发电厂集控运行技术问答电气专业基础知识

发电厂集控运行技术问答电气专业基础知识发电厂集控运行技术问答电气专业基础知识1、什么是集肤效应？集肤效应是如何产生的？、什么是集肤效应？集肤效应是如何产生的？集肤效应也叫趋肤效应，是指导体通过交流电流时，导体表面处的电流密度比较大，内部和中心的电流密度比较小的现象。集肤效应的实质是减小了导体的有效截面积。导体中通过交流电流时，其周围的磁场是交变的，导体中会产生感应电势。由于导体中心的自感电动势大，相应的感抗也大，因此通过的电流就小；导体表面的情况正好相反，由于感抗小，通过得的电流就大。所以就产生了所谓的集肤效应。2、什么是直流电阻、交流电阻？、什么是直流电阻、交流电阻？集肤效应随着频率的提高和导体截面的增加而越来越显著。因此，当频率提高和导体截面增大到一定程度时，就必须区分直流电阻（欧姆电阻）和交流电阻（有效电阻）了。所谓的直流电阻是指导体中通过直流电流时所具有的电阻值，可以用电阻率来计算，即 R=L/S；而交流电阻是指导体中通过交流电流时所具有的等效电阻值，需要用实验的方法来测定。3、什么是线性电阻、非线性电阻？、什么是线性电阻、非线性电阻？所谓线性电阻是指电阻值不随电压、电流的变化而变化的电阻。线性电阻的阻值是一个常数，其伏安特性是一条直线。线性电阻上的电压与电流的关系服从欧姆定律。严格地说，线性电阻和电路是不存在的，只不过是变化大小不同而已。所谓非线性电阻是指电阻值随着电压、电流的变化而变化的电阻。非线性电阻的伏安特性是一条曲线，其电阻值不是常数，也就是不能用欧姆定律来直接计算，而要根据伏安特性用作图法来求解。4、什么是静电感应？什么叫静电屏蔽？、什么是静电感应？什么叫静电屏蔽？将一个不带电的物体靠近带电物体时，会使不带电物体出现带电现象。如果带电物体所带的是正电荷，则不带电物体靠近带电物体的一面带负电，另一面带正电。一旦移走带电物体后，不带电物体将恢复到不带电状态。这种现象称为静电感应。所谓静电屏蔽是指为了防止静电感应而用金属罩将导体罩起来以隔开静电感应的作用。5、什么是基尔霍夫定律？、什么是基尔霍夫定律？基尔霍夫定律概括了任意电路的电流和电压的规律，它包括如下两个定律。（1）基尔霍夫第一定律。其内容为：对任意节点来说，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。它反映了电流连续性这一本质。（2）基尔霍夫第二定律。其内容为：沿电路中任意一个闭合回路一周，电位升高的和等于电位降落的和。6、如何进行戴维南等效变换？、如何进行戴维南等效变换？戴维南定理的内容是：电路中任一有源两端网络对外电路，可以用一电压源与一电阻串联来代替。其中，电压源的电动势是电源网络的开路电压，而电阻则为无源网络的等效电阻。其方法步骤如下：（1）开断欲求支路的两端与电源网络的连接点。（2）求出开断后含源两端网络的开路电压。（3）求出无源两端网络的等效电阻，注意此时应把电压源短接，电流源开路。7、什么是叠加原理？、什么是叠加原理？叠加原理是线性电路中一条重要原理，它的内容是：在线性电路中，如果有几个电源同时作用时，任一条支路的电流（或端电压）是电路中各个电源单独作用时，在该支路中产生的电流（或端电压）的代数和。例如，两个电压源作用于一个复杂的电路中，我们所要得到的是在某一元件上的响应，这时我们可先认为是由其中的一个电压源单独作用，而把另一个电压源视为短路状态，这样就简化了电路，为计算带来了方便。当我们求得响应后，再用同样的方法求得由另一个电压源单独起作用时元件上的响应。这两个响应之和，就是元件上的总的响应。需要注意的是，对电压源我们视之为短路状态而对于电流源，则应视为开路状态。8、什么是磁化曲线与磁滞回线？、什么是磁化曲线与磁滞回线？磁场强度 H 等于磁通密度 B 与物质的相对导磁率r和真空导磁率o之积之比，即 H=B/（ro）。在铁磁性物质中，r值不是常量，是随着铁磁物质被磁化的程度变化而变化的，因此必须通过实验才能绘出 B 和 H 之间变化曲线，这种曲线就叫磁化曲线。磁化曲线是从 H 值为零开始实验而得出的，因此又叫起始磁化曲线。实验中发现，当把 H 值逐渐降下来时，B 值并不沿着起始磁化曲线下降，而是沿着如图 1-1 所示的曲线变化。实际情况是：当降低磁场强度 H 值时，磁通密度 B 也随着减小；但当 H 值减弱到零时，B 并未减到零，仍然有一定的所谓剩磁，如图中线段 b0。接着，改变 H 的方向，即改变通入线圈的电流方向，向反方向进行磁化，则剩磁逐渐减少，当 H 值等于 c0 时，剩磁为零。我们把对应 c0 段的 H 值叫做矫磁力。以后继续在反方向增大 H 值，到 d 点达到反方向的磁饱和。然后再减弱 H 值到零，又有一个反向剩磁 e0，继续按正方向磁化，曲线经 f 点到点又出现饱和。这样反复磁化，B-H 间的变化曲线就是一条闭合曲线，叫做磁滞回线。9、什么是电磁感应？、什么是电磁感应？变动的磁场在导体中引起电动势的现象就叫电磁感应。这种电动势叫做感生电动势，由它引起的电流叫做感生电流。10、什么是涡流损耗、磁滞损耗、铁心损耗？、什么是涡流损耗、磁滞损耗、铁心损耗？当穿过大块导体的磁通发生变化时，在其中产生感应电动势。由于大块导体可自成闭合回路，因而在感生电动势的作用下产生感生电流，这个电流就叫涡流。涡流所造成的发热损失就叫涡流损耗。为了减小涡流损耗，电气设备的铁心常用互相绝缘的 0.35mm 或 0.5mm 厚的硅钢片叠成。在交流电产生的磁场中，磁场强度的方向和大小都不断地变化，铁心被反复地磁化和去磁。铁心在被磁化和去磁的过程中，有磁滞现象，外磁场不断地驱使磁畴转向时，为克服磁畴间的阻碍作用就需要消耗能量。这种能量的损耗就叫磁滞损耗。为了减少磁滞损耗，应选用磁滞回线狭长的磁性材料（如硅钢片）制造铁心。铁心损耗是指交流铁心线圈中的涡流损耗和磁滞损耗之和。11、什么是左手定则？它应用在什么场合？如何运用？、什么是左手定则？它应用在什么场合？如何运用？左手定则是用于确定通电导体在外磁场中受力方向的定则。运用方法：伸开左手，大拇指与其余四指垂直，并和手掌在同一平面内，手心朝向 N 极，使磁力线从手心垂直地进入，四指的指向表示导体中的电流方向，这时大拇指所指的方向就是通电导体所受作用的方向。12、什么是右手定则？它应用在什么场合？如何运用？、什么是右手定则？它应用在什么场合？如何运用？右手定则是用于确定导体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中所产生的感生电动势方向的定则。运用方法：伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并和手掌在同一平面内，手心朝向 N 极，让磁力线从手心垂直地进入，大拇指的指向表示导体的运动方向，这时四指所指的方向就是感生电动势的方向。13、什么是楞次定律？如何应用？、什么是楞次定律？如何应用？线圈感应电动势的方向总是企图使它所产生的感应电流反抗原有磁通的变化，这一规律称为楞次定律。楞次定律可以简单地表述为：感应电动势或感生电流总是阻碍产生它本身的原因。利用楞次定律可以判断任何感应电动势或感应电流的方向。例如，在磁铁插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通是从无到有、从少到多的增加过程，即（/t）0，在这个过程中产生感生电流。这个感生电流所产生的磁通是阻碍外加磁通增加的，它的方向与外加磁通相反。既然感应电流的磁通方向已确定，那么按右手螺旋定则可以容易地确定出感应电流的方向。14、什么是自感？什么是互感？、什么是自感？什么是互感？自感是一种电磁感应现象。当线圈中通有变化的电流或通过线圈的电流发生变化时，这个变化的电流所建立的变化的磁通将在线圈自身引起电磁感应，这种现象就是自感。互感是指由于一个电路中的磁通量发生变化，而在另一个与它有磁（场）联系的电路中引起感应电动势的现象。15、什么是同极性端？、什么是同极性端？同极性端也称同名端。是这样规定的：当两个线圈的相应端子通以同一方向的电流时，如另一个线圈在本线圈中所产生的互感磁通和本线圈的自感磁通方向相同时，则此两个线圈的相应端子即为同极性端。16、什么是相电压、线电压？什么是相电流、线电流？、什么是相电压、线电压？什么是相电流、线电流？由三相绕组连接的电路中，每个绕组的始端与末端之间的电压叫相电压。各绕组始端或末端之间的电压叫线电压。线电压的大小为相电压的3 倍。各相负荷中的电流叫相电流。各端线中流过的电流叫线电流。17、三相对称产流电路的功率如何计算？、三相对称产流电路的功率如何计算？三相对称电路，不论负载是接成星形还是三角形，计算功率的公式完全相同：有功功率 P=3ULILcos无功功率 Q=3ULILsin视在功率 S=3ULIL18、三相不对称交流电路的功率如何计算？、三相不对称交流电路的功率如何计算？一个三相电源发出的总有功功率等于每相电源发出的有功功率之和；一个三相负载消耗的总有功功率等于每相负载消耗的有功功率之和。所以三相不对称电路的总有功功率等于各相有功功率之和。同理，三相不对称电路总无功功率等于各相无功功率之和，总视在功率等于各相视在功率之和。19、三相交流电路为什么会发生中性点位移现象？、三相交流电路为什么会发生中性点位移现象？三相电路中，在电源电压三相对称的情况下，如果三相负载也对称，根据基尔霍夫定律，不管有无中性线，中性点的电压都等于零。如果三相负载不对称，且没有中性线或中性线阻抗较大，则三相负载中性点就会出现电压，这种现象称为中性点位移现象。20、什么是对称分量法？、什么是对称分量法？电力系统发生不对称短路时，三相电路中各相电流的大小不等，相角不相同，各相电压也不对称，三相电路变成不对称电路。直接计算不对称电路的电流和电压是比较复杂的。目前广泛应用的计算方法，是将不对称电路变换为对称电路，然后利用对称电路的方法进行计算，这种方法称为对称分量法。21、什么正序分量、负序分量、零序分量？、什么正序分量、负序分量、零序分量？任何一组不对称三相系统的相量 FU、FV、FW，如图所示，都能分解为相序各不相同的三组对称三相系统的相量，这三组对称相量就称为对称分量。即正序分量、负序分量、零序分量。22、什么是过渡过程？为何会产生过渡过程？、什么是过渡过程？为何会产生过渡过程？所谓过渡过程是一个暂态过程，是从一个稳定状态转换到另一个稳定状态所要经过的一段时间内的物理变化过程。产生过渡过程的原因是由于储能元件的存在。储能元件如电感和电容，它们在电路中的能量不能跃变，即电感中的电流和电容上的电压在变化过程中不能突变，所以，电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态要有一个过程。23、什么是基波、谐波？、什么是基波、谐波？周期为 TS的信号中有大量正弦波，其频率分别为1/T*HZ、2/T*HZ、n/T*HZ，称频率为 1/T*HZ的正弦波为“基波”，频率为 n/T*HZ(n1)正弦波 n 次“谐波”。24、什么是功率因数？提高功率因数有何意义？、什么是功率因数？提高功率因数有何意义？所谓功率因数是指有功功率 P 与视在功率 S 的比值。常用 cos表示，即 cos=P/S。提高功率因数可以充分发挥电源的潜在能力，同时可以减少统一线路上的功率损失和电压损失，提高用户电压质量。25、什么叫半导体三极管？它有哪些分类？、什么叫半导体三极管？它有哪些分类？半导体三极管也叫晶体三极管，由两个 PN 结构成，由于两者间相互作用，因而表现出单个 PN 结不具备的功能，即电流放大作用。三极管的种类很多，按功率大小可分为大功率管和小功率管，按电路的工作频率高低可分为高频管和低频管，按半导体材料不同可分为硅管和锗管等。但从外形来看，各种三极管都有三个电极，内部结构有 PNP 型和 NPN型两种。26、什么是晶闸管？、什么是晶闸管？晶闸管是一种大功率整流元件，它的整流电压可以控制。当供给整流电路的交流电压一定时，输出电压能够均匀调节。它是一个四层三端的硅半导体器件。27、整流电路、滤波电路、稳压电路各有什么作用？、整流电路、滤波电路、稳压电路各有什么作用？整流电路通常由 L、C 等储能元件组成，其作用是滤除单向脉动电压中的交流分量，使输出电压更接近直流电压；稳压电路的作用是当交流电源和负载波动时，自动保持负载上的直流电压稳定，即由它向负载提供功率足够、电压稳定的直流电源。28、单相半波整流电路是根据什么原理工作的？有何特点？、单相半波整流电路是根据什么原理工作的？有何特点？半波整流电路的工作原理是：在变压器的二次绕组的两端串联一个整流二极管和一个负载电阻。当交流电压为正半周时，二极管导通，电流渡过负载电阻；当交流电压为负半周时，二极管截止，负载电阻中没有电流渡过。所以负载电阻上的电压只有交流电压的正半周，即达到整流的目的。单相半波整流电路的特点是：接线简单，使用的整流元件少，但输出的电压低，效率低，脉动大。29、全波整流电路的工作原理是怎样的？其特点为何？、全波整流电路的工作原理是怎样的？其特点为何？全波整流电路的工作原理是：变压器的二次绕组中有中心抽头，组成两个匝数相等的绕组，每个半绕组出口各串接一个二极管，使交流电在正、负半周时各流过一个二极管，以同一方向渡过负载。这样就在负载上获得一个脉动的直流电流和电压。全波整流电路的特点是：输出电压高、脉动小、电流大、整流效率也较高，但变压器的二次绕组要有中心抽头，使其体积增大，工艺复杂，而且两个半绕组只有半个周期内有电流渡过，使变压器的利用率降低，二极管承受的反向电压高。30、什么是集成电路？、什么是集成电路？集成电路是相对于分立元件电路而言的，是指把整个电路的各个元件以及各元件之间的连接同时制造在一块半导体基片上，使之成为一个不可分割的整体。31、什么是运算放大器？它主要有哪些应用？、什么是运算放大器？它主要有哪些应用？运算放大器是一种具有高放大倍数、深度负反馈的直流放大器。随着集成运算放大器的问世，运算放大器在测量、控制、信号变换等方面都得到了广泛的应用。32、为什么负反馈能使放大器工作稳定？、为什么负反馈能使放大器工作稳定？在放大器中，由于环境温度的变化、管子老化、电路元件参数的改变及电源电压波动等原因，都会引起放大器的工件不稳定，导致输出电压发生波动。如果放大器中具有负反馈电路，当输出信号发生变化时，通过 负反馈电路可立即把这个变化反应到输入端，通过对输入信号变化的控制，使输出信号接近或剧种恢复到原来的大小，使放大器稳定地工作。且负反馈越深，放大器的工作性能越稳定。33、什么是电力系统中性点？它有几种运行方式？、什么是电力系统中性点？它有几种运行方式？电力系统中性点是指电力系统中发电机或变压器三相作星形连接的中性点。电力系统中性点常见的运行方式有三种，即中性点直接接地方式、中性点经消弧线圈接地方式和中性点不接地方式。后两种又称为非直接接地方式。34、什么是大接地电流系统和小接地电流系统？、什么是大接地电流系统和小接地电流系统？110KV 及以上电网的中性点一般采用中性点直接接地方式，在这种系统中，发生单相接地故障时接地短路电流很大，故称其为大接地电流系统；335KV 电网的中性点一般采用中性点经消弧线圈接地方式开中性点不接地方式，在这种系统中，发生单相接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流很小，故称其为小接地电流系统。35、小接地电流系统中发生单相接地时，为什么可以继续运行、小接地电流系统中发生单相接地时，为什么可以继续运行 12h？这是因为：小接地电流系统发生单相金属性接地时，一方面由于对地电容被短路，接地相对地电压变为零，非接地相对地电压由相电压变为线电压；另一方面，三个线电压保持不变，且仍然是对称的，加之故障点电流很小，因此对负荷的供电没有影响。单相接地时，在一般情况下都允许再继续运行 12h 而不必立即跳闸，这也是采用中性点非直接接地运行方式的主要优点。但在单相接地以后，其他两相对地电压升高到原来的3 倍，为了防止故障进一步扩大成两点、多点接地短路，应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。36、保护接地与保护接零有何区别？、保护接地与保护接零有何区别？保护接地多用在三相电源中性点不接地的供电系统中。将三相用电设备的外壳用导线和接地电阻相连就是保护接地。当设备某相对外壳的绝缘损坏时，外壳即处在一定的电压下，此时人若接触到电机的外壳，接地电流将沿人体和接地装置两条通路入地。由于接地电阻远小于人体电阻，所以大部分电流通过接地电阻入地，流入人体电流微小，人身安全得以保证。在动力和照明共用的低压三相四线制供电系统中，电源中性点接地，这时应采用保护接零，即把设备的外壳和中性线相连。当设备某相对外壳的绝缘损坏时，则该相导线即与中性线形成短路，此时该相上的熔断器或自动空气开关能以最短的时间自动断开电路，以消除触电危险。必须指出，同一配电线路中，不允许一部分设备接地，另一部分设备接中性线。37、什么是电力系统的稳定？、什么是电力系统的稳定？电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是等于发电机送给系统供负荷消耗的功率。当电力系统受到扰动，使上述功率平衡关系受到破坏时，电力系统应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平衡状态运行，即所谓电力系统稳定。38、什么是电力系统的静态稳定？、什么是电力系统的静态稳定？电力系统的静态稳定是指当正常运行的电力系统受到很小的扰动后，能自动恢复到原来运行状态的能力。所谓很小的扰动是指在这种扰动作用下系统状态的变化量很小，如负荷和电压较小的变化等。39、什么是电力系统的暂态稳定？、什么是电力系统的暂态稳定？暂态稳定是指系统受到较大扰动下的稳定性，即系统在某种运行方式下受到大的扰动，功率平衡受到相当大的波动时，能否过渡到一种新的运行状态或者回到原来的运行状态，继续保持同步的能力。这种较大的扰动一般变化剧烈，常常伴有系统网络结构和参数的变化，主要是指系统中电气元件的切除或投入，例如发电机、变压器、线路、负荷的切除或投入以及各种形式的短路或断线故障等。40、什么叫负荷调节效应？、什么叫负荷调节效应？当频率下降时，负荷吸取的有功功率随着下降；当频率升高时，负荷吸取的有功功率随着升高。这种负荷有功功率随频率变化的现象称为负荷调节效应。41、提高电力系统暂态稳定性有些措施？、提高电力系统暂态稳定性有些措施？提高电力系统暂态稳定性的主要措施有：快速切除故障。采用自动重合闸装置。采用电气制动和机械制动。变压器中性点经小电阻接地。设置开关站和采用强行电容补偿。采用连锁切机。快速控制调速汽门。42、什么是电气制动？、什么是电气制动？所谓电气制动是指在故障切除后，人为地在送端发电机上短时加一电负荷，吸收发电机的过剩功率，以便校正发电机输入和输出功率间的不平衡，保持系统运行的稳定性。43、什么是快关汽门？、什么是快关汽门？所谓快关汽门就是在输电线故障并使火电厂民电机输出的有功功率突然减小时，快速关闭汽轮机进汽阀门，以减少汽轮机的输入功率，在发电机的第一摇摆周期摆到最大功角时，再慢慢的将汽门打开。快关汽门的目的是为了减少机组输入和输出之间的不平衡功率，减少机组摇摆，提高汽轮发电机机组的暂态稳定性。一般关闭中压缸前的截止阀。44、什么是谐振？、什么是谐振？所谓谐振是指由交流电源、电阻、电感及电容构成的组合电路在一定的条件下，发生电容电能与电感磁能相互交换的现象。此时，外施交流电源仅供电阻上的能量损耗，而不再与电容发生能量转换。45、什么是串联谐振？、什么是串联谐振？串联谐振是指在电阻、电感和电容的串联电路中，出现电路的端电压和电路总电流同相位的现象。46、什么时候会发生串联谐振？串联谐振时有何特点？、什么时候会发生串联谐振？串联谐振时有何特点？在电阻、电感和电容的串联电路中。当电感 L、电容 C或电源的角频率发生变化，使得 XL=XC时，就会发生串联谐振。串联谐振电路具有以下特点：、因为 XL=XC，所以阻抗 Z0=R2+（XL-XC）2=R，达到最小值，具有纯电阻特性。、电路中的电流达到最大值，即 I=U/Z0=U/R=I0，式中 I0为谐振电流。由于谐振时 XL=XC，所以 UL=UC,而 UL与 UC相位相反，相加时互相抵消，所以电阻上的电压等于电源电压 U，电感和电容上的电压分别为 UL=IXL=U/RXL和 UC=IXC=U/RXC。如果感抗和容抗远大于电阻，则 UL和 UC可能远大于电源电压 U，所以串联谐振又称电压谐振。串联谐振具有破坏性。47、什么并联谐振？、什么并联谐振？并联谐振是指在电感线圈和电容器并联的电路中，出现并联电路的端电压与电路总电流同相的现象。48、什么时候会发生并联谐振？并联谐振时有何特点？、什么时候会发生并联谐振？并联谐振时有何特点？发生并联谐振的条件随着并联谐振电路的形式不同而不同，对于 RLC 并联电路来说，当 1/L=C 时，电路发生并联谐振。并联谐振电路具有以下特点：电路的总电流 I 与电压同相，总电流 I 达到最小值，而电路的总阻抗达到最大值，电路呈电阻性。电感支路中的电流 IL与电容支路中的电流 IC大小相等，支路电流与总电流的比值为 Q=IL/I=IC/I=R/OL=OCR,其中 Q 称为谐振电路的品质因数，O为谐振角频率。可见：并联谐振时支路电流 IL或 IC是总电流的 Q 倍，所以并联谐振又称为电流谐振。并联谐振不会产生危害设备安全的谐振电压，且功率因数达到最大值。49、什么是过电压？过电压有哪些类型？、什么是过电压？过电压有哪些类型？在电力系统中，各种电压等级的输配电线路、发电机、变压器以及开关设备等，在正常运行状态下，只承受额定电压的作用。但在异常情况下，由于某种原因造成上述电气设备主绝缘或匝间绝缘上的电压远远超过额定电压，虽然时间很短（从几微秒到几十微秒），但电感升高的数值可能很大，如没有防护措施或设备本身绝缘水平较低时，设备绝缘将被击穿，使系统的正常运行遭到破坏。一般将这种对设备绝缘有危害的电压升高称为过电压。过电压分为外部过电压（又叫大气过电压）和内部过电压两种类型。其中，外部过电压又分为直接雷电过电压和雷电感应过电压两类，内部过电压又分为操作过电压和谐振过电压等。50、什么是操作过电压和谐振过电压？、什么是操作过电压和谐振过电压？操作过电压通常是指操作、故障时过渡过程中出现的持续时间较短的过电压。谐振过电压通常是指在某些情况下，操作（正常或故障后的操作）后形成的回路的自振荡频率与电源的频率相等或接近时，发生谐振现象，而且持续的时间较长，波形有周期性重复的过电压。51、什么是铁磁谐振过电压？、什么是铁磁谐振过电压？铁磁谐振过电压是指由磁性元件的非线性特性引起共振时出现的过电压。例如，在铁心线圈与线性电容器串联或并联的电路中，调节线性电容、电源频率或电源电压（在串联时）或电流（在并联时）的大小，都可达到共振而引起过电压。52、什么叫绝缘配合？、什么叫绝缘配合？绝缘配合就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压（工作电压及过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。