《電力系統(tǒng)自動裝置》復習思考題參考答案1—3章

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1、第三章 復習思考題 1. 何謂并列？發(fā)電機并列操作應遵循哪原則？ 答：電力系統(tǒng)并列操作一般是指兩個交流電源在滿足一定條件下的互聯(lián)操作，也叫同步操作、同期操作或并網(wǎng)。 并列的原則是：(1)并列瞬間，發(fā)電機的沖擊電流不應超過規(guī)定的允許值；(2)并列后，發(fā)電機應能迅速進入同步運行。 2. 并列的方法有哪兩種？各有何特點？ 答：并列的方法有準同步并列和自同步并列兩種。準同步并列的優(yōu)點是并列時產(chǎn)生的沖擊電流較小，不會使系統(tǒng)電壓降低，并列后容易拉入同步。自同步并列的優(yōu)點是操作簡單、并列速度快，在系統(tǒng)發(fā)生故障、頻率波動較大時，發(fā)電機組仍能并列操作并迅速投入電網(wǎng)運行，可避免故障擴大，有利于處理系

2、統(tǒng)事故。 3. 準同期自動并列的三個條件是什么？并列時如果不滿足這些條件會有何后果？ 答：并列條件應為： (1)發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓的幅值相同； (3)發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓的相位相同，即相角差為0； (2)發(fā)電機電壓和系統(tǒng)電壓的頻率相同。 不滿足條件(1)時，會產(chǎn)生無功分量的沖擊電流。沖擊電流的電動力會對發(fā)電機繞組產(chǎn)生影響，當電動力較大時，有可能引起發(fā)電機繞組的端部變形；不滿足條件(2)時，產(chǎn)生有功分量的沖擊電流，合閘后發(fā)電機與電網(wǎng)間立刻交換有功功率，使機組轉(zhuǎn)軸受到突然沖擊，這對機組和電網(wǎng)運行都是不利的；不滿足條件(3)時，斷路器兩側(cè)出現(xiàn)脈動電壓，如果發(fā)出合閘命令的時刻不恰當，就有可

3、能在相角差較大時合閘，從而引起較大的沖擊電流。此外，如果在頻率差較大時并列，頻率較高的一方在合閘瞬間會將多余的動能傳遞給頻率低的一方，即使合閘時的相角差不大，當傳遞能量過大時，待并發(fā)電機需經(jīng)歷一個暫態(tài)過程才能拉人同步運行，嚴重時甚至導致失步。 4. 準同期自動并列的實際條件是什么？ 答：(1)待并發(fā)電機電壓幅值與系統(tǒng)電壓幅值應接近相等，誤差不應超過±(5％~l0％)的額定電壓；(2)待并發(fā)電機頻率與系統(tǒng)頻率應接近相等，誤差不應超過±(0.2％~0.5％)的額定頻率；(3)并列斷路器觸頭應在發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓相位差接近零度時剛好接通。合閘瞬間相位差一般不應超過±10°。 5. 何

4、謂滑差？何謂滑差頻率？何謂滑差周期？它們之間有何關系？ 答：待并發(fā)電機和系統(tǒng)間的角頻率差稱為滑差角頻率，簡稱滑差。待并發(fā)電機和系統(tǒng)間的頻率差稱為滑差頻率；滑差電壓從0~2π變化的一個周期稱為滑差周期。的長短反應了待并發(fā)電機和系統(tǒng)間的頻差大小。短表示頻差大；反之長表示頻差小?；钪芷谂c滑差和滑差頻率的關系為： 6. 什么叫同步點？ 答：電力系統(tǒng)中把可以進行并列操作的斷路器稱為同步點。 7. 同頻并網(wǎng)和差頻并網(wǎng)的特征是什么？ 答：同頻并網(wǎng)的特征是：并列前同步點斷路器兩側(cè)電源已存在電氣聯(lián)系，電壓可能不同，但頻率相同，且存在一個固定的相角差。 差頻并網(wǎng)的特征是：在并網(wǎng)之前，同步點斷路器

5、兩側(cè)是沒有電氣聯(lián)系的兩個獨立的系統(tǒng)，它們在并列前往往不是同步的，存在頻率差、電壓差。 8. 自動準同期裝置主要由哪三大部分組成？各部分的主要作用是什么？ 答：自動準同步并列裝置主要由合閘信號控制單元、頻率差控制單元、電壓差控制單元三大部分組成。 合閘信號控制單元的作用是檢查并列條件是否滿足，當待并機組的頻率和電壓都滿足并列條件時，合閘控制單元就選擇合適的時間發(fā)出合閘信號，使并列斷路器的主觸頭接通時相角差接近于零或控制在允許范圍以內(nèi)。只要這三個同步條件中有一個不滿足要求，就閉鎖合閘。 頻差控制單元的作用是當頻率條件不滿足要求時，進行頻率的調(diào)整。當發(fā)電機頻率高于系統(tǒng)頻率時，發(fā)減速命令；

6、當發(fā)電機頻率低于系統(tǒng)頻率時，發(fā)增速命令。 電壓差控制單元的作用是當電壓條件不滿足要求時，進行電壓的調(diào)整。當發(fā)電機電壓高于系統(tǒng)電壓時，發(fā)降壓命令；當發(fā)電機電壓低于系統(tǒng)電壓時，發(fā)增壓命令。 9. 什么叫整步電壓？整步電壓有何特點？ 答：將脈動電壓中頻率較高的部分濾掉，得到脈動電壓的包絡線，并經(jīng)整流后，得到脈動電壓的包絡線的下半部分，這是一個包含同步信息量的電壓，稱之為整步電壓。 整步電壓的特點是：(1)整步電壓隨相角差δ周期變化；(2)整步電壓隨時間t周期變化，當δ從0°~360°變化一個周期時，脈動電壓也變化一個周期，也是整步電壓的周期；(3)整步電壓的最低點反映了電壓差的大小。

7、 10. 何謂恒定越前時間？何謂恒定越前相角？ 答：在恒定越前時間式準同步并列裝置中，并列裝置在δ=0°之前提前一個不隨頻差、壓差而變化的時間發(fā)出合閘命令，該越前時間稱為恒定越前時間。 在恒定越前相角式準同步并列裝置中，并列裝置在相角差δ=0°之前一個固定的相角下發(fā)合閘命令，該越前相角稱為恒定越前相角。 11. 并列操作時，如斷路器的主觸頭不在δ= 0時刻閉合會出現(xiàn)什么情況？準同期并列裝置是如何保證斷路器的主觸頭在δ= 0的時刻閉合？ 答：并列操作時，如斷路器的主觸頭不在δ= 0時刻閉合會產(chǎn)生的沖擊電流。并列時相角差δ越大(0°~180°范圍內(nèi))，產(chǎn)生的沖擊電流也越大，δ=18

8、0°時，沖擊電流最大。 通過合閘信號控制單元檢查并列條件是否滿足，若并列條件滿足時，在δ=0之前以恒定越前時間提前發(fā)出合閘命令，使并列斷路器的主觸頭接通時的相角差δ=0。 12. 并列斷路器合閘脈沖的越前時間應怎樣考慮？ 答：越前時間應包括從發(fā)合閘脈沖起到斷路器主觸頭閉合止，中間所有元件的動作時間之和，即tYJ=tc+tQF ，這樣可保證斷路器主觸頭閉合瞬間δ=0°。由于tQF>>tc ，越前時間通常也可取斷路器的動作時間作為整定值，越前時間一經(jīng)整定就不再改變。 13. 簡述微機自動并列裝置同步條件檢定的原理。 答：（詳細見課本P65的2.頻差、相角差鑒別電路和3.壓差鑒別電

9、路兩部分） 14. ZZQ—5型自動準同步裝置由哪些部分組成？各部分的的作用是什么？ 答：由合閘、調(diào)頻、調(diào)壓和電源幾部分組成。合閘部分的作用是自動檢測待并發(fā)電機和系統(tǒng)間頻率差、電壓差是否滿足并列要求；調(diào)頻部分的作用是鑒別頻率方向，發(fā)出調(diào)速脈沖；調(diào)壓部分的作用是鑒別壓差大小和方向；電源部分作用是從系統(tǒng)側(cè)獲取電源，提供各種穩(wěn)定的直流電壓。 15. ZZQ—5型自動準同步裝置的頻差單元是如何判斷并列時的頻差是否符合要求的？ 答：是利用比較越前時間脈沖和越前相角脈沖發(fā)出的先后次序來進行頻差大小是否在規(guī)定范圍內(nèi)的。 第四章 復習思考題 1． 何謂勵磁系統(tǒng)？ 答：供給同步發(fā)電機勵

10、磁電流的電源及其附屬設備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。它一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要部分組成。 2． 同步發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的主要任務是什么？ 答：（1）系統(tǒng)正常運行條件下，維持發(fā)電機端或系統(tǒng)某點電壓在給定水平；（2）實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機組無功功率的合理分配；（3）提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性；（4）改善電力系統(tǒng)的運行條件；（5）對水輪發(fā)電機組在必要時強行減磁。 3． 對同步發(fā)電機的自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的基本要求是什么？ 答：勵磁系統(tǒng)應具有足夠的調(diào)節(jié)容量、勵磁頂值電壓、電壓上升速度、強勵持續(xù)時間、電壓調(diào)節(jié)精度與電壓調(diào)節(jié)范圍，應在工作范圍內(nèi)無失靈區(qū)，應有快速動作的滅磁性能。 4

11、． 對勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性調(diào)整的基本要求是什么？ 答：(1)保證并聯(lián)運行發(fā)電機組間實現(xiàn)無功功率合理分配；(2)保證發(fā)電機在投入和退出運行時，平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移無功負荷，而不發(fā)生無功功率沖擊。 5． 何謂調(diào)差系數(shù)？兩臺并聯(lián)運行的發(fā)電機，為使無功負荷按機組容量分配，調(diào)差系數(shù)應有什么要求？ 答：調(diào)差系數(shù)δ是指無功電流由零增加到額定值時發(fā)電機電壓的相對變化，δ用以表示發(fā)電機外特性曲線下傾的程度。調(diào)差系數(shù)δ的大小表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機電壓的能力大小。 由于兩臺正調(diào)差特性機組并聯(lián)運行時，無功負荷分配與調(diào)差系數(shù)成反比。因此，兩臺并聯(lián)運行的發(fā)電機，為使無功負荷按機組容量分配，容量大的機組，其調(diào)差系數(shù)取

12、小些（即發(fā)電機外特性曲線平坦一些）；容量小的機組，其調(diào)差系數(shù)取大些（即發(fā)電機外特性曲線下傾大些）。 （或：要求各機組無功電流變化量的標幺值相等，并聯(lián)運行的兩臺發(fā)電機有相同的調(diào)差系數(shù)。） 【分析】可用P122 圖4-54 兩臺正調(diào)差特性機組并聯(lián)運行來分析說明。 設發(fā)電機G1的容量大于發(fā)電機G2的容量，要使無功負荷按機組容量分配，調(diào)差系數(shù)取值應與機組容量值成反比，則G1的調(diào)差系數(shù)為δ1應小于G2的調(diào)差系數(shù)為δ2，即δ1＜δ2。 正常運行時，發(fā)電機端電壓UG1=UG2=US, 發(fā)電機G1所帶的無功電流為Ir1, 發(fā)電機G2所帶的無功電流為Ir2。 當系統(tǒng)無功負荷增加時，系統(tǒng)電壓的發(fā)生變

13、化，電壓偏差為△U，發(fā)電機端電壓變化為UG1=UG2=US1，這時發(fā)電機G1所帶的無功電流為I’r1，其無功電流增量為△I1 = I’r1—Ir1；發(fā)電機G2所帶的無功電流為I’r2，其無功電流增量為△I2 =I’r2—Ir2。從圖中分析可知，發(fā)電機G1所帶的無功電流增量△I1大于發(fā)電機G2所帶的無功電流增量△I2，即△I1＞△I2。由于G1容量大于G2容量，G1應比G2多帶一些無功負荷，使無功負荷能按機組容量分配。 由此可見，兩臺正調(diào)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機并聯(lián)運行，當系統(tǒng)無功負荷波動時，其電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)較小的發(fā)電機組承擔較多的無功電流。所以，要使無功負荷按機組容量分配，調(diào)差系數(shù)取值應與

14、機組容量值成反比。 6． 調(diào)整調(diào)差特性平移的主要目的是什么？如何使調(diào)差特性平移？ 答：調(diào)整調(diào)差特性平移的主要目的是：使發(fā)電機平穩(wěn)投入或退出運行，在運行中平穩(wěn)轉(zhuǎn)移無功負荷，不引起對電網(wǎng)的沖擊。 調(diào)整測量比較環(huán)節(jié)中的電位器RP可以實現(xiàn)外特性的平移。調(diào)整電位器阻值增大時，外特性的平行上移，即發(fā)電機投入運行，所帶負荷逐漸增加；電位器阻值減小時，外特性的平行下移，即發(fā)電機退出運行，所帶負荷逐漸減小。 【分析】可用課本P120 圖4-50外特性平移與機組無功關系的特性圖來分析。 7． 什么叫強勵？什么叫繼電強行勵磁？ 答：強勵是指發(fā)電機電壓出現(xiàn)大幅度下降時，把發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁電流迅

15、速增大到最大允許值。 把發(fā)電機勵磁回路中的磁場調(diào)節(jié)電阻RC兩端用繼電器接點短接，使發(fā)電機勵磁電流增大，對發(fā)電機實行強勵的方法稱為繼電強行勵磁。 第五章 復習思考題 1． 電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的任務是什么？對調(diào)頻系統(tǒng)有哪些要求？ 答：電力系統(tǒng)自動調(diào)頻的任務主要是對系統(tǒng)的頻率進行監(jiān)視，及時調(diào)整發(fā)電機的出力，使系統(tǒng)的有功功率達到新的平衡，保證系統(tǒng)頻率在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，在滿足頻率質(zhì)量的前提下，還要考慮如何使發(fā)電成本最小，即按經(jīng)濟原則在電廠和機組間分配有功負荷，以達到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。 調(diào)頻系統(tǒng)應有足夠的調(diào)整容量、調(diào)整精度和調(diào)整速度。 2． 電力系統(tǒng)為什么分一次調(diào)頻和二次調(diào)頻？有什么

16、區(qū)別？ 答：電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時的頻率調(diào)整可以通過頻率的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻實現(xiàn)。當系統(tǒng)負荷發(fā)生保護時，系統(tǒng)中各發(fā)電機均按自身的靜態(tài)調(diào)節(jié)特性，不分先后同時通過各自的調(diào)速器系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，即一次調(diào)頻。當負荷變動較大時，一次調(diào)頻結(jié)束時的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率可能偏離額定較大。如要使頻率回到額定值附近，必須移動靜態(tài)調(diào)節(jié)特性，即改變調(diào)速系統(tǒng)的給定值，即通過二次調(diào)頻來實現(xiàn)。 一次調(diào)頻是通過調(diào)速器調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實現(xiàn)，其調(diào)節(jié)結(jié)果是發(fā)電機組的功率——頻率特性曲線不變，調(diào)整結(jié)束時系統(tǒng)的額定頻率值偏差較大，屬于有差調(diào)節(jié)；二次調(diào)頻通過調(diào)頻器調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實現(xiàn)，其調(diào)節(jié)結(jié)果是發(fā)電機組的功率——頻率特性曲線平移，調(diào)整結(jié)束時系統(tǒng)的額定頻率值偏

17、差很小或趨于零，可實現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。 3． 電力系統(tǒng)調(diào)頻廠的主要任務是什么？對調(diào)頻廠的選擇有什么要求？ 答：調(diào)頻電廠的主要任務是實現(xiàn)頻率的二次調(diào)整。調(diào)頻廠一般是帶系統(tǒng)計劃外的負荷。 對調(diào)頻電廠的選擇要求是：應有足夠的調(diào)整容量，并且有足夠快的調(diào)整速度。一般來說系統(tǒng)中有水電廠時應選水電廠作調(diào)頻電廠，沒有水電廠或水電廠不宜作調(diào)頻電廠時（如洪水期），則選中溫中壓火電廠作調(diào)頻電廠。在一個系統(tǒng)中如果一個調(diào)頻電廠的調(diào)整容量不夠時，則可選擇幾個調(diào)頻電廠，并規(guī)定它們的調(diào)整頻率范圍和順序。 4． 什么是電力系統(tǒng)集中式聯(lián)合調(diào)頻？集中式聯(lián)合調(diào)頻有何優(yōu)點？ 答：集中式聯(lián)合調(diào)頻是從全系統(tǒng)的角度確定各調(diào)頻機組

18、的調(diào)節(jié)量，其主要過程是：將系統(tǒng)中各發(fā)電機組的實發(fā)功率、系統(tǒng)各線路潮流、各節(jié)點電壓等由各廠站端的遠動裝置送到調(diào)度中心，形成實時數(shù)據(jù)庫，調(diào)度中心計算機的相關軟件按預定的數(shù)學模型和調(diào)節(jié)準則確定各調(diào)頻電廠或調(diào)頻機組的調(diào)節(jié)量，并通過遠動通道把調(diào)節(jié)指令發(fā)送到各廠站調(diào)頻機組的控制器，使各調(diào)頻機組按指令執(zhí)行有功功率的調(diào)節(jié)。 其優(yōu)點是：維持系統(tǒng)頻率為額定值，保證電能質(zhì)量，易于實現(xiàn)綜合優(yōu)化控制，使系統(tǒng)的潮流分布符合經(jīng)濟、安全等原則。 5． 何謂電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)頻率特性？ 答：當頻率變化時，系統(tǒng)負荷消耗的有功功率也將隨著改變。這種有功負荷隨頻率而變化的特性稱為負荷的靜態(tài)頻率特性。 6． 何謂負荷頻

19、率的調(diào)節(jié)效應？ 答：當系統(tǒng)中有功功率失去平衡而引起頻率變化時，系統(tǒng)負荷也參與對頻率的調(diào)節(jié)，有助于系統(tǒng)中有功功率在新的頻率值下重新獲得平衡，這種現(xiàn)象稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應。 7． 發(fā)電機機組間的有功功率分配與其調(diào)差系數(shù)有何關系？ 答：有功功率的增量與調(diào)差系數(shù)成反比，調(diào)差系數(shù)小的承擔較大的有功功率增量，調(diào)差系數(shù)大的承擔較小的有功功率增量。 8． 調(diào)速器通常分為哪些類型？它們各有什么特點？ 答：調(diào)速器通常分為機械液壓調(diào)速器和電氣液壓調(diào)速器兩類。 機械液壓調(diào)速器只按轉(zhuǎn)速（頻率）偏差產(chǎn)生控制作用，原理簡單，易于理解；電氣液壓調(diào)速器具有的優(yōu)點主要有：（1）靈敏度高，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)精度高，機組甩負荷時轉(zhuǎn)速的過調(diào)量??；（2）容易實現(xiàn)各種信號的綜合調(diào)節(jié)．有利于綜合自動控制；（3）參數(shù)整定靈活方便，可在運行中改變參數(shù)，并便于增添改善動態(tài)性能指標的校正控制部件；（4）體積小，檢修維護方便。 9． 某電力系統(tǒng)中，與頻率無關的負荷占30％，與頻率一次方成正比的負荷占40％，與頻率二次方成正比的負荷占15％，與頻率三次方成正比的負荷占15％。求系統(tǒng)頻率出50Hz下降到47Hz時，負荷功率變化的百分數(shù)及負荷調(diào)節(jié)效應系數(shù)。 解：頻率降為47Hz時， 得：