电气工程基础自制复习资料

第一章发电厂概述能源分类能源一次能源常规能源可再生能源：水能非可再生能源：煤，石油，天然气，核裂变新能源可再生能源：太阳能，风能，生物质能，海洋能，地热能非可再生能源：核聚变能源二次能源电能，焦炭，煤气，汽油，煤油，柴油，重油，沼气，蒸汽，热水各电站用途：1坝式水电站：在河道上拦河筑坝建水库抬高上游水位，集中发电水头，并利用水库调节流量生产电能的水电站。2引水式水电站：在河流中上游河道多弯曲或坡降较陡的河段，修筑较短的引水明渠或隧道集中水头，用引水管把水引入河段下游进行发电的水电站。3混合式水电站：如条件适宜，可较经济的建坝集中部分水头，又用引水系统，共同集中水头，具有坝式和引水式两者的特点。4.抽水蓄能式水电站：当电力系统内负荷处于低谷，它利用电网内富余的电能，机组采用电动机运行方式，降低水池的水抽送到高水池，能量储存在高水池中；在电力系统高峰负荷时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水能用来发电。一种特殊形式的水电站。抽水蓄能式水电站特点：在电力系统中抽水蓄能式水电站既是电源又是负荷，是系统内削峰填谷电源，具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。水电站的主要动力设备：水轮机。水轮机是将水能转换成旋转机械能的水力原动机。按照水流作用于水轮机转轮时的能量转换方式分为冲击式水轮机和反击式水轮机。仅利用水流动能转换为机械能的水轮机为冲击式水轮机。同时利用水流的压能、动能转换成机械能的水轮机成为反击式水轮机，反击式水轮机是应用最广泛的。（俩类水轮机内部构造不同）火电厂的生产过程是怎样的？火力发电厂的主要设备有哪些？火电厂的基本过程都是燃料的化学能→热能→机械能→电能。火电厂的主要设备有：锅炉，汽轮机及其附属设备与电力系统。第二章电气主接线电气主接线的基本要求：可靠性、灵活性和经济性三个方面。可靠性：因事故被迫中断供电的机会越少，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高。经济性：投资省、占地面积少、电能损耗少。灵活性：电气主接线必须满足调度灵活、操作简便的基本要求。既能灵活的投切某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，又能满足系统在事故、检修与特殊方式下的调度要求，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。电气主接线的基本形式：（1）有汇流母线的接线形式：单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，一台半断路器接线以及增设旁路母线等。（2）无汇流母线的接线形式：单元接线，桥形接线以及多角形接线等。单母线接线：只有一组母线的接线。优点：简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，有利于扩建和采用成套的配电装置。缺点：可靠性和灵活度较差。单母线分段接线：以分段断路器将单母线分成两段，将线路和变压器分别连接到两段母线上的电气主接线。优点：对重要用户可以从不同段引出两回馈线，由两电源供电；当一段母线发生故障，仅停该段母线，非故障母线正常工作。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修，接在该段母线上的回路全部停电；任一回路断路器检修时，该回路必须停止工作。双母线接线:线路和变压器通过选择开关可连接到两组母线的电气主接线。优点：有了两组母线后，其运行的可靠性和灵活度大大提高。缺点：倒闸操作比较复杂；当母线故障需切换较多电源和负荷；检修线断路器，会使该回路停电；配电装置复杂，投资较多，经济性差。倒闸操作原则：隔离开关相对于断路器而言要“先通后断”。架空线路的结构（图1）架空线路将导线和避雷线假设在露天的杆塔上，主要由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和线路金具等部件组成。电缆线路的结构（图2）电缆线路主要包括电导线、支撑物和保护层等。配电网的接线方式：放射式和树干式。第三章输电网运行分析衡量电能质量的指标主要是：电压、频率、波形、电压波动和闪变和三相不平衡度。（P61）P68、P70、P81要求会做作业电力系统频率分析：电力系统的负荷时刻都在变化，系统负荷可以看做三种具有不同变化规律的变动负荷所组成：第一种是变化幅度很小，变化周期相对较短，一般是几秒就会变化的；第二种是变化幅度较大，变化周期较长，一般是几分钟；第三种是变化缓慢的持续变动负荷，引起负荷变化的原因主要是工厂的作息制度，人民的生活规律，气象条件的变化等。第一种变化负荷引起的频率偏移将由发电机组的调速器进行调整，这种调整通常称为频率的一次调整。第二种变化负荷引起的频率变动仅靠调速器的作用往往不能将频率偏移限制在容许的范围之内，这是必须要有调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二次调整。当电力系统中负荷突然变大，那么频率将会相应降低，根据情况就会有一次二次调整。第四章配电网运行分析电压降落：电压降落是指电力网中，首端相电压与末端相电压之差。当输电线路传送功率时，电流将在线路的阻抗上产生电压降落。电压变化程度是衡量电能质量的重要指标之一。电压损耗：线路首末两端电压的数值差。电压偏移：线路首端或末端电压与电路额定电压的数值差，电压偏移常用百分值表示，即：首段电压偏移%=1UUnUn末端电压偏移%=2UUnUn（Un为线路额定电压）为什么要无功补偿？无功电源？无功补偿的原理？无功补偿的意义？影响电力系统电压的主要因素是无功功率，只有系统有能力向负荷提供足够的无功功率时，系统电压才有可能维持在正常水平。所以，电力系统的无功功率平衡与维持电力系统的电压紧密相关。电力系统的无功电源包括：同步发电机，调相机，电容器及静止无功补偿器，线路充电功率。无功补偿的原理：网络未加无功补偿设备前，负荷的有功功率，无功功率为P、Q，与网络传输的功率相等。加装了无功补偿设备Qc后，网络有功功率不变，无功功率变为Q’=Q-Qc，相当于无功消耗由Q减少到Q’=Q-Qc。无功补偿的意义：（1）减少系统元件的容量，提高电网的输送能力。（2）降低网络功率损耗和电能损耗（3）改善电压质量。无功补偿措施：利用无功电源进行补偿。电压调整的措施：（1）利用发电机调压（2）改变变压器变比调压（3）利用无功功率补偿调压第五章电气设备的选择电气设备选择的一般条件：（1）按正常工作条件选择【额定电压，额定电流】（2）按短路情况校验【目的：检验热稳定和动稳定性】高压开关电器选择与校验项目设备名称一般选择项目特殊选择项目断路器√√√√开断能力隔离开关√√√√无电流互感器√√√√准确度校验电压互感器√-——————准确度校验高压熔断器√√————开断能力高压断路器：能在正常情况下接通或断开电路，又可以在系统故障时自动迅速的断开故障电路。因为断路器有完善的灭弧装置，能够熄灭在开端电路时所产生的电弧。高压隔离开关：需要与断路器配套使用，隔离开关无灭弧装置。用途：（1）隔离电压（2）倒闸操作（3）分合小电流电流互感器：二次绕组正常工作在接近短路状态，可短路。电压互感器：工作在接近空载状态，一二次侧电压之间有准确的电压比。可开路。第六章继电保护基础电力系统运行过程中可能出现各种故障和不正常运行状态，会使系统的正常工作遭到破坏，造成对用户送点或电能质量难以满足要求，甚至造成事故。除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，一旦事故发生，必须迅速有选择的切除故障元件，完成这功能的电力系统保护装置称为继电保护装置。继电保护的基本原理：继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。原理图如下：继电保护装置的基本要求：（1）选择性（2）速动性（3）灵敏性（4）可靠性选择性：当电力系统出现故障时，继电保护装置发出跳闸命令，仅将故障设备切除，使故障停电范围尽可能小，保证无故障部分继续运行。速动性：发生故障时应力求保护装置能迅速动作切除故障。灵敏性：对于保护范围内发生故障或非正常运行状态的反应能力。可靠性：保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，他不会拒绝动作，其他时刻不会误动作。差动保护P228第七章防雷与接地接地目的不同分为：（1）工作接地（2）保护接地（3）防雷接地工作接地是指电力系统中性点接地方式【中性点直接接地，中性点不接地，中性点经消弧线圈接地】。保护接地作用P255，作用原因，对接地装置接地电阻值要求，保护接零。避雷针构成，防直击避雷线构成避雷器防雷电沿线路影响电路———————————————————————————————————————1、如图所示电力网络，变压器参数为：SN=16MVA，kW210P，0.85%0I，kw85kP，10.5%kU，变比kV/11kV110TK；线路参数为：Ω/km33.00r，Ω/km417.00x，10kV侧的电压为10.5kV，负荷为)3.512(jSLMVA（1）计算并画出系统的等值电路（2）计算系统的潮流分布（3）给出线路和变压器的功率损耗（4）给出线路的电压损耗（5）如果该系统年最大负荷利用小时数为h6000maxT，最大负荷kW13000maxP，平均功率因数9.0cos，求系统一年的电能损耗，求该配电网的损耗率解：（1）线路长度40km，短线路，忽略电纳，只有电阻和电抗计算110kV侧的系统参数(2)C点电压折算到110KV侧5.1011/110'cckUU变压器阻抗功率损耗)(222''TTcLLTZjXRUQPS变压器电压损耗'cTLTLTUXQRPU变压器首端电压TcBUUU'ABC’RLXLRTXTGTBT变压器电导电纳功率损耗)(2'TTBTGjBGUS送入变压器功率''TGTZLBSSSS线路功率损耗)(222'LLBBBLZjXRUQPS线路电压损耗BLBLBLUXQRPU首端电压LBAUUU首端功率'LZBASSS(3)线路的功率损耗为'LZS变压器的功率损耗为''TGTZSS（4）线路的电压损耗为LU(5)查得4500线路电能损耗LLRUPA2maxcos变压器电能损耗ToBRUPtPA2maxcos（其中t取全年运行365天，换算为小时）系统电能损耗BLAAA配电网损耗率%100maxmaxTPA———————————————————————————————————————1、某110kv输电线路．长度为100km，导线为LGJ-240，水平排列，线闻距离为4m，试计算输电线略参数，并画出等值电路。解：几何均距3cabcabmDDDD单位长度电阻2405.311Sr导线半径14.3240Sr电阻10011rlrR单位长度电抗0157.0lg1445.01rDxm电抗10011xlxX单位长度电纳6110lg58.7rDbm电纳10011blbB2、双绕蛆娈器型号为SFL-40000，额定电压为121／10.5kV；PK=230kw，Uk％=10.5，Po=57kW，，Io％=2.5，试分别计算该变压器归算到高压侧、低压侧的参数，并画出等值电路解：高压侧参数22224010005.10230NNkTSUPR401005.10230%22NNkTSUUXSUPGNoT22121100057SUSIBNNoT22121100405.2%低压侧参数公式一样，只是UN=10.5kV；也可以根据变比将高压侧参数折算到低压侧———————————————————————————————————————如图所示输电线路，用标幺值计算：1、求：C点发生短路时短路点的短路电流周期分量，冲击电流、冲击电流有效值、短路容量2、求：B点发生短路时短路点的短路电流周期分量3、求：C点发生短路时，流过B点得短路电路周期分量解：基准值：第一段：基准容量MVASB100，基准电压kVUB1151（基准电压=该段平均额定电压，见表3-7）基准电流kAUSIBBB1153100311第二段：基准容量MVASB100（各段基准容量相同）基准电压kVUB3.61（基准电压=该段平