600MW机组理论培训教材

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基础理论部分

电力电子技术简介

电力电子技术是以电力为对象的电子技术，是利用电力电子器件对电

能进行操纵、转换和传输的技术。电力电子电路的全然任务是完成交流和

直流电能的转换。其差不多的转换形式可分为如下四种：一是整流；二是

直流斩波；三是逆变；四是可控硅整流。

常用电力电子器件

电力电子器件按照不同的开关特性可分为不可控器件、半控型器件、

全控型器件三种类型；按照操纵信号不同，电力电子器件还可分为电流操

纵型器件、电压操纵型器件两类。

半导体

自然界中的物质，按照它们导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝

缘体三大类。凡容易导电的物质称为导体；不容易导电的物质称为绝缘体;

导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。半导体具有热敏性、

光敏性、杂敏性等专门性能。

硅可控整流电路

晶闸管又称可控硅SCR,是一种可控的整流元件，适应上简称可控硅。

可控硅有三个级，分不为阳极A,阴极K和操纵极G。可控硅具有可控的

单相导电特性，即一是当可控硅阳极电位高于向电压；二是操纵极与阴极

间必须加上正向触发电压。只有同时满足这两个条件，晶闸管才能导通，

否则处于阻断状态。在整流电路中，晶闸管在承担正向电压的时刻内，改

变触发脉冲的输入时刻，即改变操纵角（正向操纵极电压的施加时刻滞后

于自然换流点的电角度称为操纵角）的大小，在负载上可得到不同数值的

直流电压。

应用:发电机励磁系统三相桥式全控整流电路

直流-交流逆变电路：整流（将交流电转换为直流电）的逆向过程，立即

直流电转换为交流电的过程，称为逆变。

交流一交流变频电路：变频电路是用于改变交流频率的装置，以获得

不同于电网频率或频率可调的交流电源，可应用于交流电动机的变频调速、

感应加热等场合。变频有两种方式：一种是间接变频，另一种是直截了当

变频，

门电路与组合逻辑电路

电子技术中将需要处理的电信号分为两大类：一类为模拟信号，指在

时刻上和数值上连续变化的信号；另一类为数字信号，数字电路中的工作

信号通常差不多上连续时刻专门短的跃变信号，也称为脉冲信号。处理模

拟信号的电路称为模拟电路，处理数字信号的电路称为数字电路。

逻辑门电路

最差不多的逻辑门有三种，它们是与门、或门和非门。由这三种差不

多门电路可组成各种复合门电路以及能实现复杂逻辑功能的组合逻辑电

路。

A。

&°F,输出

B-

才是电路。

如下

二极管与门电路逻辑符号

A>1i为高电平常，输

出确：F，平，符合或逻辑

B———

关系.

二极管或门电路逻辑符号

、皿J-O必

Ac-13—cF

即输，

非逻：

三极管非门电路逻辑符号

与非逻辑门电路

A。

&一F口的输

出连:0"。如

下图,

与非门逻辑符号

或非逻辑门电路

相连构成的，其中或门的输

A°----

出连:>1=~-F为：“有1为0,全0为1”。

如下Bo~

或非门逻辑符号

TTL与非逻辑门电路

由于这种集成门电路的结构形式采纳了半导体三极管，其与功能和非

功能差不多上用半导体三极管实现的，因此，一样称为晶体管一晶体管逻

辑与非门电路，简称TTL与非门。在一块集成电路里，能够封装多个与非

门。

TTL三态输出与非门(TSL)

三态输出与非门，简称三态门。它是一种受控与非门，且输出有3种

状态。高电平1态，低电平0态和高阻状态(称为开路状态或禁止状态)。逻

辑符・A0----&A0—&

pVPc5

三态B—”—FIB----v—=>Fi

EN^—BNENo~cBN

出端:

(a)EN高电平有效(b)EN低电平有效

如下

三态门逻辑符号

半加器：在二进制数加法运算中，要实现最低位的加法，必须有两个

输入广高位的进位数)，这种加法

:为本位和，c为向高位的

」与门实现。半加器的逻辑

进位：—C0—<

符号-------

半加器逻辑符号

全加器：全加过程是被加数、加数以及低位向本位来的进位数三者相

加，因此全加器有三个输入端（加数、被加数以及低位向本位来的进位数）,

两个输出端（本位和数及向高位的进位数）。设An为被加数，Bn为加数，C

n-1为低位向本位的进位数，Sn为本位的全加和，Cn为本位向高位的进位

数，全加器可由两个半加器和一个或门组成。

差不多R-S触发器：差不多R-S触发器由两个与非门交叉连接而成。

Rd、Sd是信号输入端，Q、Q是输出端。在正常情形下，两个输出端Q、

苍的逻辑状态能保持相反。一样把Q的状态规定为触发器的状态。差不多

R-S触发器有两个稳固状态，即置位（置1）或复位（置0）状态。在直截了当置

位端加负脉冲（RD=0）即可置位（Q=l〉，在直截了当复位端加负脉冲（RD=0）

即可：之端都处于

SDC-&--—

高电・2负脉冲去

掉前1RD0-R------oQ负脉冲不

可同1

基本R-S触发器逻辑符号

"wT-I/??n生输入信

号操：一个触发

信号.3A和G

B构/£1和置

0信，的作用。

这确：

可控R-S触发器逻辑符号

D/A转换器：能将数字量转换为模拟量的装置称为数/模变换器，简称

D/A转换器。

A/D转换器：能将模拟量转换为数字量的装置称为模/数变换器，简称

AD变换器。

电气的差不多概念和定律

电气原理差不多概念

电路：为实现一定的目的，将有关的电气设备或部件按照一定方式联

接起来所构成的电流的通路。它包括电源设备、负载设备、中间设备。

按照电源与负载之间连接方式的不同，电路有通路、开路、短路三种

不同的状态。

电路理论中，引用的差不多电路元件有：反映消耗电能的电阻元件、

反映储存电场能量的电容元件、反映储存磁场能量的电感元件，以及反映

向电路提供电能或信号能的电压源或电流源。上述元件都有两个两个端钮,

称为二端元件。

电阻元件

电阻元件上电压和电流之间的函数关系，称为电阻元件的伏安特性。

电阻元件两端电压与电流的关系服从欧姆定理，其伏安特性成正比关系，

这种电阻元件称为线性电阻元件，通常把线性电阻元件称为电阻。

正弦电路中电阻两端电压与电流相位相同，电阻上电压和电流的最大

值、有效值均满足欧姆定理。导体电阻与导体长度成正比，与导体截面积

成反比，与导体的材料有关。金属导体的电阻值，随温度的升高而增大。

电容元件

在两块金属极板之间隔以绝缘介质，就能够构成一个简单的电容器，

实际电容器因介质不是理想的绝缘体，往往会显现一些漏电现象，如果不

考虑这种柔弱的漏电想象，电容器就可看作是一种理想的二端元件，称为

电容元件。

在电容电路中，电容元件有通交隔直的作用。

电感元件

一个用导线绕成的线圈，当线圈中有电流通过时，线圈周围即建立起

磁场，磁场的磁通为①，如果不考虑导线的电阻，这确实是一个理想二端

元件，称为电感元件，单位为亨利H。在直流电路中，电感元件相当与短

路。

电场：带电体周围空间存在一种专门形状的物质，称为电场。

电场力：电场对置于其中的电荷有力的作用，称电场力。

电流：在电场的作用下，电荷有次序的流淌这一物理现象。衡量电流

大小的量叫做电流强度，它等于单位时刻内通过导体某横截面的电量。电

流强度简称电流。并规定：正电荷流淌的方向为电流的方向。

电压：电荷在电场力的作用下从一点移动到另一点，其电位能的改变

量称为电压。用来衡量电场力做功的能力。

电动势：衡量电源将非电能转换为电能本领大小的物理量，用e表示。

电动势仅存在于电源内部，并规定：电动势的方向是从负极到正极，电位

升的方向。

电位：在电场中，单位正电荷从a点移至参考点时，电场力所做的功,

称为a点对参考点的电位。

电阻：是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，是客观存在的，它

与导体两端所加的电压和流过的电流强度大小无关，是用导体两端的电压

同流过导体的电流强度的比值来表示该导体的电阻，单位用欧姆表示。

电功：电流通过用电器所做的功，称为电功。单位用焦耳表示。

电功率：单位时刻内电流所做的功，称为电功率。单位用瓦特表示。

交流电流和电压：大小和方向都随时刻变化的电流和电压。

正弦交流电流和电压：随时刻变化按正弦规律变化的交流电流和电压。

其表达式为：i=Imsin（at+3）u=Umsin（31+小）

正弦交流量的三要素：Im最大值（振幅角）、a角频率、3初相角。

有效值：一个周期交流量（电压或电流）和某一直流量分不作用与同

一电阻R上，若在相同的时刻内它们所产生的热量相等，则称那个直流量

的值为交流量的有效值，用I或U表示。

设一交流量为：i=Imsin（31+小）或u=Umsin（at+小）

则苴有被侑与曷夫侑的关系为：

I1UU

瞬时功率：在正弦交流电路，某一时刻电路吸取或发出的功率。

有功功率：在交流电能的发、输、用过程中，用于转换成非电、磁形

式（如光、热、机械能等）的那部分能量的平均功率叫做有功功率。即电

路中电阻元件所消耗的功率之和。用P表示，P=UIcos6

无功功率：用于电路内电、磁场交换的那部分能量最大功率。用Q表

示oQ=UIsin6

视在功率：电路输入端电压有效值U和电流有效值的乘积。用S表示,

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S=UI。有功功率、无功功率、视在功率三者的关系：s'=P"+Q/O

功率因数：有功功率与视在功率的比值，用cos。表示。

谐振：当一个含有L、C元件的无源一端口网络在正弦鼓舞作用下,

其人端阻抗呈电阻性，即网络中电压和电流同相时，这种工作状态称为谐

振。谐振是正弦稳态电路的一种专门工作状态，也是电路的一种专门现象。

串联谐振：当RLC串联电路发生谐振时称串联谐振。串联谐振条件：

Xl=Xc其特点为：

电路的阻抗Z0=R

电路的电流I0=U0/R

电路中各个元件的电压：U尸UUl=Uc=QU（Q=l/wOCR）

“Q”为谐振电路的品质因数，它表明在谐振状态下，电感（或电容）

上的电压为电路外施电压的多少倍。因此，串联谐振又称为电压谐振。它

具有专门大的破坏性。

并联谐振：当RLC并联电路发生谐振时称并联谐振。并联谐振的条件:

3c=1/«L

并联电路发生谐振时，电感电流与电容电流大小相等，相位相反,

支路电流在数值上会比总电流大专门多，因此并联谐振又称电流谐振。

对称三相正弦交流电源：由三个频率相同、振幅相等、相位互差120

度的正弦电压源按一定方式联接而成的。每一个电压源称为一相。对称三

相电压通常由三相交流发电机产生。

三相电源和负载均可联成Y形和△形，三相电源和三相负载通过端线

相联，可接成Y——Y、Y——△、△——Y、△——△四种形式。

三相四线制系统：三相电源和负载采纳Y-Y联接，且电源与负载的中

性点相连接，称为三相四线制系统。电源与负载的中性点的连线称为中线,

有时以大地作为中线，因此又称地线。

中性点位移：在三相四线制系统中，即有中线的Y-Y系统，若中线阻

抗ZN=O,则负载中性点和电源中性点电位相等，即中性点重合，这时尽管

负载不对称，然而负载相电压仍是对称的。若中线阻抗ZN不等于0,则负

载中性点和电源中性点电位相等，即中性点不重合，这种现象称中性点位

移。

在三相电路中，流过每相的电流称相电流，流过每相的电压称为相电

压。三相电源和三相负载间的联接线称为端线，流过端线的电流称为线电

流，流过端线的电压称为线电压。

三相电源的关系：关于三角型电源来讲，线电压等于相电压，而线电

流等于相电流的J3倍；关于星型电源来讲，线电压等于相电压的J3倍，

而线电流等于相电流。

对称三相电路：对称的三相电源和对称的三相负载用输电线联接起来

所组成的系统。

相序：三相电源中，各相电压通过同一值的先后次序称为三献电源的

相序。

不对称三相电路：在三相电路中，电源、负载或线路阻抗只要有一部

分不对称，就称为不对称三相电路。

正序重量、负序重量和零序重量：任意一组不对称的三相正弦电压或

电流相量都能够分解三组对称的重量。一组是正序重量，用下标“1”表示,

正序重量相序与原不对称正弦两的相序一致，各相位互差120度。一组是

负序重量，用下标“2”表示，负序重量相序与原正弦量相反，即A-C-B,

相位互差120度。一组是零序重量，用下标“0”表示，三相的相位相同。

三相电路的功率运算：

有功功率P=5/3UIcos<1)

无功功率Q=V3UIsin6

视在功率s=V3UI

三相交流电的不对称度：负序重量电压UN2与正序重量电压UN1的比

值，用百分数表示为£=UN2/UN1*100%

电气的差不多定理

欧姆定律：

部分电路的欧姆定理：不含电源的电路称为部分电路。指通过某一导

体的电阻R的电流I与加在电阻两端的电压U成正比，与该导体的电阻R

成反比。即I=U/Ro

全电路欧姆定律：含有电源的闭合电路称为全电路。指在闭合回路中

的电流与电源的电动势成正比，与电源内阻和外电阻之和成反比。

楞次定律：线圈中感应电动势的方向总是妄图使它所产生的感应电流

抵抗原有磁通的变化，即感应电流产生新的磁通抵抗原有磁通的变化，那

个规律就称为楞次定律。

库仑定律：两个点电荷之间作用力F的大小与两个点电荷ql、q2的乘

积成正比，与两个点电荷间距离r的平方成反比，还和电荷所处的空间的媒

介（用系数K表示）有关，即：F=KXqlXq2/产。

基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律（KCL）:在某一瞬时，流入某一接点的之和等于从

该接点流出的所有电流之和。

基尔霍夫电压定律（KCV）：将单位正电荷，从电路的一点动身，沿着

一回路绕行一周又回到原先的动身点时。其电位能的改变量的总和为0o即

沿电路中的一个回路绕行一周，回路中各支路电压的代数和等于0。

齐性原理：在线性电路中，当只有一个独立源作用时，任一支路的响

应与鼓舞源的鼓舞成正比。

叠加原理：当线性电路中有两个或两个以上独立源作用时，任一支路

的响应等于各独立源单独作用下，分不在该支路上所产生的响应的代数和，

那个关系叫做叠加原理。

戴维南定理：任何一个线性有源二端网络，对其外部电路而言，都可

用一个由理想电压源与电阻的串联组合等效替代，该理想电压源的电压等

于有源二端网络的开路电压，其串联电阻等于有源二端网络中所有独立源

均为0值时的入端电阻。

诺顿定理：按照电压源与电流源之间的等效互换条件，能够将有源二

端网络的11

RieR=R12R23R31

r")—________________________________________Q——________________________________________r--)

Rie+Rea+Rai2R12+R23+R313Ria+Ra^+Rw

—，.—，>，'，.*w<一.，.»

R12-Rl+R?+-^^-R23-Re+R3I--R3I=R3+Rl+信'RI—

K3KJKa

磁路与铁心线圈

磁路：由铁磁材料作成的、磁通集中通过的路径称为磁路。

磁场：电流的周围空间存在着一种对磁体、载流导体、运动的电荷有

作用力的专门形状的物质，我们称在次空间中存在着磁场。

磁感应强度(磁通密度)B表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理

量，它是个矢量。规定其值等于垂直于矢量B的单位面积的磁力线数。

运算公式为B=6/S,国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉(T),即

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韦伯/m(lT=lWb/m)0

磁通6：表示垂直穿过某一截面积S的磁力线总数，单位为韦伯(W

b)0

磁导率U:磁导率U是一个用来表示磁场中介质导磁能力的物理量，

单位为亨利/米(H/m)0真空中的磁导率为常数,通常采纳口。表示，

其数值的=4nX10-7H/mo一样材料的磁导率P和真空磁导率Uo的

比值，称为该物质的相对磁导率Ur，即ur=M/UoPr越大，介质的导磁

性能就越好。以下是几种常用磁性材料的磁导率。

镇辞铁氧锤铸铁氧

材料名称铸铁硅钢片坡莫合金

体体

相对磁导率

200-4007000-1000010-1000300-50002X104-2X105

ur=R/R。

磁场强度H：磁场强度是运算磁场所用的物理量，反映的是电流的磁

场，其强弱和方向均取决于电流，与介质无关。大小为磁感应强度和磁

导率之比。H=B/u,在国际单位制中，磁场强度的单位是安/米（A/m）。

高导磁性和磁化性：高导磁性指铁磁材料的磁导率专门高，Jr>>1,

具有被强烈磁化的特性。铁磁材料之因此具有良好的导磁性能，是由于材

料内部的结构决定的。在铁磁材料内部存在许多体积专门小的磁性区域,

这些天然小磁性区域叫磁畴，每个磁畴在无外磁场作用时，排列杂乱无章,

极性任意取向，磁性相互抵消，对外不呈磁性。当磁畴受到磁场的作用时,

排列无序的小磁畴将顺着外磁场的方向转向，形成一个与外磁场方向一致

的附加磁场，使铁磁物质内部的磁感应强度大大增加，这种原来没有磁性,

在外磁场的作用下而产生磁性的性质称做磁化性。非磁性材料内部由于没

有磁।

W值时，磁性材料的全部磁

畴的;场的磁感应强度Bj达到饱

和值,铁磁材料的磁化曲线上看

出，：材料中的小磁畴将随之逐

步转正比增大（0a段）；接着磁

感应i二铁磁材料内部的磁畴几乎

全部:7B几乎不能再增加，现在

称为;

铁磁材料的磁化曲线

磁滞性和剩磁性：当铁心线圈中通有交变电流（大小和方向都变化）时,

铁心就受到交变磁化，电流变化时，B随H而变化，当H已减到零值时，

但B未回到零值，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称磁性物质

的磁滞性。当线圈中电流减到零（H=0）,铁心在磁化时所获得的磁性还未

完全消逝，这时铁心中所保留的磁感应强度称为剩磁感应强度Bro

磁滞损耗：铁心线圈在正弦电压鼓舞下的磁滞重量与端电压同相，其

平均功率不为零，磁滞重量所消耗的平均功率称磁滞损耗。

涡流：铁心中的感应电压使铁心中产生涡流状的电流，称涡流。

涡流损耗：铁心中的涡流要消耗能量而使铁心发热，这种能量损耗称

为涡流损耗。

铁心损耗：铁心线圈的磁滞损耗与涡流损耗的总和称为铁心损耗。

交流铁心线圈中的电压、电流和磁通：在正弦电压作用下，铁心线圈

的磁通为正弦波，而由于磁饱和的阻碍，磁化电流则为尖顶的非正弦波。

中m越大，铁心磁饱和越严峻，磁化电流曲线越尖；中m越小磁化电流曲

线越接近正弦波。在正弦电流作用下，由于磁饱和的阻碍，铁心线圈的磁

通为平顶非正弦波，电压为尖顶非正弦波。

基尔霍夫第一定律：磁路的基尔霍夫第一定律给出了磁路分岔处各支

路磁通的相互关系，即进入节点的磁通等于离开节点的磁通，或描述成穿

过闭合曲面S的磁通的代数和为零，即X6=0。

基尔霍夫第二定律：闭合磁路中各段磁压的代数和等于各磁通势的代

数和。

磁路的欧姆定律：设磁路由单一的铁磁材料构成，其横截面面积为S,

磁路的平均长度为L,通过实验发觉，励磁电流I越大，产生的磁通就越多；

线圈的臣数越多，产生的磁通也越多，把励磁电流I和线圈臣数N的乘积

NI看作是磁路中产生磁通的源泉，称做磁通势Fo则磁路欧姆定律可表述

为6=F/Rm=NI/Rm,式中Rm称为磁阻，反映了磁路中阻碍磁通的作用。

磁阻的运算公式为Rm=L/uS,L表示磁路的平均长度，单位为m；S是磁

路的截面积，单位是itf；R是铁心材料的磁导率，单位是H/m（亨利/米）。

磁阻的单位是1/H（1/亨）。磁性物质的磁导率不为常量（R随磁路的饱和而减

小）。故其磁阻随磁路的饱和而增大。因此，在非线性磁路中，一样不能用

磁路的欧姆定律进行定量运算。

电气差不多常识

电气主接线：指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率

传送方式和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的

传送电能的电路。

电气主接线的差不多接线形式有单母线接线、单母线分段接线、双母

线接线、双母线分段接线、双母线带旁路接线、桥形接线（分内桥和外桥

两种）、三角形接线、一个半短路器接线、单元接线等几种形式。

发电机-变压器组单元接线：发电机出口，直截了当经变压器接入升高

电压系统的接线。我厂发电机-变压器组采纳单元接线。

一个半短路器接线：每两个元件（电源或出线）用三台短路器构成一

串接至两组母线，称为一个半短路器接线或3/2接线。我厂500kV系统采

纳3/2接线。

桥形接线：指两回变压器一一线路单元接线用一个短路器（或跨接线）

相连，接成桥形接线。桥形接线分内桥接线和外桥接线两种。按照功率走

向，当桥短路器（或跨接线）靠变压器侧，则称内桥接线。当桥短路器（或

跨接线）靠出线侧，则称外桥接线。我厂UOkV系统采纳外桥接线。

短路：指相与相之间通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接。在

中性点直截了当接地系统中或三相四线制系统中，还指单相或多相接地（或

接中性线）。三相系统中短路的差不多类型有：三相短路、两相短路、单相

接地短路（单相接地）和两相接地短路。

发生短路的缘故：主是电气设备载流部分的绝缘被破坏。

短路对设备及系统的危害有两方面：一是电流的热效应使设备烧坏，

损坏绝缘；二是电动力使设备变形、毁坏。对系统的危害是使供电受阻，

甚至造成系统稳固的破坏，使之显现非故障部分的大面积停电。

冲击短路电流：短路后t=0时，周期重量电流瞬时值等于负值最大，而

非周期重量电流瞬时值等于正值最大，总电流等于零，满足短路前空载电

流等于零和短路后电流不能突变的条件。在短路后半个周期即O.Ols瞬时，

总短路电流值，略小于周期重量振幅的两倍，那个最大的短路电流瞬时值

称为冲击短路电流。

稳态短路电流：当非周期重量衰减为零时，短路电流只剩下三相对称

的周期重量，这时的电流叫稳态短路电流。

电力系统的暂态稳固：指电力系统在正常运行状态下，突然受到某种

大干扰后，能够过渡到一个新的稳固运行状态或复原到原先的运行状态的

能力。

电力系统的静态稳固：它是指电力系统在正常运行状态下，突然受到

某种小干扰后，能够复原到原先（或与原先专门接近）运行状态的能力。

电气操作的五防内容：

防止误拉误合断路器。

防止带负荷误拉、误合隔离开关。

防止带电合接地隔离开关。

防止带接地线合闸。

防止误入带电间隔。

过电压：在电力系统正常运行中，由于某些缘故，使电器设备的电压

超过额定的最高运行电压，即称为过电压。

过电压分为外部过电压（又叫大气过电压）和内部过电压两种类型。

外部过电压又分为直击雷和雷电感应两类，内部过电压又分为临时过电压

和操作过电压两种，其中，临时过电压包括工频过电压和谐振过电压。

外部过电压：由于雷击或雷电感应引起的过电压称为外部过电压。

内部过电压：电力系统中某些内部的缘故引起的过电压称为内部过电

压。

工频过电压：在正常或故障时，电力系统中所显现的幅值超过最大工

作相电压、频率为工频（50Hz）的过电压称为工频过电压。

谐振过电压：电网中的电感、电容元件，在一定电源的作用下，受到

操作或故障的激发，使得某一自由振荡频率与外加大迫频率相等，形成周

期性或准周期性的剧烈振荡，电压振幅急剧上升所形成的过电压叫谐振过

电压。谐振过电压的连续时刻较长，甚至能够稳固存在，直到破坏谐振条

件为止。谐振过电压可在各级电网中发生，危及绝缘，烧毁设备，破坏爱

护设备的爱护性能。它有三种类型：线性谐振、铁磁谐振和参数谐振

操作过电压：电网中的电容、电感等储能元件，在发生故障或操作时,

由于其工作状态发生突变，将产生充电再充电或能量转换的过渡过程，电

压的强制重量叠加以暂态重量所形成的过电压称为操作过电压。

励磁系统的要紧作用：

按照发电机负荷变化相应地调剂励磁电流，以坚持机端电压为给定值。

操纵并列运行各发电机间无功功率分配。

提升发电机并列运行的静态稳固性。

提升发电机并列运行的暂态稳固性。

在发电机内部显现故障时，进行灭磁，以减小故障缺失程度。

按照运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

励磁系统的其差不多要求是：

励磁能源应满足发电机正常或故障各种工况下的需要。

保证发电机运行可靠性和稳固性。

应能坚持发电机端电压恒定并保证一定的精度和并联机组间稳固分担

无功功率。

具有一定的强励容量。

在欠励区域保证发电机稳固运行。

关于机组过电压、过磁通具有爱护作用。

关于机组振荡能提供正阻尼，改善机组动态稳固性。

强励：当系统电压大幅度下降，例如突然短路时，发电机的励磁电源

会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫强行励磁，简称强励。

强行励磁起的作用：

增加电力系统的稳固度。

在短路切除后，能使电压迅速复原。

提升带时限的过流爱护动作的可靠性。

改善系统事故时电动机的自启动条件。

强励顶值电压倍数：指在同期发电机事故情形下，励磁系统强行励磁

时的励磁电压和额定励磁电压之比。

励磁电压上升速度：指励磁电压在强励发生后最初半秒钟内由正常电

压开始的平均上升速度，常用1S内升高的励磁电压对额定电压的倍数来表

不O

蓄电池的容量：蓄电池的容量是蓄电池蓄电能力的标志，用安培小时

(Ah)来表示。容量的安培小时数是放电电流的安培数和放电时刻的乘积。

蓄电池的额定容量：指蓄电池在充满的情形下以10h放电率放电的容

量。

直流正极、负极接地对运行的危害：直流正极接地有造成爱护误动的

可能，因为一样跳闸线圈均接负极电源，若这些回路再发生接地或绝缘不

良就会引起爱护误动作。直流负极接地与正极接地是同一道理，如回路中

再有一点接地就可能造成爱护拒绝动作。因为两点接地将使跳闸或合闸回

路短接，这时还可能烧坏继电器触点。

电力系统：由电源、电力网及用户组成的发电、输电、配电和用电的

整体称为电力系统。

电力系统运行差不多要求：

保证可靠的连续供电。

保证良好的电能质量。

保证系统运行的经济性。

中性点直截了当接地电网：指该电力网中变压器的中性点与大地直截

了当连接。发生单相接地故障时，相地之间就会构成单相直截了当短路，

这种电网称为中性点直截了当接地电力网。我国规定：UOkV及以上网络

中性点直截了当接地。我厂500KV、UOkV采纳中性点直截了当接地系统。

中性点直截了当接地电网优点：过电压数值小，绝缘水平要求低，因

而投资少，经济。

中性点直截了当接地电网缺点：单相接地电流大，接地爱护动作于跳

闸、降低供电可靠性；另外，短路电流大，电压急剧下降，还可能导致电

力系统动稳固的破坏。

非直截了当接地电网：指中性点不接地或经电阻、消弧线圈接地的电

力网，称为中性点非直截了当接地电力网。我国规定：35kV及以下输电网

络中性点要紧经消弧线圈接地，也有经电阻接地或不接地。我厂厂用6kV

采纳中阻接地系统。

非直截了当接地系统的优点：接地电流小，系统线电压仍保持对称，

不阻碍负荷供电，因此接地一样动作于信号，提升了供电的可靠性但运行

人员要及时处理、排除。

非直截了当接地系统的缺点：过电压数值大，对电网绝缘水平要求高,

因而投资大，不经济。单相接地时，非故障相接地电压升高为线电压，存

在电弧接地过电压的危险，另外接地爱护比较复杂。

继电爱护装置的差不多任务：

自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件

免于连续遭到破坏，并保证其他无故障元件迅速复原正常运行。

反应电气元件不正常运行情形，并按照不正常运行情形，由运行人员

进行处理或自动地进行调整或将那些连续运行会引起事故的电气元件予以

切除。

继电爱护装置还能够和电力系统中其他自动化装置配合，在条件承诺

时，采取预定措施，缩短事故停电时刻，尽快复原供电，从而提升电力系

统运行的可靠性。

继电爱护装置差不多要求有选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

继电爱护分为主爱护、后备爱护、辅助爱护

主爱护：指发生短路时，能满足系统稳固及设备安全的差不多要求，

第一以最快时刻动作于跳闸。有选择地切除被爱护的设备和全线路故障的

爱护。

后备爱护：指主爱护或断路器拒动时，能够用以切除故障的爱护。

辅助爱护：为补充主爱护和后备爱护的不足，而增设的简单爱护。

断路器失灵爱护：失灵爱护又称后备接线爱护。该爱护装置要紧考虑

由于各种因素使元件的爱护装置动作，而断路器拒绝动作时，将有选择地

使失灵断路器所连接母线的断路器同时断开，防止因事故范畴扩大使系统

的稳固运行遭到破坏，保证电网安全。这种爱护装置叫断路器失灵爱护。

高频爱护：将线路两端的电流相位或方向转化为高频信号，然后利用

输电线路本身构成一高频通道，将此信号送至对端，以比较两端电流相位

或功率方向的一种爱护。

高频闭锁方向爱护：比较被爱护线路两侧的功率方向，当两侧的短路

功率方向差不多上由母线流向线路时，爱护就动作跳闸。由于高频通道正

常无电流，而当外部发生故障时，由功率方向为负的一侧发送高频闭锁信

号去闭锁两侧爱护，因此称为高频闭锁方向爱护。

高频闭锁距离爱护：高频爱护是实现全线路速动的爱护，但不能作为

母线和相邻线路的后备爱护。而距离爱护虽能对母线及相邻线路起到后备

爱护的作用，但只能在线路的80%左右内发生故障时才能实现快速切除。

高频闭锁距离爱护确实是把高频和阻抗两种爱护结合起来的一种爱护，即

当内部发生故障时，利用距离爱护的启动元件和距离方向元件操纵收发信

机发出高频闭锁信号，闭锁两侧爱护，既能实现全线快速爱护，又能对母

线和相邻线路起到后备爱护的作用。

电气二次设备是指对一次设备的工作进行监测、操纵、调剂、爱护以

及为运行爱护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。

电气设备的二次回路：由二次设备相互连接，构成对一次设备进行监

测、操纵、调剂、爱护的电气回路称为二次回路或二次接线系统。

配电装置：发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器、载流导

体和辅助设备，按照一定要求建筑而成的用来同意和分配电能的电工建筑

物，称为配电装置。

配电装置的分类：配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内配

电装置和屋外配电装置。按其组装方式又可分为装配式配电装置和成套配

电装置。

柴油发电机组的作用：发电厂中的柴油发电机组，是专门为大型单元

机组配置的交流事故保安电源。当电网发生事故或其他缘故使发电厂厂用

电失电时，它能够给机组提供安全停机所必须的交流电源，如汽轮机的交

流润滑油泵、盘车电机、顶轴油泵、密封油泵等等，从而保证了机组在停

机过程中不受损坏。

汽轮发电机的工作原理：发电机的转子由汽轮机带动旋转，当转子绕

组通入励磁电流后，转子就会产生旋转磁场，它和静止的定子绕组间形成

相对运动，相当于定子绕组在持续地切割磁力线，因此在定子绕组中就会

感应出电动势来。由于在制造时已使转子磁场磁通密度的大小沿磁极极面

的周向分布为接近的正弦波形。转子不停的旋转，故定子三相绕组每一相

的感应电动势随时刻变化的波形就和磁通密度在气隙中沿圆周分布的空间

波形相似，而定子三相绕组又是沿铁心内圆各相隔120度电角度布置的，

因此定子三相绕组感应电动势的波形就成为相位差各为120度的正弦波。

发电机的安全运行极限受于下列条件的约束：

定子绕组温升约束。

励磁绕组温升约束。

原动机功率约束。

进相运行时的稳固度。

发电机运行时内部损耗可分为：铜损、铁损、励磁损耗和机械损耗。

非同期并列：同步发电机在不符合准同期并列条件时与系统并列，就

称之为非同期并列。

发电机的迟相运行：发电机既发有功功率又发无功功率的运行状态。

发电机的进相运行：发电机发出有功功率而且吸取无功功率的运行状

态。

发电机端电压升高对发电机本身的危害：发电机电压在额定值的±5%

范畴内变化时是承诺长期运行的。当电压高于额定值时：一是有可能使转

子绕组的温度升高到超出承诺值。二是定子铁芯温度升高。三是定子的结

构部件可能显现局部高温。四是对定子绕组绝缘产生威逼。

发电机端电压降低对发电机本身的危害：一是降低运行的稳固性。二

是定子绕组温度可能升高。三是电压低将使厂用电动机的运行受阻碍。

发电机频率增高对发电机本身的影晌：按规程规定，发电机频率的容

许变动范畴是±0.5HZ。频率增高，要紧是受转子机械强度的限制。频率高,

确实是电机的转速高，而转速高，转子上的离心力就增大，这就易使转子

的某些部件损坏。

发电机频率降低对发电机本身的影晌：一是频率降低引起转子的转速

降低，使两端风扇鼓进的风量降低，其后果是使发电机的冷却条件变坏，

各部分的温度升高。二是由于发电机的电动势(或讲端电压)和频率、磁通成

正比，若频率降低，必须增大磁通才能保持电动势不变。这就要增加励磁电

流，会导致转子绕组的温度增加，否则就得降低出力。三是频率降低时，

为了使端电压保持不变，就得增加磁通，这就容易使定子铁芯饱和，磁通

逸出，使机座的某些结构部件产生局部高温。四是频率低还可能引起汽轮

机断叶片。

同期发电机空载特性：指发电机以额定转速空载运行时其电动势E0与

励磁电流之间的关系曲线，即当时，利用同期发电机空载

If1=0E0=f(If)o

特性曲线，能够判定转子绕组有无匝间短路，判确信子铁芯有无局部短路。

同期发电机短路特性：指发电机在额定转速下，定子三相稳态短路时,

电枢短路电流与励磁电流间的关系曲线，即当时，短路

IkIfU=0Ik=f(If)o

特性曲线能够用来判定转子绕组有无匝间短路。

同期发电机负载特性：当电枢电流I及功率因数cos6均为常数时，端

电压与励磁电流之间的关系曲线，即当1=常数及cosd)=常数时,U=f(If)。用

负载特性与空载、短路特性，能够测定发电机的差不多参数，是电机设计、

制造的要紧技术数据。

同期发电机外特性：同期发电机正常运行情形下，当励磁电流和负载

功率因数一定时，表示发电机端电压和负载电流之间关系的曲线，即当If=

常数及常数时，外特性能够用来分析发电机运行中的电压

cos6=U=f(Ik)o

波动情形，借以提出对自动励磁调剂装置调剂范畴的要求。

同期发电机调整特性：同期发电机正常运行情形下，当端电压和负载

的功率因数一定时，表示负载电流和励磁电流之间关系的曲线，即当U=常

数及cos6=常数时，If=f(I)o利用调整特性曲线，可使电力系统无功功

率分配更合理。

轴电压：发电机由于定子铁芯的局部磁阻大或定、转子间气隙不平均

等都会引起定子磁场不平稳，这种磁通的不对称会在发电机转子轴上感应

出电动势，在转子轴两端产生电压，这确实是轴电压

轴电流：轴电压由轴颈、油膜、轴承、机座及基础底层构成通路，当

油膜被破坏时，就在此回路内产生一个专门大的电流，即为轴电流。

变压器的作用：变压器是一种静止电机，它利用电磁感应原理把一种

交流电压转换成同频率的另一种交流电压。

变压器的差不多原原理：变压器由一次绕组、二次绕组和铁芯组成。

当一次绕组加上交流电压时，则一次绕组中产生电流，铁芯中产生交变磁

通。交变磁通在一次、二次绕组中感应电动势，一次、二次侧的感应电动

势之比等于一次、二次侧臣数之比。当二次侧接上负载时，二次侧电流也

产生磁通势，而主磁通由于外加电压不变而趋于不变，随之在一次侧增加

电流，使磁势达到平稳，如此，一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能

量的传递。接负载后，若忽略内阻抗压降，则绕组端电压与感应电动势相

等，一次、二次侧的电压之比也等于一次、二次侧绕组匝数之比。一次、

二次侧绕组匝数不同时，一次、二次侧电压也不相同，这确实是变压器的

差不多原原理。

变压器分类：

按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。

按结构分：双绕组变压器、三绕组变压器和自藕变压器。

按冷却条件分：油浸式变压器（包括油浸自然风冷、强油循环风冷、

强油循环水冷）、干式变压器、充气变压器。

按调压方式分：有载调压和无载调压变压器。

按中性点绝缘水平分：全绝缘变压器和分级绝缘变压器（指变压器绕

组整个绝缘的水平等级不一样，靠近中性点部位的主绝缘水平比绕组端部

的绝缘水平低）。

按铁心形式分：壳式变压器和芯式变压器。

按导线材料分：铜线变压器和铝线变压器。

按用途和功能分：电力变压器、实验变压器、测量变压器、调压器、

其他变压器。

变压器的结构：

铁心：铁心是变压器的磁路，为提升变压器的导磁率，铁心多采纳高

导磁性能的硅钢片，为减少交变磁通在铁心中引起的涡流损耗，铁心一样

用0.28-0.35mm相互绝缘的硅钢片叠成。

绕组：绕组是变压器的电路部分，由铜或铝的绝缘导线绕成。

绝缘结构：变压器的绝缘分主绝缘和纵向绝缘两大部分。主绝缘是指

绕组对地之间、相间和同一相而不同电压等级的绕组之间的绝缘；纵向绝

缘是指同一电压等级的一个绕组，其不同部分之间的绝缘。

变压器内部的主绝缘结构要紧为油-隔板绝缘结构，目前广泛采纳薄纸

筒小油隙结构。绕组之间设置多层纸筒。

绝缘套管：变压器的绝缘套管将变压器内部的高低压绕组引线引到油

箱的外部，不但作为引线对地的绝缘，而且担负着固定引线的作用。

变压器的冷却系统：油浸式变压器的冷却方式，按其容量的大小大致

分为油浸自冷式、油浸风冷式、强油水冷和强油风冷。差不多上为了通过

降低变压器的油温，从而达到降低变压器的绕组温度和铁心温度的目的。

其中强油风冷系统被大容量变压器广泛应用。

变压器的连接组不：三相变压器的一次绕组和二次绕组间电压或电流

的相位关系，就叫变压器的组不。

有载调压变压器：有载调压变压器装有带负荷调压装置，能够带负荷

调整电压，其优点是能在额定容量范畴内带负荷随时调整电压，且调压范

畴大，能够减少或幸免电压大幅度波动，母线电压质量高，但体积大，结

构复杂，造价高，检修爱护要求高。

有载分接开关的差不多原理：有载分接开关是在不切断负荷电流的条

件下，切换分接头来实现调压的装置。因此，在切换瞬时，需同时连接两

个分接头。分接头间一个级电压被短路后，将有一个专门大的环流。为了

限制环流，在切换时必须接人一个过渡电路，通常是接入电阻。其阻值应

能把环流限制在承诺的范畴内。因此，有载分接开关的差不多原理概括起

来确实是采纳过渡电路限制环流，达到切换分接头而不切断负荷电流的目

的。

无载调压变压器：在停电的情形下改变分接头开关位置来调整电压。

无载调压变压器改变分接开关位置时必须停电，且调整的幅度较小，输出

电压质量差，但比较廉价，体积较小。

分裂变压器的结构原理：分裂变压器将一般双绕组变压器的低压绕组

在电磁参数上分裂成额定容量相等的两个完全对称的绕组，这两个绕组间

仅有磁的联系，没有电的联系。为了获得良好的分裂成效，这种磁的关系

是弱关系。由于低压侧两个绕组完全对称，因此它们与高压绕组之间所具

有的短路电抗应相等。两个分裂绕组是相互独立供电的，但两个分裂绕组

的容量相等，且为变压器额定容量的一半或略大些。我厂6kV高厂变、启

备变采纳分裂变压器。

分裂变压器的特点：

能有效的限制低压侧的短路电流，因而可选用轻型开关设备，节约投

资。

在降压变电所，应用分裂变对两段母线供电时，当一段母线发生短路

时除能有效的限制短路电流外，另一段母线电压仍能保持一定的水平，不

致阻碍供电。

当分裂变对两段低压母线供电时，若两段负荷不相等，则母线上的电

压不等，损耗增大，因此分裂变适合用于两段负荷均衡又需要限制短路电

流的场所。

分裂变在制造上比较复杂，例如在低压绕组发生接地故障时，专门大

的电流流向一侧绕组，在分裂变铁心失去磁的平稳，在轴向上由于强大的

电流产生庞大的机械应力，必须采取结实的支撑结构，因此在相同容量下,

分裂变约比一般变贵20%。

变压器运行电压超过额定电压值时的阻碍：变压器铁芯饱和程度增加,

空载电流增大，电压波形中高次谐波成分增大。超过额定电压过高会引起

电压和磁通的波形发生严峻畸变。

变压器运行电压低于额定电压值时的阻碍：对变压器本身没有阻碍，

但低于额定电压值过多时，将阻碍供电质量。

三相异步电动机的原理：当三相定子绕组通入三相对称交流电时，产

生一个旋转磁场。那个旋转磁场在定子内膛转动，其磁力线切割转子上的

导线，在转子导线中感应出电流。由于定子磁场与转子电流相互作用产生

了电磁力矩，因此，定子旋转磁场就拖着具有载流的转子转动起来了。

单相电动机的工作原理：由于单相异步电动机的定子绕组仅有一相，

接通交流电源后，将产生一个脉动磁场，转子静止时，转子上合成转矩为

零，不能产生启动转矩，电动机便不能自行启动。为此，在定子铁心上再

安放一个启动绕组，它和和工作绕组在空间相距90度。启动绕组与电容串

联后和工作绕组并联在电网上，选择合适的电容使启动绕组中的电流超前

工作绕组中的电流90度，同时产生的磁势相等，就会在电动机气隙中形成

一个旋转而产生启动转矩，因此电动机就转动起来了。

异步电动机的结构：

定子部分。机座、定子绕组、定子铁心。

转子部分。转子铁心、转子绕组、风扇、轴承。

其他部分。端盖、接线盒等。

异步电动机要紧分为鼠笼式和绕线式电动机两大类。

鼠笼式异步电动机启动时启动电流专门大，为限制启动电流，可采纳

降压启动来限制启动电流，降压启动有以下几种方法：

在定子电路中串入电抗器启动。

用自藕变压器降压启动。

星形一三角形转换启动。

异步电动机的调速方法：

改变电动机的极对数。

改变电源的频率。

改变外施电压，以改变转差率。这种方法有用价值不大。

在转子回路中串入附加电阻。

处于备用中的电动机应定期测量绝缘电阻的目的：绝缘的好坏能够用

绝缘电阻的大小来表明。测量绝缘电阻能发觉绝缘是否严峻受潮和脏污，

以及是否存在贯穿性导电通路。备用电动机经常处于停运状态，温度较运

转的电动机为低，容易吸取空气中的水汽而受潮。为了在紧急情形下能投

入正常运转，监视备用电动机的绝缘情形专门有必要，因此要求定期测量

绝缘电阻。

电动机在下列情形下应测绝缘：

安装、检修后，送电前。

停运15天以上者，环境条件较差（如潮湿、多尘等）者停运10天及以

上，备用状态电机进入蒸汽或漏水者。

发生故障之后。

浇水或进汽受潮之后。

启动电动机时应注意事项：

如果接通电源开关，电动机转子不动，应赶忙拉闸，查明缘故并排除

故障后，才允开启动。

接通电源开关后，电动机发出专门响声，应赶忙拉闸，检查电动机的

传动装置及熔短器等。

接通电源开关后，应监视电动机的启动时刻和电流表的变化。如启动

时刻过长或电流表迟迟不返回，应赶忙拉闸，进行检查。

的启动时发觉电动机冒火或启动后振动过大，应赶忙拉闸，进行检查。

在正常情形下，厂用电动机承诺在冷状态下启动两次，每次间隔时刻

不得少于5分钟，在热状态下启动一次。只有在处理事故时，以及启动时

刻不超过2-3s的电动机，能够多启动一次。

如果启动后发觉运转方向反，应赶忙拉闸停电，调换三相电源任意两

相顺序。

电动机一样装设以下爱护：电流速断爱护，正序过流爱护，负序过流

爱护，过热爱护，过负荷爱护，断恩爱护，欠压爱护，接地爱护，长启动

爱护，堵转爱护，差动爱护（一样在2000KW及以上的电动机装设）等爱

护。

高压断路器用的作用：正常情形下接通或断开电路，在故障情形下能

开断故障电流。

高压断路器按灭弧介质及作用原理可分SF6断路器、油断路器、空气

断路器、真空断路器等几种类型。我厂500kV断路器采纳苏州(AREVA)

高压电气开关有限公司生产的GL317型SF6断路器。HOkV开关采纳西安

西电高压开关有限公司生产的LW25—126(145)型SF6开关。1、2号机6

kV厂用真空开关采纳上海GE公司的VB型系列开关。

SF6气体的性能：SF6气体是无色、无味、无毒、非燃烧性、不助燃的

非金属化合物，在常温常压下密度为空气的五倍。他具有专门高的电气绝

缘性能和灭弧性能。

SF6断路器的特点：

断口耐压高。

承诺开断次数多，检修周期长。

开断性能好。

占地少、无噪声和无线电干扰、加工精度高、密封性能好、价格昂贵

等。

隔离开关的作用：隔离开关是在电气设备检修时，形成一个明显的短

开点，使检修设备和系统隔离。我厂500kV隔离刀闸采纳河南平高电气股

份有限公司生产的GW—550系列产品。我厂llOkV刀闸采纳景德镇电瓷电

器工业公司生产的GW4—110系列产品。

低压交流接触器的作用：用于电压为1KV及以下的电动机或其他操作

频繁的电路，作为远距离操作和自动操纵，使电路接通或断开。

交流接触器的工作原理：吸引线圈和静铁心在绝缘外壳内固定不动，

当线圈通电时，铁心线圈产生电磁吸力，将动铁心吸合。由于触头系统是

与动铁心联动的，因此动铁心带动三条动触片同时运动，触点闭合，从而

接通电源。当线圈断电时，吸力消逝，动铁心联动部分依靠弹簧的反作用

而分离，使主触头断开，切断电源。

熔断器：熔断器是最简单和最早使用的一种爱护电器，用来爱护电路

中的电器设备，使其在短路或过负荷时免受损坏。

熔断器的优点：结构简单，体积小，质量轻，使用和爱护方便。

绝缘子的作用有两方面：一是牢固地支持和固定载流导体，二是将载

流导体与地之间形成良好的绝缘。

绝缘子的结构：绝缘子又称瓷瓶，它是由磁质部分和金具两部分组成，

中间用水泥粘合剂胶合。磁质部分是保证绝缘子有良好的电器绝缘强度，

金具是固定磁质部分用的。

母线的作用：母线是电力系统中的重要设备，它在电力系统中起作聚

拢电流和分配负荷电流的作用。我厂500kV母线采纳硬母与软母线套用方

式。llOkV采纳的是多股导线相绞的软母线。6kV及0.4kV母线均采纳矩形

圆角铜母线。发电机出口至发电机出口PT、励磁变高压侧、高厂变变高压

侧、脱硫变变高压侧、主变变高压侧之间采纳封闭母线，高厂变低压侧至6

kV母线、启备变低压侧至6kV母线之间采纳封闭母线。

封闭母线按外壳与母线间的结构形式可分为以下几种：

不隔相式封闭母线。三相母线设在没有相间隔板的金属公共外壳内。

我厂高厂变低压侧至6kV母线、启备变低压侧至6kV母线之间采纳隔相式

封闭母线。

隔相式封闭母线。三相母线布置在相间有金属隔板的金属外科内。

分相封闭母线。其每相导体分不用单独的铝制圆形外壳封闭。发电机

出口至发电机出口PT、励磁变高压侧、高厂变变高压侧、脱硫变变高压侧、

主变变高压侧之间采纳分相封闭母线，

电缆的作用：在发电厂和变电所中，由于受周围环境、地理位置的限

制，不承诺架设架空线路，因此只能用电缆来输送电能。

互感