电气工程基础知识点整理电子教案

第一章

1.由生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而组成的整体称为电力系统。

2.输送和分配电能的部分称为电力网，或电力网络，包括升、降压变压器和各种电压等级的输电线路。

电力网 + 发电机 = 电力系统

（输送，分配）

动力系统：包括所有，把水轮机也包进去

3.输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，导线电阻一定时，导线损耗也相应减小。理论上，输电线路的输电能力与输电电压的平方成正比。

4.国家从设备设计制造角度考虑，为保证生产的系列性，就规定了一系列的标准的电压等级，又称额定电压。3/6/10/35/110/220/330/500

5. 同一个电压等级下(同一行中)，各种设备的额定电压并不完全相等。

6.电压等级越高，传输功率随传输距离增大下降得越快。

7.我国规定电力系统的额定频率为50Hz ，简称工频或基频。

频率：50Hz 允许偏移：±0.2~±0.5Hz 与有功功率有关

电压：35kV 及以上的允许偏差为±5%

10kV 及以下的允许偏差为±7% 与系统的无功功率有关

波形：6~10kV 供电电压的波形畸变率不超过4%

0.38kV 供电电压的波形畸变率不超过5%

8.每一个负荷都只能沿唯一的路径取得电能的网络，称为开式网络。 有备用接线的网络中，每一个负荷点至少通过两条线路从不同的方向取得电能，统称为闭式网络。

第二章

jX

R V S +=2e &&

1.电力线路包括：输电线路和配电线路。

从结构上分为：架空线路、电缆线路

2.架空线路由导线、避雷线（即架空地线）、杆塔、绝缘子和金具等主要部件组成。

3.导线型号后的数字代表主要载流部分(非整根导线)额定截面积的平方毫米数

4.绝缘子片数越多，电压等级越高

5.在220kV及以上的超高压架空线路上，为了减小电晕放电和单位长度电抗，普遍采用分裂导线。

6.分裂导线由数根相同的钢芯铝绞线并联构成，每相导线分裂成若干根，各根导线之间每隔一定长度用金具支撑，以固定尺寸。所用的导线根数称分裂数，常用的有2、3和4分裂。

7.普通的分裂导线的分裂根数一般不超过4，而且是布置在正多边形的顶点上。正多边形的边长d 称为分裂间距，一般取40cm左右。

8.∵d>>Ds，∴Dsb>Ds，∴L分裂

9.电晕的出现与施加线路上的电压有关，而与线路上通过的电流大小无关，电晕开始出现的电压称为临界电压。

10.∵d>>r，∴req>r，∴C分裂>C单。电容C随分裂数增大而增大。

11.电纳B也随分裂数增大而增大。

12.例2-2 有一330kV架空输电线路，导线水平排列，相间距离8m，每相采用2×LGJQ-300分裂导线，分裂间距为400mm，计算直径为23.5mm，试求线路参数。r =31.5om·mm2/km

13.(1) 当架空线路>1000km，电缆线路>300km时，需要用金耐黎系数进行修正；(2) 当

架空线路<300km，电缆线路<50~100km时，各修正系数均可取1

s

eq

D

D

L ln

2

π

μ

=

6

10

lg

0241

.0

-

?

=

r

D

C

eq

的架空线路，不计并联导纳。等值电路只有一个串联阻抗Z ；(4) 工程计算中，当线路>300km ，用若干个串级联接的p 型等值电路来模拟，每一个p 型等值电路代替长度为200km~300km 的一段线路。采用修正系数时，一个p 型电路可以代替500km~600km 长的线路。(5) 以上方法适应于工频下的稳态计算。

14. 近似参数的误差随线路长度而增大；电阻的误差最大，电抗次之，电纳最小；修正值的误差也随线路长度而增大，但接近精确参数；即使线路电导为零，精确参数中仍有一个数值很小的电导

15.变比KT

注意：与同一铁芯柱上的原副边绕组匝数比不同

Y -y 及D -d ：KT=V1N/V2N=w1/w2 Y -D ： KT=V1N/V2N=（根号3）w1/w2

16. 例2-4 某降压变电所有一台SFL1-20000/110型双绕组变压器，变比为110/11，试验数据为DPS=135kW, VS%=10.5，DP0=22kW, I0%=0.8, 试求变压器归算至高压侧的参数。 17. 三绕组变压器额定容量：变压器铭牌上的额定容量是指容量最大的一个绕组的容量，也就是高压绕组的容量。

18. 近似计算法：变压器的变比的标幺值用变压器两侧的平均额定电压做为基准值。（121+110）/2=115kv 全系统的基准功率默认S B =100MV ·A

第四章

1.

i 以外所有节点都接地时，单位值电压作用下流入节点i 的电流值

j 以外所有节点都接地时，单位值电压作用下流入节点i 的电流值 2. 节点阻抗矩阵元素的物理意义：在节点i 上注入一单位值电流，而其它节点的注入电流为零时，加在节点i 上的电压值即为自阻抗Zii 的值，节点k 上的电压值即为节点i 和节点k 之间的互阻抗Zki 。

(1) Zii 为从i 点看进去的对地总阻抗(2) Zij

∑+=j ij

i ii y y Y 0),,2,1(n i y Y I ij

ij i Λ&=-==

第九章

1.负荷定义：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和称为电力系统负荷

（综合用电负荷）。

2.综合用电负荷加上电力网的功率损耗就是各发电厂应该供给的功率，称为电力系统

的供电负荷。

供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率，就是各发电厂应该发出的功率，称为电力系统的发电负荷。

3.表达电力负荷随时间变动情况的曲线图形称为负荷曲线。

4.一般火力发电厂承担基本负荷（稳定不用调）。不一定,看十三章

5.年最大负荷曲线：把一年内每月(或每日)的最大负荷抽取出来按年绘成曲线，描述一

年内每月（或每日）最大有功功率负荷的变化，为年最大负荷曲线。

6.年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成

的曲线称为年持续负荷曲线。

7.当所涉及的节点电压幅值变化范围过大时，采用静态模型将会使计算误差过大。

8.反映负荷动态特性的数学模型一般都由微分方程和代数方程组成；

9.改变环网功率分布的措施

(1) 装设混合型加压调压变压器；

(2) 串联电容补偿；

(3) 开环运行；

(4) FACTS装置。

第十二章

1.运行中要消耗无功功率的负荷，即无功负荷。

无功损耗包括电力线路上的无功损耗和变压器的无功损耗。

无功负荷Q-V特性曲线：

(1) 在额定电压附近，消耗的无功功率随电压降低而低，电压升高而高；

(2) 明显低于额定值，消耗的无功功率随电压的下降而上升；

(3) 与受载系数b有关，b 高，Qs高。

变压器的无功损耗在系统的无功需求中占有相当的比重。

变压器的无功损耗电压特性与异步电动机的相似。

2.(1 ) 35kV及以下，一般消耗无功功率。

(2) 110kV及以上，传输功率较大时，无功负载。

(3) 110kV及以上，传输功率较小时，无功电源。

3.向系统发出感性无功功率的电源为无功电源。

(1)发电机;(2)无功补偿装置;(3)110kV及以上电压线路的充电功率

发电机只有在额定状态下运行时，视在功率才能达到额定值。降低功率因数，无功功率输出将受转子电流的限制。高功率因数受有功出力限制。

无功补偿装置：同步调相机

静电电容器

静止无功补偿器

静止无功发生器

4.同步调相机实质上相当于专用的空载运行的大容量同步电动机。

同步调相机优点：

(1)平滑地改变输出(或吸收)的无功功率;

(2) 有利于提高稳定性。

缺点：

(1)运行维护比较复杂；响应速度慢；

(2)有功功率损耗较大；

(3)投资费用较大;

(4)响应速度较慢。

静电电容器优点：

(1) 单位容量费用最低;

(2) 有功功率损耗最小(约为额定容量的0.3%~0.5%)；

(3) 运行维护最简单；

(4) 就地补偿；

(5) 改变容量、拆迁方便。

缺点：调节性能比较差。

静止无功补偿器：由静电电容器和电抗器并联组成。当作恒电压的无功功率电源。

优点：

(1) 快速、平滑地调节无功功率;

(2) 运行维护简单；

(3) 功率损耗较小；

(4) 分相补偿；

(5) 适应冲击负荷。

静止无功发生器（静止同步补偿器）贵死了！缺点少

优点：

(1) 响应速度更快;

(2) 运行范围更宽；

(3) 谐波电流含量更少；

(4) 电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流；

(5) 储能元件(如电容器)的容量小。

5.超高压输电网的线路分布电容产生大量的无功功率，从系统安全运行考虑，需要装设并联电抗器予以吸收。

6.无功功率平衡

所有无功电源可发无功功率应该大于或等于负荷、变压器、电力线路消耗的无功功率之和。必须配置一定的无功备用容量，一般取最大无功负荷的7%~8%。

无功功率平衡方程式Q GC-Q LD-Q L=Qres

Q GC无功电源G,C总出力;Q LD无功负荷;Q L无功损耗;Qres无功备用

尽量避免通过电网元件大量地传送无功功率。无功功率就地补偿

7.35kV及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%，如供电电压上下偏移同号时，按较大的偏移绝对值作为衡量依据；

10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的±7%；

220V单相供电电压允许偏移为额定电压的+7%和-10%。

8.在电力系统的大量节点中选择一些具有代表性的节点加以监视、控制，如果这些节点的电压满足要求，则该节点邻近的其他节点的电压基本上也满足要求，这些节点称为电压监视中枢点。

电压中枢点一般选择在:

(1) 区域性发电厂的高压母线；

(2) 有大量地方性负荷的发电厂母线；

(3) 区域变电所的二次母线。

9.发电机调压

(1) 是充分利用发电机设备，无需额外投资的调压手段;

(2) 对于供电线路不长、电压损耗不大的系统，是最经济合理的调压方式；(例如逆调压)

(3) 主要用于满足近处地方负荷电压质量的要求。

问题：

(1)难以解决线路较长、供电范围较大、有多级变压的供电系统的电压调整问题。

(2)发电机端电压的调节受发电机无功功率极限的限制。

(3)若干发电厂并联运行时，调节发电机母线电压会引起无功功率的重新分配。

发电机调压为辅助性调压措施

10.串联电容器：

(1)补偿用的串联电容器是专门生产的串联电容器。

(2)调压效果随负荷增大而增大，负荷减小而减小。

(3)通常用在供电电压为35kV或10kV、负荷波动大而频繁、功率因数很低的配电线

路上。

11.综合调压：

(1) 发电机调压不需要增加费用，满足近处地方负荷的调压，无功功率输出不应超过允许限值。

(2) 无功功率充裕，选择变压器的分接头来调压。

(3) 当QX/V分量在电压损耗中比重大时，并联电容补偿和串联电容补偿的调压效果明显。并联补偿减少Q，串联补偿减少X。

(4) 对于10kV及以下电压级的电力网，按允许电压损耗来选择导线截面。

第十三章

1.我国电力系统的额定频率f N为50Hz，频率偏差范围为±(0.2~0.5)Hz。用百分数表示为±(0.4~1)%。

2.电力系统的频率变化是由于有功负荷的变化引起的。

3.

4. 频率特性，是指有功功率-频率静态特性，常常称为功频静特性。

5. 系统处于运行稳态时，系统中有功负荷随频率的变化特性称为负荷的静态频率特性。

6. (1) ∝f 0， 如照明、电阻炉、整流负荷等；

(2) ∝f 1 ，如压缩机、切削机床等；

(3) ∝f 2 ，如变压器中的涡流损耗；

(4) ∝f 3 ，如通风机、静水头阻力不大的循环水泵等；

(5) ∝f i ，如静水头阻力很大的给水泵。

7. (1) 负荷静态频率特性曲线整体上呈现非线性关系。

(2) 在额定频率附近，系统负荷与频率呈线性关系。

8. 说明：（1）系统频率变化时，负荷参与对频率的调节；

（2）K D*的变化取决于全系统各类负荷的比重，不能整定；

（3）通常取值KD*=1~3；

（4）K D*的具体数据常由试验或计算得到。

（5）K D*是考虑按频率减负荷方案和低频率事故时用一次切除负荷来恢复频率的

计算依据。

9. 当调速器的调节过程结束，建立新的稳态时，发电机的有功出力同频率之间的关系称为发电机组的功频静态特性。

10. 离心式机械液压调速系统组成：1飞摆 2错油门 3油动机 4同步器 123调速器；234调频器

11. (1)负荷增大，转速略有下跌；一次调节是有差调节

(2)负荷增大，发电机组输出功率增加。

12. 频率的一次调整：对应着增大的负荷，发电机组输出功率增加，频率低于初始值；反之，如果负荷减小，则调速器调节的结果使机组输出功率减小，频率高于初始值。 DN

N D D N DN D D P f K f P f f P P K =??=??=***//

13. 1) 负号表示频率下降时发电机组有功出力增加。 2) d 或K G 是可以整定的。

对相同的功率变化，调差系数d 越小，K G 越大，则频率偏移也越小。

14. 负荷变化引起频率偏差时，系统中凡装有调速器又留有可调容量的发电机组都自动参加频率调整，这就是电力系统频率的一次调整。一次调整为有差调节。

15.一次调频的图中看出：1) 负荷增加，频率下降，发电机按有差调节特性增加输出；

2) 负荷实际取用的功率因频率的下降而有所减小。

16.系统的单位调节功率K=K G +K D

a) K 表示在计及发电机组和负荷的调节效应时，引起频率单位变化的负荷变化量。 b) K 可以确定在允许的频率偏移范围内，系统所能承受的负荷变化量。

c) K 的数值越大，负荷增减引起的频率变化就越小，频率越稳定。

17. 系统的备用系数 >1

18. 系统中有功功率电源的出力不仅应满足在额定频率下系统对有功功率的需求，并且为了适应负荷的增长，还应该有一定的备用容量。

19. 在计算K G 时，若第j 台机组已满载运行，当负荷增加时应取K Gj =0。

20. 调差系数越小（K 越大）的机组增加的有功出力(相对于本身的额定值)就越多 21. 系统的单位调节功率K*愈大，频率就愈稳定；

备用容量较小时，K*也较小；

一次调整适应于变化幅度较小、变化周期较短的负荷变化。

22. 电力系统频率的二次调整由主调频厂承担，调频机组通过同步器调整机组的功频静特性，改变机组的有功功率输出，以承担系统变化的负荷，实现无差调节。

23.二次调频：负荷增大，机组输出功率增大，频率不变。

负荷减小，机组输出功率减小，频率不变。

24. f

P K G G ??-==δ1DN

GN r P P k =

(1)二次调整不能改变K 的数值；

(2) 由于dP GS ，对于相同的df ，系统能承受的dP D0增加了；

(3) dP D0- dP GS =0时，df=0，无差调节。

25. 若互联系统发电功率的二次调整增量DPG 能同全系统负荷增量DPD 相平衡，则可实现无差调节，即Df=0；否则，将出现频率偏移。

26. 1) A 系统无功率缺额，联络线上的由A 流向B 的功率要增大；反之，如B 系统无功率缺额，联络线上由A 流向B 的功率要减小。

(2)deltaP AB =0的条件(3)deltaP AB 最大的条件

27.主调频厂：一般是1~2个电厂，负责全系统的频率调整(即二次调整)

辅助调频厂：在系统频率超过某一规定的偏移范围时才参与频率的调整，这样的电厂一般也只有少数几个；

非调频厂：在系统正常运行情况下按预先给定的负荷曲线发电。

28.选择：(1)应拥有足够的调整容量及调整范围；(2)调频机组具有与负荷变化速度相适应的调整速度；(3)调整出力时负荷安全及经济的原则。

29. 枯水季节，宜选水电厂作为主调频厂，火电厂中效率较低的机组则承担辅助调频的任务；在丰水季节，为了充分利用水力资源，避免弃水，水电厂宜带稳定的负荷，而由效率不高的中温中压凝汽式火电厂承担调频任务。

30.有功功率平衡：电力系统内所有电源输出的有功功率必须与系统内所有的用电设备消耗的有功功率加上输配电网中所有元件损耗的有功功率相等。

31. 为保证供电可靠性和电能质量、以及有功功率的经济分配，发电厂必须有足够的备用容量。一般要求备用容量达最大负荷的15%~30%。

32.备用容量 按形式：

旋转备用(热备用)：系统中运行着的发电机的最大可发功率与实际所发功率之差。 冷备用：设备完好而未运转的发电设备的最大可能出力。

B A GA DA B GB DB A AB K K P P

K P P K P +?-?-?-?=?)

()(

33. 有功功率电源的最优组合是指各发电厂（机组）在承担负荷时的合理组合，即所谓机组起停问题，它包括机组的最优组合顺序、数量及开停时间。

34. 无调节水库水电厂的全部功率和有调节水库水电厂的强迫功率不可调，应首先投入。有调节水电厂的可调功率，在丰水期应该优先投入（做基荷）；在枯水期应承担高峰负荷（做调频）。

35.火电厂间负荷经济分配目的：供应同样大小的有功功率负荷使单位时间内的能源消耗量最小。

36.耗量特性：反映发电设备（或其组合）单位时间内能量输入和功率输出关系的曲线，

称为该设备（或其组合）的耗量特性。比耗量 F 为能量输入

37. 发电厂效率 耗量微增率 比耗量和耗量微增量虽然有相同的单位，但它们是两个不同的概念。

38. 等微增率准则：负荷在两台机组之间分配时，如它们的燃料消耗微增率相等，即 d F 1/d P G 1=d F 2/d P G 2则总的燃料消耗量将是最小的。

简答题

牛顿-拉夫逊法与有功-无功分解法的主要不同是什么？

答：1. 牛顿法有一个修正方程，且系数矩阵元素为非对称矩阵存储空间大，每次迭代都要变化，重新计算；PQ 分解法，两个修正方程式，且系数矩阵是常系数对称阵，要求存储空间小，计算速度快，较适合在线计算。

2. PQ 分解法每一步运算速度较牛顿法快，但是，运算步骤多。

3. PQ 分解法应用范围较牛顿法小，只适和R<

为什么有功-无功分解法计算潮流存储修正方程式系数的所需内存数量要比牛顿-拉夫 逊法少？

牛顿拉夫逊法相比，PQ 分解法的修正方程式以一个n -1阶和一个m 阶系数矩阵B’和B”μ = F a /P a η = 1/μ = P a /F a

λ= d F /d P

替代了原有的n+m-1阶系数矩阵J，在提高了计算速度的同时，降低了对系数所需内存数量的要求