思考题2014.5

一、名词解释、选择、简答

1.什么是电力系统的中性点？

电力系统中的发电机三相绕组通常接成星形，变压器高压绕组大多也接成星形。正常运行时，这些星形绕组的中点，其电位接近为0。因此，这些发电机和变压器星形绕组的中点统称为中性点。

2.什么是电力系统短路？

电力系统短路指电力系统中相与相之间或相与地之间（中性点直接接地系统）通过电弧或其它较小阻抗而形成的一种非正常连接。 3.什么是电力系统稳定问题？有哪三大类？

一般情况下，由于各发电机组功率不平衡的程度不同，因此转速变化也不同，有的变化较小，有的变化较大，有的发电机增速，有的发电机减速，从而在各发电机组的转子之间产生相对运动。

如果系统各发电机组在经历了一段运动过程后，能自动恢复到原有的平衡状态，或在某一新的平衡状态下同步运行，这时系统的频率和电压虽然发生了一些变化但仍在允许的范围内，这样的系统就称之为稳定的。相反，如果系统受到扰动后，产生自发性振荡，或者各机组间产生剧烈的相对运动，以至于系统的频率和电压大幅度变化，不能保证对负荷的正常供电，造成大量用户停电，系统就失去了稳定。 可见，电力系统稳定问题就是当系统受到扰动后能否继续保持各发电机之间同步运行的问题。

根据系统受到扰动的大小及运行参数变化特性的不同，通常将系统的稳定问题分为三大类，即静态稳定、暂态稳定和动态稳定。

(静态稳定是指电力系统受到微小干扰后，不发生自发振荡或非周期性失步，能够自动恢复到原来运行状态的能力。

暂态稳定是指电力系统在受到短时间大干扰（如短路、故障切除、重合闸等）后，忽略转速变化，认为发电机大轴上的输入机械转矩为定值，仅考虑功角变化，在第一个摇摆周期（约为1s）内，各同步发电机保持同步运行而不失步，并过渡到新的稳定运行状态的能力。

动态稳定是指电力系统在受到某些大干扰（如大型机组的启动与制动、同步发电机的异步运行、再同步、自同步及非同步合闸等）后，计及发电机转速和电势的变化，有时还应考虑负荷的动态特性和发电机异步转矩的影响，在较长时间（几秒或几十秒）中保持或恢复发电机同步运行，由衰减的同步振荡过渡到稳定运行状态的能力。)

4.什么是导体的热稳定和动稳定？为什么选择电气设备时需要校验热稳定和动稳定条件？ 电流通过导体时产生热量使导体温度升高，同时导体又以对流和热辐射方式向外散发热量，当发热和散热达到平衡时，即为热稳定状态。 电力系统中的三相导体，每一项导体均处于其他两相导体产生的磁场中，因此在运行时都要受到电动力的作用，当导体受到的电动力与其他力之和为零时处于动稳定状态。 当导体温度升高到一定数值后将对导体的运行产生一系列不良影响。

正常运行时，由于工作电流产生的电动力数值较小，对导体不会造成损坏。短路时载流体中流过的短路电流将产生很高数值的电动力，有可能造成载流体变形或电器结构损坏。 发热和电动力是载流体（或电器）在设计和运行中必须考虑的问题。为了保证载流体在工作中具有足够的热稳定性和动稳定性，选择导体时必须进行发热和电动力计算。 5.什么是电流的热效应？

指当电器和导体通过电流时，有一部分电能以不同的损耗形式转化为热能，使电器和导体的温度升高。

6.什么是电气主接线、厂用电接线、电气主接线图？

在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成的电能生产、汇集和分配的电气主回路，该电气主回路称为电气一次系统，又叫做电气主接线。 厂用电系统的电气主回路

用规定的设备图形和文字符号，按照各电气设备实际的连接顺序而绘成的能够全面表示电气主接线的电路图，称为电气主接线图。 7.什么是厂用电、厂用电率、厂用电系统？

发电厂在机组起动、运转、停机、检修过程中有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂运行、操作、试验、检修、照明的用电设备等都属于厂用负荷，这些厂用负荷总的耗电量统称为厂用电。

发电厂在一定时间（例如一月或一年）内，厂用电所消耗的电量占发电厂总发电量的百分数，称为厂用电率。

由厂用变压器（或电抗器）、厂用供电电缆、厂用成套配电装置及各类厂用负荷所构成的系统，称为厂用电系统。

8.什么是周期短路电流、非周期短路电流、冲击短路电流、暂态短路电流、稳态短路电流、次暂态短路电流、短路容量？ 一般在高压电力系统发生短路时，短路回路的总电抗远大于短路回路的总电阻，计算周期短路电流时，可忽略电阻的影响。

短路电流瞬时值有周期分量和非周期分量合成，忽略非周期分量即为周期短路电流 对设有快速保护的快速断路器应考虑短路电流非周期分量的影响，忽略短路电流周期分量即为非周期短路电流

短路电流在短路后半个周期(t=0.01s)时，瞬时值达到最大。该最大值称为冲击短路电流ish 短路电流非周期分量约经10个周波左右及衰减为0，此后短路电流只剩下周期分量，此前短路电流成为暂态短路电流，此后称为稳态短路电流

短路电流周期分量在地一个周期内的有效值成为次暂态短路电流 短路容量

9.连接在电网上的电气设备的额定电压怎样确定？我国电力系统额定电压等级有哪些？ 用电设备的额定电压与同级电网的额定电压相同

用电设备额定线电压、交流发电机额定线电压、变压器额定线电压（一次绕组、二次绕组） 10.断路器中的交流电弧在什么情况下可以熄灭？

当弧隙绝缘能力高于触头间电压的击穿能力时，电弧就熄灭。 11.介质强度恢复最快的断路器是哪一种？ 真空断路器

12.中性点不接地系统有哪些特点？

（1）发生单相接地时，三相间线电压仍保持对称和大小不变。用电设备仍然正常运行，供电可靠性较高。

（2）两非故障相对地电压升高至原来的3倍，等于线电压值。 （3）非故障相对地电容电流升高至原来的3倍。 （4）故障相接地电容电流则升高至原来的3倍。 13. 35kV及以下硬母线系统的固有频率是多少？

50HZ+-0.5HZ

14.不同应用场合如何选择电流互感器？

根据额定电压、额定原边电流、额定副边电流、准确度级 15.按灭弧介质及作用原理来分，大致有哪几种断路器？

按灭弧介质及作用原理可分为油断路器、空气断路器、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器、磁吹断路器和产气断路器等。 16.隔离开关有哪些用途？

隔离开关的用途有以下几方面：

（1）隔离电压。在检修电气设备时，将隔离开关打开，形成明显可见的断点，使带电部分与被检修的部分隔开，以确保检修安全。

（2）操作小电流电路。如电压互感器、避雷器回路，无负荷母线、励磁电流不超过2A的空载变压器回路及电容电流不超过5A的空载线路等。

（3）可与断路器配合或单独完成倒闸操作。如可将双母线运行中的线路从一条母线直接切换到另一条母线上。

17.电流互感器的误差与那些因素有关？

互感器结构、铁芯材料及尺寸、二次绕组匝数、二次回路负载大小及性质、一次电流大小等 18.双母线的倒闸操作步骤是怎样的？ （1）合上母联断路器两侧的隔离开关 （2）合上母联断路器给备用母线充电

（3）此时两组母线已处于等电位状态。根据“先通后断”的操作顺序，逐条线路进行倒闸操作：先合上备用母线隔离开关，再断开其工作母线隔离开关；知道所有线路均已倒换到备用母线上

（4）最后断开母联断路器，拉开其两侧隔离开关

（5）工作母线已被停电并隔离，验明无电后，随即用接地倒闸接地，即可进行检修 19.单母线带旁路母线接线检修出线断路器的步骤有哪些？ （1）合上旁路断路器两侧的隔离开关

（2）合上旁路断路器，对旁路母线充电检查（如旁路母线 存在短路则旁路断路器会自动跳开）

（3）如旁路母线充电正常，合上该出线的旁路隔离开关 （4）断开需要检修的出线断路器 （5）断开两侧的隔离开关

20. Y0/Y0/△接线的电压器互感器，其副边主绕组和副绕组的额定电压是怎样确定的？ 三相五柱式电压互感器接线。副边主绕组每相额定电压100V，辅助绕组额定电压100/3V 三个单绕组电压互感器接线。副边主绕组每相额定电压100/3V,辅助绕组额定电压100/3V 21.三相系统中导体间的电动力怎样计算？ 在三相系统中，作用于每相导体上的电动力，由该相导体中的电流和其它两相导体所产生的相互作用来决定。

当三相母线安装于同一平面时，中间相母线所受的电动力最大（约比边相母线受力大7％）。在三相短路冲击电流作用下，中间相母线所受的最大电动力为 F0.173Kish式中：ish——三相短路冲击电流，kA；

2L a L——两支持绝缘子之间的一段母线长度, 称为跨距，m； a——相邻两相导体的中心距离，m

22.正常运行时，电流互感器为什么不能开路？否则会出现什么问题？

电流互感器正常运行时基本处于短路状态，其二次绕组绝对不允许开路运行。

如果二次绕组开路运行，则二次侧电流为零，一次侧电流全部转化为激磁电流，导致铁芯饱和，其磁通变为平顶波，则二次绕组中感应电势很高(波形为很尖的尖顶波)，二次端子处将出现很高电压(几千甚至几万伏)，危及设备和人身安全。

23.正常运行时，电压互感器为什么不能短路？否则会出现什么问题？

电压互感器的二次侧接负载，一般是测量仪表和继电器的电压线圈，其阻抗很大，因此负载电流很小，在正常工作时接近于空载状态。

因此电压互感器的负载能力一般都很小，若发生短路，则二次侧阻抗大大减小，将出现很大的短路电流，烧坏二次侧绕组。 实际工作中必须防止出现短路故障

24. SF6气体作为灭弧介质有什么优点？ (1）具有强负电性

SF6的体积大，且易俘获电子形成低活性的负离子，运动速度要慢得多，使得去游离的几率增加。

2）介质强度高

在1个大气压下，SF6气体的击穿电压是空气的三倍。 3）热传导性能好且易复合

SF6在电弧作用下分解成低氟化合物，在电弧电流过零时，低氟化合物则急速复合成SF6。 弧隙介质强度恢复过程极快，灭弧能力相当于同等条件下空气的100倍。 4）供气方便

SF6断路器所需气体较少，可储存在小气罐内。 5）没有危险

没有火灾和爆炸危险，且电器触头在SF6中不易被电弧烧损。

1. 在图2-36所示的电力系统中，K 点发生了三相短路，试分别求出在 t=0s、0.2s、 4s时的短路电流和冲击电流。发电机G为水轮发电机。

图2-36电力系统接线图

取Sd100MVA,XT 1*=(Uk1% / 100)·(Sd / SN 2) XL1*=xl·L·Sd / Ud2，XGXG,,Sd,

P/cosX10.12610025/0.8=0.4032，

X210.510010040=0.2625，

X3X40.480100121110220.1168，X510.51000.525 10020XX1X2X3/2X51.2491，XCAX查图得，I'' ,I0.2

25/0.8=0.3903 100Id

SN'''',取KSH1.8,ISH2I''KSH,IIId= ，......

3UD2. 电力系统接线图如图2-37所示。计算 K 点发生三相短路时短路处和每个电源供给短路点的 I''。其中发电机Gl （水轮机）的参数为：SG1=250MVA，Xd''=0.4；G2（汽轮机）的参数为：SG2=60MVA，Xd''=0.125；变压器T1的参数为：ST1=250MVA，Uk%=10.5；T2的参数为：ST2=60MVA，Uk%=10.5。电力线路l1、l2、 l3的长度分别为 50km、40km、30km，三段线路单位长度的电抗均为x1=0.4Ω/ km。

图2-37电力系统接线图

取Sd100，Ud10.5

XG1Xd''100100100100=，XG2Xd''=,XT10.105=,XT20.105= 250602506010021151.1,

XL1L10.4XL2L20.410021151.05,

XL3L30.4100,

1151.052X13XL1XL3XL2XL3XL1XL2 ,X12= ,X23=

XL1XL2XL3XL1XL2XL3XL1XL2XL3111111X13KX13X23XXX= ,= 12K1223X12X13X23X12X13X23X1XG1XT1X13K= ,X2XG2XT2X12K

XcaG1X1''SG1S ，XcaG2X2G2 SdSd''查图得，I1 ,I2 ,

Id1SG1S''''' ,Id2G2 ,I1'I1''Id1= ，I2I2Id2= 3Ud3Ud3. 如图2-38所示电力系统中，有一个容量和内电抗不详的系统C；其中发电机 G （汽

轮机）的参数为：SG=250MVA，Xd''=0.12；变压器T的参数为：ST=240MVA，Uk％=10.5；电力线路l1、l2的长度分别为20km、10km，两段线路单位长度的电抗均为x1=0.4Ω/ km。在下列三种情况下，分别求K点发生三相短路时短路电流。

（l）系统C的115kV母线上，断路器QF的断开容量为1000MVA；

（2）系统C的变电所115kV母线三相短路时，由系统C供给的短路电流为1.5kA； （3）系统C是无限大容量电力系统。

图2-38电力系统接线图