电气基础
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2023年3月2日发(作者：摄影助理)1、直流输电优点
优点：与交流输电相比，直流输电具有稳定性好，控制灵活等优点，特别适合于跨海输电、大区域电网互联、远距离输
电及风力发电等非工频系统与工频系统的联网。在输电线路导线截面相等、对地绝缘水平相同的条件下，双极直流输电
的线路造价及功率损耗均比三相交流输电要少，约为其2/3。
直流输电的缺点:1.由于触发角和逆变角的存在，不论换流装置是工作于整流状态还是逆变状态，其交流侧的电流相位总
会滞后于电压相位，因此换流装置在运行中要消耗大量无功功率。正常运行时，整流侧所需的无功功率为直流功率的
30%-50%，逆变侧为40%-60%，所以必须进行无功功率补偿。2.换流装置在运行中会同时在换流站的交流侧和直流侧产生
谐波电压和谐波电流，为了抑制谐波，在交流侧和直流侧都需要装设滤波装置，在直流侧还需装设平波电抗器。3.由于换
流装置要用大量容量大，电压高的可控硅阀器件，换流站的造价较高，部分抵消了因线路投资低而带来的经济效益。4.
直流高压断路器不能利用电流过零的条件来熄弧，其制造困难，限制了直流输电向多端直流电网的发展。
2、潜供电流的定义
在超高压线路运行中，时常会发生因雷击闪络等原因所产生的单相电弧接地故障。在具有单相重合闸的线路中，当故
障相被切除后，通过健全相对故障相的静电和电磁耦合，在接地电弧通道中仍将流过不大的感应电流，称为潜供电流或
二次电流。
3灵活交流输电系统：以大功率可控硅部件组成的电子开关代替现有的机械开关，灵活自如地调节电网电压、功角和线路
参数。使电力系统变得更加灵活、可控、安全可靠。从而能在不改变现有电网结构的情况下提高系统的输送能力，增加
其稳定性。FACTS控制设备接入电力系统的方式：并联型：静止无功补偿器SVC静止同步调相器STATCOM
串联型：可控串联补偿器TCSC混合型：统一潮流控制器UPFC
4名词解释：1、输电线路的耐雷水平：在线路防雷设计中把线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷水平。
2、内部过电压倍数：内过电压的幅值与电网该处最高运行相电压的幅值之比。
3、电气二次回路：又称二次接线，是将二次设备按照工作要求，互相连接组合在一起所形成的电路。
4、准同期并列：在同步发电机已投入调速器和励磁装置，当发电机电压的幅值、频率和相位与并列点系统侧电压的幅值、
频率和相位接近相等时，通过并列点断路器合闸将发电机并入系统。5、接地电阻：接地体对无穷远处零电位面之间的电
压U与通过接地体泄入大地的电流I之比值。6、电流保护的接线方式：指电流保护中电流继电器线圈与电流互感器二次
绕组间的连接方式。7、二次系统：二次电气设备一般包括控制和信号设备、测量表计、继电保护装置及各种自动装置等，
它们构成了发电厂和变电所的二次系统。、自同期并列：自同期并列，是将未加励磁电流但接近同步转速，且机组加速度
小于允许值的发电机，通过断路器合闸并入系统，随之投入发电机励磁，在原动机转矩、同步力矩、同步力矩的作用下
将发电机拉入同步，完成并列操作。
5．铁磁谐振的特性
⑴谐振参数是一个范围
⑵在一般情况下，谐振需要外界“激发”
⑶C值太大时，出现谐振的可能性减小
⑷过电压主要受电感非线性特性的限制（小于电源电压的三倍)
但电流却可能很大
⑸谐振状态能自保持
⑹从感性到容性是“突变”，电压、电流要“翻相”—小型电动
机反转
⑺在工频电压作用下，回路中可能出现
谐波谐振
6参数谐振过电压:当同步发动机接有容性负荷（如空载线路）时，由于容性电流的助磁作用，如果参数配合不当，即
使激磁电流很小，甚至为零（零起升压），也会使发电机的端电压和电流急剧上升，最终产生很高的过电压，使与其他电
机的并联运行成为不可能，这种现象称为电机的自励磁，所产生的自激磁过电压称自激过电压。电机的自励磁现象就其
物理本质来说是由于电机旋转时电感参数发生周期性变化，与电容形成参数谐振而引起的。
7.空载变压器的分闸过电压是由于开关截流引起的,其大小与变压器励磁电流的大小以及变压器绕组电容CB的大小有
关。当变压器绕组的电容CB增大时，过电压将减小.由于变压器的励磁电流较小，励磁绕组所贮存的磁能不大，所以切空
变过电压的能量可以用限制雷电过电压的避雷器来吸收.
8.中性点位移的确定：
一
C
L
1
0
A
EU
0A
EU
0
一个是在三角形之内一个是在三角形之外
9.内部过电压是电力系统内部能量的转化或传递引起的，其能量来源于电网本身。内部过电压的大小通常用过电压倍数k
来表示，过电压倍数k为内过电压幅值与电网该处最高运行相电压的幅值之比。
10.铁磁谐振过电压铁磁谐振是线性电容和铁芯电感组成的回路在的条件下，受到某种“激发”因素时产生的
电压谐振现象。其过电压幅值受铁芯饱和程度的限制，一般不会很高。断线和电压互感器饱和均可引发铁磁谐振过电压。
11.纵差动保护：是由比较被保护元件两侧电流的大小和相位而构成的。第一个为正常运行及外部故障，后一个为内部故
障。
12.二次电气设备一般包括控制和信号设备、测量表计、继电保护装置及各种自动装置等，它们构成了发电厂和变电所的
二次系统。将二次设备按照工作要求连接在一起的图称为二次接线图
13断路器控制回路应满足下述基本要求：
(1)断路器跳、合闸后，应能迅速自动切换对应的操作电路，以避免因跳、合闸线圈长时间通电而烧毁。
(2)应能指示断路器跳、合闸状态。
(3)应有防止断路器多次跳闸、合闸的防“跳跃”闭锁功能。
(4)应能监视控制回路电源和断路器跳闸、合闸回路的完好性
(5)应能实现闭锁要求，对于气动和液压操动机构，当压力不正常时，除有信号反应外，还应进行操作闭锁
(6)控制回路接线应简单、可靠、使用电缆少
14：防“跳跃”闭锁：按下控制开关“SA合”后，断路器就合闸。如果是合闸于有予伏性故障的线路上，则在继电保护作用
下，断路器会自动事故跳闸。假若控制开关“SA合”接触时间过长，或触点被焊住或机械被卡住不能复归，即“SA合”一直
在发合闸信号，则断路器在事故跳闸后会再次合闸。由于是永久性故障，在继电保护作用下，断路器又会跳闸，造成断
路器多次合闸、跳闸，即出现断路器“跳跃”现象，这极易造成断路器损坏，必须加以防止。方法:控制回路中设有防跳闭
锁继电器KCF,电流线圈KCFⅠ串联在跳闸回路中，电压线圈KCFV串联在合闸回路中
15：
远方遥控合闸步骤:1；控制开关S旋至“远方”位置、遥控压板XB2接通,（+W）―S―XB2―K2―R―（-W）接通
2.K2励磁并动作，发出可进行操作信息，通过远方合闸继电器K5动作，使其常开触点K5闭合。3.
(+W)―S―XB2-K5―KCFV2―K3―QF2―YC―（-W）接通，断路器合闸以下与就地手动合闸相同.
就地手动跳闸：步骤1:控制开关S旋至“就地”位置、遥控压板XB2打开,按下控制开关“SA跳”，（＋W）―S―SA跳―K1―(-W)
接通2.K1励磁并动作，其常开触点闭合，（+W）―K1―KCF1―QF1―YT―（-W）接通，断路器跳闸1断开，切断
跳闸线圈YT的电源；QF2闭合，绿灯HG发光，表明断路器处于跳闸状态，跳闸位置继电器K6动作发出跳闸信息。
C
L
1
0
K
D
就地手动合闸：步骤:1控制开关S旋至“就地”位置、遥控压板XB2打开2按下控制开关“SA合”，(+W)―S―SA
合―KCFV2―K3―QF2―YC―（-W）接通,断路器合闸1闭合、触点QF2断开4.（+W）―K7―HR―QF1―YT―（-W）
接通，于是红灯发光，表明断路器处于合闸状态，5.同时合闸位置继电器K7也励磁动作，发出合闸信息。
防“跳跃”闭锁：机理:1.当操作断路器跳闸时，电流线圈KCFⅠ励磁，其常开触点KCFⅠ1和KCFⅠ2闭合2当合闸于有予
伏性故障的线路并出现控制开关“SA合”被卡住时,电压线圈KCFV启动，其常闭触点KCFV2断开，切断了合闸回路，避
免断路器的再次合闸。
16.
合闸操作：合闸前状态:QF和1QS1均处于断开位置，其常闭触点QF和1QS1均闭合，SB和1SB的常闭触点闭合、常闭
触点1KH也闭合。合闸时:按动合闸按钮1SB1，使电路A―SB―QF―1QS1―1SB―1KH―1SB1―1KM1―1KM2―1SQ1―B接
通，1KM1通电，电动机M1正转，隔离开关1QS合闸。合闸完毕:行程开关1SQ1断开，切断合闸回路，1KM1失电，电
动机停止正转
分闸操作：分闸前状态:QF和1QS1均处于断开位置，其常闭触点QF和1QS1均闭合，SB和1SB的常闭触点闭合、常闭
触点1KH也闭合。分闸时:按动分闸按钮1SB2，使电路A―SB―QF―1QS1―1SB―1KH―1SB2―1KM2―1KM1―1SQ2―B接通，
1KM2通电，电动机M1反转，隔离开关1QS分闸。合闸完毕:行程开关1SQ2断开，切断合闸回路，1KM2失电，电动机
停止反转。
17.信号回路：由信号电源、信号装置及连接线组成的回路。作用：反应设备不正常运行的预告信号，反映设备故障的事
故信号，传达命令的指挥信号等，这些信号可以帮助运行人员掌握电气设备的运行状态，及时发现故障和不正常工作情
况的性质、范围和地点，从而迅速作出正确处理措施。
18.电力系统安全运行的原则：所有运行电气设备处于正常状态，满足运行工况需要系统电压和频率保持在规定范围之内；
所有发电机保持同步运行。
电力系统运行条件：等式约束条件
不等式约束条件
电力系统运行状态：系统正常状态：系统满足所有等式和不等式约束条件,能承受正常的干扰。发电和输变电设备均保持有
一定的备用容量,可以实现电力系统的经济运行。系统预警状态：原因：发电机计划外停运，或运行环境恶化，使得各种电气元
件的备用容量减少到允许程度以下。特点：系统仍能安全运行，且满足所有等式和不等式的约束条件，但不能承受各种正常的干扰。
系统紧急状态：特点：等式约束条件可能仍然满足，但系统的某些不等式条件不能满足。系统崩溃状态：特点：子系统的等式和不等
式条件都遭到破坏。系统恢复状态：原因：由于自动控制装置的作用以及调度人员的正确操作，可使系统或几个子系统均趋于稳定。
19，能量管理系统（EMS）是监视、控制和管理以发电、输电和变电为主要内容的综合自动化系统。主要包括数据采集
（SCADA），自动发电控制（AGC）和发电计划、网络分析(NA)、调度员培训模拟（DTS）几个部分。
配电网SCADA系统的功能：1）数据采集（2）监视及事件处理3）控制功能4）数据维护、数据分析与计算、数据的
利用与共享等
0，自同期并列，是将未加励磁电流但接近同步转速，且机组加速度小于允许值的发电机，通过断路器合闸并入系统，随
之投入发电机励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。在并列瞬间：优点：操作简
单,并列时间短，缺点：冲击电流较大，并造成在并列点附近电压的短时下降，对系统有较大的扰动。
21，准同期并列原理：在同步发电机已投入调速器和励磁装置，当发电机电压的幅值、频率和相位与并列点系统侧电压
的幅值、频率和相位接近相等时，通过并列点断路器合闸将发电机并入系统。优点：并列时的冲击电流小，对发电机和
0
0
SLG
SLG
QQQ
PPP
jj
ii
maxmin
maxmin
maxGGminG
maxGGminG
maxmin
fff
SSS
QQQ
PPP
UUU
ijijij
iii
iii
iii
系统不会带来冲击。缺点：需要捕捉合适的合闸相位点，所需并列时间较长。特点：
22．并列操作应遵循如下的原则：1）并列时的冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值不超过允许值2）并列后应能迅速进
入同步运行状态，暂态过程要短。
23同步发电机同期并列的允许偏差.：1）允许电压差
2）允许频率差
3）允许相位角差
24.四遥：指实现遥信、遥测、遥控和遥调功能
GN
)%10~5(UU
Ne
)%5~2(ff
10~5
e
0)1
SmGmminxSG
UUUUU的幅值相等，则与若
xminx
)π2(0)2UU
e
时，
ee
ef
TU
21
)3
minx
间的时间为频差周期。相邻两次
G
x
1
GmxSG2
sin2),
2
sin(2,)4
U
U
UUUU
e
e
当