电气工程基础

2025-06-09

第一章

1、电力系统主要是由(发电、输电、配电、负荷)组成。 2、动力系统是将发电厂内的原动机部分

3、发电厂的电能送到负荷中心有交流与直流输电两种输电方式,主要是通过(架空线路、电缆线路)来传送的;电力网是连接电源与负荷中心的纽带,其中居民生活用电电网的额定电压是(220)V

4、超高压:提高传输能力,降低损耗

5、电力系统的基本参量:总装机容量:系统中所有发电机组额定有功功率的综合(MW) 年电电量:系统中所有发电机组全年所发电能的总和(MW·h) 最大负荷:指规定时间内电力系统总有功功率负荷的最大值 年用电量:接在系统上所有用户全年所用电能的总和(WM·h) 6、10KV是最常见的城乡配电电压,当负荷中高压电动机比重很大时才用6KV,35KV用

于中等城市或者大工业企业内部供电,也用于农村网

7、电力系统的接线图分为(地理接线图,单线电气接线图)

8、简单接线可分为无备用(接线包括:放射式,干线式,链式)有备用(接线包括:双线

放射式,干线式,链式及两端供电网) 9、电力系统的中性点是指(星形连接的变压器或发电机的公共点),分为【中性点直接接

地(又称大接地电流系统,),不接地(又称小接地电流系统),经电抗器接地】 10、为什么电力系统通常采用中性点直接接地方式?

在较高电压等级的系统中,设备总价中的绝缘费用所占比重较

大,降低绝缘水平带来显著的经济效益,通常采用中性点直接接地方式,以其他措施提高供电可靠性

11、在我国,110KV及以上的采用中性点直接接地方式(大接地电流系统,其优点是费用

少,经济效益高),35KV及以下的系统采用中性点不接地方式 12、发电方式按能源划分为(火力发电,水力发电,核能发电,风力发电,太阳能发电,地热发电,潮汐发电),火电机组出力变化的速度比水电机组要(慢)

13、变电所是联系发电厂与用户的中间环节,起着电能变换和分配的作用 升压变电所和降压变电所

类型:枢纽变电所,中间变电所,地区变电所,终端变电所 14、电力负荷分为:一级负荷,二级负荷,三级负荷

15、对电力系统运行的基本要求是(足够,安全,优质,可靠,优质,经济,环保):衡量

电能质量的指标只要有(频率,电压,波形),正常运行时系

统频率允许偏差是(±0.2~0.5)系统中的频率只要取决于系统中的有功功率的平衡,结点电压主要取决于系统中的无功功率的平衡

第三章

1、电力系统负荷是指(所有用户所使用的功率)

2、综合用电负荷是指:将各行各业及居民的生活用电所消耗的功率叠加。 电力系统供电负荷

电力系统发电负荷

3、负荷曲线分为:1、日负荷曲线是指电力系统负荷在一日24小时内变化的规律。最大值称为峰荷,最小值称为谷荷。作用:系统运行人员可据此曲线来制定日发电计划。

2、年最大负荷曲作用是安排发电设备检修计划作用。

3、年持续负荷曲线

4、年最大负荷利用小时数Tmax=A/Pmax A为面积 第四章

1、电力线路包括(输电线路)和(配电线路),他们都是用来传输电能的。主要分为(架空线路)和(电缆线路)两大类。架空线路是将导线通过杆塔架设在露天,而电缆线路一般埋在地底下的电缆沟或者管道中。

2、架空线路由(导线,避雷线,杆塔,绝缘子,金具),作用:导线的作用是传导电流,输送电能:避雷器的作用是把雷电流引入大地,以保护电力线免遭雷击而引起过电压对线路及电气设备的绝缘破坏:杆塔的作用是支撑导线和避雷器,使导线与导线间、导线与地之间保持一定绝缘距离:绝缘子使导线和杆塔之间进行绝缘:金具的作用是支撑、连接导线,使导线固定在绝缘子上,并保护导线、避雷器及绝缘子固定在杆塔上。

3、电力电缆的结构主要包括(导体、绝缘层和保护包皮)

4、线路的特性阻抗与线路电感及电容相关,一般单回架空输电线路的特性阻抗变化范围很小,为375-410,分裂导线则为270-310,电缆线路为35-40

第六章

1、一次设备:一次系统是电网中电能传输的通路,其中的所有电气设备

二次设备:辅助电路,用来测量,控制,保护和自动调节一次设备运行的所有设备 2、高压断路器特点:电力系统发生故障时开断线路,切断电流,消除故障,有灭弧 电力系统对高压断路器的要求:

在正常情况下能开断和关合电路

在电力系统发生故障时应以较短时间将故障部分从电力系统中切除,以减轻故障对设备的损害

应能配合自动重合闸进行多次关合和开断

3、高压断路器类型:油断路器,压缩空气断路器,六氟化硫断路器,真空断路器,磁吹断路器,固体产气断路器。分为屋内式和屋外式 4、最高工作电压:考虑到系统调度需要及供电线路上的电压降落,要求断路器能承受高出其额定电压的实际工作电压。220KV以下的为额定电压的1.15倍,330KV以上的为1.1倍 5、断路器型号:D多油式;S少油式;K (压缩)空气;LSF6;Z真空。第二位:N户内式;W户外式。第三或四位:数字设计序号或额定电压(kV)。第四或五位:C手车式;G改进型。“/”后:数字额定电流(A )

6、隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备。用途:隔离电路,切断或者接通小电流。隔离开关分类:户内,户外。按绝缘支柱的数目分为单柱式,双柱式和三柱式。按刀闸的运行方式分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式。按有无接地闸刀分为带接地刀闸和不带接地刀闸。

7、负荷开关是带有简单的灭弧装置、用来关合和开断额定电流或小于一定倍数过载电流的开关电器。用于配电网中。配合断路器使用。分为油负荷开关、真空负荷开关、六氟化硫负荷开关、产气式负荷开关、压气式负荷开关。还分为手动操作和电动操作负荷开关。 8、熔断器是利用过载或短路电流将熔体熔断后,再依靠灭弧介质熄灭电弧以开断电路的电器。分为电力熔断器、电压互感器保护用熔断器、电容器保护用熔断器。广泛用的是限流式熔断器和跌落式熔断器

9、熔断器时间-电流特性:又称为熔体的安秒特性。表示熔体熔化时间与通过电流间的关

10、六氟化硫全封闭组合电路(GIS)是把断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、电缆终端盒、接地开关等各种电气元件密封在充满SF6气体的若干间隔内,并按一定的方式组合起来而构成的一种可靠的输变电设备,国外又称为充气绝缘变压站 11、GIS的优越性:GIS较常规的变电所占地少,安全可靠,运行安全可靠、维护工作量大、检修周期长,施工工期短,对无线电通信和电视广播无干扰 第七章

1、主接线就是指由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的通道,成为强电流、高电压的网络。

2、电气主接线基本要求:可靠性和电能质量、灵活性、方便性、经济性、扩建的可能性 3、变电容载比:变电容量在满足供电可靠性基础上与对应最大负载之比值。负载率:变压器实际供给的最大负荷与其自身额定容量之比,可认为与容载比成反比。我国规程规定:220KV电网:容载比为1.6~1.9,35~110KV电网:容载比为1.8~2.1 4、主接线的基本形式:有汇流母线和无汇流母线

5、有汇流母线 :单母线:简单单母线,单母分段,单母带旁母,单母分段带旁母。双母线:双母线,双母单分段,双母带旁母,双母双断路器,3/2接线(一倍半)。 6、无汇流母线:桥形接线(内桥、外桥),多边形接线,单元接线,扩大单元接线

Scos?av7、常用厂用电率来表示: Kp?c?100%PN8、凝汽式火电厂: 5% ~ 8% 热电厂: 8% ~ 10%水电厂: 0.3% ~ 2% 9、厂用负荷分类:①Ⅰ类厂用负荷:不允许停电②Ⅱ类厂用负荷:允许短时停电(几秒至几分钟)③Ⅲ类厂用负荷:允许较长时间停电④事故保安负荷

10、采用6KV和380/220两种电压等级作为大中型火电厂厂用供电电压

11、厂用电源有:工作电源,备用电源,事故保安电源。厂用电电源不少于2个,厂用电电压等级一般是(380V) 12、电力系统中的无功功率平衡与电压水平有关,无功不足将导致电压(下降),对于10KV配电变电站常用的补偿方式是(无功补偿),常用设备是(电容器)。

1.电力网:由各类升降压变电站、各种电压等级的输电线路所组成的整体。电力网的作用是输送、控制和分配电能。

2.电力系统:由发电机、升降压变压器、各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体

3.动力系统:由带动发电机转动的动力部分、发电机、升压变电站、输电线路、降压变电站和负荷等环节构成的整体。

4.电力网的分类:

地方电力网:是指电压等级在35~110kV,输电距离在50km以内的中压电力网。 区域电力网:是指电压等级在110~220kV,输电距离在50~300km的电力网。 超高压电力网:是指电压等级在330~750kV,输电距离在300~1000km的电力网。 5.变电站的分类 :

枢纽变电站:处于电力系统的中枢地位,它连接电力系统高压和中压的几个部分,汇集多个电源,并具有多条联络线路。

中间变电站:是指将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起来的变电站。一般汇集2~3个电源,起系统交换功率或使长距离输电线路分段的作用。

终端变电站:处于电力网末端的变电站,一般是降压变电站,也称为末端变电站。 6.电力网的电压等级及确定原则

确定原则:输送功率、输送距离、同系统中电压等级不宜过多或过少,级差不宜过大。

1用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。国家规定,用户处的电压偏移一般不得超过±5%。 2发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5%,用于补偿电网上的电压损失

3变压器的额定电压,分一次绕组和二次绕组。一次绕组的额定电压:降压变压器一次绕组的额定电压与用电设备的相同,等于电网的额定电压;升压变压器一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。二次绕组的额定电压:升、降压变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10%;当变压器二次侧输电距离较短,或变压器阻抗较小(小于7%)时,二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5%

7.电力系统的特点:①电能不能大量储存;②过渡过程十分短暂;③电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系;④电力系统的地区性特点较强。

电能质量指标: 频率\\电压\\波形

指标要求:我国规定的额定频率值为50Hz,大容量系统允许频率偏差±0.2Hz,中小容量系统允许频率偏差±0.5Hz。 35kV及以上的线路额定电压允许偏差±5%;10kV线路额定电压允许偏差±7%。 10kV以上波形畸变率不大于4%;380V/220V线路波形畸变率不大于5%。

8.电力系统负荷分类:综合负荷:电力系统用户用电设备所消耗电功率的总和。供电负荷:综合负荷和电力网功率损耗之和。发电负荷:供电负荷与厂用电之和。

8.负荷曲线:描述某一段时间内用电负荷大小随时间变化规律的曲线。

日负荷曲线的定义:描述一天24小时内负荷随时间变化规律的曲线。在图上可以看出:日最大负荷、日最小负荷、峰荷、腰荷和基荷。

年负荷曲线: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。 峰谷差:日最大负荷Pmax和日最小负荷Pmin的差值。 日用电量Ad:日有功负荷曲线所围成的面积 = 日平均负荷Pav: = =

负荷率km: 最小负荷系数a: 两者之间的关系:km、a值愈小,表明负荷波动愈大,发电机的利用率愈差。km和a愈大,负荷特性愈好。采用“削峰填谷”等措施,尽量使得km、a趋近于1。

最大负荷利用时间:若系统始终以最大负荷 运行,经过一段时间后其围成的面积恰好等于曲线所围成的面积,即等于全年的电能消耗量时,则称这一段时间为最大负荷利用时间。

9.负荷特性:反映负荷功率随系统运行参数(电压U或频率f )的变化而变化规律的曲线或数学表达式。分静态特性和动态特性两种。

实测系统特性(先调频再调压):当系统由于有功不足和无功不足因而频率和电压都偏低时,应该首先解决有功功率平衡的问题,因为当系统频率增高时,发电机电势将要增高,系统的无功需求略有减少,频率的提高能减少无功功率的缺额,这对于调整电压是有利的。如果首先去提高电压,就会扩大有功的缺额,导致频率更加下降,因而无助于改善系统运行条件。

10.电力系统中的谐波:由于负荷的非线性使电压和电流波形产生畸变,出现各种谐波分量。

谐波含量分为电压和电流两种(针对正弦波)。其中

谐波电压含量(有效值) 谐波电流含量(有效值) 且只与所含各次谐波的有效值有关,与它们的相位无关。

谐波总畸变率:谐波含量与基波分量的比值的百分数,用THD表示。 电压总畸变率 电流总畸变率

谐波含有率:某次谐波的有效值与基波有效值的比值,记为HR。第n次谐波的电压含有率为 。 谐波源:含电弧和铁磁非线性设备的谐波源;整流和换流子器件所形成的谐波源。

谐波抑制方法: 降低谐波源的谐波含量(增加整流器的脉动数、脉宽调制法、三相整流变压器采用

Y/Δ或Δ/Y的接线)、在谐波源处吸收谐波电流(无源滤波器、有源滤波器、防止并联电容器组对谐波的放大、加装静止无功补偿装置)、改善供电环境(选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡、谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电、对谐波源负荷由专门的线路供电)。


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