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1、电气运行讲座第一讲：勿在浮砂筑高台谈用电气基本理论理解实际问题 第二讲：深入浅出话二次分析电气控制、信号和保护接线第三讲：诸葛一生唯谨慎 - 电气操作的顺序性及原则 第四讲：功夫在诗外 - 电气异常及故障的处理方法 第一讲：谈用电气基本理论理解实际问题 问题一：什么是线路的充电功率？问题二：电抗器的作用是什么？问题三：什么是变压器的励磁涌流？问题四：什么是发电机的功角特性？问题五：什么是发电机进相运行？问题六：发电机失磁对系统有何影响？问题七：负序电流对发电机有何危害？问题八：什么叫谐振？如何防范？。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 一、电阻元件：1、有电流
2、的地方就存在电阻。2、集肤效应：交流电流的传送集中在导体的表面。而且电流的频率越高，集肤效应越强。 3、电阻发热：无处不在的发热 严重后果是设备损坏。 4、线性电阻和非线性电阻。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 二、电容元件：1、基本特性：电容元件是储存电荷（电场）的元件。通常的电容元件是线性时不变元件。即： C =2、电容的端电压与电流有如下关系：i(t) = C 3、电容储存电场能，是储能元件。电容储能不足，电容的电压就不能维持。4、电容是交流元件，在直流电路中，电容相当于开路。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 （1）
3、电容送电：一阶电路零状态响应：原未充电的RC电路接通直流电压源的电路，开关K在t = 0 接通电源，形成电容的充电过程。 Vc(t) = VS(1 - e ) Ic(t)= e 一阶电路零状态响应 式中： = RC；-t/-t/-+VsCR+_VcicK第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 由上述计算可以看出： 电容由零状态充电时，电容将储存电能，电容电压t = 0 时刻为零，逐步充电到电源电压；电容充电是一个动态过程，充电时间的长短决定于，而的大小由回路的R、C决定。 在电网中，存在分布电容的输电线路、电容补偿装置在充电过程中表现上述回路相同的特点。在电网中，
4、当电源电压突然升高时，电容将逐步充电，电压将有渐变的动态过程。电容补偿器在系统电压升高时从系统吸收无功，起到维持电压的作用。 第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 （2）电容停电：一阶电路零输入响应：原开关在1端，在t=0时刻，瞬时接至2端，形成电容的放电过渡过程。Vc(t) = V0 e Ic(t) = e 式中： = RC； 一阶电路零输入响应-t/-t/12-+V0CR+_VcicK第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 由上述计算可以看出：电容瞬时断电后，电容内仍然储存电能，电容电压必须通过放电回路放电； 电容放电是一个动态
5、过程，放电时间的长短决定于，而的大小由回路的R、C决定。在电网中，存在分布电容的输电线路、电容补偿装置在断电后同样表现上述回路的特点。在电网中，当电源电压突然降低时，电容将逐步放电，电压将有渐变的动态过程。电容补偿器在系统电压降低时向系统补充无功，起到维持电压的作用。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 5、电容元件交流特性：波形和相量表示：Xc = 1/C 称之为电容的容抗，简称容抗。 从容抗的频率特性可看出： 电容元件的相量表示 电容元件的容抗随频率的增加而减小。电源的频率越高，电容对其阻抗越小。 电容频率特性 v(t)tTT/2i(t)VcIc=jCVcX
6、coXc第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 6、在纯电容电路中，只存在电源的电能与电容的电场能之间的转换，不存在能量消耗，或者说电容在一个周期内接受的能量与放出的能量相等，平均有功为零。而交换的功率的最大值称为无功功率。 7、从另一个角度讲，在交流电路中，若存在电容元件，电源与电容元件之间必须存在无功功率的交换。这种交换是在电源变化的一个周期内完成的一进一出。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 三、电感元件： 1、基本特性：电感是线圈或导体中流过交变电流产生的一种特有现象，它体现了此类元件对交变电流的一种阻碍作用。电感的大小为
7、线圈或导线的自感磁链和所通过电流i之比： L = 2、电感的端电压与电流有如下关系： u(t) = L3、电感元件是一种储能元件，它储存磁通（磁场），并且电感元件所放出的能量只能等于初充电时储存的能量，因此是无源元件。 第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 （1）电感送电：一阶电路零状态响应：原未充电的RL电路接通直流电压源的电路，开关K在t = 0 接通电源，形成电感的充电过程。 VL(t) = VSe IL(t)= （1-e ） 一阶电路零状态响应 式中： = L/R；-t/-t/-+VsCR+_VcicK第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：
8、电阻、电感和电容 结论： 电感由零状态充电时，电感将储存电能，电感电流t = 0 时刻为零，逐步充电到最大值； 电感充电是一个动态过程，充电时间的长短决定于，而的大小由回路的R、L决定。 在电网中，存在电感的电感线圈在充电过程中表现上述回路相同的特点。在电网中，当电流突然升高时，电感将逐步充电，电流将有渐变的动态过程。电抗器在电流突然升高时，起到限流的作用。 第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 （2）电感停电：一阶电路零状态响应：在t=0时刻，瞬时接至2端，形成电容的放电过渡过程。 VL(t) = - I0 R e IL(t)= I0 e 一阶电路零输入响应
9、式中： = L/R；-t/-t/12-+V0CR+_VcicK第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 结论： 电感瞬时断电后，电感内仍然储存电能，电感电流必须通过放电回路放电； 电感放电是一个动态过程，放电时间的长短决定于，而的大小由回路的R、L决定。存在电感的电感线圈在充电过程中表现上述回路相同的特点。在电网中，当电源电压突然降低时，电感将逐步放电，电流将有渐变的动态过程。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 5、电感元件的交流特性：波形和相量表示： 电感元件的相量表示XL = L 称之为电感的电抗，简称感抗。 从感抗的频率特性可
10、看出：电感元件的感抗随频率的增加而增大。 电感频率特性 v(t)tTT/2i(t)IVL=jLIXLoXL第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 6、在纯电感电路中，只存在电源的电能与电感的磁场能之间的转换，不存在能量消耗，或者说电感在一个周期内接受的能量与放出的能量相等，平均有功为零。而其交换的功率的最大值称为无功功率。 7、在交流电路中，若存在电感元件，电源与电感元件之间必须存在无功功率的交换。这种交换是在电源变化的一个周期内完成的一进一出。第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 四、电容和电感的混合：在电力系统中，我们大多遇到的
11、是电容、电感和电阻连接在一起的混合电路，混合电路具有上述各电路的合成特性。 （1）功率因数：在纯电容电感电路中，电压与电流的夹角均为90，混合电路中，夹可能变为小于90，功率因数就是表征这种角度关系的参数，纯电容电路中，功率因数为0，纯电感电路中，功率因数也为0，而纯电阻电路的功率因数为1，混合电路的功率因数在0-1之间。 功率因数越大，表示电流中无功分量越小，并且将感性无功规定为正。 第一节：电气三大元件：电阻、电感和电容电气三大元件：电阻、电感和电容 （2）电感和电容的功率交换：混合电路中，电容、电感元件虽然不消耗能量，但它们的存在，它们维持正常工作就必须要和电源交换功率，电感和电容元件之
12、间交换功率。 对电容的交换功率是由电源和电感内储存的感性功率所提供的，当感性功率不足时，电容充电不足，将导致电压降低； 当系统电压下降时，感性功率不足，会影响电感元件的正常工作，导致系统稳定破坏。 （3）电容电感的谐振：当电路中容抗与感抗相等时，其总阻抗表现为纯电阻性，低于正常阻抗，谐振时的产生电压通常高于电源电压。谐振的条件：L = 1/C第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 一、 发电机的基本特性 同步发电机原理 发电机的简化等效电路 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的
13、实际应用之一：发电机及运行 二、同步发电机的有功功率 同步发电机能流图 同步发电机转子磁场与气隙磁场 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 发电机气隙磁场和相量图： 同步发电机转子磁场拖动气隙磁场 发电机运行相量图 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 三、同步发电机的功角特性： Pem=3UIcon=3sin 同步发电机的功角特性 四、同步发电机的有功调节与电网频率控制 负荷的频率特性 发电频率特性 电力系统的二次调频 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行五、自动发电控制 自动发电控制
14、AGC(AutomaticGenerationControl)是电力系统频率和有功功率自动控制系统的统称，是电网运行中一个重要的计算机实时控制功能。其目的是使系统出力和系统负荷相适应，保持额定频率和通过联络线的交换功率等于计划值，并尽可能实现机组间负荷的经济分配。具体地说，自动发电控制有四个基本目标：(1)使全系统的发电出力和负荷功率相匹配；(2)将电力系统的频率偏差调节到零，保持系统频率为额定值；(3)控制区域间联络线的交换功率与计划值相等，实现各区域内有功功率的平衡；(4)在区域内各发电厂间进行负荷的经济分配。 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 自动
15、发电控制系统示意图 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 六、 同步发电机运行的稳定性 1、发电机的静态稳定 2、发电机的动态稳定 发电机的稳定特性 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行 3、提高发电机运行稳定性的措施 选择合适的工作点，使发电机保持静态稳定，并留有一定余地。 维持发电机动态稳定的一个可能方案是在故障情况下，尽可能提高发电机励磁电势Eq。维持发电机动态稳定的另一个可能方案是在故障情况下，尽可能及时减少汽轮机的输出功率。 在汽轮机的数字电液调节系统中，设置中压调门快关功能。在发电机部分甩负荷后，瞬时关闭中压调
16、门、减少汽轮机输出功率，以利于发电机重新回到同步运行的稳定状态。 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行七、发电机电压与无功调整1、电力系统无功与电压的关系 电力系统的无功负荷主要用于建立变压器、电动机和电磁元件的磁场，是用电负荷正常运行必须的，所以必须保证有功、无功的同时供给。 2发电机无功功率与电压的关系 发电厂是系统中唯一的有功电源，又是最基本的无功电源。当发电机有功功率容量有余，而电力系统无功功率电源容量不足时，可降低发电机功率因数运行。 3、自动励磁参与电压调节 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及运行八、发电机的励磁调节：1励磁自动调节的作用:发电机励磁自动调节装置的作用如下： 电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。 合理分配发电机间的无功负荷。 在电力系统发生短路故障时，按规定的要求强行励磁。 能够显著改善电力系统的运行条件。 对于200MW及以上发电机组，励磁自动调节装置还具有过励限制、低励限制等功能，使机组安全性得以提高。 第二节：电感的实际应用之一：发电机及运行电感的实际应用之一：发电机及
