电厂基础知识集锦(2)

如果干式变压器或线路过流，其后备保护可能因过流而失灵，这将扩大事故范围。

3.发电机失磁后，由于发电机有功功率的摆动和系统电压的下降，可能导致相邻正常运行的发电机与系统之间或电力系统各部分之间的失步，导致系统振荡。

4.发电机额定容量越大，低励磁和失磁引起的无功功率不足越大，电力系统容量越小，补偿这种无功功率不足的能力越小。因此，单台发电机容量与电力系统总容量的比值越大，对电力系统的不利影响越严重。

25、发电机失磁对发电机本身有什么影响吗？

回答：发电机失磁对发电机本身的影响主要是：1。由于失磁后发动机转差，发电机转子回路出现差频电流，造成转子回路损耗。如果超过允许值，转子将过热。特别是直接冷却的大功率率机组，热容量裕度相对降低，转子更容易过热。然而，转子表面的差频电流也可能导致转子体的槽楔和保护环的接触面严重局部过热甚至烧伤。2.失磁发电机进入异步运行后，发电机的等效电抗减小，无功功率从电力系统吸收。失磁前有功功率越大，转差率越大，等效电抗越小，吸收的无功功率越大。重负荷失磁后，发电机定子会因过流而过热。3.对于直接冷却大功率率的大型汽轮发电机，平均异步转矩较大值较小，惯性常数相对减小，转子在纵轴和横轴上明显不对称。由于这些原因，该发电机在重负载下失磁后，转矩和有功功率会周期性剧烈摆动。对于水轮发电机来说，由于平均异步转矩的较大值很小，转子在纵轴和横轴上不对称，在重负载下失去励磁时也会出现类似的情况。在这种情况下，一个大的或甚至超过额定的电机转矩将周期性地作用在发电机的轴系统上，并通过定子传递到基座上。此时转差也周期性变化，较大值可能达到4~5，发电机周期性超速严重。这些情况直接威胁到机组的安全。4.失磁运行时，定子端部漏磁增大，会使端部零件和侧面铁芯过热。

26、请描述一下发电机异步运行的特点？

答案：发电机异步运行是指发电机失磁后进入稳定异步运行状态。

发电机失磁时，励磁电流逐渐衰减到零，发电机电势相应降低，输出有功功率相应降低。原动机输入的拖动力矩大于发电机输出的制动力矩，转子转速增大，功角逐渐增大。此时，定子的同步旋转磁场与转子转速之间存在转差。定子电流和转子电流相互作用产生异步转矩。相应地，定子和转子之间电磁感应传递的功率称为异步功率，随着功角的增大而增大；同时，原动机的输入功率随着功角的增大而减小，当二者相等时，发电机进入稳定异步运行状态。

发电机异步运行主要有两个问题。较好，发电机本身过热损坏转子是危险的。其次，对于系统来说，此时发电机不仅不向系统提供无功功率，而且吸收无功功率给系统，必然会导致系统电压大幅下降，大大降低系统的电压稳定水平。 #p#分页标题#e#

27、发电机定子绕组中的负序电流是

答案：发电机转子的旋转方向和速度与三相正序对称电流形成的正向旋转磁场的旋转方向和速度一致，即转子的旋转与正序旋转磁场之间没有相对运动，这就是“同步”的概念。当电力系统发生不对称短路或负载三相不对称时(连接电力机车、电弧炉等单相负载)，发电机定子绕组中流过负序电流。负序电流在发电机的气隙中产生反向(与正序电流产生的正向旋转磁场相反)旋转磁场，该磁场是相对于转子同步速度的两倍，因此在转子中会感应出100Hz的电流，即所谓的倍频电流。倍频电流主要流经转子体、槽楔和阻尼条，并在转子端附近沿圆周方向形成闭合回路，造成转子端、护环内表面、槽楔接触面和小齿等部位局部烧伤。严重时，护环会发热松动，对发电机造成灾难性的损坏，俗称“负序电流烧机”，是负序电流对发电机的危害之一。此外，负序(反向)气隙旋转磁场与转子电流之间，以及正序(正向)气隙旋转磁场与定子负序电流之间产生的频率为100Hz的交变电磁转矩，会同时作用在转子轴和定子基座上，引起频率为100Hz的振动，这是负序电流的第二大危害。发电机承受负序电流的能力一般取决于转子的负序电流发热阈值，而不是振动，即负序电流与时间的平方的乘积决定了发电机承受负序电流的能力。

28、试着说发电机励磁回路接地故障有什么危害？

:发电机正常运行时，励磁电路与地之间存在一定的绝缘电阻和分布电容，这与发电机转子的结构、冷却方式等因素有关。当转子绝缘损坏时，会导致励磁电路接地故障。单点接地故障很常见。如果不及时处理，可能会发生两点接地故障。励磁回路的一点接地故障不会对发电机造成直接危害，因为它不能形成电流通路。对于励磁回路一点接地故障的危害，主要关注的是二点接地故障会再次发生。因为一点接地故障后励磁回路对地电压会升高，有可能出现第二个接地故障点。发电机励磁回路两点接地故障的危害是：1，转子绕组一部分短路，另一部分绕组电流增大，破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机剧烈振动，降低无功功率输出。2.转子电流通过转子体。如果转子电流相对较大，可能会烧毁转子，有时会导致转子和涡轮叶片被磁化。3.当转子体部分穿过时，

29、调相机的启动方式主要有哪几种?简述各种启动方式的过程和优缺点?

答:1、调相机低频启动:利用发电厂的一台机组对调相机专线供电以启动调相机。当调相机无启动设备,而电网又急需无功功率时,常采用低频启动方式。#p#分页标题#e#

方法是:将调相机和发电机一同接在一条与电力网完全隔离的专用线路和母线上,拖动调相机的发电机不应小于调相机容量的20~30,停用低电压、低频率保护和有关的二次设备,随后给调相机、发电机加入励磁电流,然后合上调相机开关和发电机开关,启动发电机,此时发电机同调相机同时转动。在升速过程中,同时增加调相机的励磁电流,直至达到额定值时,将发电机、调相机达额定转速时并入电网。

该启动方式的优点是对调相机的冲击电流小,可以说无冲击电流。但系统运行方式改变较多,操作麻烦,须发电厂空出一台专用发电机,一般情况下不采用这种方式。

2、调相机可控硅启动:有一组由启动干式变压器,交直流串并联电抗器,整流器逆变器等组成的可控硅启动装置。在启动时,控制整流装置可控硅导通角,使电流增加,调相机升速,当调相机转速达10额定转速后,控制逆变侧换向,增加转速,达到额定时并入电网。该启动方式优点是调相机冲击电流小,启动方便,快速、自动化水平高,但启动装置价格昂贵,占地大,仅用于大型多台调相机使用。

3、同轴电动机启动:利用同轴安装的异步电动机来启动调相机,启动调相机的电动机通过联轴器与调相机联接,电动机启动完成后电动机脱离调相机。

此种启动方式较简单、经济、方便。但因异步电动机有较大启动电流,会造成母线电压波动,不能使调相机达同步转速,并列时有一定冲击电流。

4、电抗器启动:将调相机作为异步电动机,在电压低于正常值时启动。这种启动方式可减少调相机的启动电流,又能保持一定的母线电压水平,有利正常供电。这种启动方式多用于容量较小的调相机,调相机所受的冲击电流应小于0.74/Xd",母线电压应不低于90额定电压。

5、同轴励磁机启动:利用同轴主励磁机作为直流电动机启动调相机。

这种启动方式的优点是:启动平稳,调速平滑,可调至调相机的同步转速。但由于同轴励磁机作为直流电动机,有一定损耗。因此,选择同轴励磁容量应大些,并在启动时同轴励磁机应改为它励。

30、抽水蓄能机组有那几种运行工况?如何进行转换?

答:抽水蓄能机组具有发电、抽水、发电调相、水泵调相四种运行工况。现代的抽水蓄能机组都要能做旋转备用,为节省动力一般使水泵水轮机在空气中旋转(向水轮机方向或水泵方向旋转),在电网有需要时即可快速地带上负荷或投入抽水或调相。在蓄能机组抽水时,如需快速发电可以不通过正常抽水停机而直接转换到发电状态,即在电机和电网解列后利用水流的反冲作用使转轮减速并使之反转,待达到水轮机同步转速时迅速并网发电。抽水蓄能一般实现如下工况转换:静止至发电空载;发电空载至满载;静止至空载水泵;空载水泵至满载水泵;满载抽水至满载发电;满载抽水至静止;发电满载至发电调相;发电调相至静止;抽水满载至空载。#p#分页标题#e#

31、试述新干式变压器或大修后的干式变压器,为什么正式投运前要做冲击试验?一般冲击几次?

答:新干式变压器或大修后的干式变压器在正式投运前要做冲击试验的原因如下:

1、检查干式变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压的冲击。

当拉开空载干式变压器时,是切断很小的激磁电流,可能在激磁电流到达零点之前发生强制熄灭,由于断路器的截流现象,使具有电感性质的干式变压器产生的操作过电压,其值除与开关的性能、干式变压器结构等有关外,干式变压器中性点的接地方式也影响切空载干式变压器过电压。一般不接地干式变压器或经消弧线圈接地的干式变压器,过电压幅值可达4-4.5倍相电压,而中性点直接接地的干式变压器,操作过电压幅值一般不超过3倍相电压。这也是要求做冲击试验的干式变压器中性点直接接地的原因所在。

2、考核干式变压器在大的励磁涌流作用下的机械强度和考核继电保护在大的励磁涌流作用下是否会误动。

冲击试验的次数:

新干式变压器投入一般需冲击五次,大修后的干式变压器投入一般需冲击三次。

32、三台具有相同变比和连接组别的三相干式变压器,其额定容量和短路电压分别为:Sa=1000kVAUka=6.25Sb=1800kVAUkb=6.6Sc=3200kVAUkc=7将它们并联运行后带负载S=5500kVA,问:1、每台干式变压器分配的负荷?2、三台干式变压器在不允许任何一台过负荷的情况下,能担负多少较大总负荷?3、干式变压器总的设备容量的利用率?

答:1、ΣSh/Uk=1000/0.0625 1800kVA/0.066 3200kVA/0.07=8900(kVA)每台干式变压器的分配比例:Pa=S/Uka·Σsh/Uk=5500/0.0625×8900=0.99Pb=S/Ukb·Σsh/Uk=5500/0.066×8900=0.936Pc=S/Ukc·Σsh/Uk=5500/0.07×8900=0.883各台干式变压器分配的实际负荷:S1=1000×0.99=990kVAS2=1800×0.936=1685kVAS3=3200×0.883=2825kVA2、具有较小短路电压的干式变压器达到满负荷时,三台较大共同可担负的负荷是:Smax=5500×1/0.99=5560kVA3、干式变压器总的设备利用率ρ为:Smax5560ρ=----＝------------=0.923∑S1000 1800 3200

33、自耦干式变压器与普通干式变压器有什么不同?

答:自耦干式变压器与普通干式变压器不同之处是:

1、其一次侧与二次侧不仅有磁的联系,而且有电的联系,而普通干式变压器仅是磁的联系。

2、电源通过干式变压器的容量是由两个部分组成:即一次绕组与公用绕组之间电磁感应功率,和一次绕组直接传导的传导功率。

3、由于自耦变绕组是由一次绕组和公用绕组两部分组成,一次绕组的匝数较普通干式变压器一次绕组匝数和高度及公用绕组电流及产生的漏抗都相应减少,自耦变的短路电抗X自是普通干式变压器的短路电抗X普的(1-1/k)倍,k为干式变压器变比。#p#分页标题#e#

4、若自耦干式变压器设有第三绕组,其第三绕组将占用公用绕组容量,影响自耦变运行方式和交换容量。

5、由于自耦干式变压器中性点必须接地,使继电保护的定植整定和配置复杂化。

6、自耦干式变压器体积小,重量轻,便于运输,造价低。

34、干式变压器本体构造有那些安全保护设施?其主要作用是什么?

答:干式变压器本体构造中保护设施是:1、油枕:其容量约为干式变压器油量的8-10。作用是:容纳干式变压器因温度的变化使干式变压器油体积变化,限制干式变压器油与空气的接触,减少油受潮和氧化程度。油枕上安装吸湿器,防止空气进入干式变压器。2、吸湿器和净油器:吸湿器又称呼吸器,内部充有吸附剂,为硅胶式活性氧化铝,其中常放入一部分变色硅胶,当由兰变红时,表明吸附剂已受潮,必须干燥或更换。净油器又称过滤器,净油缸内充满吸附剂,为硅胶式活性氧化铝等,当油经过净油器与吸附剂接触,其中的水份、酸和氧化物被吸收,使油清洁,延长油的使用年限。3、防爆管(安全气道):防爆管安装在干式变压器箱盖上,作为干式变压器内部发生故障时,防止油箱内产生高压力的释放保护。现代大型干式变压器已采用压力释放阀代替安全气道。当干式变压器内部发生故障压力升高,压力释放阀动作并接通触头报警或跳闸。此外,干式变压器还具有瓦斯保护,温度计、油表等安全保护装置。

35、什么叫电磁环网?对电网运行有何弊端?什么情况下还需保留?

答:电磁环网是指不同电压等级运行的线路,通过干式变压器电磁回路的联接而构成的环路。

电磁环网对电网运行主要有下列弊端:

1)、易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心,用高低压电磁环网供电而又带重负荷时,当高一级电压线路断开后,所有原来带的全部负荷将通过低一级电压线路(虽然可能不止一回)送出,容易出现超过导线热稳定电流的问题。

2)、易造成系统动稳定破坏。正常情况下,两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。而一旦高压线路因故障断开,系统间的联络阻抗将突然显著地增大(突变为两端干式变压器阻抗与低压线路阻抗之和,而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正比),因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系统振荡。

3)、不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻值(多为4×400平方毫米导线)也远小于220kV线路(多为2×240或1×400平方毫米导线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下,许多系统潮流分配难于达到较经济。

4)、需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,若安全自动装置本身拒动、误动将影响电网的安全运行。#p#分页标题#e#

一般情况中,往往在高一级电压线路投入运行初期,由于高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强,需要保证输电能力或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。

36、常见母线接线方式有何特点?

答:1)、单母线接线:单母线接线具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等优点,但可靠性和灵活性较差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时,必须断开母线的全部电源。2)双母线接线:双母线接线具有供电可靠,检修方便,调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备多(特别是隔离开关),配电装置复杂,经济性较差;在运行中隔离开关作为操作电器,容易发生误操作,且对实现自动化不便;尤其当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电所是不允许的。3)单、双母线或母线分段加旁路:其供电可靠性高,运行灵活方便,但投资有所增加,经济性稍差。特别是用旁路断路器带路时,操作复杂,增加了误操作的机会。同时,由于加装旁路断路器,使相应的保护及自动化系统复杂化。4)3/2及4/3接线:具有较高的供电可靠性和运行灵活性。任一母线故障或检修,均不致停电;除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外,其它任何断路器故障或检修都不会中断供电;甚至两组母线同时故障(或一组检修时另一组故障)的极端情况下,功率仍能继续输送。但此接线使用设备较多,特别是断路器和电流互感器,投资较大,二次控制接线和继电保护都比较复杂。5)母线－干式变压器－发电机组单元接线:它具有接线简单,开关设备少,操作简便,宜于扩建,以及因为不设发电机出口电压母线,发电机和主干式变压器低压侧短路电流有所减小等特点。

37、什么是电力系统综合负荷模型?其特点是什么?在稳定计算中如何选择?

答:电力系统综合负荷模型是反映实际电力系统负荷的频率、电压、时间特性的负荷模型,一般可用下式表达:P=fp(v,f,t)Q=fq(v,f,t)

上式中,若含有时间t则反映综合负荷的动态特性,这种模型称为动态负荷模型(动态负荷模型主要有感应电动机模型和差分方程模型两种。);反之,若不含有时间t,则称为静态负荷模型(静态负荷模型主要有多项式模型和幕函数模型两种,其中多项式模型可以看作是恒功率(电压平方项)、恒电流(电压一次方项)、恒阻抗(常数项)三者的线性组合)。

电力系统综合负荷模型的主要特点是:具有区域性---每个实际电力系统有自己特有的综合负荷模型,与本系统的负荷构成有关;具有时间性:既是同一个电力系统,在不同的季节,具体不同的综合负荷模型;不唯一性:研究的问题不同,采用的综合负荷模型也不同;

在稳定计算中综合负荷模型的选择原则是:在没有精切综合负荷模型的情况下,一般按40恒功率;60恒阻抗计算。

38、什么叫不对称运行?产生的原因及影响是什么?

答:任何原因引起电力系统三相对称(正常运行状况)性的破坏,均称为不对称运行。如各相阻抗对称性的破坏,负荷对称性的破坏,电压对称性的破坏等情况下的工作状态。非全相运行是不对称运行的特殊情况。不对称运行产生的负序、零序电流会带来许多不利影响。电力系统三相阻抗对称性的破坏,将导致电流和电压对称性的破坏,因而会出现负序电流,当干式变压器的中性点接地时,还会出现零序电流。当负序电流流过发电机时,将产生负序旋转磁场,这个磁场将对发电机产生下列影响:⑴发电机转子发热;⑵机组振动增大;⑶定子绕组由于负荷不平衡出现个别相绕组过热。不对称运行时,干式变压器三相电流不平衡,每相绕组发热不一致,可能个别相绕组已经过热,而其它相负荷不大,因此必须按发热条件来决定干式变压器的可用容量。不对称运行时,将引起系统电压的不对称,使电能质量变坏,对用户产生不良影响。对于异步电动机,一般情况下虽不致于破坏其正常工作,但也会引起出力减小,寿命降低。例如负序电压达5时,电动机出力将降低10∽15,负序电压达7时,则出力降低达20∽25。当高压输电线一相断开时,较大的零序电流可能在沿输电线平行架设的通信线路中产生危险的对地电压,危及通讯设备和人员的安全,影响通信质量,当输电线与铁路平行时,也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此,电力系统不对称运行对通信设备的电磁影响,应当进行计算,必要时应采取措施,减少干扰,或在通信设备中,采用保护装置。继电保护也必须认真考虑。在严重的情况下,如输电线非全相运行时,负序电流和零序电流可以在非全相运行的线路中流通,也可以在与之相连接的线路中流通,可能影响这些线路的继电保护的工作状态,甚至引起不正确动作。此外,在长时间非全相运行时,网络中还可能同时发生短路(包括非全相运行的区内和区外),这时,很可能使系统的继电保护误动作。此外,电力系统在不对称和非全相运行情况下,零序电流长期通过大地,接地装置的电位升高,跨步电压与接触电压也升高,故接地装置应按不对称状态下保证对运行人员的安全来加以检验。不对称运行时,各相电流大小不等,使系统损耗增大,同时,系统潮流不能按经济分配,也将影响运行的经济性。

39、试述电力系统谐波产生的原因及其影响?

答:谐波产生的原因:高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。当电力系统向非线性设备及负荷供电时,这些设备或负荷在传递(如干式变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(如电弧炉)系统发电机所供给的基波能量的同时,又把部分基波能量转换为谐波能量,向系统倒送大量的高次谐波,使电力系统的正弦波形畸变,电能质量降低。当前,电力系统的谐波源主要有三大类。1)、铁磁饱和型:各种铁芯设备,如干式变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。2)、电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展;在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。3)、电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者,如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等,而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。谐波对电网的影响:1、谐波对旋转设备和干式变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和干式变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。2、谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。3、谐波可引起系统的电感、电容发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。4、谐波可干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。限制电网谐波的主要措施有:增加换流装置的脉动数;加装交流滤波器、有源电力滤波器;加强谐波管理。#p#分页标题#e#

40、什么是电力系统序参数?零序参数有何特点?与干式变压器接线组别、中性点接地方式、输电线架空地线、相邻平行线路有何关系?

答:对称的三相电路中,流过不同相序的电流时,所遇到的阻抗是不同的,然而同一相序的电压和电流间,仍符合欧姆定律。任一元件两端的相序电压与流过该元件的相应的相序电流之比,称为该元件的序参数(阻抗)。负序电抗是由于发电机转子运动反向的旋转磁场所产生的电抗,对于静止元件(干式变压器、线路、电抗器、电容器等)不论旋转磁场是正向还是反向,其产生的电抗是没有区别的,所以它们的负序电抗等于正序电抗。但对于发电机,其正向与反向旋转磁场引起的电枢反应是不同的,反向旋转磁场是以两倍同步频率轮换切割转子纵轴与横轴磁路,因此发电机的负序电抗是一介于X〃ｄ及X〃ｑ的电抗值,远远小于正序电抗Xd。零序参数(阻抗)与网络结构,特别是和干式变压器的接线方式及中性点接地方式有关。一般情况下,零序参数(阻抗)及零序网络结构与正、负序网络不一样。对于干式变压器,零序电抗则与其结构(三个单相干式变压器组还是三柱干式变压器)、绕组的连接(△或Y)和接地与否等有关。当三相干式变压器的一侧接成三角形或中性点不接地的星形时,从这一侧来看,干式变压器的零序电抗总是无穷大的。因为不管另一侧的接法如何,在这一侧加以零序电压时,总不能把零序电流送入干式变压器。所以只有当干式变压器的绕组接成星形,并且中性点接地时,从这星形侧来看干式变压器,零序电抗才是有限的(虽然有时还是很大的)。对于输电线路,零序电抗与平行线路的回路数,有无架空地线及地线的导电性能等因素有关。零序电流在三相线路中是同相的,互感很大,因而零序电抗要比正序电抗大,而且零序电流将通过地及架空地线返回,架空地线对三相导线起屏蔽作用,使零序磁链减少,即使零序电抗减小。平行架设的两回三相架空输电线路中通过方向相同的零序电流时,不仅较好回路的任意两相对第三相的互感产生助磁作用,而且第二回路的所有三相对较好回路的第三相的互感也产生助磁作用,反过来也一样.这就使这种线路的零序阻抗进一步增大。