电气基础知识讲解.docx

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电气基础知识讲解

第一章.电气基础理论知识

1.什么是正弦交流电？

为什么普遍采用正弦交流电？

答：

正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规律变化，这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流，简称交流。

交流电可以通过变压器变换电压，在远距离输电时，通过升高电压可以减少线路损耗。

而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压，这既有利安全，又能降低对设备的绝缘要求。

此外，交流电动机与直流电动机比较，则具有构造简单，造价低廉，维护简便等优点。

在有些地方需要使用直流电，交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电，所以交流电目前获得了广泛地应用。

2.什么叫有功?

什么叫无功?

答：

在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形式的那部分能量叫有功。

用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。

3. 什么是三相交流电源？

它和单相交流电比有何优点？

答：

由三个频率相同，振幅相等，相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。

它是由三相交流发电机产生的。

日常生活中所用的单相交流电，实际上是由三相交流电的一相提供的，由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。

三相交流电较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。

例如：

制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料，而且构造简单，性能优良，又如，由同样材料所制造的三相电机，其容量比单相电机大50%，在输送同样功率的情况下，三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%，而且电能损耗较单相输电时少。

由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。

4.导体电阻与温度有什么关系？

答：

导体电阻值的大小不但与导体的材料以及它本身的几何尺寸有关，而且还与导体的温度有关。

一般金属导体的电阻值，随温度的升高而增大。

14.什么是相电流、相电压和线电流、线电压？

答：

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。

各相负荷中的电流叫相电流。

各断线中流过的电流叫线电流。

5.避雷器是怎样保护电器设备的？

答：

避雷器是与被保护设备并联的放电器。

正常工作电压作用时，避雷器的内部间隙不会击穿，若是过电压沿导线传来，当出现危及被保护设备绝缘的过电压时，避雷器的内部间隙便被击穿。

击穿电压比被保护设备绝缘的击穿电压低，从而限制了绝缘上的过电压数值。

18.什么是中性点位移现象？

答：

在三相电路中电源电压三相对称的情况下，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，这种现象成为中性点位移现象。

6.什么是电源的星形、三角形连接方式？

答：

（1）电源的星形连接：

将电源的三相绕组的末端X、Y、Z连成一节点，而始端A、B、C分别用导线引出接到负载，这种接线方式叫电源的星形连接方式，或称为Y连接。

三绕组末端所连成的公共点叫做电源的中性点，如果从中性点引出一根导线，叫做中性线或零线。

对称三相电源星形连接时，线电压是相电压的倍，且线电压相位超前有关相电压30°。

（2）电源的三角形连接：

将三相电源的绕组，依次首尾相连接构成的闭合回路，再以首端A、B、C引出导线接至负载，这种接线方式叫做电源的三角形连接，或称为△连接。

 三角形相连接时每相绕组的电压即为供电系统的线电压。

7. 什么叫做线电压、线电流、相电压、相电流？

答：

在三相电路中，线电压为线路上任意两火线之间的电压，用U线表示。

在三相电路中，相电压每相绕组两端的电压，用U相表示。

在三相电路中，流过每相的电流叫相电流，用I相表示。

在三相电路中，流过任意两火线的电流叫线电流，用I线表示。

第二章 配电装置及厂用系统

1.什么叫断路器？

它的作用是什么？

与隔离开关有什么区别？

答：

高压断路器俗称开关，是电力系统中最重要的控制保护设备，它在电网中起两方面的作用：

（1）在正常运行时，根据电网的需要，接通或断开电路的空载电流和负荷电流，这时起控制作用；

（2）当电网发生故障时，高压断路器和保护装置及自动装置相配合，迅速自动地切断故障电流，将故障部分从电网中断开，保证电网无故障部分的安全运行，以减少停电范围，防止事故扩大，这时起保护作用。

断路器与隔离开关的区别是：

（1）断路器装有消弧设备因而可切断负荷电流和故障电流，而隔离开关没有消弧设备，不可用它切断或投入一定容量以上的负荷电流和故障电流。

（2）断路器多为远距离电动控制操作，而隔离开关多为就地手动操作。

继电保护，自动装置等能和断路器配合工作。

2.自动空气开关的原理是什么？

答：

自动空气开关的种类很多，构造各异，但其工作原理是一样的。

它们是由触头系统、灭弧系统、保护装置及传动机构等几部分组成。

触头系统由传动机构的搭钩闭合而接通电源与负荷，使电气设备正常运行。

过流线圈和负载电路串联，欠压线圈和负载电路并联。

正常运行时，过流线圈的磁力不足以吸合其衔铁，欠压线圈的磁力反而吸合其衔铁。

当因故障超过额定负载或短路使电流增大某一数值时，过流线圈立即吸合其衔铁，衔铁带动杠杆把搭钩顶开，使触头打开电路分断。

如由于某种原因使电压降低，欠压线圈吸力减小，衔铁被弹簧拉开，同样带动杠杆把搭钩顶开，使电路分断。

除此以外，还装有热继电器作为过载保护，当负荷过载时，由于双金属片弯曲，同样将搭钩顶开，使触头分断起过载保护作用。

3.常用熔断器的种类及用途有哪些？

保险丝有哪些规格？

答：

常用熔断器的种类很多，按电压等级可分为高压熔断器和低压熔断器；按有无填料可分为有填料式和无填料式；按结构分有螺旋式、插入式、管式以及开敝式、半封闭式和封闭式等；按使用环境可分为户内和户外式；按熔体的更换情况可分易拆换式和不易拆换式等。

低压熔断器的类型：

瓷插式（RC型）；螺旋式（RL型、RLS型）；密封式（RM型）；填料式（RT0型、RS0型）；

低压熔断器的型号含义：

R——“熔“断器；M——“密”封式；L——“螺”旋式；S——快“速”；T——“填”料式；0——设计序号；C——“插”入式。

高压熔断器的类型：

RW2-35型（角型）；RW9-35型；RW4-6-10型；RW5-35型；RW6-110型。

后三种均为跌落式。

户内式有：

RN2、RN1型，均为封闭填料式。

高压熔断器的型号含义：

R——“熔”断器；W——户“外”式；N——户“内”式。

文字后边的2、4等代表设计序号；最后边的6、10、35、110代表额定电压。

熔断器是一种保护电器，它串联在电路中使用，可以用来保护电气装置，防止过载电流和短路电流的损害。

RM系列密封式熔断器，用于交流500伏及直流440伏以下的电力电网或成套配电装置中作短路和连接过载保护。

RC系列插入式熔断器主要用于交流低压电路末端，作为电气设备的短路保护。

RL系列螺旋式熔断器可作为电路中过载保护和短路保护的元件。

RLS型螺旋型快速熔断器，可用作硅整流元件、或控硅整流元件和由该元件组成的成套装置的内部短路保护和过载保护。

RT0系列有填料密封式熔断器，广泛用于供电线路及断流能力较高的场所。

RS0系列快速熔断器主要作为硅整流器、可控硅元件及其成套装置的适中保护。

RW2-35、RW9-35型角型熔断是用来保护电压互感器的。

4. 什么叫隔离开关？

它的作用是什么？

答：

隔离开关是高压开关的一种，俗称刀闸。

因为它没有专门的灭弧装置，所以

不能用它来接通、切断负荷电流和短路电流。

隔离开关的主要用途是：

（1）隔离电源。

用隔离开关将需要检修的电气设备与电源可靠地隔离，以保证检修工作的安全进行。

（2）倒闸操作。

在双母线制的电路中，利用隔离开关将设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上去，即称倒闸操作。

（3）用以接通和切断小电流的电路。

例如用隔离开关可以进行下列操作：

a）断开和接通无故障时电压互感器及避雷器；

b）断开和接通电压为35千伏，长度在10公里以内的空载输电线路；

c）断开和接通电压为10千伏，长度在5公里以内的空载输电线路；

d）断开和接通35千伏、1000瓦（千伏安）及以下和110千伏、3200瓦（千伏安）及以下的空载变压器。

5.允许用隔离开关进行操作的项目有哪些？

答：

在发电厂允许用隔离开关进行的操作：

（1）电压互感器的停、送电操作；

（2）在母联、专用旁路开关不能使用的情况下，允许用刀闸向220、66千伏空载母线充电或切除空载母线，但必须确认母线良好；

（3）在系统无接地状况下投入或切除消弧线圈；

（4）变压器中性点刀闸的投入或切除。

6. 高压厂用系统发生单相接地时有没有什么危害？

为什么规定接时间不允许超过两个小时？

答：

当发生单相接地时，接地点的接电流是两个非故障相对地电容电流的向量和，而且这个接地电流在设计时是不准超过规定的。

因此，发生单相接地时的接地电流对系统的正常运行基本上不受任何影响。

当发生单相接地时，系统线电压的大小和相位差仍维持不变，从而接在线电压上的电气设备的工作，并不因为某一相接地而受到破坏，同时，这种系统中相对地的绝缘水平是根据线电压设计的，虽然无故障相对地电压升高到线电压，对设备的绝缘并不构成危险。

为什么规定接地时间不允许超过两个小时，应从以下两点考虑：

（1）电压互感器不符合制造标准不允许长期接地运行。

（2）同时发生两相接地将造成相间短路。

鉴于以上两种原因，必须对单相接地运行时间有个限制，规定不超过2小时。

7. 6KV厂用电源备用分支联锁开关BK作用？

答：

在BK投入时：

（1）工作电源断开，备用分支联投；

（2）保证工作电源在低电压时跳闸；

（3）保证工作电源跳开后，备用分支电源联投到故障母线时将过电流保护时限短接，实现零秒跳闸起到后加速的作用；

（4）能够保证6KV厂用电机低电压跳闸。

8. 断路器的灭弧方法有那几种？

答：

断路器的灭弧方式大体分为：

（1）横吹灭弧式。

（2）纵吹灭弧式。

（3）纵横吹灭弧式。

（4）去离子栅灭弧式。

9. 禁止用刀闸进行那些操作

答：

（1）带负荷拉合刀闸。

（2）拉合320KVA及以上的变压器充电电流。

（3）拉合6KV以下系统解列后两端电压差大于3℅的环流。

（4）雷雨天气拉合避雷器。

10.  过电压按产生原因可分几类，有何危害？

答：

（1）外过电压（又称大气过电压）：

直击雷过电压、感应雷过电压。

（2）内过电压：

工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

 数值较高的过电压，可以使设备绝缘弱点处发生击穿和闪络从而破坏系统的正常运行。

11.高压厂用母线低电压保护基本要求是什么？

答：

（1）当电压互感器一次侧或二次侧断线时，保护装置不应误动，只发信号，但在电压回路断线期间，若母线真正失去电压（或电压下降至规定值）。

保护装置应能正确动作。

（2）当电压互感器一次侧隔离开关因操作被断开时，保护装置不应误动。

（3）0.5秒和9秒的低电压保护的动作电压应分别整定。

 （4）接线中应采用能长期承受电压的时间继电器。

12. 断路器的拒动的原因有哪些?

答：

（1）直流回路断线。

（2）操作电压过低。

（3）转换接点接触不良。

（4）跳、合闸部分机械连杆有缺陷。

（5）220KV开关液压异常。

（6）220KVSF6开关气体压力低闭锁。

（7）同期或同期闭锁回路故障。

（8）保护投入不正确。

13. 倒闸操作中应重点防止哪些误操作事故？

答：

（1）误拉、误合断路器或隔离开关。

2、带负荷拉、合隔离开关。

3、带电挂接地线或带电合接地刀闸。

4、带接地线或接地刀闸合闸。

5非同期并列。

 除以上5点外，防止操作人员高空坠落、误入带电间隔、误登带电架构、避免人身触电，也是倒闸操作中须注意的重点。

14. 快速熔断器熔断后怎样处理?

答：

快速熔断器熔断后应作以下处理：

（1）快速熔断器熔断后，首先检查有关的直流回路有无短路现象。

无故障或排除故障后，更换熔断器试投硅整流器。

（2）若熔断器熔断同时硅元件亦有击穿，应检查熔丝的电流规格是否符合规定，装配合适的熔断器后试投硅整流器。

 （3）设备与回路均正常时，熔断器的熔断一般是因为多次的合闸电流冲击而造成的，此时，只要更换同容量的熔断器即可。

15. 发电厂全厂停电事故处理的基本原则是什么?

答：

全厂停电事故发生后,运行人员应该立即进行事故处理,并遵循下列基本原则：

（1）从速限制发电厂内部的事故发展，消除事故根源并解除对人身和设备的威胁。

（2）优先恢复厂用电系统的供电。

（3）尽量使失去电源的重要辅机首先恢复供电。

 （4）应迅速积极与调度员联系，尽快恢复电源，安排机组重新启动。

16.  电气事故处理的一般程序是什么?

答：

（1）根据信号、表计指示、继电保护动作情况及现场的外部象征，正确判断事故的性质。

（2）当事故对人身和设备造成严重威胁时，迅速解除；当发生火灾事故时，应通知消防人员，并进行必要的现场配合。

 （3）迅速切除故障点（包括继电保护未动作者应手动执行）。

 （4）优先调整和处理厂用电源的正常供电，同时对未直接受到事故影响的系统和机组及时调节，例如锅炉气压的调节，保护的切换，小系统频率及电压的调整等。

 （5）对继电保护的动作情况和其它信号进行详细检查和分析，并对事故现场进行检查，以便进一步判断故障的性质和确定处理程序。

 （6）进行针对性处理，逐步恢复设备运行。

但应优先考虑重要用户供电的恢复，对故障设备应进行隔绝操作，并通知检修人员。

 （7）恢复正常运行方式和设备的正常运行工况。

 （8）进行妥善处理：

包括事故情况及处理过程的记录，断路器故障跳闸的记录，继电保护动作情况的记录，低电压释放，设备的复置及直流系统电压的调节等。

17.  高压厂用系统一般采用何种接地方式？

有何特点？

答：

高压厂用系统一般采用中性点不接地方式，其主要特点是：

（1）发生单相接地故障时，流过故障点的电流为电容性电流。

（2）当厂用电（具有电气连系的）系统的单相接地电容电流小于10A时，允许继续运行2小时，为处理故障赢得了时间。

（3）当厂用电系统单相接地电容电流大于10A时，接地电弧不能自动消除，将产生较高的电弧接地过电压（可达额定相电压的3.5~3倍），并易发展为多相短路。

接地保护应动作于跳闸，中断对厂用设备的供电。

（4）实现有选择性的接地保护比较困难，需要采用灵敏的零序方向保护。

（5）无须中性接地装置。

18.  低压厂用系统一般采用何种接地方式？

有何特点？

答：

低压厂用系统一般直接接地方式，其主要特点是单相接地时：

（1）中性点不发生位移，防止相电压出现不对称和超过380V。

（2）保护装置应立即动作于跳闸。

（3）对于采用熔断器保护的电动机，由于熔断器一相熔断，电动机会因两相运行而烧毁。

（4）为了获得足够的灵敏度，又要躲开电动机的启动电流，往往不能利用自动开关的过流瞬动脱扣器，必须加装零序电流互感器组成的单相接地保护。

（5）对于熔断器保护的电动机，为了满足馈线电缆末端单相接地短路电流大于熔断器额定电流的4

倍，常需要加大电缆截面或改用四芯电缆，甚至采用自动开关作保护电器。

（6）正常运行时动力、照明、检修网络可以共用。

19.  在中性点不接地系统中为何要安装绝缘监察装置？

答：

在中性点不接地系统中，当发生单相接地时由于非接地相对地电压升高，极有可能有发生第二点接地，即形成两点接地短路，尤其是发生电弧性间歇接地而引起网络过电压。

因此要及时发现单相接地情况，既必须装设绝缘监察装置检查判别接地情况，并及时处理。

20.  熔断器的作用及有何特点？

答：

熔断器是最简单的一种保护电器，它串联于电路中，是借容体电流超过限定值而融化、分断电路的一种用于过载和短路保护的电器熔断器最大特点是结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉。

由于可靠性高，故广泛使用在低压（1000V）系统中。

在35KV及以下的高压系统中，则广泛用于保护电压互感器和小容量电器设备，在短路容量较小的电路中，熔断器配合负荷开关可以代替昂贵的高压熔断器。

21.  什么叫做断路器的额定电流、额定电压？

答：

断路器的额定电压系指铭牌上所标注的电压，断路器应能长期在超过此电压10～15％的电压下工作，但不得超过断路器的最高允许电压。

断路器的额定电流系指正常运行时，断路器允许的最大工作电流。

22.  什么叫断路器的开断电流及开断容量？

答：

开断电流是指在限定电压下，断路器无损地开断的最大电流。

开断容量是指

断路器无损地开断的最大容量。

23.  低电压运行又什么危害？

答：

（1）烧毁电动机。

电压过低超过10％，将使电动机电流增大，线圈温度升高严重时甚至烧损电动机。

（2）灯发暗。

电压降低5%，普通电灯的照度下降18％；电压降低10%，照度下降35％；电压降低20％，则日光灯不能启动。

（3）增大线损。

在输送一定电力时，电压降低，电流相应增大，引起线损增大。

（4）降低电力系统的稳定性。

由于电压降低，相应降低线路输送极限容量，因而降低了稳定性，电压过低可能发生电压崩溃事故。

（5）发电机出力降低。

如果电压降低超过5％时，则发电机出力也要相应降低。

（6）电压降低，还会降低送、变电设备能力。

24.  按照触及带电体的方式，有哪三种触电情况？

答：

（1）单相触电：

是指人体在地面或其他接地体上，人体的一部分触及到一相带电体的触电。

（2）两相触电：

是指人体的两个部位同时触及两相带电体的触电。

此时加于人体的电压比较高，所以对人的危害性甚大。

（3）跨步电压触电：

在电气设备对地绝缘损坏之处，或在带电设备发生接地故障之处，就有电流流入地下，电流在接地点周围土壤中产生电压降，当人体走进接地点附近时，两脚之间便承受电压，于是人就遭到跨步电压而触电。

25.  什么叫保护接地和保护接零？

答：

保护接地是指把电气设备金属外壳、框架等通过接地装置与大地可靠的接地。

在电源中性点不接地系统中，它是保护人身安全的重要措施。

保护接零是在电源中性点接地的系统中，把电气设备的金属外壳、框架等与中性点引出的中线相连接，同时也是保护人身安全的重要措施。

26.  为什么摇测电缆绝缘前，先要对电缆进行放电？

答：

因为电缆线路相当于一个电容器，电缆运行时被充电，电缆停电后，电缆芯上积聚的电荷短时间内不能完全释放，此时若用手触及，则会使人触电，若接摇表，会使摇表损坏。

所以摇测绝缘前，要先对地放电。

27.  运行中电力电缆的温度和工作电压有哪些规定？

答：

电缆在运行中，由于电流在导体电阻中所产生的损耗、介质绝缘的损耗、铅皮及钢甲受磁感应作用产生的涡流损耗，使电缆发热温度升高。

当超过一定数值后，破坏绝缘。

一般以电缆外皮温度为准：

6KV电缆不得高于50℃；380V电缆不得高于65℃。

28.  什么叫电气设备的倒闸操作？

答：

当电气设备检修或故障时，运行人员须将电气设备停电并布置安全措施，使检修人员能够安全地将设备检修完毕，这种将电气设备由一种状态转换为另一种状态时，需要进行的一系列操作就称为电气设备的倒闸操作。

第三章变压器

1.  保护间隙的工作原理是什么？

答：

在正常情况下，保护间隙对地是绝缘的。

当线路遭受雷击时，就会在线路上产生一个正常绝缘所不能承受的过电压。

由于保护间隙的绝缘距离低于线路的绝缘水平，在过电压作用下，首先被击穿放电，将大量的雷电流泄入大地，使过电压大幅度下降，从而保护了线路上的绝缘子和电气设备的绝缘不致发生闪络或击穿，这就是保护间隙的工作原理。

2.  什么叫电压互感器、电流互感器？

它们有什么作用？

答：

为了监视和控制设备的运行情况，统计和分析生产指标，计量电量，保证发电厂和变电所的安全经济运行和电能的质量，故发电厂和变电所需要装设测量仪表、继电保护装置和各种自动装置等。

但这些仪表和装置不可能直接接到大电流、高电压的母线和电气设备上，否则不仅将使这些装置做的很大，而且会危及人身安全，为此需要装设电压互感器和电流互感器。

电压互感器是用来测量电网高电压的特殊变压器，它能将高电压按规定比例转换为较低的电压后，再连接到仪表上去测量。

电压互感器，原边电压无论是多少伏，而副边电压一般均规定为100伏，以供给电压表、功率表及千瓦小时表和继电器的电压线圈所需要的电压。

把大电流按规定比例转换为小电流的电气设备，称为电流互感器。

电流互感器副边的电流一般规定为5安或1安，以供给电流表、功率表、千瓦小时表和继电器的电流线圈电流。

3.  电压互感器与变压器有何不同？

答：

电压互感器实际上就是一种降压变压器。

它的一次线圈匝数很多，二次线圈匝数很少，一次侧并联地接在电力系统中，二次侧可并接仪表、装置、继电器的电压线圈等负载，由于这些负载的阻抗很大，通过的电流很小，因此，电压互感器的工作状态相当于变压器的空载情况。

电压互感器的变比采用铭牌上标的一、二次额定电压的比值，用分数形式表达，分子为一次额定电压，分母为二次额定电压。

一次线圈的额定电压与所接系统的额定电压相同。

二次线圈额定电压采用100伏、100/伏或100/3伏。

电压互感器和普通变压器在原理上的主要区别：

可以说，电压互感器是一次侧作用着一个恒压源，它不受互感器二次负荷的影响，不像变压器通过大电力负荷时会影响电压，当然这和电压互感器吸取功率很微小有关。

由于接在电压互感器二次侧的电压线圈阻抗很大，使互感器老是处于像变压器的空载状态，二次电压基本上等于二次电势值，且决定于恒定的一电压值。

因此，电压互感器用来辅助测量电压，不致因二次侧接上几个电压表就使电压降低。

不过这个结论只适用于一定范围，即在准确度所允许的负载范围内，如果电压互感器的二次负载增大到超过该范围，实际上也会影响二次电压，使测量误差增大。

4.  电压互感器二次侧为什么必须接地？

答：

电压互感器原边接的是高电压，副边为低电压，并连接着保护和表计，工作人员又要经常和保护、表计接触，如果万一绝缘损坏，使高电压串入低电压回路就可能对二次回路工作的继电保护人员和运行人员造成人身威胁，另外二次回路绝缘水平低，若没有接地点也会被击穿损坏绝缘，损坏表计和继电器，为了保证人身和设备的安全，电压互感器二次侧必须接地。

5.  电压互感器二次侧为什么不许短路？

答：

电压互感器在运行中二次侧是不允许短路的。

我们知道在正常运行时电压互感器原边与电网电压相连，它的副边接负载即仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，所以电压互感器的工作状态接近变压器的空载情况。

如果电压互感器二次侧发生短路，其阻抗减少，只剩副线圈的内阻，这样在副线圈中将产生大电流，导致电压互感器烧毁。

在电压互感器一、二次侧接有熔断器的则会使熔断器熔断，表计和保护失灵。

6.  运行电压高或低对变压器有何影响？

答：

若加于变压器的电压低于额定值，对变压器寿命不会有任何不良影响，但将影响变压器容量不能充分利用。

若加于变压器的电压高于额定值，对变压器是有不良影响的。

当外加电压增大时，铁芯的饱和程度增加，使电压和磁通的波形发生严重的畸变，且使变压器的空载电流大增