電氣工程概論重點

1、電氣工程概論重點第一章 緒論電能的基本要求： 1. 安全 2. 可靠 3. 優(yōu)質(zhì) 4. 經(jīng)濟(jì)能量的形式：機(jī)械能，熱能，化學(xué)能，輻射能，電能和核能能量的轉(zhuǎn)換：形態(tài)，空間（輸送） ，時間（儲存）電力系統(tǒng)的基本概念： 由發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)內(nèi)的變壓器和電力線路以及用戶的各種用電設(shè)備，按照一定的規(guī)律連接而組成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的特點： 1. 電能不能大量存儲 2. 暫態(tài)過程十分短暫3. 地區(qū)性特點較強(qiáng) 4. 與國民經(jīng)濟(jì)各部門有著極為密切的關(guān)系。對電力系統(tǒng)的要求： 1. 為用戶提供充足的電力 2. 保證供電的安全可靠 3. 保證良好的電能質(zhì)量4. 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性大型電力系統(tǒng)的優(yōu)勢： 1

2、 提高供電的可靠性， 2 減少系統(tǒng)裝機(jī)量， 3 減少系統(tǒng)備用容量，4 采用高效率大容量發(fā)電機(jī)組， 5 合理利用能源，充分發(fā)揮水電在系統(tǒng)中的作用電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有電壓、頻率和波形。為什么要規(guī)定電力系統(tǒng)額定電壓 為了使電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備制造廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和統(tǒng)一化，電力系統(tǒng)的電壓等級應(yīng)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)電機(jī)，變壓器和電力線路的額定電壓與電力系統(tǒng)的額定電壓的關(guān)系： 發(fā)電機(jī)的容量一般比電力系統(tǒng)高5%，升壓變壓器的一次繞組的額定電壓比電力系統(tǒng)高5%，二次高10%，降壓器一次與電力系統(tǒng)相同，二次繞組高10%，電力線路和電力系統(tǒng)額定電壓相同電力系統(tǒng)電壓等級特點：1. 發(fā)電機(jī)的額定電壓較電力系統(tǒng)的額定電

3、壓高出5%。2. 電力變壓器的一次繞組是接受電能的， 相當(dāng)于受電設(shè)備， 其一次繞組的額定電壓應(yīng)等于電力系統(tǒng)的額定電壓，對于直接和發(fā)電機(jī)連接的升壓變壓器的一次繞組額定電壓應(yīng)等于發(fā)電機(jī)的額定電壓，使之相互配合。3. 電力變壓器的二次繞組是提供電能的， 相當(dāng)于供電設(shè)備， 其二次繞組的額定電壓較電力系統(tǒng)額定電壓高出10%。但在3、 6、 10kV 電壓時，如短路阻抗小于%的配電變壓器，則其二次繞組的額定電壓比同級電網(wǎng)的額定電壓高出5%。第二章電氣設(shè)備的原理與功能變壓器：利用電磁感應(yīng)原理吧一種電壓等級的交流電轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一電壓等級的交流電能。采用高壓輸電能減少線路損耗變壓器分類：油浸式，干式以及水

4、冷式變壓器額定值： 1 額定容量， 2 額定電壓 3 額定電流 4 阻抗電壓 5 短路損耗 6 空載損耗 7 空載電流百分值8 鏈接組號變壓器的過負(fù)荷能力： 指在較短的時間累所能輸出的功率， 在一定條件下， 可以超出變壓器的額定容量發(fā)電站和變電站的主要作用： 生產(chǎn)， 輸送和分配電能； 根據(jù)電力系統(tǒng)要求投切線路； 見識主要設(shè)備的工作狀態(tài)； 隊主要設(shè)備進(jìn)行定期的檢修和維護(hù)； 迅速消除故障， 盡量減小故障的影同步發(fā)電機(jī)的非正常狀態(tài)： 過負(fù)荷運(yùn)行，異步運(yùn)行，不對稱運(yùn)行發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的基本要求： 1 有足夠的強(qiáng)勵頂值電壓， 2 具有足夠的勵磁電壓上升速度3 有足夠的調(diào)節(jié)容量， 4 應(yīng)運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠，

5、相應(yīng)快速，調(diào)節(jié)平滑，具有足夠的電壓調(diào)節(jié)精度轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n0之差（n0-n）對同步轉(zhuǎn)速n0的比值，以s表示，則 s= （ n0 -n ） / n0異步電機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài):1 .電動機(jī)狀態(tài) 當(dāng)0<n<n0即0<s<1時2 .發(fā)電機(jī)狀態(tài) n> n0,s<03 .電磁制動狀態(tài) n<0,s>14 .最大轉(zhuǎn)矩 Tm=k U2/2X20三相異步電動機(jī)的啟動方式：全壓啟動，降壓啟動，繞線型電機(jī)的啟動斷路器的基本技術(shù)數(shù)據(jù)（斷路器是開關(guān)電器）1 .額定電壓Un。 額定電壓是指斷路器長期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓（線電壓）。它決定著斷路器的絕緣尺寸，也決定斷

6、路器的熄弧條件。斷路器可以在音的系統(tǒng)額定電壓下正常工作。2 .額定電流I n額定電流是指斷路器長時間允許通過的最大工作電流。額定電流決定著斷路器的導(dǎo)電回路的幾何尺寸。3 .額定開斷電流I Nbr額定開斷電流是指斷路器在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流。該電流是斷路器開斷能力的一個重要參數(shù)。開斷電流和電壓有關(guān)，在低于額定 電壓時，斷路器開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機(jī)械強(qiáng)度的限制，開斷電流有一極 限值，該極限值稱為極限開斷電流。4 .短路關(guān)合電流I NCl在額定電壓下，能可靠關(guān)合、開斷的最大短路電流稱為額定關(guān)合電流，它是表征斷路器滅弧能力、觸頭和操動機(jī)構(gòu)性能的重要參數(shù)之一。斷路器合閘于

7、有潛伏性故障的線路時，就要經(jīng)歷一個先合后跳的操作循環(huán)，此時只有斷路器的額定關(guān) 合電流大于沖擊電流，才能可靠地開斷。5 .熱穩(wěn)定電流I也表示斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。我國規(guī)定4s內(nèi)所能承受的熱穩(wěn)定電流為額定熱穩(wěn)定電流。通常斷路器的熱穩(wěn)定電流等于它的額定開斷電流。6 .動穩(wěn)定電流ies動穩(wěn)定電流亦稱為極限通過電流，是指斷路器承受短路電流電動力效應(yīng)的能力。即指斷路器處在合閘位置時，允許通過的短路電流最大峰值。動穩(wěn)定電流 決定于導(dǎo)電部分及支持絕緣子部分的機(jī)械強(qiáng)度，并決定于觸頭的結(jié)構(gòu)形式。7 .全開斷（分閘）時間tab全開斷時間是指斷路器從接到分閘命令瞬間到電弧完全熄滅為止的時間間隔。全開斷時間是

8、用來表征斷路器開斷過程快慢的一種參數(shù)。該參數(shù)是斷 路器固有分閘時間與燃弧時間之和。8 .合閘時間ton合閘時間是指斷路器從接到合閘命令瞬間到各相的觸點均接觸為止的時間間隔。9 .額定斷流容量SNbr斷流容量綜合反映斷路器的開斷能力，與額定電壓和額定開斷電流兩個因素有關(guān)，SNbr = - 3 U n I Nbr互感器互感器的主要作用是：把高電壓和大電流按比例地?fù)Q成低電壓（100V或100/ J3 V）和小電流（5人或1對，以便提供測量和繼電保護(hù)所需的信號，并使測量儀表和繼電保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化；把高電壓（一次）部分與低電壓（二次）部分相互隔離，且互感器二次側(cè) 均接地，以保證運(yùn)行人員和設(shè)備的安全

9、?；ジ衅鞯姆诸惣白饔檬鞘裁椿ジ衅鞫蝹?cè)為何必須接地互感器分為電壓互感器，電流互感器和新型互感器，（作用同上）互感器二次側(cè)均接地，以保證運(yùn)行人員和設(shè)備的安全。17 電互JK0第IF城方*電流互感器在運(yùn)行中，為什么二次繞組不允許開路?當(dāng)電流互感器二次繞組開路時，I 2 =0 ,則二次側(cè)磁動勢 F 2=0,而使一次側(cè)磁動勢 Fl全部?用來勵磁，即Fo = Fi,從而使鐵心中的合成磁動勢較正常情況下增大很多倍，并使鐵心嚴(yán)重飽和。鐵心中磁通的變化 d（Mdt成正比，因此，二次繞組將在磁通過零時，感應(yīng)產(chǎn)生很 高的尖頂波電動勢，其值可達(dá)數(shù)千甚至上萬伏，這對工作人員及儀表、 繼電器等都是極其危險的。同時由于磁

10、感應(yīng)強(qiáng)度劇增，鐵心損耗大大增加，鐵心會產(chǎn)生嚴(yán)重過熱，損壞線圈的邊 緣。此外鐵心中還會有剩磁，使互感器誤差增大。因此，電流互感器在運(yùn)行中，二次回路是不允許開路的。若需斷開某個儀表和繼電器，必須先將該儀表或繼電器繞組短路后，才能斷開儀表和繼電器。第三章電氣設(shè)備的分類與系統(tǒng)一次設(shè)備：生產(chǎn)，輸送，分配和使用電能的設(shè)備二次設(shè)備：一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量，控制，監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備電力系統(tǒng)分為：發(fā)電系統(tǒng)，輸變電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，用電系統(tǒng)2、火電廠的生產(chǎn)流程及特點火電廠的種類雖很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點分析，其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料（煤）中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程可分為三

11、個階段： 燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)； 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)； 由汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，把機(jī)械能變?yōu)殡娔埽Q為電氣系統(tǒng)。分類標(biāo)準(zhǔn)： 按燃料，按原動機(jī)，按供出能源，按發(fā)電廠總裝機(jī)容量，按蒸汽壓力和溫度，按供電范圍特點： 1 布局靈活。 2 一次性投建設(shè)資少3 耗煤量大 4 動力設(shè)備繁多 5 大型發(fā)電機(jī)組有停機(jī)到開機(jī)并帶滿負(fù)荷時間久6 各種排放物污染大3 水力發(fā)電 ：生產(chǎn)過程，從河流高處火水庫內(nèi)引水，利用水的壓力或流速沖動水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，然后由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械

12、能轉(zhuǎn)變成電能。特點：能量轉(zhuǎn) 換過程中損耗小，發(fā)電效率高 分類： 堤壩式水電廠，引水式發(fā)電廠和混合式水電廠 特點： 1 水能是再生能源 2 可綜合利用 3 發(fā)電成本低，效率高 4 運(yùn)行靈活 5 可儲蓄可調(diào)節(jié) 6 建設(shè)和生產(chǎn)受自然環(huán)境影響7 建設(shè)投資大，工期長4 抽水蓄能電廠工作原理抽水蓄電廠是以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能。為此，其上、 下游均需有水庫以容蓄能量轉(zhuǎn)換所需要的水量。 在抽水蓄能電廠中，必須兼?zhèn)涑樗桶l(fā)電兩類設(shè)施。在電力負(fù)荷低谷時（或豐水時期） ，利 用電力系統(tǒng)的富余電能（或季節(jié)性電能） ，將下游水庫中的水抽到上游水庫，以位能形式儲 存起來；待到電力系統(tǒng)負(fù)荷高

13、峰時（或枯水時期） ，再將上游水庫中的水放下，驅(qū)動水輪發(fā) 電機(jī)組發(fā)電，并送往電力系統(tǒng)，這時，用以發(fā)電的水又回到下游水庫。顯而易見，抽水蓄能電廠既是一個吸收低谷電能的電力用戶（抽水工況） ，又是一個提供峰荷電力的發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中作用： 調(diào)峰，填谷，備用，調(diào)頻，調(diào)相，黑啟動，蓄能第二節(jié)輸變電系統(tǒng)輸變電系統(tǒng)組成： 變換電壓的設(shè)備，接通和開斷電路的開關(guān)電器，防御過電壓， 限制故障電 流的電器，無功補(bǔ)償設(shè)備，載流導(dǎo)體，接地裝置 功能： 將發(fā)電廠生產(chǎn)的電能經(jīng)過輸變電系統(tǒng)配給給配電系統(tǒng)和用戶電氣主接線形式： 有匯流母線和無匯流母線，有匯流母線的形式有單母線， 單母線分段， 單母線分段帶旁路母線，雙母線，

14、雙母線分段， 雙母線帶旁路母線和一臺半斷路器接線。 無匯 流母線形式有單元接線，橋式接線和角形接線。 雙母線帶旁路斷路器的電器主接線形式檢修某一出線時，不中斷回路步驟：w2,w1正常供電，接通旁路斷路器QF2旁邊的母線隔離開關(guān)和和旁路母線隔離開關(guān)，再閉合 QF2是旁路母線 W那點，若 W3故障則由幾點保護(hù)裝 置斷開QF22若W3正常，閉合 QS4斷開QF4,再斷開QF4兩端隔離開關(guān)，此時即可不中斷 回路供電檢修 高壓直流輸電系統(tǒng)就是將送端系統(tǒng)的高壓交流電， 經(jīng)換流變壓器變壓， 由換流器將高壓交流轉(zhuǎn)換成高壓直流， 通過直流輸電線路輸送到另一端換流站， 再由換流器將高壓直流轉(zhuǎn)換成高 壓交流，然后經(jīng)

15、過換流變壓器與受端交流電網(wǎng)相連，將電能送至受端系統(tǒng)。 通常將交流轉(zhuǎn)換成直流稱為整流， 實現(xiàn)整流功能的裝置稱為整流器； 將直流轉(zhuǎn)換成交流稱為 逆變，實現(xiàn)逆變功能的裝置稱為逆變器。整流器和逆變器統(tǒng)稱為換流器。 配電系統(tǒng) 組成及作用： 配電系統(tǒng)處于電力系統(tǒng)末端， 把發(fā)電系統(tǒng)或輸變電系統(tǒng)與用戶連接起來， 向用 戶分配電能和供給電能的重要環(huán)節(jié)， 組成包括配電變電站， 高低壓配電線路和接戶線在內(nèi)的 整個配電網(wǎng)和設(shè)備常用的幾個重要指標(biāo)1 .供電可靠率供電可靠率=1用戶平均停電時間統(tǒng)計期間總時間)X 100%2 .網(wǎng)損率網(wǎng)損率電力網(wǎng)電能損耗量 總供電量X100%3.電壓合格率電壓合格率是指電力系統(tǒng)某點電壓在統(tǒng)

16、計時間內(nèi)電壓合格的時間占總時間的百分比。電壓合格率有日電壓合格率、月電壓合格率和年電壓合格率之分。電壓系統(tǒng)負(fù)荷按供電的可靠性劃分一類負(fù)荷（亦稱一級負(fù)荷）二類負(fù)荷（亦稱二級負(fù)荷）三類負(fù)荷（亦稱三級負(fù)荷）負(fù)荷曲線：描述某一段時間內(nèi)用電負(fù)荷的大小隨時間變化規(guī)律的曲線日負(fù)荷曲線 是描述一天24h負(fù)荷變化情況的曲線，分為日有功負(fù)荷曲線和日無功負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線對電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計和運(yùn)行十分有用，它是安排日發(fā)電計劃、 確定各發(fā)電廠發(fā)電任務(wù)和系統(tǒng)運(yùn)行方式以及計算用戶日用電量等的重要依據(jù)。年負(fù)荷曲線 是描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功負(fù)荷隨時間變化情況的曲線，分為年最大負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。年最大負(fù)荷曲

17、線 是描述一年內(nèi)每月（或每日）最大有功負(fù)荷隨時間變化情況的曲線。年持續(xù)負(fù)荷曲線 是按一年內(nèi)系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)值的大小及其持續(xù)小時數(shù)依次由大到小排列繪制而成的曲線。這種曲線可用來安排發(fā)電計劃及進(jìn)行可靠性估計。如果用戶始終保持最大負(fù)荷pm,、運(yùn)行，經(jīng)過Tmax時間后所消耗的電能恰好等于全年A 1 8760的實際耗電量，則稱T為年最大負(fù)荷利用小時數(shù)，即 T =Pdt| m ax 2| m axpm ax pm ax 0年最大負(fù)荷利用小時數(shù)的大小，在一定程度上反映了實際負(fù)荷在一年內(nèi)的變化程度。消弧線圈的作用及其使用范圍：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障與消弧線圈構(gòu)成另一個回路，接地故障相接地電流中增加了一個感性

18、電流，和裝設(shè)消弧線圈前的容性電流方向相反，相互補(bǔ)償較少了接地故障點的故障電流，使電弧易于自行熄滅， 從而避免引起各種危害，提高了供電可靠性，范圍：3-6kv電力網(wǎng)30A, 10kv電力網(wǎng)20A, 35-60kv電力網(wǎng)10A消弧線圈一般運(yùn)行在過補(bǔ)償狀態(tài)原因：在過補(bǔ)償方式下，即使電力網(wǎng)運(yùn)行方式改變，也不會發(fā)展成為全補(bǔ)償方式，致使電力網(wǎng)發(fā)生諧振，同事，由于消弧線圈有一定的裕度，今 后電力網(wǎng)發(fā)展線路增多，對地電容增加后，原有消弧線圈還可以繼續(xù)使用。第四章設(shè)備工作接地與保護(hù)接地第一節(jié)概述工作接地為了保證電氣設(shè)備在正?；虬l(fā)生故障情況下可靠工作而采取的接地。工作接地一般都是通過電氣設(shè)備的中性點來實現(xiàn)的，所以

19、又稱為電力系統(tǒng)中性點接地。保護(hù)接地為了保證工作人員接觸時的人身安全，將一切正常工作時不帶電而在絕緣損壞時可能帶電的金屬部分接地，稱為保護(hù)接地。保護(hù)接零在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，把電氣設(shè)備的外殼與接地中性線（也稱零線）直接連接，以實現(xiàn)對人身安全的保護(hù)作用，稱為保護(hù)接零（或簡稱接零）c防雷接地為了防止雷擊和過電壓對電氣設(shè)備及人身造成危害，必須將強(qiáng)大的雷電 流安全導(dǎo)入大地，以此為目的的接地稱為防雷接地，也稱過電壓保護(hù)接地。防靜電接地 為消除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電積累引起觸電或爆炸而設(shè)置的接地稱為防靜電接地。第二節(jié) 工作接地（中性點接地）我國電力系統(tǒng)的 中性點接地方式主要有四種 ，即中性點不接地（

20、中性點絕緣） 、經(jīng)消弧線圈接地、 中性點直接接地和經(jīng)電阻接地。 根據(jù)電力系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時接地故障電流的大小， 可將 中性點接地的方式分為兩類： 一類是小電流接地系統(tǒng)， 包括中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地; 另一類為大電流接地系統(tǒng)，包括中性點直接接地和經(jīng)電阻接地。電力系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地時，有三種補(bǔ)償方式 ，即 全補(bǔ)償方式、欠補(bǔ)償方式和過補(bǔ)償方式。若選擇消弧線圈的電感時，使得 I L = IC,則接地電容電流將全部被補(bǔ)償，接地故障點電流為零， 此即全補(bǔ)償方式。 采用全補(bǔ)償方式使接地電流為零似乎很理想， 但實際上此時容抗等級感抗， 系統(tǒng)會發(fā)生串聯(lián)諧振， 產(chǎn)生很大的諧振電流， 并在消弧線圈

21、的阻抗上形成很高的電壓降，使中性點的對地電位大為升高，可能會損壞設(shè)備的絕緣。若I L VI C ，則接地故障點有未被補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏髁鬟^，這種補(bǔ)償方式稱為欠補(bǔ)償方式。采用欠補(bǔ) 償方式時， 當(dāng)電力網(wǎng)運(yùn)行方式改變而切除部分線路時， 整個電力網(wǎng)對地電容抗將減小， 有可能發(fā)展為全補(bǔ)償方式，導(dǎo)致電力網(wǎng)發(fā)生諧振， 危及系統(tǒng)安全運(yùn)行； 此外，欠補(bǔ)償方式容易引 起鐵磁諧振過電壓等其他問題，所以很少被采用。若 IL > IC,則接地故障點有剩余的電感電流流過， 這種補(bǔ)償方式稱為過補(bǔ)償方式。 在過補(bǔ)償方式下， 即使電力網(wǎng)運(yùn)行方式改變而切除部分線路時， 也不會發(fā)展成為全補(bǔ)償方式， 致使電力網(wǎng)發(fā)送諧振。同時，由于

22、消弧線圈有一點的裕度，今后電力網(wǎng)發(fā)展， 線路增多、對地電容增加后， 原有消弧線圈還可以繼續(xù)使用。因此， 實際上大多采用過補(bǔ)償方式。保護(hù)接地與接零方式混用的危害及中性線重復(fù)接地的必要性如果同時采用了接地和接零兩種保護(hù)方式，若實行保護(hù)接地的設(shè)備發(fā)生故障，則中性線的對地低呀壓將會升高到電源相電壓的一半或更高。這時，實行保護(hù)接零的所有設(shè)備上，便會帶有統(tǒng)樣的高電位， 使設(shè)備外殼等金屬部分將呈現(xiàn)較高的對地電壓， 從而危及操作人員的安全。所以同一低壓配電系統(tǒng)內(nèi)，保護(hù)接地與保護(hù)接零這兩種不同的方式一定不能混用。在中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)中，為確保接零保護(hù)方式的安全可靠，防止中性線斷線所造成的危害， 系統(tǒng)中除了工作接地外， 還必須在整個中性線的其他部位再行接地， 稱 之為重復(fù)接地。 當(dāng)中性點直接接地的低壓配電系統(tǒng)實行重復(fù)接地后， 可保證在萬一出現(xiàn)中性線斷線的情況下，配電系統(tǒng)的保護(hù)方式可以從保護(hù)接零的TN方式轉(zhuǎn)化為保護(hù)接地的TT方式，從而減輕觸點的危險程度。保護(hù)接地方式及其作用： 1 IT 接