新手入门四——电力电源常见使用问题－－共37问(原创)-专业自动化论坛-中国工控网论坛

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发表于：2008-02-01 09:33:00

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新手入门四——电力电源常见知识问答

1．问：为什么有时要在并联补偿电容器回路中串入一个小值电抗？
答：A、在工业企业的35千伏及以下配电网络中，由于整流型负载显著增加，局部网络的电流中往往有高次谐波存在，从而使受电端母线电压发生畸变。母线电压的畸变，对供电网络、用户以及某些电气设备都产生有害影响。尤其是对并联补偿用的移相电容器，危险更大。因为移相电容器对高次谐波的阻抗小，常因电压畸变而产生严重过电流，甚至烧坏电容器。另一方面，接在母线上的并联电容器组，对高次谐波有放大作用，因而使用母线电压畸变更加严重，形成恶性循环。

B、在电容器回路中串入小值电抗器后，补偿支路的谐波电抗也呈感性。它与系统中其他感性电抗并联，使系统的谐波等值阻抗减小，从而减小了母线的谐波电压，抑制了母线电压的畸变。此外，它还能够有效地减小电容器支路中由于高次谐波所引志的稳态谐波过电流，限制电容器组的合闸电流冲击，减小电容器支路切断时所产生的过电压。因此，在电容器回路中串入小值电抗，无论对改善网络的供电质量还是保证电容器的安全运行，都是非常必要的。

2．问：交流特高压电网有哪些限制内部过电压的措施？
答：交流特高压输电系统限制内部过电压的主要措施如下：
1.输电线路上装设高压并联电抗器，其中性点通过小电抗接地；
2. 线路的架空地线（避雷线）采用光纤电缆（OPGW）或良导体导线；
3. 变电站母线和输电线路上装设吸收能量较大的避雷器；
4. 断路器采用合分闸电阻；
5. 在GIS变电站中采用有电阻接入的隔离刀闸装置。

3．问：试述电力系统谐波产生的原因及其影响?
答：谐波产生的原因:高次谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性,即所加的电压与产生的电流不成线性(正比)关系而造成的波形畸变。当电力系统向非线性设备及负荷供电时,这些设备或负荷在传递(如变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(如电弧炉)系统发电机所供给的基波能量的同时,又把部分基波能量转换为谐波能量,向系统倒送大量的高次谐波,使电力系统的正弦波形畸变,电能质量降低。
    当前,电力系统的谐波源主要有三大类。
    1)、铁磁饱和型:各种铁芯设备,如变压器、电抗器等,其铁磁饱和特性呈现非线性。
    2)、电子开关型:主要为各种交直流换流装置(整流器、逆变器)以及双向晶闸管可控开关设备等,在化工、冶金、矿山、电气铁道等大量工矿企业以及家用电器中广泛使用,并正在蓬勃发展;在系统内部,如直流输电中的整流阀和逆变阀等。
    3)、电弧型:各种冶炼电弧炉在熔化期间以及交流电弧焊机在焊接期间,其电弧的点燃和剧烈变动形成的高度非线性,使电流不规则的波动。其非线性呈现电弧电压与电弧电流之间不规则的、随机变化的伏安特性。对于电力系统三相供电来说,有三相平衡和三相不平衡的非线性特性。后者,如电气铁道、电弧炉以及由低压供电的单相家用电器等,而电气铁道是当前中压供电系统中典型的三相不平衡谐波源。
    谐波对电网的影响:
    1、谐波对旋转设备和变压器的主要危害是引起附加损耗和发热增加,此外谐波还会引起旋转设备和变压器振动并发出噪声,长时间的振动会造成金属疲劳和机械损坏。
    2、谐波对线路的主要危害是引起附加损耗。
    3、谐波可引起系统的电感、电容发生谐振,使谐波放大。当谐波引起系统谐振时,谐波电压升高,谐波电流增大,引起继电保护及自动装置误动,损坏系统设备(如电力电容器、电缆、电动机等),引发系统事故,威胁电力系统的安全运行。
    4、谐波可干扰通信设备,增加电力系统的功率损耗(如线损),使无功补偿设备不能正常运行等,给系统和用户带来危害。限制电网谐波的主要措施有:增加换流装置的脉动数;加装交流滤波器、有源电力滤波器;加强谐波管理。

4．问：在何种情况下容易发生操作过电压？
答：在下列情况下易发生操作过电压：
1)切、合电容器组或空载长线路；
2)断开空载变压器、电抗器、消弧线圈及同步电动机等；
3)在中性点不接地系统中，一相接地后，产生间歇式电弧等。

5．问：异步电机和同步电机怎样来用作发电机?又怎样用作电动机?
答：首先说明一点的是，异步电机只用于电动机，极少用作发电机，都是同步电机用来发电。
A、异步电动机的原理主要是在定子中通入3相交流电，使其产生旋转磁场，转速为n0，即同步转速。不同的磁极对数p，在相同频率f=50Hz的交流电作用下，会产生不同的n0，n0=60f/p。
工作原理如下：
对称3相绕组通入对称3相电流，产生旋转磁场，磁场线切割转子绕组，根据电磁感应原理，转子绕组中产生e和i，转子绕组在磁场中受到电磁力的作用，即产生电磁转矩，使转子旋转起来，转子输出机械能量，带动机械负载旋转起来。
转子转速nB、下面再说说同步电机：
同步电机作发电机运行时，转子绕组工作时加直流励磁，由外部机械力带动转子转动，n0的方向与转矩T方向相反，定子中感应电动势（电磁感应原理），然后输出电压。
同步电机作电动机运行时，转子绕组工作时加直流励磁，定子通3相交流电，产生旋转磁场，带动转子同步转动。

C、补充说明：
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
发电机的分类可归纳如下：
发电机 { 直流发电机
交流发电机 { 同步发电机
异步发电机(很少采用)

交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。

D、同步电机和异步电机区别：（下面有三种回答供参考）
1，同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致，如果转子的旋转速度与定子是一样的，那就叫同步电动机，如果不一致，就叫异步电动机。。。
2，当极对数一定时，电机的转速和频率之间有严格的关系，用电机专业术语说，就是同步。异步电机也叫感应电机，主要作为电动机使用，其工作时的转子转速总是小于同步电机。
3，所谓“同步”就是电枢（定子）绕组流过电流后，将在气隙中形成一旋转磁场，而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向，转速相同，故为同步。
异步电机的话，其旋转磁场与转子存在相对转速，即产生转距。

至于为什么异步电动机和同步电动机会有这样的区别，我来总结一下，最根本的原因其实就是定子有没有加励磁，不加励磁为异步，应为只有产生相对运动了，才会有切割磁感线的作用（或者说是磁通变化），才会产生电磁感应力（即安培力）。而加了励磁，定子就可以看作一块磁铁，有固定的NS极，会随着旋转磁场同步转动，所以称同步电机。（磁铁的吸引作用）

6．问：变压器、电抗器、互感器，干燥过程中有哪些安全注意事项？
答：有如下注意事项：
（1）触头弹簧的压力降低，触头的接触面氧化或积存油泥而导致触头发热。
(2)传动及操作部分的润滑油干涸，油泥过多，轴销生锈，个别部件生锈以及产生机械变形等，以上情况存在时，可导致隔离开关的操作费力或不能动作，距离减小以致合不到位和同期性差等缺陷。
(3)绝缘子断头、绝缘子折伤和表面脏污等。

7．问：由于定义不是很懂，看到一断路器其参数是40.5KV 3150A 31.5KA,前两个应该是额定电压，额定电流，最后一个是开断电流吗？不知道其具体的定义，还有应该有个闭合电流，两者谁大谁小？这2个参数能代表断路器的什么性能呢？
答：A、1.40.5KV 3150A 31.5K