电气设备基本知识

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1. 什么是正弦交流电?为什么普遍采用正弦交流电?

答:正弦交流电是指电路中的电流、电压及电势的大小都随着时间按正弦函数规律变化,这种大小和方向都随时间做周期性变化的电流称交变电流,简称交流。

交流电可以通过变压器变换电压,在远距离输电时,通过升高电压可以减少线路损耗。而当使用时又可以通过降压变压器把高压变为低压,这既有利安全,又能降低对设备的绝缘要求。此外,交流电动机与直流电动机比较,则具有构造简单,造价低廉,维护简便等优点。在有些地方需要使用直流电,交流电又可通过整流设备将交流电变换为直流电,所以交流电目前获得了广泛地应用。

2. 交流电的有功功率、无功功率和视在功率的意义是什么?

答:有功功率:交流电路中,电阻所消耗的功率为有功功率,以字母P表示,功率的单位用(W)和千瓦(kW)表示,有功功率与电压,电流的关系为:P=UIcosφ

无功功率:在交流电路中,电感(电容)是不消耗能量的,它只是与电源之间进行能量的互换,并没有消耗真正的能量,我们把与电源交换能量的功率叫无功功率。以字母Q表示,单位是乏(Var)或千乏(kVar)。Q=UIsinφ

视在功率:在交流电路中电压与电流的乘积,通常用视在功率表示变压器等设备的容量,以字母S表示,单位是伏安(VA)或千伏安(KVA)。

S=UI,与有功功率及无功功率的关系如下:S2=P2+Q2

3. 什么叫有功?什么叫无功?

答:在交流电能的发、输、用过程中,用于转换成非电、磁形式的那部分能量叫有功。用于电路内电、磁场交换的那部分能量叫无功。

4. 什么是三相交流电源?它和单相交流电比有何优点?

答:由三个频率相同,振幅相等,相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源称为三相交流电源。它是由三相交流发电机产生的。日常生活中所用的单相交流电,实际上是由三相交流电的一相提供的,由单相发电机发出的单相交流电源现在已经很少采用。

三相交流电较单相交流电有很多优点,它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。例如:制造三相发电机、变压器都较制造容量相同的单相发电机、变压器节省材料,而且构造简单,性能优良,又如,由同样材料所制造的三相电机,其容量比单相电机大50%,在输送同样功率的情况下,三相输电线较单相输电线可节省有色金属25%,而且电能损耗较单相输电时少。由于三相交流电有上述优点所以获得了广泛的应用。

5. 高压厂用系统发生单相接地时有没有什么危害?为什么规定接时间不允许超过两个小时?

答:当发生单相接地时,接地点的接电流是两个非故障相对地电容电流的向量和,而且这个接地电流在设计时是不准超过规定的。因此,发生单相接地时的接地电流对系统的正常运行基本上不受任何影响。

当发生单相接地时,系统线电压的大小和相位差仍维持不变,从而接在线电压上的电气设备的工作,并不因为某一相接地而受到破坏,同时,这种系统中相对地的绝缘水平是根据线电压设计的,虽然无故障相对地电压升高到线电压,对设备的绝缘并不构成危险。

为什么规定接地时间不允许超过两个小时,应从以下两点考虑:

(1) 电压互感器不符合制造标准不允许长期接地运行。

(2) 同时发生两相接地将造成相间短路。 鉴于以上两种原因,必须对单相接地运行时间有个限制,规定不超过2小时。

6.断路器与隔离开关的主要区别:外观上的区别:断路器的动、静触头都是封闭在桶体内的,而隔离开关都是外露的。在结构和功能上的区别是,断路器有灭弧机构,可以直接带负荷接通或切断被它控制的电路,并可以选择适当的操作机构以实现自动操作和远方控制。隔离开关没有灭弧机构,不能带负荷切、合电路。此外,断路器没有明显的断开点,而隔离开关具有明显的断开点,它可以配合断路器的使用。

7. 禁止用刀闸进行那些操作?

答:(1) 带负荷拉合刀闸。(2) 拉合320KVA及以上的变压器充电电流。(3) 拉合6KV以下系统解列后两端电压差大于3℅的环流。(4) 雷雨天气拉合避雷器。

8.分励脱扣器和失压脱扣器有什么区别:分励脱扣器是一种通电后由于电磁铁的吸合动作而使断路器掉闸的电气装置(平时不带电)。一般安装于断路器的左下侧。

失压脱扣器是一种断电后由于电磁铁释放动作而使断路器掉闸的电气装置。断路器合闸前,脱扣器即带电,电磁铁吸合。一般安装于断路器的右下侧。

9. 熔断器的作用及有何特点?

答:熔断器是最简单的一种保护电器,它串联于电路中,是借容体电流超过限定值而融化、分断电路的一种用于过载和短路保护的电器熔断器最大特点是结构简单、体积小、重量轻、使用维护方便、价格低廉。由于可靠性高,故广泛使用在低压(1000V)系统中。在35KV及以下的高压系统中,则广泛用于保护电压互感器和小容量电器设备,在短路容量较小的电路中,熔断器配合负荷开关可以代替昂贵的高压熔断器。

10. 隔离开关不允许进行哪些操作?

答:隔离开关没有灭弧装置,严禁带负荷拉闸或合闸操作。

11. 什么叫保护接地和保护接零?

答:保护接地是指把电气设备金属外壳、框架等通过接地装置与大地可靠的接地。在电源中性点不接地系统中,它是保护人身安全的重要措施。保护接零是在电源中性点接地的系统中,把电气设备的金属外壳、框架等与中性点引出的中线相连接,同时也是保护人身安全的重要措施。

12. 为什么摇测电缆绝缘前,先要对电缆进行放电?

答:因为电缆线路相当于一个电容器,电缆运行时被充电,电缆停电后,电缆芯上积聚的电荷短时间内不能完全释放,此时若用手触及,则会使人触电,若接摇表,会使摇表损坏。所以摇测绝缘前,要先对地放电。

13.三相交流电机工作原理。

答:当三相定子绕组通过三相对称的交流电流时,产生一个旋转磁场,这个旋转磁场在定子内膛转动,其磁力线切割转子上的导线,在转子导线中感应起电流,由于定子磁场与转子电流相互作用力产生电磁力矩,于是,定子旋转磁场就拖着具有载流导线的转子转动起来。

14. 三相交流电机启动时为什么电流大?而启动后电流会变小? 答:当电机处在停止状态时,从电磁的角度看,就像变压器,接到电源去的定子绕组相当于变压器的一次线圈,成闭路的转子绕组相当于变压器被短路的二次线圈;定子绕组和转子绕组间无电的联系,只有磁的联系,磁通经定子、气隙、转子铁芯成闭路。当合闸瞬间,转子因惯性还未转起来,旋转磁场以最大的切割速度——同步转速切割转子绕组,使转子绕组感应起可能达到的最高的电势,因而,在转子导体中流过很大的电流,这个电流产生抵消定子磁场的磁能,就象变压器二次磁通要抵消一次磁通的作用一样。

定子方面为了维护与该时电源电压相适应的原有磁通,遂自动增加电流。因为此时转子的电流很大,故定子电流也增得很大,甚至高达额定电流的4~7倍,这就是启动电流大的缘由。

启动后为什么小:随着电动机转速增高,定子磁场切割转子导体的速度减小,转子导体中感应电势减小,转子导体中的电流也减小,于是定子电流中用来抵消转子电流所产生的磁通的影响的那部分电流也减小,所以定子电流就从大到小,直到正常。

15.异步与同步

答:异步电机转子的转速必须小于定子旋转磁场的转速,两个转速不能同步,故称“异步”;同步电机转子转速等同定子旋转磁场的转速,故称“同步”。

16.异步电机与同步电机优缺点

答:异步电机结构简单,价格便宜,坚固耐用,维修方便。但功率因数低,调速性能差。

同步电机转速恒定不变,和负载大小无关,电机的体积比同容量的异步电机小,这是因为在输出功率相同的情况下,异步电机功率因数低,视在功率大,增加了体积。但同步电机结构复杂,需要直流励磁电源,造价高,启动和运行维护麻烦,一般不需要调速的低速大功率

负载才使用同步电机。

17. 电动机绝缘电阻值是怎样规定的?

答:(1)6KV电动机应使用1000V--2500V摇表测绝缘电阻,其值不应低于6MΩ。

(2)380V电动机使用500V摇表测量绝缘电阻,其值不应低于0.5MΩ。

(3)电动机停用超过7天以上时,启动前应测绝缘,备用电机每月测绝缘一次。

18. 电动机允许启动次数有何要求?

答:电动机启动时,启动电流大,发热多,允许启动的次数是以发热不至于影响电动机绝缘寿命和使用年限为原则确定的。连续多次合闸起动,常使电动机过热超温,甚至烧坏电动机,必须禁止。起动次数一般要求如下:

(1)正常情况下,电动机在冷态下允许启动2次,间隔5min,允许在热态下启动一次。

(2)事故时(或紧急情况)以及启动时间不超过2~3S的电动机,可比正常情况多启动一次。

(3)机械进行平衡试验,电动机启动的间隔时间为:

200KW以下的电动机 不应小于0.5小时;

200~500KW的电动机 不应小于1小时;

500KW以上的电动机 不应小于2小时。

19.电流互感器:是一种电流变换装置(CT),将高压电流和低压大电流变成电压较小的小电流,供给仪表和继电保护装置,并将仪表和保护装置于高压电路隔开。电流互感器的二次侧电流为5A或1A。

20. 电压互感器:一种电压变换装置(PT),将高电压变换为低电压,以便用低压量值反映高压量值变化。电压互感器二次侧均为100V。

21. 变压器的铁芯为什么要接地?

答:运行中变压器的铁芯及其他附件都处于绕组周围的电场内,如果不接地,铁芯及其他附件必然产生一定的悬浮电位,在外加电压的作用下,当该电位超过对地放电电压时,就会出现放电现象。为了避免变压器的内部放电,所以铁芯要接地。

22. 影响变压器油位及油温的因素有哪些?

答:变压器的油位在正常情况下随着油温的变化而变化,因为油温的变化直接影响变压器油的体积,使油位上升或下降。影响油温变化的因素有负荷的变化、环境温度的变化、内部故障及冷却装置的运行状况等。

23. 变压器的冷却方式有哪几种?

答:根据变压器的容量不同,工作条件的不同,冷却方式也不同。常用的有:

⑴ 油浸式自然空气冷却式。

⑵ 油浸风冷式。

⑶ 强迫油循环水冷式。

⑷ 强迫油循环风冷式。

⑸ 强迫油循环导向风冷。

24. 电压过高对运行中的变压器有哪些危害?

答:电压过高会使铁芯产生过激磁并使铁芯严重饱和,铁芯及其金属夹件因漏磁增大而产生高热,严重时将损坏变压器绝缘并使构件局部变形,缩短变压器的使用寿命。所以,运行中变压器的电压不能过高,最高不得超过额定电压的10%。

25. 变压器并列运行应遵守什么原则?

答:变压器并列运行应遵守下列原则:

⑴ 变比相同;

⑵ 相序相同;

⑶ 接线组别相同;

⑷ 短路阻抗相同。

变比不同和阻抗不同的变压器在任何一台均不过负荷的情况下,可以并列运行。同时应适当提高阻抗电压大的变压器的二次电压,以使并列运行的变压器的容量均能充分利用。

26. 新装或大修后的主变压器投入前,为什么要求做全电压冲击试验?冲击几次?

答:新装或大修后的主变压器投入运行前,要做全电压冲击试验。此外,空载变压器投入电网时,会产生励磁涌流。励磁涌流一般可达6--8倍的额定电流,经0.5--1秒后可能衰减到0.25--0.5倍额定电流,但是全部衰减的时间较长,大容量的变压器需要几十秒。由于励磁涌流能产生很大的电动力,所以冲击试验也是为了考核变压器的机械强度和继电保护装置动作的可靠程度。规程中规定,新安装的变压器冲击试验5次,大修后的变压器冲击试验3次,合格后方可投入运行。