发电厂变电站电气部分名词解释

发电厂变电站电气部分名词解释、简答题 第一章、

一、发电厂：将各种形式的一次能源转换为电能的工厂。

按利用一次能源的形式发电厂分为火电厂、水电厂、核电厂和其它能源电厂 核电厂和其它能源电厂。

其它能源电厂包括风力发电场、太阳能发电厂、地热发电厂和潮汐发电厂。 1、火电厂：将燃料的化学能转换为电能的电厂 利用的燃料：煤、天然气、重油等

我国以燃煤电厂为主，火电厂的装机容占总 火电厂的装机容占总火电厂的装机容占总80％

分类：凝汽式电厂：不对外供热 热电厂：兼对外供热

热效率 热效率 热效率 热效率

火电厂的分类 火电厂的分类 火电厂的分类 火电厂的分类 热效率＝

凝汽式电厂： 30～ 40％ 热电厂：60～70％ ％

火电厂的运行特点：系统主力；机动性差，带较恒定负荷运行；环境污染

2、核电厂：利用的燃料： U-235的同位素；主要生产过程：与火电厂的基本生产过程类似

核电厂的运行特点：特别注意安全；承担基荷，需配套建设抽水蓄能电站；污染远低于火电厂 3、水电厂

主要生产过程：利用水的位能 (势能)生产电能；当控制闸门打开时，水流进入水轮机，冲动水轮 冲动水轮机带动发电机发电

发电容量与水电站的上下游水位差和流过水轮机的水量 (流量)的乘积成正比 根据获得水位差的不同，可将水电厂分为堤坝式水电厂、引水式水电厂

水电站的梯级开发

与火电厂比较，水电厂的水工建筑工程大 ，建站时间长，单位kW投资大，但发电成本低

在一条河上，往往建设多个水电站，称为梯级开发 梯级电站从上到下排序，上级电站的尾水是下级电站最主要的来水，如何从航行 如何从航行、发电的综合效益考 发电的综合效益考虑，使梯级电站运行最佳是一个十分重要的技术经济问题，称为梯级电站的运行调度优化 金沙江水电站梯级开发:乌东德-白鹤滩-溪洛渡- 向家坝

水电厂的运行特点：起停迅速，易于实现自动化 ；负荷可大幅度快速变化；受季节影响大

抽水蓄能电站

水工有上下库，不受水文条件限制；机组合二为一：机组正转机组正转，水轮机 水轮机－发电机组，为发电状态；机组反转 机组反转 机组反转，电动机－水泵

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机组为电动状态

电站总效率65～70％

效益：技术效益、经济效益

二、变电站

发电厂的变电站：升压变电站 电力网的变电站：降压变电站 电力网变电站的分类： 根据电压等级、容量不同，可分为高层：枢纽变电站；中层：区域变电站；低层：配电变电站 枢纽变电站：联络本电力系统中的各大电厂与大区域或大容量的重要用户，并实施与远方其它电力系统的联络，是实现联合发 是实现联合发 是实现联合发 是实现联合发、输、配电的枢纽；

电压最高，容量最大，是电力系统最上层的变电站；

目前我国大多数地区的枢纽变电站的电压为500kV，西北地区为750kV 区域变电站

高压进线来自枢纽变电站或附近的大型发电厂，低压对多个小区域负荷供电，并可能接入一些中、小型电厂； 是电力系统的中层变电站；

目前我国大多数地区的区域变电站的电压为220kV，西北地区为330kV 配电变电站

进线来自于区域变电站，对一个小区域 (城市)或较大容的工厂供电； 是电力系统最下层的变电站；

目前我国大多数地区的配电变电站的电压为110kV

第二章 一、接线

一次接线:以传输能量为目的，大功率负荷电流所通过的电路部分。 主接线:对外供电的部分；

厂(站)用电接线:为满足生产和生活需要对内供电部分。

二次接线：为保证一次接线安全、可靠、优质、经济地运行，对一次接线中的设备进行测 对一次接线中的设备进行测量、信号、控制、调节的电路部分。

二、电气设备 1、主体设备

发电机：发出电能。 变压器：变换电压。

主变－主接线中的变压器； 厂(站)变－厂(站)用电。 2、配电设备

开关电器：分、合电路。 限流电器：限制短路电流。

互感器：为二次系统提供一次系统的电压、电流信号。 导体和绝缘子：连接、支撑与绝缘。

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补偿设备：提高传输能力或保证供电质。 3、防雷与接地设备 防雷设备

防直接雷：避雷针、避雷线 防侵入波：避雷器 接地

保安接地 工作接地

第三章

一、电弧的形成与稳定燃烧过程 电弧：气体导电现象 1、电弧的形成 强电场发射：在很大的电场力的作用下，金属中的自由电子被强行从金属表面拉出

碰撞游离：自由电子打击中性分子，使其游离出自由电子；链式碰撞使断口中自由电子的浓度迅速上升，断口导电，形成电弧。 2、电弧的稳定燃烧

热发射:自由电子从高温的金属表面逸出

热游离:高速运动的分子相互碰撞产生自由电子 去游离

复合:断口中的自由电子与正离子相结合，还原为中性分子 扩散:弧道内的自由电子向弧道外运动

当游离与去游离相平衡时，电弧进入稳定燃烧状态

二、通用灭弧措施

灭弧方法:削弱游离、加强去游离

灭弧措施：提高断口的开断速度；冷却；提高断口周围的气体压力；吹弧；使用真空灭弧室

(1)提高断口的开断速度

迅速增大断口距离l，缩短断口在高电场强度下停留时间：提高机械运动速度v（l=vt）；增加断口数目n（l=nvt） (2)冷却

降低断口温度；

高压断路器使用冷却介质包围断口，冷却介质又称为灭弧介质；

按冷却介质的不同将高压断路器分为:油断路器:少油式(S)和多油式(D) SF6断路器(L)。

(3)提高断口周围气体压力

高压断路器中，提高气体压力的方法是将断口置于灭弧室中； 灭弧室:高机械强度、封闭较好的绝缘空腔 (4)吹弧

利用灭弧室，形成气流吹弧 (5)使用真空灭弧室

将断口置于真空灭弧室中；真空断路器(Z)可频繁操作。

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三、直流电弧的伏安特性

在一定的长度l下,电弧压降与电弧电流的关系

四、低压开关的灭弧方法与措施 灭弧方法：消耗电压法

灭弧措施：开关断开时在电路中串入电阻；拉长电弧；加灭弧栅 灭弧栅

灭弧栅作用：拉长电弧；钢片将电弧切成多段短弧,由电弧的近极压降增加电压损耗

近极压降：电弧靠近电极的区域压降大

五、开关电器的切断特性 交流电路较直流电路易于切断

阻性电路较以储能元件(L、C)为主的电路 易于切断

交流电路较直流电路易于切断

切断直流电路时电感中的能量必须要释放,即 切断直流电路时易产生过电压

交流电弧在每一周期内两次自然过零 交流电弧在过零点切断时

切断交流电路时不易产生过电压，其问题是如何防止电弧重燃

导致电弧重燃的因素1

电弧熄灭后在开关断口间出现两个过程：电弧熄灭时其断口介质的绝缘强度迅速提高，用击穿电压ujf表示；电弧熄灭时施加于断口上的电压,称为恢复电压，记为uhf。

电弧是否重燃，取决于二者之间的竞争 导致电弧重燃的因素2

电弧重燃的可能性与电路的性质有关 阻性电路较以储能元件为主电路易于切断

储能元件是导致电路操作过电压的根本原因，电阻电路无储能元件，切断时不产生操作过电压，因此易于切断

恢复电压的目标值较大和恢复电压易于产生高频振荡，使以储能元件为主的电路较阻性电路难于切断

六、开关电器的功能及要求

正常操作：分、合正常运行时的最大工作电流; 事故自动断路：要求切断短路电流；

检修隔离：断开后有肉眼可见的断点，一般在无电流下就地手动操作

七、开关电器的分类

按电压等级分：高压、低压

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按功能分：正常操作、事故自动断路、检修隔离 高压系统常采用断路器与隔离开关

八、开关电器的配置原则

在每条支路的电源端配置一组开关电器,完成三种功能:正常操作、事故自动断路、检修隔离。

九、开关电器的基本参数

1、额定电压Ue：表征绝缘系统耐受电压的能力 电气设备长期耐压允许值

2、额定电流Ie：表征导电系统长期载流的能力 额定电流Ie:在标准环境温度θe下，使电气设备的稳定温度正好达到长期发热最高允许温 度 θ g.xu的电流

允许电流Ixu(θ):在环境温度 θ 下，使电气设备的稳定温度正好为允许温度的电流

3、额定断路电流Idl：表征灭弧系统的断流能力

按自动重合闸的规定，该电流为最后一次的切断能力 4、动稳定电流idw：表征机械结构承受电动力的能力 用于短路动稳定校验

5、t秒热稳定电流It(t)：表征导电系统短期载流能力 用于短路热稳定校验

6、全分闸时间tfz：表征断路器操动系统和灭弧系统的能力 全分闸时间=固有动作时间+燃弧时间

7、合闸时间thz：从合闸电路接通到触头闭合所需要的时间

第四章

一、限制短路电流的目的和措施 限制短路电流的目的

保证断路器能切断短路电路；保证电气设备的动、热稳定性 限制短路电流的措施

1、解列运行：解除并联运行关系

限制并列运行发电机的容量：总容量不宜超过200MW，单机容量不宜超过100MW；变电站内解除并联关系

2、使用限流电器：限流电抗器；分裂变压器

二、限流电抗器

限流电抗器包括：普通限流电抗器、分裂电抗器

限流原理：串联于电路中，提高短路总阻抗以限制短路电流(主要用于10kV及以下系统)

1、普通限流电抗器 结构:空心电感线圈

不用铁芯的原因：铁损；当电流上升时,铁芯饱和使感抗下降,即正常运行感抗高,短路时反而低,与运行要求相反 体积大、重量大

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2、分裂电抗器

结构：中间有抽头的空心电感线圈 分裂电抗器的工作原理

记两分支自感抗为XL，两分支的互感系数为f, 一般f=0.5 当分裂电抗器的两个分支负荷性质相同时，电流相位相近 由于互感的作用，使分裂电抗器两个分支的等效阻抗依赖于两个分支电流的复数比

分裂变有一个高压绕组和两个低压绕组;两个低压绕组对高压绕组的关系相同，且容量是高压绕组容的一半

200MW及以上的机组，为了降低高压厂用母线的短路电流，高压厂变均采用分裂变压器

分裂变压器的结构特点

为保证解列运行的效果,必须使分裂变压器的等值阻抗与两台小变压器相同, 故要求 故要求:

第五章

一、互感器的作用与工作特性 作用：

为二次系统提供一次系统的电压、电流信号，分别称为电压互感器(PT)、电流互感器(CT)

使二次系统的装置和仪表小型化、标准化

实现二次系统对一次系统的电气隔离，并对二次系统实施保安接地，以保证人身及设备安全

二次系统上取得电压、电流的序分量 电压互感器的工作特性

电流互感器的工作特性

二、互感器的误差 1、误差的定义：互感器的误差就是用标称变比所得出的计算值与实际值的差别，即实际变比与标称变比之差。

互感器的误差将导致收费不准和继电保护整定不正确，造成误动或拒动

2、实际变比变化的根本原因：导致互感器实际变比变化的根本原因就是运行工况的变化

二次侧仪表接入量不同→使Z2变化 一次侧负载变化→Z0变化 3、提高精度的措施

制造方面：CT:提高并稳定激磁阻抗；PT:减小漏抗；指定一种标准运行工况确定互感器的标称变比

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运行使用：应使互感器的实际运行工况接近标准工况 提高并稳定激磁阻抗：提高Z0，给运行使用提供较大的仪表变化范围；稳定Z0：工作点位于磁化曲线的线性段,使Z0不随原边电流、电压的变化而变化 减小漏抗：

指定标准运行工况：指定一种标准运行工况，确定互感器的实际变比为标称变比，选取匝比

电流互感器的减匝补偿。相对应的，电压互感器为增匝补偿

4、互感器的精度等级：在额定状态下互感器可能达到的最高精度

互感器的精度等级对应着互感器在标准运行工况附近运行时的误差范围 如远离标准工况，则精度下降

三、电压互感器的分类与参数

1、电压互感器的分类（按原边高压绕组的结构可分为） 普通式；电感分压式(串级式)；电容分压式 普通式电压互感器

适用的电压等级：35kV及以下； 单相式结构与变压器相同；

6~10kV有三相式，必须做成五个铁芯柱—三相五柱式电压互感器(JSJW)。 电感分压式电压互感器

在中间PT上串联电感以降低中间PT的电压要求；积木式结构 电容分压式电压互感器

利用电容串联分压；电容同时也是耦合电容；20kV及以上 2、电压互感器的技术参数

电压互感器的型号含义

电压互感器的额定电压：

代表各侧绕组每相的耐压水平,同时也代表电压互感器的标称变比 原边绕组、副边绕组的额定电压与电压互感器的接线形式有关

辅助绕组的额定相电压：0.1/3kV用于中性点不直接接地电网, 0.1kV用于中性点直接接地电网；目的：保证一次系统发生单相接地故障时， 开口三角形输出(3U0)始终为100V

四、电压互感器常用的接线形式

A相接地时PT开口三角形输出的零序电压

五、互感器的额定容量：指对应最高准确级的容量，即标称负载

若互感器二次侧所接实际负载远离该标称负载时，将导致互感器的精度下降 用于电压互感器的精度校验

六、电压互感器的最大容量：发热允许的容量，在该容量范围内，在标准环境温

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度下，温度不越限

七、电流互感器的分类与参数

1、电流互感器的分类，按一次绕组的匝数可分为：

多匝式：I1e<600A；单匝式：I1e≥600A；芯柱式；母线式；装入式 2、电流互感器的技术参数

3、电流互感器型号含义 八、电流互感器的级次组合：表示该型号的电流互感器有几个独立铁芯和每个铁芯的准确级次

九、电流互感器的10％倍数：是继电保护整定时很重要的参数，为限制误差不超过10%，I1与Z2的变化范围应相互制约

:在某一规定二次负 荷下,电流互感器的幅值误差不超过10%所允许的I1对I1e的倍数

十、1s热稳定倍数和动稳定倍数

十一、互感器的接线形式与配置原则

互感器的接线形式：单相式；两相式；三相式

PT三相式:副边绕组测相电压,辅助绕组反应接地故障

互感器的配置原则：互感器的配置应满足测量、保护、同期和自动装置的要求 1、电压互感器的配置原则

各工作母线段上配置1组三绕组PT，供接于该母线段的各支路保护与测量公用 ；对侧有电源的线路断路器外侧配置单相PT(500kV三相配置)，供该线路并列和自动重合闸检查线路电压用

发电机出口装2组PT ：1组(三绕组)—供发电机测量与保护用；1组(双绕组)—供励磁调节器用(电压反馈)

单机容量≥100MW发电机还应增设：出口增设1组三绕组PT,保护发电机匝间短路：中性点增设一组单相PT接地,保护发电机组靠近中性点部分的单相接地,与发电机出口PT联合构成定子100%单相接地保护 2、电流互感器的配置原则

每条支路的电源侧配置多个电流互感器，分别供保护、测量用 发电机出口配置电流互感器供自动调节励磁装置使用 差动保护元件两端三相装设电流互感器

110kV及以上的变压器中性点装零序电流互感器，反应接地故障

第六章

一、发热的定义及其对电气设备的危害 通以恒定电流后电气设备的发热过程 电气设备发热按指数规律变化,其表达式

1、温升的定义：温升等于电气设备的温度与环境温度之差，即

2、长期发热的定义及其计算特点

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定义：t≥4Tr的发热，其中t是发热时间，Tr是电气设备的发热时间常数 电气设备的长期工作属于长期发热，发热功率 = 散热功率 3.短时发热的定义及其计算特点

定义：t << 4Tr的发热，其中t是发热时间，Tr是电气设备的发热时间常数 短路引起的电气设备发热属于短时发热

散热功率<<发热功率，计算时略去散热功率，考虑温度对电阻率、比热的影响 4、发热对电气设备的危害及其限制

发热对电气设备的绝缘和金属导体产生危害，因此应对发热温度加以限制

长期发热的危害

绝缘：使绝缘老化。在电动力的作用下，脆裂后造成击穿

金属材料：使金属材料慢性退火，丧失弹性，并使金属表面氧化。丧失弹性和表面氧化的金属接触时，接触电阻大，发热更严重，弹性丧失和氧化更严重，造成恶性循环，使接触点熔化烧断或触头焊接在一起不能脱开 长期发热的限制：

限制长期发热的最高温度不超过电气设备 (绝缘材料)长期工作允许温度,即

对应的工程条件为：

短时发热的危害

绝缘：由于温度很高，可能使绝缘碳化、烧毁

金属材料：当温度过高时进入金属强度的急剧下降区，在电动力作用下，使金属变形、破坏

短时发热的限制

限制短时发热最高温度不超过电气设备短 时发热最高允许温度，即 称为短路热稳定性校验的根本条件 对应的工程条件为：导体

一般电气设备

二、短路时导体发热最高温度的计算 电气设备热稳定性校验的根本条件

电气设备短时发热的最高温度小于等于电气设备短时发热最高允许温度，铝220，铜320

短时发热最高温度的计算

计算特点：略去散热不计；考虑电阻率和比热是温度(θ)的函数

略去散热的短时发热微分方程取微分时间dt，对应温度变化的微分为dθ 短路电流发热量的微分＝导体吸热量的微分

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三、 的等效计算

四、导体热稳定性校验的工程条件 电气设备热稳定性校验的根本条件 导体热稳定性校验的工程条件 推导

五、导体的热稳定性校验 ① 求等效发热时间 ② 进行热稳定性校验 六、载流导体间的电动力

1、空气中两平行导体间的电动力 不考虑电流在截面上分布 作用力方向:同向相吸;异向相斥 考虑电流在导体截面上分布

电动力算式:引入修正系数kx，即形状系数 修正系数可查矩形截面形状系数曲线确定

电动力算式的修正条件：：两导体的净距<截面周长 矩形导体：截面h×b，中心距a 修正条件表达式：

2、同平面三相平行导体间的最大电动力

3、共振的影响及防共振措施

中间相所受电动力的2个分力:50Hz力和 100Hz力

当导体的固有振动频率f0靠近50Hz和100Hz时 ,发生共振 当f0=30~160Hz时，引入大于1的共振系数β,将力扩大 考虑共振的算式为： 防共振措施

不共振的频率范围是 f 0> f0.min=160Hz 不共振工程条件：

当导体材料、截面尺寸确定后,防共振的最大跨距只与导体的排列方式有关,可查

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大容量变电站：装设2台站用变，采用备用电源自动投入 小容量变电站：可装设1台站用变

三、厂用电动机的自启动校验

1、自启动的定义：当厂用母线电压下降或中断时，厂用电动机的转速下降甚至停转，在厂用母线电压恢复后，厂用电动机重新升速，这一过程称为厂用电动机的自启动

发电厂特别重要的电动机都要参加自启动，以保生产安全 2、自启动成功的条件

自启动成功是指电动机组能顺利地升至额定转速 在启动过程中由于电动机的启动电流很大，引起母线电压严重下降而导致自启动失败

自启动成功的条件为：启动过程中母线的最低电压不得低于额定电压的70% 3、自启动最低电压的计算

4、保证自启动成功的措施

提高变压器的容量和减小变压器阻抗标幺值 限制参加自启动电动机的容量：火电厂的厂用电动机设低电压保护：电压下降至85%以下，延时0.5s切二类电动机，延时9s切一类电动机中的次要部分，保证最重要的一类电动机参加自启动成功

第十章

一、选择配电设备的通用计算条件

各种配电设备选择时都要满足的基本条件 按正常工作条件选择：电压条件、电流条件 按短路状态校验：动稳定性条件、热稳定性条件 1、电压条件

电气设备长期工作的允许电压有效值应不小于电气设备长期工作承受的最高电压有效值

Uxu=1.1~1.15Ue(电气设备)，>220kV取1.1，≤220kV取1.15 当电网设计合理时，Ug.max不超过1.1Ue(电网) 2、电流条件

电气设备长期工作的允许电流有效值应不小 于电气设备长期工作承受的最大电流有效值

Ig.max由支路主要设备所决定 3、支路最大工作电流的确定 发电机支路 变压器支路 负荷支路

在合理分布电源和负荷的情况下，

母线、母联、旁路按接于该母线的最大支路电流考虑，一般取发电机或变压器额

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定电流的1.05倍

母线分段取最大支路电流的60%~70% 4、动稳定性条件

一般电器:电气设备的动稳定电流应大于或等于电气设备可能承受的最大短路电流冲击值

当电气设备两端均有电源时,选最大者作为计算条件 5、热稳定性条件

一般电器：电气设备短时允许吸热量应大于或等于短路电流提供的热量 导体：

二、断路器的其它选择条件

1、开断能力校验：断路电流大于或等于开关开断时短路全电流有效值

tdl为断口开断时间,即短路发生到开关触头分离的时间

2、开关开断时短路全电流 忽略周期性分量的衰减，则 短路电流非周期性分量 3、非周期分量系数

保护和开关动作越慢，tdl越大，α 越小

慢速动作的开关 (tdl≥0.1s) ， 其开断能力校验式为

三、限流电抗器的其它选择条件

限流电抗器：普通限流电抗器、分裂电抗器 其它选择条件：选择电抗百分值 1、普通限流电抗器的其它选择条件 选择电抗百分值满足下列条件 按断路器断路电流选择 维持母线残压不低于65% 校验正常电压损耗

前2个条件为主要条件，当第3个条件不满足时，则考虑选用分裂电抗器或在支路末端采用其它的调压措施 1）按断路器断路电流选择

取电抗器的额定电流Ie和额定电压Ue为基准 当电抗器出口短路时 断路器的断流条件为 电抗百分值

2）维持母线残压不低于65%

选择出线电抗器和厂用电抗器时，应考虑其出口短路时入口电压不低于65%，以保证发电机和其它负荷支路的稳定运行 3）校验正常电压损耗 电压损耗标幺值

电压损耗百分值

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2、分裂限流电抗器的其它选择条件 用等效电抗百分值X1%代换XL%，即

四、导体截面的选择

对于汇流母线及较短的导体，只按导体长期发热允许电流进行选择，其余导体截面一般按经济电流密度选择

1、按导体长期发热允许电流选择

2、按经济电流密度选择导体

导体的截面越大,电能损耗越小,但是线路投资、维护管理费用和有色金属消耗量增加

从经济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面 ，既使电能损耗小，有不致过分增加线路投资、维护管理费用和有色金属消耗量

按经济电流密度选择的导体，可使其年计算费用（ 包括导体的年电能损耗、维护管理费和折旧费）降低

导体的经济电流密度与导体材料和最大负荷年利用小时数有关 导体的经济截面

按经济电流密度选择的导体截面还必须满足发热条件、电压损耗、机械强度条件

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