1、什麼是動力系統、電力系統、電力網?
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/386155.htm答:通常把發電企業的動力設施、設備和發電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的輔 助系統組成的電能熱能生產、輸送、分配、使用的統一整體稱為動力系統;把由發電、輸電、變電、配電、用電設備及相應的輔助系統組成的電能生產、輸送、分 配、使用的統一整體稱為電力系統; 把由輸電、變電、配電設備及相應的輔助系統組成的聯繫發電與用電的統一整體稱為電力網。
2、現代電網有哪些特點?
答:1)由較強的超高壓系統構成主網架。
2)各電網之間聯繫較強,電壓等級相對簡化。
3)具有足夠的調峰、調頻、調壓容量,能夠實現自動發電控制,有較高的供電可 靠性。
4)具有相應的安全穩定控制系統,高度自動化的監控系統和高度現代化的通信系統。
5)具有適應電力市場運營的技術支持系統,有利於合理利用能源。
3、區域電網互聯的意義與作用是什麼?
答：1)可以合理利用能源,加強環境保護,有利於電力工業的可持續發展。
2)可安裝大容量、高效能火電機組、水電機組和核電機組,有利於降低造價,節約能源,加快電力建設速度。
3)可以利用時差、溫差,錯開用電高峰,利用各地區用電的非同時性進行負荷調整,減少備用容量和裝機容量。
4)可以在各地區之間互供電力、互通有無、互為備用,可減少事故備用容量,增強抵禦事故能力,提高電網安全水平和供電可靠性。
5)能承受較大的衝擊負荷,有利於改善電能質量。
6)可以跨流域調節水電,並在更大範圍內進行水火電經濟調度,取得更大的經濟效益。
4、電網無功補償的原則是什麼?
答:電網無功補償的原則是電網無功補償應基本上按分層分區和就地平衡原則考慮,並應能隨負荷或電壓進行調整,保證系統各樞紐點的電壓在正常和事故後均能滿足規定的要求,避免經長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。
5、簡述電力系統電壓特性與頻率特性的區別是什麼?
答： 電力系統的頻率特性取決於負荷的頻率特性和發電機的頻率特性(負荷隨頻率的變化而變化的特性叫負荷的頻率特性。發電機組的出力隨頻率的變化而變化的特性叫 發電機的頻率特性),它是由系統的有功負荷平衡決定的,且與網絡結構(網絡阻抗)關係不大。在非振蕩情況下,同一電力系統的穩態頻率是相同的。因此,系統 頻率可以集中調整控制。
電力系統的電壓特性與電力系統的頻率特性則不相同。電力系統各節點的電壓通常情況下是不完全相同的,主要取決於各區的有功和無功供需平衡情況,也與網絡結構(網絡阻抗)有較大關係。因此,電壓不能全網集中統一調整,只能分區調整控制。
6、什麼是系統電壓監測點、中樞點?有何區別?電壓中樞點一般如何選擇?
答:監測電力系統電壓值和考核電壓質量的節點,稱為電壓監測點。電力系統中重要的電壓支撐節點稱為電壓中樞點。因此,電壓中樞點一定是電壓監測點,而電壓監測點卻不一定是電壓中樞點。
電壓中樞點的選擇原則是:
1. 區域性水、火電廠的高壓母線(高壓母線有多回出線);
2. 分區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電廠母線。
7、試述電力系統諧波對電網產生的影響?
答:諧波對電網的影響主要有:
諧波對旋轉設備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發熱增加,此外諧波還會引起旋轉設備和變壓器振動並發出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。
諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。
諧波可引起系統的電感、電容發生諧振,使諧波放大。
當諧波引起系統諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及安全自動裝置誤動,損壞系統設備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發系統事故,威脅電力系統的安全運行。
諧波可幹擾通信設備,增加電力系統的功率損耗(如線損),使無功補償設備不能正常運行等,給系統和用戶帶來危害。
限制電網諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動數;加裝交流濾波器、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切除後,非故障相與斷開相之間存在的電容耦合和電感耦合,繼續向故障相提供的電流稱為潛供電流。
由於潛供電流存在,對故障點滅弧產生影響,使短路時弧光通道去游離受到嚴重阻礙,而自動重合閘只有在故障點電弧熄滅且絕緣強度恢復以後才有可能重合成功。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,一方面可採取減小潛供電流的措施:如對500kV中長線路高壓並聯電抗器中性點加小電抗、短時在線路兩側投入快速單相接地開關等措施;另一方面可採用實測熄弧時間來整定重合閘時間。
9、什麼叫電力系統理論線損和管理線損?
答: 理論線損是在輸送和分配電能過程中無法避免的損失,是由當時電力網的負荷情況和供電設備的參數決定的,這部分損失可以通過理論計算得出。管理線損是電力網 實際運行中的其他損失和各種不明損失。例如由於用戶電能表有誤差,使電能表的讀數偏小;對用戶電能表的讀數漏抄、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、什麼叫自然功率?
答:運行中的輸電線路既能產生無功功率(由於分布電容)又消耗無功功率(由於串聯阻抗)。當線路中輸送某一數值的有功功率時,線路上的這兩種無功功率恰好能相互平衡,這個有功功率的數值叫做線路的自然功率或波阻抗功率。
11、電力系統中性點接地方式有幾種?什麼叫大電流、小電流接地系統?其劃分標準如何?
答：我國電力系統中性點接地方式主要有兩種,即:
1、中性點直接接地方式(包括中性點經小電阻接地方式)。
2、中性點不直接接地方式(包括中性點經消弧線圈接地方式)。
中性點直接接地系統(包括中性點經小電阻接地系統),發生單相接地故障時,接地短路電流很大,這種系統稱為大接地電流系統。
中性點不直接接地系統(包括中性點經消弧線圈接地系統),發生單相接地故障時,由於不直接構成短路迴路,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。
在我國劃分標準為:X0/X1≤4～5的系統屬於大接地電流系統,X0/X1>4～5的系統屬於小接地電流系統。
注:X0為系統零序電抗,X1為系統正序電抗。
12、電力系統中性點直接接地和不直接接地系統中,當發生單相接地故障時各有什麼特點?
答: 電力系統中性點運行方式主要分兩類,即直接接地和不直接接地。直接接地系統供電可靠性相對較低。這種系統中發生單相接地故障時,出現了除中性點外的另一個 接地點,構成了短路迴路,接地相電流很大,為了防止損壞設備,必須迅速切除接地相甚至三相。不直接接地系統供電可靠性相對較高,但對絕緣水平的要求也高。 因這種系統中發生單相接地故障時,不直接構成短路迴路,接地相電流不大,不必立即切除接地相,但這時非接地相的對地電壓卻升高為相電壓的1.7倍。
13、小電流接地系統中,為什麼採用中性點經消弧線圈接地?
答: 小電流接地系統中發生單相接地故障時,接地點將通過接地故障線路對應電壓等級電網的全部對地電容電流。如果此電容電流相當大,就會在接地點產生間歇性電 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,我國採取的措施是:當小電流接地系統電網發生單相接地故障時,如果接地電容電流超過一定數值(35kV電網為10A,10kV電網為 10A,3～6kV電網為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,使接地故障點電流減少,提高自動 熄弧能力並能自動熄弧,保證繼續供電。
14、什麼情況下單相接地故障電流大於三相短路故障電流?
答:當故障點零序綜合阻抗小於正序綜合阻抗時,單相接地故障電流將大於三相短路故障電流。例如:在大量採用自耦變壓器的系統中,由於接地中性點多,系統故障點零序綜合阻抗往往小於正序綜合阻抗,這時單相接地故障電流大於三相短路故障電流。
15、什麼是電力系統序參數?零序參數有何特點?
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(阻抗)
零序參數(阻抗)與網絡結構,特別是和變壓器的接線方式及中性點接地方式有關。一般情況下,零序參數(阻抗)及零序網絡結構與正、負序網絡不一樣。
16、零序參數與變壓器接線組別、中性點接地方式、輸電線架空地線、相鄰平行線路有何關係?
答：對於變壓器,零序電抗與其結構(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。
當三相變壓器的一側接成三角形或中性點不接地的星形時,從這一側來看,變壓器的零序電抗總是無窮大的。因為不管另一側的接法如何,在這一側加以零序電壓 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,並且中性點接地時,從這星形側來看變壓器,零序電抗才是有限的(雖然有時還是很大 的)。
對於輸電線路,零序電抗與平行線路的迴路數,有無架空地線及地線的導電性能等因素有關。
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,使零序磁鏈減少,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,不僅第一迴路的任意兩相對第三相的互感產生助磁作用,而且第二迴路的所有三相對第一迴路的第三相的互感也產生助磁作用,反過來也一樣.這就使這種線路的零序阻抗進一步增大。
17、什麼叫電力系統的穩定運行?電力系統穩定共分幾類?
答：當電力系統受到擾動後,能自動地恢復到原來的運行狀態,或者憑藉控制設備的作用過渡到新的穩定狀態運行,即謂電力系統穩定運行。
電力系統的穩定從廣義角度來看,可分為:
1、發電機同步運行的穩定性問題(根據電力系統所承受的擾動大小的不同,又可分為靜態穩定、暫態穩定、動態穩定三大類);
2、電力系統無功不足引起的電壓穩定性問題;
3、電力系統有功功率不足引起的頻率穩定性問題。
18、採用單相重合閘為什麼可以提高暫態穩定性?
答:採用單相重合閘後,由於故障時切除的是故障相而不是三相,在切除故障相後至重合閘前的一段時間裡,送電端和受電端沒有完全失去聯繫(電氣距離與切除三相相比,要小得多),這樣可以減少加速面積,增加減速面積,提高暫態穩定性。
19、簡述同步發電機的同步振蕩和異步振蕩?
答：同步振蕩:當發電機輸入或輸出功率變化時,功角δ將隨之變化,但由於機組轉動部分的慣性,δ不能立即達到新的穩態值,需要經過若干次在新的δ值附近振蕩之後,才能穩定在新的δ下運行。這一過程即同步振蕩,亦即發電機仍保持在同步運行狀態下的振蕩。
異步振蕩:發電機因某種原因受到較大的擾動,其功角δ在0-360°之間周期性地變化,發電機與電網失去同步運行的狀態。在異步振蕩時,發電機一會工作在發電機狀態,一會工作在電動機狀態。
20、如何區分系統發生的振蕩屬異步振蕩還是同步振蕩?
答： 異步振蕩其明顯特徵是:系統頻率不能保持同一個頻率,且所有電氣量和機械量波動明顯偏離額定值。
如發電機、變壓器和聯絡線的電流表、功率表周期性地大幅度 擺動;電壓表周期性大幅擺動,振蕩中心的電壓擺動最大,並周期性地降到接近於零;失步的發電廠間的聯絡的輸送功率往復擺動;送端系統頻率升高,受端系統的 頻率降低並有擺動。
同步振蕩時,其系統頻率能保持相同,各電氣量的波動範圍不大,且振蕩在有限的時間內衰減從而進入新的平衡運行狀態。
21、系統振蕩事故與短路事故有什麼不同?
答：電力系統振蕩和短路的主要區別是:
1、振蕩時系統各點電壓和電流值均作往復性擺動,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、振蕩時系統任何一點電流與電壓之間的相位角都隨功角的變化而改變;而短路時,電流與電壓之間的角度是基本不變的。
3、振蕩時系統三相是對稱的;而短路時系統可能出現三相不對稱。
22、引起電力系統異步振蕩的主要原因是什麼?
答：1、輸電線路輸送功率超過極限值造成靜態穩定破壞;
2、電網發生短路故障,切除大容量的發電、輸電或變電設備,負荷瞬間發生較大突變等造成電力系統暫態穩定破壞;
3、環狀系統(或並列雙回線)突然開環,使兩部分系統聯繫阻抗突然增大,引啟動穩定破壞而失去同步;
4、大容量機組跳閘或失磁,使系統聯絡線負荷增大或使系統電壓嚴重下降,造成聯絡線穩定極限降低,易引起穩定破壞;
5、電源間非同步合閘未能拖入同步。
23、系統振蕩時的一般現象是什麼?
答：1、發電機,變壓器,線路的電壓表,電流表及功率表周期性的劇烈擺動,發電機和變壓器發出有節奏的轟鳴聲。
2、連接失去同步的發電機或系統的聯絡線上的電流表和功率表擺動得最大。電壓振蕩最激烈的地方是系統振蕩中心,每一周期約降低至零值一次。隨著離振蕩中心距離的增加,電壓波動逐漸減少。如果聯絡線的阻抗較大,兩側電廠的電容也很大,則線路兩端的電壓振蕩是較小的。
3、失去同期的電網,雖有電氣聯繫,但仍有頻率差出現,送端頻率高,受端頻率低並略有擺動。
24、什麼叫低頻振蕩?產生的主要原因是什麼?
答:並列運行的發電機間在小幹擾下發生的頻率為0.2～2.5赫茲範圍內的持續振蕩現象叫低頻振蕩。
低頻振蕩產生的原因是由於電力系統的負阻尼效應,常出現在弱聯繫、遠距離、重負荷輸電線路上,在採用快速、高放大倍數勵磁系統的條件下更容易發生。
25、超高壓電網並聯電抗器對於改善電力系統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儘可能就地平衡,防止無功功率不合理流動,同時也減輕了線路上的功率損失。
4、在大機組與系統並列時,降低高壓母線上工頻穩態電壓,便於發電機同期並列。
5、防止發電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象。
6、當採用電抗器中性點經小電抗接地裝置時,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,便於採用單相快速重合閘。
26、500kV電網中並聯高壓電抗器中性點加小電抗的作用是什麼?
答:其作用是:補償導線對地電容,使相對地阻抗趨於無窮大,消除潛供電流縱分量,從而提高重合閘的成功率。 並聯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、什麼叫發電機的次同步振蕩?其產生原因是什麼?如何防止?
答： 當發電機經由串聯電容補償的線路接入系統時,如果串聯補償度較高,網絡的電氣諧振頻率較容易和大型汽輪發電機軸系的自然扭振頻率產生諧振,造成發電機大軸 扭振破壞。此諧振頻率通常低於同步(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),當其控制參數選擇不 當時,也可能激發次同步振蕩。
措施有:
1、通過附加或改造一次設備;
2、降低串聯補償度;
3、通過二次設備提供對扭振模式的阻尼(類似於PSS的原理)。
28、電力系統過電壓分幾類?其產生原因及特點是什麼?
答：電力系統過電壓主要分以下幾種類型:大氣過電壓、工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓。
產生的原因及特點是:
大氣過電壓:由直擊雷引起,特點是持續時間短暫,衝擊性強,與雷擊活動強度有直接關係,與設備電壓等級無關。因此,220KV以下系統的絕緣水平往往由防止大氣過電壓決定。
工頻過電壓:由長線路的電容效應及電網運行方式的突然改變引起,特點是持續時間長,過電壓倍數不高,一般對設備絕緣危險性不大,但在超高壓、遠距離輸電確定絕緣水平時起重要作用。
操作過電壓:由電網內開關操作引起,特點是具有隨機性,但最不利情況下過電壓倍數較高。因此30KV及以上超高壓系統的絕緣水平往往由防止操作過電壓決定。
諧振過電壓:由系統電容及電感迴路組成諧振迴路時引起,特點是過電壓倍數高、持續時間長。
29、何謂反擊過電壓?
答: 在發電廠和變電所中,如果雷擊到避雷針上,雷電流通過構架接地引下線流散到地中,由於構架電感和接地電阻的存在,在構架上會產生很高的對地電位,高電位對 附近的電氣設備或帶電的導線會產生很大的電位差。如果兩者間距離小,就會導致避雷針構架對其它設備或導線放電,引起反擊閃絡而造成事故。
30、何謂跨步電壓?
答：通過接地網或接地體流到地中的電流,會在地表及地下深處形成一個空間分布的電流場,並在離接地體不同距離的位置產生一個電位差,這個電位差叫做跨步電壓。跨步電壓與入地電流強度成正比,與接地體的距離平方成反比。
因此,在靠近接地體的區域內,如果遇到強大的雷電流,跨步電壓較高時,易造成對人、畜的傷害。
作或發生故障時可形成各種振蕩迴路,在一定的能源作用下,會產生串聯諧振現象,導致系統某些元件出現嚴重的過電壓,這一現象叫電力系統諧振過電壓。諧振過電壓分為以下幾種:
(1)線性諧振過電壓
諧振迴路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感)或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統中的電容元件所組成。
(2)鐵磁諧振過電壓
諧振迴路由帶鐵芯的電感元件(如空載變壓器、電壓互感器)和系統的電容元件組成。因鐵芯電感元件的飽和現象,使迴路的電感參數是非線性的,這種含有非線性電感元件的迴路在滿足一定的諧振條件時,會產生鐵磁諧振。
(3)參數諧振過電壓
由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發電機的同步電抗在Kd～Kq間周期變化)和系統電容元件(如空載線路)組成迴路,當參數配合時,通過電感的周期性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過電壓。
31、避雷線和避雷針的作用是什麼?避雷器的作用是什麼?
答： 避雷線和避雷針的作用是防止直擊雷,使在它們保護範圍內的電氣設備(架空輸電線路及變電站設備)遭直擊雷繞擊的機率減小。避雷器的作用是通過並聯放電間隙 或非線性電阻的作用,對入侵流動波進行削幅,降低被保護設備所受過電壓幅值。避雷器既可用來防護大氣過電壓,也可用來防護操作過電壓。
32、接地網的電阻不合規定有何危害?
答:接地網起著工作接地和保護接地的作用,當接地電阻過大則:
(1)發生接地故障時,使中性點電壓偏移增大,可能使健全相和中性點電壓過高,超過絕緣要求的水平而造成設備損壞。
(2)在雷擊或雷電波襲擊時,由於電流很大,會產生很高的殘壓,使附近的設備遭受到反擊的威脅,並降低接地網本身保護設備(架空輸電線路及變電站電氣設備)帶電導體的耐雷水平,達不到設計的要求而損壞設備。
33、電網調峰的手段主要有哪些?
答: (1)抽水蓄能電廠改發電機狀態為電動機狀態,調峰能力接近200%;
(2)水電機組減負荷調峰或停機,調峰依最小出力(考慮震動區)接近100%;
(3)燃油(氣)機組減負荷,調峰能力在50%以上;
(4)燃煤機組減負荷、啟停調峰、少蒸汽運行、滑參數運行,調峰能力分別為50%(若投油或加裝助燃 器可減至60%)、100%、100%、40%;
(5)核電機組減負荷調峰;
(6)通過對用戶側負荷管理的方法,削峰填谷調峰。
34 、經濟調度軟體包括哪些功能模塊?
答:(1)負荷預計
(2)機組優化組合
(3)機組耗量特性及微增耗量特性擬合整編
(4)等微增調度
(5)線損修正 。
如果是水、火電混聯繫統,則需用大系統分解協調法或其它算法對水電子系統和火電子系統分別優化,然後根據一天用水總量控制或水庫始末水位控制條件協調水火子系統之間水電的當量係數。
35、簡述電力系統經濟調度要求具有哪些基礎資料?
答: (1)火電機組熱力特性 需通過熱力試驗得到火電機組帶不同負荷運行工況下的熱力特性,包括鍋爐的效率試驗及汽機的熱耗、汽耗試驗;
(2)水電機組耗量特性 該特性為不同水頭下的機組出力-流量特性,也應通過試驗得到或依據廠家設計資料;
(3)火電機組的起、停損耗;
(4)線損計算基礎參數;
(5)水煤轉換當 量係數。
36 、什麼是繼電保護裝置?
答:當電力系統中的電力元件(如發電機、線路等)或電力系統本身發生了故障或危及其安 全運行的事件時,需要向運行值班人員及時發出警告信號,或者直接向所控制的開關發出跳閘命令,以終止這些事件發展的一種自動化措施和設備。實現這種自動化 措施的成套設備,一般通稱為繼電保護裝置。
37 、繼電保護在電力系統中的任務是什麼?
答：繼電保護的基本任務主要分為兩部分:
1、當被保護的電力系統元件發生故障時,應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給距離故障元件最近的開關發出跳閘命令,使故障元件及時從電力系統中斷開, 以最大限度地減少對電力元件本身的損壞,降低對電力系統安全供電的影響,並滿足電力系統的某些特定要求(如保持電力系統的暫態穩定性等)。
2、反應電氣設備的不正常工作情況,並根據不正常工作情況和設備運行維護條件的不同(例如有無經常值班人員)發出信號,以便值班人員進行處理,或由裝置自 動地進行調整,或將那些繼續運行而會引起事故的電氣設備予以切除。反應不正常工作情況的繼電保護裝置容許帶一定的延時動作。
38、簡述繼電保護的基本原理和構成方式?
答: 繼電保護主要利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化,構成繼電保護動作的原理,也有其他的物理量,如變壓器 油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數情況下,不管反應哪種物理量,繼電保護裝置將包括測量部分(和定值調整部分)、 邏輯部分、執行部分。