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电力人必备:史上最全电力系统90问

  1、什么是动力系统、电力系统、电力网?

  答:通常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅 助系统组成的电能热能生产、输送、分配、使用的统一整体称为动力系统;把由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分 配、使用的统一整体称为电力系统; 把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网。

  2、现代电网有哪些特点?

  答:1)由较强的超高压系统构成主网架。

  2)各电网之间联系较强,电压等级相对简化。

  3)具有足够的调峰、调频、调压容量,能够实现自动发电控制,有较高的供电可 靠性。

  4)具有相应的安全稳定控制系统,高度自动化的监控系统和高度现代化的通信系统。

  5)具有适应电力市场运营的技术支持系统,有利于合理利用能源。

  3、区域电网互联的意义与作用是什么?

  答:1)可以合理利用能源,加强环境保护,有利于电力工业的可持续发展。

  2)可安装大容量、高效能火电机组、水电机组和核电机组,有利于降低造价,节约能源,加快电力建设速度。

  3)可以利用时差、温差,错开用电高峰,利用各地区用电的非同时性进行负荷调整,减少备用容量和装机容量。

  4)可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用,可减少事故备用容量,增强抵御事故能力,提高电网安全水平和供电可靠性。

  5)能承受较大的冲击负荷,有利于改善电能质量。

  6)可以跨流域调节水电,并在更大范围内进行水火电经济调度,取得更大的经济效益。

  4、电网无功补偿的原则是什么?

  答:电网无功补偿的原则是电网无功补偿应基本上按分层分区和就地平衡原则考虑,并应能随负荷或电压进行调整,保证系统各枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求,避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。

  5、简述电力系统电压特性与频率特性的区别是什么?

  答: 电力系统的频率特性取决于负荷的频率特性和发电机的频率特性(负荷随频率的变化而变化的特性叫负荷的频率特性。发电机组的出力随频率的变化而变化的特性叫 发电机的频率特性),它是由系统的有功负荷平衡决定的,且与网络结构(网络阻抗)关系不大。在非振荡情况下,同一电力系统的稳态频率是相同的。因此,系统 频率可以集中调整控制。

  电力系统的电压特性与电力系统的频率特性则不相同。电力系统各节点的电压通常情况下是不完全相同的,主要取决于各区的有功和无功供需平衡情况,也与网络结构(网络阻抗)有较大关系。因此,电压不能全网集中统一调整,只能分区调整控制。

  6、什么是系统电压监测点、中枢点?有何区别?电压中枢点一般如何选择?

  答:监测电力系统电压值和考核电压质量的节点,称为电压监测点。电力系统中重要的电压支撑节点称为电压中枢点。因此,电压中枢点一定是电压监测点,而电压监测点却不一定是电压中枢点。

  电压中枢点的选择原则是:

  1. 区域性水、火电厂的高压母线(高压母线有多回出线);

  2. 分区选择母线短路容量较大的220kV变电站母线;

  3. 有大量地方负荷的发电厂母线。

  7、试述电力系统谐波对电网产生的影响?

  答:谐波对电网的影响主要有:

  谐波对旋转设备和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。

  谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。

  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,引起继电保护及安全自动装置误动,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。

  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。

  8、何谓潜供电流?它对重合闸有何影响?如何防止?

  答:当故障线路故障相自两侧切除后,非故障相与断开相之间存在的电容耦合和电感耦合,继续向故障相提供的电流称为潜供电流。

  由于潜供电流存在,对故障点灭弧产生影响,使短路时弧光通道去游离受到严重阻碍,而自动重合闸只有在故障点电弧熄灭且绝缘强度恢复以后才有可能重合成功。潜供电流值较大时,故障点熄弧时间较长,将使重合闸重合失败。

  为了减小潜供电流,提高重合闸重合成功率,一方面可采取减小潜供电流的措施:如对500kV中长线路高压并联电抗器中性点加小电抗、短时在线路两侧投入快速单相接地开关等措施;另一方面可采用实测熄弧时间来整定重合闸时间。

  9、什么叫电力系统理论线损和管理线损?

  答: 理论线损是在输送和分配电能过程中无法避免的损失,是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的,这部分损失可以通过理论计算得出。管理线损是电力网 实际运行中的其他损失和各种不明损失。例如由于用户电能表有误差,使电能表的读数偏小;对用户电能表的读数漏抄、错算,带电设备绝缘不良而漏电,以及无电 能表用电和窃电等所损失的电量。

  10、什么叫自然功率?

  答:运行中的输电线路既能产生无功功率(由于分布电容)又消耗无功功率(由于串联阻抗)。当线路中输送某一数值的有功功率时,线路上的这两种无功功率恰好能相互平衡,这个有功功率的数值叫做线路的自然功率或波阻抗功率。

  11、电力系统中性点接地方式有几种?什么叫大电流、小电流接地系统?其划分标准如何?

  答:我国电力系统中性点接地方式主要有两种,即:

  1、中性点直接接地方式(包括中性点经小电阻接地方式)。

  2、中性点不直接接地方式(包括中性点经消弧线圈接地方式)。

  中性点直接接地系统(包括中性点经小电阻接地系统),发生单相接地故障时,接地短路电流很大,这种系统称为大接地电流系统。

  中性点不直接接地系统(包括中性点经消弧线圈接地系统),发生单相接地故障时,由于不直接构成短路回路,接地故障电流往往比负荷电流小得多,故称其为小接地电流系统。

  在我国划分标准为:X0/X14~5的系统属于大接地电流系统,X0/X1>4~5的系统属于小接地电流系统。

  注:X0为系统零序电抗,X1为系统正序电抗。

  12、电力系统中性点直接接地和不直接接地系统中,当发生单相接地故障时各有什么特点?

  答: 电力系统中性点运行方式主要分两类,即直接接地和不直接接地。直接接地系统供电可靠性相对较低。这种系统中发生单相接地故障时,出现了除中性点外的另一个 接地点,构成了短路回路,接地相电流很大,为了防止损坏设备,必须迅速切除接地相甚至三相。不直接接地系统供电可靠性相对较高,但对绝缘水平的要求也高。 因这种系统中发生单相接地故障时,不直接构成短路回路,接地相电流不大,不必立即切除接地相,但这时非接地相的对地电压却升高为相电压的1.7倍。

  13、小电流接地系统中,为什么采用中性点经消弧线圈接地?

  答: 小电流接地系统中发生单相接地故障时,接地点将通过接地故障线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大,就会在接地点产生间歇性电 弧,引起过电压,使非故障相对地电压有较大增加。在电弧接地过电压的作用下,可能导致绝缘损坏,造成两点或多点的接地短路,使事故扩大。

  为 此,我国采取的措施是:当小电流接地系统电网发生单相接地故障时,如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A,10kV电网为 10A,3~6kV电网为30A),就在中性点装设消弧线圈,其目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流,使接地故障点电流减少,提高自动 熄弧能力并能自动熄弧,保证继续供电。

  14、什么情况下单相接地故障电流大于三相短路故障电流?

  答:当故障点零序综合阻抗小于正序综合阻抗时,单相接地故障电流将大于三相短路故障电流。例如:在大量采用自耦变压器的系统中,由于接地中性点多,系统故障点零序综合阻抗往往小于正序综合阻抗,这时单相接地故障电流大于三相短路故障电流。

  15、什么是电力系统序参数?零序参数有何特点?

  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)

  零序参数(阻抗)与网络结构,特别是和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。

  16、零序参数与变压器接线组别、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:对于变压器,零序电抗与其结构(三个单相变压器组还是三柱变压器)、绕组的连接(△或Y)和接地与否等有关。

  当三相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,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变压器。所以只有当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,不仅第一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第一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。

  17、什么叫电力系统的稳定运行?电力系统稳定共分几类?

  答:当电力系统受到扰动后,能自动地恢复到原来的运行状态,或者凭借控制设备的作用过渡到新的稳定状态运行,即谓电力系统稳定运行。

  电力系统的稳定从广义角度来看,可分为:

  1、发电机同步运行的稳定性问题(根据电力系统所承受的扰动大小的不同,又可分为静态稳定、暂态稳定、动态稳定三大类);

  2、电力系统无功不足引起的电压稳定性问题;

  3、电力系统有功功率不足引起的频率稳定性问题。

  18、采用单相重合闸为什么可以提高暂态稳定性?

  答:采用单相重合闸后,由于故障时切除的是故障相而不是三相,在切除故障相后至重合闸前的一段时间里,送电端和受电端没有完全失去联系(电气距离与切除三相相比,要小得多),这样可以减少加速面积,增加减速面积,提高暂态稳定性。

  19、简述同步发电机的同步振荡和异步振荡?

  答:同步振荡:当发电机输入或输出功率变化时,功角将随之变化,但由于机组转动部分的惯性,不能立即达到新的稳态值,需要经过若干次在新的值附近振荡之后,才能稳定在新的下运行。这一过程即同步振荡,亦即发电机仍保持在同步运行状态下的振荡。

  异步振荡:发电机因某种原因受到较大的扰动,其功角在0-360之间周期性地变化,发电机与电网失去同步运行的状态。在异步振荡时,发电机一会工作在发电机状态,一会工作在电动机状态。

  20、如何区分系统发生的振荡属异步振荡还是同步振荡?

  答: 异步振荡其明显特征是:系统频率不能保持同一个频率,且所有电气量和机械量波动明显偏离额定值。

  如发电机、变压器和联络线的电流表、功率表周期性地大幅度 摆动;电压表周期性大幅摆动,振荡中心的电压摆动最大,并周期性地降到接近于零;失步的发电厂间的联络的输送功率往复摆动;送端系统频率升高,受端系统的 频率降低并有摆动。

  同步振荡时,其系统频率能保持相同,各电气量的波动范围不大,且振荡在有限的时间内衰减从而进入新的平衡运行状态。

  21、系统振荡事故与短路事故有什么不同?

  答:电力系统振荡和短路的主要区别是:

  1、振荡时系统各点电压和电流值均作往复性摆动,而短路时电流、电压值是突变的。此外,振荡时电流、电压值的变化速度较慢,而短路时电流、电压值突然变化量很大。

  2、振荡时系统任何一点电流与电压之间的相位角都随功角的变化而改变;而短路时,电流与电压之间的角度是基本不变的。

  3、振荡时系统三相是对称的;而短路时系统可能出现三相不对称。

  22、引起电力系统异步振荡的主要原因是什么?

  答:1、输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏;

  2、电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏;

  3、环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,引启动稳定破坏而失去同步;

  4、大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低,易引起稳定破坏;

  5、电源间非同步合闸未能拖入同步。

  23、系统振荡时的一般现象是什么?

  答:1、发电机,变压器,线路的电压表,电流表及功率表周期性的剧烈摆动,发电机和变压器发出有节奏的轰鸣声。

  2、连接失去同步的发电机或系统的联络线上的电流表和功率表摆动得最大。电压振荡最激烈的地方是系统振荡中心,每一周期约降低至零值一次。随着离振荡中心距离的增加,电压波动逐渐减少。如果联络线的阻抗较大,两侧电厂的电容也很大,则线路两端的电压振荡是较小的。

  3、失去同期的电网,虽有电气联系,但仍有频率差出现,送端频率高,受端频率低并略有摆动。

  24、什么叫低频振荡?产生的主要原因是什么?

  答:并列运行的发电机间在小干扰下发生的频率为0.2~2.5赫兹范围内的持续振荡现象叫低频振荡。

  低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼效应,常出现在弱联系、远距离、重负荷输电线路上,在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。

  25、超高压电网并联电抗器对于改善电力系统运行状况有哪些功能?

  答:1、减轻空载或轻载线路上的电容效应,以降低工频暂态过电压。

  2、改善长距离输电线路上的电压分布。

  3、使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻了线路上的功率损失。

  4、在大机组与系统并列时,降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列。

  5、防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。

  6、当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时,还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容,以加速潜供电流自动熄灭,便于采用单相快速重合闸。

  26、500kV电网中并联高压电抗器中性点加小电抗的作用是什么?

  答:其作用是:补偿导线对地电容,使相对地阻抗趋于无穷大,消除潜供电流纵分量,从而提高重合闸的成功率。 并联高压电抗器中性点小电抗阻抗大小的选择应进行计算分析,以防止造成铁磁谐振。

  27、什么叫发电机的次同步振荡?其产生原因是什么?如何防止?

  答: 当发电机经由串联电容补偿的线路接入系统时,如果串联补偿度较高,网络的电气谐振频率较容易和大型汽轮发电机轴系的自然扭振频率产生谐振,造成发电机大轴 扭振破坏。此谐振频率通常低于同步(50赫兹)频率,称之为次同步振荡。对高压直流输电线路(HVDC)、静止无功补偿器(SVC),当其控制参数选择不 当时,也可能激发次同步振荡。

  措施有:

  1、通过附加或改造一次设备;

  2、降低串联补偿度;

  3、通过二次设备提供对扭振模式的阻尼(类似于PSS的原理)。

  28、电力系统过电压分几类?其产生原因及特点是什么?

  答:电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

  产生的原因及特点是:

  大气过电压:由直击雷引起,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。因此,220KV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。

  工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。

  操作过电压:由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况下过电压倍数较高。因此30KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。

  谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长。

  29、何谓反击过电压?

  答: 在发电厂和变电所中,如果雷击到避雷针上,雷电流通过构架接地引下线流散到地中,由于构架电感和接地电阻的存在,在构架上会产生很高的对地电位,高电位对 附近的电气设备或带电的导线会产生很大的电位差。如果两者间距离小,就会导致避雷针构架对其它设备或导线放电,引起反击闪络而造成事故。

  30、何谓跨步电压?

  答:通过接地网或接地体流到地中的电流,会在地表及地下深处形成一个空间分布的电流场,并在离接地体不同距离的位置产生一个电位差,这个电位差叫做跨步电压。跨步电压与入地电流强度成正比,与接地体的距离平方成反比。

  因此,在靠近接地体的区域内,如果遇到强大的雷电流,跨步电压较高时,易造成对人、畜的伤害。

  作或发生故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象,导致系统某些元件出现严重的过电压,这一现象叫电力系统谐振过电压。谐振过电压分为以下几种:

  (1)线性谐振过电压

  谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感,变压器的漏感)或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈)和系统中的电容元件所组成。

  (2)铁磁谐振过电压

  谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器)和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象,使回路的电感参数是非线性的,这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时,会产生铁磁谐振。

  (3)参数谐振过电压

  由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Kd~Kq间周期变化)和系统电容元件(如空载线路)组成回路,当参数配合时,通过电感的周期性变化,不断向谐振系统输送能量,造成参数谐振过电压。

  31、避雷线和避雷针的作用是什么?避雷器的作用是什么?

  答: 避雷线和避雷针的作用是防止直击雷,使在它们保护范围内的电气设备(架空输电线路及变电站设备)遭直击雷绕击的几率减小。避雷器的作用是通过并联放电间隙 或非线性电阻的作用,对入侵流动波进行削幅,降低被保护设备所受过电压幅值。避雷器既可用来防护大气过电压,也可用来防护操作过电压。

  32、接地网的电阻不合规定有何危害?

  答:接地网起着工作接地和保护接地的作用,当接地电阻过大则:

  (1)发生接地故障时,使中性点电压偏移增大,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。

  (2)在雷击或雷电波袭击时,由于电流很大,会产生很高的残压,使附近的设备遭受到反击的威胁,并降低接地网本身保护设备(架空输电线路及变电站电气设备)带电导体的耐雷水平,达不到设计的要求而损坏设备。

  33、电网调峰的手段主要有哪些?

  答: (1)抽水蓄能电厂改发电机状态为电动机状态,调峰能力接近200%;

  (2)水电机组减负荷调峰或停机,调峰依最小出力(考虑震动区)接近100%;

  (3)燃油(气)机组减负荷,调峰能力在50%以上;

  (4)燃煤机组减负荷、启停调峰、少蒸汽运行、滑参数运行,调峰能力分别为50%(若投油或加装助燃 器可减至60%)、100%、100%、40%;

  (5)核电机组减负荷调峰;

  (6)通过对用户侧负荷管理的方法,削峰填谷调峰。

  34 、经济调度软件包括哪些功能模块?

  答:(1)负荷预计

  (2)机组优化组合

  (3)机组耗量特性及微增耗量特性拟合整编

  (4)等微增调度

  (5)线损修正 。

  如果是水、火电混联系统,则需用大系统分解协调法或其它算法对水电子系统和火电子系统分别优化,然后根据一天用水总量控制或水库始末水位控制条件协调水火子系统之间水电的当量系数。

  35、简述电力系统经济调度要求具有哪些基础资料?

  答: (1)火电机组热力特性 需通过热力试验得到火电机组带不同负荷运行工况下的热力特性,包括锅炉的效率试验及汽机的热耗、汽耗试验;

  (2)水电机组耗量特性 该特性为不同水头下的机组出力-流量特性,也应通过试验得到或依据厂家设计资料;

  (3)火电机组的起、停损耗;

  (4)线损计算基础参数;

  (5)水煤转换当 量系数。

  36 、什么是继电保护装置?

  答:当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或危及其安 全运行的事件时,需要向运行值班人员及时发出警告信号,或者直接向所控制的开关发出跳闸命令,以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化 措施的成套设备,一般通称为继电保护装置。

  37 、继电保护在电力系统中的任务是什么?

  答:继电保护的基本任务主要分为两部分:

  1、当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的开关发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开, 以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。

  2、反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自 动地进行调整,或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。

  38、简述继电保护的基本原理和构成方式?

  答: 继电保护主要利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量(电流、电压、功率、频率等)的变化,构成继电保护动作的原理,也有其他的物理量,如变压器 油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置将包括测量部分(和定值调整部分)、 逻辑部分、执行部分。

  39、如何保证继电保护的可靠性?

  答:可靠性主要由配置合理、质量和技术性能优良的继电保护装置以及正 常的运行维护和管理来保证。任何电力设备(线路、母线、变压器等)都不允许在无继电保护的状态下运行。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套 交、直流输入、输出回路相互独立,并分别控制不同开关的继电保护装置进行保护。当任一套继电保护装置或任一组开关拒绝动作时,能由另一套继电保护装置操作 另一组开关切除故障。在所有情况下,要求这两套继电保护装置和开关所取的直流电源均经由不同的熔断器供电。

  40 、为保证电网继电保护的选择性,上、下级电网继电保护之间配合应满足什么要求?

  答: 上、下级电网(包括同级和上一级及下一级电网)继电保护之间的整定,应遵循逐级配合的原则,满足选择性的要求,即当下一级线路或元件故障时,故障线路或元 件的继电保护整定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合,以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。

  41 、在哪些情况下允许适当牺牲继电保护部分选择性?

  答:1、接入供电变压器的终端线路,无论是一台或多台变压器并列运行(包括多处T接供电变压器或供电线路),都允许线路侧的速动段保护按躲开变压器其他侧母线故障整定。需要时,线路速动段保护可经一短时限动作。

  2、对串联供电线路,如果按逐级配合的原则将过份延长电源侧保护的动作时间,则可将容量较小的某些中间变电所按T接变电所或不配合点处理,以减少配合的级数,缩短动作时间。

  3、双回线内部保护的配合,可按双回线主保护(例如横联差动保护)动作,或双回线中一回线故障时两侧零序电流(或相电流速断)保护纵续动作的条件考虑;确有困难时,允许双回线中一回线故障时,两回线的延时保护段间有不配合的情况。

  4、在构成环网运行的线路中,允许设置预定的一个解列点或一回解列线路。

  42、为保证灵敏度,接地保护最末一段定值应如何整定?

  答: 接地保护最末一段(例如零序电流保护Ⅳ段),应以适应下述短路点接地电阻值的接地故障为整定条件:220kV线路,100;330kV线 路,150;500kV线路,300。对应于上述条件,零序电流保护最末一段的动作电流整定值应不大于 300A。当线路末端发生高电阻接地故障时, 允许由两侧线路继电保护装置纵续动作切除故障。对于110kV线路,考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏度要求,其最末一段零序电流保护的电流 整定值一般也不应大于300A,此时,允许线路两侧零序电流保护纵续动作切除故障。

  43 、简述220千伏线路保护的配置原则是什么?

  答:对于220千伏线路,根据稳定要求或后备保护整定配合有困难时,应装设两套全线速动保护。接地短路后备保护可装阶段式或反时限零序电流保护,亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。相间短路后备保护一般应装设阶段式距离保护。

  44 、简述线路纵联保护的基本原理?

  答:线路纵联保护是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护。

  它的基本原理是:以线路两侧判别量的特定关系作为判据,即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。因此,判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分。

  45、什么是继电保护的远后备?什么是近后备?

  答:远后备是指:当元件故障而其保护装置或开关拒绝动作时,由各电源侧的相邻元件保护装置动作将故障切开。

  近后备是指:用双重化配置方式加强元件本身的保护,使之在区内故障时,保护拒绝动作的可能性减小,同时装设开关失灵保护,当开关拒绝跳闸时启动它来切除与故障开关同一母线的其它开关,或遥切对侧开关。

  46、简述方向高频保护有什么基本特点?

  答:方向高频保护是比较线路两端各自看到的故障方向,以综合判断是线路内部故障还是外部故障。如果以被保护线路内部故障时看到的故障方向为正方向,则当被保护线路外部故障时,总有一侧看到的是反方向。其特点是:

  1)要求正向判别启动元件对于线路末端故障有足够的灵敏度;

  2)必须采用双频制收发信机。

  47、简述相差高频保护有什么基本特点?

  答: 相差高频保护是比较被保护线路两侧工频电流相位的高频保护。当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁,两侧电流相位相反时保护动作跳闸。

  其特点是:1)能反应 全相状态下的各种对称和不对称故障,装置比较简单;

  2)不反应系统振荡。在非全相运行状态下和单相重合闸过程中保护能继续运行;

  3)不受电压回路断线的影 响;

  4)对收发信机及通道要求较高,在运行中两侧保护需要联调;5)当通道或收发信机停用时,整个保护要退出运行,因此需要配备单独的后备保护。

  48、简述高频闭锁距离保护有什么基本特点?

  答:高频闭锁距离保护是以线路上装有方向性的距离保护装置作为基本保护,增加相应的发信与收信设备,通过通道构成纵联距离保护。

  其特点是:1、能足够灵敏和快速地反应各种对称与不对称故障;2、仍保持后备保护的功能;

  3、电压二次回路断线时保护将会误动,需采取断线闭锁措施,使保护退出运行。

  4、不是独立的保护装置,当距离保护停用或出现故障、异常需停用时,该保护要退出运行。

  49、线路纵联保护在电网中的主要作用是什么?

  答:由于线路纵联保护在电网中可实现全线速动,因此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、减小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能。

  50、线路纵联保护的通道可分为几种类型?

  答:1、电力线载波纵联保护(简称高频保护)。

  2、微波纵联保护(简称微波保护)。

  3、光纤纵联保护(简称光纤保护)。

  4、导引线纵联保护(简称导引线保护)。

  51、线路纵联保护的信号主要有哪几种?作用是什么?

  答:线路纵联保护的信号分为闭锁信号、允许信号、跳闸信号三种,其作用分别是:

  1、闭锁信号:它是阻止保护动作于跳闸的信号,即无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件。只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时,保护才作用于跳闸。

  2、允许信号:它是允许保护动作于跳闸的信号,即有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时,保护才动作于跳闸。

  3、跳闸信号:它是直接引起跳闸的信号,此时与保护元件是否动作无关,只要收到跳闸信号,保护就作用于跳闸,远方跳闸式保护就是利用跳闸信号。

  52、相差高频保护为什么设置定值不同的两个启动元件?

  答: 启动元件是在电力系统发生故障时启动发信机而实现比相的。为了防止外部故障时由于两侧保护装置的启动元件可能不同时动作,先启动一侧的比相元件,然后动作 一侧的发信机还未发信就开放比相将造成保护误动作,因而必须设置定值不同的两个启动元件。高定值启动元件启动比相元件,低定值的启动发信机。由于低定值启 动元件先于高定值启动元件动作,这样就可以保证在外部短路时,高定值启动元件启动比相元件时,保护一定能收到闭锁信号,不会发生误动作。

  53、简述方向比较式高频保护的基本工作原理

  答: 方向比较式高频保护的基本工作原理是:比较线路两侧各自测量到的故障方向,以综合判断其为被保护线路内部还是外部故障。如果以被保护线路内部故障时测量到 的故障方向为正方向,则当被保护线路外部故障时,总有一侧测量到的是反方向。因此,方向比较式高频保护中判别元件,是本身具有方向性的元件或是动作值能区 别正、反方向故障的电流元件。所谓比较线路的故障方向,就是比较两侧特定判别元件的动作行为。

  54、线路高频保护停用对重合闸的使用有什么影响?

  答: 当线路高频保护全部停用时,可能因以下两点原因影响线路重合闸的使用:

  1、线路无高频保护运行,需由后备保护(延时段)切除线路故障,即不能快速切除故 障,造成系统稳定极限下降,如果使用重合闸重合于永久性故障,对系统稳定运行则更为不利。

  2、线路重合闸重合时间的整定是与线路高频保护配合的,如果线路 高频保护停用,则造成线路后备延时段保护与重合闸重合时间不配,对瞬时故障亦可能重合不成功,对系统增加一次冲击。

  55、高频保护运行时,为什么运行人员每天要交换信号以检查高频通道?

  答: 我国电力系统常采用正常时高频通道无高频电流的工作方式。由于高频通道不仅涉及两个厂站的设备,而且与输电线路运行工况有关,高频通道上各加工设备和收发 信机元件的老化和故障都会引起衰耗,高频通道上任何一个环节出问题,都会影响高频保护的正常运行。系统正常运行时,高频通道无高频电流,高频通道上的设备 有问题也不易发现,因此每日由运行人员用启动按钮启动高频发信机向对侧发送高频信号,通过检测相应的电流、电压和收发信机上相应的指示灯来检查高频通道, 以确保故障时保护装置的高频部分能可靠工作。

  56、大型发电机匝间保护的构成通常有几种方式?

  答:大型发电机匝间保护的构成通常有以下几种方式:

  1、横差保护:当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有六个引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高。

  2、零序电压原理的匝间保护:采用专门电压互感器测量发电机三个相电压不对称而生成的零序电压,该保护由于采用了三次谐波制动故大大提高了保护的灵敏度与可靠性。

  3、负序功率方向匝间保护:利用负序功率方向判断是发电机内部不对称还是系统不对称故障,保护的灵敏度很高,近年来运行表明该保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时,故限制了它的使用。

  57、发电机为什么要装设定子绕组单相接地保护?

  答: 发电机是电力系统中最重要的设备之一,其外壳都进行安全接地。发电机定子绕组与铁芯间的绝缘破坏,就形成了定子单相接地故障,这是一种最常见的发电机故 障。发生定子单相接地后,接地电流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组而构成通路。当接地电流较大能在故障点引起电弧时,将使定子绕组的绝缘和定子铁芯 烧坏,也容易发展成危害更大的定了绕组相间或匝间短路,因此,应装设发电机定子绕组单相接地保护。

  58、利用基波零序电压的发电机定子单相接地保护的特点及不足之处是什么?

  答:特点是:1、简单、可靠;

  2、设有三次谐波滤过器以降低不平衡电压;

  3、由于与发电机有电联系的元件少,接地电流不大,适用于发电机--变压器组。不足之处是:不能作为100%定子接地保护,有死区,死区范围5%~15%。

  59、为什么发电机要装设转子接地保护?

  答: 发电机励磁回路一点接地故障是常见的故障形式之一,励磁回路一点地故障,对发电机并未造成危害,但相继发生第二点接地,即转子两点接地时,由于故障点流过 相当大的故障电流而烧伤转子本体,并使磁励绕组电流增加可能因过热而烧伤;由于部分绕组被短接,使气隙磁通失去平衡从而引起振动甚至还可使轴系和汽机磁 化,两点接地故障的后果是严重的,故必须装设转子接地保护。

  60、为什么在水轮发电机上要装设过电压保护?

  答:由于水轮发电机的调速系统惯性较大,动作缓慢,因此在突然甩去负荷时,转速将超过额定值,这时机端电压有可能高达额定值的1.8~2倍。为了防止水轮发电机定了绕组绝缘遭受破坏,在水轮发电机上应装设过电压保护。

  61、大型汽轮发电机为什么要配置逆功率保护?

  答: 在汽轮发电机组上,当机炉控制装置动作关闭主汽门或由于调整控制回路故障而误关主汽门,在发电机开关跳开前发电机将转为电动机运行。此时逆功率对发电机本 身无害,但由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与长叶片摩擦,会使叶片过热,所以逆功率运行不能超过3分钟,因而需装设逆功率保护。

  62、大型汽轮发电机为何要装设频率异常保护?

  答: 汽轮机的叶片都有一个自然振动频率,如果发电机运行频率低于或高于额定值,在接近或等于叶片自振频率时,将导致共振,使材料疲劳,达到材料不允许的程度 时,叶片就有可能断裂,造成严重事故,材料的疲劳是一个不可逆的积累过程,所以汽轮机给出了在规定频率不允许的累计运行时间。低频运行多发生在重负荷下, 对汽轮机的威胁将更为严重,另外对极低频工况,还将威胁到厂用电的安全,因此发电机应装设频率异常运行保护。

  63、对大型汽轮发电机频率异常运行保护有何要求?

  答: 对发电机频率异常运行保护有如下要求:

  1、具有高精度的测量频率的回路。

  2、具有频率分段启动回路、自动累积各频率段异常运行时间,并能显示各段累计时 间,启动频率可调。

  3、分段允许运行时间可整定,在每段累计时间超过该段允许运行时间时,经出口发出信号或跳闸。

  4、能监视当前频率。

  64、为什么大型汽轮发电机要装设负序反时限过流保护?

  答: 电力系统发生不对称短路时,发电机定子绕组中就有负序电流,负序电流在转子产生倍频电流,造成转子局部灼伤、大型汽轮机由于它的尺寸较小耐受过热的性能 差,允许过热的时间常数A(I2*I2*t)值小,为保护发电机转子,需要采用能与发电机允许的负序电流相适应的反时限负序过流保护。

  65、为什么现代大大型发电机--变压器组应装设非全相运行保护?

  答: 大型发电机--变压器组220KV及以上高压侧的断路器多为分相操作的断路器,常由于误操作或机械方面的原因使三相不能同时合闸或跳闸,或在正常运行中突 然一相跳闸。这种异常工况,将在发电机--变压器组的发电机中流过负序电流,如果靠反应负序电流的反时限保护动作(对于联络变压器,要靠反应短路故障的后 备保护动作),则会由于动作时间较长,而导致相邻线路对侧的保护动作,使故障范围扩大,甚至造成系统瓦解事故。因此,对于大型发电机--变压器组,在 220KV及以上电压侧为分相操作的断路器时,要求装设非全相运行保护。

  66、为什么要装设发电机意外加电压保护?

  答:发电 机在盘车过程中,由于出口断路器误合闸,突然加电压,使发电机异步启动,它能给机组造成损伤。因此需要有相应的保护,当发生上述事件时,迅速切除电源。一 般设置专用的意外加电压保护,可用延时返回的低频元件和过流元件共同存在为判据。该保护正常运行时停用,机组停用后才投入。

  当然在异常启动时,逆功率保护、失磁保护、阻抗保护也可能动作,但时限较长,设置专用的误合闸保护比较好。

  67、为什么要装设发电机断路器断口闪络保护?

  答: 接在220KV以上电压系统中的大型发电机--变压器组,在进行同步并列的过程中,作用于断口上的电压,随待并发电机与系统等效发电机电势之间相角差的 变化而不断变化,当=180时其值最大,为两者电势之和。当两电势相等时,则有两倍的相电压作用于断口上,有时要造成断口闪络事故。

  断口闪络除给断路器本身造成损坏,并且可能由此引起事故扩大,破坏系统的稳定运行。一般是一相或两相闪络,产生负序电流,威胁发电机的安全。

  为了尽快排除断口闪络故障,在大机组上可装设断口闪络保护。断口闪络保护动作的条件是断路器三相断开位置时有负序电流出现。断口闪络保护首先动作于灭磁,失效时动作于断路失灵保护。

  68、为什么要装设发电机启动和停机保护?

  答: 对于在低转速启动或停机过程中可能加励磁电压的发电机,如果原有保护在这种方式下不能正确工作时,需加装发电机启停机保护,该保护应能在低频情况下正确工 作。例如作为发电机--变压器组启动和停机过程的保护,可装设相间短路保护和定子接地保护各一套,将整定值降低,只作为低频工况下的辅助保护,在正常工频 运行时应退出,以免发生误动作。为此辅助保护的出口受断路器的辅助触点或低频继电器触点控制。

  69、在母线电流差动保护中,为什么要采用电压闭锁元件?如何实现?

  答:为了防止差动继电器误动作或误碰出口中间继电器造成母线保护误动作,故采用电压闭锁元件。

  电压闭锁元件利用接在每条母线上的电压互感器二次侧的低电压继电器和零序电压继电器实现。三只低电压继电器反应各种相间短路故障,零序过电压继电器反应各种接地故障。

  70、为什么设置母线充电保护?

  答:为了更可靠地切除被充电母线上的故障,在母联开关或母线分段开关上设置相电流或零序电流保护,作为专用的母线充电保护。

  母线充电保护接线简单,在定值上可保证高的灵敏度。在有条件的地方,该保护可以作为专用母线单独带新建线路充电的临时保护。

  母线充电保护只在母线充电时投入,当充电良好后,应及时停用。

  71、何谓开关失灵保护?

  答:当系统发生故障,故障元件的保护动作而其开关操作失灵拒绝跳闸时,通过故障元件的保护作用其所在母线相邻开关跳闸,有条件的还可以利用通道,使远端有关开关同时跳闸的保护或接线称为开关失灵保护。开关失灵保护是近后备中防止开关拒动的一项有效措施。

  72、断路器失灵保护的配置原则是什么?

  答:220~500KV电网以及个别的110KV电网的重要部分,根据下列情况设置断路器失灵保护:

  1、当断路器拒动时,相邻设备和线路的后备保护没有足够大的灵敏系数,不能可靠动作切除故障时。

  2、当断路器拒动时,相邻设备和线路的后备保护虽能动作跳闸,但切除故障时间过长而引起严重后果时。

  3、若断路器与电流互感器之间距离较长,在其间发生短路故障不能由该电力设备的主保护切除,而由其他后备保护切除,将扩大停电范围并引起严重后果时。

  73、断路器失灵保护时间定值整定原则?

  答: 断路器失灵保护时间定值的基本要求为:断路器失灵保护所需动作延时,必须保证让故障线路或设备的保护装置先可靠动作跳闸,应为断路器跳闸时间和保护返回时 间之和再加裕度时间,以较短时间动作于断开母联断路器或分段断路器,再经一时限动作于连接在同一母线上的所有有电源支路的断路器。

  74、对3/2断路器接线方式或多角形接线方式的断路器,失灵保护有哪些要求?

  答:1)断路器失灵保护按断路器设置。

  2)鉴别元件采用反应断路器位置状态的相电流元件,应分别检查每台断路器的电流,以判别哪台断路器拒动。

  3)当3/2断路器接线方式的一串中的中间断路器拒动,或多角形接线方式相邻两台断路器中的一台断路器拒动时,应采取远方跳闸装置,使线路对端断路器跳闸并闭锁其重合闸的措施。

  75、500KV断路器本体通常装有哪些保护?

  答:500KV断路器本体通常装有断路器失灵保护和三相不一致保护。

  500KV断路器失灵保护分为分相式和三相式。分相式采用按相启动和跳闸方式,分相式失灵保护只装在3/2断路器接线的线路断路器上;三相式采用启动和跳闸不分相别,一律动作断路器相三跳闸,三相式失灵保护只装在主变压器断路器上。

  三相不一致保护采用由同名相常开和常闭辅助接点串联后启动延时跳闸,在单相重合闸进行过程中非全相保护被重合闸闭锁。

  76、3/2断路器的短引线保护起什么作用?

  答: 主接线采用3/2断器接线方式的一串断路器,当一串断路器中一条线路停用,则该线路侧的隔离开关将断开,此时保护用电压互感器也停用,线路主保护停用,因 此在短引线范围故障,将没有快速保护切除故障。为此需设置短引线保护,即短引线纵联差动保护。在上述故障情况下,该保护可速动作切除故障。

  当线路运行,线路侧隔离开关投入时,该短引线保护在线路侧故障时,将无选择地动作,因此必须将该短引线保护停用。一般可由线路侧隔离开关的辅助触点控制,在合闸时使短引线保护停用。

  77、什么叫自动低频减负荷装置?其作用是什么?

  答: 为了提高供电质量,保证重要用户供电的可靠性,当系统中出现有功功率缺额引起频率下降时,根据频率下降的程度,自动断开一部分用户,阻止频率下降,以使频 率迅速恢复到正常值,这种装置叫自动低频减负荷装置。它不仅可以保证对重要用户的供电,而且可以避免频率下降引起的系统瓦解事故

  78、自动低频减负荷装置的整定原则是什么?

  答:1、自动低频减负荷装置动作,应确保全网及解列后的局部网频率恢复到49.50HZ以上,并不得高于51HZ。

  2、在各种运行方式下自动低频减负荷装置动作,不应导致系统其它设备过载和联络线超过稳定极限。

  3、自动低频减负荷装置动作,不应因系统功率缺额造成频率下降而使大机组低频保护动作。

  4、自动低频减负荷顺序应次要负荷先切除,较重要的用户后切除。

  5、自动低频减负荷装置所切除的负荷不应被自动重合闸再次投入,并应与其它安全自动装置合理配合使用。

  6、全网自动低频减负荷装置整定的切除负荷数量应按年预测最大平均负荷计算,并对可能发生的电源事故进行校对。

  79、简述发电机电气制动的构成原理?制动电阻的投入时间整定原则是什么?

  答: 当发电机功率过剩转速升高时,可以采取快速投入在发电机出口或其高压母线的制动电阻,用以消耗发电机的过剩功率。制动电阻可采用水电阻或合金材料电阻,投 入制动电阻的开关的合闸时间应尽量短,以提高制动效果。制动电阻的投入时间整定原则应避免系统过制动和制动电阻过负荷,当发电机dP/dt过零时应立即切 除。

  80、汽轮机快关汽门有几种方式?有何作用?

  答:汽轮机可通过快关汽门实现两种减功率方式:短暂减功率和持续减功率。

  1、短暂减功率用于系统故障初始的暂态过程,减少扰动引起的发电机转子过剩动能以防止系统暂态稳定破坏。

  2、持续减功率用于防止系统静稳定破坏、消除失步状态、限制设备过负荷和限制频率升高。

  81、何谓低频自启动及调相改发电?

  答:低频自启动是指水轮机和燃气轮机在感受系统频率降低到规定值时,自动快速启动,并入电网发电。

  调相改发电是指当电网频率降低到规定值时,由自动装置将发电机由调相方式改为发电方式,或对于抽水蓄能机组采取停止抽水迅速转换到发电状态。

  82、试述电力系统低频、低压解列装置的作用?

  答:电力系统中,当大电源切除后可能会引起发供电功率严重不平衡,造成频率或电压降低,如采用自动低频减负荷装置(或措施)还不能满足安全运行要求时,须在某些地点装设低频、低压解列装置,使解列后的局部电网保持安全稳定运行,以确保对重要用户的可靠供电。

  83、何谓振荡解列装置?

  答:当电力系统受到较大干扰而发生非同步振荡时,为防止整个系统的稳定被破坏,经过一段时间或超过规定的振荡周期数后,在预定地点将系统进行解列,执行振荡解列的自动装置称为振荡解列装置。

  84、何谓区域性稳定控制系统?

  答:对于一个复杂电网的稳定控制问题,必须靠区域电网中的几个厂站的稳定控制装置协调统一才能完成。即每个厂站的稳定控制装置不仅靠就地测量信号,还要接受其他厂站传来的信号,综合判断才能正确进行稳定控制。这些分散的稳定控制装置的组合,我们统称为区域性稳定控制系统。

  85、电力系统通信网的主要功能是什么?

  答:电力系统通信网为电网生产运行、管理、基本建设等方面服务。其主要功能应满足调度电话、行政电话、电网自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网、传真、图像传输等各种业务的需要。

  86、简述电力系统通信网的子系统及其作用?

  答:电力系统通信网的子系统为:

  1、调度通信子系统,该系统为电网调度服务。

  2、数据通信子系统,这个系统为调度自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网等各种数据传输提供通道。

  3、交换通信子系统,这个系统为电力生产、基建和管理部门之间的信息交换服务。

  87、调度自动化向调度员提供反映系统现状的信息有哪些?

  答:1、 为电网运行情况的安全监控提供精确而可靠的实时信息,包括有关的负荷与发电情况,输电线路的负荷情况,电压、有功及无功潮流,稳定极限,系统频率等。

  2、 当电网运行条件出现重要偏差时,及时自动告警,并指明或同时启动纠偏措施。

  3、当电网解列时,给出显示,并指出解列处所。

  88、什么是能量管理系统(EMS)?其主要功能是什么?

  答:EMS能量管理系统是现代电网调度自动化系统(含硬、软件)总称。其主要功能由基础功能和应用功能两个部分组成。基础功能包括:计算机、操作系统和EMS支撑系统。应用功能包括:数据采集与监视(SCADA)、自动发电控制(AGC)与计划、网络应用分析三部分组成。

  89、电网调度自动化系统高级应用软件包括哪些?

  答:电网调度自动化系统高级应用软件一般包括:负荷预报、发电计划、网络拓扑分析、电力系统状态估计、电力系统在线潮流、最优潮流、静态安全分析、自动发电控制、调度员培训模拟系统等。

  90、电网调度自动化SCADA系统的作用?

  答:调度中心采集到的电网信息必须经过应用软件的处理,才能最终以各种方式服务于调度生产。在应用软件的支持下,调度员才能监视到电网的运行状况,才能迅速有效地分析电网运行的安全与经济水平,才能迅速完成事故情况下的判断、决策,才能对远方厂、站实施有效的遥控和遥调。

  目前,国内调度运行中SCADA系统已经使用的基本功能和作用为:

  1)数据采集与传输;

  2)安全监视、控制与告警;

  3)制表打印;

  4)特殊运算;

  5)事故追忆。

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