电气工程基础作业5
关于间歇电弧接地过电压
据了解，目前，我国电力系统的运行方式按照中性点连接方式可以分为三种，分别是中性点直接接地、中性点不接地、和中性点经阻抗接地。其中，电压在110kv以上的输电线路多为中性点直接接地，单相接地一旦发生，故障产生会直接接地，相当于单相短路。因单相短路发生时，电流急剧增大，进而触发动作继电保护装置，驱动断路器使单相短路线路剔除出输电线路，因此不会产生间歇电弧，更不会有弧光过电压产生。而对于那些中性点非直接接地的输电线路，单相接地一旦发生，间歇电弧会在接地故障点处产生。
单相接地是电力系统中的主要故障形式，约占总数的60%以上。在中性点不接地的电力系统中，单相接地并不改变电源变压器三相绕组电压的对称性，且经过故障点流过不大的容性电流，不影响对用户的供电，允许带故障运行一段时间（一般为1.5~2h），以便运行人员查明故障，进行处理，具有较高的供电可靠性。当然，单相接地运行会使非故障相电压升高，但对60kV及以下的电网而言，因此我国60kV及以下的电网多采用中性点不接地的运行方式。中性点不接地系统发生单相接地时绝大多数是以电弧形式接地的，流过接地点的是容性电流。如电网不大，则接地电流很小，电弧可自行熄灭。随着电网规模的扩大，容性电流会增大。对10kV电网，若线路总长不超过1000km，其接地电流将不超过30A；35kV 线路若总长不超过100km，其接地电流将不会超过10A。这种电弧不足以稳定燃烧，而是形成时断时续的间歇性电弧，这将导致系统电感电容回路的振荡，造成电弧接地过电压。
考虑到产生间歇性电弧的具体情况（如电弧部位介质，外界气象条件）等的影响，实际的过电压发展过程极其复杂。长期以来，多数研究者认为电弧的熄灭与重燃时间对最大过电压起决定作用。以工频电流过零时电弧熄灭接地过电压的发展过程，称为工频灭弧理论；以高频振荡电流过零时电弧熄灭来解释电弧接地过电压的发展过程，称为高频灭弧理论。空气中的开放性电弧大多在工频电流过零时刻熄灭。
间歇性电弧接地过电压产生的机理：
单相接地电弧的发展过程：
发展过程一般是：
间歇性电弧接地（0.2～２s）
↓
稳定电弧接地（2～10）
↓
金属性接地（永久性接地）
间歇性电弧接地过电压的危害：
最危险的是发生单相间歇性电弧接地，健全相上过电压可达3～4p.u.
故障点高频振荡电流可达数百安培
间歇性电弧接地过电压产生的机理：
1、电弧电流在过零点时，电弧自动熄灭；
2、同时，由于电动力和热空气的作用，接地电弧被拉长，在几秒内能自行熄灭；
3、当故障点电压恢复速度>绝缘恢复速度时，电弧再次重燃；
4、这种间歇电弧引起的电磁暂态过程会引起较高的过电压。
1）t=t1 时刻
燃弧瞬间：
燃弧前 uA(t1-)= 1.0Um 燃弧后 uA(t1+)= 0
燃弧前 uB(t1-)= -0.5Um 燃弧后 uB(t1+)= -1.5Um
燃弧前 uC(t1-)= -0.5Um 燃弧后 uC(t1+)= -1.5Um
燃弧后过电压最大幅值
稳态值-初始值
uA(t1m)= 0
uB(t1m)= -2.5Um
uC(t1m)= -2.5Um
2）t=t2 时刻
A相电压达到负峰值，电流刚好过零，电弧熄灭。
熄弧前 uA(t2-)= 0Um
熄弧前 uB(t2-)= 1.5Um
熄弧前 uC(t2-)= 1.5Um
熄弧后，线路上存储的电荷无处泄漏；
于是，电荷在三相对地电容平均分配；
因此在t=t2 时刻熄弧前后，各相电压都相等，所以在熄弧这一时刻不会出现过渡过程；
但是，各相电压已经在原有基础上叠加了一个电压Um，B、C相电压分别升高。3）t=t3 时刻
A相电压再次达到最大值，可能再次燃弧。
燃弧前 uA(t3-)= 2.0Um 燃弧后 uA(t3+)= 0
燃弧前 uB(t3-)= 0.5Um 燃弧后 uB(t3+)= -1.5Um
燃弧前 uC(t3-)= 0.5Um 燃弧后 uC(t3+)= -1.5Um
燃弧后过电压最大幅值：
稳态值-初始值
uA(t3-)= 0
uB(t3-)= -3.5Um
uC(t3-)= -3.5Um
分析结论：
在t3以后，每隔半个周期交替出现电弧的熄灭与重燃；
过渡过程与上面完全重复，且过电压的幅值也与之相同。
非故障相最大过电压为3.5倍 p.u.
故障相最大过电压为2.0倍 p.u.
影响间歇电弧接地过电压的因素：
1、电弧熄灭与重燃的相位；
2、系统的相关参数。考虑线间电容时在同样条件下过电压还要低；
3、振荡过程由于回路损耗，振荡幅值小于“2稳态值-初始值”计算出的结果；
4、中性点接地方式。仅存在于中性点不接地系统。
5、限制间歇性电弧接地过电压的措施
6、采用中性点有效接地方式；
1）直接接地
2）经小电阻接地
3）采用中性点经消弧线圈接地方式；
武汉大学2009—2010学年度第二学期 《电气工程基础（下）》试卷（A ） 学号 姓名 院（系） 分数 （全部答案写在答题纸上） 1 判断正误（10分，每小题1分） （1）在对远距离交流输电线路进行分析计算时，应采用分布参数和波动方程。（√） （2）在三段式过电流保护中，一段与二段合起来称作主保护。（√） （3）纵差动保护是由比较被保护元件两侧的电流的相位构成。（×） （4）电力系统中，电压互感器饱和过电压只发生在系统轻载运行的情况下。（×） （5）切除有负载的变压器比切除空载变压器更容易产生过电压。（×） （6）在方向继电器中，规定的功率正方向是功率从母线流向线路。（√） （7）控制回路不属于二次回路。（×） （8）低频减负荷时，特殊级动作，基本级一定动作。（√） （9）同步发电机以自同期方式并列时，冲击电流较大，会对系统有较大扰动。（√） （10）在电力系统的正常状态下，可以实现电力系统的经济运行。（√） 2 名词解释（10分，第（1），（2）题3分，第（3）题4分） （1） 自然功率 c Z U P 21n ，称为自然功率，在传输功率等于自然功率条件下，线路任意点的电压均与首、末端电压相等。 （2） 潜供电流 在具有单相重合闸的线路中，当故障相被切除以后，通过健全相对故障相的静电和电磁耦合，在接地电弧通道中仍将流过不大的感应电流，称为潜供电流。 （3） 操作电源 在发电厂和变电所中，对开关电器的远距离操作、信号设备、测量设备、继电保护和自动控制装置、事故照明、直流油泵及交流不停电装置等用电，都需有专门的供电电源，这种电源称为操作电源。 3 简答题（30分，每题6分） （1） 什么是电流保护的接线方式？常用的有哪两种？各有什么优缺点？ 答：电流保护的接线方式，是指电流保护中电流继电器线圈与电流互感器二次绕组之间的连接方式。目前常用的有两种：三相星形接线和两相星形接线。当小电流接地电网中发生不同地点的两点接地短路时，若为并行线路上的两点接地，若采用两相星形接线，则保护有2/3机会只切除一条线路，
火力发电厂概况及原理 火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。 1、发电厂组成 火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。 火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。 二、火力发电厂生产过程 储存在储煤场(或储煤罐)中的原煤由输煤设备从储煤场送到锅炉的原煤斗中,再由给煤机送到磨煤机中磨成煤粉。煤粉送至分离器进行分离,合格的煤粉送到煤粉仓储存(仓储式锅炉)。煤粉仓的煤粉由给粉机送到锅炉本体的喷燃器,由喷燃器喷到炉膛内燃烧(直吹式锅炉将煤粉分离后直接送入炉膛)。燃烧的煤粉放出大量的热能将炉膛四周水冷壁管内的水加热成汽水混合物。混合物被锅炉汽包内的汽水分离器进行分离,分离出的水经下降管送到水冷壁管继续加热,分离出的蒸汽送到过热器,加热成符合规定温度和压力的过热蒸汽,经管道送到汽轮机作功。过热蒸汽在汽轮机内作功推动汽轮机旋转,汽轮机带动发电机发电,发电机发出的三相交流电通过发电机端部的引线经变压器什压后引出送到电网。在汽轮机内作完功的过热蒸汽被凝汽器冷却成凝结水,凝结水经凝结泵送到低压加热器加热,然后送到除氧器除氧,再经给水泵送到高压加热器加热后,送到锅炉继续进行热力循环。再热式机组采用中间再热过程,即把在汽轮机高压缸做功之后的蒸汽,送到锅炉的再热器重新加热,使汽温提高到一定(或初蒸汽)温度后,送到汽轮机中压缸继续做功。 3、能量转换原理 燃料通过燃烧，将其化学能转换成热能，并将大部分热量传递给锅炉中的水和水蒸汽，提高蒸汽的能位（表现为具有较高的压力和温度）；之后具有较高压力和温度的蒸汽在汽轮机内膨胀做功，将蒸汽所含有的一部分热能转换成汽轮机转子的机械能；高速旋转的汽轮机转子通过联轴器带动发电机转子，使静子上的线圈不断切割磁力线而产生电流，从而实现机械能转换成电能的过程。
[试题分类]:专升本《电气工程基础》_08188450 [题型]:单选 [分数]:2 1.额定电压在一下的发电机,其额定电压一般（）相应的系统额定电压。 A.高于 B.低于 C.等于 D.不确定 答案:A 2.电流互感器的二次侧绕组不能（）。 A.开路 B.短路 C.无所谓 答案:A 3.双母线带旁路接线的优点不包括（）。 A.检修母线可以不停电 B.检修母联断路器可以不停电 C.检修出线断路器可以不停电 D.任意一段母线故障可以不停电 答案:D 4.冲击电流是指（）。 A.每次短路电流的最大短路电流有效值
B.每次短路电流的最大短路电流瞬时值 C.可能出现的最大短路电流有效值 D.可能出现的最大短路电流瞬时值 答案:D 5.在220kV电力系统中,并联静电电容器一般装设在变压器的（）。 A.低压侧 B.中压侧 C.高压侧 D.低压侧或中压侧 答案:A 6.铁磁谐振过电压的特点不包括（）。 A.铁芯未饱和时感抗大于容抗 B.产生谐振时出现“翻相”现象 C.谐振状态可能自保持 D.电感-电容效应 答案:D 7.测量用电流互感器二次侧电流额定值一般为（）。 答案:D 8.对降低供电网电能损耗的效果最差的是（）。 A.采用并联电容就地补偿
B.在向供电网供电的变电站内采用调相机补偿 C.改造供电网络,缩短供电路径 D.将供电网络的电压提高到接近上限运行 答案:B 9.在超高压或特高压系统中主要由内过电压决定系统的绝缘水平,请问主要是如下哪种电压决定？ A.操作过电压 B.谐振过电压 C.工频过电压 D.由上述三种电压共同决定 答案:A 10.为了提高线路耐雷性能、降低雷击跳闸率、保证安全供电,下列防雷措施不正确的是（）。 A.架设避雷线 B.增加杆塔接地电阻 C.采用中性点经消弧线圈接地 D.安装线路避雷器 答案:B 11.启停速度最快的发电机组是（）。 A.凝汽式汽轮机组 B.水轮机组 C.供热式背压机组 D.燃气轮机组 答案:B 网络中有A,B两台变压器,已知SNA=,UkA%=UKB%,则变压器的电抗（）。 >XB =XB
第一章 1、由生产、输送、分配与消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。 2、输送与分配电能的部分称为电力网,或电力网络,包括升、降压变压器与各种电压等级的输电线路。 电力网 + 发电机 = 电力系统 (输送,分配) 动力系统:包括所有,把水轮机也包进去 3、输送功率一定时,输电电压越高,电流越小,导线电阻一定时,导线损耗也相应减小。理论上,输电线路的输电能力与输电电压的平方成正比。 4、国家从设备设计制造角度考虑,为保证生产的系列性,就规定了一系列的标准的电压等级,又称额定电压。3/6/10/35/110/220/330/500 5、 同一个电压等级下(同一行中),各种设备的额定电压并不完全相等。 6、电压等级越高,传输功率随传输距离增大下降得越快。 7、我国规定电力系统的额定频率为50Hz,简称工频或基频。 频率:50Hz 允许偏移:±0、2~±0、5Hz 与有功功率有关 电压:35kV 及以上的允许偏差为±5% 10kV 及以下的允许偏差为±7% 与系统的无功功率有关 波形:6~10kV 供电电压的波形畸变率不超过4% 0、38kV 供电电压的波形畸变率不超过5% 8、每一个负荷都只能沿唯一的路径取得电能的网络,称为开式网络。 有备用接线的网络中,每一个负荷点至少通过两条线路从不同的方向取得电能,统称为闭式网络。 第二章 jX R V S +=2e &&
1、 电力线路包括:输电线路与配电线路。 从结构上分为:架空线路、电缆线路 2、 架空线路由导线、避雷线(即架空地线)、杆塔、绝缘子与金具等主要部件组成。 3、 导线型号后的数字代表主要载流部分(非整根导线)额定截面积的平方毫米数 4、绝缘子片数越多,电压等级越高 5、 在220kV 及以上的超高压架空线路上,为了减小电晕放电与单位长度电抗,普遍采用分裂导线。 6、 分裂导线由数根相同的钢芯铝绞线并联构成,每相导线分裂成若干根,各根导线之间每隔一定长度用金具支撑,以固定尺寸。所用的导线根数称分裂数,常用的有2、3与4分裂。 7、 普通的分裂导线的分裂根数一般不超过4,而且就是布置在正多边形的顶点上。正多边形的边长d 称为分裂间距,一般取40cm 左右。 8、 ∵d>>Ds,∴Dsb>Ds,∴L 分裂
一、单选（共20题,每题2分,共40分） 1.我国实现配电网故障隔离的方法一般是（） A.利用电流保护中电流定值选择性配合实现故障隔离 B.线路首端断路器跳闸实现故障隔离 C.利用电流保护时间阶梯原则实现故障隔离 D.在线路首端断路器跳闸后，利用自动化系统或自动化设备实现故障隔离 2.二次设备不包括（） A.远动装置 B.继电保护装置 C.电流互感器 D.监视与测量仪表 3.不需要同时校验动稳定和热稳定的电气设备是（） A.电压互感器 B.电抗器 C.断路器 D.隔离开关 4.下列发电机组中，启动速度最快的发电机组是（） A.背压式热电机组 B.核电机组 C.水电机组 D.凝汽式火电机组 5.下列发电机组中，有功功率应该尽可能在额定功率附近运行的发电机组是（） A.背压式热电机组 B.凝汽式火电机组 C.水电机组 D.核电机组 ?? 6.对于Y0/接的变压器，变压器Y0侧输电线路上发生两相短路故障，绕组侧输电线路中（） A.肯定产生零序电流 B.肯定产生零序电压 C.可能产生零序电压 D.肯定产生负序电压 7.计量用电压互感器的准确级是（） A.0.2级 B.1级 C.0.1级 D.0.5级 8.短路电流最大有效值用于校验电气设备的（） A.动稳定 B.机械强度 C.热稳定 D.开断能力 9.在下列措施中，对降低电能损耗效果最明显的是（） A.在线路首端并联电容器 B.调整分接头提高运行电压 C.提高发电机的端电压 D.在用户端并联电容器，提高用户的功率因数 10.在下列保护中，保护范围最短的保护是（） A.带时限电流速断保护 B.无时限电流电压连锁速断保护 C.定实限过电流保护 D.无时限电流速断保护 11.关于调压的地点，正确的是（） A.仅仅只在中枢点调压 B.先在负荷点调压，再对电压不合格的中枢点调压 C.仅仅只在负荷点调压 D.先在中枢点调压，再对电压不合格的负荷点调压
2007－2008学年第一学期电气工程基础（上）试卷 班级 学号 姓名 成绩 一、填空（30分） 1．电能系统是由包括能源、 、 、 、 等主体设备和一系列辅助设备形成的一个整体。在电力系统中通常把 和 之间的属于 和 电能的中间环节称为电力网。 2．发电厂依据一次能源不同，可分为 发电厂、 发电厂、 发电厂和利用其它能源发电的发电厂。 3．架空线路由 、 、 、 和 等主要部件组成，LGJ-90表示为 。 4．同步发电机的三相电流为2=a i ，1==c b i i ，1=ω，o 00=?， 试求=d i ， =q i ，=0i 。 5．用公式表示：电压降落 、电压损耗 、电压偏差 。 6．最大年负荷利用小时数的物理意义是 。 7．电力网络中功率的自然分布取决于网络的 ； 功率的经济分布取决于网络的 。 8．用计算机计算潮流时，电力网络的节点可分为 ， ， 三种形式。 9．电力系统中枢点的调压方式有 、 、 ，其对应的调压范围为： 、 、 。 10．同步调相机欠激运行 无功功率， 过激运行 无功功率。 11．在我国35KV 系统为 接地系统，当35KV 系统电网单相接地电流大于10A 时，中性点宜用 的运行方式，220KV 及以上电压等级的系统为 接地系统。 12．凸极式有阻尼绕组的同步发电机的电抗'd x ，"d x ，d x ，σx 的大小次序为： 。 稳态（感性负荷）时电势q E ，Q E ，'q E ，" q E 的大小次序一般为： 。
二、简答题（30分） 1．在110KV 以上的高压电力网中（各元件X R <<），为什么说结点电压的相位主要与有功功率有关，而结点电压的大小主要与无功功率有关？ 2．为什么要进行派克变换，并写出同步发电机在dqo 坐标系统中的电压方程和磁链方程。 3．用图形说明电力系统频率的一次调整与二次调整过程以及它们之间的区别。 4．简要说明电力系统有功功率最优分配的两个主要内容：有功电源最优组合、有功负荷最优分配的主要内容。 5．电力系统的调压措施有哪些？应用时应如何综合考虑？ 三 计算题（40分） 1．如图，已知系统首端电压为KV 121，MVA j S 6080~2+=。 求：（1）线路上的功率损耗和首端功率1~ S ； （2）线路上的电压损耗和末端电压2U ；（10分） 2．五节点电力系统节点导纳矩阵结构如下图所示，图中：“×”表示非零元素，“0”表示零元素。设节点5为平衡节点，节点1为PV 节点，其余节点为PQ 节点。（10分） ??????? ??????????????????????00000 0000000 求：1) 画出网络接线示意图； 2) 写出用直角坐标的牛顿－拉夫逊法求解该系统潮流分布时的修正方程表达式（雅可比矩阵中的非零元素用“×”表示，零元素用“0”表示，方程中的其他量用相应符号表示） 3．某简单电力系统如图所示。已知：1.1==q d x x ，12.0=' d x ，13.0=T x ，29.0=l x 。 这些标么值均已折成发电机额定值为基准。稳态运行时：o U 00.1∠= ，o G U 301.1∠= 。
作业二 1、有几个参数反映架空输电线路？它们具体反映线路的什么特性？ 答： 电阻 R线路通过电流时产生的有功功率的损耗效应 电感 L:载体导流的磁场效应 电导 G:线路通电时绝缘介质产生的泄露电流以及导体附近空气游离而产生的有功功率损耗 电容 C:带电导体周围产生的磁场效应 2、一条 LGJQ-3×500 的分裂导线的输电线路，按等间距排列，间距为12m，每相分裂间距为400mm，导体直径为30.2mm。求该线路每公里电抗和电纳。 3、一台 SFL-15000/110 型双绕组变压器，额定容量为15MVA，额定变比为 110/11kV，其试验参数为Pk=133kW，P0=50kW，Uk﹪=10.5，I0﹪=3.5，试计算归算到高压侧的各参数并画出等值电路。
4、与普通变压器相比，自耦变压器有哪些优缺点？自耦变压器运行需要注意哪些问题？ 答： 1）、在大型超高压电力系统中，多数采用由自耦变压器来联接两个电压级的电力网，自耦变压器具有消耗材料少、投资低、损耗小等优点，得到广泛的应用。另外，由于通常自耦变压器变比接近于1，导致短路电压百分数要比普通变压器小得多，所以在系统发生短路时，自耦变压器的情况将更为严重。
2）、自耦变压器除了与一般变压器运行特性相同之外，还需要注意的一些问题是： a，由于自耦变压器一、二次侧有直接的电的联系，为了防止高压侧单相接地故障而引起低压侧过电压，其中性点必须牢靠接地； b，自耦变压器两侧都需安装避雷器，以防止过电压； c，自耦变压器短路电压比普通变压器小得多，因此短路电流较普通双绕组变压器大，必要时，必须采取限制短路电流措施。 5、在开关电器断开的过程中，间隙的自由电子是如何产生的？试说明电弧的形成和熄灭过程。 解： 切断电路瞬间，由于动静触头间的介质迅速游离，存在着一定浓度的带正电荷的离子和带负电荷的离子。通过强电场发射、碰撞游离、热游离、热电子发射等过程，弧隙中带电质点不断增多，产生电弧电流。 电弧中存在的游离与去游离这两个性质相反过程的强弱对比决定了电弧的最终发展趋势，即当游离强于去游离时，电弧就会发生并燃烧剧烈;若去游离与游离过程达到平衡，电弧就会稳定燃烧；而去游离占优势时，电弧的燃烧即将减弱并最终熄灭。 6、什么叫介质强度恢复过程和电压恢复过程？它们与哪些因素有关？交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？ 解： 弧隙中介质强度的恢复过程与电弧电流的大小有关，但主要决定于断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质、电弧的冷却条件等因素，描述的是弧隙介质绝缘能力由电弧电流过零的水平恢复至正常状态的过程。 恢复电压的变化过程是指施加于弧隙上的电压由弧隙电压过渡到电源电压的过程，以开关电器触头间电压描述，交流电弧恢复电压的变化过程与线路结构、参数、负荷性质有关。 交流电弧特点： 1）交流电弧存在自然暂时熄弧点，与交流电流特性一样，交流电弧电流每半周期也要过零一次。电流过零时，电弧自然暂时熄灭，与电弧中去游离程度有关。
电气工程基础实验指导 李丽 实验一：电度表接线方式实验 说明：三相电度表的接线方式有两种：三相三线式和三相四线式。 本实验使用三相四线式。选用型号为DTS237电子式电度表。参考电压为3*220/380V ；参比频率为50Hz ； 同时可以看到试验台线路装置中，有三相电流互感器TA301和电压互感器TV101。当使用电度表测量时，三相电度表有两种接线方式，一种是三相四线直接接入式；一种是经电流互感器接入式。 注：通常规格为A )20(53?、A )40(103?、A )60(153?、A )80(203?，采用直接接入式接线方式。而A )6(5.13?采用经互感式接线方式。本实验台模拟10KV 、35KV 电压，而实际接的电压为380V ，实际负载为一个1.5KW 的小电机。所以该3*1.5（6）A 规格的电度表，在该实验过程中两种接线测量均可以用，实用倍率为B L =1。 实验注意事项：当不使用电度表测量时，面板显示的35KV 侧A 、B 、C 、N 应左右两侧短接起来。TA301的三相电流互感器的二次侧也要短接起来。 1、 电度表三相四线直接接入式实验： 附图1：三相四线电度表直接接线原理图：
步骤：实验前，查阅电能计量的相关知识，自学机械式和电子式电能表的工作原理。试验中，按图接线，测量负载电能。最后注意观察脉冲。接线中即1、2、3为一组；4、5、6 为一组；7、8、9 为一组。 2、三相四线经电流互感器接入式实验： 附图2：三相四线电度表经电流互感器接线原理图： 实验注意事项及步骤： 1)、实验前，查阅电能计量的相关知识，自学机械式和电子式电能表的结构以及工作原理。 2）、试验中，断电，按图接线。注意的是各电流测量取样必须与其电压取样保持同相，特别注意的是各电流互感器的电流测量取样必须与其电压取样保持同相，即1、2、3为一组；4、5、6 为一组；7、8、9 为一组。实验2经电流互感器接入时，注意，其中1、4、7接电流互感器二次侧S1端，即电流进线端；3、6、9接电流互感器二次侧S2端，即电流出线端；2、5、8分别接三相电源；10、11是接零端。同时注意：为了安全，应将电流互感器S2端连接后接地。 3）、按图接线完成，经老师检查无误，方可接通电源。步骤为首先合上“电源开关”和“控制开关”，保护装置上电，旋转“转换开关”，检查10kv进线电压是否正常。然后按下启动按钮，依次合上QS101、QF101、QS102、QF102、QS103, 旋
2-2 何谓负荷特性？负荷特性如何分类？ 答：电力系统综合负荷取用的功率一般要随系统运行参数（主要试电压U 或频率f ）的变化而变化，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。 负荷特性有静态特性和动态特性之分。 2-3 何谓谐波含量、谐波总崎变率和谐波含有率？ 答：谐波含量是指各次谐波平方和的开方，分为谐波电压含量和谐波电流含量。 谐波电压含量可表示为 H U = 谐波电流含量可表示为 H I =的比值的百分数称为谐波总崎变率，用THD 表示。由此可得： 电压总崎变率为 1 100%H U U THD U =?电流总崎变率为 1 100%H I I THD I =? 3-5. 交流电弧的特点是什么？采用哪些措施可以提高开关的熄弧能力？ 答：交流电弧的特点是电流每半个周期要经过零值一次。在电流经过零值时，电弧会自动熄灭。加速断口介质强度的恢复速度并提高其数值是提高开关熄弧能力的主要方法： (1) 采用绝缘性能高的介质 (2) 提高触头的分断速度或断口的数目，使电弧迅速拉长；(电弧拉长，实际上是使电弧上的 电场强度减小，则游离减弱，有利于灭弧，伏安特性曲线抬高) (3) 采用各种结构的灭弧装置来加强电弧的冷却，以加快电流过零后弧隙的去游离过程。 4-11. 中性点接地方式有几种类型？概述它们的优缺点。 答：中性点的接地方式可分为两大类：一类是大电流接地系统（或直接接地系统），包括中性点直线接地或经小阻抗接地；另一类是小电流接地系统（或非直接接地系统），包括中性点不接地或经消弧线圈接地。 在大电流接地系统中发生单相接地故障时，接地相的电源将被短接，形成很大的单相接地电流。此时断路器会立即动作切除故障，从而造成停电事故。单相接地短路后，健全相的电压仍为相电压。 在小电流接地系统中发生单相接地故障时，不会出现电源被短接的现象，因此系统可以带接地故障继续运行（一般允许运行2小时），待做好停电准备工作后再停电排除故障。可见采用小电流接地的运行方式可以大大提高系统供电的可靠性。但这种运行方式的缺点是，发生单相接地时非接地相的对地电压将上升为线电压，因此线路及各种电气设备的绝缘均要按长期承受线电压的要求设计，这将使线路和设备的绝缘费用增大。电压等级愈高，绝缘费用在电力设备造价中所占的比重也愈大。
目录
一建筑电气工程图基本知识 （一）、建筑电气工程施工图概念 建筑电气工程施工图，是用规定的图形符号和文字符号表示系统的组成及连接方式、装置和线路的具体的安装位置和走向的图纸。 电气工程图的特点 （1）建筑电气图大多是采用统一的图形符号并加注文字符号绘制的。 （2）建筑电气工程所包括的设备、器具、元器件之间是通过导线连接起来，构成一个整体，导线可长可短能比较方便的表达较远的空间距离。 （3）电气设备和线路在平面图中并不是按比例画出它们的形状及外形尺寸，通常用图形符号来表示，线路中的长度是用规定的线路的图形符号按比例绘制。 （二）、建筑电气工程图的类别 1、系统图：用规定的符号表示系统的组成和连接关系，它用单线将整个工程的的供电线路示意连接起来，主要表示整个工程或某一项目的供电方案和方式，也可以表示某一装置各部分的关系。系统图包括供配电系统图（强电系统图）、弱电系统图。 供配电系统图（强电系统图）是表示供电方式、供电回路、电压等级及进户方式；标注回路个数、设备容量及启动方法、保护方式、计量方式、线路敷设方式。强电系统图有高压系统图、低压系统图、电力系统图、照明系统图等。 弱电系统图是表示元器件的连接关系。包括通信电话系统图、广播线路系统图、共用天线系统图、火灾报警系统图、安全防范系统图、微机系统图。 2、平面图：是用设备、器具的图形符号和敷设的导线（电缆）或穿线管路的线条画在建筑物或安装场所，用以表示设备、器具、管线实际安装位置的水平投影图。是表示装置、器具、线路具体平面位置的图纸。 强电平面包括：电力平面图、照明平面图、防雷接地平面图、厂区电缆平面图等；弱电部分包括：消防电气平面布置图、综合布线平面图等。 3、原理图：表示控制原理的图纸，在施工过程中，指导调试工作。 4、接线图：表示系统的接线关系的图纸，在施工过程中指导调试工作。 （三）、建筑电气工程施工图的组成 电气工程施工图纸的组成有：首页、电气系统图、平面布置图、安装接线图、大样图和标准图。 1、首页：主要包括目录、设计说明、图例、设备器材图表。 （1）设计说明包括的内容：设计依据、工程概况、负荷等级、保安方式、接地要求、
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期] 任教学科：_____________ 任教年级：_____________ 任教老师：_____________ xx市实验学校
教学内容：电气工程的历史和形成、地位和发展、展望。 教学重点：电气工程学科的分学科分类的未来发展；； 教学难点：电气工程学科所包含的内容，设备 教学方法：课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。 教学要求：了解电气工程的历史和形成、电气工程的地位和发展、电气工程的展望。1.1 电气工程的历史和形成 电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用的科学技术，以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技术称为电气工程。 根据电气工程学科的发展现状，可将其分为相对独立的五个分学科:电力系统及其自动化技术、电机与电器及其控制技术、高电压与绝缘技术、电力电子技术和电工新技术。其结构简图如下图所示。 1. 2 电气工程的地位和发展 1.电气工程学科的地位 电气工程学科在国家科技体系中具有特殊的重要地位；是国民经济的一些基本工业（能
源、电力、电工制造等）所依靠的技术科学；是另一些基本工业（交通、铁路、冶金、化工、机械等）必不可少的支持技术；是一些高新技术的重要科技组成部分。 2.发展 解放前，我国电工科学的基础薄弱而落后。建国后，有了多方面的巨大发展。 我国一次能源总产量达10.9亿吨标准煤（2000），居世界第三位，比1949年增长了44倍。但电能比重仍较落后，只占国民经济总能源消耗的25%左右。 1949年,我国电力工业的发电量4.3亿kWh（世界排序第25位）、装机容量1850MW（世界排序第21位）。 2003年，分别增加到19052亿kWh和391GW（皆居世界第二位），各增大443倍和211倍。 截至2003年底，我国水电装机达92170MW，占发电总装机的24％，年发电量2830亿kWh，占总发电量的15％。 3.实例： （1）电工制造业以技术复杂的汽轮发电机组为例： 我国1956年才试制成功6000kW机组； 2002年，已制成并投产900MW，即46年期间汽轮发电机组单机容量的制造能力扩大到1500倍，居于世界先进行列。 （2）在断路器和避雷器等电器制造方面： 解放时，我国只能制造10kV的充油式断路器； 目前，可制造500kV新型的SF6的断路器；从10kV管式避雷器提高到500kV氧化锌避雷器的制造水平，均已进入了世界先进行列。 （3）以大型电力变压器为例： 1923年，我国生产第一台三相电力变压器50kV A； 1948年，制成国内最大的6.6kV三相2500kV A电力变压器； 本世纪初，我国已能生产500kV的三相750MV A和成组1000kV/250MV A的单相电力变压器，按三相容量计算，制造能力扩大到300倍。 （4）在输电线路方面： 1949年，我国只有一回220kV线路，全部35kV以上输电线仅6475km； 1999年底，我国超高压输电500kV（含直流线路）达22927km ，变电容量达80120MV A ；220kV以上输电线路总长达495123km、变电容量达593690MV A。 （5）在电气化方面： 工业用电量占全部电能生产的71.5%（2001），每年新增发电量的64.6%用于工业用电，其中轻工业用电的年增长率已达14.6%。 农业用电增长也很快，自解放以来，平均每年以24%的高速增长，在全国2300个县中，已有2280个县用上了电。 第三产业用电（包括市政商业和交通通信）和居民用电量到2001年已达电能总生产量的24.61%。 （6）在电力电子和电工新技术领域： 1962年，我国试制出第一个晶闸管； 目前，已能批量生产电流达3000A、电压为8500V的晶闸管，并能研制生产和应用快速、全控器件或设备。 （7）在电力系统方面： 1949年，只有东北、京津唐和上海三个容量不大（分别为646，259和250MW）的电力系统； 2003年，已有11个电力系统发电装机容量超过20000MW，其中东北、华北、华东、
第1章电力系统的基本概念 1-1 电力网、电力系统和动力系统的定义是什么？基本构成形式如何？ 1-2 对电力系统运行的基本要什么？ 1-3 电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？ 1-4 电力系统的额定电压是如何确定的？系统各元件的额定电压如何确定？ 1-5 目前我国电力系统的额定电压等级有哪些？额定电压等级选择确定原则有哪些？ 1-6 电力系统的接线方式有哪些？各自的优、缺点有哪些？ 1-7 联合电力系统的优越性有哪些？ 1-8 根据发电厂使用一次能源的不同，发电厂主要有哪几种型式？ 1-9 电力变压器的主要作用是什么？主要类别有哪些？ 1-10 架空线路与电缆线路各有什么特点？ 1-11 直流输电与交流输电比较有什么特点？ 1-12 电力系统的结构有何特点？比较有备用和无备用接线形式的主要区别。 1-13 为什么要规定电力系统的电压等级？主要的电压等级有哪些？ 1-14 试述我国电压等级的配置情况。 1-15 电力系统各个元件(设备)的额定电压是如何确定的？ 1-16 某一60kV电力线路长为100km，每相导线对地电容为0.005 F/km，当电力线路末端发生单相接地故障时，试求接地电容电流值(60kV系统中性点经消弧线圈接地)。 1-17 电力网的额定电压是怎样规定的？电力系统各类元件的额定电压与电力网的额定电压有什么关系？ 1-18 升压变压器和降压变压器的分接头是怎样规定的？变压器的额定变化与实际变化有什么区别？ 1-19 电能生产的主要特点是什么？对电力系统运行有哪些基本要求？ 1-20 根据供电可靠性的要求，电力系统负荷可以分为那几个等级？各级负荷有何特点？ 1-21 电能质量的基本指标是什么？ 1-22 直流输电与交流输电相比较，有什么特点？ 1-23 电力系统的结构有何特点？比较有备用和无备用接线形式的主要区别？ 1-24 我国电力系统的中性点运行方式主要有哪些？各有什么特点？ 1-25 电能质量的三个主要指标是什么？各有怎样的要求？ 1-26 电力系统的主要特点是什么？ 1-27 电力网的接线方式中，有备用接线和无备用接线，各有什么特点？
《电气工程基础》题解（第1章） 1-1 简述我国电力工业的现状和发展前景？ 答：建国以来我国的电力工业得到了飞速的发展，在电源建设、电网建设和电源结构建设等方面均取得了世人瞩目的成就。目前我国电力工业已进入“大机组”、“大电网”、“超高压”、“高自动化”的发展阶段。截至2000年，全国装机容量已达316GW，年发电量1.3*1012KW?h,均居世界第二位，成为一个电力大国。不过与发达国家相比仍有较大差距。主要体现在，我国电力工业的分布和发展还很不平衡，管理水平和技术水平都有待提高，人均占有电力也只有0.25KW。电力工业还需持续、稳步地发展。 我国电力工业地发展方针是一方面优先开发水电、积极发展火电、稳步发展核电、因地制宜利用其他可再生能源发电，搞好水电的“西电东送”和火电的“北电南送”建设；另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开，实行竞价上网，建立竞争、开放、规的电力市场。 随着总装机容量为18200MW的三峡水电站的建成，将为我国的电力工业发展注入强大的活力和深远的影响。2009年三峡电站全部建成投产后，将会通过15回500KV交流输电线路和3回500KV直流双极输电线路，将其巨大的电能向周围的区域电网辐射，逐步建成以三峡电站为核心的全国联合电网。 1-2 电能生产的主要特点是什么？组成电力系统运行有何优点？ 答：电能生产主要有以下特点： ⑴电能的生产和使用同时完成。在任一时刻，系统的发电量只能取决于同一时刻用户的用电量。因此，在系统中必须保持电能的生产、输送、和使用处于一种动态的平衡。 ⑵正常输电过程和故障过程都非常迅速。电能是以电磁波的形式传播的，所以不论是正常的输电过程还是发生故障的过程都极为迅速，因此，为了保证电力系统的正常运行，必须设置完善的自动控制和保护系统。 ⑶具有较强的地区性特点。电力系统的规模越来越大，其覆盖的地区也越来越广，各地区的自然资源情况存在较大差别，因此制定电力系统的发展和运行规划时必须充分考虑地区特点。
《电力工程》课程教学大纲 课程名称：Electric Power Engineering 课程类型：学科基础课 学时：48 学分：3 适应对象：电气工程及自动化专业 一、课程的性质、目的和任务 本课程是电气工程及自动化专业的一门必修的专业基础课。通过本课程的学习，使学生初步掌握110kV及以下电压等级的发电、输变电和供用电工程的设计、运行和维护能力，同时又为学生后期选修电力类课程奠定必备的专业基础。本课程横跨的专业面较宽，知识面较广，理论性和实践性均较强。 其先修课程是电工基础、电机学和电力电子技术。 二、教学基本要求 学生学习本课程后，应达到以下基本要求：对电力系统的组成及电能的生产过程有一定的认识；具有从事工业企业供电和地方电力工业生产所必须的理论基础和专业技能；能够掌握电力工程设计中的基本工程计算方法。 三、课程内容及学时分配 第一章概论4学时 了解电力系统的有关概念及发电厂的生产过程；掌握电力系统的额定电压及中性点的运行方式。第二章电力负荷计算5学时 了解负荷曲线及其有关概念；掌握负荷计算和无功补偿的基本方法。 第三章电力网6学时 了解电力网的接线方式及线路结构；掌握电力网电气参数计算、电压损失和功率损耗计算以及导线截面的选择与计算。 第四章短路电流及其计算6学时 了解短路的有关概念及短路电流的变化规律；掌握短路电流的基本计算方法。 第五章变电所的一次系统8学时 了解电气主接线的基本形式；掌握各种高低压电器的功能特点、变压器台数和容量的选择方法以及电气设备的选择与校验。 第六章电力系统继电保护础9学时 了解继电保护的有关概念和常用保护继电器的工作原理；掌握线路的电流电压保护及变压器保护的整定计算方法；了解微机保护的特点、硬件组成及其算法。 第七章变电所的监控系统和自动装置4学时 了解变电所的操作电源和变电站综合自动化的有关概念；熟悉变电所的控制、信号、测量、绝缘监视装置及其常用自动装置。 *第八章配电网自动化选学 了解配电网自动化的概念、配电网自动化的通信方式、配电网的馈线自动化和用电管理自动化的组成及工作原理。 第九章防雷、接地与电气安全2学时 了解雷电的基本知识和接地的有关概念；熟悉雷电的防护措施及低压配电系统的保护接地方式。 四、实验教学内容及要求（4学时） 1．电磁型电流继电器和电压继电器实验； 2．电磁型时间继电器实验；
专升本《电气工程基础》 一、（共75题,共150分） 1. 额定电压在10.5kV一下的发电机,其额定电压一般（）相应的系统额定电压。（2分） A.高于 B.低于 C.等于 D.不确定 .标准答案：A 2. 电流互感器的二次侧绕组不能（）。（2分） A.开路 B.短路 C.无所谓 .标准答案：A 3. 双母线带旁路接线的优点不包括（）。（2分） A.检修母线可以不停电 B.检修母联断路器可以不停电 C.检修出线断路器可以不停电 D.任意一段母线故障可以不停电 .标准答案：D 4. 冲击电流是指（）。（2分） A.每次短路电流的最大短路电流有效值 B.每次短路电流的最大短路电流瞬时值 C.可能出现的最大短路电流有效值 D.可能出现的最大短路电流瞬时值 .标准答案：D 5. 在220kV电力系统中,并联静电电容器一般装设在变压器的（）。（2分） A.低压侧 B.中压侧 C.高压侧 D.低压侧或中压侧 .标准答案：A 6. 铁磁谐振过电压的特点不包括（）。（2分） A.铁芯未饱和时感抗大于容抗 B.产生谐振时出现“翻相”现象 C.谐振状态可能自保持 D.电感-电容效应 .标准答案：D 7. 测量用电流互感器二次侧电流额定值一般为（）。（2分） A.2A B.3A C.4A D.5A .标准答案：D 8. 对降低供电网电能损耗的效果最差的是（）。（2分） A.采用并联电容就地补偿 B.在向供电网供电的变电站内采用调相机补偿 C.改造供电网络,缩短供电路径 D.将供电网络的电压提高到接近上限运行 .标准答案：B 9. 在超高压或特高压系统中主要由内过电压决定系统的绝缘水平,请问主要是如下哪种电压决定？（2分） A.操作过电压 B.谐振过电压 C.工频过电压 D.由上述三种电压共同决定 .标准答案：A 10. 为了提高线路耐雷性能、降低雷击跳闸率、保证安全供电,下列防雷措施不正确的是（）。（2分） A.架设避雷线 B.增加杆塔接地电阻 C.采用中性点经消弧线圈接地 D.安装线路避雷器 .标准答案：B 11. 启停速度最快的发电机组是（）。（2分） A.凝汽式汽轮机组 B.水轮机组 C.供热式背压机组 D.燃气轮机组 .标准答案：B 12. 220kV网络中有A,B两台变压器,已知S NA =1.5S NB ,U kA %=U KB %,则变压器的电抗（）。（2分） A.X A >X B B.X A =X B C.X A B D.无法确定 .标准答案：C 13. 若发电机母线上接有2台以上主变压器,当其中容量最大的一台因故退出运行时,其它主变压器在允许正常过负荷范围内应能输送剩余功率的（）。（2分）A.60% B.70% C.80% D.90% .标准答案：B 14. 在（1）屏面布置图、（2）屏背面接线图、（3）端子排图中,安装接线图包括（）。（2分）
目录 一建筑电气工程图基本知识 (2) （一）、建筑电气工程施工图概念 (2) （二）、建筑电气工程图的类别 (2) （三）、建筑电气工程施工图的组成 (2) 二电气工程图的识读 (3) （一）、常用的文字符号及图形符号 (3) （二）、读图的方法和步骤 (4) （一）、模拟项目图纸组成 (18) （二）、电力系统的组成 (18) （三）、总干线 (18) （四）、配电系统识读 (18) （五）、平面图 (19)
一建筑电气工程图基本知识 （一）、建筑电气工程施工图概念 建筑电气工程施工图，是用规定的图形符号和文字符号表示系统的组成及连接方式、装置和线路的具体的安装位置和走向的图纸。 电气工程图的特点 （1）建筑电气图大多是采用统一的图形符号并加注文字符号绘制的。 （2）建筑电气工程所包括的设备、器具、元器件之间是通过导线连接起来，构成一个整体，导线可长可短能比较方便的表达较远的空间距离。 （3）电气设备和线路在平面图中并不是按比例画出它们的形状及外形尺寸，通常用图形符号来表示，线路中的长度是用规定的线路的图形符号按比例绘制。 （二）、建筑电气工程图的类别 1、系统图：用规定的符号表示系统的组成和连接关系，它用单线将整个工程的的供电线路示意连接起来，主要表示整个工程或某一项目的供电方案和方式，也可以表示某一装置各部分的关系。系统图包括供配电系统图（强电系统图）、弱电系统图。 供配电系统图（强电系统图）是表示供电方式、供电回路、电压等级及进户方式；标注回路个数、设备容量及启动方法、保护方式、计量方式、线路敷设方式。强电系统图有高压系统图、低压系统图、电力系统图、照明系统图等。 弱电系统图是表示元器件的连接关系。包括通信电话系统图、广播线路系统图、共用天线系统图、火灾报警系统图、安全防范系统图、微机系统图。 2、平面图：是用设备、器具的图形符号和敷设的导线（电缆）或穿线管路的线条画在建筑物或安装场所，用以表示设备、器具、管线实际安装位置的水平投影图。是表示装置、器具、线路具体平面位置的图纸。 强电平面包括：电力平面图、照明平面图、防雷接地平面图、厂区电缆平面图等；弱电部分包括：消防电气平面布置图、综合布线平面图等。 3、原理图：表示控制原理的图纸，在施工过程中，指导调试工作。 4、接线图：表示系统的接线关系的图纸，在施工过程中指导调试工作。 （三）、建筑电气工程施工图的组成 电气工程施工图纸的组成有：首页、电气系统图、平面布置图、安装接线图、大样图和标准图。 1、首页：主要包括目录、设计说明、图例、设备器材图表。 （1）设计说明包括的内容：设计依据、工程概况、负荷等级、保安方式、接地要求、
第一章 1.由生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。 2.输送和分配电能的部分称为电力网，或电力网络，包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。 电力网 + 发电机 = 电力系统 （输送，分配） 动力系统：包括所有，把水轮机也包进去 3.输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，导线电阻一定时，导线损耗也相应减小。理论上，输电线路的输电能力与输电电压的平方成正比。 4.国家从设备设计制造角度考虑，为保证生产的系列性，就规定了一系列的标准的电压等级，又称额定电压。3/6/10/35/110/220/330/500 5.同一个电压等级下(同一行中)，各种设备的额定电压并不完全相等。 6.电压等级越高，传输功率随传输距离增大下降得越快。 7.我国规定电力系统的额定频率为50Hz ，简称工频或基频。 频率：50Hz 允许偏移：±0.2~±0.5Hz 与有功功率有关 电压：35kV 及以上的允许偏差为±5% 10kV 及以下的允许偏差为±7% 与系统的无功功率有关 波形：6~10kV 供电电压的波形畸变率不超过4% 0.38kV 供电电压的波形畸变率不超过5% 8.每一个负荷都只能沿唯一的路径取得电能的网络，称为开式网络。 有备用接线的网络中，每一个负荷点至少通过两条线路从不同的方向取得电能，统称为闭式网络。 第二章 jX R V S +=2e
1.电力线路包括：输电线路和配电线路。 从结构上分为：架空线路、电缆线路 2.架空线路由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要部件组成。 3.导线型号后的数字代表主要载流部分(非整根导线)额定截面积的平方毫米数 4.绝缘子片数越多，电压等级越高 5.在220kV 及以上的超高压架空线路上，为了减小电晕放电和单位长度电抗，普遍采用分裂导线。 6.分裂导线由数根相同的钢芯铝绞线并联构成，每相导线分裂成若干根，各根导线之间每隔一定长度用金具支撑，以固定尺寸。所用的导线根数称分裂数，常用的有2、3和4分裂。 7.普通的分裂导线的分裂根数一般不超过4，而且是布置在正多边形的顶点上。正多边形的边长d 称为分裂间距，一般取40cm 左右。 8.∵d>>Ds ，∴Dsb>Ds ，∴L 分裂