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最新完美版国网考试复习资料电力系统知识67页吉老师
我国大部分地区500/220/110/(35)/10/0.38kV
东北地区500/220/63/10/0.38kV
西北地区330/110/(35)/10/0.38kV
7.何为联合电力系统?
联合电力系统有何优越性?
送电线路是电网的组成部分,电网是电力系统的组成部分,两个或多个电力系统用电网连接起来,组成联合电力系统。
其优越性分以下五个方面:
(1)提高供电可靠性。
大系统中发电机多,备用机组多,线路多,容量大,部分线路故障不会影响系统供电,这样提高了供电的可靠性;
(2)能充分保证电能质量。
电能质量两大指标一是电压,二是频率,由于电网很大,容量很大,个别负荷变动、线路故障停电均不会造成电压的变化和频率的波动;
(3)减少系统备用容量,提高设备利用率;
(4)便于安装大线路,降低造价,机组容量大,必须建设大容量、超高压线路,这样单位千瓦造价低,线损小,经济效益显著;
(5)充分利用动力资源。
水电、火电并网运行,冬季火电多发、夏季丰水期多发水电,这样可降低成本,提高运行经济性。
8.送电线路额定电压是如何规定的?
送电线路正常的工作电压,应该与线路相连的电气设备额定电压相等,但由于线路有电压降,特别是长距离供电,负荷变化较大时,由于送电线路的阻抗存在,必然有电压降和电能损耗存在,所以线路末端电压U2要低于线路首端电压U1,沿线各点电压均不相等,所以规定电网额定电压UN=(U1+U2)/2。
ro=ρ/S=1000/γs(Ω/km)
式中γ——导线材料的电导率,m/(Ω·mm2);
S——导线的截面面积,mm2;
ρ—导线材料的电阻率(Ωmm2/km),在温度t=20°C时,铜的电阻率为18.8Ω·mm2/km,电导率为53m/(Ω·mm2),铝的电阻率为31.5Ω·mm/km2,电导率为32m/(Ω·mm2)。
因此导线长度计算公式为R=rOL。
上面讲的实际是直流电阻,因交流有趋肤效应,电流在导线上分布不均,因此导线的实际交流电阻较直流电阻要大一些。
电阻是引起线路电压降造成线路有功电能损失和电压损失的因素之一。
14.交流送电线路的电阻除与导线截面有关外还同哪些因素有关?
(1)在交流电路中,由于集肤效应与邻近效应的影响,交流电阻要较直流电阻大,频率愈高,以上效应愈显著,所以通常情况下,这些效应约使电阻增加O.5%~5%。
(2)电力线路使用的导线为多股导线,由于导线扭绞实际长度增加2%~3%,所以电阻率也要增大2%~3%。
(3)计算电阻一般是按导线标称截面计算的,但实际上由于多股扭绞的空隙存在,所以在计算时要将导线电阻适当加大,归算到它的额定截面。
(4)分裂导线每相电阻值,等于每根导线的电阻除以导线的分裂数。
在220kV以上系统中,电容功率可补偿系统中感性功率,减少导线中有功损耗,提高电压水平,但在空载情况下,能使末端电压升高。
发电机自励磁将有过电压危险,所以应限制电容电流。
19.什么是线路的分布电容?
由于导线之问、导线与避雷器、导线与大地之间都是近似平行的,所以在导线之间、导线与避雷器、导线与大地之间都相等于一个电容,这个电容沿着线路全线分布基本上是均匀的,这个电容称为送电线路的分布电容,线路的分布电容与导线的几何均距、导线直径、导线对地的距离有关。
20.电晕是怎样发生的?
怎样避免送电线路上发生电晕?
电晕是一种放电现象,导线上的强电场使周围自由电子加速运行,碰撞原子,从而撞出电子,产生了新的自由电子和正负离子,正离子被负离子吸引,负离子被电极排斥,飞向远方,这样就形成了电晕。
电晕与电极表面状况、气象条件、海拔高度有关。
避免电晕的措施是加大导线直径,使用分裂导线或表面光洁的导线。
第三节送电线路功率和损耗
21.电网经济运行包括哪些内容?
合理分配各发电厂的有功功率负荷率,在整个系统发电量一定的条件下,使系统一次能源消耗最小,合理配置无功电源,提高有功功率,改进电网的结构和参数,组织变压器经济运行,以降低电力网的电能损耗。
22.电网损耗包括哪些?
电网损耗包括电网功率损耗与电能损耗,电网在运行时,在线路上和在变压器中都有功率损耗,电网的电阻和电导作用导致有功功率损耗,电网的电抗、电纳作用导致无功功率损耗。
23.何为电网的可变损耗和固定损耗?
可变损耗是指在电力线路电阻上的损耗,输送功率越大,导线上的电流越大,其损耗WO=I2R同电流的平方成正比,其损耗随着功率大小而变化,故称可变损耗,此类损耗约占总损耗的80%。
固定损耗与线路传递功率无关,主要是电晕和电容引起的损失,因线路中的电晕(电导)和电容(电纳)是不变的,所以此损耗称为固定损耗,此类损耗约占总损耗的20%。
24.何为管理损耗(又称为管理线损)?
(1)线路两侧表计(或计量设备)有误差,用电量大,电能表读数小。
(2)营业管理上有漏抄错算的。
(3)设备绝缘不良引起损耗。
(4)无表用电、窃电等引起的损耗。
25.电力系统无功损耗不直接影响电量,为什么还要予以重视?
在电能输送中,不仅有有功功率损耗,同时因电抗、电容元件的存在产生无功损耗。
无功损耗影响系统功率平衡,要求发电机发无功,同时在系统内要装设调相机及无功设备进行补偿,在输送容量一定情况下,无功功率过大必然会使有功功率受到限制,同时必然会在电力网各元件中产生有功损耗。
26.线路损失电量及线路线损率如何计算?
线路损失电量简称线损,是供电部门考核的一项重要指标,简单地说电能表的总供电量与总售电量之差称为实际的损失电量,即损失电量=供电量一售电量,损失电量与总电量之比的百分数称线路损失率,简称线损率。
27.什么是负荷距?
利用负荷距如何计算通过线路的输送功率和输送距离?
负荷距是指线路的有功负荷与输送距离的乘积。
输送容量P=
UIcosφ。
负荷距的计算方法是根据负荷大小、功率因数、导线型号、电压等级、电压损失算得的输送容量和距离的乘积,表l-2中列出了各种导线型号、功率因数、输送电压、电压损失,若已知输送功率,可求得输送距离,若已知输送距离可求得输送功率,即输送功率=负荷距/输送距离。
28.线路电压损失为10%时各类电压等级下的负荷距是多少?
如表1-2所示:
当线路电压损失为10%时的负荷距(MW·km)
cosφ
电压等级
及导线型号
0.95
O.90
0.85
0.80
0.75
0.70
U=35kV
LGJ-35
115.9
109.3
104.1
99.5
94.5
LGJ-50
143
134
126.5
120
113.2
LGJ-70
185.7
17l
159.0
148.7
139
LGJ-95
234
212
194.5
179
166
LGJ-120
165
238
216
198
182.3
LGJ-150
308
271.5
244.5
222
202
U=110kV
LGJ-95
2570
2250
2025
1835
1705
LGJ-120
2160
2545
2268
2058
1880
LGJ-150
2460
2975
2580
2320
2095
LGJ-185
3960
3285
2860
2540
2275
LGJ-240
3705
3180
2800
2495
U=220KV
LGJ-240
18200
14680
12500
11000
LGJ-300
15930
17500
11730
LGJ-400
17600
14570
12500
29.某线路额定电压110kV,导线为LGJ-240,cosφ=O.85如果要求输送距离为50km,求其最大输送功率?
解:
查表1-2负荷距为3180MW·km,则W=3180/50=63.6(MW)。
30.什么是负荷曲线?
负荷曲线可分为有功负荷曲线和无功功率负荷曲线,电力系统中的负荷根据用户的需要,时刻在变化,所以电网功率和损耗也随时间变化而变化,这就出现了一个负荷随时问变化的规律,将这个规律以功率为纵坐标、时间为横坐标,以曲线形式记录下来,这个曲线即为负荷曲线。
负荷曲线记录负荷随时间变化的规律,是计算电能损耗和预测负荷的重要依据。
31.什么是日负荷曲线?
年最大负荷曲线?
年持续负荷曲线?
将一日内每一小时的负荷点在以时间为横坐标、以功率为纵坐标的坐标内,然后将24个点连接而成的曲线称为日负荷曲线。
把一年12个月中,每月的最大负荷点在坐标中,其连成的曲线称为年最大负荷曲线。
根据一年8760小时的各个负荷大小的累计持续时间排列出来的曲线称为持续负荷曲线,可计算出全年负荷的用电量。
W=
·t(kW·h)
32.何为最大负荷利用小时?
在年持续负荷曲线中,以最大负荷连续运行时间T,它所消耗的电量正好与年负荷曲线中实际消耗的电量相等时,则时间T称为最大负荷利用小时。
最大负荷利用小时的长短反映了实际负荷一年内变化的程度,如果负荷曲线平坦,说明利用小时大,如果负荷曲线起伏较大,说明该值就小,另一方面也可以用它来衡量用电设备的利用情况。
根据年最大负荷小时,可算出用户全年的用电量W=PT,各类负荷利用小时如表1-3所示。
负荷性质
时间T(h)
负荷性质
时间T(h)
照明及生活用电
农业用电
单班制企业用电
2000~3000
2500~3000
1500~2000
双班制企业用电
三班制企业用电
3000~4500
6000~7000
33.什么叫理论损失电量,为什么要进行线损理论计算?
在电网实际运行中,电能表总供电量与总售电量之差值称为线损电量,其中有一部分是输、配电无法避免的,如变动损耗和固定损耗,可以通过计算得出,称为理论损失电量,又称为技术线损。
但是在技术线损和不明损失电量中,其电网各元件中损失电量各占多少,无法知道,所以必须根据供电设备参数和实际负荷情况进行计算,算出不明损失电量,从而采取措施,减少损耗。
34.送电线路各种损耗的计算是如何表示的?
有功功率损耗ΔP=3I2R×10-3(kW)。
无功功率损耗△Q=3I2X×10-3(kvar)。
在时间t时电能损耗△W=RS2/U2τ×10-3(kWh)。
用均方根电流法计算电能损耗
ΔW=3R×10-3
(kWh)
35.为什么说提高电网功率因数可以降低线损?
在电网中增加并联电容器可以减少线路的无功功率,提高电网的功率因数,无功功率减少后,相应的负荷电流也减少,则有功损耗△P=I2R也相应减少。
36.降低线损应采取哪些措施?
(1)提高电网电压运行水平;
(2)合理确定供电中心,减少线路长度;
(3)提高功率因数,减少空载、轻载损耗,装设电容器、调相机;
(4)尽量采用环网供电,减少备用容量。
37.什么是电力系统潮流?
从潮流性质上进行划分可分为哪几种?
电力系统潮流是描述电力系统运行状态的技术术语,运行中的电力系统带上负荷后,就有潮流或与潮流相对应的功率从电源通过系统各元件流人负荷,并分布于电网各处,称为潮流分布。
潮流分布从性质上可分为电力系统静态潮流、动态潮流和最佳潮流。
38.什么叫电网的潮流计算?
为什么要进行电网潮流计算?
电网潮流计算是电网功率分布和电压状况计算的统称。
电网在某一运行方式下,功率大小及功率方向的分布情况是一定的,通过计算可以明确各变电所母线上功率大小,功率性质,网内功率方向,以及是送电还是受电。
39.电网功率分布的决定因素是什么?
为什么要进行电网功率分布计算?
电网的功率分布,主要决定于负荷的分布、线路变压器参数和电源间功率分配的关系。
对电网进行功率分布计算,可以帮助我们了解系统接线方式,在一定的运行方式下,各元件的负荷应保证电网电能质量,使整个电力系统得到最大经济效益。
40.进行电网功率分布计算要达到的目的是什么?
(1)根据计算结果来选择电气设备规格及导线规格。
(2)为继电保护的选型、整定计算提供依据。
(3)检查电网内各种元件是否过负荷,导线会否发热,导线弛度如何?
交叉跨越是否能够满足运行要求。
(4)检查变电所各母线电压是否满足要求,是否需要调压以保证各变电所的电压水平。
41.为什么要对电网各点的电压进行计算?
电压是电能质量的一项重要指标,也是电网内的重要参数,在电网运行中,线路阻抗、变压器阻抗、用户负荷变动及系统运行方式改变时电网各点的电压是不同的。
电网事故,如发生短路、断线等时电压将会发生大幅度变化,所以对电网电压的计算是非常重要的。
42.电网电压的变化可用哪三个名词来说明?
(1)电压降落。
指输电线路首、末端电压向量差。
(2)电压损耗。
指输电线路首、末端的电压代数差。
(3)电压偏移。
电网中某一点的实际电压与电网额定电压之差,一般用百分数来表示。
电压偏移百分数等于电网某点电压减去电网电压除以电网电压乘以百分之百。
43.电压偏移对系统运行有何影响?
我国规定的电压偏移的范围是多少?
电压偏移对电气设备运行有较大影响,电压的正偏高出电气设备额定值,易使设备发热以致老化烧毁,电压负偏影响用户的电压质量。
不论正偏、负偏均增大了电网的电压损耗,所以我国规定,电压偏移不超过表1-4所列数字。
变电所类别
最大负荷时(%)
最小负荷时(%)
事故时(%)
变电所无调压
+2.5
+7.5
-2.5
变电所有调压
+5
O
0
第二章送电线路的电气特性
第一节线路绝缘、对地距离及交叉跨越
1.送电线路绝缘配合具体内容是什么?
架空送电线路的绝缘配合就是要解决带电导线在杆塔上和档距中各种可能的放电途径。
其具体内容包括导线对杆塔、导线对塔头的各部构件、导线对拉线、导线对避雷线、导线对地和建筑物,不同相导线之间,以及检修工人在带电登杆时,带电体对人身的最小安全距离。
2.什么叫绝缘配合?
送电线路绝缘配合指什么?
绝缘配合是指系统中可能的各种过电压,在考虑采用各种限压措施后,充分研究投资费用、运行费用,经技术比较后,确定出必要的绝缘水平,按此水平所选定的绝缘物和空气绝缘间隙。
送电线绝缘配合主要是指根据大气过电压和内过电压要求,确定绝缘子片数和正确选择塔头空气间隙。
3.送电线路绝缘配合与哪些因素有关?
(1)杆塔上的绝缘配合就是按正常工频电压、内过电压、外过电压确定绝缘子的型式及片数,以及在相应风速下,保证导线对杆塔的空气间隙。
(2)在外部过电压条件下确定档距中央导线对避雷线空气间隙。
(3)在内部过电压及外过电压条件下确定导线对地及建筑物的最小允许间隙。
(4)在正常工频电压下,不同相导线间以及导线震荡摇摆情况下,确定不同相之间的最小距离。
4.什么是内部过电压?
它是如何产生的?
具体分为哪三大类?
内部过电压是由于电力系统内部原因而引起的,导致其发生的根本原因是系统内能量分布突发,如切合空载线路及变压器,单相接地等,其数值变化规律与电力系统参数有关。
内部过电压可分为三大类:
操作过电压:
由于电网内开关操作引起的过电压。
谐振过电压:
由系统电感和电容组成的谐振回路引起的过电压。
工频过电压:
由于电网运行方式的突然改变,引起某些电网工频电压的升高。
5.影响送电线路安全运行的内部过电压有哪些形式?
(1)合空载线路过电压,从线路等值电路中分析,L/2和C构成了串联谐振回路,这个振荡频率较工频高的多。
(2)切空载线路及空载变压器过电压。
(3)弧光接地过电压。
在中性不接地系统发生单相接地时,故障点将流过3倍的对地电容电流,极可能发生弧光,由于有电感和电容的存在,可能引起部分振荡,一般可达到3倍额定电压,即弧光过电压。
其幅值与电网工频电压成正比。
6.影响过电压的因素有哪些?
(1)与系统容量有关;
(2)与断路器的性能有关;
(3)与中性点接地方式有关;
(4)与系统的接线方式有关;
(5)与系统参数有关。
7.如何确定塔头尺寸?
确定塔头尺寸,主要有两个原则,一是塔头间隙过大增加杆塔造价,二是塔头间隙过小则不安全。
一般是按大气过电压、内过电压和工作电压来计算出绝缘在此情况下的摇摆角即风偏角。
在不同等级电压下,按这三种过电压所要求的空气间隙绘制间隙圆,问隙圆的切线处就是塔头最小尺寸。
8.在计算导线对地距离时应考虑哪些因素?
应考虑导线与地面、建筑物、树木、铁路、道路、河流、管道、索道的距离,对于各种架空线路、通信电缆的距离应根据最大覆冰和最高气温等引起的最大弧垂进行计算。
对于标准铁轨,高速公路及一级公路交叉时,交叉档距一般不超过200m,如超过200m其弧垂按导线在温度+70℃重新计算。
9.导线对地的最小距离是如何规定的?
见表2—1。
表2-1导线对地的最小距离
标准电压(kv)
路经地区
35~110
220
330
500
居民区
7.O
7.5
8.5
14
非居民区
6.O
6.5
7.5
11(10.5)
交通困难地区
5.O
5.5
6.5
8.5
10.导线与山坡、峭壁、岩石最小净空距离是如何规定的?
见表2-2
表2-2导线与山坡、峭壁、岩石最小净空距离m
标称电压(kV)
路经地区
35~110
220
330
500
步行可到达的山坡
5.O
5.5
6.5
8.5
步行不能到达的山坡
3.O
4.0
5.O
6.5
11.导线与建筑物之间最小垂直距离是如何规定的?
见表2-3。
表2-3导线与建筑物之间最小垂直距离
标准电压(kV)
35
11O
220
330
500
垂直距离(m)
4.0
5.0
6.O
7.O
9.O
12.边导线与建筑物之间最小距离是如何规定的?
见表2-4。
表2-4边导线与建筑物之间最小距离
标准电压(kV)
35
11O
220
330
500
距离(m)
3.5
4.0
5.O
6.O
8.5
13.导线与树木之间的距离是如何规定的?
见表2-5。
表2-5导线与树木之间的距离
标准电压(kV)
35~110
220
330
500
最大弧垂时垂直距离(m)
4.0
4.5
5.5
7.O
最大风偏时净空距离(m)
3.5
4.0
5.O
7.O
14.送电线路与弱电线路的交叉角是如何规定的?
见表2-6。
表2-6送电线路与弱电线路的交叉角
弱电线路等级
一级
二级
三级
交叉角
>45°
>30°
不限制
15.导线带电部分与杆塔构件最小距离是如何规定的?
见表2-7。
表2-7导线带电部分与杆塔构件最小距离m
标称电压(kv)
110
220
330
500
雷电过电压
1.00
1.9
2.3
3.303.30
操作过电压
O.7
1.45
1.95
2.52.7
工频电压
0.25
0.55
0.9
1.21.3
注500kV栏内左侧数据适用于海拔高度不超过500m地区,右侧适用于超过500m,但不超过1000m的地区。
16.导线线间距离是如何确定的(水平线间距离)?
在1000m以下档距,35kV及以上线路的水平线间距离按下式确定
D≥0.4Lk+UN/110+0.65
式中D——导线水平线间距离,m;
Lk——悬垂绝缘子串长度,m;
UN——线路额定电压,kV;
f——导线的最大弧垂,m。
17.如何确定导线垂直排列的垂直距离?
导线垂直排列的线路,其线间距离除考虑电压绝缘距离外,还应考虑导线覆冰和积雪使导线下垂以及覆冰脱落时,导线跳跃的问题,一般应在计算水平线间距离的结果中乘以75%,其垂直距离不小于表2-8。
表2-8导线垂直排列的垂直距离
电压(kV)
35
60
110
154
220
330
500
距离(cm)
200
225
350
450
550
750
1000
18.同杆架设多回路的线间距离应是多少?
上下层相邻导线间或地线与相邻导线间水平偏移是多少?
见表2-9和表2-10。
表2-9同杆架设多回路的线间距离
电压(kV)
35
60
110
154
220
330
距离(cm)
300
350
400
500
600
800
表2-10上下层相邻导线间或地线与相邻导线间水平偏移
标称电压(kV)
110
220
330
500
设计冰厚10mm
O.5
1.O
1.5
1.75
设计冰厚15mm
0.7
1.5
2.0
2.5
第二节送电线路的防雷保护与接地
19.什么叫雷暴日和雷暴日小时?
在进行电力线路防雷设计时,必须考虑该地区雷电活动情况及地区雷电活动频率,可用雷电日或雷电小时表示,雷电日是一年中有雷电的日数,雷电小时是一年中有雷电的小时数,不论每日雷电发生几小时均按一个雷电日计算,由于每年雷电日变化较大,所以我们一般用多年的平均数。
20.雷区是如何划分的?
一般把平均雷电日不超过15日的地区称为少雷区,例如我国西北地区。
把平均雷暴日超过40日地区叫多雷区,如长江一带和我国北方地区。
把平均雷暴日超过90日的地区叫强雷区,例如我国南方地区。
21.落雷密度是如何规定的?
雷暴日和雷暴小时虽然可反映出该地区雷电活动的频度,但它却未能反映出是云间放电、还是云对地的放电,我们关心的是云对地的放电。
落雷密度表示每一个落雷日,每平方公里地区落雷次数,用τ(次/km2雷电日)表示。
22.雷电流的幅值大小是如何确定的?
雷电流是指雷击于接地良好的杆塔泄人大地的电流。
雷电流的幅值一般是在塔上或避雷针上用磁钢棒测出的,它与气象和自然条件有关,是一个随机变量,只有通过大量实测才能正确估计其概率分布的规律。
雷电流的幅值与海拔高度及土壤电阻率大小关系不大。
23.避雷线如何保护电力设备的?
雷击可简单地看成是一个电流行波沿空中通道流人雷击点,在击中地线后即分两路继续前进。
随着电流波前进的还有一个电压行波。
它们构成了一个接近光速的传播的电磁波,其阻抗一般取300,(对导线或避雷线可取300~400Ω。
在雷击塔顶时,由于塔脚电阻很小,如R=0则不出现对地电压;避雷线保护作用主要是将电压化成电流,经很低的塔脚电阻排泄出去,从而达到降压作用,即使塔脚电阻有一定值为R=10Ω,也很小,很显然避雷线的降压作用,完全依靠很低的接地电阻实现的。
24.如何确定避雷线保护范围?
避雷线的保护范围由保护物高度、避雷线悬挂高度和条数来确定。
(1)单根避雷线保护范围按下式计算:
当hx>0.5h时
rx=0.47(h-hx)p
当hx<0.5h
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