电力工程基础知识总结
第一章概述
1电力系统：通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所、电力用户连接起来的一个整体，起着电能的产生、输送、分配和消耗的作用。2电力网：在电力系统
中，通常将输送、交换和分配电能的设备叫做电力网，它由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成，可分为地方电力网、区域电力网、超高压远距离输电网三种类型。3建立大型电力系统（联合电网）的优点：①可以减少系统的总装机容量②可以减少系统的备用容量③可以提高供电的可靠性④可以安装大容量的机组⑤ 可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。4电力系统运行的首要任务是：满足用户对供电可靠性的要求。5电能质量：指电压、频率和波形的质量。6变电所：联系发电厂和电力用户的中间环节，由电力变压器
和配电装置组成，起着变换电压、分配和交换电能的作用。7衡量电能质量的指标：①频率偏差（我国电力系统的额定频率是50Hz，正常允许偏差为正负0.2Hz，当电网容量较小时，可以放宽到正负0.5Hz ）②电压偏差
③电压波动与闪变（电压波动是由负荷急剧变化引起的）④谐波（危害：使变压器和电动机的铁芯损耗增加，引起局部过热，同时振动和躁动增大，缩短使用寿命；使线路的的功率损耗和电能损耗增加，并有可能使电力
线路出现电压谐振，从而在线路上产生过电压，击穿电气设备的绝缘；使电容器产生过负荷而影响其使用寿命；使继电保护及自动装置产生误动作；使计算电费用
的感应式电能表的计量不准；对附近的通信线路产生信号干扰，从而使数据传输失真等）⑤三相不平衡（危害：三相不平衡电压或电流按对称分量法产生的负序分量会对系统中电气设备的运行产生不良影响。例如使电动
机产生一个反向转矩，从而降低了电动机的输出转矩，使电动机效率降低，同时使电动机的总电流增大，使绕
组温升增高，加速绝缘老化，缩短使用寿命。对于变压器，
由于三相电流不平衡当最大相电流达到变压器额定电流时，
其他两项电流均低于额定值，从而使其容量得不到充分利
用。对多相整流装置，三相电压不对称将严重影响多相触发
脉冲的对称性，使整流设备产生更多的高次谐波，进一步影
响电能质量。此外，负序电流分量偏大还有可能导致一些用
于负序电流的继电保护和自动装置的误动，威胁电力系统的
安全运行）。8电力系
统中性点的运行方式主要有三种①中性点不接地（此接
地系统仅适用于单相接地电容电流不大的小电网）②中
性点经消弧线圈接地③中性点直接接地（或经低电阻接
地）（在380/220V系统中，一般都采用此种接地方式）9课
后6消弧线圈的补偿方式有几种？一般采用那种补偿方
式？为什么？【消弧线圈的补偿方式有全补偿、欠补偿和过
补偿，一般都采用过补偿方式。因为在过补偿方式下，即使
电网运行方式改变而切除部分线路时，也不会发展成为全补
偿方式，致使电网发生谐振。同时
由于消弧线圈有一定的裕度，即使今后电网发展，线路
增多、对地电容增加后，原有消弧线圈仍可继续使用】第二
章负荷计算与无功功率补偿
1负荷计算：求计算负荷这项工作叫做负荷计算。2电
力负荷按对供电可靠性的要求可分为三级：①一级负
荷：中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏且难以修
复，或在政治、经济上造成重大损失者均属于一级负荷。应
由两个独立电源供电。对特别重要的一级负荷，两个独立电
源应来自不同的地点。独立电源是指若干电源中任一电源发
生故障或停止供电时，不影响其他电源
继续供电，同时具备下列两个条件的发电厂或变电所的不同
母线段，均属独立电源：⑴每段母线的电源来自不同发电机
⑵母线段之间无联系，或虽有联系但在其中一段发生故障
时，能自动将其联系断开，不影响另一段母
线继续供电。②二级负荷：中断供电将造成设备局部破坏或
生产流程紊乱且较长时间才能恢复，或大量产品报
废、重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失者
均属于二级负荷。二级负荷应由两回线路供电。③ 三级符
合：所有不属于一级和二级的一般电力负荷，均
属于三级符合。三级符合对供电电源无特殊要求，允许
较长时间停电，可用单回线路供电。3负荷曲线：表征电力
负荷随时间变动情况的一种图形。按负荷性质不同
可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线。4年最大负荷利
用小时数Tmax是一个假想时间，在此时间内，用户以年最
大负荷Pmax持续运行所消耗的电能恰好等于全年实际消耗
的电能。Tmax为
1?显然年负荷曲年线越平坦Tmax值越大；反之，
年负荷曲线越陡Tmax越小。因此Tmax的大小说明了用户
用电的性质，也说明了用户符合曲线的大致趋势。对
于相同类型的用户，尽管Pamx有所不同，但Tmax却是基
本接近的，这是生产流程大致相同的缘故。所以Tmax
亦是反应用电规律性的参数。5平均负荷Pav:指电力
负荷在一定时间t内平均消耗的功率，Pav=Wt/t，式中Wt为
时间t内消耗的电能量。|6负荷系数：平均负荷与最大负荷
的比值叫做负荷系数KI=Pav/Pmax,也称负
荷率，又叫负荷曲线填充系数，它是表征负荷变化规律的一
个参数,其值愈大，说明负荷曲线越平坦，负荷波动越小。7
计算负荷：根据已知的用电设备安装容量确定的、按发热条
件选择导体和电气设备时所使用的一个假想负荷，计算负荷
产生的热效应与实际变动负荷产生的热效应相等。【确定计
算负荷为正确选择供配电系统中的导线、电缆、开关电器、
变压器等提供技术参数】8确定计算负荷的方法①需要系数
法：计算简单方便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际，尤其对各用电设备容量相差较小且用电设备数
量较多的用电设备组，因此，这种方法是世界上普遍使
用的确定计算负荷的方法。②二项式系数法：应用局限性较大，主要适用于设备台数较少而容量差别悬殊较大的场合。
③利用系数法④单位产品耗电量法。9用暂载
率（负荷持续驴）￡来表示反复短时工作制用电设备的工作繁重程度。暂载率是指设备工作时间与工作周期的百分比值：￡ =t/T X 100%=t/（t+t0）X 100% 10提高功率因数的方法有提高自然功率因数和功率因数的人工补偿法两种方法。提高自然功率因数①真确选用感应电动机的型号和容量②限制感应电动机的空载运行③提高感应电动机的检修质量④合理使用变压器⑤感应电动机同步化运行。
第三章电力网
1电力网按其职能分为输电网和配电网两种类型。2电
力网的接线方式按其布置方式可分为放射式、干线式、链式、环式、两端供电式；按其对负荷供电可靠性的要求可分为无备用接线和有备用接线。13两端供电网络在有备用接线方式中最为常见，其供电可靠性较高，但这
种接线方式必须有两个独立电源。4干线式接线分为直接连接干线式和串联型干线式两种类型。直接连接干线式：优点是线路敷设比较简单，变电所出线回路数少，高压配电装置和线路投资较小，有色金属消耗量低，比
较经济。缺点是供电可靠性差。这种接线方式只能用于向三级负荷配电，且分支数目不宜过多，变压器容量也不宜过大。5电力线路按结构可分为架空线路、电缆线
路两种。6档距：同一线路上相邻两个杆塔之间的水平距离称为架空线路的档距|弧垂：导线悬挂在杆塔的绝缘子上，自悬挂点至导线最低点的垂直距离。7输电线路的等效电路①一字型等效线路，对于长度不超过100km电
压在35kv及以下的架空线路和线路不长的电缆线路，线路的
电导和电纳均忽略不计。②T型等效电
路，对于长度在100-300km的架空线路（电压等级一般在
110-220kv之间）和长度不超过100km的电缆线路，线路的
电纳已不可忽略，常采用T型等效电路。
8电压降落是指线路始末端电压的相量差
电压损失是指线路始末端电压的代数差
9输电线路导线截面选择的基本原则：①发热条件（保
证导线在通过正常最大负荷电流时产生的发热温度不超过其
正常运行时的最高允许温度）②电压损失条件
（按允许电压损失来选择导线截面，使线路电压损失低
于允许值，以保证供电质量）③机械强度条件④经济条件⑤
电晕条件。根据设计经验①对于区域电力网，通
常先按经济电流密度选择导线截面，然后再校验机械强
度和电晕条件②对于地方电力网，通常先按允许电压损
失条件选择导线截面，以保证用户的电压质量，然后再校
验机械强度和发热条件③对于低压配电网，通常先按
发热条件选择导线截面，然后再校验机械强度和电压损失。
10按发热条件算则三相系统中的相线截面时，应使导线的允
许载流量Ia1不小于通过相线的计算电流
I30 即Ia1》I30
第四章短路电流及其计算
1短路：电力系统正常情况以外的一切相与相或相与地之间
发生通路的情况。短路是电力系统中最常见和最严重的一种
故障。短路的类型有三相短路、两相短路、单相接地短路、
两相接地短路。|伴随短路的基本现象：电
流剧烈增加，系统中的电压大幅度下降，例如发生三相短路
时，短路点的电压降到零。■短路所引起后果的具
体表现①短路电流的热效应②短路电流的力效应③影响电气
设备的正常运行④破坏系统的稳定性⑤造成电磁干扰。对短
路过程的研究举例：选择合理的电气接线图，选择有足够动
稳定度和热稳定度的电气设备和载流导体，合理配置各种继
电保护和自动装置并正确而整定
其参数等。2标幺制：把各个物理量均用标幺值来表示的一
种相对单位制。为了计算方便，常取基准容量Sd=100MV?
A,基准电压用各级线路的平均额定电压，即Ud=Uav＞线路
平均额定电压：指线路始端最大额定电压与线路末端最小额
定电压的平均值。一般取线路平
均额定电压为其额定电压的 1.05倍。3课后题：短路
对电力系统的危害有：短路电流的热效应可使设备因过热而
损坏甚至烧毁；短路电流的力效应可引起设备机械变形扭曲
甚至损坏；影响电气设备的正常运行，造成产品报废甚至
设备损坏；会导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的
稳定性；不对称接地短路所产生的不平衡电流会对邻近的平
行线路造成电磁干扰。课后■什么叫无限大容量系统？他有
什么特征？【无限大容量系统
亦称无限大功率电源，是指系统的容量为无限大，内阻
抗为零。它是一个相对概念，真正的无限大功率电源是不存
在的】【特征：在电源外部发生短路时，电源母线上的电压
基本不变，即认为它是一个恒压源。当电源内阻抗不超过
短路回路总阻抗的5%-10%寸，就可认为该
电源是无限大功率电源】
第五章变电所的一次系统
1电气系统按其作用不同可分为一次系统和二次系统。其中
担负电能输送和分配任务的系统，称为一次系统
（或一次回路），一次系统中的所有电气设备，成为一次设
备；对一次系统进行监视、控制、测量和保护的系统，称为
二次系统（或二次回路），二次系统中的所有电气设备称为
二次设备。2产生电弧的游离方式主要有四种：①高电场发
射②热电发射③碰撞游离④热游离。3去游离主要有复合和
扩散两种形式。4倒闸操作：先
合上隔离开关，最后再合上断路器；跳闸断电时，应先断开断路器，最后再断开隔离开光。5电力变压器是变电所最重要的一次设备，其功能是将电力系统中的电压
升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。电
力变压器的种类有很多，按用途分，有升压变压器和降
压变压器；按相数分，有单相变压器和三相变压器；按绕组材料分，有铜绕组变压器和铝绕组变压器；按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器；按调压方式分，有无载调压变压器和有载调压变压器；按绕组绝缘和冷却方式分，有油浸式、干式（环氧树脂浇注绝缘）和充气式（SF6气体）变压器。6变压器采用Dy nil联接有以下优点①Dy nil联结变压器能有效地抑制3的整数倍高次谐波电流的影响②Dy nil联结变
压器的零序电抗比YynO联结变压器小得多，因此
Dyn11联结变压器二次侧的单相接地短路电流比YynO
联结变压器二次侧的单相接地短路电流大得多，从而更有利于低压测单相接地短路故障的切除③Dy nil联结
变压器承受单相不平衡负荷的能力远比YynO联结的变
压器大。7互感器是一次回路与二次回路的联络元件，在电力系统中专为测量和保护服务。分为电流互感器和
电压互感器两大类。互感器在供配电系统中的作用是① 使测量仪表、继电器等二次设备与主电路隔离②使测量仪表、继电器等标准化，有利于大批量生产③使测量仪表、继电器等二次设备的适用范围扩大。8成套配电装
置是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种成套设备的产品，供供配电系统作控制、监测和保护之用。其中安装有开关电器、检测仪表、保护和自动装置以及母线和绝缘子等。9高压开关柜按按开关电器的安装方式分，有固定式和手车式（移开式）。10电气主接线图：按行业标准规定的设备图形符号和文字符号，按
电气设备的实际连接顺序绘制而成的接线图。11
线路一一变压器单元接线的优点是接线简单，所用电气
设备少，配电装置简单，节约投资。缺点是该单元中任一设
备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可
靠性都不高，只可供三级负荷。12高压断路器、高压
隔离开关和高压负荷开关各有哪些功能？【高压断路器：不
仅能通断正常负荷电流，而且能切断一定的短路电流，并能
在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障】
【高压隔离开关：隔离高压电源，保证人身和设备检修安
全，同时还具有倒闸操作和通断小电流的功能】【高
压负荷开关：可以通断一定的负荷电流和过负荷电流，有隔
离开关的作用，但不能断开短路电流】
第七章变电所的监控系统和自动装置
1操作电源：用来对断路器的分、合闸回路，继电保护装置
以及其他信号回路供电的电源。变电所的操作电源
应能保证在正常情况下和事故情况下不间断供电，当电
网发生故障时，能保证继电保护和断路器可靠动作，以
及当断路器合闸时有足够的容量。操作电源分为直流电源和
交流电源。2断路器的控制分为集中控制和就地控制两类。3
（理解）断路器的控制回路应满足一下基本要求①断路器既
能在远方由控制开关进行手动跳合闸，又能在继电保护和自
动装置作用下自动跳合闸②断路器操作机构的跳合闸线圈是
按短时通电设计制造的，当
断路器跳闸或合闸完成后，应能自动切断跳闸或合闸回路，
防止因通电时间过长而烧坏线圈③控制回路应有指示断路器
跳闸与合闸的位置信号，而且能够区分自动跳闸或合闸与手
动跳闸或合闸的位置信号④应有防止断路器多次连续跳合闸
的跳跃闭锁装置⑤应有指示断路器控制回路完好性的监事信
号⑥在满足以上基本要求的前提下，应力求简单、可靠。|4
变电所的信号回路，用来指示一次系统中电气设备工作状态
的二次回路。按
用途分为断路器位置信号、事故信号和预告信号【断路器
位置信号：用来指示断路器正常工作的位置状态，一
般用红灯亮表示断路器处于合闸位置，绿灯亮表示断路
器处于跳闸位置】【事故信号：用来指示断路器事故跳
闸时的状态，包括灯光信号（绿灯闪光）和音响信号（蜂鸣
器）】【预告信号：用来指示设备出现不正常运行时的报警
信号，该信号是区别于事故信号和音响信号（电铃），同时
有光字牌显示事故性质和地点】 5 （理解）三
相一次自动重合闸装置应满足以下基本要求：①除遥控
变电所外，应采用控制开关手柄位置与断路器位置“不
对应原则”起动ARD，即ARD的起动条件为“ SA在' 合
闸后’位置，而QF在'跳闸’位置”②手动跳闸时不应重
合，即当运行人员手动或遥控跳开断路器QF时，
ARD不应起动③手动合闸于故障线路不重合，即当手动合闸
于故障线路时，继电保护动作使断路器跳闸后，ARD不应动
作④ARD只能动作一次，以避免将断路器多次重合到永久性
故障上去⑤ ARD动作后应能自动复归，准备再次动作
⑥ARD的动作时间应尽可能短，以减少临时停电时间，一般
为0.5~1.5s⑦ARD应能实现重合闸“后加速”或“前加
速”，以便与继电保护配合。6
（理解）备用电源自动投入装置应满足以下基本要求① 工作
电源不论何种原因断开（如工作电源故障或被错误断开
等），备用电源应能自动投入②必须在工作电源确已断开，
而备用电源电压也正常时，才允许投入备用电源③APD的
动作时间应尽可能短，以利于电动机的自启动④ADP只能动
作一次，以免将备用电源重复投入到永久性故障上去⑤当电
压互感器的二次回路断线时，APD不应误动作⑥若备用电源
容量不足，应在APD动
作的同时切除一部分次要符合。
第九章防雷、接地与电气安全
1过电压：电力系统运行中，由于雷击、误操作、故障、谐振等原因引起的电气设备电压高于其额定工作电压的现象。按其产生的原因不同，分为内部过电压和外部过电压。2雷电过电压的基本形式：①直击雷过电压（直击雷）②感应过电压（感应雷）③雷电波侵入。3电气
设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。直接与大地接触的金属导体称为接地体。连接接地
体与电气设备接地部分的金属导体称为接地线。接地体
与接地线的总和称为接地装置。4在距接地体20m以外的地方，散流电阻已趋近于零，亦即电位趋近于零。该电位等于零的地方称为电气上的“地”或“大地”。5流散电阻：接地体的对地电压与通过接地体流入地中的电流之比。接地电阻：电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比。6工作接地：：根据电力系统运行的需要，人为地将电力系统中性点或电气设备的某一部分进行接地。保护接地：为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备的外露可导电部分（指正常不带电而在故障时可带点且易被触及的部分，如金属外壳和构架等）与地作良好的连接。在低压配电系统中，按保护接地的方式不同，可分为TN系统，TT 系统，IN系统。7我国一般采用30mA（50Hz）作为安全电流值，但其触电时间不得超过1s，因此这个安全电流值也称为30mA ? s。8 安全电压：指不致使人直接致死或致残的电压。如无特
殊安全结构和安全措施，应采用42V或36V的安全电压；水下作业等场所采用6V的安全电压。9变电所有哪些防雷措施？变电所内的设备和建筑物都必须有完善的直击雷防护装置，通常采用独立避雷针或避雷线；对于雷电侵入波的过电压保护是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线段保护。