电力工程总复习详解

第一章电力系统的基本概念

1、何谓电力系统、电力网?

电力系统——是由发电机（发电厂）、变压器（变电站）、电力线路及用户组成的。

电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。

动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。

2、电力系统运行有什么特点及要求?

特点：1 电能不能大量储存2 暂态过程非常短促2 与国民经济及日常生活关系密切。要求：1 保证安全可靠的供电（安全）2 保证良好的电能质量（优质）3 良好的经济性（经济）4 提供充足的电能（充足）5 环保问题（环保）

3、我国目前3KV 及以上的电压等级是什么?

我国规定的电力系统额定电压等级（KV）：3、6、10、35、（60）、110、（154）、220、330、500KV

4、电力系统各元件的额定电压是如何确定的?

1 用电设备的额定电压与系统的额定电压相同

2 线路的额定电压：线路额定电压即线路的平均电压(Ua＋Ub)/2 。线路两端都可以接用电设备,而用电设备的容许电压偏移一般为±5%；沿线路的电压降落一般为10%；线路首端电压：Ua=UN(1+5%)；线路末端电压：Ub＝UN (1－5%)；ULN＝（Ua＋Ub）∕2=UN

3 发电机的额定电压：发电机通常接于线路始端，因此发电机的额定电压为线路额定电压的1.05 倍UGN ＝UN（1＋5％）

4 变压器的额定电压：变压器一次侧：额定电压取等同于用电设备额定电压，对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定电压即：U1N＝UGN ＝UN（1＋5％）

二次侧：相当于电源，额定电压取比线路额定电压高5% 。因变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高5%，变压器二次侧额定电压取比线路

额定电压高10%。

6、电力系统的中性点接地方式有哪几种?各应用在哪些场合?

电力系统的中性点接地方式：

一：不接地（小电流接地）1 中性点不接地（中性点绝缘）2 中性点经消弧线圈接地

二：直接接地（大接地电流）：

1 中性点直接接地

110KV 及以上的系统直接接地

60KV 及以下的系统

1）当容性电流超过下列值时采用消弧线圈接地

3~6kV 电力网(接地电流>30A)

10kV 电力网(接地电流> 20A)

35~60kV 电力网(接地电流> 10A)

2）其它情况采用中性点不接地

第二章电力网的参数和等值电路

1、架空输电线路主要由哪些元件构成的?

架空线：导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等

2、输电线路的电气参数有哪几个?分别代表何物理特性?

架空输电线路参数有四个

（1）电阻r0：反映线路通过电流时产生的有功功率损耗效应。

（2）电感L0：反映载流导体的磁场效应。

（3）电导g0：线路带电时绝缘介质中产生的泄漏电流及导体附近空气游离而产生有功功率损耗。

（4）电容C0：带电导体周围的电场效应。

输电线路的以上四个参数沿线路均匀分布。

3、导线型号LGJ-300/40 中各字母和数字代表什么？

×1×2 ×3 ×4 ×5 — ×6/×7

×2×3：表示材料，其中：L 表示铝、G 表示钢、T 表示铜、HL 表示铝合金；

×4：J 表示多股线；×5：J 表示加强型，Q 表示轻型；×6：主要载流部分额定截面积；×7：钢线部分额定截面积

LGJ—300/40 表示载流额定截面积为300、钢线额定截面积为40 的普通钢芯铝线。

４、何为分裂导线? 电力系统采用分裂导线有何作用？

分裂导线：又称复导线，其将每相导线分成若干根，相互间保持一定的距离。但会增加线路电容。

作用：分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增加了导线半径，从而减少了导线电抗。

5、什么是电晕现象，它和输电线路的哪个参数有关？

电晕：强电场作用下导线周围空气的电离现象；与架空线路的电导g0 有关

7、电力变压器主要由哪些部件构成的?

电力变压器主要由线圈和铁芯构成。线圈有初级和次级，初级用漆包线绕成，次级用圆铜条或扁铜条绕成；铁芯是由硅钢片迭成。铁芯和线圈整体浸泡在变压器油箱中。

8、变压器的电气参数有哪几个?分别代表何物理特性?

1.电阻：变压器的电阻是通过变压器的短路损耗Pk，其近似等于额定总铜耗PCu。

2.电抗：在电力系统计算中认为，大容量变压器的电抗和阻抗在数值上接近相等。

3.电导：变压器电导对应的是变压器的铁耗，近似等于变压器的空载损耗。

4.电纳：在变压器中，流经电纳的电流和空载电流在数值上接近相等。

10、形成一个电力网有名制等值电路的基本步骤是什么?

①选取基本级（一般选最高电压等级）

②确定变比K

变压器变比K 值的选取变压器实际的变比

平均额定变比

③参数的归算

准确归算：采用变压器实际额定变比

近似归算：采用平均额定变比

11、电力系统计算时采用标么制有何优点?

标幺制的优点：计算结果清晰、简化计算、便于迅速判断计算结果的正确性。特别是：三相交流系统在三相对称运行时，三相功率与单相功率的标幺值相等，线电压与相电压的标幺值

相等，便于电力系统运行分析。

第三章简单电力系统的分析与计算

1、什么是电压损耗、电压降落、电压偏移、输电效率？

电压损耗：指线路始末两端电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：

电压降落：指线路始末两端电压的相量差。为相量。

电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。为数值。标量以百分值表示：输电效率：指线路末端输出有功功率与线路始端输入有功功率的比值，以百分数表示：

第四章电力系统有功功率的平衡及频率调整

1、电力系统的一次调频、二次调频和三次调频有什么区别？

一次调频率由系统中的所有发电机组分担，依靠调速器完成，只能做到有差调整；二次调频由系统中的调频发电机组承担，依靠调频器完成，可做到无差；三次调频由系统中所有按给定负荷曲线发电的发电机组分担

2、什么叫电力系统有功功率平衡?其备用考虑哪几方面的备用?

正常情况下，电力系统中任一瞬间的频率在全系统是一致的。系统频率决定于机组的转速。而发电机的转速决定于原动机（如汽轮机）输入机械功率和发电机的输出电磁功率，而电磁功率应时刻与系统中的有功功率负荷及其损耗相等的，我们称之为有功功率的平衡。

按作用分：按其存在形式分：(1) (2)热备用(3) (4)冷备用

(1)负荷备用：满足负荷波动、计划外的负荷增量2%~5%

(2)事故备用：发电机因故退出运行而预留的容量5%~10%

(3)检修备用：发电机计划检修4%~5%

(4)国民经济备用：满足工农业超计划增长3%~5%

3、何谓电力系统负荷的有功功率—频率静特性?何谓有功功率负荷的频率调节效应?

当频率偏离额定值不大时，负荷有功－频率静态特性可用一条近似直线来表示。

负荷的频率调节效应，表示负荷随频率变化。是一定频率下负荷随频率变化的变化率

6、以离心飞摆式自动调速系统为例,试分别说明一、二次调频的基本原理。

一次调频：由发电机调速器进行，是有差调节；

二次调频：由发电机调频器进行，是无差调节；

第五章电力系统无功功率的平衡及电压的调整

1、电力系统的无功电源有哪些？

发电机、电容器、调相机、静止补偿器

2、何谓电力系统的电压中枢点？通常选什么母线作为电压中枢点？电压中枢点的调压方式有哪几种？其要求？

电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电压水平的节点（母线）

（1）大型发电厂的高压母线；（2）枢纽变电所的二次母线；（3）有大量地方性负荷的发电厂母线。

调压方式：逆调压、顺调压和常调压。

逆调压：对于供电线路较长，负荷波动较大的网络，考虑在最大负荷时线路上的电压损耗增加，这时适当提高中枢点电压以补偿增大的电压损耗，比线路UN高5％（即1.05UN）；最小负荷时线路上电压损耗减小，降低中枢点电压为UN。

顺调压：负荷变动小，供电线路不长，在允许电压偏移范围内某个值或较小的范围内，最大负荷时电压可以低一些，但≥1.025UN，小负荷时电压可以高一些，但≤1.075UN。

常调压（恒调压）：负荷变动小，供电线路电压损耗也较小的网络，无论最大或最小负荷时，只要中枢点电压维持在允许电压偏移范围内某个值或较小的范围内（如1.025UN~1.05UN），就可保证各负荷点的电压质量。这种在任何负荷情况下，中枢点电压保持基本不变的调压方式。

3、当电力系统无功不足时，是否可以只通过改变变压器的变比调压？为什么？

否：只有当系统无功功率电源容量充足时，用改变变压器变比调压改变变压器变比调压才能奏效。

当系统无功功率不足时，首先应装设无功功率补偿设备。

4、电力系统主要有哪几种调压措施？

（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压VG；

（2）改变变压器的变比k1、k2；

（3）改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△V 变化；

（4）改变网络参数R+jX（主要是X），改变电压损耗△V。

第六章电力系统短路电流计算

1、什么叫短路？短路的类型有哪些？造成短路故障的原因是什么？短路有什么危害？

短路:指一切不正常的相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。○1 三相短路f(3)、○2 两相短路接地f(1,1)、○3 两相短路f(2)、○4 单相短路f(1)

①绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路。

②恶劣天气：雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等。

③人为误操作，如运行人员带负荷拉刀闸，线路或设备检修后未拆除地线就加上电压引起短路。

④挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。

(1)损坏设备：设备发热增加，若短路持续时间较长，可能使设备过热甚至损坏;由于短路电流的电动力效应，导体间还将产生很大的机械应力，致使导体变形甚至损坏。

(2)电压大幅度下降，对用户影响很大。

(3)破坏系统稳定：当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电机可能失去同步，破坏系统运行的稳定性，造成大面积停电，这是短路最严重的后果。

(4)干扰通信：发生不对称短路时,三相不平衡电流会在相邻的通讯线路感应出电动势,影响通讯.

2、什么叫无限大功率电源？它有什么特征？

在此电路中假设电源电压幅值和频率均为恒定。这种电源称为无限大功率电源。

1）电源功率为无限大时，外电路发生短路(—种扰动)引起的功率改变对于电源来说是微不足道的，因而电源的电压和频率(对应于同步电机的转速)保持恒定；

2)无限大功率电源可以看作是由无限多个有限功率电源并联而成，因而其内阻抗为零，电源电压保持恒定。

3、电力系统产生最大短路电流的条件是什么？什么是冲击短路电流？它出现在短路后什么时刻？什么是短路全电流最大有效值？它们与短路电流周期分量有效值是什么关系？

产生最大短路短路全电流的条件

非周期电流有最大初值的条件应为：

1）短路前电路空载（Im=0),

2）短路回路为纯电感回路（X>>R），一般电力系统中，短路回路的感抗比电阻大得多故可近似认为 90

3）短路发生时，电源电势过零（α＝0）

短路冲击电流指短路电流最大可能的瞬时值，用表示。在短路发生后约半个周期时出现。短路全电流最大有效值

短路电流周期分量有效值

第七章发电厂、变电所一次系统

1、什么是一次电气设备？什么是二次电气设备？

电气一次设备：直接生产、输送和分配电能的设备。

主要包括：发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。

电气二次设备：对一次电气设备设备的工作运行进行监视、控制、测量、保护的设备。

主要包括：仪表、继电器、自动控制设备、信号设备等。

2、什么是电气主接线？对它有哪些基本要求？

电气主接线：是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。（一次接线、电气主系统）

基本要求

1可靠性电气接线必须保证用户供电的可靠性，应分别按发电厂、变电站及各类负荷的重要性程度安排相应可靠程度的接线方式。

2灵活性电气系统接线应能适应各种可能运行方式的要求，并可以保证能将符合质量要求的电能送给用户

3经济性最少的投资与最低的年运行费。1节省一次投资2占地面积小3电能损耗少

4运行方便——接线力求简明清晰、简化运行操作

5具有扩建的可能性——预留备用出线回路和备用容量

3、主母线和旁路母线的作用分别是什么？母线为什么要涂漆？各相涂何颜色？

母线：汇流、分配电能。使接线简单，便于扩建。

旁路母线作用：检修出线断路器时可不中断出线供电。

母线上明显的相序标志，将会给运行带来方便，母线安装完后，为了表示带电体及便于识别相序，提高母线散热系数和改善母线冷却条件以及防止腐蚀延长使用寿命，母线要涂不同颜色的相色漆，来区别和表示不同的相序。

三相交流母线涂漆的颜色应为L1相为黄色、L2相为绿色，L3相为红色。

4、主接线的基本形式有哪几种？

有母线类型:如单母线,单母线分段,单母线分段带旁路;双母线,双母分段,双母线带旁路;3/2断路器接线等

无母线类型，如桥式、角形、单元接线等

5、断路器和隔离开关的作用分别是什么？隔离开关与断路器配合使用时应遵循什么操作原则？

断路器：用来接通与切断电路中的负荷电流与故障短路电流。任何出线和进线必须有断路器。隔离开关：其作用是利用其可见断口隔离电压，使停电设备与带电设备隔离，以保证人身及设备工作的安全。

一般在连接设备间都配置隔离开关隔离开关遵循“先通后断”的原则或等电位下操作

严禁在未断开断路器的情况下，拉合隔离开关

6、内桥接线和外桥接线各有什么特点？

内桥接线特点：

1）线路发生故障时，仅故障线路的断路器跳闸，其余三条支路可继续工作，并保持相互间

的联系。

2）变压器故障时，联络断路器及与故障变压器同侧的线路断路器均自动跳闸，使未故障线路的供电受到影响，需经倒闸操作后，方可恢复对该线路的供电。

3）线路运行时变压器操作复杂。

外桥接线特点：

1）变压器发生故障时，仅跳故障变压器支路的断路器,其余支路可继续工作，并保持相互间的联系。

2）线路发生故障时，联络断路器及与故障线路同侧的变压器支路的断路器均自动跳闸，需经倒闸操作后，方可恢复被切除变压器的工作。

3）线路投入与切除时，操作复杂，影响变压器的运行。

7、某110kv 变电站，装有两台主变压器，高压侧110kv 进线2 回，低压侧10kv 出线10 回。若高压侧采用外桥接线，低压侧采用单母线分段带旁路接线，试画出该变电站的电气主接线图。

8、若上题的高压侧进线4 回，采用双母线接线，其它不变。试画出其变电站的电气主接线图。

9、电压互感器和电流互感器的作用是什么？它们在一次电路中如何连接？

（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。

（2）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。

电压互感器：一次绕组并联在高压回路中，而且匝数较多。

电流互感器：一次绕组串联在电路中，并且匝数很少。

10、电压互感器和电流互感器的基本工作原理，与电力变压器有什么相同的方面和不同的方面？

互感器的工作原理和变压器相似。

电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。

电压互感器一、二次绕组电压之比称为电压互感器的额定互感比。

原理相同，用处不同，互感器是用来做二次侧测量使用，变压器是作为电源。

11、为什么电流互感器的二次电路在运行中不允许开路？电压互感器的二次电路在运行中不允许短路？

电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。二次绕组的感应电势为尖顶的非正弦波，其峰值高达上万伏，危害人身安全和二次设备的绝缘。

电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备。

第八章发电厂和变电所的二次系统

1、继电保护装置的基本任务是什么？

(1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

(2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件(例如有无经常值班人员)，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。

3、继电保护装置的基本组成是什么？

一般由测量部分、逻辑部分和执行部分组成

4、试简要说明电力线路定时限过电流保护的工作原理。

在每一线路的电源端均装设断路器和保护装置，在正常运行全线路最大负荷电流情况下，此电流小于保护的动作电流，定时限过电流保护不动作。过电流保护的选择性是由各保护装置具有不同的动作时间来保证的。

各保护装置的动作时间大小是从用户到电源逐级增加的，越靠近电源侧，过电流保护的动作时间越长，各保护装置动作时间都是分别固定的，而与短路电流的大小无关。

5、电力变压器一般配备什么保护？

a.瓦斯保护：针对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低而装设，反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。

b. 差动保护。

c.电流和电压保护：根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现保护的方式有：过电流保护、低电压起动的过电流保护。

d.过负荷保护

e.过励磁保护

第九章电力系统的稳定性

1、什么是电力系统的静态稳定？什么是电力系统的暂态稳定？

静态稳定：电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，自动恢复到初始运行状态的能力。

暂态稳定：指电力系统在某个运行情况下突然受到大的干扰后，能否经过暂态过程达到新的稳态运行状态的能力。

2、单机对无限大系统的功－角特性方程是什么？

3、静态稳定的实用判据是什么？什么情况下静态稳定？什么情况下不稳定？

静态稳定静态不稳定

4、什么是静态稳定储备系数？

正常运行时，Kp≥15—20%；事故运行方式下：Kp≥10%

6、提高电力系统静态稳定运行的措施有哪些？

1 采用自动调节励磁装置

2 减少元件的电抗1）采用分裂导线2）提高线路额定电压等级3）采用串联电容补偿

3 改善系统的结构和采用中间补偿设备

4 提高系统的运行电压

7、提高电力系统暂态稳定运行的措施有哪些？

1、故障的快速切除和自动重合闸装置

2、提高发电机输出的电磁功率1) 对发电机施行强行励2）电气制动3）变压器中性点经小电阻接地

3、减少原动机输出的机械功率1）快速关气门2）切机