31、試述新變壓器或大修后的變壓器,為什么正式投運前要做沖擊試驗?一般沖擊幾次?
答:新變壓器或大修后的變壓器在正式投運前要做沖擊試驗的原因如下:
1、檢查變壓器絕緣強度能否承受全電壓或操作過電壓的沖擊。
當拉開空載變壓器時,是切斷很小的激磁電流,可能在激磁電流到達零點之前發生強制熄滅,由于斷路器的截流現象,使具有電感性質的變壓器產生的操作過電壓,其值除與開關的性能、變壓器結構等有關外,變壓器中性點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消弧線圈接地的變壓器,過電壓幅值可達4-4.5倍相電壓,而中性點直接接地的變壓器,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的變壓器中性點直接接地的原因所在。
2、考核變壓器在大的勵磁涌流作用下的機械強度和考核繼電保護在大的勵磁涌流作用下是否會誤動。
沖擊試驗的次數:
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%將它們并聯運行后帶負載S=5500kVA,問:1、每臺變壓器分配的負荷?2、三臺變壓器在不允許任何一臺過負荷的情況下,能擔負多少大總負荷?3、變壓器總的設備容量的利用率?
答: 1、ΣSh/Uk%=1000/0.0625+1800kVA/0.066+3200kVA/0.07=8900(kVA) 每臺變壓器的分配比例: 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 各臺變壓器分配的實際負荷: 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到滿負荷時,三臺大共同可擔負的負荷是: Smax=5500×1/0.99=5560kVA 3、變壓器總的設備利用率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、其一次側與二次側不僅有磁的聯系,而且有電的聯系,而普通變壓器僅是磁的聯系。
2、電源通過變壓器的容量是由兩個部分組成:即一次繞組與公用繞組之間電磁感應功率,和一次繞組直接傳導的傳導功率。
3、由于自耦變繞組是由一次繞組和公用繞組兩部分組成,一次繞組的匝數較普通變壓器一次繞組匝數和高度及公用繞組電流及產生的漏抗都相應減少,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,影響自耦變運行方式和交換容量。
5、由于自耦變壓器中性點必須接地,使繼電保護的定植整定和配置復雜化。
6、自耦變壓器體積小,重量輕,便于運輸,造價低。
34、變壓器本體構造有那些安全保護設施?其主要作用是什么?
答:變壓器本體構造中保護設施是: 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,防止空氣進入變壓器。 2、吸濕器和凈油器: 吸濕器又稱呼吸器,內部充有吸附劑,為硅膠式活性氧化鋁,其中常放入一部分變色硅膠,當由蘭變紅時,表明吸附劑已受潮,必須干燥或更換。凈油器又稱過濾器,凈油缸內充滿吸附劑,為硅膠式活性氧化鋁等,當油經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,作為變壓器內部發生故障時,防止油箱內產生高壓力的釋放保護。現代大型變壓器已采用壓力釋放閥代替安全氣道。當變壓器內部發生故障壓力升高,壓力釋放閥動作并接通觸頭報警或跳閘。此外,變壓器還具有瓦斯保護,溫度計、油表等安全保護裝置。
35、什么叫電磁環網?對電網運行有何弊端?什么情況下還需保留?
答:電磁環網是指不同電壓等級運行的線路,通過變壓器電磁回路的聯接而構成的環路。
電磁環網對電網運行主要有下列弊端:
1)、易造成系統熱穩定破壞。如果在主要的受端負荷中心,用高低壓電磁環網供電而又帶重負荷時,當高一級電壓線路斷開后,所有原來帶的全部負荷將通過低一級電壓線路(雖然可能不止一回)送出,容易出現超過導線熱穩定電流的問題。
2)、易造成系統動穩定破壞。正常情況下,兩側系統間的聯絡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,系統間的聯絡阻抗將突然顯著地增大(突變為兩端變壓器阻抗與低壓線路阻抗之和,而線路阻抗的標么值又與運行電壓的平方成正比),因而極易超過該聯絡線的暫態穩定極限,可能發生系統振蕩。
3)、不利于經濟運行。500kV與220kV線路的自然功率值相差極大,同時500kV線路的電阻值(多為4×400平方毫米導線)也遠小于220kV線路(多為2×240或1×400平方毫米導線)的電阻值。在500/220kV環網運行情況下,許多系統潮流分配難于達到經濟。
4)、需要裝設高壓線路因故障停運后聯鎖切機、切負荷等安全自動裝置。但實踐說明,若安全自動裝置本身拒動、誤動將影響電網的安全運行。
一般情況中,往往在高一級電壓線路投入運行初期,由于高一級電壓網絡尚未形成或網絡尚不堅強,需要保證輸電能力或為保重要負荷而又不得不電磁環網運行。
36、常見母線接線方式有何特點?
答:1)、單母線接線:單母線接線具有簡單清晰、設備少、投資小、運行操作方便且有利于擴建等優點,但可靠性和靈活性較差。當母線或母線隔離開關發生故障或檢修時,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,調度靈活或便于擴建等優點。但這種接線所用設備多(特別是隔離開關),配電裝置復雜,經濟性較差;在運行中隔離開關作為操作電器,容易發生誤操作,且對實現自動化不便;尤其當母線系統故障時,須短時切除較多電源和線路,這對特別重要的大型發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,運行靈活方便,但投資有所增加,經濟性稍差。特別是用旁路斷路器帶路時,操作復雜,增加了誤操作的機會。同時,由于加裝旁路斷路器,使相應的保護及自動化系統復雜化。4)3/2及4/3接線:具有較高的供電可靠性和運行靈活性。任一母線故障或檢修,均不致停電;除聯絡斷路器故障時與其相連的兩回線路短時停電外,其它任何斷路器故障或檢修都不會中斷供電;甚至兩組母線同時故障(或一組檢修時另一組故障)的極端情況下,功率仍能繼續輸送。但此接線使用設備較多,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都比較復雜。5)母線－變壓器－發電機組單元接線:它具有接線簡單,開關設備少,操作簡便,宜于擴建,以及因為不設發電機出口電壓母線,發電機和主變壓器低壓側短路電流有所減小等特點。
37、什么是電力系統綜合負荷模型?其特點是什么?在穩定計算中如何選擇?
答:電力系統綜合負荷模型是反映實際電力系統負荷的頻率、電壓、時間特性的負荷模型,一般可用下式表達:P=fp(v,f,t) Q=fq(v,f,t)
上式中,若含有時間t則反映綜合負荷的動態特性,這種模型稱為動態負荷模型(動態負荷模型主要有感應電動機模型和差分方程模型兩種。);反之,若不含有時間t,則稱為靜態負荷模型(靜態負荷模型主要有多項式模型和幕函數模型兩種,其中多項式模型可以看作是恒功率(電壓平方項)、恒電流(電壓一次方項)、恒阻抗(常數項)三者的線性組合)。
電力系統綜合負荷模型的主要特點是: 具有區域性---每個實際電力系統有自己特有的綜合負荷模型,與本系統的負荷構成有關; 具有時間性:既是同一個電力系統,在不同的季節,具體不同的綜合負荷模型; 不性:研究的問題不同,采用的綜合負荷模型也不同;
在穩定計算中綜合負荷模型的選擇原則是: 在沒有精切綜合負荷模型的情況下,一般按40%恒功率;60%恒阻抗計算。
38、什么叫不對稱運行?產生的原因及影響是什么?
答:任何原因引起電力系統三相對稱(正常運行狀況)性的破壞,均稱為不對稱運行。如各相阻抗對稱性的破壞,負荷對稱性的破壞,電壓對稱性的破壞等情況下的工作狀態。非全相運行是不對稱運行的特殊情況。不對稱運行產生的負序、零序電流會帶來許多不利影響。 電力系統三相阻抗對稱性的破壞,將導致電流和電壓對稱性的破壞,因而會出現負序電流,當變壓器的中性點接地時,還會出現零序電流。 當負序電流流過發電機時,將產生負序旋轉磁場,這個磁場將對發電機產生下列影響: ⑴發電機轉子發熱; ⑵機組振動增大; ⑶定子繞組由于負荷不平衡出現個別相繞組過熱。 不對稱運行時,變壓器三相電流不平衡,每相繞組發熱不一致,可能個別相繞組已經過熱,而其它相負荷不大,因此必須按發熱條件來決定變壓器的可用容量。 不對稱運行時,將引起系統電壓的不對稱,使電能質量變壞,對用戶產生不良影響。對于異步電動機,一般情況下雖不致于破壞其正常工作,但也會引起出力減小,壽命降低。例如負序電壓達5%時,電動機出力將降低10∽15%,負序電壓達7%時,則出力降低達20∽25%。 當高壓輸電線一相斷開時,較大的零序電流可能在沿輸電線平行架設的通信線路中產生危險的對地電壓,危及通訊設備和人員的安全,影響通信質量,當輸電線與鐵路平行時,也可能影響鐵道自動閉鎖裝置的正常工作。因此,電力系統不對稱運行對通信設備的電磁影響,應當進行計算,必要時應采取措施,減少干擾,或在通信設備中,采用保護裝置。 繼電保護也必須認真考慮。在嚴重的情況下,如輸電線非全相運行時,負序電流和零序電流可以在非全相運行的線路中流通,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的工作狀態,甚至引起不正確動作。此外,在長時間非全相運行時,網絡中還可能同時發生短路(包括非全相運行的區內和區外),這時,很可能使系統的繼電保護誤動作。 此外,電力系統在不對稱和非全相運行情況下,零序電流長期通過大地,接地裝置的電位升高,跨步電壓與接觸電壓也升高,故接地裝置應按不對稱狀態下保證對運行人員的安全來加以檢驗。 不對稱運行時,各相電流大小不等,使系統損耗增大,同時,系統潮流不能按經濟分配,也將影響運行的經濟性。
39、試述電力系統諧波產生的原因及其影響?
答:諧波產生的原因:高次諧波產生的根本原因是由于電力系統中某些設備和負荷的非線性特性,即所加的電壓與產生的電流不成線性(正比)關系而造成的波形畸變。當電力系統向非線性設備及負荷供電時,這些設備或負荷在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)、吸收(如電弧爐)系統發電機所供給的基波能量的同時,又把部分基波能量轉換為諧波能量,向系統倒送大量的高次諧波,使電力系統的正弦波形畸變,電能質量降低。當前,電力系統的諧波源主要有三大類。 1)、鐵磁飽和型:各種鐵芯設備,如變壓器、電抗器等,其鐵磁飽和特性呈現非線性。 2)、電子開關型: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設備等,在化工、冶金、礦山、電氣鐵道等大量工礦企業以及家用電器中廣泛使用,并正在蓬勃發展;在系統內部,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在焊接期間,其電弧的點燃和劇烈變動形成的高度非線性,使電流不規則的波動。其非線性呈現電弧電壓與電弧電流之間不規則的、隨機變化的伏安特性。對于電力系統三相供電來說,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,而電氣鐵道是當前中壓供電系統中典型的三相不平衡諧波源。 諧波對電網的影響: 1、諧波對旋轉設備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發熱增加,此外諧波還會引起旋轉設備和變壓器振動并發出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。 2、諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。 3、諧波可引起系統的電感、電容發生諧振,使諧波放大。當諧波引起系統諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及自動裝置誤動,損壞系統設備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發系統事故,威脅電力系統的安全運行。 4、諧波可干擾通信設備,增加電力系統的功率損耗(如線損),使無功補償設備不能正常運行等,給系統和用戶帶來危害。限制電網諧波的主要措施有:增加換流裝置的脈動數;加裝交流濾波器、有源電力濾波器;加強諧波管理。
40、什么是電力系統序參數?零序參數有何特點?與變壓器接線組別、中性點接地方式、輸電線架空地線、相鄰平行線路有何關系?
答:對稱的三相電路中,流過不同相序的電流時,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的相序電流之比,稱為該元件的序參數(阻抗)。 負序電抗是由于發電機轉子運動反向的旋轉磁場所產生的電抗,對于靜止元件(變壓器、線路、電抗器、電容器等)不論旋轉磁場是正向還是反向,其產生的電抗是沒有區別的,所以它們的負序電抗等于正序電抗。但對于發電機,其正向與反向旋轉磁場引起的電樞反應是不同的,反向旋轉磁場是以兩倍同步頻率輪換切割轉子縱軸與橫軸磁路,因此發電機的負序電抗是一介于X〃ｄ及X〃ｑ的電抗值,遠遠小于正序電抗Xd。 零序參數(阻抗)與網絡結構,特別是和變壓器的接線方式及中性點接地方式有關。一般情況下,零序參數(阻抗)及零序網絡結構與正、負序網絡不一樣。 對于變壓器,零序電抗則與其結構(三個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。當三相變壓器的一側接成三角形或中性點不接地的星形時,從這一側來看,變壓器的零序電抗總是無窮大的。因為不管另一側的接法如何,在這一側加以零序電壓時,總不能把零序電流送入變壓器。所以只有當變壓器的繞組接成星形,并且中性點接地時,從這星形側來看變壓器,零序電抗才是有限的(雖然有時還是很大的)。 對于輸電線路,零序電抗與平行線路的回路數,有無架空地線及地線的導電性能等因素有關。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,架空地線對三相導線起屏蔽作用,使零序磁鏈減少,即使零序電抗減小。 平行架設的兩回三相架空輸電線路中通過方向相同的零序電流時,不僅第一回路的任意兩相對第三相的互感產生助磁作用,而且第二回路的所有三相對第一回路的第三相的互感也產生助磁作用,反過來也一樣.這就使這種線路的零序阻抗進一步增大。
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