华大电气工程导论复习

1、电气工程概念：电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用的科学技术，以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术2、电气工程学科的五个分学科:电力系统及其自动化技术电机与电器及其控制技术高电压与绝缘技术电力电子技术电工新技术3、（1）开关电器用途与区别：1断路器：电力网正常工作和发生故障时关合和开断电路。2隔离开关：将高压设备与电源隔离，以保证检修工作人员的安全。3熔断器：电路发生故障或短路时,依靠熔件的熔断来开断电路。4低压控制电器：接通和分断低压交、直流的控制电路。（2）开关电器技术参数1额定电压：额定电压是指开关电器设计时所采用的标称电压。2额定电流：开关电器在额定频率下能长期通过而各个金属部分和绝缘部分的温升不超过长期工作时最大容许温升的最大标称电流。3额定短时耐受电流（热稳定电流）：额定短时耐受电流是高压开关电器在规定时间内能够通过而其温升不超过规定条件的最大标称电流，主要反映开关电器承受短路电流热效应的能力。4额定峰值耐受电流：额定峰值耐受电流是指开关电器在规定条件下能够通过，而不发生机械损坏的最大标称电流，主要反映开关电器承受短路电流电动力效应的能力。4、真空断路器概念：利用真空作为触头间的绝缘与灭弧介质的断路器称为真空断路器真空断路器优点：真空断路器要求操动机构提供的能量小，电弧电压低，能量小，开断时触头损耗小，灭弧效果很好，允许频繁操作，触头的行程小，动作速度快。真空断路器触头类型：圆盘形触头（结构简单、易于制造；只能在不大的电流下维持电弧为扩散型，用于开断电流要求不大的真空开关和真空接触器上）、横向磁场触头、纵向磁场触头触头材料特点：耐弧性能好、截断电流小、抗熔焊性能好、含气量低真空断路器屏蔽罩作用：（1）有效地防止金属蒸气喷溅到绝缘外壳的内表面，避免内表面绝缘性能下降。（2）屏蔽罩可使交流电流过零时，灭弧室内剩余的金属蒸气和导电粒子径向快速地扩散到屏蔽罩上冷却、复合和凝结，有利于电流过零后弧隙介质强度的提高。（3）提高触头间绝缘强度。5、波纹管：液压成型波纹管，工作行程为自由长度的20%-30%，寿命为数万次薄片焊接成型波纹管，工作行程为自由长度的60%以上，寿命为几百万次6、变压器损耗Σp变压器效率η7、变压器分类8、三相变压器的磁路结构三相组式变压器三相芯式变压器9、钟时序法三相变压器和三相变压器组可以连接成星形、三角形和曲折形。对应于高压和低压侧分别用Y、D、Z和y、d、z来表示。当有中性点引出时，用YN、ZN和yn、zn表示。一、二次侧感应的相、线电压总是相差30度的倍数。若规定高压侧绕组的某感应线电压相量始终指向钟表的12点，则低压侧绕组所对应的感应线电压相量所指的小时数就称为标号。（钟时序法）10、变压器并联运行条件：（1）各台变压器的一、二次侧的额定电压相同，变压器连接组的标号相同。（2）各台变压器的阻抗电压相对值相等，各变压器的短路阻抗幅角相等。11、我国制定的容量配合标准：按高压、中压、低压顺序有100/100/100、100/50/100、100/100/50（以变压器额定容量百分数表示）三种，二、三次绕组一般不能同时满载运行。12、自耦变压器优缺点：优点：用料省，体积小，效率高，造价低；缺点：自耦变压器变比的减小会使自耦变压器的短路阻抗值减小，短路故障电流增大。13、电流互感器（TA）电流互感器工作原理图使用注意事项（1）电流互感器二次侧绕组绝对不允许开路。（2）电流互感器的二次侧绕组和外壳必须可靠接地，以防止因绝缘击穿而危害人身安全电压互感器(TV)电压互感器按工作原理可分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器。电压互感器工作原理图使用注意事项：（1）电压互感器的二次侧绕组绝对不允许短路。（2）电压互感器的二次侧绕组和铁芯必须可靠接地。（3）电压互感器的二次侧负载不易接太多，以免降低负载阻抗，影响测量准确性。14、电力电容器的用途：应用在电力系统中的电容器称为电力电容器，其基本功能是存储电能（电荷），可用来实现对电网的无功补偿（限制功率因数下降）、滤除高次谐波（限制高次谐波电流）等功能，对提高电能质量、提高电网运行的经济性、可靠性有重要的作用。性能指标：损耗正切角tanδ（tanδ=P/Q)；自放电时间常数T（T=RC）；耐压性和比特性。耐压性和比特性：电力电容器出厂前必须经过各种测试，其中极间耐压试验和极对壳耐压试验十分重要，其性能的好坏将直接影响到投入运行后电容器的可靠性和安全性。比特性是表征电力电容器质量与容量关系的一个参数，单位为kg/kvar。15、并联电力电容器的补偿原理：电力系统中的感性负载较大时，会使母线上的电流滞后电压一定的电角度φ,称之为功率因数角。φ角的增大会增加系统的无功功率，造成电力系统及用户设备容量的浪费。采用并联电力电容器可以提高功率因数、降低线路损耗。16、雷闪放电与过电压：雷闪过电压：发生雷闪时，除了会产生直击雷过电压之外，还会在输电线路中出现感应过电压，这两种过电压均会对输电线路和电力设备造成危害。避雷装置：避雷装置是一种接地良好的导电装置，可用来保护物体免遭雷击，它主要由引雷装置、接地装置和连接它们的引下线组成。按照引雷装置的形式，避雷装置可分为避雷针、避雷线和避雷带。A2I1I接负荷2U1U接负荷V避雷器：避雷器实质上是一种放电器，可优先于被保护电器放电动作，限制由线路传来的雷电冲击电压和操作过电压，完成保护后迅速恢复原来对地绝缘的状态，准备下次保护动作，同时使系统恢复正常工作状态。17、避雷器的伏秒特性:指避雷器的绝缘介质在不同幅值冲击电压作用下，冲击电压值与放电时间之间的关系曲线，它是综合衡量避雷器保护效果的重要依据。18、电抗器的作用：用于实现电力系统和工业用户的限流、无功补偿、移相等功能，对提高电能质量、提高电网运行的可靠性、降低系统的故障具有重要的意义。消弧线圈：是一个带有铁芯的电感线圈，也称为中性点接地的电抗器。对于中性点不接地的电力系统，若短路电容电流过大，通常需要装设接地消弧线圈，用来补偿输电系统对地故障时的容性电流。消弧线圈的补偿原理：当C相发生弧光接地时，消弧线圈将产生感性电流，由相量图可以看出，该电流可以全部或部分抵消导线对地电容产生的电流，破坏了弧光持续放电的条件，提高了供电系统的可靠性。一极故障接地相量图中性点不接地系统示意图19、电机分类：按照电机的用途分类：可分为发电机、电动机和控制电机。按照电机的电流类型分类：可以分为直流电机和交流电机，其中交流电机可以分为同步电机和异步电机。按照电机的相数分类：可以分为单相电机和多相电机，如单相交流电机和最常见三相电机。按照电机的大小尺寸、容量分类：有大、中、小和微型电机。20、直流电机的励磁方式：分为永磁体励磁、电机本体励磁（并励、串励和复励）、其他电源励磁三种。直流电机优良的动态性能：，直流电机的电磁转矩与电枢电流、每极磁通成正比关系，电磁转矩随电流线性变化，因此具有良好的动态性能（调速性能）。CCCACCBCCAACBBCABCABCBIAI消弧线圈EI1I1IAIBIAUBUEICUACUBCU1I21、他励发电机的负载特性和外特性：负载特性:发电机n为常值，I0A时，发电机端电压U与励磁电流之间的函数关系。外特性:发电机当n为常值，If为常值时,发电机电压U与输出电流I之间的函数关系。22、他励直流电动机的调速：（1）串电阻调速优点：实现简单，适用于低速短时运行的拖动装置。缺点：机械特性软，静差率大；转速调节范围小，只能低于额定转速调节；串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。（2）调压调速优点：机械特性硬度不变；励磁电流额定时，可实现恒转矩调速；调速范围宽，可实现无级调速；调速过程能量损耗小。缺点：需要调压电源；只能低于额定转速调节；随电压降低静差率增大；串接电阻消耗功率；只能实现有级调速。（3）弱磁调速（恒功率调速）优点：控制方便，调速平滑，经济性好。缺点：调速范围窄，受电机机械强度和换向火花的限制，转速不可太高；此外还要防止电机飞车的现象发生。23、异步电机优缺点：优点：结构简单、价格低廉、运行可靠、效率较高、维修方便。缺点：不能低成本的实现平滑调速，必须从电网吸收滞后电流，使电网功率因数降低。异步电机的运行方式与转差率的关系：转差率s：旋转磁场的转速n1与转子转速n的差值与同步速度n1的比值。S=(n1-n)/n1可根据转差率来判断异步电机的运行状态。1电动机运行状态：0s12发电机运行状态:-∞s03电磁制动运行状态:在外力的作用下，转子转速与旋转磁场方向相反，s1。24、同步电机有三种运行方式：发电机、电动机和调相机。电枢反应：电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。类型又可分为去磁和增磁。电枢磁动势作用在交轴上为交轴电枢反应；电枢磁动势作用在直轴上为直轴电枢反应。同步发电机外特性：对感性负载去磁，对容性负载增磁。功角的概念：表示发电机的励磁电势和端电压之间相角差。25、电力系统概念：由这些生产、变换、传送、分配、消耗电能的电气设备(发电机、变压器、电力线路及各种用电设备等)联系在一起组成的统一整体就是电力系统。26、新能源：新能源发电主要有风能发电、太阳能发电、地热能发电、潮汐能发电等。27、电力网的结构电力网由输电网和配电网组成。输电网主要是将远离负载中心的发电厂的大量电能经过变压器升高电压，通过高压输电线，送到邻近负载中心的枢纽变电站。配电网可分为高压、中压和低压配电网。高压配电网的电压一般为35～110kV或更高，中压配电网的电压一般为6～20kV，它们将来自变电站的电能分配到众多的配电变压器，以及直接供应中等容量的用户，低压配电网的电压为380/220V，用于向数量很大的小用户供电。28、电网基本结构：放射式a链式b环式c多电源环式d串链式e干线式f网格式g29、变电站的主要设施：a)配电装置：是交换功率和汇集、分配电能的电气装置的组合设施（母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器等）；b)电力变压器：是变换电压的设备，它连接着不同的电压的配电装置，习惯称为变电站的主变压器；c)控制、测量、信号、保护和自动装置：是保证电气设备安全运行的监控和保护手段；d)通信设施：有微波通信、载波通信和光纤通信等；e)补偿装置：电力网内无功功率要求就地平衡，为了平衡变电站供电范围内的无功功率，在变电站内装设并联电容器组或同步调相机；为了补偿远距离输电线路的充电功率，需要在变电站内装设并联电抗器；为了增强系统稳定性，提高线路输电能力，优势还需要再变电站中装设串联电容器组。30、直流输电的特点：1、直流架空线路结构简单（只需两根导线）、造价低、损耗小；2、电缆耐受直流电压的能力比交流电压约高3倍以上；3、直流输电本身无交流输电的稳定性问题4、采用直流输电可实现电网间的非同步互联，不增加被联电网的短路容量，被联电网可以是不同频率或非同步独立运行，增强了电网的独立性和可靠性，运行管理也方便；5、利用直流输电的快速控制，可改善交流系统的运行性能；6、直流输电采用大地为回路，直流电流向电阻率很低大地深层流去，可很好地利用大地这个导体；7、直流输电换流站比交流输电的变电站增加了换流装置及相关的配套设备。31、电力系统的负载分类：异步电动机负载、电热负载、整流负载、照明负载。（按行业用电的特点分为工业负载、农业负载、交通运输业负载、人民生活用电负载等）32、电力系统分析内容:稳态分析、故障分析、暂态分析稳态分析的主要方法:潮流计算；故障分析的主要内容:短路电流计算；电力系统暂态分析包括：电磁暂态过程分析和机电暂态过程分析。电磁暂态过程分析:主要研究电力系统故障和操作过电压及谐振过电压，一次与二次系统相互作用的控制暂态过程，电力电子设备的快速暂态过程，变压器、断路器等高压电气设备和输电线路的绝缘配合及过电压保护的选择，降低或限制电力系统过电压技术措施的制定，以及为电力电子控制设备的设计提供依据等。机电暂态过程分析:主要研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。33、电力