电力人必备：史上最全电力系统90问

  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。

  3)有充足的调峰、调频、调压容量,可以在一定程度上完成自动发电控制,有较高的供电可 靠性。

  4)拥有相对应的安全稳定控制管理系统,高度自动化的监控系统和高度现代化的通信系统。

  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,节约能源,加快电力建设速度。

  3)可通过时差、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。

  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。

  答:电网无功补偿的原则是电网无功补偿应基本上按分层分区和就地平衡原则考虑,并应能随负荷或电压做调整,保证系统各枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求,避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。

  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 频率能集中调整控制。

  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情况下是不完全相同的,主要根据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,只能分区调整控制。

  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。

  1. 区域性水、火电厂的高压母线(高压母线. 分区选择母线kV变电站母线. 有大量地方负荷的发电厂母线、试述电力系统谐波对电网产生的影响?

  谐波对旋转设备与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与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。

  当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及安全自动装置误动,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。

  谐波可干扰通信设施,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备异常运行等,给系统和用户所带来危害。

  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、有源电力滤波器;加强谐波管理。

  答：当故障线路故障相自两侧切除后,非故障相与断开相之间有的电容耦合和电感耦合,继续向故障相提供的电流称为潜供电流。

  由于潜供电流存在,对故障点灭弧产生一定的影响,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以后才有机会重合成功。潜供电流值较大时,故障点熄弧时间比较久,将使重合闸重合失败。

  为了减小潜供电流,提高重合闸重合成功率,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。

  答: 理论线损是在输送和分配电能过程中没办法避免的损失,是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的,这部分损失能够最终靠理论计算得出。管理线损是电力网 实际运行中的别的损失和各种不明损失。例如由于用户电能表有误差,使电能表的读数偏小;对用户电能表的读数漏抄、错算,带电设备绝缘不良而漏电,以及无电 能表用电和窃电等所损失的电量。

  答:运行中的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)。当线路中输送某一数值的有功功率时,线路上的这两种无功功率恰好能相互平衡,这个有功功率的数值叫做线路的自然功率或波阻抗功率。

  11、电力系统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?

  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。

  中性点不直接接地系统(包括中性点经消弧线圈接地系统),发生单相接地故障时,由于不直接构成短路回路,接地故障电流往往比负荷电流小得多,故称其为小接地电流系统。

  在我国划分标准为:X0/X14～5的系统属于大接地电流系统,X0/X14～5的系统属于小接地电流系统。

  12、电力系统中性点直接接地和不直接接地系统中,当发生单相接地故障时各有什么特点?

  答: 电力系统中性点运行方式主要分两类,即直接接地和不直接接地。直接接地系统供电可靠性相比来说较低。这种系统中发生单相接地故障时,出现了除中性点外的另一个 接地点,构成了短路回路,接地相电流很大,为避免损坏设备,必须迅速切除接地相甚至三相。不直接接地系统供电可靠性相比来说较高,但对绝缘水平的要求也高。 因这种系统中发生单相接地故障时,不直接构成短路回路,接地相电流不大,不必立即切除接地相,但这时非接地相的对地电压却升高为相电压的1.7倍。

  答: 小电流接地系统中发生单相接地故障时,接地点将通过接地故障线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大,就会在接地点产生间歇性电 弧,引起过电压,使非故障相对地电压有较大增加。在电弧接地过电压的作用下,可能会引起绝缘损坏,造成两点或多点的接地短路,使事故扩大。

  为 此,我国采取的措施是:当小电流接地系统电网发生单相接地故障时,如果接地电容电流大于一定数值(35kV电网为10A,10kV电网为 10A,3～6kV电网为30A),就在中性点装设消弧线圈,其目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流,使接地故障点电流减少,提高自动 熄弧能力并能自动熄弧,保证继续供电。

  答:当故障点零序综合阻抗小于正序综合阻抗时,单相接地故障电流将大于三相短路故障电流。例如:在大量采用自耦变压器的系统中,由于接地中性点多,系统故障点零序综合阻抗往往小于正序综合阻抗,这时单相接地故障电流大于三相短路故障电流。

  答:对称的三相电路中,流过不同相序的电流时,所遇到的阻抗是不同的,然而同一相序的电压和电流间,仍符合欧姆定律。任一元件两端的相序电压与流过该元件的相应的相序电流之比,称为该元件的序参数(阻抗)

  零序参数(阻抗)与网络结构,特别是和变压器的接线方式及中性点接地方式有关。正常的情况下,零序参数(阻抗)及零序网络结构与正、负序网络不一样。

  16、零序参数与变压器接线组别、中性点接地方式、输电线架空地线、相邻平行线路有何关系?

  答：对于变压器,零序电抗与其结构(三个单相变压器组还是三柱变压器)、绕组的连接(△或Y)和接地与否等有关。

  当三相变压器的一侧接成三角形或中性点不接地的星形时,从这一侧来看,变压器的零序电抗总是无穷大的。因为不管另一侧的接法如何,在这一侧加以零序电压 时,总不能把零序电流送入变压器。所以只有当变压器的绕组接成星形,并且中性点接地时,从这星形侧来看变压器,零序电抗才是有限的(虽然有时还是很大 的)。

  对于输电线路,零序电抗与平行线路的回路数,有无架空地线及地线的导电性能等因素有关。

  零序电流在三相线路中是同相的,互感很大,因而零序电抗要比正序电抗大,而且零序电流将通过地及架空地线返回,架空地线对三相导线起屏蔽作用,使零序磁链减少,即使零序电抗减小。

  平行架设的两回三相架空输电线路中通过方向相同的零序电流时,不仅第一回路的任意两相对第三相的互感产生助磁作用,而且第二回路的所有三相对第一回路的第三相的互感也产生助磁作用,反过来也一样.这就使这种线路的零序阻抗进一步增大。

  答：当电力系统受到扰动后,能自动地恢复到原来的运作时的状态,或者凭借控制设备的作用过渡到新的稳定状态运行,即谓电力系统稳定运行。

  1、发电机同步运行的稳定性问题(根据电力系统所承受的扰动大小的不同,又可分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定三大类);

  答:采用单相重合闸后,由于故障时切除的是故障相而不是三相,在切除故障相后至重合闸前的一段时间里,送电端和受电端没有完全失去联系(电气距离与切除三相相比,要小得多),这样做才能够减少加速面积,增加减速面积,提高暂态稳定性。

  答：同步振荡:当发电机输入或输出功率变化时,功角将随之变化,但由于机组转动部分的惯性,不能立即达到新的稳态值,需要经过若干次在新的值附近振荡之后,才能稳定在新的下运行。这一过程即同步振荡,亦即发电机仍保持在同步运行状态下的振荡。

  异步振荡:发电机因某一些原因受到较大的扰动,其功角在0-360之间周期性地变化,发电机与电网失去同步运行的状态。在异步振荡时,发电机一会工作在发电机状态,一会工作在电动机状态。

  答： 异步振荡其明显特征是:系统频率不能保持同一个频率,且所有电气量和机械量波动明显偏离额定值。

  如发电机、变压器和联络线的电流表、功率表周期性地大幅度 摆动;电压表周期性大幅摆动,振荡中心的电压摆动最大,并周期性地降到接近于零;失步的发电厂间的联络的输送功率往复摆动;送端系统频率升高,受端系统的 频率降低并有摆动。

  同步振荡时,其系统频率能保持相同,各电气量的波动范围不大,且振荡在有限的时间内衰减从而进入新的平衡运行状态。

  1、振荡时系统各点电压和电流值均作往复性摆动,而短路时电流、电压值是突变的。此外,振荡时电流、电压值的变化速度较慢,而短路时电流、电压值突然变化量很大。

  2、振荡时系统任何一点电流与电压之间的相位角都随功角的变化而改变;而短路时,电流与电压之间的角度是基本不变的。

  2、电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏;

  3、环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,引启动稳定破坏而失去同步;

  4、大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低,易引起稳定破坏;

  答：1、发电机,变压器,线路的电压表,电流表及功率表周期性的剧烈摆动,发电机与变压器发出有节奏的轰鸣声。

  2、连接失去同步的发电机或系统的联络线上的电流表和功率表摆动得最大。电压振荡最激烈的地方是系统振荡中心,每一周期约降低至零值一次。随着离振荡中心距离的增加,电压波动慢慢地减少。如果联络线的阻抗较大,两侧电厂的电容也很大,则线路两端的电压振荡是较小的。

  3、失去同期的电网,虽有电气联系,但仍有频率差出现,送端频率高,受端频率低并略有摆动。

  答:并列运行的发电机间在小干扰下发生的频率为0.2～2.5赫兹范围内的持续振荡现象叫低频振荡。

  低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼效应,常出现在弱联系、远距离、重负荷输电线路上,在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。

  2、改善长距离输电线、使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻了线、在大机组与系统并列时,降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列。

  6、当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时,还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容,以加速潜供电流自动熄灭,便于采用单相快速重合闸。

  答:其作用是:补偿导线对地电容,使相对地阻抗趋于无穷大,消除潜供电流纵分量,来提升重合闸的成功率。 并联高压电抗器中性点小电抗阻抗大小的选择应进行计算分析,以防止造成铁磁谐振。

  答： 当发电机经由串联电容补偿的线路接入系统时,如果串联补偿度较高,网络的电气谐振频率较容易和大型汽轮发电机轴系的自然扭振频率产生谐振,造成发电机大轴 扭振破坏。此谐振频率通常低于同步(50赫兹)频率,称之为次同步振荡。对高压直流输电线路(HVDC)、静止无功补偿器(SVC),当其控制参数选择不 当时,也可能激发次同步振荡。

  答：电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

  大气过电压:由直击雷引起,特点是维持的时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。因此,220KV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。

  工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是维持的时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。

  操作过电压:由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况下过电压倍数较高。因此30KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。

  谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、维持的时间长。

  答: 在发电厂和变电所中,如果雷击到避雷针上,雷电流通过构架接地引下线流散到地中,由于构架电感和接地电阻的存在,在构架上会产生很高的对地电位,高电位对 附近的电气设备或带电的导线会产生很大的电位差。如果两者间距离小,就会导致避雷针构架对其它设备或导线放电,引起反击闪络而造成事故。

  答：通过接地网或接地体流到地中的电流,会在地表及地下深处形成一个空间分布的电流场,并在离接地体不同距离的位置产生一个电位差,这个电位差叫做跨步电压。跨步电压与入地电流强度成正比,与接地体的距离平方成反比。

  因此,在靠近接地体的区域内,若遇到强大的雷电流,跨步电压较高时,易造成对人、畜的伤害。

  作或出现故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压,这一现象叫电力系统谐振过电压。谐振过电压分为以下几种:

  谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感,变压器的漏感)或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈)和系统中的电容元件所组成。

  谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器)和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象,使回路的电感参数是非线性的,这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时,会产生铁磁谐振。

  由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Kd～Kq间周期变化)和系统电容元件(如空载线路)组成回路,当参数配合时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。

  答： 避雷线和避雷针的作用是防止直击雷,使在它们保护范围内的电气设备(架空输电线路及变电站设备)遭直击雷绕击的几率减小。避雷器的作用是通过并联放电间隙 或非线性电阻的作用,对入侵流动波进行削幅,降低被保护设备所受过电压幅值。避雷器既可用来防护大气过电压,也可用来防护操作过电压。

  (1)发生接地故障时,使中性点电压偏移增大,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。

  (2)在雷击或雷电波袭击时,由于电流很大,会产生很高的残压,使附近的设备遭受到反击的威胁,并降低接地网本身保护设备(架空输电线路及变电站电气设备)带电导体的耐雷水平,达不到设计的要求而损坏设备。

  答: (1)抽水蓄能电厂改发电机状态为电动机状态,调峰能力接近200%;

  (2)水电机组减负荷调峰或停机,调峰依最小出力(考虑震动区)接近100%;

  (4)燃煤机组减负荷、启停调峰、少蒸汽运行、滑参数运行,调峰能力分别为50%(若投油或加装助燃 器可减至60%)、100%、100%、40%;

  如果是水、火电混联系统,则需用大系统分解协调法或其它算法对水电子系统和火电子系统分别优化,然后根据一天用水总量控制或水库始末水位控制条件协调水火子系统之间水电的当量系数。

  答: (1)火电机组热力特性 需通过热力试验得到火电机组带不同负荷运行工况下的热力特性,包括锅炉的效率试验及汽机的热耗、汽耗试验;

  (2)水电机组耗量特性 该特性为不同水头下的机组出力-流量特殊性质,也应通过试验得到或依据厂家设计资料;

  答:当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安 全运行的事件时,需要向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的开关发出跳闸命令,以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化 措施的成套设备,一般通称为继电保护装置。

  1、当被保护的电力系统元件出现故障时,应该由该元件的继电保护设施迅速准确地给距离故障元件最近的开关发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开, 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。

  2、反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备正常运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号,以便值班人员做处理,或由装置自 动地做调整,或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护设施容许带一定的延时动作。

  答: 继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或不正常的情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器 油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护设施将包括测量部分(和定值调整部分)、 逻辑部分、执行部分。