电气基础知识问答：80问

电气基础知识问答：80问
1、电力系统产生工频过电压的原因主要有哪些？
1）空载长线路的电容效应
2）不对称短路引起的非故障相电压升高
3）甩负荷引起的工频电压升高。

2、什么叫操作过电压？主要有哪些？
操作过电压是由于电网内开关操作或故障跳闸引起的过电压。

主要包括：
1）切除空载线路引起的过电压
2）空载线路合闸时引起的过电压
3）切除空载变压器引起的过电压
4）间隙性电弧接地引起的过电压
5）解合大环路引起的过电压。

3、电网中限制操作过电压的措施有哪些？
电网中限制操作过电压的措施有：
1）选用灭弧能力强的高压开关
2）提高开关动作的同期性
3）开关断口加装并联电阻
4）采用性能良好的避雷器，如氧化锌避雷器
5）使电网的中性点直接接地运行。

4、什么叫电力系统谐振过电压？分几种类型？
电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源作用下，会产生串联谐振现象，导致系统某些元件出现严重的过电压，这一现象叫电力系统谐振过电压。

谐振过电压分为以下几种：
1）线性谐振过电压
谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感，变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（如消弧线圈）和系统中的电容元件所组成。

2）铁磁谐振过电压
谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。

因铁芯电感元件的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时，会产生铁磁谐振。

c）参数谐振过电压
由电感参数作周期性变化的电感元件（如凸极发电机的同步电抗在Kd～Kq间周期变化）和系统电容元件（如空载线路）组成回路，当参数配合时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，造成参数谐振过电压。

5、避雷线和避雷针的作用是什么？避雷器的作用是什么？
避雷线和避雷针的作用是防止直击雷，使在它们保护范围内的电气设备（架空输电线路及变电站设备）遭直击雷绕击的几率减小。

避雷器的作用是通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压幅值。

避雷器既可用来防护大气过电压，也可用来防护操作过电压。

6、接地网的电阻不合规定有何危害？
接地网起着工作接地和保护接地的作用，当接地电阻过大则：
1）发生接地故障时，使中性点电压偏移增大，可能使健全相和中性点电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。

2）在雷击或雷电波袭击时，由于电流很大，会产生很高的残压，使附近的设备遭受到反击的威胁，并降低接地网本身保护设备（架空输电线路及变电站电气设备）带电导体的耐雷水平，达不到设计的要求而损坏设备。

7、将检修设备停电必须注意哪些问题？
将检修设备停电，必须将各方面的电源完全断开（任何运用中的星形接线设备的中性点必须视为带电设备），禁止在只经开关断开电源的设备上工作，必须拉开隔离开关，使各方面至少有一个明显的断开点。

与停电设备有关的变压器和电压互感器必须从高、低压两侧断开，防止向停电检修设备反送电。

8、低电压运行对电力系统的危害？
有以下危害：
1）烧毁电动机。

电压过低超过10％，将使电动机电流增大，绕组温度升高，严重时使机械设备停止运转或无法启动甚至烧毁电动机。

2）灯发暗。

电压降低5％，普通灯泡的亮度降低18％；电压降低10％，亮度降低35％；电压降低20％，则日光灯无法启动。

3）增大线损。

在输送一定电能时，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）发电机处理降低。

如果电压降低超过5%，则发电机处理也相应降低。

6）电压降低，还会降低送、变电设备能力。

9、请简述同步发电机的运行原理？
发电机主要有定子和转子两部分，定、转子之间有气隙。

定子上有AX、BY、CZ三相绕组，它们在空间上彼此相差120°电角度，每相绕组的匝数相等。

转子磁极（主极）上装有励磁绕组，由直流励磁，其磁通从转子N极出来，经过气隙、定子气隙、定子铁芯、气隙，进入转子S极而构成回路，用原动机拖动发电机沿逆时针方向旋转，则磁力线将切割定子绕组的导体，由电磁感应定律可知，在定子导体中就会感应出交变的电势。

10、发电机进相运行时应注意什么？为什么？
发电机进相运行时，主要应注意四个问题：
1）静态稳定性降低。

因为进相运行时，由于发电机进相运行，内部电势降低，静态储备降低，使静态稳定性降低。

由于发电机的输出功率P=EdU/Xd·Sinδ，在进相运行时Ed、U均有所降低，在输出功率P不变的情况下，功角δ增大，同样降低动稳定水平。

2）端部漏磁引起定子端部温度升高。

进相运行时由于助磁性的电枢反应，使发电机端部漏磁增加，端
部漏磁引起定子端部温度升高，发电机端部漏磁通为定子绕组端部漏磁通和转子端部磁通的合成。

进相运行时，由于两个磁场的相位关系使得合成磁通较非进相运行时大，导致定子端部温度升高。

3）厂用电电压的降低：
厂用电一般引自发电机出口或发电机电压母线，进相运行时，由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。

4）由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加，易造成过负荷。

11、发电机中性点采用何种接地方式？有何作用？
发电机中性点的接地方式采用经二次侧接有电阻的接地变压器接地，实质上就是经大电阻接地。

采用该接地方式可限制发电机电压系统发生弧光接地时产生的过电压，以保证发电机及其它设备的绝缘不被击穿。

12、定子铁芯采用何种通风方式，采用氢气作为冷却介质有何优点？
定子铁芯采用径向通风，转子采用气隙取气斜流通风冷却系统。

采用氢气作为冷却介质的优点：
1）氢气密度低，可以降低风耗。

2）氢气有高传热比和传热系数，可以保证单位容积有效材料的输出功率。

13、请描述发电机的失磁失磁运行对发电机的危害？
当发电机失磁运行时的危害：
1）由于出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流。

对于直接冷却高利用率的大型机组，其热容量裕度相对降低，转子更容易过热。

流过转子表层的差频电流，还可能使转子本体与槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热甚至灼伤。

2）低励或失磁的发电机进入异步运行之后，发电机的等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增加。

低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。

在
重负荷下失磁后，由于过电流，将使定子过热。

3）对于直接冷却高利用率的大型汽轮发电机，其平均异步转矩的最大值较小，惯性常数也相对降低，转子在纵轴和横轴方面，也呈较明显的不对称。

由于这些原因，在重负荷下失磁后，这种发电机的转矩、有功功率要发生剧烈的周期性摆动，将有很大甚至超过额定值的电磁转矩周期性地作用到发电机的轴系上，并通过定子传递到机座上。

此时，转差也作周期性变化，其最大值可能达到4%~5%，发电机周期性地严重超速。

这些都直接威胁着机组的安全。

4）低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部的部件和边段铁芯过热。

14、发电机失磁对电力系统的不利影响表现在哪几个方面？
1）低励或失磁的发电机，由发出无功功率转为从电力系统中吸收无功功率，从而使系统出现巨大的无功差额，发电机的容量越大，在低励和失磁时产生的无功缺额越大，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近的某些点的电压低于允许值，甚至使电力系统因电压崩溃而瓦解。

2）当一台发电机发生低励或失磁后，由于电压下降，电力系统的其它发电机在自动励磁调节器的作用下自动增大无功输出，从而使某些发电机、变压器或线路过电流，其后备保护可能因过流而跳闸，使故障范围扩大。

3）一台发电机低励或失磁后，由于该发电机有功功率的摆动，以及系统电压的下降，可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间，或电力系统的各部分之间失步，使系统产生振荡，甩掉大量负荷。

4）发电机的额定容量越大，在低励磁和失磁时，引起无功功率缺额越大，电力系统的容量越小，则补偿这一无功功率缺额的能力越小。

因此，发电机的单机容量与电力系统总容量之比越大时，对电力系统的不利影响就越严重。

15、试述发电机异步运行时的特点？
发电机的异步运行指发电机失去励磁后进入稳态的异步运行状态。

发电机失磁时，励磁电流逐渐衰减为零，发电机电势相应减小，
输出有功功率随之下降，原动机输入的拖动转矩大于发电机输出的制动转矩，转子转速增加，功角逐步增大，这时定子的同步旋转磁场与转子的转速之间出现滑差。

定子电流与转子电流相互作用，产生异步转矩。

与此对应，定、转子之间由电磁感应传送的功率称为异步功率，随功角的增大而增大；同时原动机输入功率随功角增大而减小，当两者相等时，发电机进入稳定异步运行状态。

发电机异步运行主要有两个问题，其一，对发电机本身有使转子发生过热损坏的危险；其二，对系统而言，此时发电机不仅不向系统提供无功反而要向系统吸收无功，势必引起系统电压的显著下降，造成系统的电压稳定水平大大降低。

16、发电机的安全运行极限取决于哪些条件？
发电机的运行极限取决于下列四个条件：
1）原动机输出功率极限。

2）发电机的额定容量，即定子绕组和铁芯发热决定的安全运行极限。

3）发电机的最大励磁电流，通常由转子的发热决定。

4）进相运行时的稳定度，即受到静稳定条件的限制。

17、负序电流对发电机有什么危害？
1）和正序电流叠加可能使定子电流超过额定值，使绕组发热超过容许值。

2）负序磁场在转子中感应出两倍频率的电流，从而引起转子的附加发热。

3）负序磁场在转子上产生两倍频率的脉动转矩，使发电机组产生振动。

18、发电机结构上为了减少端部漏磁通在压圈和边段铁芯中引起的发热和在端部铁芯中的附加电气损耗，采取了哪些措施？
1）铁芯端部设计成阶梯状
铁芯孔两端逐渐放大，这可以防止转子漏磁通量过多聚集在定子铁芯端部，而且可以使部分漏磁通转变成垂直于定子轴线的径向磁通，从而减少损耗降低端部过热。

2）在转子线圈端部采用非磁性护环。

通过励磁绕组护环的去磁作用，增加了漏磁通的磁阻，从而减少了转子端部漏磁通对定子铁芯的影响。

3）在铁芯端部表面，采用一块铜防护板，既所谓的电屏蔽环
采用电屏蔽的目的是防止端部大部分轴向漏磁通穿过铁芯。

因为铁芯端部采用阶梯形后，压圈处的漏磁会有所增加，利用漏磁通能在铜防护板内产生的大量涡流，此涡流的方向将阻止漏磁通穿过。

而铜与用作铁芯端片的石墨铸铁相比，电阻率只有约1/5，根据磁穿透深度定律，损耗降到大约1/2，而且铜的导热系数是石墨铸铁的5倍，因而，铜防护板不会出现过热。

4）铁芯端部压圈和铁芯端板（压指）采用高电阻率、低导磁率材料
这种材料增大了铜防护板和铁芯间的磁阻，使漏磁通不易穿过铁芯，高电阻率又使该部位涡流减小，故此部件也不会过热。

5）在铁芯端部扇形体上开槽
由于在铁芯端部扇形齿部开槽隙，使得涡流流动面积减少了约1/2，于是涡流损耗减小了约3/4。

f）冷却风系统中，加强对端部的冷却。

19、频率变化对发电机运行有何影响？
1）当运行频率比额定值偏高较多时，发电机的转速升高，转子上承受的离心力增大，可能使转子某些部件损坏。

同时，频率增高，转速增加，通风摩擦损耗也要增多，虽然此时的磁通可以小些，铁耗有所下降，但总的发电机效率是下降的。

2）当运行频率比额定值偏低时，发电机的转速下降，时两端风扇的送风量降低时发电机的冷却条件变坏，各部分的温升升高。

频率降低时，为维持额定电压不变，就得增加磁通，导致漏磁增加而产生局部过热。

频率降低，还有可能损坏汽轮机叶片，厂用电动机也可能由于频率得下降，而使厂用机械出力受到严重影响。

20、机组正常运行时，若发生发电机失磁故障，应如何处理？
1）当发电机失去励磁时，失磁保护应动作，按发电机跳闸处理。

2）若失磁保护未动作，且危及系统及本厂厂用电的安全运行时，则应立即紧急停用发电机（或采用程序逆功率保护）及时将失磁的发电机解列。

3）在上述处理的同时，应尽量增加其它未失磁机组的励磁电流，以提高系统电压和稳定能力。

4）发电机解列后，应查明原因，消除故障后才可以将发电机重新并列。

21、机组正常运行时，若发生发电机振荡或失步故障时，应如何处理？
1）增加发电机励磁电流，尽可能增加发电机无功，在频率允许及炉燃烧工况稳定时可采用停风机引起RB动作来降低发电机有功负荷，以创造恢复同期的有力条件。

2）若系统振荡引起机组MFT，则按有关机组MFT事故处理原则进行处理。

3）在系统振荡时，应密切注意机组重要辅机的运行情况，并设法调整有关运行参数在允许范围内。

4）若由于发电机失磁造成系统振荡，失磁保护拒动时，应立即用发电机紧急解列灭磁。

5）系统振荡时，发电机失步、失磁等机组保护如动作跳闸，则按机组跳闸处理。

6）发电机解列后，应查明原因，消除故障后才可以将发电机重新并列。

22、哪些情况下应紧急停用发电机运行？
发电机遇到下列情况之一者，应紧急停机：
1）发电机内部冒烟、着火或发生氢气爆炸；
2）发电机本身严重漏水，危及设备安全运行；
3）发电机氢气纯度迅速下降至紧急停机值或漏氢引起氢压急剧下降至紧急停机值时，或发电机密封油中断时。

4）励磁变压器、高压厂用变压器着火或冒烟。

5）发电机支持轴承达紧急停机值。

23、发电机启动升压过程中，为什么要监视转子电流和定子电流？
发电机启动升压过程中，监视转子电流的目的：
1）监视转子电流和与之对应的定子电压，可以发现励磁回路有无短路。

2）额定电压下的转子电流较额定空载励磁电流显著增大时，可以初步判断有匝间短路或定子铁芯有局部短路。

3）电压回路断线或电压表卡涩时，防止发电机电压升高威胁绝缘。

发电机启动升压过程中，监视定子电流是为了判断发电机及主变压器高压侧有无短路现象。

24、何为准同期并列？
准同期并列方法是：操作前先给发电机励磁，升起电压。

当发电机满足并列条件即电压、频率与相位均与要并列的系统接近时，合入发电机断路器，完成并列操作。

25、准同期并列的条件？
1）发电机的频率和电网频率，；
2）发电机和电网的电压波形要相同；
3）发电机和电网电压大小、相位要相同，即；
4）发电机和电网的相序要相同。

26、发电机与至变压器的连接采用什么母线及其优缺点？
采用分相封闭母线。

优点为：1）减少接地故障，避免相间的短路，可基本消除外界的潮气、灰尘以及外物引起的接地故障，提高发电机运行的连续性。

2）消除周围钢构的发热。

敞露的大电流母线使得周围的钢构和钢筋在电磁感应下产生涡流和磁滞损耗，发热温度高，损耗大，会降低构筑物的强度。

封闭母线采用外壳屏蔽可从根本上解决钢构的感应发热。

3）大大减小相间短路的电动力。

当区外发生相间短路，很大的短路电流流过母线时，由于外壳的屏蔽作用，使相间导体所受的短路电动力大为减小。

4）母线封闭后，采用微正压装置，可防止绝缘子结露，提高运行安全可靠性，并为母线采用强迫通风冷却方式创造条件。

5）封闭母线运行维护工作量小，结构简单。

封闭母线的缺点：1）有色金属消耗约增加一倍。

2）母线功率损耗约增加一倍。

3）母线导体的散热条件较差，相同截面下母线的载流量减小。

27、准同期并列的条件有哪些？条件不满足将产生哪些影响？
准同期并列的条件是待并发电机的电压和系统的电压大小相等、相位相同且频率相等。

上述条件不被满足时进行并列，会引起冲击电流。

电压的差值越大，冲击电流就越大频率的差值越大，冲击电流的周期越短。

而冲击电流对发电机和电力系统都是不利的。

28、发电机准同期并列的三个条件是怎样要求的？
对发电机准同期并列条件的要求为：
1）待并发电机电压与系统电压应接近相等，其差值不应超过±（5％～10％）系统电压。

2）待并发电机频率与系统频率应接近相等，其差值不应超过±（0．2％～0．5％）系统频率。

3）并列断路器触头应在发电机电压与系统电压的相位差接近0°时刚好接通，故合闸瞬间该相位差一般不应超过±10°。

29、简述发电机定子冷却水的作用？
定子冷却水系统的主要功能是保证冷却水（纯水）不间断地流经定子线圈内部，从而将发电机定子线圈由于损耗引起的热量带走，以保证定子线圈的温升（温度）符合发电机运行的有关要求。

同时，系统还必须控制进入定子线圈的压力、温度、流量、温度、水的导电度等参数，使其运行指标符合相应的规定。

发电机的定子绕组采用水内冷方式，水冷的效果是氢冷的50倍。

水内冷绕组的导体既是导电回路又是通水回路，每个线棒分成若干组，每组内含有一根空心铜管和数根实心铜线，空心铜管内通过冷却水带走线棒产生的热量。

到线棒出槽以后的末端，空心铜管与实心铜线分开，空心铜管与其它空心铜管汇集成型后与专用水接头焊好由一根较粗的空心铜管与绝缘引水管连接到总的进（或出）汇流管。

冷却水由一端进入线棒，冷却后由另一端流出，循环工作不断地带走定子线棒
产生的热量。

30、发电机运行过程中对定冷水质有什么要求？定冷水质下降有哪些影响？
1）对定冷水质要求：
A.冷却水应当透明、纯洁、无机械杂质和颗粒。

B.冷却水质电导率正常运行中应当小于0.5us/cm。

C.应当控制水中的硬度，不大于10ug/L。

D.NH3浓度越低越好，以防腐蚀铜管。

E.PH值要求为中性规定在6-8之间。

F.为防止发电机内部结露，对应于氢气进口温度，定子水温也应当大于一定值。

一般规定在40-46℃。

2）定子内冷水质下降影响：
A.过大的导电度会引起较大的泄漏电流，从而使绝缘引水管老化，还会使定子相间发生闪络。

B.定子内冷水中的硬度过大，在热态下造成冷却管内壁结垢，降低冷却效果，甚至堵塞。

C.铜管容易腐蚀。

31、发电机运行过程中对定冷水温有什么要求？定冷水温度过高或过低有哪些影响？
冷却器冷却水进水设计温度为38℃，定子线圈内的冷却水的进水温度范围为40～50℃，冷却水温度波动范围±3℃，出水温度不得大于85℃。

如果定冷水温度过低，将引起定子线圈结露现象。

如果定冷水温度过高，将引起定子线圈过热，严重时，将启动RB或停机。

32、发电机定子冷却水系统为何设置断水保护？
定子水中断会造成严重的过热，威胁机组的安全运行。

因此，本机组综合参考定子水压力、流量、温度，设置了完善的断水保护。

33、在哪些位置设有油水检测器？作用分别是什么？
发电机底部、出线端子排、密封油氢侧回油扩大槽处分别装有一个油水检测器，发电机底部、出线端子排处油水检测器用于检测密封
油、定冷水是否渗漏到发电机内部，密封油氢侧回油扩大槽的油水检测器主要是用于检测扩大槽内油位是否超高。

34、氢气纯度在什么范围有爆炸危险？
有爆炸危险的范围是：4%~74.2%。

35、发电机运行中对氢气温度有何要求？氢气温度过高或过低有哪些影响？
通过水量的调节可控制合适的冷氢气温度在40-46℃。

1）氢气温度过高，加速发电机绝缘材料老化，减少寿命；同时，发电机绝缘材料热应力大，破坏发电机绝缘材料，影响发电机的寿命2）害机组安全运行。

36、发电机运行过程中对氢气纯度有什么要求？氢气纯度下降有哪些影响？
发电机运行过程中氢气纯度要求在98%左右，92%低一值报警，90%低二值报警，低于90%的氢纯度时发电机不能正常满负荷运行.发电机内氢气纯度应维持在规定范围内，因为氢气纯度变化时，对发电机安全和经济运行都是有影响的，
1）当氢气含量降到5%-----75%便有爆炸危险，
2）从经济角度来看，氢气纯度愈高混合气体的密度就越小，通风摩擦损耗就愈小，当机壳内压力不变时，氢气纯度每降低1%，通风摩擦损耗增加11%，氢气纯度降低冷却效果下降对机组运行不利.
37、发电机运行中对氢气湿度有什么要求？氢气湿度过高或过低有哪些影响？
正常运行时，干燥装置应保证在额定氢压下机内氢气露点不大于-5℃同时又不低于-25℃。

机内氢气湿度过低，主要是怕气体太干燥引起绝缘材料的收缩，造成固定结构松弛，甚至会使绝缘垫块产生裂纹。

机内湿度过高时，一方面会降低氢气纯度，使通风摩擦损耗增大，冷却效果降低，效率降低；另一方面，不仅会降低绕组的电气强度（特别是达到结露时），而且还会加速转子护环的应力损失，特别是在较高的工作温度下，应力腐蚀会使转子护环出现裂纹，而且会急剧恶化。

38、氢气和二氧化碳分别有哪些主要性质和用途？。