电力系统的基本知识(标准版)

电力系统的基本知识（标准版）

Safetymanagementisaninportantpartofenterpriseproductionmanagement.Theobjectisthe

statemanagementandcontrolofallpeople,objectsandenvironmentsinproduction.

（安全管理）

单.位：______________________

姓名：______________________

日期：______________________

编号：AQ-SN-0174

电力安全|PowerSafety

电力安全

电力系统的基本知识（标准版）

说明：安全管理是企业生产管理的重要组成部分，是一门综合性的系统科学。

安全管理的对象是生产中一切人、物、环境的状态管理与控制，安全管理是一

种动态管理。可以下载修改后或直接打印使用（使用前请详细阅读内容是否合

适）。

1、什么叫电力系统的稳定和振荡？

答：电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是等于

发电机送给系统供负荷消耗的功率，当电力系统受到扰动，使上述

功率平衡关系受到破坏时，电力系统应能自动地恢复到原来的运行

状态，或者凭借控制设备的作用过度到新的功率平衡状态运行，即

谓电力系统稳定。这是电力系统维持稳定运行的能力，是电力系统

同步稳定（简称稳定）研究的课题。

电力系统稳定分为静态稳定和暂态稳定。静态稳定是指电力系

统受到微小的扰动（如负载和电压较小的变化）后，能自动地恢复

到原来运行状态的能力。暂态稳定对应的是电网受到大扰动的情况。

系统的各点电压和电流均作往复摆动，系统的任何一点电流与

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电压之间的相位角都随功角6的变化而改变、频率下降等我们通常

把这种现象叫电力系统振荡。

2、电力系统振荡和短路的区别是什么？

答：电力系统振荡和短路的主要区别是：

振荡时系统各点电压和电流值均作往复摆动，而短路时电流、

电压值是突变的。此外，振荡时电流、电压值的变化速度较慢，而

短路时的电流、电压值突变量很大。

振荡时系统任何一点电流与电压之间的相位角随功角5的变化

而改变；而短路时，电流与电压之间的相位是基本不变的。

振荡时无零序和负序分量，短路时有零序和负序分量。

3、电力系统振荡时;对继电保护装置有那些影响？那些保护装

置不受影响？

答：电力系统振荡时，对继电保护装置的电流继电器、阻抗继

电器有影响。

对电流继电器的影响。当保护装置的时限大于1.5-2秒时，就

可能躲过振荡不误动作。

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在小接地电流系统中发生单相接地故障时，并不破坏系统线电压的

对称性，系统还可以继续运行「2个小时，同时由绝缘监察装置发

出无选择性信号，由值班人员采取措施加以消除。

5、小接地电流系统中，为什么采用中性点经消弧线圈接地？

答：中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通

过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电

流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非

故障相对地电压极大增加。在电弧接地运电压的作用下，可能导致

绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。为此，我国

采取的措施是：当各级电压电网单相接地故障时，如果接地电容电

流超过一定数值（35KV电网为10A>1OKV电网为20A、3-6KV电网为

30A）,就在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性电

流补偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少，以至自动消

弧，保证继续供电。

6、什么是消弧线圈的欠补偿、全补偿、过补偿？中性点经消弧

线圈接地系统为什么普遍采用过补偿运行方式？

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答：中性点装设消弧线圈的目的是利用消弧线圈的感性电流补

偿接地故障时的容性电流，使接地故障电流减少。通常这种补偿有

三种不同的运行方式，即欠补偿、全补偿和过补偿。

①欠补偿：补偿后电感电流小于电容电流。

②过补偿：补偿后电感电流大于电容电流。

③全补偿：补偿后电感电流等于电容电流。

中性点经消弧线圈接地系统采用全补偿时，无论不对称电压的

大小如何，都将因发生串联共振而使消弧线圈感受到很高的电压。

因此，要避免全补偿运行方式的发生，而采用过补偿的方式或欠补

偿的方式，但实际上一般都采用过补偿的运行方式，其主要原因如

下：

①欠补偿电网发生故障时，容易出现很高的过电压。例如，当

电网中因故障或其它原因而切除部分线路后，在欠补偿电网中就有

可能形成全补偿的运行方式而造成串联共振，从而引起很高的中性

点位移电压与过电压，在欠补偿电网中也会出现很大的中性点位移

而危及绝缘。只要采用欠补偿的运行方式，这一缺点是无法避免的。

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②欠补偿电网在正常运行时，如果三相不对称度较大，还有可

能出现数值很大的铁磁共振过电压。这种过电压是因欠补偿的消弧

线圈（它的WL>1/3WC0）和线路电容3co发生铁磁共振而引起。如

采用过补偿运行方式，就不会出现这种铁磁共振现象。

③电力系统往往是不断发展和扩大的，电网的对地电容亦将随

之增大。如果采用过补偿，原装的消弧线圈仍可以使用一段时间，

至多由过补偿转变为欠补偿运行，但如果原来就采用欠补偿的运行

方式，则系统一有发展就必须立即补偿容量。

④由于过补偿时流过接地点的是电感电流，熄弧后故障相电压

恢复速度较慢，因而接地电弧不易重燃。

⑤采用过补偿时，系统频率的降低只能使过补偿度暂时增大，

这在正常运行时毫无问题；反之，如果欠补偿，系统频率的降低使

之接近于全补偿，从而引起中性点位移电压的增大。

二、电力系统对继电保护的基本要求：

1、什么是继电保护和安全自动装置？

答：当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系

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统本身发生了故障或危及其安全事项的时候，需要有向运行值班人

员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，

以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措

施、用于保护电力元件的成套硬件设备，一般通称为继电保护装置;

用于保护电力系统的，则通称为电力系统安全自动装置。继电保护

装置是保证电力元件安全运行的基本设备，任何电力元件不得在无

继电保护的状态下运行。电力系统安全自动装置则用以快速恢复电

力系统的完整性，防止发生和中止已开始发生的足以引起电力系统

长期大面积停电的重大系统事故，如失去电力系统稳定、频率崩溃

或电压崩溃等。

2、继电保护在电力系统中的任务是什么？

答：继电保护的基本任务：

⑴当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电

保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，

使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件

本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的

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某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性等）。

⑵反应电气设各的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和

设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人员）发出信号，以

便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运

行而会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电

保护装置容许带一定的延时动作。

3、电力系统对继电保护的基本要求是什么？

答：对电力系统继电保护的基本性能要求有可靠性、选择性、

快速性、灵敏性。这些要求之间，有的相辅相成，有的相互制约，

需要针对不同的使月条件，分别进行协调。

⑴可靠性。继电保护可靠性是对电力系统继电保护的最基本要

求，它又分为两个方面，即可信赖性与安全性。

⑵选择性。继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所,

实现断路器的控制操作，以终止故障或系统事故的发展。

⑶快速性。继电保护快速性是指继电保护应以允许的可能最快

速度动作于跳闸，以断开故障或中止异常状态的发展。

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⑷灵敏性。继电保护灵敏性是指继电保护对设计规定要求动作

的故障及异常状态能够可靠地动作的能力。

4、继电保护的基本内容是什么？

答：对被保护对象实现继电保护，包括软件和硬件两方面的内

容：①确定被保护对象在正常运行状态和拟进行保护的异常或故障

状态下，有哪些物理量发生了可供进行状态判别的量、质或量与质

的重要变化，这些月来进行状态判别的物理量（例如通过被保护的

电力元件的电流大小等），称为故障量或起动量；②将反应故障量的

一个或多个元件按规定的逻辑结构进行编排，实现状态判别，发出

警告信号或断路器跳闸命令的硬件设备。

⑴故障量。用于继电保护状态判别的故障量，随被保护对象而

异，也随所处电力系统的周围条件而异。使用的最为普遍的是工频

电气量。

⑵硬件结构。硬件结构又叫装置。硬件结构中，有反应一个或

多个故障量而动作的继电器元件，组成逻辑回路的时间元件和扩展

输出回路数的中间元件等。

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三、继电器

1、继电器一般怎样分类？试分别进行说明。

答：⑴继电器按在继电保护中的作用，可分为测量继电器和辅

助继电器两大类。①测量继电器能直接反应电气量的变化，按所反

应电气量的不同，又可分为电流继电器、电压继电器、功率方向继

电器、、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器。

②辅助继电器可用来改进和完善保护的功能，按其作用的不同,

可分为中间继电器、时间继电器以及信号继电器等。

⑵继电器按结构型式分类，目前主要有电磁型、感应型、整流

型以及静态型。

2、试述电磁继电器的工作原理，按其结构型式可分为哪三种？

答：电磁型继电器一般由电磁铁、线圈、触点、反作用弹簧和

止档等部件构成。线圈通过电流时所产生的磁通，经过铁芯、空气

隙和衔铁构成闭合回路。铁芯在电磁场的作用下被磁化，因而产生

电磁转矩，如电磁转矩大于反作用弹簧力矩及机械摩擦力时，则衔

铁被吸向电磁铁磁极，使继电器触点闭合。

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电磁型继电器按其结构的不同，可分为螺管线圈式、吸引线圈

式和转动舌片式三种。螺管线圈式有时间继电器等；吸引衔铁式有

中间继电器、信号继电器等；转动舌片式有电流、电压继电器等。

四、晶体管保护基础知识

1、晶体管保护中的元件组成及作用。

答：晶体管保护元件有电抗变压器、电压互感器、电阻、电容、

电感、二极管、三极管。电抗变压器、电压互感器将电流、电压变

为适合保护装置用的电流、电压，电阻、电容、电感对电气量进行

滤波等，二极管整流，三极管放大信号。

2、晶体管保护装置由哪几部分构成？

答：晶体管继电保护装置的种类很多，就其结构来说，一般由

交流测量电路（也称交流测量元件）、直流逻辑电路和直流稳压电源

三部分构成。

交流测量电路通常由电压形成回路和整流、滤波回路构成。直

流逻辑电路一般包括触发器（或零指示器）、由门电路和时间电路组

成的逻辑判别回路、信号回路和出口回路。直流稳压电源为直流逻

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辑电路提供各级工作电压和需要的电功率。

五、微机保护

1、微机保护硬件系统通常包括哪儿部分？

答：微机保护硬件系统包括以下四个部分：①数据处理单元，

即微机主系统；②数据采集单元，即模拟量输入系统；③数字量输

入/输出接口，即开关量输入输出系统；④通信接口。

2、变电运行人员对微机保护应具备哪些基本知识？

答：会微机保护人机接口的面板操作，即会打印定值、故障报

告、修改时间、压板投退等。

第二章电气二次回路

1、什么是电力一次设备和一次回路？什么是电气二次设备和二

次回路？

答：一次设备是直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的

高压电气设备，它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动

开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电

动机等。由一次设各相互连接，构成发电、输电、配电和进行其他

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生产过程的电气回路称为一次回路和一次接线系统。

二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护

以及为运行、维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。如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。由二次设备

相互连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回

路称为二次回路或二次接线系统。

2、哪些回路属于连接保护装置的二次回路？

答：连接保护装置的二次回路有以下几种回路：

⑴从电流互感器、电压互感器二次侧端子开始到有关继电保护

装置的二次回路（对多油断路器或变压器等套管互感器，自端子箱

开始）。

⑵从继电保护直流分段熔丝开始到有关保护装置的二次回路。

⑶从保护装置到控制屏和中央信号屏的直流回路。

⑷继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸

回路。

3、举例简述二次回路的重要性。

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答：二次回路的故障常会破坏或影响电力生产的正常运行。例

如若某变电所差动保护的二次回路接线有错误，则当变压器带的负

荷较大或发生穿越性相间短路时，就会发生误跳闸；若线路保护接

线有错误时，一旦系统发生故障，则可能使断路器该跳闸的不跳闸,

不该跳闸的跳了闸，就会造成设备损坏、电力系统瓦解的大事故；

若测量回路有问题，就将影响计量，少收或多收用户的电费，同时

也难以判定电能质量是否合格。因此，二次回路虽非主体，但它在

保证电力生产的安全，向用户提供合格的电能质量等方面都起着极

其重要的作用。

4、什么是二次回路的标号？二次回路标号的基本原则是什么？

答：为了便于安装、运行和维护，在二次回路中的所有设备间

的连线都要进行标号，这就是二次回路的标号。标号一般采用数字

或数字与文字的组合，它表明了回路的性质和用途。

回路标号的基本原则是：凡是各设备间要用控制电缆经端子排

进行联系的，都要按回路的原则进行标号。此外，某些装在屏顶上

的设备与屏内设备的连接，也需要经过端子排，此时屏顶设备就可

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以看作屏外设备，而在其连接线上同样按回路编号原则给以相应的

标号。

为了明确起见，对直流回路和交流31路采用不同的标号方法，

而在交、直流回路中，对各种不同的回路又赋予不同的数字符号，

因此在二次回路接线图中，我们看到标号后，就能知道这一回路的

性质而便于维护和检修。

5、二次回路标号的基本方法是什么？

答：⑴用3位或3位以下的数字组成，需要标明回路的相别或

某些主要特征时，可在数字标号的前面（或后面）增注文字符号。

（2）按“等电位，，的原则标注，即在电气回路中，连在一点上的

所有导线（包括接触连接的可折线段）需标以相同的回路标号。

（3）电气设备的触点、线圈、电阻、电容等元件所间隔的线段，

即视为不同的线段，一般给予不同的标号；对于在接线图中不经过

端子而在屏内直接连接的回路，可不标号。

6、简述直流回路的标号细则。

答：⑴对于不同用途的直流回路，使用不同的数字范围，如控

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制和保护回路用000~099及100~599,励磁回路用601~699。

⑵控制和保护回路使用的数字标号，按熔断器所属的回路进行

分组，没一百个数分为一组，如10—199,20广299,301~399…其中

每段里面先按正极性回路（编为奇数）由小到大，在编负极性回路

（偶数）由大到小，如100,101,103,133-142,140…

⑶信号回路的数字标号，按事故、位置、预告、指挥信号进行

分组，按数字大小进行排列。

⑷开关设备、控制回路的数字标号组，应按开关设备的数字序

号进行选取。例如有3个控制开关IKK、2KK、3KK,则IKK对应的控

制回路数字标号选101199,2KK所对应的选201〜299,3KK对应的

选30/399。

⑸正极回路的线段按奇数标号，负极回路的线段按偶数标号；

每经过的主要压降元（部）件（如线圈、绕组、电阻等）后，即行

改变其极性，其奇偶顺序即随之改变。对不能标明极性或其极性在

工作中改变的线段，可任选奇数或偶数。

⑹对于某些特定的主要回路通常给予专用的标号组。例如正电

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源为101、201,负电源为102、202；合闸回路中的绿灯回路为105、

205、305、405；跳闸回路中的红灯回路编号为35、135、235…等。

7、简述交流回路的标号细则。

答：⑴交流回路按相别顺序标号，它除用3位数字编号外，还

加有文字标号以示区别。例如A411、B41KC411,如表9T所示。

交流回路文字标号（一）

表9-1

相别

类别

A相

B相

C相

中性

零

开口三角形连接的电压互感器回路中的任一相

文字标号

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A

B

C

\

L

X

角注标号

a

b

c

n

1

x

⑵对不同用途的交流回路，使用不同的数字组，如表9-2所示。

交流回路的文字标号（二）

表9-2

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回路类别

控制、保护、信号回路

电流叵I路

电压回路

标号范围

1〜399

400^599

600~799

电流回路的数字标号，一般以十位数字为一组。如A40rA409,

B40rB409,C401、C409…A59rA599,B59rB599,C591〜C599。若不

够亦可以20位数为一组，供一套电流互感器之用。

几组相互并联的电流互感器的并联回路，应先取数字组中最小

的一组数字标号。不同相的电流互感器并联时，并联回路应选任何

一相电流互感器的数字组进行标号。

电压回路的数字标号，应以十位数字位一组。如A60「A609,

B601~B609,C60广609,A791~A799…以供一个单独互感器标号之用。

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⑶电流互感器和电压互感器的回路，均须在分配给它们的数字

标号范围内，自互感器引出端开始，按顺序编号，例如“TA”的回

路标号用411〜419,“2TV”的回路标号用62r629等。

⑷某些特定的交流回路（如母线电流差动保护公共回路、绝缘

监察电压表的公共回路等）给予专用的标号组。

8、怎样测量一路的二次线整体绝缘？应注意哪些问题？

答：测量项目有电流回路对地、电压回路对地、直流回路对地、

信号回路对地、正极对跳闸回路、各回路间等。如需测所有回路对

地，应将它们用线连起来测量。

测量时应注意的是：①断开本路交直流电源；②断开与其他回

路的连接；③拆除电路的接地点；④测量完毕应恢复原状。

9、熔断器熔丝校验的基本要求是什么？

答：熔断器熔丝校验的基本要求是：

⑴可熔熔丝应长时间内承受其铭牌上所规定的额定电流值。

⑵当电流值为最小试验值时，可熔熔丝的熔断时间应大于Iho

⑶当电流值为最大试验值时，可熔熔丝在lh内熔断（最小试验

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电流值、最大试验电流值，对于不同的型式、不同规格的熔丝，有

一定的电流倍数，可查厂家数据和有关规定）。

10、电压互感器一次回路中熔断器的配置原则是什么？

答：⑴在电压互感器二次回路的出口，应装设总熔断器或自动

开关，用以切除二次回路的短路故障。

⑵若电压互感器二次回路发生故障，由于延迟切断二次回路故

障时间可能使保护装置和自动装置发生误动作或拒动，因此应装设

监视电压回路完好的装置。此时宜采用自动开关作为短路保护，并

利用其辅助接点发出信号。

⑶在正常运行时，电压互感器二次开口三角辅助绕组两端无电

压，不能监视熔断器是否断开；且熔丝熔断时，若系统发生接地，

保护会拒绝动作，因此开口三角绕组出口不应装设熔断器。

⑷接至仪表及变送器的电压互感器二次电压分支回路应装设熔

断器。

⑸电压互感器中性点引出线上，一般不装设熔断器或自动开关。

采用B相接地时，其熔断器或自动开关应装设在电压互感器B相的

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二次绕组引出端与接地之间。

11、怎样选择电压互感器二次回路的熔断器？

答：⑴熔断器的熔丝必须保证在一次电压回路内发生短路时，

其熔断的时间小于保护装置动作的时间。

⑵熔断器的容量应满足在最大负荷时不熔断。

①熔丝的额定电流应大于最大负荷电流。

②当电压互感器二次侧短路时，不致引起保护的动作，此数字

最好由试验确定。

12、画出断路器灯光监视的控制、信号回路图，并说明其接线

特点。

答：

回路的工作过程。

13、直流母线电压不能过高或过低？其允许范围是多少？

答：电压过高时，对长期带电的继电器、指示灯等容易过热或

损坏。电压过低时，可能造成短路。允许范围一般是±10%。

14、对监视直流回路绝缘状态所用直流表计的内阻有何规定？

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答：变电所的直流母线都设有可切换的直流绝缘检测装置，即

用直流电压表分别测量母线正对地、负对地电压，要求电压表计有

较高的内阻，用于测量220V