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一、電力系統的構成

一個完整的電力系統由分布各地的各種類型的發電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產、電壓變換、電能的輸配及使用。

二．電力網、電力系統和動力系統的劃分

電力網：由輸電設備、變電設備和配電設備組成的網絡。

電力系統：在電力網的基礎上加上發電設備。

動力系統：在電力系統的基礎上，把發電廠的動力部分（例如火力發電廠的鍋爐、汽輪機和水力發電廠的水庫、水輪機以及核動力發電廠的反應堆等）包含在內的系統。

三．電力系統運行的特點

一是經濟總量大。目前，我國電力行業的資產規模已超過2萬多億，占整個國有資產總量的四分之一，電力生產直接影響著國民經濟的健康發展。

二是同時性，電能不能大量存儲，各環節組成的統一整體不可分割，過渡過程非常迅速，瞬間生產的電力必須等于瞬間取用的電力，所以電力生產的的發電、輸電、配電到用戶的每一環節都非常重要。

三是集中性，電力生產是高度集中、統一的，無論多少個發電廠、供電公司，電網必須統一調度、統一管理標準，統一管理辦法;安全生產，組織紀律，職業品德等都有嚴格的要求。

四是適用性，電力行業的服務對象是全方位的，涉及到全社會所有人群，電能質量、電價水平與廣大電力用戶的利益密切相關。

五是先行性，國民經濟發展電力必須先行。

四、電力系統的額定電壓

電網電壓是有等級的，電網的額定電壓等級是根據國民經濟發展的需要、技術經濟的合理性以及電氣設備的制造水平等因素，經全面分析論證，由國家統一制定和頒布的。

我們國家電力系統的電壓等級有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。隨著標準化的要求越來越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。供電系統以10 kV、35 kV、為主。輸配電系統以110 kV以上為主。發電機過去有6 kV與10 kV兩種，現在以10 kV為主，低壓用戶均是220/380V。

用電設備的額定電壓和電網的額定電壓一致。實際上，由于電網中有電壓損失，致使各點實際電壓偏離額定值，為了保證用電設備的良好運行，顯然，用電設備應具有比電網電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。發電機的額定電壓一般比同級電網額定電壓要高出5%，用于補償電網上的電壓損失。

變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當變壓器接于電網末端時，性質上等同于電網上的一個負荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網一致，當變壓器接于發電機引出端時(如發電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應與發電機額定電壓相同。對于二次繞組，考慮到變壓器承載時自身電壓損失(按5%計)，變壓器二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高5%，當二次側輸電距離較長時，還應考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時，二次繞組額定電壓應比電網額定電壓高10%。

五、電力系統的中性點運行方式

在電力系統中，中性點直接接地或中性點經小阻抗（小電阻）接地的系統稱為大電流接地系統，中性點不接地或中性點經消弧線圈接地的系統稱為小電流接地系統。中性點的運行方式主要取決于單相接地時電氣設備絕緣要求及供電可靠性。

各種運行方式優缺點比較

中性點直接接地方式：當發生一相對地絕緣破壞時，即構成單相短路，供電中斷，可靠性降低。但是，該方式下非故障相對地電壓不變，電氣設備絕緣水平可按相電壓考慮。我們國家的220V/380V和110KV以上級系統，都采用中性點直接接地，以大電流接地方式運行。

中性點不接地或經消弧線圈接地方式：當發生單相接地故障時，線電壓不變，而非故障相對地電壓升高到原來相電壓的√3倍，供電不中斷，可靠性高。我們國家的10KV和35KV系統，都采用中性點不接地或經消弧線圈接地，以小電流接地方式運行。

  

六、供電質量

決定用戶供電質量的指標為電壓、頻率和可靠性。

1．電壓

理想的供電電壓應該是幅值恒為額定值的三相對稱正弦電壓。由于供電系統存在阻抗、用電負荷的變化和用電負荷的性質等因素，實際供電電壓無論是在幅值上、波形上還是三相對稱性上都與理想電壓之間存在著偏差。

（1）電壓偏差：電壓偏差是指電網實際電壓與額定電壓之差，實際電壓偏高或偏低對用電設備的良好運行都有影響。

國家標準規定電壓偏差允許值為：

a、35千伏及以上電壓供電的，電壓正負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的±10%；

b、10千伏及以下三相供電的，電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

c、220伏單相供電的，電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。

計算公式

電壓偏差(％)＝(實際電壓一額定電壓)／額定電壓，最后乘以100％

（2）電壓波動和閃變：在某一時段內，電壓急劇變化偏離額定值的現象稱為電壓波動。當電弧爐等大容量沖擊性負荷運行時，劇烈變化的負荷電流將引起線路壓降的變化，從而導致電網發生電壓波動。由電壓波動引起的燈光閃爍，光通量急劇波動，對人眼腦的刺激現象稱為電壓閃變。

國家標準規定對電壓波動的允許值為：

10KV及以下為2.5%

35至110KV為2%

220KV及以上為1.6%

（3）高次諧波：高次諧波的產生，是非線性電氣設備接到電網中投入運行，使電網電壓、電流波形發生不同程度畸變，偏離了正弦波。

高次諧波除電力系統自身背景諧波外，主要是用戶方面的大功率變流設備、電弧爐等非線性用電設備所引起。高次諧波的存在降導致供電系統能耗增大、電氣設備絕緣老化加快，并且干擾自動化裝置和通信設施的正常工作。

（4）三相不對稱：三相電壓不對稱指三個相電壓的幅值和相位關系上存在偏差。三相不對稱主要由系統運行參數不對稱、三相用電負荷不對稱等因素引起。供電系統的不對稱運行，對用電設備及供配電系統都有危害，低壓系統的不對稱運行還會導致中性點偏移，從而危及人身和設備安全。

電力系統公共連接點正常運行方式下不平衡度國家規定的允許值為2％，短時不得超過4％，單個用戶不得超過1．3％。

2．供電頻率允許偏差

電網中發電機發出的正弦交流電每秒中交變的次數稱為頻率，我國規定的標準頻率50HZ.

我國國標規定，電力系統正常頻率偏差允許值為±0.1Hz，實際執行中，當系統容量小于300Mv時，偏差值可以放寬到±0.5Hz。

3．供電可靠率

供電可靠率是指供電企業某一統計期內對用戶停電的時間和次數，直接反映供電企業的持續供電能力。

供電可靠率反映了電力工業對國民經濟電能需求的滿足程度，已經成為衡量一個國家經濟發達程度的標準之一；供電可靠性可以用如下一系列年指標加以衡量：供電可靠率、用戶平均停電時間、用戶平均停電次數、用戶平均故障停電次數等。

國家規定的城市供電可靠率是99．96/100。即用戶年平均停電時間不超過3.5小時；

我國供電可靠率目前一般城市地區達到了3個9（即99.9%）以上，用戶年平均停電時間不超過9小時；重要城市中心地區達到了4個9

（即99.99%）以上，用戶年平均停電時間不超過53分鐘。

計算公式

供電可靠率（%）=8760（年供電小時）-年停電小時/8760最后乘以100%

用電負荷分類

用電負荷：用戶的用電設備在某一時刻實際取用的功率的總和。

電力負荷分類的方法比較多，最有意義的是按電力系統中負荷發生的時間對負荷分類和根據突然中斷供電所造成的損失程度分類。

按時間對負荷分類

1、高峰負荷：是指電網或用戶在一天時間內所發生的最大負荷值。一般選一天24小時中最高的一個小時的平均負荷為最高負荷，通常還有1個月的日高峰負荷、一年的月高峰負荷等。

2、最低負荷：是指電網或用戶在一天24小時內發生的用電量最低的負荷。 通常還有1個月的日最低負荷、一年的月最低負荷等。

3、平均負荷：是指電網或用戶在某一段確定時間階段內的平均小時用電量。

按中斷供電造成的損失程度分類

1、一級負荷：突然停電將造成人身傷亡或引起對周圍環境的嚴重污染，造成經濟上的巨大損失，如重要的大型設備損壞，重要產品或重要原料生產的產品大量報廢，連續生產過程被打亂，需要很長時間才能恢復生產；以及突然停電會造成社會秩序嚴重混亂或在政治上造成重大不良影響，如重要交通和通信樞紐、國際社交場所等的用電負荷。

2、二級負荷：突然停電將在經濟上造成較大損失，如生產的主要設備損壞，產品大量報廢或減產，連續生產過程需較長時間才能恢復；以及突然停電會造成社會秩序混亂或在政治上造成較大影響，如交通和通信樞紐、城市主要水源，廣播電視、商貿中心等的用電負荷。

3、三級負荷：不屬于一級和二級負荷者。

七、變電所

變電所是聯接電力系統的中間環節，用以匯集電源，升降電壓和分配電力。

變電所的主接線

變電所的主接線是電氣設備的主體，由其把發電機、變壓器、斷路器、隔離開關等電氣設備通過母線、導線有機的連接起來，并配置各種互感器、避雷器等保護測量電器，構成匯集和分配電能的系統。

變電所主接線的形式與變電所設備的選擇、布置、運行的可靠性和經濟性以及繼電保護的配置都有密切的關系，它是變電所設計的重要環節。在擬定變電所主接線方案時，應滿足可靠、簡單、安全、運行靈活、經濟合理、操作維護方便和適應發展等基本要求。

八、電源

電源主要由發電機產生，目前世界上的發電方式主要有火力發電、水力發電和核電。其它小容量的有風能、地熱能、太陽能、潮汐等。

1、火電：利用煤、石油和天然氣等化石燃料所含能量發電的方式統稱為火力發電。

按發電方式，火力發電分為燃煤汽輪機發電、燃油汽輪機發電、燃氣——蒸汽聯合循環發電和內燃機發電等。

火力發電廠簡稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化學能生產電能的工廠。火電廠主要組成為:

(1)、鍋爐及附屬設備，確保燃料的化學能轉化為熱能。

(2)、汽輪機及附屬設備，確保熱能變為機械能。

(3)、發電機及勵磁機，確保機械能變為電能。

(4)、主變壓器，把電能提升為高壓電輸送給輸電線路。

火力發電的優勢是：早期建設成本低，發電量穩定，一年四季均勻生產，所以在世界各國的電力生產中都占主要地位，一般在70%左右。

火力發電的缺點是：所用的煤、油、氣等是不可再生資源，雖然儲量多，始終會枯竭，污染嚴重。

一方面是煤炭資源豐富，二一方面是其它資源轉換為油、氣、化學能等成本高,我們國家火電是以煤電為主，油、氣、化學能等火電是限制性的計劃性發展。

2、水電：水力發電是利用循環的水資源進行,主要利用階梯交接、河流落差大的優勢,以產生強大的水能動力,用于發電,屬于生態環保發電類型。

水電最大的優勢是：環保、發電成本低、調峰能力強（可以根據負荷隨時調整發電量）。

水力發電的缺點是前期建設成本高、時間長，年發電量不均勻，所以一般水電發電量只能占總量的30%左右及以下。

水力發電廠根據水力樞紐布置不同,主要可分為堤壩式、引水式、混合式等。主要由擋水建筑物(大壩)、泄洪建筑物(溢洪道或閘)、引水建筑物(引水渠或隧洞，包括調壓井)及電站廠房(包括尾水渠、升壓站)四大部分組成。

3、核電：核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產生大量的電能，每千瓦時電能的成本比火電站要低20%以上。核電站還可以大大減少燃料的運輸量。例如，一座100萬千瓦的火電站每年耗煤三四百萬噸，而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四十噸，運輸量相差1萬倍。

核電的另一個優勢是干凈、無污染，幾乎是零排放。用核電取代火電，是世界發展的大趨勢。核電的缺點是早期建設成本高，技術要求高，平時故障少，一旦發生大故障（如核泄漏），將是毀滅性的大災難。

從1954年前蘇聯建成世界上第一座試驗核電站、1957年美國建成世界上第一座商用核電站開始，核電產業已經過了幾十年的發展，裝機容量和發電量穩步提高。截止到2004年底，全世界有31個國家已經建成或正在建造核電機組，其中正在運行的核電機組440臺，在建機組26

臺。2004年世界核發電量26186億千瓦時，占世界總發電量的16%。各國由于情況不同，核發電量占各自總發電量的比重相差較大：其中法國最大為78.1%，韓國38%，美國19.9%，日本29.3%，英國19.4%，日本29.3%，印度2.8%。

一是核心技術方面方面的問題（容易受外國控制），二是核泄漏的方面的問題，中國對核發電一直是走保守的限制性發展道路，按照規劃，即使到2020年，中國的核發電最多也只占總量的40/0。

4、風電的優勢是環保，缺點是占地面積大，發電不穩定，不能建大中型發電廠，所以風力發電發展非常遲緩，到現在全國裝機容量不到50萬千瓦，最大發電機組僅750千瓦。

九、中國的電力起步

1879年，美國的著名發明家愛迪生發明了電燈，很快把神秘的電和人類的生活聯系了起來。

19世紀90年代，三相交流輸電系統研制成功，并很快取代了直流輸電，成為電力系統大發展的里程碑，吹響了工業革命的號角。

清光緒五年四月初八（1879年5月28日），上海公共租界工部局電氣工程師畢曉浦，在虹口乍浦路的一座倉庫里，用7.46千瓦的蒸汽機帶動自激式直流發電機，將發出的電能點燃碳極弧光燈。這是中華大地上點亮的第一盞電燈。  

1882年，英國人在上海南京路創辦了上海第一家發電廠，容量12千瓦，這就是中國的第一座發電廠。這座電廠的出現，比全球率先使用弧光燈的巴黎北火車站電廠晚7年，比倫敦霍爾蓬高架路電廠晚6個月，卻比紐約珠街電廠早2個月，比俄國彼得堡電廠早1年，就用電來說，中國也屬于最早使用電的國家之一。

中國人自辦電氣事業，約始于1888年。當年7月23日，兩廣總督張之洞從國外購入1臺發電機和100盞電燈，安裝在衙門旁發電，供衙門照明。

1890年，上海一些官僚、富商家庭開始使用白熾燈照明。

20世紀初，中國的電力發展出現了第一波熱潮。1903年江蘇鎮江大照電燈公司成立。1905年北平京師華商電燈有限公司成立。天津、上海南市、濟南、漢口、重慶等地的華人也先后開辦電力事業。

1904年，處于日本殖民統治下的臺灣建成中國最早的水電站龜山水電站，裝機容量600千瓦。云南石龍壩水電站也在1912年建成發電，隨之出現了我國第一條22千伏輸電線路。由于歷經戰亂，舊中國的電力始終緩慢發展。

十、新中國的電力發展

電力工業素有國民經濟“先行官”之稱。新中國成立50多年來，電力工業迅速發展。從1996年起，我國電力裝機容量、發電量和用電量一直保持世界第二位，僅次于美國。

據統計，1949年，全國電力裝機容量只有185萬千瓦，年發電量43億千瓦時，分別位居世界第２１位和２５位。

新中國成立后，我國電力工業迅速發展。到1978年，全國電力裝機容量已達5712萬千瓦，比1949年增長近３０倍；年發電2566億千瓦時，增長近59倍。

改革開放后，我國電力工業連續躍上兩個臺階：1987年，電力裝機容量達１億千瓦，1995年突破２億千瓦，2000年突破3億千瓦，2003年接近4億千瓦，2005年突破5億千瓦（其中水電裝機容量達到1億千瓦），2006年突破6億千瓦，2007年突破7億千瓦，2008年接近8億千瓦。

1988年，全社會用電量5358億千瓦時，1996年突破1萬億千瓦時，2004年突破2萬億千瓦時，2008年達到34268億千瓦時。

裝機容量的高速增長期是2004——2008，全社會用電量的高速增長期是2003——2007，裝機容量最多的是2006年，超過1億，超過總裝機容量的百分之二十。全社會用電量增長最快的是2007年，比2006年增加了4198億千瓦時，增加了百分之十五。

1、什么是動力系統、電力系統、電力網？

答:通常把發電企業的動力設施、設備和發電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的輔助系統組成的電能熱能生產、輸送、分配、使用的統一整體稱為動力系統；

把由發電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的輔助系統組成的電能生產、輸送、分配、使用的統一整體稱為電力系統；

把由輸電、變電、配電設備及相應的輔助系統組成的聯系發電與用電的統一整體稱為電力網。

2、現代電網有哪些特點?

答:1、由較強的超高壓系統構成主網架。2、各電網之間聯系較強,電壓等級相對簡化。3、具有足夠的調峰、調頻、調壓容量,能夠實現自動發電控制,有較高的供電可靠性。4、具有相應的安全穩定控制系統,高度自動化的監控系統和高度現代化的通信系統。5、具有適應電力市場運營的技術支持系統,有利于合理利用能源。

3、區域電網互聯的意義與作用是什么?

答：1、可以合理利用能源,加強環境保護,有利于電力工業的可持續發展。

2、可安裝大容量、高效能火電機組、水電機組和核電機組,有利于降低造價,節約能源,加快電力建設速度。

3、可以利用時差、溫差,錯開用電高峰,利用各地區用電的非同時性進行負荷調整,減少備用容量和裝機容量。

4、可以在各地區之間互供電力、互通有無、互為備用,可減少事故備用容量,增強抵御事故能力,提高電網安全水平和供電可靠性。

5、能承受較大的沖擊負荷,有利于改善電能質量。

6、可以跨流域調節水電,并在更大范圍內進行水火電經濟調度,取得更大的經濟效益。

4、電網無功補償的原則是什么?

答:電網無功補償的原則是電網無功補償應基本上按分層分區和就地平衡原則考慮,并應能隨負荷或電壓進行調整,保證系統各樞紐點的電壓在正常和事故后均能滿足規定的要求,避免經長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。

5、簡述電力系統電壓特性與頻率特性的區別是什么?

答：電力系統的頻率特性取決于負荷的頻率特性和發電機的頻率特性(負荷隨頻率的變化而變化的特性叫負荷的頻率特性。發電機組的出力隨頻率的變化而變化的特性叫發電機的頻率特性）,它是由系統的有功負荷平衡決定的,且與網絡結構(網絡阻抗）關系不大。在非振蕩情況下,同一電力系統的穩態頻率是相同的。因此,系統頻率可以集中調整控制。

電力系統的電壓特性與電力系統的頻率特性則不相同。電力系統各節點的電壓通常情況下是不完全相同的,主要取決于各區的有功和無功供需平衡情況,也與網絡結構(網絡阻抗）有較大關系。因此,電壓不能全網集中統一調整,只能分區調整控制。

6、什么是系統電壓監測點、中樞點？有何區別？電壓中樞點一般如何選擇?

答:監測電力系統電壓值和考核電壓質量的節點,稱為電壓監測點。電力系統中重要的電壓支撐節點稱為電壓中樞點。因此,電壓中樞點一定是電壓監測點,而電壓監測點卻不一定是電壓中樞點。

電壓中樞點的選擇原則是:1)區域性水、火電廠的高壓母線(高壓母線有多回出線)；2)分區選擇母線短路容量較大的220kV變電站母線；3）有大量地方負荷的發電廠母線。

7、試述電力系統諧波對電網產生的影響？

答:諧波對電網的影響主要有:

諧波對旋轉設備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發熱增加,此外諧波還會引起旋轉設備和變壓器振動并發出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。

諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。

諧波可引起系統的電感、電容發生諧振,使諧波放大。當諧波引起系統諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及安全自動裝置誤動,損壞系統設備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發系統事故,威脅電力系統的安全運行。

諧波可干擾通信設備,增加電力系統的功率損耗(如線損),使無功補償設備不能正常運行等,給系統和用戶帶來危害。

限制電網諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動數；加裝交流濾波器、有源電力濾波器；加強諧波管理。

8、何謂潛供電流?它對重合閘有何影響?如何防止?

答：當故障線路故障相自兩側切除后,非故障相與斷開相之間存在的電容耦合和電感耦合,繼續向故障相提供的電流稱為潛供電流。

由于潛供電流存在,對故障點滅弧產生影響,使短路時弧光通道去游離受到嚴重阻礙,而自動重合閘只有在故障點電弧熄滅且絕緣強度恢復以后才有可能重合成功。潛供電流值較大時,故障點熄弧時間較長,將使重合閘重合失敗。

為了減小潛供電流,提高重合閘重合成功率,一方面可采取減小潛供電流的措施:如對500kV中長線路高壓并聯電抗器中性點加小電抗、短時在線路兩側投入快速單相接地開關等措施；另一方面可采用實測熄弧時間來整定重合閘時間。

9、什么叫電力系統理論線損和管理線損?

答:理論線損是在輸送和分配電能過程中無法避免的損失,是由當時電力網的負荷情況和供電設備的參數決定的,這部分損失可以通過理論計算得出。管理線損是電力網實際運行中的其他損失和各種不明損失。例如由于用戶電能表有誤差,使電能表的讀數偏小；對用戶電能表的讀數漏抄、錯算,帶電設備絕緣不良而漏電,以及無電能表用電和竊電等所損失的電量。

10、什么叫自然功率？

答:運行中的輸電線路既能產生無功功率(由于分布電容)又消耗無功功率(由于串聯阻抗)。當線路中輸送某一數值的有功功率時,線路上的這兩種無功功率恰好能相互平衡,這個有功功率的數值叫做線路的"自然功率"或"波阻抗功率"。

11、電力系統中性點接地方式有幾種?什么叫大電流、小電流接地系統?其劃分標準如何?

答：我國電力系統中性點接地方式主要有兩種,即:1、中性點直接接地方式(包括中性點經小電阻接地方式)。 2、中性點不直接接地方式(包括中性點經消弧線圈接地方式)。

中性點直接接地系統(包括中性點經小電阻接地系統),發生單相接地故障時,接地短路電流很大,這種系統稱為大接地電流系統。

中性點不直接接地系統(包括中性點經消弧線圈接地系統),發生單相接地故障時,由于不直接構成短路回路,接地故障電流往往比負荷電流小得多,故稱其為小接地電流系統。

在我國劃分標準為:X0/X1≤4～5的系統屬于大接地電流系統,X0/X1＞4～5的系統屬于小接地電流系統

注:X0為系統零序電抗,X1為系統正序電抗。

12、電力系統中性點直接接地和不直接接地系統中,當發生單相接地故障時各有什么特點?

答:電力系統中性點運行方式主要分兩類,即直接接地和不直接接地。直接接地系統供電可靠性相對較低。這種系統中發生單相接地故障時,出現了除中性點外的另一個接地點,構成了短路回路,接地相電流很大,為了防止損壞設備,必須迅速切除接地相甚至三相。不直接接地系統供電可靠性相對較高,但對絕緣水平的要求也高。因這種系統中發生單相接地故障時,不直接構成短路回路,接地相電流不大,不必立即切除接地相,但這時非接地相的對地電壓卻升高為相電壓的1.7倍。

13、小電流接地系統中,為什么采用中性點經消弧線圈接地?

答:小電流接地系統中發生單相接地故障時,接地點將通過接地故障線路對應電壓等級電網的全部對地電容電流。如果此電容電流相當大,就會在接地點產生間歇性電弧,引起過電壓,使非故障相對地電壓有較大增加。在電弧接地過電壓的作用下,可能導致絕緣損壞,造成兩點或多點的接地短路,使事故擴大。

為此,我國采取的措施是:當小電流接地系統電網發生單相接地故障時,如果接地電容電流超過一定數值(35kV電網為10A,10kV電網為10A,3～6kV電網為30A),就在中性點裝設消弧線圈,其目的是利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流,使接地故障點電流減少,提高自動熄弧能力并能自動熄弧,保證繼續供電。

14、什么情況下單相接地故障電流大于三相短路故障電流?

答:當故障點零序綜合阻抗小于正序綜合阻抗時,單相接地故障電流將大于三相短路故障電流。例如:在大量采用自耦變壓器的系統中,由于接地中性點多,系統故障點零序綜合阻抗往往小于正序綜合阻抗,這時單相接地故障電流大于三相短路故障電流。

15、什么是電力系統序參數?零序參數有何特點?

答:對稱的三相電路中,流過不同相序的電流時,所遇到的阻抗是不同的,然而同一相序的電壓和電流間,仍符合歐姆定律。任一元件兩端的相序電壓與流過該元件的相應的相序電流之比,稱為該元件的序參數(阻抗）

零序參數(阻抗）與網絡結構,特別是和變壓器的接線方式及中性點接地方式有關。一般情況下,零序參數(阻抗）及零序網絡結構與正、負序網絡不一樣。

16、零序參數與變壓器接線組別、中性點接地方式、輸電線架空地線、相鄰平行線路有何關系?

答：對于變壓器,零序電抗與其結構(三個單相變壓器組還是三柱變壓器)、繞組的連接(△或Y)和接地與否等有關。

當三相變壓器的一側接成三角形或中性點不接地的星形時,從這一側來看,變壓器的零序電抗總是無窮大的。因為不管另一側的接法如何,在這一側加以零序電壓時,總不能把零序電流送入變壓器。所以只有當變壓器的繞組接成星形,并且中性點接地時,從這星形側來看變壓器,零序電抗才是有限的(雖然有時還是很大的）。

對于輸電線路,零序電抗與平行線路的回路數,有無架空地線及地線的導電性能等因素有關。

零序電流在三相線路中是同相的,互感很大,因而零序電抗要比正序電抗大,而且零序電流將通過地及架空地線返回,架空地線對三相導線起屏蔽作用,使零序磁鏈減少,即使零序電抗減小。

平行架設的兩回三相架空輸電線路中通過方向相同的零序電流時,不僅第一回路的任意兩相對第三相的互感產生助磁作用,而且第二回路的所有三相對第一回路的第三相的互感也產生助磁作用,反過來也一樣.這就使這種線路的零序阻抗進一步增大。

17、什么叫電力系統的穩定運行?電力系統穩定共分幾類?

答：當電力系統受到擾動后,能自動地恢復到原來的運行狀態,或者憑借控制設備的作用過渡到新的穩定狀態運行,即謂電力系統穩定運行。

電力系統的穩定從廣義角度來看,可分為:

1、發電機同步運行的穩定性問題(根據電力系統所承受的擾動大小的不同,又可分為靜態穩定、暫態穩定、動態穩定三大類）；

2、電力系統無功不足引起的電壓穩定性問題；3、電力系統有功功率不足引起的頻率穩定性問題。

18、采用單相重合閘為什么可以提高暫態穩定性?

答:采用單相重合閘后,由于故障時切除的是故障相而不是三相,在切除故障相后至重合閘前的一段時間里,送電端和受電端沒有完全失去聯系(電氣距離與切除三相相比,要小得多）,這樣可以減少加速面積,增加減速面積,提高暫態穩定性。

19、簡述同步發電機的同步振蕩和異步振蕩?

答：同步振蕩:當發電機輸入或輸出功率變化時,功角δ將隨之變化,但由于機組轉動部分的慣性,δ不能立即達到新的穩態值,需要經過若干次在新的δ值附近振蕩之后,才能穩定在新的δ下運行。這一過程即同步振蕩,亦即發電機仍保持在同步運行狀態下的振蕩。

異步振蕩:發電機因某種原因受到較大的擾動,其功角δ在0－360°之間周期性地變化,發電機與電網失去同步運行的狀態。在異步振蕩時,發電機一會工作在發電機狀態,一會工作在電動機狀態。

20、如何區分系統發生的振蕩屬異步振蕩還是同步振蕩？

答：異步振蕩其明顯特征是:系統頻率不能保持同一個頻率,且所有電氣量和機械量波動明顯偏離額定值。如發電機、變壓器和聯絡線的電流表、功率表周期性地大幅度擺動；電壓表周期性大幅擺動,振蕩中心的電壓擺動最大,并周期性地降到接近于零；失步的發電廠間的聯絡的輸送功率往復擺動；送端系統頻率升高,受端系統的頻率降低并有擺動。

同步振蕩時,其系統頻率能保持相同,各電氣量的波動范圍不大,且振蕩在有限的時間內衰減從而進入新的平衡運行狀態。

21、系統振蕩事故與短路事故有什么不同？

答：電力系統振蕩和短路的主要區別是:

1、振蕩時系統各點電壓和電流值均作往復性擺動,而短路時電流、電壓值是突變的。此外,振蕩時電流、電壓值的變化速度較慢,而短路時電流、電壓值突然變化量很大。

2、振蕩時系統任何一點電流與電壓之間的相位角都隨功角的變化而改變；而短路時,電流與電壓之間的角度是基本不變的。

3、振蕩時系統三相是對稱的；而短路時系統可能出現三相不對稱。

22、引起電力系統異步振蕩的主要原因是什么?

答：1、輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態穩定破壞；

2、電網發生短路故障,切除大容量的發電、輸電或變電設備,負荷瞬間發生較大突變等造成電力系統暫態穩定破壞；

3、環狀系統(或并列雙回線)突然開環,使兩部分系統聯系阻抗突然增大,引啟動穩定破壞而失去同步；

4、大容量機組跳閘或失磁,使系統聯絡線負荷增大或使系統電壓嚴重下降,造成聯絡線穩定極限降低,易引起穩定破壞；

5、電源間非同步合閘未能拖入同步。

23、系統振蕩時的一般現象是什么?

答：1、發電機,變壓器,線路的電壓表,電流表及功率表周期性的劇烈擺動,發電機和變壓器發出有節奏的轟鳴聲。

2、連接失去同步的發電機或系統的聯絡線上的電流表和功率表擺動得最大。電壓振蕩最激烈的地方是系統振蕩中心,每一周期約降低至零值一次。隨著離振蕩中心距離的增加,電壓波動逐漸減少。如果聯絡線的阻抗較大,兩側電廠的電容也很大,則線路兩端的電壓振蕩是較小的。

3、失去同期的電網,雖有電氣聯系,但仍有頻率差出現,送端頻率高,受端頻率低并略有擺動。

24、什么叫低頻振蕩？產生的主要原因是什么？

答:并列運行的發電機間在小干擾下發生的頻率為0.2～2.5赫茲范圍內的持續振蕩現象叫低頻振蕩。

低頻振蕩產生的原因是由于電力系統的負阻尼效應,常出現在弱聯系、遠距離、重負荷輸電線路上,在采用快速、高放大倍數勵磁系統的條件下更容易發生。

25、超高壓電網并聯電抗器對于改善電力系統運行狀況有哪些功能？

答：1、減輕空載或輕載線路上的電容效應,以降低工頻暫態過電壓。

2、改善長距離輸電線路上的電壓分布。

3、使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡,防止無功功率不合理流動,同時也減輕了線路上的功率損失。

4、在大機組與系統并列時,降低高壓母線上工頻穩態電壓,便于發電機同期并列。

5、防止發電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象。

6、當采用電抗器中性點經小電抗接地裝置時,還可用小電抗器補償線路相間及相地電容,以加速潛供電流自動熄滅,便于采用單相快速重合閘。

26、500kV電網中并聯高壓電抗器中性點加小電抗的作用是什么？

答:其作用是:補償導線對地電容,使相對地阻抗趨于無窮大,消除潛供電流縱分量,從而提高重合閘的成功率。 并聯高壓電抗器中性點小電抗阻抗大小的選擇應進行計算分析,以防止造成鐵磁諧振。

27、什么叫發電機的次同步振蕩？其產生原因是什么？如何防止？

答：當發電機經由串聯電容補償的線路接入系統時,如果串聯補償度較高,網絡的電氣諧振頻率較容易和大型汽輪發電機軸系的自然扭振頻率產生諧振,造成發電機大軸扭振破壞。此諧振頻率通常低于同步(50赫茲)頻率,稱之為次同步振蕩。對高壓直流輸電線路(HVDC)、靜止無功補償器(SVC),當其控制參數選擇不當時,也可能激發次同步振蕩。

措施有:1、通過附加或改造一次設備;2、降低串聯補償度;3、通過二次設備提供對扭振模式的阻尼(類似于PSS的原理）。

28、電力系統過電壓分幾類?其產生原因及特點是什么?

答：電力系統過電壓主要分以下幾種類型:大氣過電壓、工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓。

產生的原因及特點是:

大氣過電壓:由直擊雷引起,特點是持續時間短暫,沖擊性強,與雷擊活動強度有直接關系,與設備電壓等級無關。因此,220KV以下系統的絕緣水平往往由防止大氣過電壓決定。

工頻過電壓:由長線路的電容效應及電網運行方式的突然改變引起,特點是持續時間長,過電壓倍數不高,一般對設備絕緣危險性不大,但在超高壓、遠距離輸電確定絕緣水平時起重要作用。

操作過電壓:由電網內開關操作引起,特點是具有隨機性,但最不利情況下過電壓倍數較高。因此30KV及以上超高壓系統的絕緣水平往往由防止操作過電壓決定。

諧振過電壓:由系統電容及電感回路組成諧振回路時引起,特點是過電壓倍數高、持續時間長。

29、何謂反擊過電壓？

答:在發電廠和變電所中,如果雷擊到避雷針上,雷電流通過構架接地引下線流散到地中,由于構架電感和接地電阻的存在,在構架上會產生很高的對地電位,高電位對附近的電氣設備或帶電的導線會產生很大的電位差。如果兩者間距離小,就會導致避雷針構架對其它設備或導線放電,引起反擊閃絡而造成事故。

30、何謂跨步電壓？

答：通過接地網或接地體流到地中的電流,會在地表及地下深處形成一個空間分布的電流場,并在離接地體不同距離的位置產生一個電位差,這個電位差叫做跨步電壓。跨步電壓與入地電流強度成正比,與接地體的距離平方成反比。

因此,在靠近接地體的區域內,如果遇到強大的雷電流,跨步電壓較高時,易造成對人、畜的傷害。