電力系統(tǒng)基本概念

1、、什么是動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)？ 答:通常把發(fā)電企業(yè)的動力設施、設備和發(fā)電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的幫助系統(tǒng)組成的電能熱能生產(chǎn)、輸送、安排、使用的統(tǒng)一整體稱為動力系統(tǒng)； 把由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的幫助系統(tǒng)組成的電能生產(chǎn)、輸送、安排、使用的統(tǒng)一整體稱為電力系統(tǒng)； 把由輸電、變電、配電設備及相應的幫助系統(tǒng)組成的聯(lián)系發(fā)電與用電的統(tǒng)一整體稱為電力網(wǎng)。 2、現(xiàn)代電網(wǎng)有哪些特點? 答:1、由較強的超高壓系統(tǒng)構(gòu)成主網(wǎng)架。2、各電網(wǎng)之間聯(lián)系較強,電壓等級相對簡化。3、具有足夠的調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓容量,能夠?qū)崿F(xiàn)自動發(fā)電把握,有較高的供電牢靠性。4、具有相應的平平穩(wěn)定把握系統(tǒng),高度自

2、動化的監(jiān)控系統(tǒng)和高度現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)。5、具有適應電力市場運營的技術(shù)支持系統(tǒng),有利于合理利用能源。 3、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的意義與作用是什么? 答：1、可以合理利用能源,加強環(huán)境愛護,有利于電力工業(yè)的可持續(xù)進展。 2、可安裝大容量、高效能火電機組、水電機組和核電機組,有利于降低造價,節(jié)省能源,加快電力建設速度。 3、可以利用時差、溫差,錯開用電高峰,利用各地區(qū)用電的非同時性進行負荷調(diào)整,削減備用容量和裝機容量。 4、可以在各地區(qū)之間互供電力、互通有無、互為備用,可削減事故備用容量,增加抵擋事故力量,提高電網(wǎng)平安水平和供電牢靠性。 5、能承受較大的沖擊負荷,有利于改善電能質(zhì)量。 6、可以跨流域調(diào)整水電

3、,并在更大范圍內(nèi)進行水火電經(jīng)濟調(diào)度,取得更大的經(jīng)濟效益。 4、電網(wǎng)無功補償?shù)脑瓌t是什么? 答:電網(wǎng)無功補償?shù)脑瓌t是電網(wǎng)無功補償應基本上按分層分區(qū)和就地平衡原則考慮,并應能隨負荷或電壓進行調(diào)整,保證系統(tǒng)各樞紐點的電壓在正常和事故后均能滿足規(guī)定的要求,避開經(jīng)長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。 5、簡述電力系統(tǒng)電壓特性與頻率特性的區(qū)分是什么? 答：電力系統(tǒng)的頻率特性取決于負荷的頻率特性和發(fā)電機的頻率特性(負荷隨頻率的變化而變化的特性叫負荷的頻率特性。發(fā)電機組的出力隨頻率的變化而變化的特性叫發(fā)電機的頻率特性）,它是由系統(tǒng)的有功負荷平衡打算的,且與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡阻抗）關(guān)系不大。在非振蕩狀況下,同一電力

4、系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)頻率是相同的。因此,系統(tǒng)頻率可以集中調(diào)整把握。 電力系統(tǒng)的電壓特性與電力系統(tǒng)的頻率特性則不相同。電力系統(tǒng)各節(jié)點的電壓通常狀況下是不完全相同的,主要取決于各區(qū)的有功和無功供需平衡狀況,也與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡阻抗）有較大關(guān)系。因此,電壓不能全網(wǎng)集中統(tǒng)一調(diào)整,只能分區(qū)調(diào)整把握。 6、什么是系統(tǒng)電壓監(jiān)測點、中樞點？有何區(qū)分？電壓中樞點一般如何選擇? 答:監(jiān)測電力系統(tǒng)電壓值和考核電壓質(zhì)量的節(jié)點,稱為電壓監(jiān)測點。電力系統(tǒng)中重要的電壓支撐節(jié)點稱為電壓中樞點。因此,電壓中樞點肯定是電壓監(jiān)測點,而電壓監(jiān)測點卻不肯定是電壓中樞點。 電壓中樞點的選擇原則是:1)區(qū)域性水、火電廠的高壓母線(高壓母線有多回出線)

5、；2)分區(qū)選擇母線短路容量較大的220kV變電站母線；3）有大量地方負荷的發(fā)電廠母線。 7、試述電力系統(tǒng)諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響？ 答:諧波對電網(wǎng)的影響主要有: 諧波對旋轉(zhuǎn)設備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發(fā)熱增加,此外諧波還會引起旋轉(zhuǎn)設備和變壓器振動并發(fā)出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲憊和機械損壞。 諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。 諧波可引起系統(tǒng)的電感、電容發(fā)生諧振,使諧波放大。當諧波引起系統(tǒng)諧振時,諧波電壓上升,諧波電流增大,引起繼電愛護及平安自動裝置誤動,損壞系統(tǒng)設備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發(fā)系統(tǒng)事故,威逼電力系統(tǒng)的平安運行。 諧波可干擾通信設備,增加電力系統(tǒng)的功率損耗

6、(如線損),使無功補償設備不能正常運行等,給系統(tǒng)和用戶帶來危害。 限制電網(wǎng)諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動數(shù)；加裝溝通濾波器、有源電力濾波器；加強諧波管理。 8、何謂潛供電流?它對重合閘有何影響?如何防止? 答：當故障線路故障相自兩側(cè)切除后,非故障相與斷開相之間存在的電容耦合和電感耦合,連續(xù)向故障相供應的電流稱為潛供電流。 由于潛供電流存在,對故障點滅弧產(chǎn)生影響,使短路時弧光通道去游離受到嚴峻阻礙,而自動重合閘只有在故障點電弧熄滅且絕緣強度恢復以后才有可能重合成功。潛供電流值較大時,故障點熄弧時間較長,將使重合閘重合失敗。 為了減小潛供電流,提高重合閘重合成功率,一方面可實行減小潛供電流的

7、措施:如對500kV中長線路高壓并聯(lián)電抗器中性點加小電抗、短時在線路兩側(cè)投入快速單相接地開關(guān)等措施；另一方面可接受實測熄弧時間來整定重合閘時間。 9、什么叫電力系統(tǒng)理論線損和管理線損? 答:理論線損是在輸送和安排電能過程中無法避開的損失,是由當時電力網(wǎng)的負荷狀況和供電設備的參數(shù)打算的,這部分損失可以通過理論計算得出。管理線損是電力網(wǎng)實際運行中的其他損失和各種不明損失。例如由于用戶電能表有誤差,使電能表的讀數(shù)偏??；對用戶電能表的讀數(shù)漏抄、錯算,帶電設備絕緣不良而漏電,以及無電能表用電和竊電等所損失的電量。 10、什么叫自然功率？ 答:運行中的輸電線路既能產(chǎn)生無功功率(由于分布電容)又消耗無功功率

8、(由于串聯(lián)阻抗)。當線路中輸送某一數(shù)值的有功功率時,線路上的這兩種無功功率恰好能相互平衡,這個有功功率的數(shù)值叫做線路的"自然功率"或"波阻抗功率"。 11、電力系統(tǒng)中性點接地方式有幾種?什么叫大電流、小電流接地系統(tǒng)?其劃分標準如何? 答：我國電力系統(tǒng)中性點接地方式主要有兩種,即:1、中性點直接接地方式(包括中性點經(jīng)小電阻接地方式)。 2、中性點不直接接地方式(包括中性點經(jīng)消弧線圈接地方式)。 中性點直接接地系統(tǒng)(包括中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)),發(fā)生單相接地故障時,接地短路電流很大,這種系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng)。 中性點不直接接地系統(tǒng)(包括中性點經(jīng)消弧線圈接地

9、系統(tǒng)),發(fā)生單相接地故障時,由于不直接構(gòu)成短路回路,接地故障電流往往比負荷電流小得多,故稱其為小接地電流系統(tǒng)。 在我國劃分標準為:X0/X145的系統(tǒng)屬于大接地電流系統(tǒng),X0/X145的系統(tǒng)屬于小接地電流系統(tǒng) 注:X0為系統(tǒng)零序電抗,X1為系統(tǒng)正序電抗。 12、電力系統(tǒng)中性點直接接地和不直接接地系統(tǒng)中,當發(fā)生單相接地故障時各有什么特點? 答:電力系統(tǒng)中性點運行方式主要分兩類,即直接接地和不直接接地。直接接地系統(tǒng)供電牢靠性相對較低。這種系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時,消滅了除中性點外的另一個接地點,構(gòu)成了短路回路,接地相電流很大,為了防止損壞設備,必需快速切除接地相甚至三相。不直接接地系統(tǒng)供電牢靠性相

10、對較高,但對絕緣水平的要求也高。因這種系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時,不直接構(gòu)成短路回路,接地相電流不大,不必馬上切除接地相,但這時非接地相的對地電壓卻上升為相電壓的1.7倍。 13、小電流接地系統(tǒng)中,為什么接受中性點經(jīng)消弧線圈接地? 答:小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時,接地點將通過接地故障線路對應電壓等級電網(wǎng)的全部對地電容電流。假如此電容電流相當大,就會在接地點產(chǎn)生間歇性電弧,引起過電壓,使非故障相對地電壓有較大增加。在電弧接地過電壓的作用下,可能導致絕緣損壞,造成兩點或多點的接地短路,使事故擴大。 為此,我國實行的措施是:當小電流接地系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時,假如接地電容電流超過肯定數(shù)值(

11、35kV電網(wǎng)為10A,10kV電網(wǎng)為10A,36kV電網(wǎng)為30A),就在中性點裝設消弧線圈,其目的是利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流,使接地故障點電流削減,提高自動熄弧力量并能自動熄弧,保證連續(xù)供電。 14、什么狀況下單相接地故障電流大于三相短路故障電流? 答:當故障點零序綜合阻抗小于正序綜合阻抗時,單相接地故障電流將大于三相短路故障電流。例如:在大量接受自耦變壓器的系統(tǒng)中,由于接地中性點多,系統(tǒng)故障點零序綜合阻抗往往小于正序綜合阻抗,這時單相接地故障電流大于三相短路故障電流。 15、什么是電力系統(tǒng)序參數(shù)?零序參數(shù)有何特點? 答:對稱的三相電路中,流過不同相序的電流時,所遇到的阻

12、抗是不同的,然而同一相序的電壓和電流間,仍符合歐姆定律。任一元件兩端的相序電壓與流過該元件的相應的相序電流之比,稱為該元件的序參數(shù)(阻抗） 零序參數(shù)(阻抗）與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),特殊是和變壓器的接線方式及中性點接地方式有關(guān)。一般狀況下,零序參數(shù)(阻抗）及零序網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與正、負序網(wǎng)絡不一樣。 16、零序參數(shù)與變壓器接線組別、中性點接地方式、輸電線架空地線、相鄰平行線路有何關(guān)系? 答：對于變壓器,零序電抗與其結(jié)構(gòu)(三個單相變壓器組還是三柱變壓器)、繞組的連接(或Y)和接地與否等有關(guān)。 當三相變壓器的一側(cè)接成三角形或中性點不接地的星形時,從這一側(cè)來看,變壓器的零序電抗總是無窮大的。由于不管另一側(cè)的接法如何,在這

13、一側(cè)加以零序電壓時,總不能把零序電流送入變壓器。所以只有當變壓器的繞組接成星形,并且中性點接地時,從這星形側(cè)來看變壓器,零序電抗才是有限的(雖然有時還是很大的）。 對于輸電線路,零序電抗與平行線路的回路數(shù),有無架空地線及地線的導電性能等因素有關(guān)。 零序電流在三相線路中是同相的,互感很大,因而零序電抗要比正序電抗大,而且零序電流將通過地及架空地線返回,架空地線對三相導線起屏蔽作用,使零序磁鏈削減,即使零序電抗減小。 平行架設的兩回三相架空輸電線路中通過方向相同的零序電流時,不僅第一回路的任意兩相對第三相的互感產(chǎn)生助磁作用,而且其次回路的全部三相對第一回路的第三相的互感也產(chǎn)生助磁作用,反過來也一樣

14、.這就使這種線路的零序阻抗進一步增大。 17、什么叫電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行?電力系統(tǒng)穩(wěn)定共分幾類? 答：當電力系統(tǒng)受到擾動后,能自動地恢復到原來的運行狀態(tài),或者憑借把握設備的作用過渡到新的穩(wěn)定狀 態(tài)運行,即謂電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定從廣義角度來看,可分為: 1、發(fā)電機同步運行的穩(wěn)定性問題(依據(jù)電力系統(tǒng)所承受的擾動大小的不同,又可分為靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn) 定、動態(tài)穩(wěn)定三大類）； 2、電力系統(tǒng)無功不足引起的電壓穩(wěn)定性問題；3、電力系統(tǒng)有功功率不足引起的頻率穩(wěn)定性問題。 18、接受單相重合閘為什么可以提高暫態(tài)穩(wěn)定性? 答:接受單相重合閘后,由于故障時切除的是故障相而不是三相,在切除故障相后至重合閘

15、前的一段時間里,送電端和受電端沒有完全失去聯(lián)系(電氣距離與切除三相相比,要小得多）,這樣可以削減加速面積,增加減速面積,提高暫態(tài)穩(wěn)定性。 19、簡述同步發(fā)電機的同步振蕩和異步振蕩? 答：同步振蕩:當發(fā)電機輸入或輸出功率變化時,功角將隨之變化,但由于機組轉(zhuǎn)動部分的慣性,不能馬上達到新的穩(wěn)態(tài)值,需要經(jīng)過若干次在新的值四周振蕩之后,才能穩(wěn)定在新的下運行。這一過程即同步振蕩,亦即發(fā)電機仍保持在同步運行狀態(tài)下的振蕩。 異步振蕩:發(fā)電機因某種緣由受到較大的擾動,其功角在0360°之間周期性地變化,發(fā)電機與電網(wǎng)失去同步運行的狀態(tài)。在異步振蕩時,發(fā)電機一會工作在發(fā)電機狀態(tài),一會工作在電動機狀態(tài)。 2

16、0、如何區(qū)分系統(tǒng)發(fā)生的振蕩屬異步振蕩還是同步振蕩？ 答：異步振蕩其明顯特征是:系統(tǒng)頻率不能保持同一個頻率,且全部電氣量和機械量波動明顯偏離額定值。如發(fā)電機、變壓器和聯(lián)絡線的電流表、功率表周期性地大幅度搖擺；電壓表周期性大幅搖擺,振蕩中心的電壓搖擺最大,并周期性地降到接近于零；失步的發(fā)電廠間的聯(lián)絡的輸送功率往復搖擺；送端系統(tǒng)頻率上升,受端系統(tǒng)的頻率降低并有搖擺。 同步振蕩時,其系統(tǒng)頻率能保持相同,各電氣量的波動范圍不大,且振蕩在有限的時間內(nèi)衰減從而進入新的平衡運行狀態(tài)。 21、系統(tǒng)振蕩事故與短路事故有什么不同？ 答：電力系統(tǒng)振蕩和短路的主要區(qū)分是: 1、振蕩時系統(tǒng)各點電壓和電流值均作往復性搖擺,

17、而短路時電流、電壓值是突變的。此外,振蕩時電流、電壓值的變化速度較慢,而短路時電流、電壓值突然變化量很大。 2、振蕩時系統(tǒng)任何一點電流與電壓之間的相位角都隨功角的變化而轉(zhuǎn)變；而短路時,電流與電壓之間的角度是基本不變的。 3、振蕩時系統(tǒng)三相是對稱的；而短路時系統(tǒng)可能消滅三相不對稱。 22、引起電力系統(tǒng)異步振蕩的主要緣由是什么? 答：1、輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞； 2、電網(wǎng)發(fā)生短路故障,切除大容量的發(fā)電、輸電或變電設備,負荷瞬間發(fā)生較大突變等造成電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定破壞； 3、環(huán)狀系統(tǒng)(或并列雙回線)突然開環(huán),使兩部分系統(tǒng)聯(lián)系阻抗突然增大,引啟動穩(wěn)定破壞而失去同步； 4、大容量機組跳

18、閘或失磁,使系統(tǒng)聯(lián)絡線負荷增大或使系統(tǒng)電壓嚴峻下降,造成聯(lián)絡線穩(wěn)定極限降低,易引起穩(wěn)定破壞； 5、電源間非同步合閘未能拖入同步。 23、系統(tǒng)振蕩時的一般現(xiàn)象是什么? 答：1、發(fā)電機,變壓器,線路的電壓表,電流表及功率表周期性的猛烈搖擺,發(fā)電機和變壓器發(fā)出有節(jié)奏的轟鳴聲。 2、連接失去同步的發(fā)電機或系統(tǒng)的聯(lián)絡線上的電流表和功率表搖擺得最大。電壓振蕩最激烈的地方是系統(tǒng)振蕩中心,每一周期約降低至零值一次。隨著離振蕩中心距離的增加,電壓波動漸漸削減。假如聯(lián)絡線的阻抗較大,兩側(cè)電廠的電容也很大,則線路兩端的電壓振蕩是較小的。 3、失去同期的電網(wǎng),雖有電氣聯(lián)系,但仍有頻率差消滅,送端頻率高,受端頻率低并略

19、有搖擺。 24、什么叫低頻振蕩？產(chǎn)生的主要緣由是什么？ 答:并列運行的發(fā)電機間在小干擾下發(fā)生的頻率為0.22.5赫茲范圍內(nèi)的持續(xù)振蕩現(xiàn)象叫低頻振蕩。 低頻振蕩產(chǎn)生的緣由是由于電力系統(tǒng)的負阻尼效應,常消滅在弱聯(lián)系、遠距離、重負荷輸電線路上,在接受快速、高放大倍數(shù)勵磁系統(tǒng)的條件下更簡潔發(fā)生。 25、超高壓電網(wǎng)并聯(lián)電抗器對于改善電力系統(tǒng)運行狀況有哪些功能？ 答：1、減輕空載或輕載線路上的電容效應,以降低工頻暫態(tài)過電壓。 2、改善長距離輸電線路上的電壓分布。 3、使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡,防止無功功率不合理流淌,同時也減輕了線路上的功 率損失。 4、在大機組與系統(tǒng)并列時,降低高壓母線上

20、工頻穩(wěn)態(tài)電壓,便于發(fā)電機同期并列。 5、防止發(fā)電機帶長線路可能消滅的自勵磁諧振現(xiàn)象。 6、當接受電抗器中性點經(jīng)小電抗接地裝置時,還可用小電抗器補償線路相間及相地電容,以加速潛供電 流自動熄滅,便于接受單相快速重合閘。 26、500kV電網(wǎng)中并聯(lián)高壓電抗器中性點加小電抗的作用是什么？ 答:其作用是:補償導線對地電容,使相對地阻抗趨于無窮大,消退潛供電流縱重量,從而提高重合閘的成功率。 并聯(lián)高壓電抗器中性點小電抗阻抗大小的選擇應進行計算分析,以防止造成鐵磁諧振。 27、什么叫發(fā)電機的次同步振蕩？其產(chǎn)生緣由是什么？如何防止？ 答：當發(fā)電機經(jīng)由串聯(lián)電容補償?shù)木€路接入系統(tǒng)時,假如串聯(lián)補償度較高,網(wǎng)絡的電氣諧振頻率較簡潔和大型汽輪發(fā)電機軸系的自然扭振頻率產(chǎn)生諧振,造成發(fā)電機大軸扭振破壞。此諧振頻率通常低于同步(50赫茲)頻率,稱之為次同步振蕩。對高壓直流輸電線路(HVDC)、靜止無功補償器(SVC),當其把握參數(shù)選擇不當時,也可能激發(fā)次同步振蕩。 措施有:1、通過附加或改造一次設備;2、降低串聯(lián)補償度;3、通過二次設備供應對扭振模式的阻尼(類似于PSS