31、試述新變壓器或大修后的變壓器,為什么正式投運(yùn)前要做沖擊試驗(yàn)?一般沖擊幾次?
答:新變壓器或大修后的變壓器在正式投運(yùn)前要做沖擊試驗(yàn)的原因如下:
1、檢查變壓器絕緣強(qiáng)度能否承受全電壓或操作過電壓的沖擊。
當(dāng)拉開空載變壓器時(shí),是切斷很小的激磁電流,可能在激磁電流到達(dá)零點(diǎn)之前發(fā)生強(qiáng)制熄滅,由于斷路器的截流現(xiàn)象,使具有電感性質(zhì)的變壓器產(chǎn)生的操作過電壓,其值除與開關(guān)的性能、變壓器結(jié)構(gòu)等有關(guān)外,變壓器中性點(diǎn)的接地方式也影響切空載變壓器過電壓。一般不接地變壓器或經(jīng)消弧線圈接地的變壓器,過電壓幅值可達(dá)4-4.5倍相電壓,而中性點(diǎn)直接接地的變壓器,操作過電壓幅值一般不超過3倍相電壓。這也是要求做沖擊試驗(yàn)的變壓器中性點(diǎn)直接接地的原因所在。
2、考核變壓器在大的勵(lì)磁涌流作用下的機(jī)械強(qiáng)度和考核繼電保護(hù)在大的勵(lì)磁涌流作用下是否會(huì)誤動(dòng)。
沖擊試驗(yàn)的次數(shù):
新變壓器投入一般需沖擊五次,大修后的變壓器投入一般需沖擊三次。
32、三臺(tái)具有相同變比和連接組別的三相變壓器,其額定容量和短路電壓分別為:Sa=1000kVA Uka%=6.25%Sb=1800kVA Ukb=6.6%Sc=3200kVA Ukc=7%將它們并聯(lián)運(yùn)行后帶負(fù)載S=5500kVA,問:1、每臺(tái)變壓器分配的負(fù)荷?2、三臺(tái)變壓器在不允許任何一臺(tái)過負(fù)荷的情況下,能擔(dān)負(fù)多少大總負(fù)荷?3、變壓器總的設(shè)備容量的利用率?
答: 1、ΣSh/Uk%=1000/0.0625+1800kVA/0.066+3200kVA/0.07=8900(kVA) 每臺(tái)變壓器的分配比例: Pa= S/Uka%·Σsh/Uk=5500/0.0625×8900=0.99 Pb= S/Ukb%·Σsh/Uk=5500/0.066×8900=0.936 Pc= S/Ukc%·Σsh/Uk=5500/0.07×8900=0.883 各臺(tái)變壓器分配的實(shí)際負(fù)荷: S1=1000×0.99=990kVA S2=1800×0.936=1685kVA S3=3200×0.883=2825kVA 2、具有小短路電壓的變壓器達(dá)到滿負(fù)荷時(shí),三臺(tái)大共同可擔(dān)負(fù)的負(fù)荷是: Smax=5500×1/0.99=5560kVA 3、變壓器總的設(shè)備利用率ρ為: Smax 5560 ρ= ----＝------------ = 0.923 ∑S 1000+1800+3200
33、自耦變壓器與普通變壓器有什么不同?
答:自耦變壓器與普通變壓器不同之處是:
1、其一次側(cè)與二次側(cè)不僅有磁的聯(lián)系,而且有電的聯(lián)系,而普通變壓器僅是磁的聯(lián)系。
2、電源通過變壓器的容量是由兩個(gè)部分組成:即一次繞組與公用繞組之間電磁感應(yīng)功率,和一次繞組直接傳導(dǎo)的傳導(dǎo)功率。
3、由于自耦變繞組是由一次繞組和公用繞組兩部分組成,一次繞組的匝數(shù)較普通變壓器一次繞組匝數(shù)和高度及公用繞組電流及產(chǎn)生的漏抗都相應(yīng)減少,自耦變的短路電抗X自是普通變壓器的短路電抗X普的(1-1/k)倍,k為變壓器變比。
4、若自耦變壓器設(shè)有第三繞組,其第三繞組將占用公用繞組容量,影響自耦變運(yùn)行方式和交換容量。
5、由于自耦變壓器中性點(diǎn)必須接地,使繼電保護(hù)的定植整定和配置復(fù)雜化。
6、自耦變壓器體積小,重量輕,便于運(yùn)輸,造價(jià)低。
34、變壓器本體構(gòu)造有那些安全保護(hù)設(shè)施?其主要作用是什么?
答:變壓器本體構(gòu)造中保護(hù)設(shè)施是: 1、油枕: 其容量約為變壓器油量的8-10%。作用是:容納變壓器因溫度的變化使變壓器油體積變化,限制變壓器油與空氣的接觸,減少油受潮和氧化程度。油枕上安裝吸濕器,防止空氣進(jìn)入變壓器。 2、吸濕器和凈油器: 吸濕器又稱呼吸器,內(nèi)部充有吸附劑,為硅膠式活性氧化鋁,其中常放入一部分變色硅膠,當(dāng)由蘭變紅時(shí),表明吸附劑已受潮,必須干燥或更換。凈油器又稱過濾器,凈油缸內(nèi)充滿吸附劑,為硅膠式活性氧化鋁等,當(dāng)油經(jīng)過凈油器與吸附劑接觸,其中的水份、酸和氧化物被吸收,使油清潔,延長(zhǎng)油的使用年限。 3、防爆管(安全氣道): 防爆管安裝在變壓器箱蓋上,作為變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),防止油箱內(nèi)產(chǎn)生高壓力的釋放保護(hù)�，F(xiàn)代大型變壓器已采用壓力釋放閥代替安全氣道。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障壓力升高,壓力釋放閥動(dòng)作并接通觸頭報(bào)警或跳閘。此外,變壓器還具有瓦斯保護(hù),溫度計(jì)、油表等安全保護(hù)裝置。
35、什么叫電磁環(huán)網(wǎng)?對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行有何弊端?什么情況下還需保留?
答:電磁環(huán)網(wǎng)是指不同電壓等級(jí)運(yùn)行的線路,通過變壓器電磁回路的聯(lián)接而構(gòu)成的環(huán)路。
電磁環(huán)網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行主要有下列弊端:
1)、易造成系統(tǒng)熱穩(wěn)定破壞。如果在主要的受端負(fù)荷中心,用高低壓電磁環(huán)網(wǎng)供電而又帶重負(fù)荷時(shí),當(dāng)高一級(jí)電壓線路斷開后,所有原來帶的全部負(fù)荷將通過低一級(jí)電壓線路(雖然可能不止一回)送出,容易出現(xiàn)超過導(dǎo)線熱穩(wěn)定電流的問題。
2)、易造成系統(tǒng)動(dòng)穩(wěn)定破壞。正常情況下,兩側(cè)系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗將略小于高壓線路的阻抗。而一旦高壓線路因故障斷開,系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗將突然顯著地增大(突變?yōu)閮啥俗儔浩髯杩古c低壓線路阻抗之和,而線路阻抗的標(biāo)么值又與運(yùn)行電壓的平方成正比),因而極易超過該聯(lián)絡(luò)線的暫態(tài)穩(wěn)定極限,可能發(fā)生系統(tǒng)振蕩。
3)、不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。500kV與220kV線路的自然功率值相差極大,同時(shí)500kV線路的電阻值(多為4×400平方毫米導(dǎo)線)也遠(yuǎn)小于220kV線路(多為2×240或1×400平方毫米導(dǎo)線)的電阻值。在500/220kV環(huán)網(wǎng)運(yùn)行情況下,許多系統(tǒng)潮流分配難于達(dá)到經(jīng)濟(jì)。
4)、需要裝設(shè)高壓線路因故障停運(yùn)后聯(lián)鎖切機(jī)、切負(fù)荷等安全自動(dòng)裝置。但實(shí)踐說明,若安全自動(dòng)裝置本身拒動(dòng)、誤動(dòng)將影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
一般情況中,往往在高一級(jí)電壓線路投入運(yùn)行初期,由于高一級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)尚未形成或網(wǎng)絡(luò)尚不堅(jiān)強(qiáng),需要保證輸電能力或?yàn)楸Ｖ匾?fù)荷而又不得不電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。
36、常見母線接線方式有何特點(diǎn)?
答:1)、單母線接線:單母線接線具有簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn),但可靠性和靈活性較差。當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí),必須斷開母線的全部電源。 2)雙母線接線:雙母線接線具有供電可靠,檢修方便,調(diào)度靈活或便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。但這種接線所用設(shè)備多(特別是隔離開關(guān)),配電裝置復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)性較差;在運(yùn)行中隔離開關(guān)作為操作電器,容易發(fā)生誤操作,且對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不便;尤其當(dāng)母線系統(tǒng)故障時(shí),須短時(shí)切除較多電源和線路,這對(duì)特別重要的大型發(fā)電廠和變電所是不允許的。3)單、雙母線或母線分段加旁路:其供電可靠性高,運(yùn)行靈活方便,但投資有所增加,經(jīng)濟(jì)性稍差。特別是用旁路斷路器帶路時(shí),操作復(fù)雜,增加了誤操作的機(jī)會(huì)。同時(shí),由于加裝旁路斷路器,使相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜化。4)3/2及4/3接線:具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性。任一母線故障或檢修,均不致停電;除聯(lián)絡(luò)斷路器故障時(shí)與其相連的兩回線路短時(shí)停電外,其它任何斷路器故障或檢修都不會(huì)中斷供電;甚至兩組母線同時(shí)故障(或一組檢修時(shí)另一組故障)的極端情況下,功率仍能繼續(xù)輸送。但此接線使用設(shè)備較多,特別是斷路器和電流互感器,投資較大,二次控制接線和繼電保護(hù)都比較復(fù)雜。5)母線－變壓器－發(fā)電機(jī)組單元接線:它具有接線簡(jiǎn)單,開關(guān)設(shè)備少,操作簡(jiǎn)便,宜于擴(kuò)建,以及因?yàn)椴辉O(shè)發(fā)電機(jī)出口電壓母線,發(fā)電機(jī)和主變壓器低壓側(cè)短路電流有所減小等特點(diǎn)。
37、什么是電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型?其特點(diǎn)是什么?在穩(wěn)定計(jì)算中如何選擇?
答:電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型是反映實(shí)際電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率、電壓、時(shí)間特性的負(fù)荷模型,一般可用下式表達(dá):P=fp(v,f,t) Q=fq(v,f,t)
上式中,若含有時(shí)間t則反映綜合負(fù)荷的動(dòng)態(tài)特性,這種模型稱為動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型(動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型主要有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型和差分方程模型兩種。);反之,若不含有時(shí)間t,則稱為靜態(tài)負(fù)荷模型(靜態(tài)負(fù)荷模型主要有多項(xiàng)式模型和幕函數(shù)模型兩種,其中多項(xiàng)式模型可以看作是恒功率(電壓平方項(xiàng))、恒電流(電壓一次方項(xiàng))、恒阻抗(常數(shù)項(xiàng))三者的線性組合)。
電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型的主要特點(diǎn)是: 具有區(qū)域性---每個(gè)實(shí)際電力系統(tǒng)有自己特有的綜合負(fù)荷模型,與本系統(tǒng)的負(fù)荷構(gòu)成有關(guān); 具有時(shí)間性:既是同一個(gè)電力系統(tǒng),在不同的季節(jié),具體不同的綜合負(fù)荷模型; 不性:研究的問題不同,采用的綜合負(fù)荷模型也不同;
在穩(wěn)定計(jì)算中綜合負(fù)荷模型的選擇原則是: 在沒有精切綜合負(fù)荷模型的情況下,一般按40%恒功率;60%恒阻抗計(jì)算。
38、什么叫不對(duì)稱運(yùn)行?產(chǎn)生的原因及影響是什么?
答:任何原因引起電力系統(tǒng)三相對(duì)稱(正常運(yùn)行狀況)性的破壞,均稱為不對(duì)稱運(yùn)行。如各相阻抗對(duì)稱性的破壞,負(fù)荷對(duì)稱性的破壞,電壓對(duì)稱性的破壞等情況下的工作狀態(tài)。非全相運(yùn)行是不對(duì)稱運(yùn)行的特殊情況。不對(duì)稱運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)序、零序電流會(huì)帶來許多不利影響。 電力系統(tǒng)三相阻抗對(duì)稱性的破壞,將導(dǎo)致電流和電壓對(duì)稱性的破壞,因而會(huì)出現(xiàn)負(fù)序電流,當(dāng)變壓器的中性點(diǎn)接地時(shí),還會(huì)出現(xiàn)零序電流。 當(dāng)負(fù)序電流流過發(fā)電機(jī)時(shí),將產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)將對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生下列影響: ⑴發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱; ⑵機(jī)組振動(dòng)增大; ⑶定子繞組由于負(fù)荷不平衡出現(xiàn)個(gè)別相繞組過熱。 不對(duì)稱運(yùn)行時(shí),變壓器三相電流不平衡,每相繞組發(fā)熱不一致,可能個(gè)別相繞組已經(jīng)過熱,而其它相負(fù)荷不大,因此必須按發(fā)熱條件來決定變壓器的可用容量。 不對(duì)稱運(yùn)行時(shí),將引起系統(tǒng)電壓的不對(duì)稱,使電能質(zhì)量變壞,對(duì)用戶產(chǎn)生不良影響。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī),一般情況下雖不致于破壞其正常工作,但也會(huì)引起出力減小,壽命降低。例如負(fù)序電壓達(dá)5%時(shí),電動(dòng)機(jī)出力將降低10∽15%,負(fù)序電壓達(dá)7%時(shí),則出力降低達(dá)20∽25%。 當(dāng)高壓輸電線一相斷開時(shí),較大的零序電流可能在沿輸電線平行架設(shè)的通信線路中產(chǎn)生危險(xiǎn)的對(duì)地電壓,危及通訊設(shè)備和人員的安全,影響通信質(zhì)量,當(dāng)輸電線與鐵路平行時(shí),也可能影響鐵道自動(dòng)閉鎖裝置的正常工作。因此,電力系統(tǒng)不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)通信設(shè)備的電磁影響,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行計(jì)算,必要時(shí)應(yīng)采取措施,減少干擾,或在通信設(shè)備中,采用保護(hù)裝置。 繼電保護(hù)也必須認(rèn)真考慮。在嚴(yán)重的情況下,如輸電線非全相運(yùn)行時(shí),負(fù)序電流和零序電流可以在非全相運(yùn)行的線路中流通,也可以在與之相連接的線路中流通,可能影響這些線路的繼電保護(hù)的工作狀態(tài),甚至引起不正確動(dòng)作。此外,在長(zhǎng)時(shí)間非全相運(yùn)行時(shí),網(wǎng)絡(luò)中還可能同時(shí)發(fā)生短路(包括非全相運(yùn)行的區(qū)內(nèi)和區(qū)外),這時(shí),很可能使系統(tǒng)的繼電保護(hù)誤動(dòng)作。 此外,電力系統(tǒng)在不對(duì)稱和非全相運(yùn)行情況下,零序電流長(zhǎng)期通過大地,接地裝置的電位升高,跨步電壓與接觸電壓也升高,故接地裝置應(yīng)按不對(duì)稱狀態(tài)下保證對(duì)運(yùn)行人員的安全來加以檢驗(yàn)。 不對(duì)稱運(yùn)行時(shí),各相電流大小不等,使系統(tǒng)損耗增大,同時(shí),系統(tǒng)潮流不能按經(jīng)濟(jì)分配,也將影響運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
39、試述電力系統(tǒng)諧波產(chǎn)生的原因及其影響?
答:諧波產(chǎn)生的原因:高次諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性,即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性(正比)關(guān)系而造成的波形畸變。當(dāng)電力系統(tǒng)向非線性設(shè)備及負(fù)荷供電時(shí),這些設(shè)備或負(fù)荷在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)、吸收(如電弧爐)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)所供給的基波能量的同時(shí),又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量,向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波,使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變,電能質(zhì)量降低。當(dāng)前,電力系統(tǒng)的諧波源主要有三大類。 1)、鐵磁飽和型:各種鐵芯設(shè)備,如變壓器、電抗器等,其鐵磁飽和特性呈現(xiàn)非線性。 2)、電子開關(guān)型:主要為各種交直流換流裝置(整流器、逆變器)以及雙向晶閘管可控開關(guān)設(shè)備等,在化工、冶金、礦山、電氣鐵道等大量工礦企業(yè)以及家用電器中廣泛使用,并正在蓬勃發(fā)展;在系統(tǒng)內(nèi)部,如直流輸電中的整流閥和逆變閥等。 3)、電弧型:各種冶煉電弧爐在熔化期間以及交流電弧焊機(jī)在焊接期間,其電弧的點(diǎn)燃和劇烈變動(dòng)形成的高度非線性,使電流不規(guī)則的波動(dòng)。其非線性呈現(xiàn)電弧電壓與電弧電流之間不規(guī)則的、隨機(jī)變化的伏安特性。對(duì)于電力系統(tǒng)三相供電來說,有三相平衡和三相不平衡的非線性特性。后者,如電氣鐵道、電弧爐以及由低壓供電的單相家用電器等,而電氣鐵道是當(dāng)前中壓供電系統(tǒng)中典型的三相不平衡諧波源。 諧波對(duì)電網(wǎng)的影響: 1、諧波對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發(fā)熱增加,此外諧波還會(huì)引起旋轉(zhuǎn)設(shè)備和變壓器振動(dòng)并發(fā)出噪聲,長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)會(huì)造成金屬疲勞和機(jī)械損壞。 2、諧波對(duì)線路的主要危害是引起附加損耗。 3、諧波可引起系統(tǒng)的電感、電容發(fā)生諧振,使諧波放大。當(dāng)諧波引起系統(tǒng)諧振時(shí),諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng),損壞系統(tǒng)設(shè)備(如電力電容器、電纜、電動(dòng)機(jī)等),引發(fā)系統(tǒng)事故,威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 4、諧波可干擾通信設(shè)備,增加電力系統(tǒng)的功率損耗(如線損),使無功補(bǔ)償設(shè)備不能正常運(yùn)行等,給系統(tǒng)和用戶帶來危害。限制電網(wǎng)諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動(dòng)數(shù);加裝交流濾波器、有源電力濾波器;加強(qiáng)諧波管理。
40、什么是電力系統(tǒng)序參數(shù)?零序參數(shù)有何特點(diǎn)?與變壓器接線組別、中性點(diǎn)接地方式、輸電線架空地線、相鄰平行線路有何關(guān)系?
答:對(duì)稱的三相電路中,流過不同相序的電流時(shí),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(yīng)的相序電流之比,稱為該元件的序參數(shù)(阻抗)。 負(fù)序電抗是由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電抗,對(duì)于靜止元件(變壓器、線路、電抗器、電容器等)不論旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是正向還是反向,其產(chǎn)生的電抗是沒有區(qū)別的,所以它們的負(fù)序電抗等于正序電抗。但對(duì)于發(fā)電機(jī),其正向與反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)引起的電樞反應(yīng)是不同的,反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是以兩倍同步頻率輪換切割轉(zhuǎn)子縱軸與橫軸磁路,因此發(fā)電機(jī)的負(fù)序電抗是一介于X〃ｄ及X〃ｑ的電抗值,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正序電抗Xd。 零序參數(shù)(阻抗)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),特別是和變壓器的接線方式及中性點(diǎn)接地方式有關(guān)。一般情況下,零序參數(shù)(阻抗)及零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)不一樣。 對(duì)于變壓器,零序電抗則與其結(jié)構(gòu)(三個(gè)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(guān)。當(dāng)三相變壓器的一側(cè)接成三角形或中性點(diǎn)不接地的星形時(shí),從這一側(cè)來看,變壓器的零序電抗總是無窮大的。因?yàn)椴还芰硪粋?cè)的接法如何,在這一側(cè)加以零序電壓時(shí),總不能把零序電流送入變壓器。所以只有當(dāng)變壓器的繞組接成星形,并且中性點(diǎn)接地時(shí),從這星形側(cè)來看變壓器,零序電抗才是有限的(雖然有時(shí)還是很大的)。 對(duì)于輸電線路,零序電抗與平行線路的回路數(shù),有無架空地線及地線的導(dǎo)電性能等因素有關(guān)。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(duì)三相導(dǎo)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(shè)的兩回三相架空輸電線路中通過方向相同的零序電流時(shí),不僅第一回路的任意兩相對(duì)第三相的互感產(chǎn)生助磁作用,而且第二回路的所有三相對(duì)第一回路的第三相的互感也產(chǎn)生助磁作用,反過來也一樣.這就使這種線路的零序阻抗進(jìn)一步增大。
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