1、电气类专业知识点电力系统基础理论与基础知识电力系统基础理论与基础知识1、什么是动力系统、电力系统、电力网络？答：通常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能热能生产、输送、分配、使用的统一整体称为动力系统；把由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统；把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网络。2、电力工业生产的特点是什么？答：电力工业生产的特点是：(1)电力生产的同时性。发电、输电、供电、用电是同时完成的,电能不能大量储存。(2)电力生产的整体性
2、。发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一个不可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都不可能完成,相反,任何设备脱离电网都将失去意义。(3)电力生产的快速性。电能输送过程迅速,其传输速度与光速相同,达到每秒30万公里,即使相距几万公里,发、供、用都是在一瞬间实现。(4)电力生产的连续性。电能质量需要实时、连续地监视与调整。(5)电力生产的实时性。电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。(6)电力生产的随机性。由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机的，因此，在电力生产过程中，需要实时调度，并需要实时安全监控系统随时跟踪随机事件，以保证电能质量及电
3、网安全运行。3、现代电网有哪些特点?答：现代电网的特点是：(1)由坚强的超高压系统构成主网架。(2)各电网之间联系较强。(3)电压等级简化。(4)具有足够的调峰、调频、调压容量，能够实现自动发电控制。(5)具有较高的供电可靠性。(6)具有相应的安全稳定控制系统。(7)具有高度自动化的监控系统。(8)具有高度现代化的通信系统。(9)具有适应电力市场运营的技术支持系统。(10)有利于合理利用能源。4、区域电网互联的意义与作用是什么?答：区域电网互联的意义与作用是：(1)可以合理利用能源，加强环境保护，有利于电力工业的可持续发展。(2)可安装大容量、高效能火电机组、水电机组和核电机组，有利于降低造价
4、，节约能源，加快电力建设速度。(3)可以利用时差、温差，错开用电高峰，利用各地区用电的非同时性进行负荷调整，减少备用容量和装机容量。(4)可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用，可减少事故备用容量，增强抵御事故能力，提高电网安全水平和供电可靠性。(5)能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能质量。(6)可以跨流域调节水电，并在更大范围内进行水火电经济调度，取得更大的经济效益。5、电网接线有哪几种方式? 各有哪些优缺点?答：电网主接线方式大致可分为有备用和无备用两大类。无备用接线方式包括单回的放射式、干线式、链式网络。有备用结线方式包括双回路的放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。无备用
5、接线方式：(a)放射式； (b)干线式； (c)链式有备用接线方式：(a)放射式；(b)干线式； (c)链式； (d)环式； (e)两端供电网络无备用接线方式的主要优点在于简单、经济、运行方便，主要缺点是供电可靠性差。因此这种结线不适用于一级负荷占很大比重的场合。但一级负荷的比重不大,并可为这些负荷单独设置备用电源时,仍可采用这种结线。这种结线方式之所以适用于二级负荷是由于架空电力线路已广泛采用自动重合闸装置。有备用结线中,双回路的放射式、干线式、链式网络的优点在于供电可靠性和电压质量高,缺点是可能不够经济。因为双回路放射式结线,对每一负荷都以两回路供电,每回路分担的负荷不大,而在较高电压级网
6、络中,往往由于避免发生电晕等原因,不得不选用大于这些负荷所需的导线截面积,以致浪费有色金属。干线式或链式结线所需的断路器等高压电器很多。有备用结线中的环式结线有与上列结线方式相同的供电可靠性,但却较它们经济,缺点为运行调度较复杂,且故障时的电压质量差。有备用结线中的两端供电网络最常见,但采用这种结线的先决条件是必须有两个或两个以上独立电源,而且它们与各负荷点的相对位置又决定了采用这种结线的合理性。6、什么叫电磁环网? 对电网运行有何弊端? 什么情况下还不得不保留?答：电磁环网是指不同电压等级运行的线路,通过变压器电磁回路的联接而构成的环路。电磁环网对电网运行主要有下列弊端：(1)易造成系统热稳
7、定破坏。如果在主要的受端负荷中心,用高低压电磁环网供电而又带重负荷时,当高一级电压线路断开后,其原来所带全部负荷将通过低一级电压线路(虽然可能不止一回)送出,容易出现超过导线热稳定电流的问题。(2)易造成系统动稳定破坏。正常情况下，两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。一旦高压线路因故障断开,系统间的联络阻抗将突然显著增大(突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之和,而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正比),因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系统振荡。(3)不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻值(多为4400mm2导线)也远小
8、于220kV线路（多为2240或1400mm2导线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下，许多系统潮流分配难于达到最经济。(4)需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,安全自动装置本身拒动、误动影响电网的安全运行。一般情况中,往往在高一级电压线路投入运行初期,由于高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强，需要保证输电能力或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。7、母线接线主要有几种方式?答：母线接线主要有以下几种方式：(1)单母线：单母线、单母线分段、单母线或单母线分段加旁路；(2)双母线：双母线、双母线分段、双母线或双母线分段加旁路；(3)三母线：三母线、三
9、母线分段、三母线分段加旁路；(4)3/2接线、3/2接线母线分段；(5)4/3接线；(6)母线变压器发电机组单元接线；(7)桥形接线：内桥形接线、外桥形接线、复式桥形接线；(8)角形（环形）接线：三角形接线、四角形接线、多角形接线。8、常用母线接线方式有何特点?答：(1) 单母线接线：具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等优点,但可靠性和灵活性较差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时,必须断开母线的全部电源。(2) 双母线接线：具有供电可靠、检修方便、调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，经济性较差；在运行中隔离开关作为操作电器,容
10、易发生误操作,且对实现自动化不便；尤其当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电所是不允许的。(3) 单、双母线或母线分段加旁路：其供电可靠性高，运行灵活方便，但投资有所增加，经济性稍差。特别是用旁路断路器带路时，操作复杂，增加了误操作的机会。同时，由于加装旁路断路器，使相应的保护及自动化系统复杂化。(4) 3/2及4/3接线：具有较高的供电可靠性和运行灵活性。任一母线故障或检修,均不致停电；除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外,其他任何断路器故障或检修都不会中断供电；甚至两组母线同时故障(或一组检修时另一组故障)的极端情况下,功率仍能继续输送。但此接
11、线使用设备较多,特别是断路器和电流互感器,投资较大,二次控制接线和继电保护都比较复杂。(5) 母线变压器发电机组单元接线：具有接线简单,开关设备少,操作简便,宜于扩建，以及因为不设发电机出口电压母线,发电机和主变压器低压侧短路电流有所减小等特点。9、电力系统负荷分几类?各类负荷的频率电压特性如何?答：电力系统的负荷大致分为：同步电动机负荷；异步电动机负荷；电炉、电热负荷；整流负荷；照明用电负荷；网络损耗负荷等类型。(1)有功负荷的频率特性：同(异)步电动机的有功负荷：与频率变化的关系比较复杂，与其所驱动的设备有关。当所驱动的设备是：球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩机、卷扬机等设备时，与频率的
12、一次方成正比。当所驱动的设备是：通风机、静水头阻力不大的循环水泵等设备时，与频率的三次方成正比。当所驱动的设备是：静水头阻力很大的给水泵等设备时，与频率的高次方成正比。电炉、电热；整流；照明用电设备的有功负荷：与频率变化基本上无关。网络损耗的有功负荷：与频率的平方成正比。(2)有功负荷的电压特性：同(异)步电动机的有功负荷：与电压基本上无关(异步电动机滑差变化很小)。电炉、电热；整流；照明用电设备的有功负荷：与电压的平方成正比(其中：照明用电负荷与电压的1.6次方成正比，为简化计算，近似为平方关系)。网络损耗的有功负荷：与电压的平方成反比(其中：变压器的铁损与电压的平方成正比，因所占比例很小，
13、可忽略)。(3)无功负荷的电压特性：异步电动机和变压器是系统中无功功率主要消耗者，决定着系统的无功负荷的电压特性。其无功损耗分为两部分：励磁无功功率与漏抗中消耗的无功功率。励磁无功功率随着电压的降低而减小,漏抗中的无功损耗与电压的平方成反比,随着电压的降低而增加。输电线路中的无功损耗与电压的平方成反比,而充电功率却与电压的平方成正比。照明、电阻、电炉等因为不消耗无功,所以没有无功负荷电压静态特性。10、什么是电力系统综合负荷模型？其特点是什么？在稳定计算中如何选择？答：电力系统综合负荷模型是反映实际电力系统负荷的频率、电压、时间特性的负荷模型，一般可用下式表达：上式中,若含有时间T则反映综合负
14、荷的动态特性,这种模型称为动态负荷模型（动态负荷模型主要有感应电动机模型和差分方程模型两种）；反之,若不含时间T,则称为静态负荷模型（静态负荷模型主要有多项式模型和幕函数模型两种，其中多项式模型可以看作是恒功率(电压平方项)、恒电流(电压一次方项)、恒阻抗(常数项)三者的线性组合）。电力系统综合负荷模型的主要特点是：具有区域性-每个实际电力系统有自己特有的综合负荷模型，与本系统的负荷构成有关；具有时间性：即使同一个电力系统，在不同的季节，具体不同的综合负荷模型；不唯一性：研究的问题不同，采用的综合负荷模型也不同；在稳定计算中综合负荷模型的选择原则是：在没有精确综合负荷模型的情况下，一般按40%
15、恒功率、60%恒阻抗计算。11、调速器在发电机功率-频率调整中的作用是什么？何谓频率的一次调整、二次调整与三次调整?答：调速器在发电机功率-频率调整中的作用是:当系统频率变化时,在发电机组技术条件允许范围内，自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量,从而增减发电机的出力（这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系,叫发电机调速系统的频率静态特性），对系统频率进行有差的自动调整。由发电机调速系统频率静态特性而增减发电机的出力所起到的调频作用叫频率的一次调整。系统负荷发生变化时,仅靠一次调整是不能恢复到系统原来运行频率的,即一次调整是有差调整。为了使系统频率维持不变,需要运行人员手动操作或调度
16、自动化系统自动操作，以增减发电机组的发电出力,进而使频率恢复目标值,这种调整叫二次调整。频率二次调整后，使有功功率负荷按最优分配即经济负荷分配是电力系统频率的三次调整。12、什么是线路充电功率?答：由线路的对地电容电流所产生的无功功率称为线路的充电功率。每百公里线路的充电功率参考值如下表所示：电压（kV）分裂数充电功率（MVR）220113220215.73302385003905004100750420813、电网无功补偿的原则是什么?答：电网无功补偿的原则是：电网无功补偿应基本按分层分区和就地平衡原则考虑,并应能随负荷或电压进行调整,保证系统各枢纽变的电压在正常和事故后均能满足规定的要求，
17、避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。14、电力系统电压与频率特性的区别是什么?答：电力系统的频率特性取决于负荷的频率特性和发电机的频率特性（负荷随频率的变化而变化的特性叫负荷的频率特性。发电机组的出力随频率的变化而变化的特性叫发电机的频率特性），它是由系统的有功负荷平衡决定的，且与网络结构（网络阻抗）关系不大。在非振荡情况下，同一电力系统的稳态频率是相同的。因此，系统频率可以集中调整控制。电力系统的电压特性与电力系统的频率特性则不相同。电力系统各节点的电压通常是不完全相同的，主要取决于各区的有功和无功供需平衡情况，也与网络结构（网络阻抗）有较大关系。因此，电压不能全网集中统一调整，只能分
18、区调整控制。15、什么是系统电压监测点、中枢点？电压中枢点一般如何选择? 答：监测电力系统电压值和考核电压质量的节点,称为电压监测点。电力系统中重要的电压支撑节点称为电压中枢点。因此,电压中枢点一定是电压监测点,而电压监测点却不一定是电压中枢点。电压中枢点的选择原则是：(1)区域性水、火电厂的高压母线(高压母线有多回出线)；(2)分区选择母线短路容量较大的220kV变电站母线；(3)有大量地方负荷的发电厂母线。16、影响系统电压的因素是什么?答：系统电压是由系统潮流分布决定的，影响系统电压的主要因素是：(1)由于生产、生活、气象等因素引起的负荷变化；(2)无功补偿容量的变化；(3)系统运行方式
19、的改变引起的功率分布和网络阻抗变化。17、电力系统电压调整有哪些基本方式？ 电压调整有哪些方法？答：有三种基本调压方式：(1) 逆调压方式。如由中枢点供电至各负荷点的线路较长，各负荷的变化规律大体相同，则在最大负荷时提高中枢点电压以抵偿线路因最大负荷而增大的电压损耗，在最小负荷时降低中枢点电压以防止负荷点的电压过高。这种中枢点的调压方式称为“逆调压”。采用逆调压时，高峰负荷时可将中枢点电压升高至105UN，低谷负荷时将其下降为UN。(2) 顺调压方式。如果负荷变动较小，线路电压损耗小，或用户处于允许电压偏移较大的农业电网，可采用“顺调压”方式。就是高峰负荷时允许中枢点电压略低，低谷负荷时允许中
20、枢点电压略高。一般顺调压时，高峰负荷时的中枢点电压允许不低于102.5UN，低谷负荷时允许不高于107.5UN。(3) 恒调压方式。介于上述两种情况之间的中枢点，可采用“恒调压”方式，即在任何负荷下都保持中枢点电压为一基本不变得数值，如，102105UN。上述都是系统正常运行时的调压要求。系统发生故障时，对电压质量的要求允许适当降低。电压调整的方法：电压调整，必须根据系统的具体要求，在不同的结点，采用不同的方法。(1) 增减无功功率进行调压，如发电机、调相机、并联电容器、并联电抗器调压。(2) 改变有功和无功的重新分布进行调压，如调压变压器、改变变压器分接头的调压。(3) 改变网络参数进行调压
21、，如串联电容器、停投并列运行变压器的调压。18、什么叫不对称运行？产生的原因及影响是什么？答：任何原因引起电力系统三相对称（正常运行状况）性的破坏，均称为不对称运行。如各相阻抗对称性的破坏,负荷对称性的破坏,电压对称性的破坏等情况下的工作状态。非全相运行是不对称运行的特殊情况。不对称运行产生的负序、零序电流会带来许多不利影响。电力系统三相阻抗对称性的破坏,将导致电流和电压对称性的破坏,因而会出现负序电流,如变压器中性点接地,还会出现零序电流。当负序电流流过发电机时,将产生负序旋转磁场,这个磁场将对发电机产生下列影响：(1)发电机转子发热；(2)机组振动增大；(3)定子绕组由于负荷不平衡出现个别
22、相绕组过热。不对称运行时,变压器三相电流不平衡,每相绕组发热不一致,可能个别相绕组已经过热,而其它相负荷不大,因此必须按发热条件来决定变压器的可用容量。不对称运行时,将引起系统电压的不对称,使电能质量变坏,对用户产生不良影响。对于异步电动机,一般情况下虽不致于破坏其正常工作,但也会引起出力减小,寿命降低。例如负序电压达5%时,电动机出力将降低1015%,负序电压达7%时,则出力降低达2025%。当高压输电线一相断开时,较大的零序电流可能在沿输电线平行架设的通讯线路中产生危险的对地电压,危及通讯设备和人员的安全,影响通讯质量,当输电线与铁路平行时,也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此,电力
23、系统不对称运行对通讯设备的电磁影响,应当进行计算,必要时应采取措施,减少干扰,或在通讯设备中,采用保护装置。继电保护也必须认真考虑。在严重的情况下,如输电线非全相运行时,负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路中流通,也可以在与之相连接的线路中流通,可能影响这些线路的继电保护的工作状态,甚至引起不正确动作。此外,在长时间非全相运行时,网络中还可能同时发生短路(包括非全相运行的区内和区外),这时,很可能使系统的继电保护误动作。此外,电力系统在不对称和非全相运行情况下,零序电流长期通过大地,接地装置的电位升高,跨步电压与接触电压也升高,故接地装置应按不对称状态下保证对运行人员的安全来加以检验。不对
24、称运行时,各相电流大小不等,使系统损耗增大,同时,系统潮流不能按经济分配,也将影响运行的经济性。19、试述电力系统谐波产生的原因及其影响？答：谐波产生的原因：高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。当电力系统向非线性设备及负荷供电时,这些设备或负荷在传递(如变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(如电弧炉)系统发电机所供给的基波能量的同时,又把部分基波能量转换为谐波能量,向系统倒送大量的高次谐波,使电力系统的正弦波形畸变,电能质量降低。当前,电力系统的谐波源主要有三大类。(1)铁磁饱和型：各种铁芯设备,如变
25、压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。(2)电子开关型：主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展；在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。(3)电弧型：各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则地波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等,而电气铁道是当前中压供电系统中典型的
26、三相不平衡谐波源。谐波对电网的影响：谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加，此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声，长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。谐波可引起系统的电感、电容发生谐振，使谐波放大。当谐波引起系统谐振时，谐波电压升高，谐波电流增大，引起继电保护及自动装置误动，损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等)，引发系统事故，威胁电力系统的安全运行。谐波可干扰通信设备，增加电力系统的功率损耗(如线损)，使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。限制电网谐波的主要措施有：增加换流装置的脉动数；加装交流滤波器、有源
27、电力滤波器；加强谐波管理。20、何谓潜供电流?它对重合闸有何影响?如何防止?答：当故障相（线路）自两侧切除后,非故障相（线路）与断开相（线路）之间存在的电容耦合和电感耦合,继续向故障相（线路）提供的电流称为潜供电流。潜供电流对灭弧产生影响,由于此电流存在,将使短路时弧光通道去游离受到严重阻碍,而自动重合闸只有在故障点电弧熄灭且绝缘强度恢复后才有可能成功。潜供电流值若较大，它将使重合闸失败。为了保证重合闸有较高的重合成功率,一方面可采取减小潜供电流的措施：如对500kV中长线路高压并联电抗器中性点加小电抗、短时在线路两侧投入快速单相接地开关等措施。另一方面可采用实测熄弧时间来整定重合闸时间。21
28、、什么叫理论线损和管理线损?影响线损的因素有哪些?答：理论线损是在输送和分配电能过程中无法避免的损失,是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的，这部分损失可以通过理论计算得出。管理线损是电力网实际运行中的其他损失和各种不明损失。例如由于用户电度表有误差,使电度表的读数偏小；对用户电度表的读数漏抄、错算,带电设备绝缘不良而漏电；以及无表用电和窃电等所损失的电量。影响线损的因素：(1)管理制度不健全；(2)运行方式不尽合理；(3)无功补偿配置不合理；(4)网络结构不尽合理。22、电力系统暂态有几种形式? 各有什么特点?答：电力系统暂态过程有三种：即波过程、电磁暂态过程和机电暂态过程。波过程是
29、运行操作或雷击过电压引起的过程。这类过程最短暂（微秒级），涉及电流、电压波的传播。波过程的计算不能用集中参数，而要用分布参数。电磁暂态过程是由短路引起的电流、电压突变及其后在电感、电容型储能元件及电阻型耗能元件中引起的过渡过程。这类过程持续时间较波过程长（毫秒级）。电磁暂态过程的计算要应用磁链守恒原理，引出暂态、次暂态电势、电抗及时间常数等参数，据此算出各阶段短路的起始值及衰减时间特性。机电暂态过程是由大干扰引起的发电机输出电功率突变所造成的转子摇摆、振荡过程。这类过程既依赖于发电机的电气参数，也依赖于发电机的机械参数，并且电气运行状态与机械运行状态相互关联，是一种机电联合的一体化的动态过程。
30、这类过程的持续时间最长（秒级）。23、什么叫波阻抗?答：电磁波沿线路单方向传播时，行波电压与行波电流绝对值之比称为波阻抗。其值为单位长度线路电感Lo与电容Co之比的平方根。Zc即为该线路的波阻抗或称特征阻抗。不同输电线路线路的波阻抗参考值如下表所示：电压（kV）分裂数波阻抗（）22013752202310330230950032905004260750426024、什么叫自然功率?答：输电线路既能产生无功功率(由于分布电容)又消耗无功功率(由于串联阻抗)。当沿线路传送某一固定有功功率,线路上的这两种无功功率恰能相互平衡时,这个有功功率,叫做线路的“自然功率”或“波阻抗功率”,因为这种情况相当于
31、在线路末端接入了一个线路波阻抗值的负荷。若传输的有功功率低于此值,线路将向系统送出无功功率；而高于此值时,则将吸收系统的无功功率。各电压等级线路的自然功率参考值如下表所示：电压（kV）分裂数自然功率（MW）2201130220215733023505003925500410007504215025、电力系统有哪些大扰动?答：电力系统大扰动主要指：各种短路故障、各种突然断线故障、断路器无故障跳闸、非同期并网（包括发电机非同期并列）；大型发电机失磁、大容量负荷突然启停等。26、中性点接地方式有几种?什么叫大电流、小电流接地系统?其划分标准如何?答：我国电力系统中性点接地方式主要有两种，即：(1)中性点直接接地方式(包括中性点经小电阻接地方式)。(2)中性点不接地方式（包括中性点经消弧线圈接地方式）。中性点直接接地系统（包括中性点经小电阻接地系统)，发生单相接地故障时，接地短路电流很大，这种系统称为大接地电流系统。中性点不接地系统（包括中性点经消弧线圈接地系统），发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地故障电
