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江苏三新电工类专业知识
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编辑于2024-01-05 09:15:13- 专业知识
- 江苏三新
- 电工类
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专业知识
电工基础
1电力系统基本概念
组成
电力系统
组成
由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统
注
变电站也可以分配电能，但配电站只能接受并分配电能
电力网
输电网
配电网
供配电原则
电源
取自电力系统
企业自发自用系统
电压等级越高，供电可靠性要求越高
动力系统
基本参量
总装机容量
发电机有功功率的总和
包括故障和检修的所有机组
故障和检修的机组不属于冷备用
电源容量
具有正常发电（有功功率）能力的容量
不包括故障和检修的机组
区分
发电负荷
电力系统的综合供电负荷+厂用电
供电负荷
电力系统的综合供电负荷+网络损耗
区分单位
有功功率
W
无功功率
Var
视在功率
VA
年发电量（W）
全年实际发出的电能总和
最大负荷
在一定时间内总有功功率负荷的最大值
日负荷曲线
年最大负荷
最大负荷利用小时数
接线方式
有备用
双回路
双回路放射式
特点
从母线上引出一路专线，直接接配电变电所配电
不接其他负荷
各配电所无联系
不受其他用户干扰
适用于一级负荷
双回路干线式
只要线路上任一段发生故障，线路上变电所都会断电
双回路链式
接在同一个母线上
环式
闭环设计，开环运行
双电源
接在两个不同的母线上
无备
单回路放射式
干线式
链式网络
运行的基本要求
保证运行的可靠
保证电能的良好质量
电能质量的指标
电压质量
标准
35kv以上电压等级电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10％
10kv以下偏差为±7％
220v误差为-10％~7％
电压等级越高，电压质量要求越高
影响电压偏差增大的因素
导线
供电距离超过合理的供电半径
供电导线截面选择不当，电压损失过大
功率因数
用电功率因数过低，无功电流大
负荷
电压过负荷运行
冲击负荷、非对称性负荷的影响
三相电压不平衡（存在负序分量）
影响变压器运行，增加损耗还会发热
增加线路损耗
频率质量
小系统±0.2Hz
大系统±0.5Hz
波形质量
谐波
谐波是由于分线性负载所致
保证系统运行的经济性（满足前两个的前提下）
指标
燃料消耗率
每生产一度电所消耗的标准煤重
厂用电率
单位时间厂用变压器损耗电量与发电量的百分数
网损率
减小对环境的不利影响
电压等级
额定电压
交流
220V、380V、3kV，6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV， 1000KV。
直流
±1100kv，±800kv，±660kv，±500kv，±100kv，±50kv
分类
用电设备
电力线路
额定电压为线电压
系统中升压变压器和降压变压器不可混用
会导致二次侧电压降压
与同级电网额定电压相同
平均额定电压
最高电压
考虑设备绝缘性能确定的最高运行电压值
负荷等级
一级负荷
任何情况都不允许停电
两个以上独立电源供电
二级负荷
短暂时间停电
有备用电源
三级负荷
不允许随便停电
中性点运行方式（星形连接）
输电系统
大电流接地方式
直接接地（110kv及以上）
优点
正常或单相接地情况下非故障线路对地为相电压
缺点
单相短路电流大，需切除故障线路
可靠性低
小电阻接地
城市电网（电缆）
小电流接地方式
不接地（110kv以下）
优点
单相接地线电压对称
单相接地接地点电流小
可带故障运行一段时间（可靠性高）
缺点
中性点电压上升为相电压，非故障相为线电压
不接地相电压升高
绝缘要求高
经消弧线圈接地（35Kv以下配网）
用电感电流补偿电容电流，使接地电流小于规定值
正常情况下与不接地性质相同
使用
35kv
10A
10KV
20A
3，6KV
30A
经大电阻接地
配电系统
低压配电
380v/220v
接地方式
三相四线制系统
定义
凡含有中性线的三相系统
中性点直接接地
A相
B相
C相
N相
用于需要220v相电压的单相设备
用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流
减小负荷中性点的电位偏移
保持为0
2常用电气图形基本知识
电气设备的文字符号
基本文字符号
辅助文字符号
通电延迟触发器
断电延迟触发器
3电气设备的类型及原理
一次设备
直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备
保护电器
电抗器
限流电抗器
限制电力系统的短路电流，能维持母线电压
将短路容量加以限制以选择轻型断路器和小截面的电缆
串联电抗器
提高电能质量
并联电抗器
保证电压稳定
避雷器
与保护设备并联
低压配电设备
低压断路器（自动空气开关）
利用空气作为灭弧介质
脱扣器是低压断路器中用来接受信号的元件，用它来释放保持机构而使开关电器打开或闭合
低压隔离开关
维护检修时切断电源
HS\HD
不用手动接通或分断
HR系列
正常情况下
电路的接通和分断由隔离开关完成
故障时
由熔断器完成分断电路
低压熔断器
额定电流小的熔体先熔断
保护的选择性
上一级熔断器的熔断时间是下一级熔断器熔断时间的3倍
（低压组合开关）转换开关
高压配电设备
高压断路器（有完善的灭弧功能）
功能
控制
正常情况下控制电力线路和设备的投入和退出
保护
具有灭弧能力，能开断正常负荷电流，过负荷电流以及短路电流
要求
工作可靠
足够的开断短路电流的能力
切断故障时间短
有自动重合闸的性能
足够的机械强度和良好的稳定性能
结构简单，价格适中
型号
交流电弧特性
电弧在自然过零时会自动熄灭，但下半周期随电压升高，电弧会重燃
断路器中交流电弧熄灭条件
灭弧的基本方法
利用灭弧介质
绝缘油
真空
容易产生操作过电压
六氟化硫
组成全封闭组合电器
gis设备是指“气体绝缘金属封闭开关设备”，由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成。
特点
正常
不带有毒性
电弧燃烧后
有毒
采用特殊金属材料作为灭弧触头
利用气体或油吹动电弧
拉长电弧，场强降低，加快熄灭速度
采用多断口熄弧
把长弧变短弧，从而降低断口电压（分压）
加装并联电阻
把周期振荡特性的恢复过程转变为非周期性的恢复
技术参数
额定电压
长期承受的工作电压
断路器的额定电压≥系统线电压
额定电流
长期通过的最大电流
额定短路断开电流
额定短路电流中的交流分量的有效值
等于额定短时耐受电流
反映经受电流热效应的能力
额定短路关合电流
额定短路电流中的最高峰值
是额定短路开断电流的2.5倍
等于额定峰值耐受电流
反映受短路电流引起的电动效应能力
计算短路电流的目的
断路器的选型
开断时间
分闸时间
接到分闸命令到首先分离相的触头分开为止的一段时间
熄弧时间
从首先分离相的触头刚分离起到三相电弧完全熄灭的时间
隔离开关（无灭弧开关）
特点
隔离电压
倒闸操作（等电位操作）
不能带电流操作
分，合小电流
隔离开关的接地开关可代替接地线，保证检修安全
必须有连锁机构
先断开隔离开关再合上接地开关
先断开接地开关再合上隔离开关
基本要求
有明显断口
断口间绝缘可靠
足够的热稳定性和动稳定性
和断路器一样承担电流
不带电操作
无额定关断电流，额定开合电流
结构简单，动作可靠
有连锁机构
互感器
特点
将一次侧高电压大电流变成二次侧的标准低电压小电流
将二次侧与高电压隔离（电气隔离），保证设备和人身安全
可用于扩大交流仪表的量程
二次测和铁心要可靠接地
分类
电流互感器（CT）
实质
升压变压器
一次侧绕组少二次侧绕组多
电流和绕组匝数成反比
特点
二次绕组所接仪表和继电器的电流线圈阻抗很小，所以二次侧近似短路
二次侧不允许开路，也不允许二次侧安装熔断器
需要校验热稳定性和动稳定性
额定容量
电流互感器在二次侧为额定阻抗和额定电流（5A或1A）时，二次侧输出的容量
准确级
电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级
误差因素
二次测负荷阻抗
电流误差和相位误差和负荷阻抗成正比
理想情况是短路，但负荷阻抗不为0
二次负荷功率因数角增大时电流误差增大，相位误差减小
一次电流
一次电流在额定值附近时误差最小
一次电流减小
电流误差和相位误差增大
铁芯磁导率
电流误差和相位误差与铁芯磁导率成反比
注意事项
二次侧必须有一端接地
当检修时要先将二次回路短路再进行拆卸
接线方式
单相接线
常用于测量对称三相负荷电流
可测量一相电流
不完全星形接线
只测量A、C两相电流，反映各种相间故障，但不能完全反映接地故障
星形接线
能测量三相电流，反映各种相间、接地故障
电压互感器（PT）
电磁式
实质
降压变压器
特点
二次侧不允许短路
一、二次侧通常都应装设熔断器作为短路保护，因此电压互感器不需要校验热稳定性
二次侧必须有一端接地
对误差的影响
一次侧电压
额定电压误差最小
额定电压
二次侧负荷
空载时误差最小
电容分压式
开关的闭合或断开仅仅影响通讯设备，不影响互感器运行
分压电容兼作载波通信耦合电容
特点
体积小
接线方式
单相接线
在35kV及以下中性点不接地或不直接接地系统中，只能测量相间电压，在110kV及以上中性点直接接地系统中，可用来测量相对地电压
两个单相电压互感器不完全星型接线
可以获得对称的三个相间电压，但不能获得相电压
三相五柱式电压互感器
二绕组可测量相间电压或相对地电压
三饶组用来测量零序电压
电力电容器
用途
补偿感性无功功率
改善功率因数
类型
浸渍剂型
金属化膜型
密集型
接线
星形
双星形
三角形
保护
熔丝保护
电流的热效应
断路器保护
电压（不超过电压1.1倍）
过压保护
欠压保护
可以不检查
电流
不平衡电流保护
避雷器
配电设备
组成
开关电器（断路器）
保护
测量电器
母线
必要的辅助设备
最小安全净距
在这一距离下，无论在正常最高工作还是过电压时，都不会使空气间隙被击穿
A值
A1
带电部分至接地部分之间的最小电气净距
A2
不同相的带电导体之间的最小电气净距
B值
B1
带电部分至栅状遮栏间的距离
可移动设备的外廓在移动中至裸露导体间的距离
B2
带电部分至网状遮栏间的距离
C值
裸露导体至地面的垂直净距离
D值
裸露导体之间的水平净距
E值
屋外的出线套管中心至地面的距离
类型
成套式
特点
钢材消耗量多，造价高
分类
低压配电屏（220V/380V）
高压开关柜（3~35kv）
手车式
闭锁装置
推进机构与断路器连锁
小车与接地开关连锁
隔离小车连锁
固定式
五防
防误分合断路器
防带负荷拉合隔离开关
防带电合接地线
防带接地线合断路器
防误入带电隔间
SF6全封闭组合电器（110~1000kV）
箱式变电站
将高压开关设备、变压器、低压配电装置组合一体
内部结构
高压室
变压器室
低压室
开闭所
只含开关设备的电气场所
对电能只起到分流作用
应用
3~10kv
屋内
特点
安全净距小，分层布置，占地面积小
建筑建设周期长，成本高，但采用的户内型设备价格低
布置原则
同一回路的电器和导体布置在一个间隔内
重下轻上
应用
35kv以下
屋外
特点
土建费用小，建设周期短
扩建方便
相邻设备之间距离大，方便带电作业
运行条件差
使用的大多是屋内型
配电装置
中型
所有电气设备都安装在同一水平面内
分类
普通中型配电装置
分相中型配电装置
隔离开关是分相直接布置在母线的正下方，其余的均与普通中型配电装置相同
高型
将一组母线及隔离开关与另一组母线及隔离开关上下重叠布置
半高型
将母线置于高一层的水平面上
应用
110kv及以上
漏电保护装置
剩余电流
低压配电线路中各相（含中性线）电流矢量和不为零而产生的电流
漏电电流（接地故障电流）是其中一员
作用
防止剩余电流引起的各类事故
切除各种一相接地故障
工作原理
结构
检测元件
剩余电流互感器
放大元件
信号放大装置
比较元件
脱扣器
按中间环节采用的元件分类
电磁式
没有放大环节
电子式
有放大环节
选用依据
人体尚不会引起致命的危险
30mA · s安全限值
即使电流达到100mA，只要剩余电流保护装置在0.3s之内动作并切断电源
分级保护
目的
保护安全的同时，减小停电范围
三级保护
一级
仅对网络中出现的间接接触触电进行保护
二级
将因故障剩余电流引起的停电范围控制在该分支线路上
间接接触电击
当过电流保护不起作用时启动
末级保护
实现直接接触电击保护，保护人身安全
直接接触电击
只能作为附加保护措施，不能作为主要保护
电压等级较低或投资水平低的场合
高压熔断器（保护）（有灭弧作用）
定义
串联在电路中，当电路短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路，使电气设备免遭损坏，并维持电力系统其余部分正常运行
类型
限流熔断器
熔断器的熔断时间小于短路电流达到最大值的时间，即可认为熔断器限制了短路电流的发展
不需要校验热稳定和动稳定
限流式熔断器只允许使用在等于它们的额定电压的线路上
不允许降压使用
非限流式熔断器
过了最大值的时间
技术参数
熔断器的额定电流（熔管的额定电压 ）
额定熔体电流
小于熔断器的额定电流
工作时短路
极限分断电流
低于设定值时不会熔断
安秒特性
电流越大熔断速度越快
停电时先停低压侧，再停高压侧
分类
户外高压熔断器
跌落式
非限流式
安装处
一般安装在柱上配电变压器高压侧
继电保护不到的线路末段或线路分支处
保护电力电容器
操作
不允许带负荷操作
操作时要两人进行
监护
操作
佩戴绝缘手套
拉闸
先拉中相，在拉背风的边相，最后拉迎风的边相
支柱式
有限流作用
高压负荷开关
定义
用于开合负载电流及过载电流的开关电器，具有一定的灭弧功能
特点
具有可见断点
有简易灭弧装置，可以切断负荷电流
具有保护功能，如过载保护，但不能切断短路电流
能够关合一定的短路电流
与高压熔断器配合使用时，可起到切断短路电流的作用
作用
在10kV回路中，可以作为小容量变压器的进线开关、电力熔断器的的主开关、电压互感器的主开关
母线
汇集和分配电能的作用
母线截面的选择
配电装置的汇流母线按长期发热允许电流选择
其余导体按经济电流密度选择
接地装置
二次设备
对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。
直流设备
电力系统三种状态
正常工作状态
不正常工作状态
过负荷
过电压
频率降低
系统震荡
电流和电压周期摆动
故障状态
短路（横向故障）
短路类型
对称故障
三相短路
大多数情况下最严重
短路电流计算
无限大容量电源供电的三相短路
无限大容量电源
定义
电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路引起的电源送出功率的变化远小于电源所具有的功率
条件
发电机的电抗小于短路点到电源的线路阻抗的10％
内阻抗为零
近似计算的标幺值
特点
频率和电压恒定
有功和无功恒定
电源内阻抗为0
三相短路
短路冲击电流
定义
短路电流最大可能的瞬时值
发生时间
计算公式
作用
冲击电流主要用来对电气设备和载流导体进行动稳定校验。
设备的动稳定电流>系统的冲击电流
最大有效值
定义
在短路过程中，任一时刻t的短路电流有效值，是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均方根值。
第一个周期有效值最大
计算公式
作用
校验热稳定度
短路容量
计算公式
（短路电流有效值）
作用
用来校验开关的切断能力
非对称故障
对称分量法
适用场合
适用于线性电路，利用叠加原理
分析前提
非故障相短路前空载
系统为星型中性点接地
才有零序分量
以特殊相为参考相
三个分量
正序分量
负序分量
零序分量
三角形接线
相电流中的零序分量形成环流
线电流中无零序分量
星形无中性点接线
没有零序电流
星形有中性点接线
零序电流必须以中性点作为通路
单相接地短路
发生概率最大
边界条件
复合序网图
串联
两相短路
边界条件
复合序网图
正序、负序网络在故障端口处并联
两相接地短路
边界条件
复合序网图
正序、负序、零序网络在故障端口处并联
原因
绝缘损坏
误操作
鸟兽跨越在裸露导体上
断路（纵向故障）
电网控制与操作
5 电力系统有功功率和频率调整
备用
热备用
负荷备用
满足短时负荷波动和一天当中计划外的负荷增量
事故备用
冷备用
事故备用
一部分
检修备用
不是必须
国民经济备用
工农业超出计划
有功功率闭合系统
发电机
发出有功
负荷
消耗有功
有功平衡和频率的关系
有功平衡
频率稳定
有功不足
频率下降
有功过剩
频率上升
有功功率与转速的关系
调频的本质
调节失衡的有功功率恢复平衡
有功负荷的变动及调整
变动
不可预测（采用事后调频）
第一种负荷波动
特点
变化幅度很小，变化周期短
由用电设备的投入和退出引起
调频措施
一次调频
调速器调频
发电机有功——频率静特性
由于一般频率变化范围不大，可看做线性变化
由于一次调频是在斜线上运动
引入单位调节功率（斜线斜率）
静态调差系数
可定量表示一台机组负荷改变时相应的转速偏移
负荷有功——频率静特性
单位调节功率（斜线斜率）
不能改变
越大，同样负荷波动下，系统频率波动越小
为了保证Ks尽可能大，需要尽可能多的电机组参加一次调频
对于满载的机组不再参加调整
特点
有误差
第二种负荷波动
特点
变化幅度较大，周期较长
由大容量用电设备的投入和退出引起
调频措施
二次调频
原因
一次调频误差太大
调频器调频
有差调节（有一次调频参与）
二次调频发电机组增发的功率
一次调频发电机组增发的功率
系统负荷频率调节效应所减少的负荷功率
无差调节（无一次调频参与）
发电机组二次调频增发了和负荷功率的原始增量一样的功率
二次调频可以是无差调频（无一次调频参与）
特别
联合系统的频率调整
原理
频率的高低代表着系统所含有功的多少
当两个频率不同的系统连接起来时，频率高的会向频率低的传输有功功率
直到两边频率相同
计算
总结
可预测（采用事前调频）
第三种负荷波动
特点
变化幅度最大，周期最长
生产生活规律和气象条件引起
调频措施
三次调频
有功功率最优分配
有功电源的最优组合
各类发电厂
火电厂
效率与蒸汽参数有关
高温高压
效率高、调节范围小
中温中压
效率相对较低，但调节范围大
适合作为丰水期的调频厂
低温低压
指标最差，不用于调节
受技术最小负荷限制
强迫功率
有最低和最高功率的限制
不易频繁开停机，不易承担急剧变动负荷
产生的热与热电厂配合使用
水电站
出力调节范围比火电机组大
抽水蓄能（调峰）
必须释放水量（强迫功率），不一定能和电力负荷的需要一致
核电厂（原子能）
有最小技术负荷
启停费用，可调范围小
机组的最优组合
顺序
数量
开停时间
发电厂组合原则
充分利用水源，尽量避免浪费水
尽量降低火力发电成本，减少烧油电场的发电量，增加燃用劣质煤、当地煤
（最上端的调整）调频厂的选择
枯水期，系统中有水电厂一般选择水电厂
丰水期，选择中温中压火电厂
有功负荷的最优分配
定义
系统中的有功负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配
目标
从而保证安全可靠和电能质量的前提下，使电力系统总的一次能源消耗最少
耗量特性
反映发电设备单位时间内消耗的能源与发出的有功功率之间的关系
比耗量
耗量特性曲线上某一点纵坐标与横坐标的比值
整体的投入或切除看它
投入先投入小的，切除先切除大的
耗量微增率
耗量特性曲线上某一点切线的斜率
运行中的变化，机组的出力增减看它
增加时增加小的，减小时减小大的
准则
等耗量微增率准则
例题
6 电力系统无功功率和电压调整
无功调压
概念
无功过剩
电压升高
无功不足
电压降低
关系
无功功率不平衡，则电压一定不满足要求
电压偏移过大影响
电压过低，电机发热
如果无功功率平衡，电压不一定满足要求
无功分配不合理
原则
分层
按电压等级分层
分区
两个互联区域的联络线不传或少传功率
就地平衡
一个节点的无功就在该点平衡，不远距离传递无功
远距离传递无功的危害
远距离传递无功就会造成电压损失很严重
变压器的效率低
无功功率·
无功的本质
借磁场
默认为感性无功
容性无功和感性无功是一种相对的说法
无功功率电源
有励磁系统
同步发电机
唯一的有功功率电源，同时也是基本的无功功率电源
过励状态
电枢反应为去磁作用
增大If（励磁电流）
增大励磁发的是感性无功
发出无功
有上限
欠励状态
电枢反应为增磁作用
减小If（励磁电流）
吸收无功
有下限
优先考虑
前提是没达到上限或下限
工作原理总结
当有功不满足要求时
调原动机的进气门或进水门
调原动机，改变有功，调整频率，同时无功也会变，从而改变电压
当无功不满足要求时
调励磁电流
调整励磁电流，改变无功，调整电压，可以实现有功不变，频率不变
电压调节效应为正
同步电动机
欠励状态
减小If（励磁电流）
吸收无功
过励状态
增大If（励磁电流）
发出无功
同步调相机
只发出无功功率的发电机
过励状态
发出无功
提高电压
欠励状态
吸收无功
降低电压
过励范围大，欠励范围小
调节性能较好
缺点
消耗有功
不发有功功率，但消耗有功功率
维护困难
耗电量大
电压调节效应为正
串联电容器
缺点
无功功率调节性能比较差
单向
消耗容性，提供感性
不连续
电压调节效应为负
电压高的时候提供的无功补偿多，但电压高时不需要那么多无功补偿
电压低的时候提供的无功补偿少，但电压低时恰恰需要很多无功补偿
与需求相反
优点
装设容量可大可小
可集中使用，又可以分散安装
电容器每单位容量的投资费用较小
运行时费用损耗较小，维护较方便
注
空载变压器不能带电容器组单独运行
会发生谐振
当发生单相接地时，不准带电检查该系统上的电容器组
电容器最高电流不超过额定电流的1.3倍
并联电抗器
发容性无功
静止无功补偿器（SVG）
电容器+电抗器+调节装置
是柔性交流输电系统的一员
典型三种类型
TCR
SR
双向
TSC
电压调节效应为负
单相
无功负载
异步电动机
只吸收无功
变压器
传输的功率越大，消耗的无功越多
电力线路
功率因数
概念
只与负荷结构有关，与电网结构无关
提高功率因数
原理
减小用电设备消耗的无功功率
方法
提高自然功率因数
正确选用异步电动机的型号和容量
根据负荷选择匹配的变压器
轻载会降低功率因数
保证电动机的检修质量
对容量较大且又不需要调速的电动机，尽量选用同步电动机
人工补偿
集中补偿
在高、低压配电所设置电容器组
分组补偿
车间内对多台小功率异步电动机设置无功补偿器
就地补偿
把无功补偿器直接接在异步电动机旁或进线端子上
好处
视在功率减小
使电网中所有元件的容量减小，从而降低投资
总的电流相应减小
设备和线路的有功功率损耗随之减小
电压降减小
增加输送能力并提高了电能质量
用户的要求
高压供电的工业用户和装有负荷调整电压装置的电力用户
0.9以上
低于0.9则增加电费
高于0.9则减收电费
最好不要大于0.95
一方面奖励百分数不变
另一方面反而会降低用户的功率因数
100kvA及以上
0.85以上
电压中枢点
定义
某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线
区分
电压观测点
只记录这点的电压
中枢点一定是观测点，但观测点不一定是中枢点
中枢点的选择
区域性水，火电厂的高压母线
枢纽变电所的二次母线
有大量地方性负荷的发电厂母线
调压方式
负荷大时消耗无功多，使得电压损耗增加，电压低 负荷小时消耗无功少，使得电压损耗减少，电压高
顺调压
最大负荷时
允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5％
最小负荷时
允许中枢点电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5％
适用范围
短线路
电压损耗小，负荷变动小，用户允许电压偏移大（适用于电压等级较低）
逆调压
最大负荷时
中枢点电压升高至线路额定电压的105％
最小负荷时
将中枢点电压降低至线路额定电压
适用范围
中枢点到各负荷点线路较长
调压要求高，需要无功补偿（无功电源）
恒调压
任何负荷下
中枢点电压都保持在
适用范围
电压损耗较小，负荷变动较小
实现调压的手段
改变发电机端电压调压（最优先）
根据运行情况调节励磁电流来改变机端电压
励磁电流越大，产生的无功越多，电压也就越大
在大型电力系统中一般只能作为辅助性调压措施
太远了
调节范围小
适用于孤立发电厂
具有直配负荷
可以实现逆调压
改变变压器的变比调压
只有当系统无功功率电源容量充足时，用改变变压器变比调压才是奏效的
根据调压要求选择适当分接头
低压侧不设置分接头
无载调压
只能实现顺调压
只允许在停电时选择分接头
有载调压器
可以实现逆调压
有灭弧装置
可以带电调节分接头
调节原则
电压低了，变比往低调
电压高了，变比往高调
本质上是改变无功在系统中的分配
原理
减少无功功率的流动，直接减少线路有功损耗
减少电压损耗，从而提高电压
变比K的选择原则
满足调压的情况下使无功补偿容量最小
补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选择均有关
改变运行方式
并联无功补偿器
实现逆调压
改变电力线路电抗
减小电抗降低电压损耗
7 电气主接线的形式、特点及倒闸操作
主接线的定义
发电厂或变电所的一次设备按照运行方式要求连接而成的电路
对主接线的要求
安全
可靠
最基本
灵活
经济
电气设备系统运行状态
运行状态
设备的断路器和隔离开关都合上位置
热备用状态
设备只有断路器断开，而两侧隔离开关仍在合上位置
冷备用状态
设备的断路器和隔离开关都在断开位置
检修
设备的所有断路器和隔离开关均断开，挂上接地线
有汇流母线的主接线
单母线接线
简单
检修QF2
停电
先断QF2，再断QS22，（防止QF2未完全断开情况下减小故障范围）再断QS21
上电
先合QS21，再合QS22，最后合QF2（相反操作）
QE
当WL1上所有开关断开后合上
防止下级变电站误操作导致功率倒送
特点
小型发电厂或变电所
若采用成套配电装置，也可以用于二类负荷中
单母线分段接线
分段数取决于电源数量（平均对称原则）
分段方式
隔离开关分段
停电或者等电位
适用于双回路供电、允许短时停电的二级负荷
断路器分段
单母线带旁路
旁路的目的
不停电检修出线断路器
检修L1的断路器QF1
合上QSP1、QSP2
合上QFP，检查W2充电正常（若有故障QFP自动跳闸）
W1和W2等电位
正常情况旁路不带电
合上QS13（此时两侧等电位）
隔离开关作为控制器件时有误操作的可能
两边不是等电位将会属于带电操作
依次断开QF1，QS12、QS11
单母线分段带旁路
有专用旁路断路器
同样的QSP1闭合要保证等电位
QSPⅠ和QSPⅡ不能同时合
兼旁路断路器
QF0
正常时作为分段断路器使用
检修时作为旁路断路器使用
检修QF1
双母线接线
运行的方式
两组母线同时工作，互为备用
具有单母线分段接线的特点
只有一组母线工作
相当于单母线运行
热倒闸
不停电情况下转换进出线
把T1，T2，L1~L4从W1热倒闸到W2上
双母线分段
带叉接电抗器的
电抗器的作用
限制短路电流
维持母线残压
双母线带旁路母线
专用旁路断路器
兼做母联断路器
兼做旁路断路器
3/2断路器双母线接线
至少配成3条才能形成多配供电
不能两个进线在一块
同一个断路器串配一条电源回路和一条出线回路
检修任意断路器不停电
任一组母线发生短路故障均不会影响各支路供电
330~500kv出线回路数为6回以上的
无汇流母线的主接线（短路电流较小）
单元接线
定义
发电机和变压器直接连接成一个单元
中间不接母线
分类
发电机-双绕组变压器单元接线
发电机和变压器不能单独工作，所以不设置断路器
发电机-三绕组变压器单元接线
一般发电机一侧为低压侧，上面两个一个是中压一个是高压，中压向高压供电时需要断开低压侧的断路器
特点
接线简单，使用设备少，操作简单
但可靠性较差
短路电流小
桥形接线
内桥
在线路断路器之内
适用于变压器不需要经常更换的场合
变压器发生故障桥会断（用户会断电）
适用于没有穿越功率经过的场所
外桥
在线路断路器之外
适用于变压器需要经常更换，出线线路较短的场合
变压器发生故障桥不会断，而只会断QF1（不停电）
适用于有穿越功率经过的场所
优点
四个回路只要三个断路器，投资小
角形接线（环网）
特点
断路器数等于电源回路数和出线回路数的总和
隔离开关只用于检修
正常运行时多角形接线是闭合的
类型
三角
四角
优点
任一断路器检修，不会引起出线停电
任一回路故障，不会影响其他回路
缺点
继电保护复杂
不便于扩建
开，闭环两种方式下运行时的工作电流差别大
限制短路电流的方法
选择合适的主接线形式或运行方式
串联限流电抗器
普通电抗器
母线电抗器
一般装在母线分段上或主变压器低压侧回路中
作用
限制并列运行发电机所提供的短路电流
线路电抗器
一般安装在发电机电压母线的电缆引出线回路中出线断路器的后面
作用
限制电缆馈线回路的短路电流
维持母线电压
架空线路一般不装设线路电抗器
分裂电抗器
正常运行时
电抗器每臂带等效电抗为0.5XL
电抗器的电抗值为0.25XL
当分支1或2出现短路时
电抗器每臂带等效电抗为正常运行时的2倍
电抗器的电抗值为正常运行时的4倍
若分支2接电源，3端开路
电抗器的电抗为3XL
低压分裂绕组变压器
图b是分裂低压绕组变压器（下侧有两个完全相同的低压绕组）
还是双绕组变压器
应用场合
扩大单元接线
高电压
8 交/直流电参数的基本测量方法
测量方法
直接法
仪表接入电路直接测量
电压等级较低
电压等级较高
用互感器扩大量程
测量冲击物理量
特定装置测量
若采用互感器变比大，体积大
间接法
测出其他量后通过计算得到其他结果
比较法
电桥法测电阻
测量误差
绝对误差
每次测量不一定相同
相对误差
为减小误差
被测值应在量程2/3以上
由于真值未知，一般用测量值代替
引用误差
最大引用误差
精度等级
2.5级
表示该仪表最大引用误差为2.5%
等级数字越小表示仪表越精确
偶然误差
由电源电压或频率的突变引起的误差
测量仪表
分类
使用方式
开关板式
监视控制
可携式
试验以及校验现场仪表
精度更高
工作原理
模拟式仪表
直读式电表
磁电系
原理
磁场由永磁铁产生，磁场对电流作用
测量结果
只测直流
测平均值
感应系
测量结果
只测交流
电磁系
原理
电流产生磁场，铁片相互作用
测量结果
测有效值
静电系
电动系
原理
电流产生磁场，可动线圈受力
测量结果
结果与电流平方成正比
测交直流
较量仪表
被测量与标准量进行比较
记录仪
示波器
数字式仪表
最广泛
基本量测量方法
直流
电流
测量方法
直流电流表
磁电系仪表
直接测量
微安级或毫安级
扩大量程
表头上并联分流电阻
电流扩大n倍
还可以并联多个电阻，通过更换输入接头，组成多量程电流表
万用表
使用方法
hFE
测量三极管放大倍数
使用完后应旋转到空档或交流电压最高档
防止测量电压超过量程，烧坏万用表
不可带电切换量程，不可用电流档或电阻档测电压
电流表内阻很小 电阻表内有电源，且内阻小
测量电容应将红笔插在“VΩ”端
电压
测量方法
直流电压表
直接测量
只有毫伏级
扩大量程
串联附加电阻
电压扩大m倍
万用表
功率
一般通过分别测出电压和电流再相乘
很少通过直流功率表和电动系功率表
电能
同功率
交流
电流
钳形电流表
当所测电流较小，可将被测导线多绕几圈再放入钳口，则实际电流等于读数除以导线圈数
电压
功率
功率表使用注意
电流线圈标有“*”的端子接在电源端，另一端接在负载端
电压线圈前接法适用于大负载场合,后接法适用于小负载场合。
三相有功
直接测量
一表法
适用于三相完全对称的电路
三相总功率为读数乘以3
二表法
适用于三相三线制
三相总功率为两读数相加
注
与负载和电源的接线方式无关
三表法
适用于任意情况
三相总功率为三读数相加
间接测量
分别测出电压，电流和功率因数再计算结果
三相无功
电能
单相
直接接线
经线圈接线
加电流互感器扩大量程
三相
直接接线
经线圈接线
加电流互感器扩大量程
电阻
直接测量（电阻退出工作状态）
一般电阻
欧姆表
万用表
大电阻
摇表（兆欧表）
高精度场合
电桥
单比电桥（惠斯登电桥）
双比电桥
单双比电桥
间接测量
测量电压电流，再计算电阻
误差
电流表内接
适用于大电阻
测量结果偏大
电流表外接
适用于小电阻
测量结果偏小
内大外小
10 电力系统过电压的基本概念
定义
由于断路器操作和各类故障引起的过度过程电压瞬时升高
分类
内部过电压
定义
由于电力系统中的开关操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，在系统内部引起电磁能量转换和传递过程产生的过电压。
特点
其幅值与系统标称电压成正比
产生根源
电力系统内部存储的电磁能量发生交换和振荡
绝缘水平依据
电压等级越高，在电网中的重要性越高，操作过电压>工频过电压
分类
暂时过电压
特点
持续时间长
分类
工频过电压
常见工频电压升高
空载长线电容效应
电容效应
空载线路末端电压高于首端电压
影响因素
线路长短
线路越长，电压升高越多
电源漏抗
相当于增加了线路的长度，加剧
线路损耗
电网频率
两端供电的长线路系统
电源容量大的
先切后合
不对称接地短路
零序电流会使健全相出现电压升高
依据
单相接地时工频电压升高值是确定避雷器额定电压（保护电器的工作条件）的依据
中性点不接地
电压升高为
110%避雷器
中性点经消弧线圈接地
升不到
100%
中性线直接接地
对其他两相影响不大
80%
甩负荷
甩负荷前传输的功率越大，甩负荷后的工频电压越高
限制措施
无功补偿
限制容升
中性点直接接地
不对称接地短路
谐振过电压
线性谐振过电压
定义
线性电感元件
电源电压与相应的电流处于同相
常见
并联补偿线路不对称切合引起的工频谐振
合闸相对开断相的相间电容与开断相的对地电抗会组成串联谐振回路
消弧线圈补偿网络的工频谐振
限制的方法
增大线路损耗
避开谐振条件
参数谐振过电压（自励磁过电压）
定义
串联回路中含有周期性变化的电感
含有旋转线圈的
铁磁谐振（非线性谐振）过电压
定义
含有非线性电感（铁芯电感元件）
消弧线圈也含有铁心
铁磁谐振
产生的根本原因
非线性电感的铁磁特性
抑制措施
铁磁元件的饱和效应和回路损耗
特点
必要条件
要求电感伏安特性的起始斜率大于电容伏安特性线性斜率
稳态
基波谐振
高次谐波谐振
分次谐波谐振
常见
传递过电压
传递零序电流分量
断线过电压
电磁式电压互感器铁心饱和引起的过电压
操作过电压
特点
持续时间短
几毫秒——几十毫秒
分类
间歇电弧接地过电压
产生原因
中性点非有效接地系统中，当一相发生接地故障时的接地电弧不能自熄，就会以间歇电弧的形式出现，引起电压升高
因素
接地过电压大小与熄弧时间有关
工频熄弧理论
电弧在工频电流过零点时熄灭
大气条件下
高频熄弧理论
电弧在高频振荡电流过零点时熄灭
强去游离的条件下
限制措施
中性点直接接地
中性点经消弧线圈接地
切除空载线路过电压
根本原因
断路器触头间电弧重燃
影响因素
断路器性能
主要
中性点接地方式
母线出线数
电弧重燃时残余电荷迅速重新分配，降低了过电压
线路负载及电磁式电压互感器
易于使线路上的残余电荷释放
限制措施
改进断路器性能
中性点直接接地
加装并联电阻的断路器
断路器线路侧接电磁式电压互感器
线路侧接并联电抗器
线路首末端装避雷器
空载线路合闸过电压
地位
是超高压系统中决定绝缘水平的决定性因素
两种情况
正常合闸操作
产生最大电压为2倍
没有残余电荷，电压为0
自动重合闸操作（三相）
产生最大电压为3倍
有残余电荷，初始电压不为0
影响因素
合闸相位
线路残余电压的变化
线路损耗
母线出线数
限制措施
同电位合闸
采用带并联电阻的断路器
采用氧化锌避雷器
万能措施
切除空载变压器过电压
根本原因
电感截流现象
切除一个小的感性负荷
切空线相当于切小电容
影响因素
断路器灭弧性能
灭弧能力不能太强
变压器接线方式
变压器特性阻抗
限制措施
减小变压器的特性阻抗
增大电容，减小电感
采用有并联高值电阻的断路器
安装避雷器
解列过电压
外部过电压（大气过电压）（雷电过电压）
绝缘水平依据
220kv及以下系统
对电压等级较小的电网影响越大（雷电过电压的幅值固定）
雷电
分类
上行雷
自下而上发展
下行雷
自上而下发展
特点
电压电流大，但释放的能量不多
极性
雷电下行到大地的电荷的极性
主要是负极性
放电
本质
超长气隙极不均匀电场火花放电现象
过程
形成强电场
先导放电
主放电
余光放电
参数
雷电活动频率
雷暴日
一年中发生雷电的天数
15，40，90
雷暴小时
一年中发生雷电的小时数
地面落雷密度
每平方公里地面在一个雷暴日受到的平均雷击次数
对标准雷暴日（40）取地面落雷密度为0.07
输电线路落雷次数
每百公里输电线路每年落雷次数
雷电流
定义
雷击低于接地电阻(≤30Ω)物体时，流过雷击点的电流
负极性
波形
双指数波
斜角波
半余弦波
通常采用2.6μs长度的雷电流波头长度
雷电波阻抗
300Ω
分类
直击雷过电压
绕击
雷电绕开避雷装置而击中被保护物体的现象
反击（逆闪络）
当强大雷电流通过避雷针流入大地时，必然在避雷针上产生幅值很高的过电压，此时避雷针与被保护物体之间的间隙可能击穿
侵入波
雷电过电压沿线路入侵变电所
感应雷过电压
雷打击到地面使得地面与导线之间产生过电压
特点
极性与雷电压的极性相反
三相同时出现且数值基本相等，不会出现相间电位差和相间闪络
如幅值较大也只可能引起对地闪络
波前平缓，波长较长
关系
正比
雷电流幅值
导线高度
反比
雷击点离线路距离
若导线上方有避雷线，导线对地电容增大，感应过电压升高
电压等级低会引起闪络
防雷装置
避雷针或避雷线
适用于直击雷
保护范围
具有0.1%左右雷击概率的空间范围
避雷针
保护范围
单只避雷针
两只避雷针
适用范围
发电厂和变电站防直击雷保护
采用多支避雷针保护的方法
避雷线（架空地线）
用途
输电线路
作用
防止雷电直击导线
分流作用
可以降低感应雷过电压
范围
110Kv及以上线路一般全线装设
35Kv及以下不装
发电厂
架空线路的保护角
表示避雷线对导线的保护程度
越小越好
保护角越小，保护范围越小，保护效果越好，绕击率越低。
500kv
保护角<15°
避雷器
作用
防止沿输电线侵入变电所的感应雷过电压
连接方式
电力线路和大地之间并联
分类
保护间隙
结构图
主间隙
辅助间隙
与保护设备并联
缺点
对工频续流的灭弧能力较差，会引起断路器跳闸
一般和自动重合闸配合使用
伏秒特性很陡，难以与保护绝缘的伏秒特性配合
不能承担主变压器和发电机等重要设备的保护
用途
限制大气过电压
管式避雷器
结构图
外间隙、内间隙（灭弧间隙）两个串联间隙组成
工作原理
当雷电波入侵时，内外间隙被击穿，过电压消失后，短路电流的工频续流电弧会使管内产生大量气体，形成纵吹，实现熄弧
产生气体过多易炸管
实质
具有较高灭弧能力的保护间隙
配电系统，线路，进线段保护
阀式避雷器
电阻阀片的电阻值与流过的电流有关
具有非线性
使间隙在工频续流第一次过零时将电弧切断
雷电压作用下，电阻值会变得很小
氧化锌避雷器
原理
过电压
小电阻，能量通过阀片入地，保证较小残压
达到过电压保护
正常电压
大电阻，电流极小，无工频续流
优点
无间隙
无续流
流通容量大
保护性能优越
变电所、发电厂
接地
分类
工作接地
根据系统正常运行的要求而接地，中性点接地
配电变压器低压侧中性点的工作接地电阻,一般不大于4Ω
电流互感器的工作接地电阻，一般不大于10Ω
保护接地
保障人身安全而将金属外壳接地
本质是并联电阻
适用范围
三相三线制中性点不接地系统
三相四线制不适合
采用保护接零
缺陷
如果两台设备都保护接地且同时发生漏电，
将多个接地体用导体连接在一起，形成等电位连接则可以解决此问题
防雷接地
防静电接地
放干扰接地
接地电阻
接地点处的电位与接地电流的比值
联系
土壤特性
接地体的几何尺寸
冲击系数
冲击接地电阻与稳态接地电阻的比值，其值一般小于1
冲击接地电阻
防雷接地装置在流过冲击大电流时呈现的电阻
稳态接地电阻
工频或直流下的接地电阻
概要
火花效应
<1
电感效应
>1
接地装置
定义
电气设备引下导线和埋入地中的金属接地体的总和
接地极
金属导体
接地体
埋设方式
垂直接地体
水平接地体
设备种类及电阻率
放射形接地体
环状接地体
混合体接地体
接地线
连接线
接地电流电压分布
接地电阻
种类
接地线电阻
接地体电阻
接地体与土壤间的过度电阻
土壤流散电阻
降低措施
延长水平接地体，扩大接地网面积
接地坑里填充长效化学降阻剂，但不允许使用具有腐蚀性的盐类
选择其他低土电阻率区
9 电气设备绝缘特性的测试
绝缘缺陷
集中性缺陷
发电机绝缘局部磨损
分布性缺陷
绝缘老化
绝缘特性试验
非破坏性试验（检查性试验）
特点
低压
作用
采用多种试验揭示绝缘缺陷的不同性质和根源
分类
绝缘电阻及吸收比的测量
适用场合
对于单一介质绝缘或电容量较小的绝缘被试品
只测其绝缘电阻
对电容量较大的绝缘被试品
不仅要测量其绝缘电阻，还要测量其吸收比
绝缘电阻
特点
是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合特征
绝缘电阻越大，绝缘性能越好

吸收比K
表示加压60s的绝缘电阻值
1分钟
通常用其代替
理论上的绝缘电阻
加压无穷长时间测得多电阻
通常小于1.3意味着绝缘可能受潮
绝缘电阻随时间变化越大，绝缘性能越好
电压稳定后再接入被试品
极化指数
小于1.5~2则意味着绝缘可能受潮
当发生贯穿性导电通道时K值会大大降低而接近于1
适用于大型设备（容量大），其吸收过程慢
试验
测量仪表
兆欧表
特点
刻度不均匀
接线图
L
高压导体
G
屏蔽环
消除试品表面泄漏电流的影响
E
外壳或地
注意事项
L端和E端不能互换
试验前试品要充分放电
先摇表（提供直流电源）再合闸，先断回路再停摇表
稳定所加的直流电压
手摇的速度要恒定
带有绕组的试品
被测绕组首尾短接，再接到L端
不能发现的缺陷
含有气泡
分层脱开
非贯穿性的局部损伤
绝缘老化
老化了其绝缘也可能相当高
能发现的缺陷
总体绝缘质量欠佳
绝缘介质受潮
贯穿性缺陷
泄漏电流的测量
原理
和测量绝缘电阻原理基本一样
泄露电流的大小实际反映了绝缘电阻值
试验
与测绝缘电阻相比的特点
电压
高
能揭露绝缘电阻不能发现的缺陷
最终电压保持1min
极性为负
测量仪表
高压直流装置
微安表
U-I曲线
绝缘良好
线性曲线
绝缘受损
陡峭上升
比测绝缘电阻多发现部分集中性缺陷
介质损耗因数的测量
介质损耗
与绝缘材料大小，电压，频率无关
越小绝缘越好
试验
西林电桥
影响介质损耗的因素
电磁场的干扰
温度
介质损耗增加
电压
绝缘良好
几乎不受电压影响
绝缘受潮气泡，局部放电
随电压升高而升高
电容量大小
整体性缺陷
介质损耗均敏感
集中性缺陷
小电容敏感
大电容不敏感
可分解成几个彼此绝缘的小部分
试品表面泄露
泄漏损耗会增大
正接线
适用于实验室
反接线
适用于现场试品一端接地
与测量绝缘电阻相比解决了全面老化的问题
局部放电的测量
局部放电
定义
由于杂质或毛刺引发电场的畸变，使这些部分的场强超过该出物质的电离场强
特点
能量小
不影响电气强度
不能长期
测定设备在不同电压下局部放电强度的发展趋势，判断绝缘状态
测量方法
非电检测法
噪声检测法
特点
抗干扰强
超声波探测仪检测
光检测法
适用于发生沿面放电和电晕放电时（有光）
化学检测法
对绝缘油溶解的气体进行色谱分析
能发现充油电气设备中不易发现的局部性缺陷
电气检测法
脉冲电流法
特点
最广泛
灵敏
测的是视在放电量
高频脉冲电流→电压脉冲→视在放电量
介质损耗法
外加电压越高，放电频率越大，附加损耗越高
破坏性试验（耐压试验）
条件
必须经过非破坏性试验并合格后
特点
高于设备实际工作电压
作用
鉴定电气设备绝缘强度（电气强度）
电气设备需要耐受的过电压冲击
最高工作过电压
暂时过电压
工频过电压
谐振过电压
操作过电压
雷电过电压
分类
交流耐压试验
工频耐压试验
作用
检验设备承受最高工作过电压和暂时过电压的能力
可代替220KV以下设备的操作冲击耐受电压
存在一定的比例关系
试验过程
调压器升高电压
保持1min后降低电压，若没有击穿则通过
试验设备
工频高压获取（起升压作用）
要保证零电位合闸，再去升压操作
高压试验变压器
绝缘强度高但裕度小
容量小体积小
运行时间短（1min）所以不需要散热
漏阻抗大，短路电流小
为容性负载
电力变压器为感性负载
U≤500-750KV
选单台试验变压器
U≥1000KV
采用串级连接
串级装置
实验变压器数量越多容量利用率越低
采用n≤3的串级
调压设备（不起升压作用）
自耦调压器
感应调压器
移圈调压器
电动发电机组
性能最好
测量设备
球隙测量器
唯一能直接测量高达数兆伏的各类高压峰值的装置
不同间隙距离对应的击穿电压不同
不确定度控制在±3%
静电电压表
刻度不均匀
抗干扰
谐振耐压试验
工频耐压试验的延伸
适用场合
试品电容量较大
原理
利用并联谐振和串联谐振产生高压
频率一般比工频高
可以减少试验电源的容量
感应耐压试验
适用对象
有绕组的设备
频率
一般为100Hz或150Hz
目的
检验绕组的纵绝缘
试验过程
低压绕组加压
高压绕组感应出过电压
直流耐压试验
作用
测试直流设备/电容较大的试品
特点
电流小，装置容量小→体积小更易运输
试品绝缘性能高，电压也要更高
可以发现旋转电机端部绝缘中的缺陷
具有非破坏性
实验方法
加直流耐压5min
测量直流高压
棒隙或球隙
静电电压表
刻度不均匀
抗干扰
不确定度控制在±3%
注意事项
试品在实验前后要充分放电
对于容性负荷
输出电压最大允许峰值为整流元件额定电压的一半
直流高压是将交流电压整流而得
若要获得更高的电压，需要采用串级直流高压装置
冲击耐压试验
冲击电压发生器
一组并联的储能高压电容器
并联充电，串联放电
作用
检测高压电气设备在雷电过电压和操作过电压的绝缘性能
冲击电压产生
雷电冲击电压试验
由冲击电压发生器产生
操作冲击电压试验
由冲击电压发生器产生
也可用变压器产生
绝缘的冲击高压试验
电气设备内绝缘
雷电冲击耐压试验
三次冲击法
三次正极，三次负极
电气设备外绝缘
冲击高压试验
15次冲击法
击穿或闪络不超过2次即合格
测量绝缘表面的电压分布也能发现绝缘缺陷
11 线路和变电站的防雷保护措施
线路
雷电来源
直击雷
直击
导线
杆塔
避雷线
耐雷水平
线路绝缘子串的50%冲击闪络电压
反击
雷击线路接地部分而引起绝缘子串闪络
感应雷（主）
雷电危害
线路跳闸
绝缘子闪络未必跳闸
电压等级高的，绝缘水平高，一般不会闪络
形成稳定电弧后跳闸
防停电
采用自动重合闸
双回路或环网供电
建弧率
冲击闪络转为稳定工频电弧的概率
防止
加强线路绝缘
中性点消弧线圈
雷电波侵入变电站
防雷性能指标
耐雷水平
雷击时绝缘不发生闪络的最大雷电流的幅值
雷击跳闸率
40个雷暴日每100km每年由雷击引起的跳闸次数
变电站
雷电来源
直击雷
避雷针
变压器门形结构上不能安装
独立避雷针保护
35Kv以下的配电装置
60Kv的配电装置，且土壤电阻率>500Ωm
构架避雷针
60Kv的配电装置，且土壤电阻率<500Ωm
110Kv以上的配电装置，且土壤电阻率<1000Ωm
依据
1,电压等级越低的设备，越容易被反击。
2,为了避免反击，尽可能降低接地电阻。
3,避雷针的接地电阻主要由安装方式（独立&配电构架）和土壤电阻率决定。
4,独立避雷针具有更低的接地电，构架避雷针节省成本，但接地电阻偏大。
避雷线
入侵波（主要）
避雷器
进线段保护
避雷线
继电保护
继电保护
继电保护装置
组成
测量部分
逻辑部分
执行部分
作用
故障
自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除
不正常运行状态
根据维护条件，发出信号、减负荷或跳闸
一般不要求迅速动作
基本要求
选择性
速动性
快速切除故障
灵敏性
反应能力
可靠性
可信赖性
不拒动
保护范围内
安全性
不误动
保护范围外
工作配合
主保护
后备保护
近后备
由本电力设备或线路的另一套保护实现
远后备
由相邻电力设备或线路的保护实现
辅助保护
补充前两者的保护性能
继电器
继电特性
要么闭合，要么断开，不存在中间状态
分类
电流继电器（KA）
过量继电器
输入量增大而动作
电压继电器（KV）
欠量继电器
输入量减小而动作
时间继电器（KT）
中间继电器（KM）
信号继电器（KS）
分类
电流保护
相间短路
单侧电源
三段式电流保护
特点
不能区分本设备末端短路与下个设备首端短路
电流速断保护（第I段）
整定原则
躲过本线路末端流过的最大短路电流

最大运行方式下整定
非周期分量的影响
实际短路电流可能大于计算值
保护装置的实际动作值可能小于整定值
一定的裕度
整定值最大
动作时间
灵敏性校验
按照最小运行方式校验
最小保护范围
保护线路全长的15%~20%
选取的的是故障参数的最大值
特点
不能保护线路全长
可能出现无保护范围的情况
保护范围受运行方式影响大
线路较短
简单保护
限时电流速断保护（第II段）
整定原则
躲过下一条线路电流速断保护范围末端发生短路时最大短路电流
动作时间
灵敏性校验
灵敏系数
如果灵敏性不满足要求，就要与相邻线路的限时电流速断保护相配合整定
特点
受运行方式影响较大
定时限过电流保护（第III段）
作用
近后备保护
保护本线路全长
远后备保护
保护相邻线路全长
整定原则
躲过正常运行最大负荷电流
整定值最小
动作时间
动作时限特性
从负载到电源端逐级升高的阶梯特效
越靠近电源测动作时间越长
灵敏性校验
近端后备保护校验
本线路末端两相短路电流来校验
远端后备保护校验
特点
没有选择性
可只装三段保护作为主保护
复杂保护
双侧电源
方向性电流保护
存在问题
单侧电源
电流三段保护可以正确切断故障
双侧电源
原本应切除3，4
实际3，4，5都动作
解决方法
功率方向
正方向
母线指向线路
动作判定
正
断路器动作
负
断路器不动作
在多电源网络中，必须采用方向性保护才能保护选择性
电压死区
母线附近发生故障后电压被拉得很低
无法判断功率方向
为了准确反映，提高灵敏性
调节值固定30°/45°
方向性电流保护=电流保护+功率继电器
功率方向继电器
用来判别功率方向或测定电压、电流相位角的继电器
接线方式
0°接线
对A,B,C三相功率继电器的电压和电流都是本相的
90°接线
其他两相的电压和本相的电流
提高了接线的可靠性
只有当发生三相短路时
死区
提高灵敏度
装配原则
单相接地
110kv及以上中性点直接接地（大电流接地）
零序电流保护
为什么用零序电流
零序电流的获取
并联
零序电压的获取
串联
三段保护
零序电流速断保护
整定原则
灵敏I段保护
躲开下一条线路出口处单相或两相接地短路时可能出现的最大零序电流
躲开断路器三相触头不同期合闸时所出现的最大零序电流
特点
定值较小，保护范围较大
作用
对全相运行状态下的接地故障起保护作用
取其较大者乘以可靠系数
不灵敏I段保护
当线路上采用单相自动重合闸时，按能躲开在非全相运行状态下又发生系统震荡时，所出现的最大零序电流整定
特点
定值高，保护范围小
作用
用于单相自动重合闸过程中，其他两相又发生接地故障时的保护
也可以用于全相运行状态，但保护范围小
零序电流限时速断保护
整定原则
与下条线路的零序电流速断相配合
零序过电流保护
整定原则
躲开下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流
评价
优点
灵敏性高，动作时限比相间保护短
可靠性高
受系统运行方式变化的影响小
当系统中发生某些不正常运行状态时（系统振荡，短时过负荷）
相间短路的电流保护可能会误动作
零序电流保护不受影响
系统震荡时零序电流依旧是0
优越性
单相接地故障最多，且其他故障也往往是由其发展而来
缺点
接地点发生很大变化的电网
单相自动重合闸的影响
自耦变压器的影响
方向性零序电流保护
和方向电流保护差不多，但它不存在死区电压
35Kv及以下中性点非直接接地（小电流接地）
接地短路发生后
中性点电压上升为相电压
非故障相电压升为线电压
此时C和B相对地电压是原来的
线电压对外不变，正常供电
电容电流
接地故障时
接地点处C相对地电压为0v
对地电容被短路，电容电流为0
非故障相对地电压升高
电容电流也升高
接地点零序电压不为0v
接地点流回的电容电流是正常运行时单相电容电流的3倍
电容电流方向
非故障相
母线——线路
故障相
线路——母线
特点
一般只选出发生接地的线路并发信号不跳闸
允许单相接地后继续运行1~2小时
保护方法
绝缘监视装置
接地后会出现处处相等的零序电压，根据有无零序电压判断是否单相接地
零序电流保护
故障线路零序电流比非故障相大
零序功率方向保护
零序电流的流向不同
有选择的接地保护
用于选线
距离保护（110kv）
基本原理
通过阻抗反映距离
欠量保护
比整定值小动作
距离保护
距离I段
保护范围
本线路全长的80%~85%
整定原则
动作时限
0s
距离II段
动作时限和整定值
与下条线路的距离I段配合
分支系数
助增分支
使短路电流变大
测量阻抗变大
Kb>1
保护范围降低
可能造成保护拒动
外汲分支
使短路电流减小
测量阻抗变小
Kb<1
保护范围升高
可能造成保护误动
灵敏度不满足时
与下条线路的距离II段配合
下一段线路有变压器
保护范围
本线路全长
与距离I段联合构成本线路的主保护
距离III段
整定原则
按躲开正常运行时的最小负荷阻抗整定
与下一条线路的II段配合
组成
启动元件
发生故障的瞬间启动整套保护
过流继电器
阻抗继电器
正常
不工作（闭锁）
故障
启动
测量回路
测量短路点到保护安装处的距离（测量阻抗）
逻辑回路
门电路
与或非
时间元件
特点
不受运行方式的影响
灵敏性高
接线方式
0°接线（相间阻抗继电器接线方式）
反应相间故障
零序补偿接线（接地阻抗继电器接线方式）
反应接地故障
阻抗继电器
分类
全阻抗继电器
适用于单侧电源
方向阻抗继电器
适用于双侧电源，有方向性
阻抗值=R JWL，W=2πf，当频率f变大阻抗角就变大，灵敏度提高。
偏移特性阻抗继电器
作用
消除死区
影响保护正确性的因素
过渡电阻RT
分类
相间短路
电弧电阻
随时间变化
初期小，后期迅速增大
接地短路
中间物质电阻
不随时间变化
相间R<接地
对测量阻抗的影响
单侧电源
测量阻抗增大
上一级保护误动
保护范围缩小，保护拒动
双侧电源
线路受电端的保护
过度电阻呈感性
测量阻抗增大
保护范围缩短
如果测量阻抗ZM增大，本来在A点发生某种短路可以使得阻抗继电器动作，现在由于测量阻抗增大了导致其超出Zset为直径的圆，结果在A点不动作了，相当于保护范围减小。
保护拒动
线路送电端的保护
过度电阻呈容性
测量阻抗可能减小
保护范围扩大
出现越级跳闸
对距离保护的影响
保护装置距短路点越近，受影响越大
线路越短（整定值越小），影响越大
动作特性在+R轴方向所占面积越大，受影响越小
但躲避负荷阻抗的能力越差
减小影响的措施
增大+R轴方向的动作区
苹果圆特性
四边形特性
针对电弧电阻采用瞬时测定装置
TV二次断线（U=0）
影响
Zm=0
保护范围变大
引起保护误动作
措施
增加断线闭锁回路，断线时闭锁保护
系统震荡
振荡中心的电压最低
180°时震荡中心电压为0
此时电流最大
测量阻抗最小
只发生在两侧都有电源的系统
影响
周期性启动和返回
动作特性在00’方向所占面积越大，受影响越大
全阻抗误动区>方向阻抗误动区>偏移特性阻抗继电器>透镜型阻抗误动区
同级线路
III段距离保护受影响最大
由于动作时限大于振荡周期
不需要振荡闭锁
I段最小
I,II段
动作时限小于震荡周期
需振荡闭锁回路闭锁
振荡和短路的区别
电流和电压幅值周期性变化
电流和电压幅值的变化速度较慢
电流和电压的相位关系随振荡角的改变而改变
三相完全对称，没有负序和零序分量
措施
振荡闭锁回路
原理
利用负序和零序分量元件启动保护
正常
没有负序和零序电流分量
保护不启动
系统故障引起系统震荡
短期（三相短路）或长期（不对称短路）有负序和零序电流分量
距离I、II段保护启动并开放0.2S
振荡闭锁继电器不动作
之后不论振荡是否发生，起动振荡闭锁回路（闭锁保护）
纵联保护
适用场合
220kv及以上线路的主保护
可以“全线速动”
阶段式保护不能实现全线速动
不能作为220kv及以上线路的主保护
只能作为其后备保护
组成
保护装置
通信装置
通信通道
导引线
环流式
均压式
电力线载波
高频保护
50kHz
高频通道耦合方式
相-相 耦合式
相-地 耦合式
构成
阻波器
通工频，阻高频
耦合电容器
通高频，阻工频
连接滤波器
过滤其余高频信号的干扰
实现波阻抗匹配
进一步起到隔离高压部分的作用
接地开关
检修滤波器
高频收，发信机
发信方式
正常无高频电流方式
平常不发，故障发
正常有高频电流方式
移频发信方式
平常发f1，故障发f2
闭锁式也可收到本端发信机发出的高频信号
高频信号
闭锁信号
本端保护元件动作
无闭锁信号
允许信号
本端保护元件动作
有允许信号
跳闸信号
本端元件动作或有跳闸信号
特点
无中继，通信距离长
微波
成本较高
需要中继站
光纤
干扰小可靠性高
通信容量大
动作特性
比率制动特性
分类
信息量少
方向比较式（测电压，测电流）
比较功率
闭锁式方向纵联保护
通常情况下判断是否动作
功率方向
正
有闭锁信号
不动
无闭锁信号
动
负
不动
闭锁信号由功率方向为负的一端发出
且自己也会接收并闭锁
误触发的情况
区外故障时
闭锁信号还在传（没有闭锁信号），且功率方向为正
解决方法
让功率方向延迟变正
t2延迟动作
区外故障切除后
闭锁信号停发，但功率由于延时还是正的
解决方法
让信号多发一会
t1延迟动作
缺点
功率为了避免闭锁信号是由于线路传输延迟而没来，延迟自己变化时间，如果确实没有闭锁信号，就会延迟动作时间
若KA1灵敏度低，当故障发生时就不会发闭锁信号
误动作
影响因素
非全相运行导致保护误动作
用线路上的电压互感器就可以正确判断
分布电容电流导致的保护误动
用母线上的电压互感器
功率倒向导致保护误动作
产生原因
由于1和1’不是同时动作，而是1'先动作
原本
倒向后
解决方法
比较阻抗(II段方向圆)
纵联电流差动
电流相位（测电流，不测电压）
区内故障
两侧电流同相位但幅值不同
信号断续
间断角角为180°
正常运行/区外故障
两侧电流相位相反
收到连续的高频信号
间断角为0°
说明
实际运行时并不是完全同相/反相
看间断角是否大于ψ来判断是否发生故障
>ψ
区内/正常
<ψ
区外
传递逻辑信号，采用（高频的）电力载波
信息量多
纵联电流差动
全电流
差动
正常运行或外部故障时，两电流相减，有差的概念
实际是两侧电流的向量之和
Ik为不平衡电流
特点
测电流，不测电压
电流大小
电流相位
“D”级电流互感器
要求
比较全信息时尽量减小两端测量的相对误差
两侧装设型号、变比、特性完全相同
原理
区内
有电流流过继电器
很大
Ik>Iset保护动作
整定
当发生区外故障或正常运行时的最大不平衡电流
产生原因
两侧的电流互感器不完全相同产生电流差
电流互感器断线
完好的电流互感器里感应的电流会直接通过电流继电器形成回路
缺点
灵敏性下降
区域的内发生短路，但短路电流很小，小于整定值，所以不会动作
比率纵联电流差动保护
根据不同的短路电流匹配不同的整定值
优点
即使是轻微故障也能动作
提高了灵敏性
带制动特性
区外
没有电流流过继电器
0
输电线路
自动重合闸
自动重合闸
故障性质
瞬时性故障
主要
永久性故障
动作过程
作用
提高供电可靠性
纠正误跳闸
让瞬时性故障迅速恢复供电
对两侧电源线路，可提高系统并列运行时的稳定性，从而提高输电容量
要求
自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定
手动合闸后导致的跳闸，闭锁不动作
不利影响
针对永久性故障再次重合后
电力系统再次遭到短路电流的冲击
使断路器的工作条件更加恶劣
分类
三相重合闸
110kv及以下架空线路
原理
故障时跳三相
进行三相重合
若为永久性故障再跳三相
单相重合闸
220kv及以上架空线路
原理
单相接地故障时
首次只跳开故障相
重合该相
若为永久性故障跳三相
相间故障
保护跳开三相并不进行重合
综合重合闸
220kv及以上架空线路
原理
单相故障时
采用单相重合闸方式
相间故障时
采用三相重合闸方式
起动方式
不对应起动
由控制开关的位置和断路器位置不对应的原则来起动重合闸
适用于500kv重合闸
不论任何原因使断路器跳闸后都可以进行一次重合
保护起动
利用保护装置来起动重合闸
适用于200kv及以下
可能由于保护装置动作太快，保护返回，重合闸来不及动作
电力系统中发生母线和变压器故障，一般不采用重合闸
母线和变压器属于重要设备，一旦发生跳闸以后必须查明原因并且消除故障方能再次合闸送电，否则可能引起重大后果。
双侧电源线路重合闸的同期问题
问题
双侧电源在进行重合闸时要考虑两侧电源是否同步以及是否允许非同步运行
检无压与检同期重合闸
原理
问题
检无压侧的断路器误动作，导致重合闸无法工作
解决
在检无压侧也投入检同期元件
当检无压无法工作时，通过检同期合闸
两侧都有检无压和检同期元件
一般两侧的检无压和检同期重合方式应定期倒换
快速重合闸
重合时由于非常快，两侧还基本保持同期，则基本不需要检同期
条件
两侧都要有可以快速重合的断路器
线路两侧都装有全线速动保护（纵联保护）
冲击电流对电力系统的影响在允许范围内
非同期重合闸
重合时允许非同期，则不需要检查同期
条件
有保护措施
期间产生的振荡过程对重要负荷的影响小
重合后能较快恢复同步
重合闸与保护的配合
前加速
发生故障时，靠近电源测先无选择瞬时跳闸，重合闸，若不成功再有选择动作
特点
优点
能快速切除瞬时故障
使瞬时故障来不及发展成永久性故障
保证电能质量
缺点
断路器工作条件恶劣
跳，合闸次数太多
若重合闸拒绝动作会扩大停电范围
重合于永久性故障时，故障切除的时间可能长
第一次切不掉，只能通过第二次有选择的切除
后加速
发生故障时，先有选择跳闸，重合闸，若不成功再无选择瞬时动作
广泛用于35kv以上的电网和重要负荷线路
特点
优点
首次有选择性，不会扩大停电范围
保证了永久性故障能瞬时切除
缺点
每个断路器上都要装设一套重合闸，复杂
第一次切除有延迟
时间整定
故障消除
电弧熄灭
绝缘强度恢复
消弧室里重新充满油，气
断路器准备好再次动作
保护已返回
双侧电源要加上两端主保护的动作时限差和跳闸时间差
变压器
故障类型
油箱外
套管短路
引出线短路
油箱内
绕组间隙短路
产生电弧
损坏绕组的绝缘
烧毁铁心
绝缘油气化发生爆炸
不正常运行状态
状态
过电流
过负荷
冷却能力下降
绕组和铁心过热
措施
只发警告信号，安排采取措施
保护装置
非电量保护
瓦斯保护
原理
在电弧作用下，变压器油和其他绝缘介质受热分解成气体，产生大量气体
根据气体排放多少和速度判断变压器的状态
设备
气体继电器
轻瓦斯
反应变压器内部不正常情况或轻微故障
发信号，使运行人员迅速处理故障
重瓦斯
反应变压器严重故障
跳开变压器各侧断路器
适用场合
容量800kva及以上的油浸式变压器
容量400kva及以上的车间内油浸式变压器
缺点
不能反应发生在油箱外部的故障
优点
动作迅速，灵敏度高，安装接线简单
电量保护
电流速断保护
容量10000kVA以下的变压器
纵联差动保护
容量10000kVA及以上的变压器
2000kVA以上，当电流保护的灵敏度不能满足要求时
用于防御绕组和引出线短路
后备保护
相间短路
过电流保护
低电压过电流保护
低电压+过流保护
复合电压过电流保护
负序电压+低电压+过流保护
接地短路
零序保护
变压器差动保护
原理
当变压器两侧电流互感器所测得的流过电流继电器超过一定的值后，继电器动作切除故障
接线图
单相变压器
变压器独特的点
正常运行或区外故障时，变压器两侧的电压不同，电流也不同，如果两边的电流互感器用相同的变比，两端互感器的电流也就不同，就会在电流继电器中产生差流，引发误动作
为了保证两侧电流互感器电流一致，两侧的变比也要不同
三相变压器
两边的接线方式不同，使得电流相位不同，为了消除相角差，让星形接线的一侧在互感器的二次测接成三角形接线，让三角形一侧在互感器的二次测接成星形接线
但即使消除了相角差依旧有幅值上的差值，所有两侧互感器的变比里有个√3
保护整定
躲过区外短路时最大不平衡电流
不平衡电流产生的原因
TA计算变比和实际变比不一致
变压器有载调压
TA1和TA2本身误差
变压器励磁电流
躲开电流互感器二次侧回路断线引起的电流差
躲开变压器最大励磁涌流
励磁涌动
产生原因
特点
有很大非周期分量
往往偏向时间轴某一侧
有大量高次谐波
以二次谐波为主
波形经削去负波后出现间断角
措施
采用具有速饱和电流互感器
采用间断角原理的差动保护
看间断角的大小是否负荷励磁涌流的特点
利用二次谐波制动
利用二次谐波占基波的百分比
利用波形对称原理的差动保护
比率制动式差动保护
和电流的类似
母线
故障类型
接地短路
相间短路
保护
基本原则
快速可靠有选择的切除故障
结构尽可能简单
分类
母线差动保护
低阻抗
中阻抗
高阻抗
按照差动回路的电阻分类
母线电流相位比较保护
相邻元件的保护
专门的母线保护
断路器失灵保护
后备接线
断路器拒动时动作
电机学
基本知识
基本物理量
磁感应强度（B）
磁场强度（H）
电感
磁导
磁链ψ
通电线圈
线性磁路·
磁势F
作用在磁路上的总电流
在电路里是电流
在磁路里是磁势
是磁路的源
电机
定义
依据
电磁感应定律
感应电动势
电抗
感应电流产生的磁场将阻碍原磁场的变化
阻碍作用
电磁力定律
电动机
发电机
实现机电能量转换和信号传递与转换的装置
惯例
发电机惯例
电压和电流方向一致，此时有功电功率为正值，表示发出有功功率
电动机惯例
电压和电流方向相反，此时有功电功率为负值，表示吸收有功功率
分类
运动方式
静止电机
变压器
旋转电机
直流电机
交流电机
异步电机
同步电机
功能
控制电机
进行信号传递和转换
材料
绝缘材料
天然材料
极限温度
1）Y级 最高允许温度为90℃.
不浸油
2）A级 最高允许温度为105℃.
浸油
3）E级 最高允许温度为120℃.
4）B级 最高允许温度为130℃.
导磁材料
铁磁材料
磁化曲线
特性
高导磁性
磁饱和性
磁滞性
磁滞回线
软磁材料
制作铁芯
硬磁材料
制造永磁铁
B总是滞后H的变化
变压器
单相
结构
电磁部件
铁芯
铁芯结构
铁壳式
以铁芯为壳
铁芯式
以铁芯为芯
最常用
绕组
大型发电机组
同心式
低压绕组在里，高压绕组在外
冷却部件
油箱
对流散热
散热管
散热器
辐射散热
保护部件
变压器不能变频率
型号
额定值
额定容量
对于三相变压器而言是三相总容量
相电压相电流表示
S=3UI
线电压线电流
三相接线
S=√3UI
额定电压
原方
外加的额定电源电压
副方
原方额定时负载端的空载电压（电势）
线电压
工作原理
空载运行
空载电流
组成
与磁通同向的磁化电流
具有无功电流的性质
产生主磁通
主磁通和漏磁通的区别
作用不同
主磁通传递能量, 交链原副方
漏磁通只消耗磁势，只起磁压降作用
特性不同
主磁通和电流非线性/饱和关系
（介质是铁芯）
漏磁通和电流线性/不饱和关系
（介质是空气）
垂直于磁通的铁损分量
有功分量电流
磁滞电流分量和涡流电流分量的和
激磁电流
波形
电压为正弦波时，电流为尖顶波
磁路处于饱和状态，随着电压的变化电流的呈非线性
尖顶的大小取决于饱和程度
注
当磁路不饱和时呈线性，电压为正弦波时，电流也是正弦波
电压平衡方程
：原端绕组电阻
铜损
：原端绕组漏电抗
只和变压器的结构有关，所以相对固定
其中 ，Z1称为原端绕组的阻漏抗，或者说是漏阻抗
注
数值大小上漏阻抗压降比较小，所以电压主要是在和电势相平衡
变压器主磁通主要取决于电网电压、频率和匝数，与负载大小基本无关！会稍有变化；
负载运行
负载增加时，负载阻抗减小
电动势平衡方程
励磁阻抗
当频率一定，外加电压升高
Rm和Xm增大
铁耗增大
饱和程度增加
分布因数和短距因数都为1
集中且整距
当一次测通直流电时，电流会很大
物理过程
磁平衡
二次侧有电流后，一次电流就增加了，增加的电流就是为了产生磁势抵抗二次侧产生的磁势，保证磁路中的磁动势F不变
能量守恒
磁动势方程
归算
一次侧向二次侧归算
原则
保持二次测磁动势不变
等效电路
参数测定
空载实验
目的
测量变比K，空载损耗（铁损）（PFe）和励磁阻抗（Zm）
对于三相变压器变比为相电压之比
绝缘监测
测量结果
rm和Xm是虚拟的不需要换算
短路实验（负载无限大）
目的
负载损耗（铜损）（Pk)
短路阻抗（漏磁阻抗）（Zk）
短路电压（Uk）
短路电流为额定电流时一次测所加的电压
结果
由于绕组的电阻（Rk）随温度而升高
换算到75℃
Xk和温度无关
不需要换算
标幺值
定义
常用各物理量的额定值作为基值
线电压、线电流的基值选用额定线值
阻抗基值
功率基值
SN
特点
相线对应的标幺值相等
没有量纲
短路电压
反应短路阻抗的大小
正常运行时希望小一些
限制短路电流时，希望大一些
运行特性
电压变化率
影响因素
短路阻抗标幺值
β负载系数
β=1满载
负载性质
损耗与效率
损耗
铜损（可变损耗）
铁损（不变损耗）
磁滞损耗
磁畴之间产生的摩擦而产生
涡流损耗
涡流在铁芯上产生的感应电流流过铁芯电阻产生的损耗
和频率和磁感应强度（B在膝点）成正比
效率
影响因素
负载大小（β）
负载性质
空载损耗
短路损耗
最大效率
铜损=铁损
三相
分类
按铁心结构分
组式变压器
不能采用Yy接线方式
心式变压器
YN和D接法可以消除三次谐波
极性与电动势
联结组别
原理
高低压绕组间的线电动势之间的相位差
表示方法
时钟法
分针高压绕组
固定指向12点钟位置
时针低压绕组
Yd+基数
Yy+偶数
波形
主磁通是正弦波时
产生主磁通的激磁电流是尖顶波
基波
三次谐波
激磁电流是正弦波
主磁通是平顶波
基波
三次谐波
与尖顶波的反向
只要一次测或二次测绕组有一侧接成三角形，就可以保证相电动势接近正弦波
并联运行
条件
各变压器变比相等
各变压器联结组别相同
各变压器短路阻抗标幺值相等，且短路阻抗角也想等
其他变压器
三绕组变压器
特点
三个绕组的容量可以相等，也可以不等
100/100/50
高压测和中压侧都接地
自耦变压器
功率
电磁功率
铁磁绕组
传导功率
导线
优点
变比越接近1，造价越低
省材料，效率高
缺点
一次测和二次测之间有电的联系
要求中性点可靠接地
两侧安装避雷器
交流电机
同步电机
同步
电机转子转速和旋转磁场转速相同
结构
冷却方式
空气冷却
氢气冷却
水冷
内冷
直接接触
外冷
隔着绝缘
额定值
额定容量
输出功率
发电机
有功功率
电动机
机械功率
补偿机
无功功率
额定电压
定子的线电压
型号
空载电动势
波形
由e=blv，由B的波形决定
大小
分布因数
短距因数
频率
相位
与转子位置有关
相序
由转子转向决定，与主磁极极性无关
同步发电机
工作原理
空载运行
定义
定子绕组开路
只有转子磁场，无定子磁场
对称负载运行
电磁关系
电枢磁动势（基波旋转磁动势）
转速
转向
由超前的相转向滞后的相
极数
绕组极数
（一切电机）电枢磁动势和励磁磁动势在空间相对静止
合成磁动势也是一个同转向、转速、极对数的旋转磁动势
电枢反应
原因
带上对称负载后产生的电枢磁动势使空气气隙磁动势的分布发生改变，从而使空气隙磁场及绕组中的感应电动势发生变化
性质
去磁
增磁
交磁
取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置
概念
时空矢量图
直轴
转子绕组的轴线
交轴
两极之间的中线
随转子转动而转动，且固定相差90°
直轴分量
直轴电枢反应
同向
增磁作用
发容性无功
欠磁状态
反向
去磁作用
发感性无功
励磁状态
交轴分量
交轴电枢反应
超前
电动机运行状态
滞后
发电机运行状态
发有功
隐极同步电机
电磁关系
等效电路
电枢反应电抗
对于变压器激磁电抗
运行分析
空载特性
讨论直流励磁电流和空载电动势之间的关系
影响因素
电机结构
短距因数
分布因数
转速
空载特性曲线
不考虑饱和，一直笔直的是气隙线
和磁化曲线一样
实验时只能单方向调磁
忽增忽减会引起磁滞现象
特点
剩磁
饱和现象
磁滞现象
负载特性
空载特性曲线
零功率因数曲线
可测量漏抗
短路特性
影响因素
电机结构
电枢反应
直轴去磁电枢反应
短路电流为纯电感电流
线性
电机磁路处于不饱和状态
外特性
影响因数
电枢反应
漏抗压降
电压变化率不能太大（50%）
可通过改变激磁电流使发电机端电压保持不变
容性负载时
电枢反应为增磁作用
容性电流大漏抗压降升高
调整特性
并网
条件
电压幅值相等
如果不相等
发电机电压大于电网电压
发电机发出无功
电流为感性
发电机电压小于电网电压
发电机吸收无功
电流为容性
发电机的频率=电网频率
如果不相等
吸发有功
电压相序相同
电压相角相同
整步方法
准确整步法
自整步法
功率调节
功角特性
功率关系
定义
隐极
δ>0
P>0
发电机
汽轮发电机
隐极
水轮发电机
凸极
δ<0
P<0
电动机
δ=0
P=0
调相机
转矩特性
凸极
有功调节
调节有功时也会影响无功
无功调节
调节无功可以不影响有功
v形曲线
同步发电机正常运行在过励状态
为电网提供无功
会判断定子电流的变化方向
判清楚在什么位置
功率因数为1/只输出有功都是在b点
电动机
异步电机
原理
电生磁
通入三相对称电流，建立基波旋转磁场
磁生电
由电磁感应定理，转子在磁场中运动产生感应电流
电磁力定理
带电导体在磁场中受电磁力的作用，形成电磁转矩
特点
分类
转子结构
绕线式
鼠笼式
型号
额定值
额定功率
轴上输出的机械功率
额定电压电流为定子上的
运行状态
转差率
1||| 电动机
2||| 发电机
3||| 电磁制动
等效电路
转子转动时
频率归算
将转子转动归算到转子不转
转子不转时
转子转动时
附加电阻的物理意义
转子不转时没有机械功率输出
通过频率归算后的转子转动也是没有机械功率输出的
而附加电阻的功率损耗就替代率正常转子转动的机械功率
归算后的电路
绕组归算
将转子侧的相数m2、绕组匝数N2、绕组因数KN2归算到定子侧
电流归算
电动势归算
阻抗归算
等效电路
电机负载越重
附加电阻（模拟电阻）越小
并联越多
转差率越大
转速越低
定子电流和转子电流都越大
当电机处于理想空载时
s=0
模拟电阻无穷大
相当于转子开路
定子电流很小
当电机处于堵转
s=1
模拟电阻等于零
相当于转子短路
定子电流和转子电流会很大，可能烧坏电机
简化电路
和变压器的等效电路相同
但需要引入一个修正系数
功率平衡式
输入的有功功率
空载损耗
机械损耗
附加损耗
电磁功率（PM）
转子铜耗
总的机械功率
转矩平衡式
电磁转矩T
Ω表示角速度
负载转矩T2
输出的机械转矩
空载制动转矩T0
机械特性
额定转矩TN
临界转差率Sk
与转子电阻成正比
最大转矩Tmax
与电源电压的平方成正比
过载能力
越大越强
起动转矩Tst
n=0,S=1
与电源电压的平方成正比
当临界转差率为S=1（起动时的转差率）时，起动转矩最大最大
起动转矩倍数
启动与调速
起动
起动性能指标
起动电流
起动转矩
笼型异步电动机
直接起动
特点
起动电流大
产生压降大，对电网造成冲击
启动转矩小
起动时间长
适用条件
小容量电动机带轻载
特点
起动转矩小
需要电网有足够的容量
降压启动
类型
自耦变压器降压启动
星—三角起动
只有正常为三角形接线的电动机才可以
延边三角形起动
定子回路串电抗器起动
特点
以牺牲转矩来降低起动电流
深槽式异步电动机和双笼型异步电动机
有较大转矩且起动电流会被抑制
绕线式异步电动机
在转子回路串变阻器起动
在转子回路串频敏变阻器起动
自动减小电阻
调速
笼型异步电动机
变频调速
变极调速
变转差率调速
改变外施电压调速
适用于流体负载
绕线式异步电动机
变转差率调速
转子回路串变阻器调速
起动电流减小，起动转矩增大
制动
电磁转矩的方向与转子转向相反的运行状态
方法
反接制动
正转反接
正接反转
能耗制动
把转子的动能变成电能消耗在转子电阻上
发电机制动
电动机的转速超过同步转速
变成发电机
电磁转矩非方向与转子转向相反
配电线路
25 配电线路的基本知识
架空线路
基本要求
额定电压
组成
导线
裸导线
常用材料
铜、铝、钢和铝合金
大多采用铝线或钢芯铝绞线
型号
绝缘导线
特点
由于散热差，允许载流量比裸导线小
由于有了绝缘层，线路受其他物体的影响变小，可以更紧凑
型号特征
系列特征代号
J
低压绝缘线
JK
中、高压架绝缘线
导体材料特征代号
T
L
LH
绝缘材料特征代号
v
聚氯乙烯绝缘
Y
聚乙烯绝缘
YJ
交联聚乙烯绝缘
排列方式
高压架空配电线路
三角形排列
架设在上层
低压架空配电线路
水平排列
架设在下层
电杆
分类
直线杆
耐张杆
转角杆
分支杆
终端杆
荷载
垂直荷载
水平荷载
杆身弯曲不会超过千分之一
横担
作用
支持绝缘子、导线等设备
使导线间保持一定电气安全距离
排列方式
水平排列
三角形排列
三相三线制
绝缘子
作用
保持导线与杆塔间的绝缘
分类
针式绝缘子
用于直杆
碟式绝缘子
直线或耐张
悬式绝缘子
直线或耐张
拉线绝缘子
安装在最低导线以下
金具
种类
导线固定金具
悬垂线夹
耐张线夹
横担固定金具
拉线金具
连接金具
球形挂环
碗头挂板
U型挂环
直角挂环
平行挂板
直角挂板
接续金具
导线的接续及补修
钳压管
并沟线夹
适用于在不承受拉力带部分接续
接地引下线应紧靠杆身
架空地线
拉线
27 电力电缆基本知识
额定电压
U0/U
U
设计时采用的电缆任一导体与金属护套之间的额定工频电压
U0
设计时采用的电缆任两个导体之间的额定工频电压
特征
结构
线芯
单芯
两芯
传输单相交流电/直流电
三芯
四芯
低压配电线路/中性点接地三相四线制电网
五芯以上
TN-S
绝缘层
橡胶
怕油脂
绝缘下降
聚氯乙烯
耐热性和耐寒性差
运行温度不能超过65℃
聚乙烯
耐温性能差
60℃以上绝缘极速下降
耐低温
耐电晕性能差
交联聚乙烯
长期允许温度达90℃
能承受短时170~250℃的瞬时温度
屏蔽层
保护层
29 低压配电系统的接地方式、特点
保护接零（保护接中性线）
三相四线制系统（380v/220v）中性点直接接地
如果不采用保护接零
设备漏电时，人接触的电压是火线电压
采用保护接零
设备漏电时，将变成单相短路，引发跳闸切断电源
注
工作零线不允许断线
接零线一定要真正独立接到零线上
同一电网中不宜同时用保护接地和接零
与保护接地比较
保护原理不同
接地保护
限制漏电设备对地电压
保护接零
接零线使设备漏电形成单相短路，从而促使保护迅速动作
适用范围
接地保护
低压不接地
保护接零
低压接地
运行
接地保护
允许不断电运行
保护接零
必须断电
低压配电系统的几种配电方式
IT
电源侧不工作接地，负载侧接地
TT
负载和电源侧都工作接地
需要漏电保护器
接地保护
TN(三相四线制)
TN-C
中性线和保护零线共用一条线
由于三相不平衡，工作零线上有不平衡电流，外壳对地有电压
TN-S
中性线和保护零线各用一根导线
保护零线上没有电流，只有工作零线上有不平衡电流
工作零线只用作单相负载回路
保护零线不允许断路，工作零线断线不影响
接零保护
TN-C-S
兼具上两者的优点
新能源
34 分布式光伏发电
原理
光生伏打效应
太阳辐射光通过半导体物质转变成电能
构成
光伏发电板
逆变器
将直流电换成交流电
汇流箱
为了减少电池和逆变器之间的连线
保护装置、电路、电网接口
特征
位于用户附近
10kV及以下接入
单点接入容量不超过6MW
鱼光互补/农光互补
35kV（东北66kV）及以下接入
单点接入容量不超过20MW
特点
对电能质量影响大
相当于变换的负荷
用户自发自用，多余电量上网
也可全额出售电网
就近利用
输出功率相对较小
应用
工业
政府办公楼、学校
农业
商业
电负荷曲线与光伏出力特点相匹配
居民
电负荷曲线与光伏出力特点不相符
35 新能源及电能替代相关知识
新能源
定义
传统能源之外，刚开始开发利用或正在积极研究有待推广的能源
核裂变不属于新能源
研究已经成熟
分类
太阳能（新能源领跑者）
特点
可发直流、交流电
分类
太阳光发电
太阳热发电
风能（新能源新秀）
影响因素
风能密度
可利用风能年累计小时数
风力发电机
构成
机头
转体
尾翼
使叶片始终对着来风的方向，获得最大风能
叶片
特点
发出的是交流电
需要蓄电池才能稳定供电
海洋能（新能源的新探索）
海水热能
加热成蒸汽
直接送进真空室使之变成蒸汽
波浪能
海水温差能
海水盐差能
潮汐能
核聚变能（最后的救星）
地热能
生物质能
氢能
电能替代
以电代煤
以电代油
电从远方来
来的都是清洁电
安全防护
36 电力安全技术基本知识
电流对人体的危害
触电
电击
定义
电流对人体内部造成的伤害
电伤
定义
由于电流的热效应、化学效应和机械效应对人体外部造成的局部伤害
分类
电灼伤
电流热效应而产生
电烙伤
人体与带电体有良好的接触的情况下，在皮肤表面留下的与带电体形状相似的肿块
皮肤金属化
熔化和蒸发的金属微粒产生的
影响电流对人体伤害程度的因素
作用于人体的电压
24V为安全电压
电流强度
伤害程度
感知电流
2mA
对直流电流的感知最小值
摆脱电流
致命电流
安全电流
10mA
电流的频率
工频电流对人体的伤害最为严重
频率再高对人产生的危害就开始减弱
电流通过人体的持续时间
电流通过人体的路径
人体状况
体内电阻小于皮肤电阻
人体触电
直接接触触电
单相触电
中性点直接接地
人体与大地接触良好
通过人体的电流大
人体站立在干燥的绝缘地板上
电流小
中性点不接地
低压电网
对地电容小
线路绝缘电阻大
电流小
线路绝缘电阻小
电流大
高压电网
对地电容大
电流大
两相触电
流过人体的是线电流，比单相触电更危险
电弧触电
间接接触触电
定义
人体接触正常情况下不带电，而故障情况下变为带电的设备外露的导体
接地故障电流入地
电流流向
电位分布
电工技术上的“地”指的是20m以外的地面
接触电压触电
接触电压
设备发生接地故障时，人体两个部分同时接触设备外壳和地面，由于两处电位不同产生的电位差
人体距离接地极越远，受到的接触电压越高
跨步电压触电
37 电击安全防护措施
最根本
对电器工作人员进行安全教育和管理
直接电击的防护
带电体绝缘
用遮拦防护
间接电击的防护
自动切断电源
采用双重绝缘
采用非导电场所
等电位连接保护
采用安全对地电压
最不利情况下，对人不会有危险的最高电压
电气隔离
电气安全用具
分类
绝缘安全工器具
作用
防止触电
分类
基本
能直接操作带电设备、接触或可能接触带电体的工器具
绝缘手套
绝缘靴
绝缘胶垫
低压操作下
辅助
用以防止接触电压、跨步电压、泄露电流电弧对操作人员的伤害
类型
绝缘手套
绝缘靴
绝缘胶垫
高压操作下
一般防护安全工器具
防护工作人员发生事故的工器具
标识牌
禁止类
允许类
警告类
使用要求
绝缘棒
跌落式用
使用前必须核准与所操作电气设备的电压等级是否相符
操作人员做好绝缘防护
不要让棒体损坏
极端天气做好棒的防护
不得贴墙放置，要挂起来
电容型验电器
作用
检测设备是否带电
电压匹配
验电前先在有电设备上试验
其他和绝缘棒类似
低压验电器
氖管式验电笔
亮
带电
亮一极
直流电
亮的一极是负极
亮两级
交流电
不亮
不带电
数字式验电笔
电压显示
绝缘隔板和绝缘罩
只允许在35V以下的电气设备上使用
厚度
10kV
不小于3mm
35kV
不小于4mm
个人保安线
防止感应电压
只能作为预防，不能代替工作接地线
只有在工作接地线挂好之后才能挂
梯子
与地面的夹角为60°，必须在距梯顶不少于2档上工作
电气作业的安全技术措施和组织措施
技术措施
停电
验电
挂接地线
装设遮拦和悬挂标示牌
组织措施
工作票制度
在电气设备上进行任何操作都要填表，根据表上要求处理
有些情况也可以不填写工作票
工作许可制度
工作监护制度
工作间断、转移和终结制度
现场勘察制度
电气火灾与急救
40 电气火灾成因及扑救方法
灭火常识
燃烧的条件
一定的可燃物浓度
一定的氧气含量
一定的导致燃烧的能量
灭火方法
隔离法
使燃烧物与未燃烧物隔离
冷却法
窒息法
隔绝助燃剂
电气火灾（E类火《带电的火》）
成因
漏电火灾
电流流入大地途中遇到电阻很大的部位会产生局部高温
短路火灾
火花和电弧
过负荷火灾
电流过大，绝缘升温
接触电阻过大火灾
设备接头的接触面形成的电阻
扑救方法
断电灭火
带电灭火
用不导电的灭火剂
二氧化碳
干粉
充油电气设备的火灾扑救
油
变压器
油断路器
电容器
，设备没有受损时容器外面局部着火
用二氧化碳、干冰带电灭火
火势较大
切断电源和受到威胁设备的电源，然后用水扑灭
旋转电动机的火灾扑救
为防止轴承变形
令其缓慢转动，用喷雾水灭火
预防措施
防火检查
动火作业规定
动火作业
能直接或间接产生明火的作业
动火等级
一级动火
二级动火
变电站消防规定
火灾逃生
41 触电急救
原则
迅速
就地
准确地使用人工呼吸
坚持抢救
顺序
心肺复苏
42 外伤急救
子主题
能承担主变压器和发电机等重要设备的保护
系统中的有功负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配
中心主题
一般能力
言语理解：对语言文字的综合分析能力
数理思维：快速理解和解决算数问题的能力
判断推理：根据一定的先知条件，通过自己拥有的知识、思维进行判定、推断，对事物得出自己的结论的能力
资料分析：主要包括文字类资料、表格类资料、图形类资料和综合类资料四种基本形式，综合考查应试者的阅读、理解、分析、计算等方面的能力
常识判断：主要包括应知应会的基本知识以及运用这些知识分析判断的基本能力
电力与能源战略
电力与能源战略相关知识
形势与政策
中国共产党和中国政府在现阶段的重大方针政策，近阶段国际、国内的重大时事