1、复习大纲讲解电气工程基础课程复习大纲一、考试复习章节第一章 引论1.1 电气技术的发展与电力系统的形成1.2 我国电力系统以及电力系统的发展1.3 电力系统的电压等级与接线图1.4 发电厂及变电所的类型1.5 电力负荷1.6 电力系统运行的特点和要求第二章 基本概念2.1 电力与电能系统2.2 直流传输2.3 交流传输第三章 电力系统负荷的运行特性和数学模型3.1 电力系统负荷与负荷曲线3.2 电力系统负荷模型结构与辨识方法简介第四章 输变电元件的参数与模型4.1 电力线路及结构4.2 三相电力线路参数计算4.3 三相输电线模型4.4 三相变压器的参数及等值电路4.5 变压器运行4.6 电力系
2、统标幺制第六章 开关电器6.1 灭弧原理6.2 高压断路器6.3 隔离开关6.4 高压负荷开关6.5 高压熔断器6.6 全封闭组合电器第七章 电力系统接线方式7.1 发电厂和变电所主接线的基本要求7.2 发电厂和变电所主变压器的选择7.3 发电厂和变电所主接线的基本形式7.4 厂用电接线7.7 短路电流的限制第九章 电力系统的有功功率与频率调整9.1 负荷频率机制9.2 电力系统的频率特性9.3 电力系统的频率调整9.4 有功功率平衡与发电厂间负荷的最优分配第十章 无功功率补偿与电压调整10.1 无功功率负荷电压机制10.2 电力系统中无功功率的平衡与补偿10.3 电力系统中的电压管理与调压方
3、法第十一章 电磁暂态过程与三相短路电流计算12.1 电力系统短路概念12.2 无穷大功率电源供电系统三相短路分析第十三章 导体的发热及电动力计算与电气设备选择13.1 概述13.2 均匀导体的发热计算13.3 均匀导体短路时的电动力13.4 电气设备选择的一般条件13.6 高压开关电器的选择13.7 限流电抗器的选择第十五章 电力系统过电压15.1电力系统过电压的定义和分类15.2 暂时过电压的电路基础15.3不同初始条件下通断LC回路与操作过电压15.5雷电过电压第十六章 电力系统的绝缘与交流电气装置的绝缘配合16.1气体放电及气体绝缘电气设备16.2 绝缘子和沿表面放电16.3 液体及固体
4、介质的电气特性和电气设备的内绝缘第十八章 分布式电源17.1 分布式电源的基本概念17.2 分布式发电的基本原理第十九章 电力系统中性点接地方式19.1 电力系统的中性点19.2 中性点不接地系统19.3 中性点直接接地系统19.4 中性点经电阻接地19.5 中性点经电抗器接地19.6 中性点谐振接地19.8 各种接地方式比较第二十一章 计算机在电力系统中的应用发电厂计算机监控系统复习题第一章 引论1. 电力系统的输电方式有哪几种:直流和交流。2. 为什么电能要采用高电压传输：输电线截面积S一定时，输电电压U愈高，损耗的电功率P耗就愈小；如果允许损耗的电功率P耗一定时（一般不得超过输送功率的1
5、0），电压愈高，输电导线的截面积就愈小，这可大大节省输电导线所用的材料。3. 掌握电力系统中常用设备的国标图形符号：4. 我国电力系统发展的现状如何：能源地域分布不均衡，能源分布与消费分布脱节，电源结构有待优化；区域电网互联结合大电网的发展模式；西电东送，南北互供，全国联网；电源结构不断调整，新能源发电取得长足的进步。5. 电力系统主要由哪些部分构成：发电机、输电网络、配电系统、负荷。6. 电力负荷包括哪些：工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人民生活用电负荷。7. 电力系统的基本参量有哪些：总装机容量、年发电量、最大负荷、年用电量、额定频率、最高电压等级。8. 什么是年发电量：全年所发电能总
6、和。9. 什么是最大负荷：规定时间内总有功功率负荷的最大值。10. 线路电压越高，其输送功率和输送距离如何变化：线路电压越高，输送功率越高，输送距离越远。11. 线路、发电机、变压器的额定电压有什么规定：线路的额定电压就是线路的平均电压（Ua+Ub）/2；发电机的额定电压是线路额定电压的1.05倍；变压器一次侧电压等于发电机的额定电压，二次侧的电压比线路额定电压高10%。12. 发电厂主要有哪些类型：火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、其它可再生能源发电方式。13. 变电所有哪些类型：按功能划分：升压变电所、降压变电所；按在系统中的地位划分：枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。14
7、. 电力负荷如何分级：一级负荷：中断供电将造成人员伤亡时、中断供电将在政治经济上造成巨大损失时、中断供电将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作时；二级负荷：中断供电将在政治经济上造成较大损失时、中断供电将影响重要用电单位的正常工作时；三级负荷：不属于一、二级负荷的属于三级负荷。15. 举例说明5种不同类型的电力负荷：同/异步电动机、各类电弧炉、整流装置、电解装置、制冷制热设备、电子仪器和照明设备。16. 电力系统运行的特点是什么：电能不能大量储存、电力系统的暂态过程非常迅速、供电中断可能造成巨大损失、对电能质量（电压和频率）要求十分严格，偏离规定值太多将导致损坏设备或大面积停电。17.
8、电力系统可靠安全运行的要求有哪些：运行的安全性和可靠性；保证质量；运行的经济性；环境保护。第二章 基本概念18. 电力系统的能量形式有哪些：动能、位能、磁场能、电场能、耗散能。19. 什么是动能、位能、磁场能和电场能：动能：E=J2、位能：、磁场能：Wmf=Li2、电场能：Wef=Cu2、耗散能：20. 什么是有功功率、无功功率，并写出表达式：有功功率：被传送的有用功率，P=UIcos（W）；无功功率：平均值为零，所以为“无用”，Q=UIsin（var）。21. 什么是视在功率？如何用直角三角形表达或复数的概念表达视在功率和有功功率、无功功率的之间的关系：视在功率S=UI；直角三角形表达：S2
9、=P2+Q2；复数的概念：S=P+jQ。22. 交流电压和电流的有效值如何定义：U=Um/2、I=Im/2。23. 写出交流传输系统系统中一端口网络的瞬时电压和电流的表达式，并说明其中参数的含义：，Um和Im分别是电压和电流的幅值。24. 什么是单相系统和三相系统，其优缺点是什么：单相系统具有功率脉动特性，使得电动机产生脉动转矩。与三相电动机相比，单相电动机体积大、运行性能差、起动困难。25. 什么是对称三相传输系统：三相系统中具有对称负载时。26. 对称三相系统中的相电压和线电压关系是什么：连接的时候，相电压和线电压是相等的；Y连接的时候，线电压是相电压的3倍，Ua超前Uab30 o。27.
10、 三相对称系统中的各相相位相差多少：120o。28. 对于对称三相负载的三相系统，三角形接法与等值的星形接法的阻抗负载之间的关系是多少？并进行分析：29. 什么是单相分析法：对于一个对称三相系统，如果所有元件是对称三相连接的、所有负载和电源是Y形联接的、相间无电感，则：所有元件的中性点电位为零、各相完全可以解耦各元件的电流、电压矢量相序与电源相同。单相分析法步骤：（1）选择电源中性点为电压参考点；（2）将三角形联接的负载转化成为等效的星形联接；（3）将所有元件的中性点联接在一起，计算a相，然有检验b相和c相，其b和c相分别在相位上滞后a相120o和240o相；（4）还原到原电路中求线间变量。第
11、三章 电力系统负荷的运行特性和数学模型30. 什么是电力系统的负荷、供电负荷和发电负荷：电力系统中所有用户使用的总电力功率叫做电力系统的负荷；供电负荷=电力系统负荷+电力系统传输损耗的功率；发电负荷=供电负荷+发电厂厂用消耗的功率。31. 什么是电力系统的负荷曲线：负荷功率随时间的变化规律。32. 什么是日负荷曲线、年最大负荷曲线、年持续负荷曲线？如何用数学式子表达：日负荷曲线：电力系统负荷在一日24小时内的变化规律。不同地区、不同季节、不同用户日负荷曲线都有差别，Pav=1/24（Pktk）；年最大负荷曲线：一年内，每月（或每日）最大有功负荷随时间的变化规律，y=fPmax(日)；年持续负荷
12、曲线：一年内各负荷水平的负荷有功功率及其持续时间，按功率大小顺序排列而绘制的曲线。33. 什么是年最大负荷利用小时：Tmax=W/Pmax。34. 电力系统的负荷特性指的是什么:电力系统负荷特性是指负荷功率随电压或频率变化而变化的规律。35. 什么是负荷电压特性、频率特性、静态特性、动态特性：负荷电压特性：负荷的功率与端电压的关系；频率特性：负荷的功率与系统频率的关系；静态特性：当电压或频率缓慢变化时负荷功率与负荷电压或频率的关系；动态特性：当电压或频率快速变化时负荷功率与负荷电压或频率的关系。36. 为什么负荷的动态特性难以用数学关系表达：多维空间超曲面表示数学关系，准确表示动态特性是一个难
13、题。37. 照明负荷是静态负荷还是动态负荷？它与供电系统的频率有关吗：静态负荷主要是照明负荷，与频率无关。38. 电力系统的综合负荷模型主要有哪些？如何用数学模型表达：恒定阻抗模型：P=I2R=U2/R；多项式模型：P=PN ap(V/VN)2+bp(V/VN)+cp，Q=QNaq(V/VN)2+bq(V/VN)+cq，上式中的第一项为恒定阻抗，第二项为恒定电流，第三项为恒定功率。VN为额定电压，PN、QN为额定电压下的有功功率与无功功率，各系数由实际的电压静态特性用最小二乘法拟合得到。并且有ap+ bp +cp=1，aq+ bq +cq=1；幂函数模型：，对u和求导，分别为0,1,2时,则通
14、用幂函数模型就变成恒定功率、恒定电流、恒定阻抗模型。第四章 输变电元件的参数与模型39. 架空输电线路主要由哪些部分组成？各部分的作用是什么：由导线、避雷线（或称架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要元件组成 。（1）导线：传导电流，输送电能；（2）避雷线：保护电力线免遭雷击而引起过电压对线路或用电设备造成损害；（3）绝缘子：将导线与杆塔绝缘；（4）金具：支撑导线，并将绝缘子固定在杆塔上；（5）杆塔：支撑导线、绝缘子等使导线与地之间保持一定的绝缘距离。40. 架空导线主要有那几种？各有什么特点：普通导线：；分裂导线：1、使用分裂导线可提高线路的输电能力，2、限制电晕的产生及其带来的相关危害，3、
15、使用分裂导线能提高输电的经济效益，4、提高超高压输电线路的可靠性；扩径导线：；41. 电力线路的电气参数指的是什么：线路的电阻r、电抗x、电导g和电纳b。42. 分别写出输电线路的电阻、电抗、电导、电纳的表达式和单位？并说明各个量的含义:电阻：单股导线单位长度的直流电阻：，多股导线单位长度的直流电阻：；电抗：导线的电抗：，其中，（无限长单根导线的单位长度的电感：，N根导线系统中，第J根导线的电感：，三相对称运行时，每相导线单位长度的电感：，不对称运行时，单位长度三相平均电感：，分裂导线的三相输电系统的电感：，电导：，电纳：）43. 温度与导线的电阻大小有什么关系:44. 什么是导线的集肤效应：
16、交流电通过导线时，导线内产生磁场，当磁场发生变化时，导线截面内各点电流密度不同，使导线交流电阻比直流电阻大。45. 写出输电线方程并画出其等值电路: 。46. 电力变压器的作用是什么：（1）联接发电机与电力输电线路用来升高电压；（2）联接输电线路与负荷（用户）用来降低电压；（3）联接不同电压等级输电线路之间或者升高或者降低电压。 47. 电力变压器有哪些种类：（1）按用途分：电力变压器和特种变压器。（2）按绕组数目分：双绕组、三绕组和自耦变压器。（3）按相数分：单相变压器和三相变压器。（4）按铁芯结构分：有芯式变压器和壳式变压器。（5）按冷却方式分：有油冷却的湿式变压器和空气冷却的干式变压器。
17、48. 写出单相双绕组变压器的电压方程并说明各参数的含义：，其中：u1、i1、r1、L1分别为变压器原边电压、电流、内阻、自感。 u2 、i2、r2、L2分别为副边电压、电流、内阻、自感。M为原、副边的互感。其中：表示磁链。实际电压器的方程：。49. 画出单相双绕组变压器的简化等值电路：50. 理想变压器的理想特性是什么：1）不消耗能量，即r=0；2）没有任何漏磁通，即1=2=，即耦合系数；3）铁芯磁导率为无限大，即各绕组自感与互感都等于无穷大。，51. 变压器的铜耗和铁耗是由变压器的什么试验测得的：短路实验，空载实验。52. 一般变压器铭牌上标明哪些参数？并说明其含义：空载有功损耗P0，空载
18、电流相对额定电流百分比I0%, 短路损耗PK及短路电压相对额定电压百分比UK%。53. 双绕组变压器的阻抗和导纳是怎样计算的？表达式是什么：电阻：；电抗：；电导：；电纳：。54. 什么是变压器的铜耗和铁耗：铜耗：电流通过绕组，因电阻而发热的损耗；铁耗：磁滞损耗和涡流损耗。55. 不同组别变压器并联的条件是什么：（1）所有组别为奇数 ；（2）所有组别为相差1200或2400的偶数号，组别号奇数与偶数的变压器不能互相并联。56. 画出三绕组变压器的等值电路：。57. 自耦变压器具有什么特点：自耦变压器具有消耗材料少、成本低、损耗小的优点。自耦变压器变比不大时（3:1），经济效益才显著；短路电流过大
19、，需要采取限流措施；为防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电压，中性点需要可靠接地。58. 三绕组自耦变压器有哪些绕组：自耦变压器一般为三绕组型式，即有串联绕组（高压）、公共绕组（中压）和第三绕组（低压）。59. 画出一个三绕组自耦变压器的原理图：60. 多台变压器并联运行时有什么条件：两台或两台以上变压器并联运行，首先是满足并联运行的条件，即：1）所有并联变压器短路电压相量相等；2）所有并联变压器高、低压侧额定线电压分别相等；3）所有并联变压器联结组别号相同。61. 短路电压不同的变压器是否能够并联？为什么？62. 什么是变压器的组别：Y0/、Y/、Y0/Y，其中下标0代表中性点接地，无标记的
20、Y表示星形解法且中性点不接地。63. 自耦变压器运行时必须注意什么问题：1）由于自耦变压器一、二次侧有直接的电的联系，为了防止高压侧单相接地故障而引起低压侧过电压，其中性点必须牢靠接地。 2）自耦变压器两侧都需安装避雷器，以防止过电压。3）自耦变压器短路电压比普通变压器小得多，因此短路电流较普通双绕组变压器大。64.什么是变压器的负荷能力：变压器的负荷能力是指保证变压器中的绝缘材料具有正常寿命的最大长期运行的负荷，该负荷就称为变压器负荷能力。65.什么是电力系统的标幺值？采用标幺值方法有什么好处：采用其实际值（有名单位值）与某一选定的值（基准值）的比值表示；好处：（1）易于比较系统各元件的特性
21、及参数；（2）多级电压网中可避免繁琐的按变比来回归算，简化了计算过程；（3）简化了相关公式：标幺制下，三相/单相系统、线/相电压不再有区别；（4）具有相对性，没有量纲，物理概念不大明确。66.不同基准值的标幺值如何换算：1)将额定标么值（百分值）还原成有名值；发电机、变压器、电抗器的技术数据中常给出,均为额定标幺阻抗值，必须将其算至系统统一的 SB，UB下。 2)再换算到统一基准值下。第六章 开关电器1. 电力系统的开关电器在通断时为什么会产生弧光: 是由于其间的介质迅速游离，存在着一定浓度的带电质点，即带正电荷的离子和带负电荷的电子。2. 弧隙中带电质点产生的途径有哪些:强电场发射、碰撞游离
22、、热游离、热电子发射。3. 电弧间隙去游离的过程有哪些4. 交流电弧的特点是什么：交流电弧存在自然暂时熄弧点；交流电弧有动态伏安特性（因为交流电流）。5. 熄灭交流电弧的基本方法有哪些：1采用新型介质熄弧 （如六氟化硫SF6）；2利用气体或油吹动电弧（横吹、纵吹或横纵吹）；3采用多断口灭弧（多个断口串联，每个断口电压降低，同时弧隙电阻变化加快，介质恢复速度加快，易于熄弧）；4. 采用特殊金属材料作为灭弧触头；5. 采用并联电阻；6. 其它措施；基于交流电弧熄灭的基本原理，还可以在开关电器灭弧过程中采用固体介质狭缝灭弧。6. 开关电气的种类有哪些？各起什么作用：（1）仅用于正常情况下断开或接通正
23、常工作电流的开关设备，如高压负荷开关、低压闸刀开关、接触器和磁力启动器等；（2）仅在故障或过负荷情况下切断或闭合故障电流和过载电流的开关设备，如高低压熔断器；（3）既能切断或闭合正常工作电流，又能切断、闭合故障电流的开关设备，常见的有：高低压断路器和低压空气开关；（4）仅用于检修时隔离带电部分的开关电器，主要指隔离开关。7. 电力系统对高压断路器有哪些要求：（1）在正常情况下能开断和关合电路；（2）在电力系统发生故障时应以较短时间将故障部分从电力系统中切除，以减轻故障对设备的损害； （3）应能配合自动重合闸进行多次关合和开断。8. 高压断路器的基本参数有哪些：（1）额定电压UN：保证断路器正常
24、长期工作的线电压（KV）；（2）额定电流IN：断路器允许长期通过的最大工作电流(A)；（3）额定开断电流INbr：在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流(KA)；（4）热稳定电流Ith ：又称短时耐受电流。它指的是在某一规定的短时间t内断路器能耐受的短路电流热效应所对应的电流值，以KA为单位；（5）动稳定电流Ies ：又称峰值耐受电流，它是断路器在关合位置时能允许通过而不致影响其正常运行的短路电流最大瞬时值，以KA为单位；（6）额定短路关合电流INcl ：额定短路关合电流是指断路器在额定电压下用相应操动机构所能闭合的最大短路电流，单位为KA；（7）开断时间tbr ：开断时间
25、是指断路器的操动机构到分闸指令起到三相电弧完全熄灭为止的一段时间，它包括断路器的分闸时间和燃弧时间两部分；（8）合闸时间tcl ：处于分闸位置的断路器从接到合闸信号瞬间起到断路器三相触头全接通为止所经历的时间为合闸时间。9. 隔离开关起什么作用：（1）、将停役的电器设备与带电电网隔离，以形成安全的电器设备检修断口，建立可靠的绝缘回路；（2）、根据运行需要换接线路以及开断和关合一定长度线路的交流电流和一定容量的空载变压器的励磁电流。10. 高压负荷开关的用途是什么：负荷开关用于电网中，其主要作用是用于配电系统中关合、开断正常条件下的电流，并能通过规定的异常电流，即负荷开关可以分、合正常的负荷电流
26、和关合短路电流，但不能作为电路中的保护开关。11. 高压熔断器的作用是什么：熔体工作时串联在被保护回路中，正常情况下工作电流不应使熔体熔断，当流过熔体的电流超过一定数值（如短路电流或过负荷电流）时，熔体会因自身产生的热量而自行熔断，从而达到切断电路保护电网和设备的目的。12. 高压熔断器最小熔化电流的选择：最小熔化电流（Imin）是熔体熔化必须的最小电流。第七章 电力系统接线方式1. 发电厂和变电所的主接线有哪些基本要求：可靠性：各断路器检修时，停电的范围和时间；母线故障或检修时，停电范围和时间；有没有使发电厂或变电所全部停电的可能。 分析可靠性要考虑因素：发电厂和变电站在电力系统中的地位和作
27、用；用户的负荷性质和类别；设备制造水平；运行经验。方便性：能适应各种运行状态，灵活进行运行方式的转换；不仅正常运行时安全可靠地供电，在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求。操作的方便性：电气主接线的应该接线简单，操作方便尽可能的使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出错。调度的方便性：电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并在发生事故时，要能尽快的切除故障。扩建的方便性：不仅与资金、土地相关，还与电气主接线的接线方式有关，但对于将来的发电厂和变电所，其主接线应具有扩建的方便性。经济性：节约投资 ：(1) 主接线应力求简单清晰，节省断路器、隔离
28、开关等一次电气设备；(2) 要使相应的控制、保护不过于复杂，节省二次设备与控制电缆等；(3) 能限制短路电流，以便于选择价廉电气设备和轻型电器等。(4) 一次设计，分期投资建设、投产。占地面积小：主接线的形式影响配电装置的布置和电气总平面的格局，主接线方案应尽量节约配电装置占地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，应采用三相变压器而不用三台单相变压器组。年运行费用小：年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修的维护费等。电能损耗主要由变压器引起，因此要合理选择主变压器的型式、容量和台数及避免两次变压而增加损耗。自动化：配电网自动化，变电所无人化；标准化：标准化和规范
29、化，便于维修。 2. 设计主接线遵循什么原则：（1）待设计的发电厂、变电所的地理位置及其在系统中的地位和作用；（2）待设计的发电厂、变电所与系统的连接方式和推荐的主接线；（3）待设计的发电厂、变电所的出线回路数、用途及运行方式、传输容量；（4）发电厂、变电所母线的电压等级，自耦变压器各侧的额定电压及调压范围；（5）装设各种无功补偿装置的必要性、型式、数量和接线；（6）高压、中压及低压各侧和系统短路电流及容量，以及限制短路电流的措施；（7）变压器的中性点接地方式；（8）本地区及本电厂或变电所负荷增长的过程。3. 确定发电厂和变电所的主变压器遵循什么原则：主变容量选择太大或台数太多，会造成投资浪费
30、，增加系统运行费用；容量太小或台数太少，有无法满足负荷的供电需求，同时也会是发电机的发电能力得不到充分利用。 4. 什么是变压器的负载率和容载比：变压器的负载率与变压器容载比成反比。而变压器容载比是指网变电容量在满足可靠性基础上与对应最大负载的比值。5. 主变压器的容量如何确定：具有发电机电压母线接线的主变容量确定：（1）母线上所连发电机满出力运行时, 扣除发电机供电的日最小负荷并厂用负荷后的全厂剩余功率能通过主变送入系统。（2）当发电机母线上最大一台机组故障或检修时，母线上所连的主变应能从电力系统倒送功率来满足发电机电压母线最大可能负荷。（3）当发电机电压母线上接两台或以上的主变时，当一台出
31、故障或检修，剩余运行的主变能承担剩余功率的70%。（4）对水电比重较大的系统，火电厂主变具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求；变电所主变容量确定：一般应按5-10年规划负荷为依据；联络变压器容量确定：（1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的功率交换。（2）联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变来满足本侧负荷的要求。同时，也可在线路检修或故障时，通过联络变将剩余容量送入另一系统。（3）一般联络变压器只设一台 ；单元接线的主变容量确定 ：发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，再留有10%的裕度；（发电机额定容量-本机组的厂用负荷）/90% ；对于扩大单元接线，其主变容量应按两臂所接发电机容量之和确定。6. 主变压器的冷却方式有哪些：自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环向冷却、水内冷变压器。7. 发电厂和变电所的主变压器的数量如何选择：主变台数与电压等级、接线形式、传输容量和与系统的联系有很大关系。一般为1-4台。对于变电所主变：简易接线变电所只装设1-2台变压器；大型枢纽变电所（尤其是特高压变电所），在同一电压等级
