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1、第二章 同步发电机的自动并列1】同步发电机并列操作应满足什么要求？为什么？答：同步发电机并列操作应满足的要求：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小， 其瞬时最大值一般不超过12 倍的额定电流。（2）发电机并网后，应能迅速进入同步运行状 态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。因为：（1）并列瞬间，如果发电机的冲击 电流大，甚至超过允许值，所产生的电动力可能损坏发电机，并且，冲击电流通过其他电气 设备，还合使其他电气设备受损；（2）并列后，当发电机在非同步的暂态过程时，发电机处 于振荡状态，遭受振荡冲击，如果发电机长时间不能进入同步运行，可能导致失步，并列不 成功。2】什么是同步发电机
2、自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？答：调节发电机的电压Ug,使Ug与母线电压Ux相等，满足条件后进行合闸的过程。 特点：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、 频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况 下发电机的并列，是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧 急情况的发电机并列。3】什么是同步发电机自同期并列？有什么特点？适用什么场合？为什么？ 答：是将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近电网频率，滑差角频率不超过允许值， 且在机组的加速度小于某
3、一给定值的条件下，首先合上断路器QF，接着合上励磁开关开关 SE,给转子加励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，又电力系统将并列的发电机组 拉入同步运行。特点：并列过程中不存在调整发电机电压、频率问题，并列时间短且操作简单，在系统 频率和电压降低的情况下，仍有可能实现发电机的并列；容易实现自动化；但并列发电机未 经励磁，并列时会从系统吸收无功，造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。适用场合：由于自同步并列的并列时间短且操作简单，在系统频率和电压降低的情况下， 仍有可能实现发电机的并列，并容易实现自动化，所以适用于在电力系统故障情况下，有些 发电机的紧急并列。4】同步发电机自动准同期并列
4、的理想条件是什么？实际条件是什么？答：理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。实际条件：电压差不应超过额定电压的5%10% :频率差不应超过额定频率的 0.2%0.5%；在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差 不应大于 5。5】在自动并列装置中，三个条件的检测？答：频率差的检测：（1）数字并列装置：直接测得机端电压和电网频率求出Af、学 ot 进行判断。（2）模拟并列装置：比较恒定越前时间电平检测器和恒定越前相角电平检测器动 作次序来实现Af检测；恒定相角先于恒定时间动作时滑差小于允许值，符合并列条件。电压差的检测：直接读入u和u值，然后作计算比较：采用传感器把
5、交流电压方均根 GX 值转换成低电平直流电压，然后计算两电压间的差值，判断其是否超过该定限值，并获得待 并发电机组电压高于或低于电网电压的信息；直接比较u和u的幅值大小，然后读入比较结果。待并发电机电压u和电网电压u分别 经变压器和整流桥后，在两电阻上得到与U、U幅值成比例的电压值U和U,取U =U -u ，用整流桥得检测电压差的绝对值丨AU G，电压差测量输出端的电位为U=X U AB -UX， 其中u为允许电压差的整定电压值，当A&为正时，表明电压差超过并列条件的允许值丁 setD相角差的检测：把电压互感器二次侧u、u的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波，XG 把这两个方波信号接到异或
6、门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差5相对应。CPU可 e读取矩形波的宽度N值，求得两电压间相角差的变化轨迹。8】同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生什么后果？为什么？ 答：发电机准同步并列，如果不满足并列条件，将产生冲击电流，并引起发电机振荡， 严重时，冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡使发电机失步，甚至并列失败。 原因：通过相量图分析可知，并列瞬间存在电压差，将产生无功冲击电流，引起发电机定子 绕组发热，或定子绕组端部在电动力作用下受损；并列瞬间存在相位差，将产生有功冲击电 流，在发电机轴上产
7、生冲击力矩，严重时损坏发电机；并列瞬间存在频率差。将产生振荡的 冲击电流，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。9】恒定越前时间/相角怎么得到？答：恒定越前时间t由R C组成的比例一微分回路和电平检测器构成，当电平检测器YJ输入电压达到启动条件后，启动计时t后输出恒定越前时间到达信号，t二-RC，不同YJ YJ 1的滑差周期下，次越前时间保持恒定。相角5 = t。YJ s YJ第三章同步发电机励磁自动控制系统1】同步发电机的励磁系统通常包括哪两部分？ 答：由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。2】同步发电机的任务是什么？ 答：1电压控制；2控制无功功率的分配；3提高机组并联
8、运行稳定性；4改 善电力系统的运行条件；5水轮发电机组要求强行减磁。3】对同步发电机励磁自动调节的基本要求是什么？ 答：有足够的调整容量；有很快的响应速度和足够大的强励顶值电压；有很高的运行可 靠性。4】同步发电机的励磁方式有哪几种？各有何特点？ 答：同步发电机的励磁方式有直流励磁机励磁、交流励磁机励磁、静止励磁方式；同步发电机的励磁方式各有何特点直流励磁机供电励磁方式的特点：系统简单；运行维护 复杂、可靠性低；容量不能过大，不能应用于大型同步发电机组上。交流励磁机经静止二 极管整流励磁方式的特点：不受电力系统的干扰、可靠性高；响应速度较慢；造价高；需要 一定的维护量。交流励磁机经静止晶闸管整
9、流励磁方式的特点：有较快的励磁响应速度； 需要较大的励磁容量；可以实现对发电机的逆变灭磁。交流励磁机经旋转二极管整流励磁方 式的特点：制造、使用和维护简单、工作较可靠：电机绝缘的寿命较长；适用于较恶劣的工 作环境。交流励磁机经旋转晶闸管整流供电励磁方式的特点：励磁响应速度快；具有无刷励 磁的特点；存在励磁电流、励磁电压难以检测等问题。静止励磁方式的特点：接线简单， 无转动部分，维护费用省，可靠性高；不需要同轴励磁机，节省基建投资，维护简单：有很 快的励磁电压响应速度；在发电机甩负荷时，机组的过电压相对较低些。5】什么叫换流压降？答：在整流电压过程中，整流电路a,b,c各相交流回路中存在电感，因
10、此相间换流不是瞬间突变完成的，存在着前一相的电流从I逐渐降至零，后一相的电流从零逐渐上升至I的 dd相间换流过程。换流过程中的电流变化要在电感上引起电压降落，使输出电压U的波形增d加缺口，导致输出电压值U减小，叫作换流压降。d6】什么叫最小逆变角？答：在工程实际应用中是不允许将控制角调至180，即必须限制逆变角0，使其不小于某一极小值卩口口，也就是控制角不能大于180 -卩，即最小逆变角卩min = +。式中：Y :可控硅元件的换流角；S :可控硅元件关断的时间所对应的电角度；9 :安全裕量。7】励磁系统保护装置？ 答:短路保护:可控硅直流侧短路时，采用串联快速熔断器对可控硅进行保护。过电压保
11、护：1对于操作过电压危害，采取在整流器的交流侧接V型阻容吸收电路，在 可控硅两端并联阻容吸收电路和直流侧阻容吸收回路的方法。2对于因雷击或从电网侵入很大的浪涌电压时，采用整流桥交流侧的V接法的氧化锌压 敏电阻保护电路。3对于较大容量发电机组转子保护:采用双断口开关FMK配压敏电阻RM4、二极管D 及可控硅KP。一组压敏电阻RM5.4滑极过电压保护：采用在灭磁非线性电阻上加上过电压触发跨接器。 过热保护：可控硅元件上采用汽水分离式热管散热技术。功率柜体顶部安装轴流式风机。 8】并联运行机组间无功功率的分配。答：1无差+正调差：一台无差特性的发电机可以和一台或多台正调差特性机组在同一 母线上并联运
12、行，但由于无差特性发电机组将承担所有无功功率的变化量，无功功率的分配 是不合理的，所以很少采用。2无差+负调差：虽然有交点，但不是稳定运行点，具有负调差特性的发电机不能在公 共母线上并联运行。3两台无差：两台及以上无差特性的机组是不能在同一母线上并联运行的。因为无功功 率的分配是随意的，故机组不能稳定运行。4两台正调差特性的发电机并联运行可以参与无功功率的分配。 8】两台正调差特性的发电机并联运行可以参与无功功率的分配。为什么？答：由AI =-Ug*表明，当母线电压波动时，发电机无功电流的增量与电压偏差成 Q*5正比，与调差系数成反比，而与电压整定值无关。式中负号表示正在正调差情况下（5 0）
13、 当母线电压降低时，发电机无功电流将增加。两台正有差调节特性机组在公共母线上并联运 行时，无功负荷分配与调差系数成反比无功增量也与调差系数成反比。通常要求各发电机组 间的无功负荷应按机组容量分配，无功负荷增量也应按机组容量分配，这就要求在公共母线 上并联运行的发电机具有相同的调差系数，运行中通过调整给定值，使特性曲线平移，可改 变机组的无功，并调整母线电压水平。9】何为三相全控桥式整流的逆变？实现逆变的条件是什么？答：三相全控桥式整流的逆变：将直流转变为交流。当三相全控整流桥的控制角a 90时，将负载电感L中储存的能且反馈给交流电源，使负载电感L中的磁场能量很快释放 掉。逆变的条件：负载必须是
14、电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整 流工作状态；控制角 a 应大于 90小于 180，三相全控桥的输出电压平均值为负值； 逆变时，交流侧电源不能消失。10】何谓自然调差系数？有何特点？ 答：对于按电压偏差进行比例调节的励磁系统，当调差单元退出工作时，其固有的无功 调节特性也是下倾的，称为自然调差系数特点：对于按电压偏差进行比例调节的励磁调节器，当调差单元退出工作时，发电机外特性的调差系数；自然调差系数是不可调节的固定值，不能满足发电机的运行要求。11】励磁调节器静态特性调整的内容有哪些？如何实现？答：励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和外特性的平移。利用励磁调节器 中的调
15、差单元进行发电机外特性的调差系数的调整；调整励磁调节器中发电机基准电压值的 大小，以平移发电机的外特性。第四章 励磁控制系统的动态特性 1】励磁自动控制系统对电力系统稳定的负面影响及改善措施是什么？ 答：在远距离输电系统中，励磁控制系统会减弱系统的阻尼能力，引起低频振荡。振荡的原因是：1励磁调节器按电压偏差比例调节；2励磁控制系统具有惯性。改善措施：采用电力系统稳定器（PSS）去产生正阻尼转矩以抵消励磁控制系统引起的负 阻尼转矩。2】PSS 环节基本原理，结构，抑制方法，各环节作用？ 答：1基本原理：增加系统阻尼，抑制同步发电机组转子角振荡。2结构：信号采集、高频滤波、超前滞后、放大及自动恢复、限幅。3各环节作用：a.信号采集环节一为了检测并将P、n或f输入信号变换为电压信号。b. 高频滤波环节滤掉信号采集环节输出主信号中所夹杂的脉动、白噪声以及频率不小 于 4Hz 的机组轴系扭转信号，防止产生破坏。c. 超前/滞后环节一一补偿励磁控制系统惯性时滞，使稳定信号在整个规定的频率范围内获 得所需要的输出输出相位。d. 放大及自动复位环节一一放大环节提供可调增益，自动复位环节一组阻隔各类漂移信号 通过的隔“直”电路。e. 限幅环节一一在放大信号的同时对输出信号进行限幅。f. 辅助延时器一一监视稳定器的输出。第五章 电力系统频率及有功功率
