流g每個極可以作為一個獨立回路運行，便于檢修，分期投資和建設(shè)。缺點：a.諧波b.消耗無功c.換流站造價高d.高壓直流斷路器e.大地回流造成的腐蝕及對交流系統(tǒng)的影響f.閉鎖。適用范圍：a.遠(yuǎn)距離大功率輸電b.海底電纜送電c.不同頻率或相同額定頻率非同步運行的交流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)d.用地下電纜向用電密度高的城市供電3.并聯(lián)電抗器作用：

3、a.對空載長線末端電壓的限制b.對潛供電流的抑制4.試述消除電壓互感器飽和過電壓的措施。（1）在中性點經(jīng)消弧線圈接地或直接接地的電網(wǎng)中盡量避免形成中性點不接地運行方式；（2）在中性點不接地的電網(wǎng)中，可在零序回路中增加阻尼（開口三角繞組接燈泡）或躲開諧振條件，包括選用勵磁特性好的電磁式電壓互感器或只使用電容式電壓互感器，回路加電感，當(dāng)空母線帶PT合閘時可適當(dāng)增加空線，減少系統(tǒng)中接地的PT臺數(shù)等；（3）保證系統(tǒng)三相對地阻抗的對稱性，避免中性點位移。5.分析鐵磁諧振的發(fā)展過程，及七個特征分析。答：按電路定理，電感上電壓與電容上電壓之間的差值必定等于電源電壓。因此，當(dāng)我們將電源電壓由正常工作值E開始不

4、斷加大時，電路的工作點將沿曲線3自a點上升。但當(dāng)電源電壓超過m點的值U0后，工作點顯然不是沿m-d段下降（因為后者意味著電源電壓的下降），而將從m點突然跳到n點，并沿n-e段上升。n點與m點相比較，其相應(yīng)的電源電壓雖然一樣，但電容上的電壓Uc值卻大得多。同時電感上的電壓UL值也增大了。即此時產(chǎn)生了過電壓，其2特征如下：a.鐵磁諧振不像線性諧振那樣需要有嚴(yán)格的C值，而是在滿足式C1/?L0或?L0?1/?C的很大C值范圍內(nèi)都可能發(fā)生。b.需要“激發(fā)”才會出現(xiàn)諧振c.電容越大，出現(xiàn)鐵磁諧振的可能性將越小d.由于鐵芯電感的飽和效應(yīng)，鐵磁諧振過電壓幅值一般不會很高，而電流卻可能很大e.鐵磁諧振的產(chǎn)生雖

5、需由電源電壓大于U0來“激發(fā)”，但當(dāng)“激發(fā)”過去后電源電壓降到正常值時，鐵磁諧振過電壓仍可能繼續(xù)存在，諧振狀態(tài)可能“自保持”。f.產(chǎn)生鐵磁諧振時，電流的相角將有180°的轉(zhuǎn)變，這叫作電流的“翻相”。g.具有各次諧波諧振（實際上多為1/3、1/2、1和3次）的可能性6.什么是高壓斷路器的“跳躍”現(xiàn)象？如何防止？答：按下控制開關(guān)“SA合”后，斷路器就合閘。如果是合閘于有予伏性故障的線路上，則在繼電保護(hù)作用下，斷路器會自動事故跳閘。假若控制開關(guān)“SA合”接觸時間過長，或觸點被焊住或機械被卡住不能復(fù)歸，即“SA合”一直在發(fā)合閘信號，則斷路器在事故跳閘后會再次合閘。由于是永久性故障，在繼電保護(hù)

6、作用下，斷路器又會跳閘，造成斷路器多次合閘、跳閘，即出現(xiàn)斷路器“跳躍”現(xiàn)象，這極易造成斷路器損壞，必須加以防止。方法:控制回路中設(shè)有防跳閉鎖繼電器KCF,電流線圈KCF串聯(lián)在跳閘回路中，電壓線圈KCFV串聯(lián)在合閘回路中。機理：a.當(dāng)操作斷路器跳閘時，電流線圈KCF勵磁，其常開觸點KCF1和KCF2閉合b. 當(dāng)合閘于有予伏性故障的線路并出現(xiàn)控制開關(guān)“SA合”被卡住時,電壓線圈KCFV啟動，其常閉觸點KCFV2斷開，切斷了合閘回路，避免斷路器的再次合閘。7.因為隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，不能用來切斷或接通負(fù)荷電流和短路電流，所有必須是在斷路器斷開及接地刀閘斷開的情況下，才能對隔離開關(guān)進(jìn)行操作。為

7、避免誤操作，隔離開關(guān)與斷路器、接地刀閘的操作之間必須按規(guī)定的操作順序加以閉鎖。即在圖14-12中隔離開關(guān)1QS的控制回路中應(yīng)采用接地刀閘1QS的動斷觸點作閉鎖，隔離開關(guān)2QS的控制回路中應(yīng)同時采用接地刀閘2QS1和2QS2的動斷觸點作閉鎖，隔離開關(guān)1QS和2QS控制回路與斷路器的閉鎖可共同由斷路器的動斷輔助觸點QF來實現(xiàn)。8.電力系統(tǒng)的電壓下降會引起哪些事故？自動控制系統(tǒng)應(yīng)采用哪些措施恢復(fù)電壓？答：當(dāng)系統(tǒng)中無功電源短缺時，電網(wǎng)電壓將大幅度下降。某些樞紐變電站母線電壓遇到較大擾動時，將會瞬間引起靜態(tài)穩(wěn)定的破壞，形成電壓崩潰，導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。因此，當(dāng)電網(wǎng)電壓大幅下降時，自動控制系統(tǒng)應(yīng)采取積極措施，提

8、高電力系統(tǒng)的電壓水平。措施包括：a.迅速通過同步電動機的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置提高勵磁或強行勵磁。b.利用靜補或串補的作用及調(diào)相機的備用無功容量，增加系統(tǒng)無功功率。c.必要時切除系統(tǒng)中電壓最低點處的用電負(fù)荷。9.電力系統(tǒng)的頻率下降會引起哪些事故？自動控制系統(tǒng)應(yīng)采用哪些措施恢復(fù)頻率？答：頻率下降到46Hz左右時，會使火電廠的有功出力降低，從而使系統(tǒng)頻率進(jìn)一步下降，造成頻率崩潰，系統(tǒng)瓦解，形成大面積停電。因此，當(dāng)系統(tǒng)頻率大幅度下降時，自動控制系統(tǒng)應(yīng)采取措施，迅速恢復(fù)頻率。措施：a.迅速啟用電力系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用b.迅速啟動和投入備用發(fā)電機組（主要是水電發(fā)電機組，采用低頻自啟動）c.自動按頻率減負(fù)荷，切除部

9、分用戶負(fù)荷d.自動解列，將系統(tǒng)解列成幾個小系統(tǒng)運行。10.電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的功能包括：a.電力系統(tǒng)監(jiān)視與控制b.電力系統(tǒng)安全分析c.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度d.自動發(fā)電控制11.切斷有負(fù)載的變壓器時為什么不會產(chǎn)生過電壓？答：切斷有負(fù)載的變壓器時，負(fù)載電流大，斷路器觸頭間的電弧將在電流過零時熄滅，不會產(chǎn)生截流現(xiàn)象，因此不會產(chǎn)生過電壓。12.試分析切空線過電壓的形成過程及影響因素。答：切空線過電壓形成的根源在于電弧重燃。當(dāng)斷路器動作切斷空長線后，電弧熄滅，空長線的電容上的電荷無處釋放，將保持在熄弧時的電壓，設(shè)為電源電壓最大值Em（即斷口電容電流在過零時熄滅）。而電源電壓e則繼續(xù)按工頻變化。斷路器兩端將承

10、受一定電壓，在半個工頻周期后，電源電壓達(dá)到-Em，斷口電壓達(dá)到2Em。如果斷口的介質(zhì)強度不夠，就可能發(fā)生重燃，長線上的電壓就會從初始的Em過渡到穩(wěn)態(tài)值-Em，在振蕩過程中電壓最大可達(dá)2（-Em）-Em=-3Em。伴隨高頻振蕩電壓的出現(xiàn)，斷口間將有高頻電流流過，它超前于高頻電壓90°。因此當(dāng)長線電容電壓達(dá)到-3Em時，高頻電流恰好經(jīng)過零點，電弧可能再一次熄滅。電容電壓將保持在-3Em，而電源電壓又將按工頻周期變化。半個周期以后，電源電壓將達(dá)到Em，斷口承受的電壓將達(dá)到4Em，又可能發(fā)生第二次重燃，線路上最大過電壓將達(dá)到5Em。依此類推，過電壓可按（-7Em）、9Em?的規(guī)律逐漸增大。這

11、是切空線過電壓形成的基本過程。事實上，切空線過電壓不會按3、5、7倍逐次增加。影響切空線過電壓的因素有：a.熄弧的隨機性b.重燃的隨機性c.斷路器的三相不同期合閘d.母線上的其它出線。13.斷路器斷口并聯(lián)電阻為什么能限制合空線過電壓？答：合空線過電壓的形成的原因在于合閘時刻斷路器兩端的電源電壓與線路電壓不相等，導(dǎo)致合閘后過渡過程產(chǎn)生過電壓。斷路器斷口并聯(lián)電阻的工作原理如圖所示。其中K1為主觸頭，K2為輔助觸頭，R為斷口并聯(lián)電阻。在合閘時，輔助觸頭K2先通，電流流經(jīng)合閘電阻及輔助觸頭，合閘電阻的值在300左右，可以阻尼合閘時產(chǎn)生的振蕩，不產(chǎn)生過電壓。經(jīng)過1.52個工頻周期后再合主觸頭K1。此時，

12、合閘電流已較小，R兩端的電壓不大，合上主觸頭K1，使合閘電阻因被短接而退出回路。因此，斷路器斷口并聯(lián)電阻能夠限制合空線過電壓。14.為什么220kV及以下線路不需采用限制重合閘過電壓的措施？答：220kV及以下系統(tǒng)由于電壓等級相對較低，相對地絕緣可以配置得較高，都達(dá)到3倍最高運行相電壓或更高。而220kV及以下系統(tǒng)的線路一般都不長，重合空線過電壓的倍數(shù)不髙，線路絕緣本身已足以承受重合閘過電壓的作用，因此不需要采用限制重合閘過電壓的措施。15. 以三段式電流保護(hù)為例，說明保護(hù)配置時應(yīng)該如何保證動作的選擇性以各級線路動作值和動作時間相互配合來保證選擇性：電流I段瞬時電流速斷保護(hù)按躲開本線路末端最大

13、短路電流整定，動作時間為0s；電流II段限時電流速斷整定值與下一條線路的I段（或II段）整定值配合，動作時間相應(yīng)提高t；電流III段定時限過電流保護(hù)整定電流按躲開本線路的最大負(fù)荷電流來整定，定值較小，因此采用動作時間來保證選擇性。電流III段動作時間按照階梯原則整定，即前一級線路比后一級線路動作時間相應(yīng)提高t；并且電流III段動作時間長于電流I、II段動作時間。三段式電流保護(hù)構(gòu)成原則：電流速斷和限時電流速斷作主保護(hù)，定時限過電流保護(hù)作后備保護(hù)。16.試述中性點不接地的電網(wǎng)中，消除電壓互感器飽和過電壓的措施。答：a.躲開諧振參數(shù)條件：XC11<0.01時，可不諧振，XC11為對地電容，Xm

14、為電壓互感Xm器高壓側(cè)在線電壓下的每相勵磁電抗。當(dāng)空母線帶PT合閘時出現(xiàn)過電壓,可適當(dāng)增加空線(如事先規(guī)定好的某些線路和設(shè)備)，減少系統(tǒng)中接地的PT臺數(shù)(XC上升)建議用戶PT不接地，選用勵磁特性好的電磁式電壓互感器或只使用電容式電壓互感器b.在零序回路中加阻尼電阻：在PT高壓側(cè)中性點對地加R；在開口三角處加電阻R；c.避免產(chǎn)生中性點位移：保證系統(tǒng)三相對地阻抗的對稱性，避免中性點位移，禁止只使用一相或二相電壓互感器接在相線與地線之間。17.含有鐵芯元件的回路中為什么會出現(xiàn)鐵磁諧振過電壓？答：電力系統(tǒng)正常運行時呈感性。當(dāng)外界擾動使電流增大時，鐵芯元件磁飽和，L下降。當(dāng)L下降到感抗與容抗接近或相等

15、時就出現(xiàn)鐵磁諧振過電壓。即使外界擾動消除，鐵磁諧振過電壓仍會存在。18.中性點直接接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，零序電流和零序電壓各有什么特點？答：零序分量有以下特點：a.故障點的零序電壓最高，變壓器中性點接地處零序電壓為零。b.零序電流是由故障點處的零序電壓產(chǎn)生的。零序電流的大小和分布，主要決定于變壓器的零序阻抗，亦即決定于中性點接地變壓器的數(shù)目和分布，與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。19.試述輸電線路縱差動保護(hù)的基本原理。差動保護(hù)是否要求與相鄰元件相配合？答：當(dāng)正常運行及保護(hù)范圍外部故障（如圖13-32(a)所示f1點短路）時，兩側(cè)電流互感器一次側(cè)流過的兩個電流相等，即I=I。假定兩側(cè)電流互感器變比相同

16、（均為kTA），在忽略互感器的勵磁電流的理想情況下，二次側(cè)的兩個電流I2和I2大小相等、方向相反，此時?1?k=I?2I2=流入差動繼電器的電流為零，即I?kTA（I?I?）=0?If2?當(dāng)線路內(nèi)部故障時（圖13-32(b)所示f2點短路）時，流入繼電器的電流為Ik=II2+III2=kTA式中:If2為短路點的總電流，當(dāng)IkIOP時，繼電器立即動作，跳開線路兩側(cè)斷路器。 差動保護(hù)不需要與相鄰元件相配合。20.變壓器縱差動保護(hù)中產(chǎn)生不平衡電流的原因主要有：a變壓器勵磁涌流造成的不平衡電流b.變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流c.電流互感器變比標(biāo)準(zhǔn)化引起的不平衡電流，4d.兩側(cè)電流互感器型號

17、不同產(chǎn)生的不平衡電流e.變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生的不平衡電流。21.繼電保護(hù)裝置：能迅速反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，發(fā)出操作指令使斷路器跳閘或發(fā)出示警信號的一種自動裝置。基本要求：選擇性、速動性、靈敏性、可靠性。選擇性是指當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置僅將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，保證系統(tǒng)中非故障部分仍將繼續(xù)進(jìn)行。速動性就是快速切除故障設(shè)備。對動作于跳閘的保護(hù)，要求動作迅速的原因是：減少用戶在電壓降低的條件下的運行時間，降低短路電流及其引起的電弧對故障設(shè)備的損壞程度，以及保證電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。靈敏性是指對其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力。

18、滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置，應(yīng)在保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，不論故障點的位置、故障的類型及系統(tǒng)運行方式如何，都能靈敏地反應(yīng)?？煽啃允侵冈诒Ｗo(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，保護(hù)應(yīng)可靠動作，即不拒動；而在任何其他不應(yīng)動作的情況下，保護(hù)應(yīng)可靠不動作，即不誤動?；救蝿?wù)：a.對故障特征量進(jìn)行提取和分析，自動、迅速、有選擇性地動作于斷路器跳閘，將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。b.反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)條件（如有無經(jīng)常值班人員等）分別動作于發(fā)信號、減負(fù)荷或跳閘。反映不正常工作狀態(tài)的保護(hù)裝置通常允許帶一定的延時動作。c.還可與電路系統(tǒng)中其他自動化裝置配合，在條件允許

19、時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運行的可靠性。?1.操作電源：在發(fā)電廠和變電所中，對開關(guān)電器的遠(yuǎn)距離操作、信號設(shè)備、測量設(shè)備、繼電保護(hù)和自動控制裝置、事故照明、直流油泵及交流不停電裝置等用電，都需有專門的供電電源，這種電源稱為操作電源?？煞譃橹绷骱徒涣鲀纱箢?，通常以直流為主，也有采用交直流結(jié)合的操作電源。發(fā)電廠常用操作電源：a.蓄電池操作電源：酸性蓄電池具有容量大、可用大電流短時放電等特點，所有通常用于大、中型發(fā)電廠和變電所。堿性蓄電池具有體積小、容量小、便于維護(hù)和價格高等特點，一般適用于中、小型發(fā)電廠和變電所。b.硅整流電容儲能直流操作電源：優(yōu)點是投資省、設(shè)

20、備少、維護(hù)簡單、占地面積小，缺點是儲能容量有限而且電容放電電壓按指數(shù)曲線衰減，不能保證對負(fù)荷長期連續(xù)供電，因此只能用作小型變電所的直流操作電源。c.復(fù)式整流直流操作電源：與蓄電池直流電源比較，有設(shè)備少、投資省、維護(hù)簡單和占地小等優(yōu)點；但是整個裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整流系統(tǒng)設(shè)置和調(diào)試?yán)щy，其可靠性受系統(tǒng)運行方式影響較大，因此僅適用于中小變電站或小型水電站。d.交流操作電源：接線簡單、設(shè)備少、投資省。但難以適應(yīng)較復(fù)雜的保護(hù)裝置的要求，且其靈敏度和可靠度較低，所以只適用于偏遠(yuǎn)的小型變電所。2.電流保護(hù)的接線方式：是指電流保護(hù)中電流繼電器線圈與電流互感器二次繞組間的連接方式。目前有：三相星形接線、兩相星形接線

21、、兩相三繼電器接線。兩相星形接線優(yōu)點：當(dāng)小電流接地電網(wǎng)中發(fā)生不同地點的兩點接地短路時，若為并行線路上的兩點接地，若采用兩相星形接線，則保護(hù)有2/3機會只切除一條線路，從而提高了供電可靠性。缺點：當(dāng)中性點不直接接地電網(wǎng)中發(fā)生不同地點的兩點接地短路時，若為串聯(lián)線路上的兩點接地，若采用兩相星形接線，則保護(hù)有1/3機會使靠近電源的線路l1誤跳，擴大了停電范圍，作為降壓變壓器和相鄰線路保護(hù)的后備保護(hù)時，會出現(xiàn)靈敏度不能滿足要求的情況。在大電流接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，兩相星形接線有一相無法反映故障。三相星形接線的優(yōu)缺點與兩相星形接線正好相反。3.電氣二次接線圖：用規(guī)定的圖形符號和文字符號將電氣二次設(shè)

22、備按照工作要求連接在一起的圖形稱為電氣二次接線圖。a. 原理接線圖：表明二次回路的工作原理，是繪制展開接線圖和安裝接線圖的基礎(chǔ)。特點：圖中元件設(shè)備以整體形式表示，并不繪出元件本身內(nèi)部接線，而且電氣一次設(shè)備和二次設(shè)備、交流和直流回路均繪在一起。b.展開接線圖：以獨特形式表達(dá)出裝置的動作原理。特點：將二次回路有關(guān)設(shè)備解體，按供電電源不同分為交流電流回路、交流電壓回路、直流操作回路和信號回路等幾部分。c.安裝接線圖：根據(jù)安裝施工的要求，表示出二次設(shè)備具體位置和布線方式的圖形。安裝接線圖是生產(chǎn)廠家加工制造控制、保護(hù)屏（臺）和現(xiàn)場施工安裝必不可少的圖紙，也是試驗、檢修、運行的主要參考圖紙。安裝接線圖包括屏面布置圖、屏背面接線圖、端子排圖和電纜配置圖等。4.就地手動合閘：首先