热电厂电气基础知识Word文档下载推荐.docx
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4．感应电动机是怎样转起来的？
5．感应电动机运行时，有几种损耗？
6．什么是控制电机？
它有什么用途？
7．为什么处于备用中的电动机应定期测量绝缘电阻？
8．异步电动机发生振动和噪声是由什么原因引起的？
9．电动机在什么情况下应测定绝缘？
10．启动电动机时应注意什么？
11．运行中的电动机遇到哪些情况时应立即停用？
12．电动机允许联系处理的异常有哪些？
13．规程规定电动机的运行电压可以偏离额定值－5％或＋10％而不改变其额
14．什么叫电动机的自启动？
15．电动机启动前应做哪些准备工作？
检查哪些项目？
16．单相异步电动机是怎样转起来的？
17．感应电动机在什么情况下会出现过电压？
18．电磁调速异步电动机是由哪几部分组成的？
四配电装置基础知识
1．什么是配电装置？
2．配电装置如何分类？
3．屋内配电装置的特点是什么？
4．屋外配电装置的特点是什么？
5．成套配电装置的特点是什么？
6．配电装置应满足哪些要求？
7．配电装置的最小安全净距是如何确定的？
8．发电厂和变电所6～10kV屋内配电装置布置型式有几种？
有何优缺点？
9．屋内配电装置中的母线是如何布置的？
10．屋内配电装置中的隔离开关是如何布置的？
11．屋内配电装置中的断路器及其操动机构是如何布置的？
12．屋内配电装置中的互感器和避雷器是如何布置的？
13．屋内配电装置中的电抗器是如何布置的？
14．配电室的通道、出口及采光通风是如何布置的？
15．电缆隧道及电缆沟是如何布置的？
16．屋外配电装置分为哪几种类型？
17．屋外配电装置的母线及构架是如何布置的？
18．屋外配电装置的电力变压器是如何布置的？
19．屋外配电装置的电气设备是如何布置的？
20．屋外配电装置中的电缆沟和通道如何布置？
21．成套配电装置是如何分类的？
22．低压配电屏（柜）的结构和特点是怎样的？
23．高压开关柜的结构分为哪两种形式？
由哪几部分组成？
有何特点？
24．SF6全封闭式组合电器由哪些元件组成？
25．发电机与配电装置（或变压器）的连接方式有几种？
各有何特点？
电气设备基础知识
1．同步发电机的“同步”是什么意思？
答：
发电机带负荷后，定子电流产生的磁场与转子以同方向、同速度旋转，称“同步”。
2．同步发电机的转速、频率、磁极对数之间的关系是怎样的？
转速、频率、磁极对数之间的关系表达式为n=60f/p，其中n为转速，f为频率，p为磁极对数。
3．发电机铭牌上标示的型号、容量、电压、电流、温升、功率因数是什么意思？
⑴型号：
表示该台发电机的类型和特点，一般用拼音头一个字母来表示。
国产机主要有空冷汽轮发电机、氢外冷汽轮发电机、氢内冷汽轮发电机、双水内冷汽轮发电机、水－氢－氢汽轮发电机。
如：
空冷汽轮发电机QF系列，QF－6－2，其型号意义为，Q－汽轮，F－发电机，6－功率（MW），2－磁极对数。
⑵额定容量：
指该台发电机长期安全运行的最大允许输出功率。
⑶额定电压：
指该台发电机长期安全工作的最高电压。
发电机的额定电压指的是线电压。
⑷额定电流：
指该台发电机正常连续运行的最大工作电流。
⑸额定温升：
指该台发电机某部分的允许最高温度与冷却介质额定入口温度的差值。
⑹额定功率因数：
指额定有功功率和额定视在功率的比值。
4．同步发电机是如何发出三相正弦交流电的？
发电机的转子由原动机带动旋转，当转子绕组通入励磁电流后，转子就会产生一个旋转磁场，它和静止的定子绕组间形成相对运动，相当于定子绕组在不断地切割磁力线，于是在定子绕组中就会感应出电动势来。
由于在制造时已使转子磁场磁通密度的大小沿磁极极面的周向分布为接近正弦波形，转子不停的旋转，故定子三相绕组每一相的感应电动势随时间变化的波形就和磁通密度在气隙中沿圆周分布的空间波形相似，而定子三相绕组又是沿铁芯内圆各相隔120°
电角度布置的，所以定子三相绕组感应电动势的波形就形成为相差各为120°
的正弦波形。
5．发电机一般为什么都接成星形接线？
发电机的电动势随时间变化的波形决定于气隙中磁通密度沿空间分布的形状，在实际的电机结构中，不可能使磁通密度沿空间的分布完全做到正弦分布，只能说是接近于正弦分布，所以磁通势中就有高次谐波，电动势中也就有高次谐波。
在高次谐波中，三次谐波占主要成分，其特点是A、B、C三相电动势中三个三次谐波电动势是同相的，如果将发电机接成三角形接线的话，那么在三角形接线中的三个三次谐波电动势则可相加，三次谐波的电流就能流通，这个电流就会产生额外损耗并使发电机的绕组发热，而在星形接线中，因为三次谐波电动势都同时指向中性点或背向中性点，三次谐波电流构不成回路，不能流通，而三次谐波电动势虽然在相电势中存在，但在线电势中并不存在，因为它们相互抵消了，所以发电机一般都接成星形接线。
6．什么叫有功？
在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形式（如光、热、机械能等）的那部分能量叫有功；
转换的平均功率叫有功功率。
用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功；
交换的最大功率叫无功功率。
7．有功功率、无功功率、视在功率之间的关系是什么？
有功功率P、无功功率Q、视在功率S各自的公式如下：
P＝Scosφ＝UIcosφ
Q＝Ssinφ＝UIsinφ
S＝UI（U、I指电压、电流有效值）
有功功率P、无功功率Q、视在功率S三者之间的关系：
S＝
同步发电机都是三相的，在计算三相功率时应注意所用的是相电压、相电流还是线电压、线电流。
用相电压、相电流表示时，表达式如下:
S＝3UphIph
P＝3UphIphcosφ
Q＝3UphIphsinφ
用线电压、线电流表示时，表达式如下：
S＝
UlIl
P＝
UlIlcosφ
Q＝
UlIlsinφ
8．什么叫同步发电机的迟相运行？
同步发电机既发有功功率又发无功功率的运行状态叫同步发电机的迟相运行；
同步发电机发出有功功率吸收无功功率的运行状态叫同步发电机的进相运行。
9．汽轮发电机定子、转子分别由哪几部分构成？
汽轮发电机定子结构主要包括机座、定子铁芯、端盖、定子绕组、冷却器等。
汽轮发电机转子主要由转子铁芯、转子绕组、护环以及滑环、风扇等部件组成。
变压器可按下列方法分类：
（1）按相数分：
单相变压器、三相变压器和多相变压器。
（2）按结构分：
双绕组变压器、三绕组变压器及自耦变压器。
（3）按冷却条件分：
油浸变压器（包括油浸自然风冷、强油循环风冷、强油循环水冷）、干式变压器、充气式变压器。
（4）按调压方式分：
有载调压变压器、无励磁（无载）调压变压器。
（5）按中性点绝缘水平分：
全绝缘变压器、分级绝缘变压器。
（6）按铁芯型式分：
壳式变压器、芯式变压器。
（7）按导线材料分：
铜线变压器、铝线变压器。
（8）按用途和功能分：
电力变压器（包括升压变压器、降压变压器、联络变压器）、试验变压器、测量变压器（电压互感器、电流互感器）、调压器、其他用途变压器（包括整流变压器、电炉变压器、电焊变压器、控制用变压器、冲击变压器）。
答:
变压器由一次绕组、二次绕组和铁芯组成。
当一次绕组加上交流电压时，则一次绕组中产生电流，铁芯中产生交变磁通。
交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势，一次、二次侧的感应电动势之比等于一次、二次侧匝数之比。
当二次侧接上负载时，二次侧电流也产生磁通势，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加电流，使磁势达到平衡，这样，一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。
接负载后，若忽略内阻抗压降，则绕组端电压与感应电动势相等，一次、二次侧的电压之比也等于一次、二次侧绕组匝数之比。
一次、二次侧绕组匝数不同时，一次、二次侧电压也不同，这就是变压器的基本原理。
变压器是电力系统中重要的电气设备之一，起到传递电能的作用。
在从发电厂到用户传输电能的过程中，变压器起着升高或降低电压的作用。
变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接电源，二次绕组开路的工作状况。
当一次绕组接上交流电压时，一次绕组中便有电流流过，这个电流称为变压器的空载电流。
空载电流流过一次绕组，便产生空载时的磁场。
在这个磁场（主磁场，即同时交链一、二次绕组的磁场）的作用下，一、二次绕组中便感应出电动势。
变压器空载运行时，虽然二次侧没有功率输出，但一次侧仍要从电网吸取一部分有功功率来补偿由于磁通饱和在铁芯内引起的铁耗即磁滞损耗和涡流损耗。
磁滞损耗的大小取决于电源的频率和铁芯材料磁滞回线的面积，涡流损耗与最大磁通密度和频率的平方成正比。
另外还有铜耗，由一次绕组流过空载电流引起。
对于不同容量的变压器，空载电流和空载损耗的大小是不同的。
变压器在运行中的负荷是经常变化的，即负荷曲线有高峰和低谷。
当它过负荷运行时，绝缘寿命损失降增加；
而轻负荷运行时绝缘寿命损失降减少，因此可以互相补偿。
变压器在运行中冷却介质的温度也是变化的。
在夏季由于油温升高，变压器带额定负荷时的绝缘寿命损失将增加；
而在冬季油温降低，变压器带额定负荷时的绝缘寿命损失将减少，因此也可以互相补偿。
变压器的正常过负荷能力，是指在上述的两种补偿后，不以牺牲变压器的正常使用寿命为前提的过负荷。
表示变压器油电气性能好坏的主要参数有绝缘强度、介质损失和体积电阻率。
因为变压器运行温度越高，绝缘老化越快，这不仅影响使用寿命，而且还因绝缘变脆而碎裂，使绕组失去绝缘层的保护。
另外温度越高绝缘材料的绝缘强度就越低，很容易被高电压击穿造成故障。
因此，变压器运行时，不能超过允许温度。
当周围空气温度下降很多时，变压器的外壳散热能力将大大增加，而变压器内部的散热能力却提高很少。
因此当变压器带大负荷或超负荷运行时，尽管变压器上层油温尚未超过规定值，但温升却很高，绕组会有过热现象。
因此，变压器运行要规定允许温升。
当运行电压超过额定电压值时，变压器铁芯饱和程度增加，空载电流增大，电压波形中高次谐波成分增大。
超过额定电压过高会引起电压和磁通的波形发生严重畸变。
当运行电压低于额定电压值时，对变压器本身没有影响，但低于额定电压值过多时，将影响供电质量。
有载分接开关是在不切断负荷电流的条件下，切换分接头来实现调压的装置。
因此，在切换瞬间需同时连接两个分接头。
分接头间有一个级电压被短路后，将有一个很大的环流，在切换时必须接入一个过渡电路，通常是接入电阻。
其阻值应能把环流限制在允许的范围内。
因此，有载分接开关的基本原理概括起来就是采用过渡电阻限制环流，达到切换分接头而不切断负荷电流的目的。
变压器正常运行时，气体继电器充满油，轻瓦斯的浮筒（或开口杯）浮起，重瓦斯的档板由于弹簧的反作用力处在非动作状态。
轻瓦斯和重瓦斯触点均处在断开位置。
当变压器内部发生故障或油面下降时，由于气体的排挤使浮筒（或开口杯）下沉，带动轻瓦斯触点接通发出信号。
当变压器内部发生严重故障时，被分解的绝缘油及其它有机物固体产生大量的气体，加之热油膨胀，变压器内部压力突增，迫使油向油枕方向流动，以很大的流速冲击档板，档板带动触点接通，使重瓦斯动作，将电源断开。
压力式温度计是测量变压器顶层油温的仪表。
它具有两对触点，可用来启停风机，或发出温度过高的信号。
其结构是由测温包、测量机构以及连接它们的毛细管所组成。
电动机铭牌上主要有：
额定功率、额定电压、额定电流、额定转数、相数、型号、绝缘等级、工作方式、允许温升、功率因数、质量、出厂日期等。
异步电动机由以下几部分组成：
（1）定子部分：
机座、定子绕组、定子铁芯。
（2）转子部分：
转子铁芯、转子绕组、风扇、轴承。
（3）其他部分：
端盖、接线盒等。
异步电动机按结构的不同主要分为鼠笼式电动机和绕线式电动机两大类。
二者定子结构相同，但转子结构不同。
绕线式电动机的转子绕组是三相对称绕组；
鼠笼式电动机的转子绕组则是多相对称绕组，这种绕组的相数等于每对极下的槽数，极数和定子绕组的极数相同。
感应电动机的转动原理：
当三相定子绕组通入三相对称交流电时，产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场在定子内膛转动，其磁力线切割转子上的导线，在转子导线中感应出电流。
由于定子磁场与转子电流相互作用产生电磁力矩，于是，定子旋转磁场就拖着具有载流导线的转子转动起来。
感应电动机运行时，有三种损耗：
（1）定子和转子绕组中的铜损。
（2）定子和转子绕组中的铁损。
（3）摩擦和通风阻力损耗。
在自动控制系统中，作为测量和检测放大元件、执行元件及计算元件的旋转电机统称为控制电机。
控制电机主要用于发电厂中自动控制、自动调节系统、遥控遥测系统、自动监视系统、自动仪表和自动记录装置等。
绝缘的好坏可以用绝缘电阻的大小来表明。
测量绝缘电阻能发现绝缘是否严重受潮和脏污，以及是否存在贯穿性导电通路。
备用电动机经常处于停运状态，温度较运转的电动机为低，容易吸收空气中的水汽而受潮。
为了在紧急情况下能投入正常运转，监视备用电动机的绝缘情况很有必要，因此要求定期测量绝缘电阻。
异步电动机发生振动和噪声有电磁和机械两方面的原因。
（1）在电磁方面的原因有：
接线错误，如一相接反或各并联电路的绕组有匝数不等的情况等。
绕组短路。
多路绕组中，个别支路断路。
转子断条，铁芯硅钢片松动。
三相电压不对称，磁路不对称等。
（2）在机械方面的原因有：
电动机与带动机械的轴心不在一条直线上（中心找的不正或靠背轮垫圈松动等）。
转子偏心或定子槽楔凸出，使之扫膛。
轴承缺油、滚珠损坏、轴承和轴承套摩擦、轴瓦位移。
基础固定不牢。
转子风扇叶损坏或平衡破坏。
所带的机械振动引起等。
电动机在下列情况下应测绝缘：
（1）安装、检修后，送电前。
（2）停运15天以上者，环境条件较差（如潮湿、多尘等）者停运10天及以上，备用状态电机进入蒸汽或漏水者。
（3）发生故障之后。
（4）浇水进汽受潮之后。
应注意下列各项：
（1）如果接通电源开关，电动机转子不动，应立即拉闸，查明原因并消除故障后，才允许重新启动。
（2）接通电源开关后，电动机发出异常响声，应立即拉闸，检查电动机的传动装置及熔断器等。
（3）接通电源开关后，应监视电动机的启动时间和电流表的变化。
如启动时间过长或电流表迟迟不返回，应立即拉闸，进行检查。
（4）启动时发现电动机冒火或启动后振动过大，应立即拉闸，进行检查。
（5）在正常情况下，厂用电动机允许在冷态下启动两次，每次间隔时间不得少于5min；
在热态下启动一次。
只有在处理故障时，以及启动时间不超过2～3s的电动机，可以多启动一次。
遇有下列情况时，应立即停用：
（1）遇有危及人身安全的机械、电气故障时。
（2）电动机所带动的机械损坏至危险程度时。
（3）电动机或其启动、调节装置起火并燃烧时。
（4）电动机发生强烈振动和轴向窜动或定子、转子摩擦。
（5）电动机的电源电缆、接线盒内有明显的短路或损坏的危险时。
（6）电动机外壳温度急剧上升，超过规定值，并继续上升时。
电动机允许联系处理的异常有：
（1）电动机有不正常的声音或焦味。
（2）电动机内或启动调节装置内出现火花。
（3）电动机定子电流不正常的升高、过负荷时。
（4）电动机出现振动，比正常振动时有增大，但未超过规定值。
（5）轴承、铁芯线圈温度比往常有升高，但未超过规定值。
13．规程规定电动机的运行电压可以偏离额定值－5％或＋10％而不改变其额定出力，为什么电压偏高的允许范围较大？
原因有以下两点：
（1）电压偏高运行对电动机来说比电压偏低所处条件要好，造成不利的影响少。
下面以具体数据作简单比较：
电压偏低时，电压降低10％，力矩下降19％，转差增大27.5％，转子电流增加14％，定子电流增大10％左右。
因此，定子、转子电流都增加而使损耗增加，同时转速降低又使冷却条件变坏，这样会使电动机温升增高，此外，由于力矩减小，又使启动和自启动条件变坏。
电压偏高时，电压增高10%,力矩增加21％，转差减少20％，转子电流降低18％，定子电流也降低10％左右。
虽然电压增高使磁通增多从而铁损增加，温度升高，对定子绕组温度是有影响的，可是由于定子电流降低又使定子绕组温度降低，根据分析，铁芯温度升高对定子绕组温度升高的影响要比定子电流减小引起的温降要小一些，因此，总的趋势是使温度降低一些。
至于铁芯本身温度升高一点，对电动机并没有什么危害。
电压升高引起力矩的增加，则极大的改善了启动和自启动的条件。
从绝缘的角度来说，提高10％的电压，不会又什么危害，因为绝缘的电气强度都有一定的裕度。
（2）采用电压偏离范围较大的规定，对于运行来说，比较易于满足要求，可能因此就可避免采用有载调压的厂用变压器。
不然，范围规定的小，即使设计上不采用有载调压厂用变压器，也要要求运行人员频繁地调整发电机电压或主变压器的分接头，使工作量大，出现故障的机会增加。
感应电动机因某些原因，如所在系统短路、切换到备用电源等，造成外加电压短时消失或降低，致使转速降低，而当电压恢复后转速又恢复正常，这就叫电动机的自启动。
电动机启动前，值班人员应做如下准备工作：
（1）工作票已全部终结，拆除全部安全措施。
（2）做好电动机断路器的拉、合闸试验以及继电器保护和联动试验。
（3）测量电动机绝缘电阻应合格。
（4）做好各方面的检查：
电动机外壳接地线应完整，定子、转子、启动装置、引出线等设备应正常，绕线式电动机滑环、电刷等均完好，各保护装置完好且投入，滑动轴承润滑油的油位、油色正常，配有油泵的电动机油泵电源送上，冷却器投入。
由于单相异步电动机的定子绕组仅有一相，接通单相交流电源后，将产生一个脉振磁场，转子静止时，转子上合成转矩为零，不能产生启动转矩，电动机便不能自行启动。
为此，在定子铁芯上再安放一个启动绕组，它和工作绕组在空间相距90°
电角度，启动绕组与电容串联后和工作绕组一起并联在电网上，选择合适的电容使启动绕组中的电流超前工作绕组中的电流90°
，并且产生的磁势相等，就会在电动机气隙中形成一个旋转的磁场而产生启动转矩，于是电动机就转动起来。
感应电动机出现过电压一般有以下两种情况：
第一种是电感性负载的拉闸过电压，发生在电动机断路器拉闸的瞬间。
产生这种过电压的原因是电感线圈中的电流在自然通过零点之前被强迫截断，使其产生的磁通突变，因而产生过电压。
如在电动机启动过程还没结束的情况下拉闸，产生的过电压幅值更大。
第二种过电压是电动机启动时产生的过电压。
对于高压电机，如果其转子开路，则在启动合闸瞬间，由于磁通突变，也可能产生过电压。
为了避免这种过电压，必须注意在合闸时转子应处于闭路状态。
电磁调速异步电动机又叫滑差电动机，是一种交流无级调速电动机，可进行较广范围的平滑调速。
它是由三相鼠笼式异步电动机、电磁转差离合器和测速发电机组成。
发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器、载流导体和辅助设备，按照一定要求建造而成的用来接受和分配电能的电工建筑物，成为配电装置。
配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。
按其组装方式，又可分为两类：
由电气设备在现场组装的配电装置，称为装配式配电装置；
若在制造厂预先将开关电器、互感器等安装成套，然后运至安装地点，称为成套配电装置。
屋内配电装置的特点如下：
⑴．由于允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积小。
⑵．维修、巡检和操作在室内进行，不受气候影响。
⑶．外界污秽空气对电气设备的影响较小，可减少维护工作量。
⑷．房屋建筑投资较大。
屋外配电装置的特点如下：
⑴．土建工程量和费用较小，建设周期短。
⑵．扩建比较方便。
⑶．相邻设备之间距离较大，便于带电作业。
⑷．占地面积大。
⑸．受外界空气影响较大，设备运行条件较差，需要加强绝缘。
⑹．外界气象变化对设备维修和操作有影响。
成套配电装置的特点如下：
⑴．电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小。
⑵．所有电器元件已在工厂组装成一体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁。
⑶．运行可靠性高，维护方便。
⑷．耗用钢材较多，造价较高。
配电装置应满足以下基本要求：
⑴．配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策。
⑵．保证运行可靠，按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置
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