电气工程基础复习题

 电气工程基础第一章绪论1煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能等由自然界提供的能源，称为一次能源；在我们生活中广泛使用的电能则是由一次能源转换而成的，称为二次能源。 2电力网：由各类升降压变电站、各种电压等级的输电线路所组成的整体。电力网的作用是输送、控制和分配电能。3电力系统：由发电机、升降压变压器、各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体4动力系统：由带动发电机转动的动力部分、发电机、升压变电站、输电线路、降压变电站和负荷等环节构成的整体。5.电力网的分类：地方电力网：是指电压等级在35～110kV，输电距离在50km以内的中压电力网。区域电力网：是指电压等级在110~220kV，输电距离在50~300km的电力网。超高压电力网：是指电压等级在330~750kV，输电距离在300~1000km的电力网。6.变电站的分类:枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，它连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，并具有多条联络线路。中间变电站：是指将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起来的变电站。一般汇集2~3个电源，起系统交换功率或使长距离输电线路分段的作用。终端变电站：处于电力网末端的变电站，一般是降压变电站，也称为末端变电站。.7电力网的电压等级及确定原则确定原则：输送功率、输送距离、同系统中电压等级不宜过多或过少，级差不宜过大。用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。国家规定，用户处的电压偏移一般不得超过±5％。发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网上的电压损失变压器的额定电压，分一次绕组和二次绕组。一次绕组的额定电压：降压变压器一次绕组的额定电压与用电设备的相同，等于电网的额定电压；升压变压器一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。二次绕组的额定电压：升、降压变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％；当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％8电力系统的特点：①电能不能大量储存；②过渡过程十分短暂；③电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系；④电力系统的地区性特点较强。9电能质量指标:频率\电压\波形指标要求：我国规定的额定频率值为50Hz，大容量系统允许频率偏差±0.2Hz，中小容量系统允许频率偏差±0.5Hz。35kV及以上的线路额定电压允许偏差±5%；10kV线路额定电压允许偏差±7％。10kV以上波形畸变率不大于4％；380V／220V线路波形畸变率不大于5％。 第二章电力系统的负荷1.电力系统负荷分类：综合负荷：电力系统用户用电设备所消耗电功率的总和。供电负荷：综合负荷和电力网功率损耗之和。发电负荷：供电负荷与厂用电之和。2．负荷曲线：描述某一段时间内用电负荷大小随时间变化规律的曲线。日负荷曲线的定义:描述一天24小时内负荷随时间变化规律的曲线。在图上可以看出：日昀大负荷、日昀小负荷、峰荷、腰荷和基荷。年负荷曲线：描述一年内每月（或每日）昀大有功负荷随时间变化情况的曲线。峰谷差：日昀大负荷Pmax和日昀小负荷Pmin的差值。日用电量Ad：日有功负荷曲线所围成的面积日平均负荷Pav：负荷率km：昀小负荷系数a:两者之间的关系：km、a值愈小，表明负荷波动愈大，发电机的利用率愈差。km和a愈大，负荷特性愈好。采用“削峰填谷”等措施，尽量使得km、a趋近于1。昀大负荷利用时间：若系统始终以昀大负荷运行，经过一段时间后其围成的面积恰好等于曲线所围成的面积，即等于全年的电能消耗量时，则称这一段时间为昀大负荷利用时间。3.负荷特性：反映负荷功率随系统运行参数(电压U或频率f）的变化而变化规律的曲线或数学表达式。分静态特性和动态特性两种。实测系统特性（先调频再调压）：当系统由于有功不足和无功不足因而频率和电压都偏低时，应该首先解决有功功率平衡的问题，因为当系统频率增高时，发电机电势将要增高，系统的无功需求略有减少，频率的提高能减少无功功率的缺额，这对于调整电压是有利的。如果首先去提高电压，就会扩大有功的缺额，导致频率更加下降，因而无助于改善系统运行条件 4.电力系统中的谐波：由于负荷的非线性使电压和电流波形产生畸变，出现各种谐波分量。 谐波含量分为电压和电流两种（针对正弦波）。其中 谐波电压含量（有效值）         谐波电流含量（有效值）    且只与所含各次谐波的有效值有关，与它们的相位无关。 谐波总畸变率：谐波含量与基波分量的比值的百分数，用THD表示。 电压总畸变率电流总畸变率谐波含有率：某次谐波的有效值与基波有效值的比值，记为HR。第n次谐波的电压含有率为。谐波源：含电弧和铁磁非线性设备的谐波源；整流和换流子器件所形成的谐波源。谐波抑制方法：降低谐波源的谐波含量（增加整流器的脉动数、脉宽调制法、三相整流变压器采用Y／Δ或Δ／Y的接线）、在谐波源处吸收谐波电流（无源滤波器、有源滤波器、防止并联电容器组对谐波的放大、加装静止无功补偿装置）、改善供电环境（选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡、谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电、对谐波源负荷由专门的线路供电）。 第三章电力系统主设备元件 1.电流互感器昀大二次电流倍数：在额定负载阻抗下，电流互感器二次可能出现的昀大电流和二次额定电流的壁纸，称为昀大二次电流倍数。昀大二次电流倍数将随铁心界面增加而增加，当电流互感器的二次侧皆有测量仪表时，为保护测量仪表的安全，往往需要对二次可能出现的昀大电流加以限制。减小铁心的截面积降低电流互感器的昀大二次电流倍数是限制二次侧可能出现的昀大电流的常用办法。 2.10%误差倍数：电流误差达到‐10%时的一次电流和一次额定电流的比值。10%误差倍数随负载阻抗的增大而减小。 3.电压互感器与电力变压器的差别。电流互感器与电压互感器的差别。 电压互感器工作时二次侧接近开路，所以电压互感器实质上为一个容量极小的降压变压器，其一次侧绕组远大于二次侧绕组的匝数。电压互感器与电力变压器的主要差别是设计和使用都要以能达到一定精度为前提。在磁路方面电压互感器采用优质的冷轧硅钢片，设计时磁通密度要取得低一些；在使用方面，电压互感器所接负载应根据所欲测量精度来决定，不能用到昀大允许的容量。当有检测单项姐弟故障的需要时，电压互感器需设第三绕组来获取零序电压。 电流互感器工作时其绕组是串接在线路中的，互感器的组在则是串联后接到二次线圈上的仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，所以电流互感器在工作时接近短路状态。运行中电流互感器的二次绕组必须通过仪表接成闭合回路或自行短路。电流互感器工作的另一个特点是：要在很大的范围内保持测量的精度。 4.继电保护要求电流互感器具有较高的10%误差倍数，测量仪表要求电流互感器具有较低的昀大二次电流倍数，他们对互感器的铁心所提的要求截然不同，二者很难统一，因此电流互感器通常设有两个铁心和两个二次绕组。 5.电流互感器的误差直接来源于励磁电流I0。减小误差可以： 1）增大磁路面积，减小磁路长度，缩小气隙 2）增加一次或二次侧绕组的匝数：对电流比相同的互感器，匝数越多准确度越高；对于一次匝数固定的互感器，变比越大的准确度越高 3）降低二次绕组的电阻R2和X2可降低I0 6.励磁电流将随负载阻抗的增加而增加因此负载阻抗增加胡茬增大。误差还与功率因数有关。因此在规定电流互感器的准确度是必须同时给定其负载阻抗及功率因数。 第四章电力系统的接线方式1.用户只能从单方向的一条线路获得电源的电力网成为无备用接线方式的电力网，也成为开式电力网，简称开式网。 2.用户能从两个或以上方向获得电源的电力网成为闭式电力网，简称为闭式网。 3.闭式网中串接有变压器时，就构成了多级电压网，称为为电磁环网。 4.电力网按其职能可分为输电网和配电网。 5.‘N‐1’法则：系统失去任一元件后，对系统的影响能控制在规定的范围内。 6.发电厂或变电所的电气主接线是由发电厂或变电所的所有高压电气设备通过连接线组成的用来接受和分配电能的电路，又称为电器一次接线图或电气主系统。 7.主接线中的断路器和隔离开关正确配置的原则：每回路配置一台断路器QF；断路器两侧 应配置隔离开关。但在发电机侧不用配置隔离开关。 8.电气主接线的基本要求：可靠性：是电力生产的首要任务。灵活性：主接线应能适应于各种工作情况和运行方式，能根据运行情况方便地退出和投入电气设备。经济性：经济合理性。主接线的基本形式分为有汇流母线和无汇流母线。倒闸操作的原则“先通后断”。9．倒闸操作的五防：防止带负荷合隔离开关；防止误粉盒断路器；防止带地线合隔离开关和带电合接地刀闸；防止带地线合断路器；防止误入带电间隔。10.桥型接线中：内桥接线适用于线路较长、主变不易经常切除的情况；外桥接线适用于线路较短、主变压器须经常切除、且有穿越功率的情况。11.电力系统的中性点：指接成星形的三相变压器绕组或者发电机绕组的公共点。分为两类：大电流接地系统（直接接地系统）和小电流接地系统（非直接接地系统）。在小电流接地系统中发生单相接地短路故障时，不会出现电源被短接的现象，因此系统可以带接地故障继续运行（一般允许2个小时），待做好停电准备后再停电排除故障。但是此时非故障相电压升为线电压，会破坏绝缘。因此，在110KV以上的电力系统采用中性点接地运行方式；60KV以下的电力系统采用中性点不接地或者接消弧线圈接地的运行方式。12.消弧线圈采用过补偿方式：采取消弧线圈接地可以使单相接地电流大为减小，时为完全调谐，接地电弧就会自动熄灭，但是电网中性点可能出现谐振出现很高的电位。为调谐度，在欠补偿下（L大，电感电流小于电容电流），当线路出现非全相运行时，中性点电压升高使消弧线圈饱和而致L自动减小，从而出现严重的中性点移位。消弧线圈一般采取过补偿运行方式。第五章电力系统稳态分析1.电力系统潮流计算的任务就是针对具体的电力网络结构，根据给定的负荷功率和电源母线电压，计算网络中各节点的电压和各支路中的功率及功率损耗。2.潮流计算作用：电力网规划设计；电力系统运行（稳态、短路、稳定等）；继电保护、自动装置整定计算。3.电力网的功率损耗：电力网由线路和变压器组成，因此，电力网的功率损耗也由线路的功率损耗和变压器的功率损耗所构成。4.电压损耗电力网中任意两点电压的代数差。5.110kV以上电力网电压损耗电压损耗的计算公式： 6.110kV及以下电压等级的电力网，可忽略电压降落横分量，而将电压损耗的计算公式简化为电压降落的纵分量，若已知线路首端功率和电压，则7.电压偏移：电力网中任意点的实际电压U同该处网络额定电压UN的数值差称为电压偏移。8.电压偏移的大小，直接反映了供电电压的质量。9.电力网环节中的功率传输方向：10.在高压电力网中，一般XR，令R=0，便有，电压降落的纵分量——无功功率，电压降落的横分量——有功功率。11.由于相位差主要由通过电力网环节的有功功率决定，而与无功功率几乎无关。Sinδ0时，P2为正，有功功率从电压相位超前端向电压相位滞后端输送。12.由于，电压的数值差主要由通过电力网环节的无功功率决定，而与有功功率几乎无关。U1U2时，Q2为正，感性无功功率是从电压高的一端向电压低的一端输送；同理，容性无功功率是从电压低的一端向电压高的一端输送。13.负荷频率特性：描述电力系统综合负荷有功功率随频率变化的关系曲线。14.负荷频率调节效应系数kLDᇞP—有功负荷变化量，ᇞf—频率变化量kLD—负荷调节效应系数负荷调节效应系数的标幺值注意：1其值与系统各类负荷的比重和性质有关，一般取值1~3；2不能人为整定发电机组功频特性：描述发电机组输出的有功功率与频率之间关系的曲线。发电机组输出有功功率的大小随频率变化的关系斜率来确定kG的标幺值为ᇞPG—发电机输出有功功率变化量，MWᇞf—频率变化量，HzkG—发电机组的单位调节功率，MW/Hz15.一次调频的概念及特点一次调频：依靠发电机组调速器自动调节发电机组有功功率的输出来调整调率的过程。 一次调频的特点：①只能实现有差调频；②系统