电气工程概论重点

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电气工程概论重点第一章绪论电能的基本要求：1.安全2.可靠3.优质4.经济电力系统的基本概念：由发电机、电力网内的变压器和电力线路以及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统。电力系统的特点：1.电能不能大量存储2.暂态过程十分短暂3.地区性特点较强4.与国民经济各部门有着极为密切的关系。对电力系统的要求：1.为用户提供充足的电力2.保证供电的安全可靠3.保证良好的电能质量4.提高电力系统运行经济性电能质量的主要指标有电压、频率和波形。为什么要规定电力系统额定电压？为了使电力系统和电气设备制造厂的生产标准化、系列化和统一化，电力系统的电压等级应有统一的标准。电力系统电压等级特点：1.发电机的额定电压较电力系统的额定电压高出5%。2.电力变压器的一次绕组是接受电能的，相当于受电设备，其一次绕组的额定电压应等于电力系统的额定电压，对于直接和发电机连接的升压变压器的一次绕组额定电压应等于发电机的额定电压，使之相互配合。3.电力变压器的二次绕组是提供电能的，相当于供电设备，其二次绕组的额定电压较电力系统额定电压高出10%。但在3、6、10kV电压时，如短路阻抗小于7.5%的配电变压器，则其二次绕组的额定电压比同级电网的额定电压高出5%。第二章电气设备的原理与功能转差率：转差率为转子转速n与同步转速之差（-n）对同步转速的比值，以s表示，则s=（-n）/异步电机三种运行状态：1.电动机状态当0,s<03.电磁制动状态n<0,s>1断路器的基本技术数据1.额定电压。额定电压是指断路器长期工作的标准电压（线电压）。它决定着断路器的绝缘尺寸，也决定断路器的熄弧条件。断路器可以在1.1~1.15倍的系统额定电压下正常工作。2.额定电流额定电流是指断路器长时间允许通过的最大工作电流。额定电流决定着断路器的导电回路的几何尺寸。3.额定开断电流 额定开断电流是指断路器在额定电压下能保证正常开断的最大短路电流。该电流是断路器开断能力的一个重要参数。开断电流和电压有关，在低于额定电压时，断路器开断电流可以提高，但由于灭弧装置机械强度的限制，开断电流有一极限值，该极限值称为极限开断电流。1.短路关合电流在额定电压下，能可靠关合、开断的最大短路电流称为额定关合电流，它是表征断路器灭弧能力、触头和操动机构性能的重要参数之一。断路器合闸于有潜伏性故障的线路时，就要经历一个先合后跳的操作循环，此时只有断路器的额定关合电流大于冲击电流，才能可靠地开断。2.热稳定电流表示断路器承受短路电流热效应的能力。我国规定4s内所能承受的热稳定电流为额定热稳定电流。通常断路器的热稳定电流等于它的额定开断电流。3.动稳定电流动稳定电流亦称为极限通过电流，是指断路器承受短路电流电动力效应的能力。即指断路器处在合闸位置时，允许通过的短路电流最大峰值。动稳定电流决定于导电部分及支持绝缘子部分的机械强度，并决定于触头的结构形式。4.全开断（分闸）时间全开断时间是指断路器从接到分闸命令瞬间到电弧完全熄灭为止的时间间隔。全开断时间是用来表征断路器开断过程快慢的一种参数。该参数是断路器固有分闸时间与燃弧时间之和。5.合闸时间合闸时间是指断路器从接到合闸命令瞬间到各相的触点均接触为止的时间间隔。6.额定断流容量断流容量综合反映断路器的开断能力，与额定电压和额定开断电流两个因素有关，=互感器互感器的主要作用是：把高电压和大电流按比例地换成低电压（100V或100/V）和小电流（5A或1A），以便提供测量和继电保护所需的信号，并使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化；把高电压（一次）部分与低电压（二次）部分相互隔离，且互感器二次侧均接地，以保证运行人员和设备的安全。互感器的分类及作用是什么？互感器二次侧为何必须接地？互感器分为电压互感器和电流互感器，（作用同上）互感器二次侧均接地，以保证运行人员和设备的安全。电流互感器在运行中，为什么二次绕组不允许开路？当电流互感器二次绕组开路时，=0，则二次侧磁动势=0，而使一次侧磁动势全部用来励磁，即=，从而使铁心中的合成磁动势较正常情况下增大很多倍，并使铁心严重饱和。铁心中磁通的变化dφ/dt成正比，因此，二次绕组将在磁通过零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数千甚至上万伏，这对工作人员及仪表、继电器等都是极其危险的。同时由于磁感应强度剧增，铁心损耗大大增加，铁心会产生严重过热，损坏线圈的边缘。此外铁心中还会有剩磁，使互感器误差增大。因此，电流互感器在运行中，二次回路是不允许开路的。若需断开某个仪表和继电器，必须先将该仪表或继电器绕组短路后，才能断开仪表和继电器。 第三章电气设备的分类与系统抽水蓄能电厂工作原理抽水蓄电厂是以一定水量作为能量载体，通过能量转换向电力系统提供电能。为此，其上、下游均需有水库以容蓄能量转换所需要的水量。在抽水蓄能电厂中，必须兼备抽水和发电两类设施。在电力负荷低谷时（或丰水时期），利用电力系统的富余电能（或季节性电能），将下游水库中的水抽到上游水库，以位能形式储存起来；待到电力系统负荷高峰时（或枯水时期），再将上游水库中的水放下，驱动水轮发电机组发电，并送往电力系统，这时，用以发电的水又回到下游水库。显而易见，抽水蓄能电厂既是一个吸收低谷电能的电力用户（抽水工况），又是一个提供峰荷电力的发电厂（发电工况）。接线图课本P86图3-18图3-19高压直流输电系统就是将送端系统的高压交流电，经换流变压器变压，由换流器将高压交流转换成高压直流，通过直流输电线路输送到另一端换流站，再由换流器将高压直流转换成高压交流，然后经过换流变压器与受端交流电网相连，将电能送至受端系统。通常将交流转换成直流称为整流，实现整流功能的装置称为整流器；将直流转换成交流称为逆变，实现逆变功能的装置称为逆变器。整流器和逆变器统称为换流器。配电系统常用的几个重要指标1.供电可靠率供电可靠率=1—（）×100%2.网损率网损率=×100%3.电压合格率电压合格率是指电力系统某点电压在统计时间内电压合格的时间占总时间的百分比。电压合格率有日电压合格率、月电压合格率和年电压合格率之分。电压系统负荷按供电的可靠性划分一类负荷（亦称一级负荷）二类负荷（亦称二级负荷）三类负荷（亦称三级负荷）负荷曲线日负荷曲线是描述一天24h负荷变化情况的曲线，分为日有功负荷曲线和日无功负荷曲线。日负荷曲线对电力系统的规划设计和运行十分有用，它是安排日发电计划、确定各发电厂发电任务和系统运行方式以及计算用户日用电量等的重要依据。年负荷曲线是描述一年内每月（或每日）最大有功负荷随时间变化情况的曲线，分为年最大负荷曲线和年持续负荷曲线。年最大负荷曲线是描述一年内每月（或每日）最大有功负荷随时间变化情况的曲线。年持续负荷曲线是按一年内系统负荷数值的大小及其持续小时数依次由大到小排列绘制而成的曲线。这种曲线可用来安排发电计划及进行可靠性估计。如果用户始终保持最大负荷运行，经过时间后所消耗的电能恰好等于全年的实际耗电量，则称为年最大负荷利用小时数，即==年最大负荷利用小时数的大小，在一定程度上反映了实际负荷在一年内的变化程度。 第四章设备工作接地与保护接地第一节概述工作接地为了保证电气设备在正常或发生故障情况下可靠工作而采取的接地。工作接地一般都是通过电气设备的中性点来实现的，所以又称为电力系统中性点接地。保护接地为了保证工作人员接触时的人身安全，将一切正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，称为保护接地。保护接零在中性点直接接地的低压电力网中，把电气设备的外壳与接地中性线（也称零线）直接连接，以实现对人身安全的保护作用，称为保护接零（或简称接零）。防雷接地为了防止雷击和过电压对电气设备及人身造成危害，必须将强大的雷电流安全导入大地，以此为目的的接地称为防雷接地，也称过电压保护接地。防静电接地为消除生产过程中产生的静电积累引起触电或爆炸而设置的接地称为防静电接地。第二节工作接地我国电力系统的中性点接地方式主要有四种，即中性点不接地（中性点绝缘）、经消弧线圈接地、中性点直接接地和经电阻接地。根据电力系统中发生单相接地故障时接地故障电流的大小，可将中性点接地的方式分为两类：一类是小电流接地系统，包括中性点不接地和经消弧线圈接地;另一类为大电流接地系统，包括中性点直接接地和经电阻接地。电力系统中性点经消弧线圈接地时，有三种补偿方式，即全补偿方式、欠补偿方式和过补偿方式。①若选择消弧线圈的电感时，使得=，则接地电容电流将全部被补偿，接地故障点电流为零，此即全补偿方式。采用全补偿方式使接地电流为零似乎很理想，但实际上此时容抗等级感抗，系统会发生串联谐振，产生很大的谐振电流，并在消弧线圈的阻抗上形成很高的电压降，使中性点的对地电位大为升高，可能会损坏设备的绝缘。②若＜，则接地故障点有未被补偿的电容电流流过，这种补偿方式称为欠补偿方式。采用欠补偿方式时，当电力网运行方式改变而切除部分线路时，整个电力网对地电容抗将减小，有可能发展为全补偿方式，导致电力网发生谐振，危及系统安全运行；此外，欠补偿方式容易引起铁磁谐振过电压等其他问题，所以很少被采用。③若＞，则接地故障点有剩余的电感电流流过，这种补偿方式称为过补偿方式。在过补偿方式下，即使电力网运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补偿方式，致使电力网发送谐振。同时，由于消弧线圈有一点的裕度，今后电力网发展，线路增多、对地电容增加后，原有消弧线圈还可以继续使用。因此，实际上大多采用过补偿方式。保护接地与接零方式混用的危害及中性线重复接地的必要性如果同时采用了接地和接零两种保护方式，若实行保护接地的设备发生故障，则中性线的对地低呀压将会升高到电源相电压的一半或更高。这时，实行保护接零的所有设备上，便会带有统样的高电位，使设备外壳等金属部分将呈现较高的对地电压，从而危及操作人员的安全。所以同一低压配电系统内，保护接地与保护接零这两种不同的方式一定不能混用。在中性点直接接地的低压配电系统中，为确保接零保护方式的安全可靠，防止中性线断线所造成的危害，系统中除了工作接地外，还必须在整个中性线的其他部位再行接地，称之为重复接地。当中性点直接接地的低压配电系统实行重复接地后，可保证在万一出现中性线断线的情况下，配电系统的保护方式可以从保护接零的TN方式转化为保护接地的TT方式，从而减轻触点的危险程度。 一台半断路器接线单元接线 双母线带旁路母线接线QF2—专用旁路断路器；QS1、QS2—旁路隔离开关；W3—旁路母线第五章电压、功率及电能损耗的计算工程上常用的几个计算量1.电压降落指网络元件首、末端电压的相量差（—）2.电压损耗指网络元件首、末端电压的数值差（—）电压损耗=×100%3.电压偏移指网络中某点的实际电压值与网络额定电压的数值差（）电压偏移常以百分比值表示，即电压偏移=×100%4.输电效率指线路末端输出的有功功率与线路首端输入的有功功率的比值，常以百分值表示，即输电效率=中枢点是指那些反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电站的母线，系统中大部分负荷由这些节点供电。1.逆调压高峰负荷时升高电压（1.05）、低谷负荷时降低电压（）的中枢点电压调整方式，称为逆调压。这种方式适用于中枢点供电线路长，负荷变化范围较大的场合。 1.顺调压高峰负荷时允许中枢点电压略低（1.025）、低谷负荷时允许中枢点电压略高（1.075）。2.常调压在任何负荷下都保持中枢点电压为基本不变的数值，取（1.02~1.05）第六章短路故障分析与计算短路所谓“短路”就是电力系统中一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。短路的四种类型三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路标幺值标幺值=序阻抗：元件三相参数对称时，元件两端某一序的电压降与通过该元件同一序电流的比值。