電氣工程概論重點

1、電氣工程概論重點第一章緒論電能的基本要求：1.安全2.可靠3.優(yōu)質(zhì)4.經(jīng)濟能.的形式：機械能，熱能，化學(xué)能，輻射能，電能和核能能的轉(zhuǎn)換：形態(tài)，空間（輸送），時間（儲存）電力系統(tǒng)的基本概念：由發(fā)電機、電力網(wǎng)的變壓器和電力線路以及用戶的各種用電設(shè)備，按 照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的特點：1.電能不能大量存儲2.暫態(tài)過程十分短暫3.地區(qū)性特點較強4.與國民經(jīng) 濟各部門有著極為密切的關(guān)系。對電力系統(tǒng)的要求：1.為用戶提供充足的電力2.保證供電的安全可靠3.保證良好的電能質(zhì) 量提高電力系統(tǒng)運行經(jīng)濟性大型電力系統(tǒng)的優(yōu)勢：1提高供電的可靠性，2減少系統(tǒng)裝機量，3減少系統(tǒng)備用容量

2、， 4采用高效率大容量發(fā)電機組，5合理利用能源，充分發(fā)揮水電在系統(tǒng)中的作用 電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有電壓、頻率和波形。為什么要規(guī)定電力系統(tǒng)額定電壓？為了使電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備制造廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化 和統(tǒng)一化，電力系統(tǒng)的電壓等級應(yīng)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電機，變壓器和電力線路的額定電壓與電力系統(tǒng)的額定電壓的關(guān)系：發(fā)電機的容量一般比 電力系統(tǒng)高5%，升壓變壓器的一次繞組的額定電壓比電力系統(tǒng)高5%，二次高10%，降壓 器一次與電力系統(tǒng)相同，二次繞組高10%，電力線路和電力系統(tǒng)額定電壓相同 電力系統(tǒng)電壓等級特點：1.發(fā)電機的額定電壓較電力系統(tǒng)的額定電壓高出5%。2.電力變壓器的一次繞組是接受電能的，相當(dāng)于受電設(shè)

3、備，其一次繞組的額定電壓應(yīng) 等于電力系統(tǒng)的額定電壓，對于直接和發(fā)電機連接的升壓變壓器的一次繞組額定電壓應(yīng)等于 發(fā)電機的額定電壓，使之相互配合。3.電力變壓器的二次繞組是提供電能的，相當(dāng)于供電設(shè)備，其二次繞組的額定電壓較 電力系統(tǒng)額定電壓高出10%。但在3、6、10kV電壓時，如短路阻抗小于7.5%的配電變壓 器，則其二次繞組的額定電壓比同級電網(wǎng)的額定電壓高出5%。第二章電氣設(shè)備的原理與功能變壓器利用電磁感應(yīng)原理吧一種電壓等級的交流電轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一電壓等級的交流 電能。采用高壓輸電能減少線路損耗變壓器分類：油浸式，干式以及水冷式變壓器額定值：1額定容量，2額定電壓3額定電流4阻抗電壓5短路

4、損耗6空載損耗7 空載電流百分值8組號變壓器的過負荷能力：指在較短的時間累所能輸出的功率，在一定條件下，可以超出變壓器 的額定容量發(fā)電站和變電站的主要作用：生產(chǎn)，輸送和分配電能；根據(jù)電力系統(tǒng)要求投切線路；見識主 要設(shè)備的工作狀態(tài)；隊主要設(shè)備進行定期的檢修和維護；迅速消除故障，盡量減小故障的影 同步發(fā)電機的日非正常狀態(tài)：過負荷運行，異步運行，不對稱運行發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的基本要求：1有足夠的強勵頂值電壓，2具有足夠的勵磁電壓上升速度 3有足夠的調(diào)節(jié)容量，4應(yīng)運行穩(wěn)定，工作可靠，相應(yīng)快速，調(diào)節(jié)平滑，具有足夠的電壓調(diào) 節(jié)精度轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速%之差(n0 -n)對同步轉(zhuǎn)速n0的比值，以

5、s表 示頂 s= ( n0 -n) /n0異步電機三種運行狀態(tài)：電動機狀態(tài)當(dāng)0n0即0s n0,s0電磁制動狀態(tài)n1最大轉(zhuǎn)矩 Tm = k Ua2/2X20三相異步電動機的啟動方式：全壓啟動，降壓啟動，繞線型電機的啟動斷路器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)（斷路器是開關(guān)電器）額定電壓%。額定電壓是指斷路器長期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓（線電壓它決定著斷路器 的絕緣尺寸，也決定斷路器的熄弧條件。斷路器可以在1.11.15倍的系統(tǒng)額定電壓下 正常工作。 額定電流In額定電流是指斷路器長時間允許通過的最大工作電流。額定電流決定 著斷路器的導(dǎo)電回路的幾何尺寸。 額定開斷電流INbr額定開斷電流是指斷路器在額定電壓下能保證正常開斷的

6、最大短 路電流。該電流是斷路器開斷能力的一個重要參數(shù)。開斷電流和電壓有關(guān)，在低于額定 電壓時，斷路器開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機械強度的限制，開斷電流有一極 限值，該極限值稱為極限開斷電流。 短路關(guān)合電流y在額定電壓下，能可靠關(guān)合、開斷的最大短路電流稱為額定關(guān)合 電流，它是表征斷路器滅弧能力、觸頭和操動機構(gòu)性能的重要參數(shù)之一。斷路器合閘于 有潛伏性故障的線路時，就要經(jīng)歷一個先合后跳的操作循環(huán)，此時只有斷路器的額定關(guān) 合電流大于沖擊電流，才能可靠地開斷。 熱穩(wěn)定電流七表示斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。我國規(guī)定4s所能承受的 熱穩(wěn)定電流為額定熱穩(wěn)定電流。通常斷路器的熱穩(wěn)定電流等于它的額定開

7、斷電流。es動穩(wěn)定電流i動穩(wěn)定電流亦稱為極限通過電流是指斷路器承受短路電流電動力 效應(yīng)的能力。即指斷路器處在合閘位置時，允許通過的短路電流最大峰值。動穩(wěn)定電流 決定于導(dǎo)電部分及支持絕緣子部分的機械強度，并決定于觸頭的結(jié)構(gòu)形式。es全開斷（分閘）時間七全開斷時間是指斷路器從接到分閘命令瞬間到電弧完全熄滅為止的時間間隔。全開斷時間是用來表征斷路器開斷過程快慢的一種參數(shù)。該參數(shù)是斷 路器固有分閘時間與燃弧時間之和。合閘時間t合閘時間是指斷路器從接到合閘命令瞬間到各相的觸點均接觸為止的時間間隔。額定斷流容量5胴 斷流容量綜合反映斷路器的開斷能力，與額定電壓和額定開斷電 流兩個因素有關(guān)，5刖=后Un、互

8、感器 互感器的主要作用是：把高電壓和大電流按比例地換成低電壓（100V或100/,3 V）和小電流（5A或1A）,以便提供測量和繼電保護所需的信號，并使測量儀表 和繼電保護裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；把高電壓（一次）部分與低電壓（二次）部分相互隔離， 且互感器二次側(cè)均接地，以保證運行人員和設(shè)備的安全?；ジ衅鞯姆诸惣白饔檬鞘裁矗炕ジ衅鞫蝹?cè)為何必須接地？互感器分為電壓互感器，電流互感器和新型互感器，（作用同上）互感器二次側(cè)均接地，以 保證運行人員和設(shè)備的安全。IS4 -17 電末互寤ME痍戳方式電流互感器在運行中，為什么二次繞組不允許開踣？當(dāng)電流互感器二次繞組開路時，12 =0 ,則二次側(cè)磁動勢F2 =

9、0，而使一次側(cè)磁動勢F 1全 部用來勵磁，即F 0 = F 1 ,從而使鐵心中的合成磁動勢較正常情況下增大很多倍，并使鐵心 嚴(yán)重飽和。鐵心中磁通的變化d/dt成正比，因此，二次繞組將在磁通過零時，感應(yīng)產(chǎn)生 很高的尖頂波電動勢，其值可達數(shù)千甚至上萬伏，這對工作人員及儀表、繼電器等都是極其 危險的。同時由于磁感應(yīng)強度劇增，鐵心損耗大大增加，鐵心會產(chǎn)生嚴(yán)重過熱，損壞線圈的 邊緣。此外鐵心中還會有剩磁，使互感器誤差增大。因此，電流互感器在運行中，二次回路 是不允許開路的。若需斷開某個儀表和繼電器，必須先將該儀表或繼電器繞組短路后，才能 斷開儀表和繼電器。第三章電氣設(shè)備的分類與系統(tǒng)一次設(shè)備：生產(chǎn)，輸送，

10、分配和使用電能的設(shè)備二次設(shè)備：一次設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行測量，控制，監(jiān)視和保護的設(shè)備電力系統(tǒng)分為：發(fā)電系統(tǒng)，輸變電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，用電系統(tǒng)2、火電廠的生產(chǎn)流程及特點火電廠的種類雖很多，但從能轉(zhuǎn)換的觀點分析，其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程可分為三個階段：燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機，推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，稱為汽水系統(tǒng)；由汽輪機旋轉(zhuǎn)的機械能帶動發(fā)電機發(fā)電，把機械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。分類標(biāo)準(zhǔn)：按燃料，按原動機，按供出能源，按發(fā)電廠總裝機容量，按蒸汽

11、壓力和溫度， 按供電圍特點：1布局靈活。2 一次性投建設(shè)資少3耗煤量大4動力設(shè)備繁多5大型發(fā)電機組有停 機到開機并帶滿負荷時間久6各種排放物污染大3水力發(fā)電：生產(chǎn)過程，從河流高處火水庫引水，利用水的壓力或流速沖動水輪機旋轉(zhuǎn)，將 水能轉(zhuǎn)變成機械能，然后由水輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)變成電能。特點：能量轉(zhuǎn)換 過程中損耗小，發(fā)電效率高分類：堤壩式水電廠，引水式發(fā)電廠和混合式水電廠特點：1水能是再生能源2可綜合利用3發(fā)電成本低，效率高4運行靈活5可儲蓄可調(diào)節(jié)6建設(shè)和生產(chǎn)受自然環(huán)境影響7建設(shè)投資大，工期長4抽水蓄能電廠工作原理抽水蓄電廠是以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能。為此，

12、其上、 下游均需有水庫以容蓄能量轉(zhuǎn)換所需要的水量。在抽水蓄能電廠中，必須兼?zhèn)涑樗桶l(fā)電兩類設(shè)施。在電力負荷低谷時（或豐水時期），利 用電力系統(tǒng)的富余電能（或季節(jié)性電能），將下游水庫中的水抽到上游水庫，以位能形式儲 存起來；待到電力系統(tǒng)負荷高峰時（或枯水時期），再將上游水庫中的水放下，驅(qū)動水輪發(fā) 電機組發(fā)電，并送往電力系統(tǒng)，這時，用以發(fā)電的水又回到下游水庫。顯而易見，抽水蓄能 電廠既是一個吸收低谷電能的電力用戶（抽水工況），又是一個提供峰荷電力的發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中作用：調(diào)峰，填谷，備用，調(diào)頻，調(diào)相，黑啟動，蓄能第二節(jié)輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng)組成：變換電壓的設(shè)備，接通和開斷電路的開關(guān)電器，防御過電壓，

13、限制故障電 流的電器，無功補償設(shè)備，載流導(dǎo)體，接地裝置功能：將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能經(jīng)過輸變電系統(tǒng)配給給配電系統(tǒng)和用戶電氣主接線形式：有匯流母線和無匯流母線，有匯流母線的形式有單母線，單母線分段，單 母線分段帶旁路母線，雙母線，雙母線分段，雙母線帶旁路母線和一臺半斷路器接線。無匯 流母線形式有單元接線，橋式接線和角形接線。雙母線帶旁踣斷踣器的電器主接線形式檢修某一出線時，不中斷回路步驟：w2,w1正常供電，接通旁路斷路器QF2旁邊的母線隔 離開關(guān)和和旁路母線隔離開關(guān)，再閉合QF2,是旁路母線W3帶點，若W3故障則由幾點 保護裝置斷開QF2，若W3正常，閉合QS4，斷開QF4，再斷開QF4兩端隔離開關(guān)

14、，此 時即可不中斷回路供電檢修高壓直流輸電系統(tǒng)就是將送端系統(tǒng)的高壓交流電，經(jīng)換流變壓器變壓，由換流器將高壓交流 轉(zhuǎn)換成高壓直流，通過直流輸電線路輸送到另一端換流站，再由換流器將高壓直流轉(zhuǎn)換成高 壓交流，然后經(jīng)過換流變壓器與受端交流電網(wǎng)相連，將電能送至受端系統(tǒng)。通常將交流轉(zhuǎn)換成直流稱為整流，實現(xiàn)整流功能的裝置稱為整流器;將直流轉(zhuǎn)換成交流稱為 逆變，實現(xiàn)逆變功能的裝置稱為逆變器。整流器和逆變器統(tǒng)稱為換流器。配電系統(tǒng)組成及作用：配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)末端，把發(fā)電系統(tǒng)或輸變電系統(tǒng)與用戶連接起來，向用 戶分配電能和供給電能的重要環(huán)節(jié)，組成包括配電變電站，高低壓配電線路和接戶線在的整 個配電網(wǎng)和設(shè)備常用的幾

15、個重要指標(biāo)1.供電可靠率供電可靠率=1（用戶平均停電時間）x100% 統(tǒng)計期間總時間2.網(wǎng)損率網(wǎng)損率=電力網(wǎng)電能損耗量x100% 總供電量3.電壓合格率電壓合格率是指電力系統(tǒng)某點電壓在統(tǒng)計時間電壓合格的時間占總時間的百分比。電壓合格率有日電壓合格率、月電壓合格率和年電壓合格率之分。電壓系統(tǒng)負荷按供電的可靠性劃分一類負荷（亦稱一級負荷）二類負荷（亦稱二級負荷）三類負荷（亦稱三級負荷）負荷曲線：描述某一段時間用電負荷的大小隨時間變化規(guī)律的曲線日負荷曲線是描述一天24h負荷變化情況的曲線分為日有功負荷曲線和日無功負荷曲線。日負荷曲線對電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和運行十分有用，它是安排日發(fā)電計劃、確定各發(fā)電廠

16、發(fā) 電任務(wù)和系統(tǒng)運行方式以及計算用戶日用電量等的重要依據(jù)。年負荷曲線是描述一年每月（或每日）最大有功負荷隨時間變化情況的曲線，分為年最大 負荷曲線和年持續(xù)負荷曲線。年最大負荷曲線是描述一年每月（或每日）最大有功負荷隨時間變化情況的曲線。年持續(xù)負荷曲線是按一年系統(tǒng)負荷數(shù)值的大小及其持續(xù)小時數(shù)依次由大到小排列繪制而成 的曲線。這種曲線可用來安排發(fā)電計劃及進行可靠性估計。如果用戶始終保持最大負荷P運行，經(jīng)過T時間后所消耗的電能恰好等于全年的實際耗電量，則稱T為年最大負荷利用小時數(shù)，即T= pL = pL 876mmax max 0年最大負荷利用小時數(shù)的大小，在一定程度上反映了實際負荷在一年的變化程度

17、。消弧線圈的作用及其使用圍：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障與消弧線圈構(gòu)成另一 個回路，接地故障相接地電流中增加了一個感性電流，和裝設(shè)消弧線圈前的容性電流方向相 反，相互補償較少了接地故障點的故障電流，使電弧易于自行熄滅，從而避免引起各種危害， 提高了供電可靠性，國:3-6kv電力網(wǎng)30A，10kv電力網(wǎng)20A，35-60kv電力網(wǎng)10A消弧線圈一般運行在過補償狀態(tài)原因：在過補償方式下，即使電力網(wǎng)運行方式改變， 也不會發(fā)展成為全補償方式，致使電力網(wǎng)發(fā)生諧振，同事，由于消弧線圈有一定的裕度，今 后電力網(wǎng)發(fā)展線路增多，對地電容增加后，原有消弧線圈還可以繼續(xù)使用。第四章設(shè)備工作接地與保護接地第一節(jié)概述

18、工作接地為了保證電氣設(shè)備在正?；虬l(fā)生故障情況下可靠工作而采取的接地。工作接地一般都是通過電氣設(shè)備的中性點來實現(xiàn)的，所以又稱為電力系統(tǒng)中性點接地。保護接地為了保證工作人員接觸時的人身安全，將一切正常工作時不帶電而在絕緣損壞時可能帶電的金屬部分接地，稱為保護接地。保護接零在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設(shè)備的外殼與接地中性線（也稱零線）直接連接，以實現(xiàn)對人身安全的保護作用，稱為保護接零（或簡稱接零。防雷接地為了防止雷擊和過電壓對電氣設(shè)備及人身造成危害，必須將強大的雷電流安全導(dǎo)入大地，以此為目的的接地稱為防雷接地，也稱過電壓保護接地。防靜電接地為消除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電積累引起觸電或爆炸而設(shè)置

19、的接地稱為防靜電接地。第二節(jié)工作接地（中性點接地）我國電力系統(tǒng)的中性點接地方式主要有四種，即中性點不接地（中性點絕緣、經(jīng)消弧 線圈接地、中性點直接接地和經(jīng)電阻接地。根據(jù)電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時接地故障電 流的大小，可將中性點接地的方式分為兩類:一類是小電流接地系統(tǒng)，包括中性點不接地和 經(jīng)消弧線圈接地另一類為大電流接地系統(tǒng)，包括中性點直接接地和經(jīng)電阻接地。電力系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地時，有三種補償方式，即全補償方式、欠補償方式和 過補償方式。若選擇消弧線圈的電感時，使得I = I，則接地電容電流將全部被補償， 接地故障點電流為零，此即全補償方式。采用全補償方式使接地電流為零似乎很理想，但實

20、際上此時容抗等級感抗，系統(tǒng)會發(fā)生串聯(lián)諧振，產(chǎn)生很大的諧振電流，并在消弧線圈的阻抗 上形成很高的電壓降，使中性點的對地電位大為升高，可能會損壞設(shè)備的絕緣。若1廣 I，則接地故障點有未被補償?shù)碾娙蓦娏髁鬟^，這種補償方式稱為欠補償方式。采用欠補 償方式時，當(dāng)電力網(wǎng)運行方式改變而切除部分線路時，整個電力網(wǎng)對地電容抗將減小，有可 能發(fā)展為全補償方式，導(dǎo)致電力網(wǎng)發(fā)生諧振，危及系統(tǒng)安全運行；此外，欠補償方式容易引 起鐵磁諧振過電壓等其他問題，所以很少被采用。若I I ，則接地故障點有剩余的 電感電流流過，這種補償方式稱為過補償方式。在過補償方式下，即使電力網(wǎng)運行方式改變 而切除部分線路時，也不會發(fā)展成為全補

21、償方式，致使電力網(wǎng)發(fā)送諧振。同時，由于消弧線 圈有一點的裕度，今后電力網(wǎng)發(fā)展，線路增多、對地電容增加后，原有消弧線圈還可以繼續(xù) 使用。因此，實際上大多采用過補償方式。保護接地與接零方式混用的危害及中性線重復(fù)接地的必要性如果同時采用了接地和接零兩種保護方式，若實行保護接地的設(shè)備發(fā)生故障，則中性 線的對地低呀壓將會升高到電源相電壓的一半或更高。這時，實行保護接零的所有設(shè)備上， 便會帶有統(tǒng)樣的高電位，使設(shè)備外殼等金屬部分將呈現(xiàn)較高的對地電壓，從而危及操作人員 的安全。所以同一低壓配電系統(tǒng)，保護接地與保護接零這兩種不同的方式一定不能混用。在中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，為確保接零保護方式的安全可靠，防止中性線 斷線所造成的危害，系統(tǒng)中除了工作接地外，還必須在整個中性線的其他部位再行接地，稱 之為重復(fù)接地。當(dāng)中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)實行重復(fù)接地后，可保證在萬一出現(xiàn)中性 線斷線的情況下，配電系統(tǒng)的保護方式可以從保護接零的丁1方式轉(zhuǎn)化為保護接地的TT方 式，從而減輕觸點的危險程度。保護接地方式及其作用：1 IT接地，通過降低接地電阻Re以及限制設(shè)備外殼接地電壓Ue的值2 TT接地