武汉大学电气工程基础总结79-2

1.中性点不接地系统中，电磁电压互感器饱和谐振过；答：优点：a.当输送功率相同时,其线路造价低b.；流电力系统不需要同步运行,输电距离不受电力系统同；适用范围：a.远距离大功率输电b.海底电缆送电c；3.并联电抗器作用：a.对空载长线末端电压的限制；4.试述消除电压互感器饱和过电压的措施；（1）在中性点经消弧线圈接地或直接接地的电网中尽；（2）在中性点不接地1.中性点不接地系统中，电磁电压互感器饱和谐振过电压的形成与电网的负荷大小无关，因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，电网负荷对它不起作用。2.简述直流输电的优点、缺点以及适用范围。答：优点：a.当输送功率相同时,其线路造价低b.当输送功率相同时,其功率损耗小c.两端交流电力系统不需要同步运行,输电距离不受电力系统同步运行稳定性的限制d.直流线路的电压、电流、功率的调节比较容易和迅速e.可以实现不同频率或相同频率交流系统之间的非同步联系f.直流输电线路在稳态运行时没有电容电流g每个极可以作为一个独立回路运行，便于检修，分期投资和建设。缺点：a.谐波b.消耗无功c.换流站造价高d.高压直流断路器e.大地回流造成的腐蚀及对交流系统的影响f.闭锁。适用范围：a.远距离大功率输电b.海底电缆送电c.不同频率或相同额定频率非同步运行的交流系统之间的联络d.用地下电缆向用电密度高的城市供电3.并联电抗器作用：a.对空载长线末端电压的限制b.对潜供电流的抑制4.试述消除电压互感器饱和过电压的措施。（1）在中性点经消弧线圈接地或直接接地的电网中尽量避免形成中性点不接地运行方式；（2）在中性点不接地的电网中，可在零序回路中增加阻尼（开口三角绕组接灯泡）或躲开谐振条件，包括选用励磁特性好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器，回路加电感，当空母线带PT合闸时可适当增加空线，减少系统中接地的PT台数等；（3）保证系统三相对地阻抗的对称性，避免中性点位移。5.分析铁磁谐振的发展过程，及七个特征分析。答：按电路定理，电感上电压与电容上电压之间的差值必定等于电源电压。因此，当我们将电源电压由正常工作值E开始不断加大时，电路的工作点将沿曲线3自a点上升。但当电源电压超过m点的值U0后，工作点显然不是沿m-d段下降（因为后者意味着电源电压的下降），而将从m点突然跳到n点，并沿n-e段上升。n点与m点相比较，其相应的电源电压虽然一样，但电容上的电压Uc值却大得多。同时电感上的电压UL值也增大了。即此时产生了过电压，其2特征如下：a.铁磁谐振不像线性谐振那样需要有严格的C值，而是在满足式C＞1/?L0或?L0?1/?C的很大C值范围内都可能发生。b.需要“激发”才会出现谐振c.电容越大，出现铁磁谐振的可能性将越小d.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e.铁磁谐振的产生虽需由电源电压大于U0来“激发”，但当“激发”过去后电源电压降到正常值时，铁磁谐振过电压仍可能继续存在，谐振状态可能“自保持”。f.产生铁磁谐振时，电流的相角将有180°的转变，这叫作电流的“翻相”。g.具有各次谐波谐振（实际上多为1/3、1/2、1和3次）的可能性6.什么是高压断路器的“跳跃”现象？如何防止？答：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，在继电保护作用下，断路器又会跳闸，造成断路器多次合闸、跳闸，即出现断路器“跳跃”现象，这极易造成断路器损坏，必须加以防止。方法:控制回路中设有防跳闭锁继电器KCF,电流线圈KCFⅠ串联在跳闸回路中，电压线圈KCFV串联在合闸回路中。机理：a.当操作断路器跳闸时，电流线圈KCFⅠ励磁，其常开触点KCFⅠ1和KCFⅠ2闭合b.当合闸于有予伏性故障的线路并出现控制开关“SA合”被卡住时,电压线圈KCFV启动，其常闭触点KCFV2断开，切断了合闸回路，避免断路器的再次合闸。7.因为隔离开关没有专门的灭弧装置，不能用来切断或接通负荷电流和短路电流，所有必须是在断路器断开及接地刀闸断开的情况下，才能对隔离开关进行操作。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。即在图14-12中隔离开关1QS的控制回路中应采用接地刀闸1QS的动断触点作闭锁，隔离开关2QS的控制回路中应同时采用接地刀闸2QS1和2QS2的动断触点作闭锁，隔离开关1QS和2QS控制回路与断路器的闭锁可共同由断路器的动断辅助触点QF来实现。8.电力系统的电压下降会引起哪些事故？自动控制系统应采用哪些措施恢复电压？答：当系统中无功电源短缺时，电网电压将大幅度下降。某些枢纽变电站母线电压遇到较大扰动时，将会瞬间引起静态稳定的破坏，形成电压崩溃，导致系统瓦解。因此，当电网电压大幅下降时，自动控制系统应采取积极措施，提高电力系统的电压水平。措施包括：a.迅速通过同步电动机的自动调节励磁装置提高励磁或强行励磁。b.利用静补或串补的作用及调相机的备用无功容量，增加系统无功功率。c.必要时切除系统中电压最低点处的用电负荷。9.电力系统的频率下降会引起哪些事故？自动控制系统应采用哪些措施恢复频率？答：频率下降到46Hz左右时，会使火电厂的有功出力降低，从而使系统频率进一步下降，造成频率崩溃，系统瓦解，形成大面积停电。因此，当系统频率大幅度下降时，自动控制系统应采取措施，迅速恢复频率。措施：a.迅速启用电力系统中的旋转备用b.迅速启动和投入备用发电机组（主要是水电发电机组，采用低频自启动）c.自动按频率减负荷，切除部分用户负荷d.自动解列，将系统解列成几个小系统运行。10.电力系统调度自动化的功能包括：a.电力系统监视与控制b.电力系统安全分析c.电力系统经济调度d.自动发电控制11.切断有负载的变压器时为什么不会产生过电压？答：切断有负载的变压器时，负载电流大，断路器触头间的电弧将在电流过零时熄灭，不会产生截流现象，因此不会产生过电压。12.试分析切空线过电压的形成过程及影响因素。答：切空线过电压形成的根源在于电弧重燃。当断路器动作切断空长线后，电弧熄灭，空长线的电容上的电荷无处释放，将保持在熄弧时的电压，设为电源电压最大值Em（即断口电容电流在过零时熄灭）。而电源电压e则继续按工频变化。断路器两端将承受一定电压，在半个工频周期后，电源电压达到-Em，断口电压达到2Em。如果断口的介质强度不够，就可能发生重燃，长线上的电压就会从初始的Em过渡到稳态值-Em，在振荡过程中电压最大可达2（-Em）-Em=-3Em。伴随高频振荡电压的出现，断口间将有高频电流流过，它超前于高频电压90°。因此当长线电容电压达到-3Em时，高频电流恰好经过零点，电弧可能再一次熄灭。电容电压将保持在-3Em，而电源电压又将按工频周期变化。半个周期以后，电源电压将达到Em，断口承受的电压将达到4Em，又可能发生第二次重燃，线路上最大过电压将达到5Em。依此类推，过电压可按（-7Em）、9Em??的规律逐渐增大。这是切空线过电压形成的基本过程。事实上，切空线过电压不会按3、5、7倍逐次增加。影响切空线过电压的因素有：a.熄弧的随机性b.重燃的随机性c.断路器的三相不同期合闸d.母线上的其它出线。13.断路器断口并联电阻为什么能限制合空线过电压？答：合空线过电压的形成的原因在于合闸时刻断路器两端的电源电压与线路电压不相等，导致合闸后过渡过程产生过电压。断路器断口并联电阻的工作原理如图所示。其中K1为主触头，K2为辅助触头，R为断口并联电阻。在合闸时，辅助触头K2先通，电流流经合闸电阻及辅助触头，合闸电阻的值在300Ω左右，可以阻尼合闸时产生的振荡，不产生过电压。经过1.5~2个工频周期后再合主触头K1。此时，合闸电流已较小，R两端的电压不大，合上主触头K1，使合闸电阻因被短接而退出回路。因此，断路器断口并联电阻能够限制合空线过电压。14.为什么220kV及以下线路不需采用限制重合闸过电压的措施？答：220kV及以下系统由于电压等级相对较低，相对地绝缘可以配置得较高，都达到3倍最高运行相电压或更高。而220kV及以下系统的线路一般都不长，重合空线过电压的倍数不髙，线路绝缘本身已足以承受重合闸过电压的作用，因此不需要采用限制重合闸过电压的措施。15.以三段式电流保护为例，说明保护配置时应该如何保证动作的选择性以各级线路动作值和动作时间相互配合来保证选择性：电流I段瞬时电流速断保护按躲开本线路末端最大短路电流整定，动作时间为0s；电流II段限时电流速断整定值与下一条线路的I段（或II段）整定值配合，动作时间相应提高△t；电流III段定时限过电流保护整定电流按躲开本线路的最大负荷电流来整定，定值较小，因此采用动作时间来保证选择性。电流III段动作时间按照阶梯原则整定，即前一级线路比后一级线路动作时间相应提高△t；并且电流III段动作时间长于电流I、II段动作时间。三段式电流保护构成原则：电流速断和限时电流速断作主保护，定时限过电流保护作后备保护。16.试述中性点不接地的电网中，消除电压互感器饱和过电压的措施。答：a.躲开谐振参数条件：XC110.01时，可不谐振，XC11为对地电容，Xm为电压互感Xm器高压侧在线电压下的每相励磁电抗。当空母线带PT合闸时出现过电压,可适当增加空线(如事先规定好的某些线路和设备)，减少系统中接地的PT台数(XC上升)—建议用户PT不接地，选用励磁特性好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器b.在零序回路中加阻尼电阻：在PT高压侧中性点对地加R；在开口三角处加电阻R；c.避免产生中性点位移：保证系统三相对地阻抗的对称性，避免中性点位移，禁止只使用一相或二相电压互感器接在相线与地线之间。17.含有铁芯元件的回路中为什么会出现铁磁谐振过电压？答：电力系统正常运行时呈感性。当外界扰动使电流增大时，铁芯元件磁饱和，L下降。当L下降到感抗与容抗接近或相等时就出现铁磁谐振过电压。即使外界扰动消除，铁磁谐振过电压仍会存在。18.中性点直接接地电网发生单相接地时，零序电流和零序电压各有什么特点？答：零序分量有以下特点：a.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。b.零序电流是由故障点处的零序电压产生的。零序电流的大小和分布，主要决定于变压器的零序阻抗，亦即决定于中性点接地变压器的数目和分布，与电源的数目和位置无关。19.试述输电线路纵差动保护的基本原理。差动保护是否要求与相邻元件相配合？答：当正常运行及保护范围外部故障（如图13-32(a)所示f1点短路）时，两侧电流互感器一次侧流过的两个电流相等，即IⅠ=IⅡ。假定两侧电流互感器变比相同（均为kTA），在忽略互感器的励磁电流的理想情况下，二次侧的两个电流IⅠ2和IⅡ2大小相等、方向相反，此时????1?k=I?Ⅰ2－IⅡ2=流入差动继电器的电流为零，即I??kTA（I??－I??）=0?If2???当线路内部故障时（图13-32(b)所示f2点短路）时，流入继电器的电流为Ik=II2+III2=kTA式中:If2为短路点的总电流，当Ik≥IOP时，继电器立即动作，跳开线路两侧断路器。差动保护不需要与相邻元件相配合。20.变压器纵差动保护中产生不平衡电流的原因主要有：a．变压器励磁涌流造成的不平衡电流b.变压器两侧电流相位不同引起的不平衡电流c.电流互感器变比标准化引起的不平衡电流，4d.两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流e.变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流。21.继电保护装置：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，发出操作指令使断路器跳闸或发出示警信号的一种自动装置。基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。选择性是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将继续进行。速动性就是快速切除故障设备。