电力系统基础理论与基础知识
1、什么是动力系统、电力系统、电力网络？
答：通常把发电企业的动力设施、设备和发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能热能生产、输送、分配、使用的统一整体称为动力系统；把由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统；把由输电、变电、配电设备及相应的辅助系统组成的联系发电与用电的统一整体称为电力网络。 2、电力工业生产的特点是什么？ 答：电力工业生产的特点是：
(1)电力生产的同时性。发电、输电、供电、用电是同时完成的,电能不能大量储存。 (2)电力生产的整体性。发电厂、变压器、高压输电线路、配电线路和用电设备在电网中形成一个不可分割的整体,缺少任一环节,电力生产都不可能完成,相反,任何设备脱离电网都将失去意义。
(3)电力生产的快速性。电能输送过程迅速,其传输速度与光速相同,达到每秒30万公里,即使相距几万公里,发、供、用都是在一瞬间实现。
(4)电力生产的连续性。电能质量需要实时、连续地监视与调整。
(5)电力生产的实时性。电网事故发展迅速,涉及面大,需要实时安全监视。
(6)电力生产的随机性。由于负荷变化、异常情况及事故发生的随机性，电能质量的变化是随机的，因此，在电力生产过程中，需要实时调度，并需要实时安全监控系统随时跟踪随机事件，以保证电能质量及电网安全运行。 3、现代电网有哪些特点? 答：现代电网的特点是：
(1)由坚强的超高压系统构成主网架。 (2)各电网之间联系较强。 (3)电压等级简化。
(4)具有足够的调峰、调频、调压容量，能够实现自动发电控制。 (5)具有较高的供电可靠性。 (6)具有相应的安全稳定控制系统。 (7)具有高度自动化的监控系统。 (8)具有高度现代化的通信系统。
(9)具有适应电力市场运营的技术支持系统。 (10)有利于合理利用能源。
4、区域电网互联的意义与作用是什么? 答：区域电网互联的意义与作用是：
(1)可以合理利用能源，加强环境保护，有利于电力工业的可持续发展。
(2)可安装大容量、高效能火电机组、水电机组和核电机组，有利于降低造价，节约能源，加快电力建设速度。
(3)可以利用时差、温差，错开用电高峰，利用各地区用电的非同时性进行负荷调整，减少备用容量和装机容量。
(4)可以在各地区之间互供电力、互通有无、互为备用，可减少事故备用容量，增强抵御事故能力，提高电网安全水平和供电可靠性。
(5)能承受较大的冲击负荷，有利于改善电能质量。
(6)可以跨流域调节水电，并在更大范围内进行水火电经济调度，取得更大的经济效益。 5、电网接线有哪几种方式? 各有哪些优缺点?
答：电网主接线方式大致可分为有备用和无备用两大类。无备用接线方式包括单回的放射式、干线式、链式网络。有备用结线方式包括双回路的放射式、干线式、链式以及环式和两端供电网络。
无备用接线方式：
(a)放射式； (b)干线式； (c)链式 有备用接线方式：
(a)放射式；(b)干线式； (c)链式； (d)环式； (e)两端供电网络
无备用接线方式的主要优点在于简单、经济、运行方便，主要缺点是供电可靠性差。因此这种结线不适用于一级负荷占很大比重的场合。但一级负荷的比重不大,并可为这些负荷单独设置备用电源时,仍可采用这种结线。这种结线方式之所以适用于二级负荷是由于架空电力线路已广泛采用自动重合闸装置。
有备用结线中,双回路的放射式、干线式、链式网络的优点在于供电可靠性和电压质量高,缺点是可能不够经济。因为双回路放射式结线,对每一负荷都以两回路供电,每回路分担的负荷不大,而在较高电压级网络中,往往由于避免发生电晕等原因,不得不选用大于这些负荷所需的导线截面积,以致浪费有色金属。干线式或链式结线所需的断路器等高压电器很多。有备用结线中的
环式结线有与上列结线方式相同的供电可靠性,但却较它们经济,缺点为运行调度较复杂,且故障时的电压质量差。有备用结线中的两端供电网络最常见,但采用这种结线的先决条件是必须有两个或两个以上独立电源,而且它们与各负荷点的相对位置又决定了采用这种结线的合理性。 6、什么叫电磁环网? 对电网运行有何弊端? 什么情况下还不得不保留?
答：电磁环网是指不同电压等级运行的线路,通过变压器电磁回路的联接而构成的环路。
电磁环网对电网运行主要有下列弊端：
(1)易造成系统热稳定破坏。如果在主要的受端负荷中心,用高低压电磁环网供电而又带重负荷时,当高一级电压线路断开后,其原来所带全部负荷将通过低一级电压线路(虽然可能不止一回)送出,容易出现超过导线热稳定电流的问题。
(2)易造成系统动稳定破坏。正常情况下，两侧系统间的联络阻抗将略小于高压线路的阻抗。一旦高压线路因故障断开,系统间的联络阻抗将突然显著增大(突变为两端变压器阻抗与低压线路阻抗之和,而线路阻抗的标么值又与运行电压的平方成正比),因而极易超过该联络线的暂态稳定极限,可能发生系统振荡。
(3)不利于经济运行。500kV与220kV线路的自然功率值相差极大,同时500kV线路的电阻值(多为4×400mm2导线)也远小于220kV线路（多为2×240或1×400mm2导线)的电阻值。在500/220kV环网运行情况下，许多系统潮流分配难于达到最经济。
(4)需要装设高压线路因故障停运后联锁切机、切负荷等安全自动装置。但实践说明,安全自动装置本身拒动、误动影响电网的安全运行。
一般情况中,往往在高一级电压线路投入运行初期,由于高一级电压网络尚未形成或网络尚不坚强，需要保证输电能力或为保重要负荷而又不得不电磁环网运行。 7、母线接线主要有几种方式? 答：母线接线主要有以下几种方式：
(1)单母线：单母线、单母线分段、单母线或单母线分段加旁路； (2)双母线：双母线、双母线分段、双母线或双母线分段加旁路； (3)三母线：三母线、三母线分段、三母线分段加旁路； (4)3/2接线、3/2接线母线分段； (5)4/3接线；
(6)母线－变压器－发电机组单元接线；
(7)桥形接线：内桥形接线、外桥形接线、复式桥形接线； (8)角形（环形）接线：三角形接线、四角形接线、多角形接线。
8、常用母线接线方式有何特点?
答：(1) 单母线接线：具有简单清晰、设备少、投资小、运行操作方便且有利于扩建等优点,但可靠性和灵活性较差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时,必须断开母线的全部电源。
(2) 双母线接线：具有供电可靠、检修方便、调度灵活或便于扩建等优点。但这种接线所用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，经济性较差；在运行中隔离开关作为操作电器,容易发生误操作,且对实现自动化不便；尤其当母线系统故障时,须短时切除较多电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电所是不允许的。
(3) 单、双母线或母线分段加旁路：其供电可靠性高，运行灵活方便，但投资有所增加，经济性稍差。特别是用旁路断路器带路时，操作复杂，增加了误操作的机会。同时，由于加装旁路断路器，使相应的保护及自动化系统复杂化。
(4) 3/2及4/3接线：具有较高的供电可靠性和运行灵活性。任一母线故障或检修,均不致停电；除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外,其他任何断路器故障或检修都不会中断供电；甚至两组母线同时故障(或一组检修时另一组故障)的极端情况下,功率仍能继续输送。但此接线使用设备较多,特别是断路器和电流互感器,投资较大,二次控制接线和继电保护都比较复杂。
(5) 母线－变压器－发电机组单元接线：具有接线简单,开关设备少,操作简便,宜于扩建，以及因为不设发电机出口电压母线,发电机和主变压器低压侧短路电流有所减小等特点。 9、电力系统负荷分几类?各类负荷的频率电压特性如何?
答：电力系统的负荷大致分为：同步电动机负荷；异步电动机负荷；电炉、电热负荷；整流负荷；照明用电负荷；网络损耗负荷等类型。
(1)有功负荷的频率特性：
同(异)步电动机的有功负荷：与频率变化的关系比较复杂，与其所驱动的设备有关。 当所驱动的设备是：球磨机、切削机床、往复式水泵、压缩机、卷扬机等设备时，与频率的一次方成正比。
当所驱动的设备是：通风机、静水头阻力不大的循环水泵等设备时，与频率的三次方成正比。 当所驱动的设备是：静水头阻力很大的给水泵等设备时，与频率的高次方成正比。 电炉、电热；整流；照明用电设备的有功负荷：与频率变化基本上无关。 网络损耗的有功负荷：与频率的平方成正比。 (2)有功负荷的电压特性：
同(异)步电动机的有功负荷：与电压基本上无关(异步电动机滑差变化很小)。
电炉、电热；整流；照明用电设备的有功负荷：与电压的平方成正比(其中：照明用电负荷与电压的1.6次方成正比，为简化计算，近似为平方关系)。
网络损耗的有功负荷：与电压的平方成反比(其中：变压器的铁损与电压的平方成正比，因所占比例很小，可忽略)。
(3)无功负荷的电压特性：
异步电动机和变压器是系统中无功功率主要消耗者，决定着系统的无功负荷的电压特性。其无功损耗分为两部分：励磁无功功率与漏抗中消耗的无功功率。励磁无功功率随着电压的降低而减小,漏抗中的无功损耗与电压的平方成反比,随着电压的降低而增加。
输电线路中的无功损耗与电压的平方成反比,而充电功率却与电压的平方成正比。 照明、电阻、电炉等因为不消耗无功,所以没有无功负荷电压静态特性。 10、什么是电力系统综合负荷模型？其特点是什么？在稳定计算中如何选择？
答：电力系统综合负荷模型是反映实际电力系统负荷的频率、电压、时间特性的负荷模型，一般可用下式表达：
上式中,若含有时间T则反映综合负荷的动态特性,这种模型称为动态负荷模型（动态负荷模型主要有感应电动机模型和差分方程模型两种）；反之,若不含时间T,则称为静态负荷模型（静态负荷模型主要有多项式模型和幕函数模型两种，其中多项式模型可以看作是恒功率(电压平方项)、恒电流(电压一次方项)、恒阻抗(常数项)三者的线性组合）。
电力系统综合负荷模型的主要特点是：
具有区域性---每个实际电力系统有自己特有的综合负荷模型，与本系统的负荷构成有关； 具有时间性：即使同一个电力系统，在不同的季节，具体不同的综合负荷模型； 不唯一性：研究的问题不同，采用的综合负荷模型也不同； 在稳定计算中综合负荷模型的选择原则是：
在没有精确综合负荷模型的情况下，一般按40%恒功率、60%恒阻抗计算。
11、调速器在发电机功率-频率调整中的作用是什么？何谓频率的一次调整、二次调整与三次调整? 答：调速器在发电机功率-频率调整中的作用是:当系统频率变化时,在发电机组技术条件允许范围内，自动地改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量,从而增减发电机的出力（这种反映由频率变化而引起发电机组出力变化的关系,叫发电机调速系统的频率静态特性），对系统频率进行有差的自动调整。
由发电机调速系统频率静态特性而增减发电机的出力所起到的调频作用叫频率的一次调整。系统负荷发生变化时,仅靠一次调整是不能恢复到系统原来运行频率的,即一次调整是有差调整。
为了使系统频率维持不变,需要运行人员手动操作或调度自动化系统自动操作，以增减发电机组的发电出力,进而使频率恢复目标值,这种调整叫二次调整。
频率二次调整后，使有功功率负荷按最优分配即经济负荷分配是电力系统频率的三次调整。 12、什么是线路充电功率?
答：由线路的对地电容电流所产生的无功功率称为线路的充电功率。
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