《發(fā)電廠電氣部分》第四版課后習題答案_熊信銀版

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1、 第一章 能源和發(fā)電 1-1 人類所認識的能量形式有哪些？并說明其特點。 答：第一、機械能。它包括固體一流體的動能，勢能，彈性能及表面張力能等。其中動能和勢能是大類最早認識的能量，稱為宏觀機械能。 第二、熱能。它是有構(gòu)成物體的微觀原子及分子振動與運行的動能，其宏觀表現(xiàn)為溫度的高低，反映了物體原子及分子運行的強度。 第三、化學能。它是物質(zhì)結(jié)構(gòu)能的一種，即原子核外進行化學瓜是放出的能量，利用最普遍的化學能是燃燒碳和氫，而這兩種元素是煤、石油、天然氣等燃料中最主要的可燃元素。 第四、輻射能。它是物質(zhì)以電磁波形式發(fā)射的能量。如地球表面所接受的太陽能就是輻射能的一種。 第五、核能。這是蘊藏

2、在原子核內(nèi)的粒子間相互作用面釋放的能。釋放巨大核能的核反應有兩種，鄧核裂變應和核聚變反應。 第六、電能。它是與電子流動和積累有關的一種能量，通常是電池中的化學能而來的?；蚴峭ㄟ^發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換得到的；反之，電能也可以通過電燈轉(zhuǎn)換為光能，通過電動機轉(zhuǎn)換為機械能，從而顯示出電做功的本領。 1-2 能源分類方法有哪些？電能的特點及其在國民經(jīng)濟中的地位和作用？ 答：一、按獲得方法分為一次能源和二次能源；二、按被利用程度分為常規(guī)能源和新能源；三、按能否再生分為可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性質(zhì)分為含能體能源和過程性能源。 電能的特點：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠距離輸送；方便轉(zhuǎn)換易于控制；損耗

3、??；效率高；無氣體和噪聲污染。 隨著科學技術的發(fā)展，電能的應用不僅影響到社會物質(zhì)生產(chǎn)的各個側(cè)面，也越來越廣泛的滲透到人類生活的每個層面。電氣化在某種程度上成為現(xiàn)代化的同義詞。電氣化程度也成為衡量社會文明發(fā)展水平的重要標志。 1-3 火力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點？ 答：按燃料分：燃煤發(fā)電廠；燃油發(fā)電廠；燃氣發(fā)電廠；余熱發(fā)電廠。 　　按蒸氣壓力和溫度分：中低壓發(fā)電廠；高壓發(fā)電廠；超高壓發(fā)電廠；亞臨界壓力發(fā)電廠；超臨界壓力發(fā)電廠。 　　按原動機分：凝所式氣輪機發(fā)電廠；燃氣輪機發(fā)電廠；內(nèi)燃機發(fā)電廠和蒸汽—燃氣輪機發(fā)電廠。 　　按輸出能源分：凝氣式發(fā)電廠；熱電廠。 　　按發(fā)電廠

4、總裝機容量分：小容量發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠。 火電廠的生產(chǎn)過程概括起來說是把煤中含有的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程分三個系統(tǒng)：燃料的化學能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝Q為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入氣輪機，沖動氣輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，稱不汽水系統(tǒng)；由氣輪機轉(zhuǎn)子的機械能帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，把機械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。 1-4 水力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點？ 答：按集中落差的方式分為：堤壩式水電廠；壩后式水電廠；河床式水電廠；引水式水電廠；混合式水電廠。 　　按徑流調(diào)節(jié)的程度分為：無調(diào)節(jié)水電廠；有調(diào)節(jié)水電廠；

5、日調(diào)節(jié)水電廠；年調(diào)節(jié)水電廠；多年調(diào)節(jié)水電廠。 　　水電廠具有以下特點：可綜合利用水能資源；發(fā)電成本低，效率高；運行靈活；水能可儲蓄和調(diào)節(jié)；水力發(fā)電不污染環(huán)境；水電廠建設投資較大工期長；水電廠建設和生產(chǎn)都受到河流的地形，水量及季節(jié)氣象條件限制，因此發(fā)電量也受到水文氣象條件的制約，有豐水期和枯水期之分，因而發(fā)電量不均衡；由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定和程度破壞自然的生態(tài)平衡。 1-5 抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用及其功能？ 答：抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用：調(diào)峰；填谷；備用；調(diào)頻；調(diào)相。 　　功能：降低電力系統(tǒng)燃料消耗；提高火電設備利用率；可作為

6、發(fā)電成本低的峰荷電源；對環(huán)境沒有污染且可美化環(huán)境；抽水蓄能電廠可用于蓄能。 1-6 核能發(fā)電廠的電能生產(chǎn)過程及其特點？ 答：核電廠是一個復雜的系統(tǒng)，集中了當代許多高新技術。核電廠的系統(tǒng)由核島和常規(guī)島組成。為了使核電能穩(wěn)定，經(jīng)濟地運行，以及一旦發(fā)生事故時能保證反應堆的安全和防止放射性物質(zhì)外泄，核電廠還設置有各種輔助系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和設施。以壓力堆為例，有以下主要系統(tǒng)：核島的核蒸汽供應系統(tǒng)；核島的輔助系統(tǒng)；常規(guī)島的系統(tǒng)。 核電廠運行的基本規(guī)則和常規(guī)為電廠一樣，都是根據(jù)電廠的負荷需要量來調(diào)節(jié)供給熱量，使得熱功率與電負荷平衡。由于核電廠是由反應堆供熱，因此核電廠的運行和火電廠相比有以下一些新的特點

7、：１）在火電廠中，可連續(xù)不斷地向鍋爐供燃料，而壓水堆核電廠的反應堆，卻只能對反應堆堆芯一次裝料，交定期停堆換料。因此在堆芯換新料后的初期，過剩反應性很大。為了補償過剩反應性，除采用控制棒外，還需要在冷卻劑中加入硼酸，并通過硼濃度變化來調(diào)節(jié)反應堆的反應速度。反應堆冷卻劑中含有硼酸后，就給一次回路系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的運行和控制帶來一定的復雜性。２）反應堆的堆芯內(nèi)，核燃料發(fā)生裂變反應放出核能的同時，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā)γ射線。由于裂變產(chǎn)物的積累，以及反應堆的堆內(nèi)構(gòu)件和壓力容器等因受中子的車輻照而活化，反應堆不管是在運行中或停閉后，都有很強的放射性，這就給電廠的運行和維修帶來了一定困難。３）反應堆在停閉后

8、，運行管路中積累起來的裂變碎片和β、γ衰變，將繼續(xù)使堆芯產(chǎn)生余熱。因此堆停閉后不能立刻停機冷卻，還必須把這部分余熱排放出去，否則會出現(xiàn)燃料元件因過熱而燒毀的危險；即使核電廠在長期停閉情況下，也必須繼續(xù)除去衰變熱；當核電廠發(fā)生停電，一回路管道破裂等重大事故時，事故電源、應急堆芯冷卻系統(tǒng)立即自動投入，做到在任何事故工況下，保證反應堆進行冷卻。４）核電廠在運行過程中，會產(chǎn)生氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物，對這些廢物必須遵守核安全規(guī)定進行妥善處理，以確保工作人員和居民的健康，而為電廠中這一問題不存在。５）與火電廠相比，核電廠的建設費用高，但燃料所占費用較為便宜一。為了提高核電廠的運行經(jīng)濟性，極為重要的是

9、維持高的發(fā)電設備利用率，為此，核電廠應在額定功率或盡可能在接過額定功率的工況下帶基本負荷連續(xù)運行，并盡可能縮短核電廠反應堆的停閉時間。 第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分 2-1 哪些設備屬于一次設備？哪些設備屬于二次設備？其功能是什么？ 答：通常把生產(chǎn)、變換、分配和使用電能的設備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。其中對一次設備和系統(tǒng)運行狀態(tài)進行測量、監(jiān)視和保護的設備稱為二次設備。如儀用互感器、測量表計，繼電保護及自動裝置等。其主要功能是起停機組，調(diào)整負荷和，切換設備和線路，監(jiān)視主要設備的運行狀態(tài)。 2-2 簡述300MW發(fā)電機組電氣接線的特點及主要設備功能。 答：1

10、）發(fā)電機與變壓器的連接采用發(fā)電機—變壓器單元接線； 2）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺高壓廠用變壓器，供給廠用電； 3）在發(fā)電機出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器； 4）在發(fā)電機出口側(cè)和中性點側(cè)，每組裝有電流互感器4個； 5）發(fā)電機中性點接有中性點接地變壓器； 6）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每組裝有電流互感器4個。 其主要設備如下：電抗器：限制短路電流；電流互感器：用來變換電流的特種變壓器；電壓互感器：將高壓轉(zhuǎn)換成低壓，供各種設備和儀表用，高壓熔斷器：進行短路保護；中性點接地變壓器：用來限制電容電流。 2-3 簡述600MW

11、發(fā)電機組電氣接線的特點及主要設備功能。 2-4 影響輸電電壓等級發(fā)展因素有哪些？ 答：1）長距離輸送電能； 2）大容量輸送電能； 3）節(jié)省基建投資和運行費用； 4）電力系統(tǒng)互聯(lián)。 2-5 簡述交流500kV變電站主接線形式及其特點。 答：目前，我國500kV變電所的主接線一般采用雙母線四分段帶專用旁路母線和3/2臺斷路器兩種接線方式。其中3/2臺斷路器接線具有以下特點：任一母線檢修或故障，均不致停電；任一斷路器檢修也不引起停電；甚至在兩組母線同時故障（或一組母線檢修另一組母線故障）的極端條件下，功率均能繼續(xù)輸送。一串中任何一臺斷路器退出或檢修時，這種運行方

12、式稱為不完整串運行，此時仍不影響任何一個元件的運行。這種接線運行方便，操作簡單，隔離開關只在檢修時作為隔離帶電設備用。 2-6 并聯(lián)高壓電抗器有哪些作用？抽能并聯(lián)高壓電抗器與并聯(lián)高壓電抗器有何異同？ 2-7 簡述6kV抽能系統(tǒng)的功能及其組成。 2-8 簡述串聯(lián)電容器補償?shù)墓δ芗捌潆姎饨泳€。 2-9 簡述高壓直流輸電的基本原理。 2-10 簡述換流站的電氣接線及主要設備的功能。 2-11 簡述高壓直流輸電的優(yōu)點和缺點各有哪些？ 答：優(yōu)點： 1）線路造價低，年電能損失小； 2）不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題； 3）限制短路電流。 4）調(diào)節(jié)快速，運行可靠；

13、 5）沒有電容充電電流。 6）節(jié)省線路走廊。 缺點： 1）換流裝置較昂貴； 2）消耗無功功率多； 3）產(chǎn)生諧波影響； 4）缺乏直流開關； 5）不能用變壓器來改變電壓等級。 2-12 簡述高壓直流輸電系統(tǒng)的主接線及其運行方式。 第三章 常用計算的基本理論和方法 3-1 研究導體和電氣設備的發(fā)熱有何意義？長期發(fā)熱和短時發(fā)熱各有何特點？ 答：電流將產(chǎn)生損耗，這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電器設備的溫度升高。發(fā)熱對電氣設備的影響：使絕緣材料性能降低；使金屬材料的機械強度下降；使導體接觸電阻增加。導體短路時，雖然持續(xù)時間不長，但短路電流很大

14、，發(fā)熱量仍然很多。這些熱量在適時間內(nèi)不容易散出，于是導體的溫度迅速升高。同時，導體還受到電動力超過允許值，將使導體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱和電動力是電氣設備運行中必須注意的問題。長期發(fā)熱是由正常工作電流產(chǎn)生的；短時發(fā)熱是由故障時的短路電流產(chǎn)生的。 3-2 為什么要規(guī)定導體和電氣設備的發(fā)熱允許溫度？短時發(fā)熱允許溫度和長期發(fā)熱允許溫度是否相同，為什么？ 答：導體連接部分和導體本身都存在電阻(產(chǎn)生功率損耗)；周圍金屬部分產(chǎn)生磁場,形成渦流和磁滯損耗；絕緣材料在電場作用下產(chǎn)生損耗，如：值的測量 載流導體的發(fā)熱：長期發(fā)熱：指正常工作電流引起的發(fā)熱 短時發(fā)熱：指短

15、路電流引起的發(fā)熱 一 發(fā)熱對絕緣的影響 絕緣材料在溫度和電場的作用下逐漸變化，變化的速度于使用的溫度有關； 二發(fā)熱對導體接觸部分的影響 溫度過高表面氧化電阻增大惡性循環(huán) 三發(fā)熱對機械強度的影響 溫度達到某一值退火機械強度設備變形 如： 長期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 300 長期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 200 3-3 導體長期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定的？提高允許電流應采取哪些措施？ 答：是根據(jù)導體的穩(wěn)定溫升確定的。為了載流量，宜采用電阻率小的材料，如鋁和鋁合金等；導體的形狀，在同樣截面積的條件下，圓形導體的表面積較小，而矩形和槽形的表面積則較大。導體的布置應

16、采用散熱效果最最佳的方式。 3-4 為什么要計算導體短時發(fā)熱最高溫度？如何計算？ 答：載流導體短路時發(fā)熱計算的目的在于確定短路時導體的最高溫度不應超過所規(guī)定導體短路時發(fā)熱允許溫度。當滿足這個條件時，則認為導體在短路時，是具有熱穩(wěn)定性的。 計算方法如下： 1）有已知的導體初始溫度θw；從相應的導體材料的曲線上查出Aw； 2）將Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah； 3）由Ah再從曲線上查得θh值。 3-5 等值時間的意義是什么等值時間法適用于什么情況？ 答：等值時間法由于計算簡單，并有一定精度，目前仍得到廣泛應用。但是曲線所示是根據(jù)容量為500MW以下的發(fā)電機，按

17、短路電流周期分量衰減曲線的平均值制作的，用于更大容量的發(fā)電機，勢必產(chǎn)生誤差。這時，最好采用其它方法。 3-6 用實用計算法和等值時間法計算短路電流周期分量熱效應，各有何特點？ 答：用實用計算法中的電流是短路穩(wěn)態(tài)電流，而等值時間法計算的電流是次暫態(tài)電流。 3-7 電動力對導體和電氣設備的運行有何影響？ 答：電氣設備在正常狀態(tài)下，由于流過導體的工作電流相對較小，相應的電動力較小，因而不易為人們所察覺。而在短路時，特別是短路沖擊電流流過時，電動力可達到很大的數(shù)值，當載流導體和電氣設備的機械強度不夠時，將會產(chǎn)生變形或損壞。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，必須研究短路沖擊電流產(chǎn)生的電動力的大小和特征，以便

18、選用適當強度的導體和電氣設備，保證足夠的動穩(wěn)定性。必要時也可采用限制短路電流的措施。 3-8 三相平行導體發(fā)生三相短路時最大電動力出現(xiàn)在哪一相上，試加以解釋。 答：三相平等導體發(fā)生三相短路時最大電動力出現(xiàn)在中間相B相上，因為三相短路時，B相沖擊電流最大。 3-9 導體的動態(tài)應力系數(shù)的含義是什么，在什么情況下，才考慮動態(tài)應力？ 答：動態(tài)應力系數(shù)β為動態(tài)應力與靜態(tài)應力的比值，導體發(fā)生振動時，在導體內(nèi)部會產(chǎn)生動態(tài)應力，對于動態(tài)應力的考慮，一般是采用修正靜態(tài)計算法，即在最大電動力Fmax上乘以動態(tài)應力系統(tǒng)數(shù)β，以求得實際動態(tài)過程中的動態(tài)應力的最大值。 3-10 大電流母線為什么常采用分相封閉

19、母線？分相封閉母線的外殼有何作用？ 答：大電流母線采用分相封閉母線是由于： 1）運行可靠性高，因母線置于外殼內(nèi)，能防止相間短路，且外殼多點接地，可保障人體接人體接觸時的安全。2）短路時母線相間電動力大大降低，由于外殼渦流的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場減弱，對減小短路時的電動力有明顯的效果；3）殼外磁場也因外殼電流的屏蔽作用而減弱，可較好改善母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱；4）安裝的維護工作量小。 3-11 怎樣才能減少大電流母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱？ 答：減小大電流母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱的措施： 1）加大鋼構(gòu)和導體間的距離，使布磁場強度減弱，因而可降低渦流和磁滯損耗； 2）斷開鋼構(gòu)回路，并加裝絕緣墊，消除環(huán)流

20、； 3）采用電磁屏蔽； 4）采用分相封閉母線。 3-12 設發(fā)電機容量為10萬kW，發(fā)電機回路最大持續(xù)工作電流Imax=6791A，最大負荷利用小時數(shù)Tmax = 5200h，三相導體水平布置，相間距離a = 0.70m，發(fā)電機出線上短路時間tk = 0.2s，短路電流 = 36.0kA，Itk/2 = 28.0kA，Itk = 24.0kA，周圍環(huán)境溫度+35℃。試選擇發(fā)電機引出導線。 第四章 電氣主接線 4-1 對電氣主接線的基本要求是什么？ 答：對電氣主接線的基本要求是：可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。 其中保證供電可靠

21、是電氣主接線最基本的要求。靈活性包括：操作、調(diào)度、擴建的方便性。經(jīng)濟性包括：節(jié)省一次投資，占地面積小，電能損耗少。 4-2 隔離開關與斷路器的區(qū)別何在？對它們的操作程序應遵循哪些重要原則？ 答：斷路器具有專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通和切斷電路的控制電器。而隔離開關沒有滅弧裝置，其開合電流極小，只能用來做設備停用后退出工作時斷開電路。 4-3 防止隔離開關誤操作通常采用哪些措施？ 答：為了防止隔離開關誤操作，除嚴格按照規(guī)章實行操作票制度外，還應在隔離開關和相應的斷路器之間加裝電磁閉鎖和機械閉鎖裝置或電腦鑰匙。 4-4 主母線和旁路母線各起什么作用？

22、設置專用旁路斷路器和以母聯(lián)斷路器或者分段斷路器兼作旁路斷路器，各有什么特點？檢修出線斷路器時，如何操作？ 答：主母線主要用來匯集電能和分配電能。旁路母線主要用與配電裝置檢修短路器時不致中斷回路而設計的。設置旁路短路器極大的提高了可靠性。而分段短路器兼旁路短路器的連接和母聯(lián)短路器兼旁路斷路器的接線，可以減少設備，節(jié)省投資。當出線和短路器需要檢修時，先合上旁路短路器，檢查旁路母線是否完好，如果旁路母線有故障，旁路斷路器在合上后會自動斷開，就不能使用旁路母線。如果旁路母線完好，旁路斷路器在合上就不會斷開，先合上出線的旁路隔離開關，然后斷開出線的斷路器，再斷開兩側(cè)的隔離開關，有旁路短路器代替斷路器

23、工作，便可對短路器進行檢修。 4-5 發(fā)電機-變壓器單元接線中，在發(fā)電機和雙繞作變壓器之間通常不裝設斷路器，有何利弊？ 答：發(fā)電機和雙繞組變壓器之間通常不裝設斷路器，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得在選擇出口斷路器時，受到制造條件或價格等原因造成的困難。但是，變壓器或者廠用變壓器發(fā)生故障時，除了跳主變壓器高壓側(cè)出口斷路器外，還需跳發(fā)電機磁場開關，若磁場開關拒跳，則會出現(xiàn)嚴重的后果，而當發(fā)電機定子繞組本身發(fā)生故障時，若變壓呂高壓側(cè)失靈跳閘，則造成發(fā)電機和主變壓器嚴重損壞。并且發(fā)電機一旦故障跳閘，機組將面臨廠用電中斷的威脅。 4-6 發(fā)電機與三繞組變壓器或自耦變壓器組成的單元接線中，為

24、什么機端必須裝設斷路器？ 答：為了在發(fā)電機停止工作時，還能保持和中壓電網(wǎng)之間的聯(lián)系，在變壓器的三側(cè)均應裝斷路器。 4-7 一臺半斷路器接線與雙母線帶旁路接線相比，各有何利弊？一臺半斷路器接線中的交叉布置有何意義？ 答：一臺半斷路器接線，運行的可靠性和靈活性很高，在檢修母線時不必用隔離開關進行大量的倒閘操作，并且調(diào)試和擴建也方便。但是其接線費用太高，只適用與超高電壓線路中。雙母線帶旁路母線中，用旁路母線替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不停電，適用于有多回出線又經(jīng)常需要檢修的中小型電廠中，但因其備用容量太大，耗資多，所以旁路設備在逐漸取消。一臺半斷路器接線中的交叉布置比非交叉接線具有更高

25、的運行可靠性，可減少特殊運行方式下事故擴大。 4-8 選擇主變壓器時應考慮哪些因素？其容量、臺數(shù)、型式應根據(jù)哪些原則來選擇？ 答：影響主變壓器選擇的因素主要有：容量、臺數(shù)、型式。其中單元接線時變壓器應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后=（發(fā)電機的額定容量－廠用容量－支配負荷的最小容量）70%。為了確保發(fā)電機電壓上的負荷供電可靠性，所接主變壓器一般不應小于兩臺，對于工業(yè)生產(chǎn)的余熱發(fā)電廠的中、小型電廠，可裝一臺主變壓器與電力系統(tǒng)構(gòu)成弱連接。除此之外，變電所主變壓器容量，一般應按5~10年規(guī)劃負荷來選擇。主變壓器型式可根據(jù)：1）相數(shù)決定，容量為300MW及以下機組單元連接的變壓器和330kV

26、及以下電力系統(tǒng)中，一般選擇三相變壓器，容量為60MW的機組單元連接的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器經(jīng)綜合考慮后，可采用單要組成三相變壓器組。2）繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)：最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，機組容量為200MW以上的發(fā)電廠采用發(fā)電機雙繞組變壓器單元接線，在110kV以上的發(fā)電廠采用直接接接系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場合，均可采用自耦變壓器。 4-9 電氣主接線中為什么要限制斷路電流？通常采用哪些方法？ 答：短路電流要比額定電流大的多，有可能超過電器設備的承載能力，將電氣設備燒毀，因此，必須限制短路電流，其中限制短路電流的方法有： 1）在發(fā)電廠和變電

27、所的6~10kV配電裝置中，加裝限流電抗器限制短路電流。a)在母線分段處設置母線電抗器，目的是發(fā)電機出口斷路器，變壓器低壓側(cè)斷路器，母聯(lián)斷路器等能按各自回路額定電流來選擇，不因短路電流過大而使容量升級；b)線路電抗器：主要用來限制電纜饋線回路短路電流；c)分裂電抗器。 2）采用低壓分裂繞組變壓器。當發(fā)電機容量越大時，采用低壓分裂繞組變壓器組成擴大單元接線以限制短路電流。 3）采用不同的主接線形式和運行方式。 4-10 為什么分裂電抗器具有正常運行時電抗小，而斷路時電抗大的特點？ 答：分裂電抗器在正常運行時兩分支負荷電流相等，在兩臂中通過大小相等，方向相反的電流，產(chǎn)生方向相反的磁通，其中

28、有X=X1-Xm=（1-f）X1且f=0.5得X=0.5X1，可見，在正常情況下，分裂電抗器每個臂的電抗僅為每臂自感電抗的1/4。而當某一分支短路時，Ｘ12=2(X1+Xm)=2X1(1+f)可見，當f=0.5時，X12=3XL，使分裂電抗器能有效的限制另一臂送來的短路電流。所以分裂電抗器具有正常運行時電抗小，而短路時電抗大的特點。 4-11 畫出一種單母線分段帶旁路母線的主接線形式，要求分段斷路器兼作旁路斷路器，并根據(jù)此種電氣主接線，說明檢修出線斷路器時的倒閘操作步驟？ 4-12 畫出一種雙母線帶旁路母線的主接線形式，要求母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器，并根據(jù)此種電氣主接線，說明檢

29、修出線斷路器時的倒閘操作步驟？ 4-13 設計電氣主接線時，應收集和分析的原始資料有哪些？ 答：對原始資料分析：（包括內(nèi)容如下） 1）本工程情況 發(fā)電廠類型（凝汽式火電廠、熱電廠、或者堤壩式、引水式、混合式等水電廠）；設計規(guī)劃容量（近期、遠景）；單機容量及臺數(shù)；最大負荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。 發(fā)電廠容量的確定是與國家經(jīng)濟發(fā)展計劃、電力負荷增長速度、系統(tǒng)規(guī)模和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及備用容量等因素有關。 發(fā)電廠裝機容量標志著電廠的規(guī)模和在電力系統(tǒng)中的地位與作用。最大單機容量代表國家電力工業(yè)和制造工業(yè)水平，在一定程度上反映國家先進程度和人民生活水準。 最大單機容量的選擇不宜大于系統(tǒng)總

30、容量的10％，以保證該機在檢修或事故情況下系統(tǒng)的供電可靠性。 我國目前把 5萬 kw以下機組稱為小機組； 5～ 20萬 kw稱為中型機組；20萬kw以上稱為大型機組。 在設計時，對形成中的電力系統(tǒng)，且負荷增長較快時，可優(yōu)先選用較為大型的機組。 發(fā)電廠運行方式及年利用小時數(shù)直接影響著主接線設計。 a)承擔基荷為主的發(fā)電廠，設備利用率高，一般年利用小時數(shù)在5000h以上；b)承擔腰荷者，設備利用小時數(shù)應在 3000～5000 h；c)承擔峰荷者，設備利用小時數(shù)在 3000h以下。對于核電廠或單機容量20萬kw以上的火電廠以及徑流式水電廠等應優(yōu)先擔任基荷，相應主接線需選用以供電可靠為中心

31、的接線形式。 水電廠是電力系統(tǒng)中最靈活的機動能源，啟、停方便，多承擔系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相任務。根據(jù)水能利用及庫容的狀態(tài)可酌情擔負基荷、腰荷和峰荷。因此，其主接線應以供電調(diào)度靈活為中心進行選擇接線形式。 2）電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（ 5～10年）； 發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用； 本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 按發(fā)電廠容量大小分類，我國目前把總?cè)萘吭?000MW及以上，單機容量在200 M W以上的發(fā)電廠稱為大型發(fā)電廠； 總?cè)萘吭?00～1000MW，單機容量在50～200MW的發(fā)電廠稱為中型發(fā)電廠；

32、 總?cè)萘吭?00MW以下，單機容量在50MW以下者稱為小型發(fā)電廠。 所建發(fā)電廠的容量與電力系統(tǒng)容量之比，若大于15％，則該廠就可認為是在系統(tǒng)中處于比較重要地位的電廠。 因為它的裝機容量已超過了電力系統(tǒng)的事故備用和檢修備用容量，一旦全廠停電，會影響系統(tǒng)供電的可靠性。因此，主接線的可靠性也應高一些，即應選擇可靠性較高的接線形式。 主變壓器和發(fā)電機中性點接地方式是一個綜合性問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連 續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾等。 一般我國對35 kV電壓以下電力系統(tǒng)采用中性點非直接

33、接地系統(tǒng)（中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)； 對 110 kV以上高壓電力系統(tǒng)，皆采用中性點直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)。 發(fā)電機中性點都采用非直接接地方式； 目前，廣泛采用的是經(jīng)消弧線圈接地方式或經(jīng)接地變壓器（亦稱配電變壓器）接地。 其二次側(cè)接入高電阻，不僅可以限制單相接地電流，亦可限制系統(tǒng)過電壓的幅值和陡度，以免引起鐵磁諧振過電壓。同時，還為接地保護提供了 信號電源，便于檢測，目前在大型機組中已普遍采用。 此外，有時為了防止過電壓，有些 機組還采取在中性點處加裝避雷器等措施。 3）負荷情況 負荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等

34、。 電力負荷在原始資料中雖已提供，但設計時尚應予以辨證地分析。因為負荷的發(fā)展和增 長速度受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。 如果設計時，只依據(jù)負荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負荷小了，就等于積壓資金；否則，電源不足，就影響其它工業(yè)的發(fā)展。 主接線設計的質(zhì)量，不僅在于當前是合理的，而應考慮5～10年內(nèi)質(zhì)量也應是好的。由工程概率和數(shù)理統(tǒng)計得知，負荷在一定階段內(nèi)的自然增長率是按指數(shù)規(guī)律變化的，即： L＝L0emx （2 - 7） 式中L0——初期負荷（MW）； X

35、—— 年數(shù)，一般按5～10年規(guī)劃考慮； m——年負荷增長率，由概率統(tǒng)計確定。 發(fā)電廠承擔的負荷應盡可能地使全部機組安全滿發(fā)，并按系統(tǒng)提出的運行方式，在機組間經(jīng)濟合理分布負荷，減少母線上電流流動，使電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定和保持電能質(zhì)量符合要求。 4）環(huán)境條件 當?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。 特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應予以重視。對重型設備的運輸條件亦應充分考慮。 5）設備制造情況 為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并

36、分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。 第五章 廠用電接線及設計 5-1 什么叫廠用電和廠用電率？ 答：發(fā)電機在啟動，運轉(zhuǎn)、停止，檢修過程中，有大量電動機手動機械設備，用以保證機組的主要設備和輸煤，碎煤，除塵及水處理的正常運行。這些電動機及全廠的運行，操作，實驗，檢修，照明用電設備等都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。廠用電耗量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分數(shù)，稱為廠用電率。 5-2 廠用電的作用和意義是什么？ 答：發(fā)電機在啟動、運轉(zhuǎn)、停機，檢修過程中，有大量電動機手動機械設備，用以保證機組的主要設備和輸煤，碎煤，除塵及水處理等的正常運行。降低廠用電率可以降低電能成本

37、，同時也相應地增大了對電力系統(tǒng)的供電量。 5-3 廠用電負荷分為哪幾類？為什么要進行分類？ 答：廠用電負荷，根據(jù)其用電設備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性可分為四類： ⑴ I類廠用負荷：凡是屬于短時停電會造成主輔設備損壞，危及人身安全，主機停用及影響大量出力的廠用設備； ⑵ II類廠用負荷：允許短時斷電，恢復供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的常用設備； ⑶ III類廠用負荷：較長時間停電，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)不方便的廠用負荷； ⑷ 事故保安負荷 ⑸ 交流不間斷供電負荷 5-4 對廠用電接線有哪些基本要求？ 答：對于廠用電接線的要求主要有： 1）各機組

38、的廠用電系統(tǒng)是獨立的； 2）全廠新公用負荷應分散接入不同機組的廠用母線； 3）充分考慮發(fā)電廠正常，事故，檢修啟動等運行方式下的供電要求，盡可能的使切換操作簡便，啟動電源能在短時間內(nèi)投入； 4）充分考慮電廠分期建設，連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別是要注意對公用負荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變和更換裝置。 5）200MW及以上的機組應設置足夠容量的交流事故保安電源。 5-5 廠用電接線的設計原則是什么？對廠用電壓等級的確定和廠用電源引接的依據(jù)是什么？ 答：廠用電的設計原則主要是： ⑴ 廠用電接線應保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運行。 ⑵ 接線應能靈

39、活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求。 ⑶ 廠用電源的對應供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電。 ⑷ 設計時還應適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術、新設備，使廠用電接線具有可行性和先進性。 ⑸ 在設計廠用電接線時，還應對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析和論證。 廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機的額定電壓，廠用電動機的電壓和廠用電，供電網(wǎng)絡等因素，相互配合，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后確定的。 5-6 在大容量發(fā)電廠中，要設啟動電源和事故保安電源，如何實現(xiàn)？ 答：啟動電源的設計： 1）從發(fā)電機電壓母線的不同分段上，通過廠用

40、備用變壓器引接。 2）從發(fā)電廠聯(lián)絡變壓器的低壓繞組引接，但應保證在機組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。 3）從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密，供電可靠的最低一級電壓的母線引接。 4）當經(jīng)濟技術合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器取得獨立的備用電源或啟動電源。 事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組，蓄電池以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫?。?00MW及以上機組還就由附近110kV及以上的變壓器工發(fā)電廠引入獨立可靠的專用線路作為事故備用保安電源。 5-7 火電廠廠用電接線為什么要按鍋爐分段？為提高廠用電系統(tǒng)供電可靠性，通常都采用那些措施

41、？ 答：為了保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠安全滿發(fā)，并滿足運行安全可靠靈活方便。所以采用按爐分段原則。為提高廠用電工作的可靠性，高壓廠用變壓器和啟動備用變壓器采用帶負荷高壓變壓器，以保證廠用電安全，經(jīng)濟的運行。 5-8 發(fā)電廠和變電站的自用電在接線上有何區(qū)別？ 答：發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)一般采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。廠用電源由相應的高壓廠用母線供電。而變電站的站用電源引接方式主要有：1）由變電站內(nèi)主變壓器第三繞組引接，站用變壓器高壓側(cè)要選用較大斷流容量的開關設備，否則要加限流電抗器。2）當站內(nèi)有較低母線時，一般由這類電壓母線上引接兩個站用電源。這種站用電源引接方

42、式經(jīng)濟性好和可靠性高的特點；3）500kV變電站的外接電源多由附近的發(fā)電廠或變電站的低壓母線引接。 5-9 何謂廠用電動機的自啟動？為什么要進行電動機自啟動校驗？如果廠用變壓器的容量小于自啟動電動機總?cè)萘繒r，應如何解決？ 答：廠用電系統(tǒng)運行的電動機，當突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機轉(zhuǎn)速就會下降，甚至會停止運行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動機失去電壓后，不與電源斷開，在很短時間內(nèi)，廠用電源恢復或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機惰行還未結(jié)束，又自動啟動恢復到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程稱為電動機自啟動。分為：⑴失壓自啟動；⑵空載自啟動；⑶帶負荷自啟動。若參加自啟動的電動機數(shù)目

43、多，容量大時，啟動電流過大，可能會使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡電壓下降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以及廠用電網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行，因此，必須進行電動機自啟動校驗。若不能滿足自啟動條件，應采用以下措施： ⑴ 限制參加自啟動的電動機數(shù)量。 ⑵ 機械負載轉(zhuǎn)矩為定值的重要設備的電動機，因它只能在接近額定電壓下啟動，也不應參加自啟動，可采用低電壓保護和自動重合閘裝置，即當廠用母線電壓低于臨界值時，把該設備從母線上斷開，而在母線電壓恢復后又自動投入。 ⑶對重要的廠用機械設備，應選用具有較高啟動轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動機與其配套。 ⑷在不得已的情況下，或增大廠用變壓器容量，或結(jié)合限制短路電流問題

44、一起考慮進適當減小廠用變壓器的阻抗值。 5-10 已知某火電廠廠用6kV備用變壓器容量為12.5MVA,Uk(%) = 8，要求同時自啟動電動機容量為11400kW，電動機啟動平均電流倍數(shù)為5，cosφ = 0.8，η = 0.90。試校驗該備用變壓器容量能否滿足自啟動要求。 解： 5-11 廠用母線失電的影響和應采取的措施？ 答：廠用母線的工作廠用電源由于某種故障而被切除，即母線的進線斷路器跳閘后，由于連接在母線上運行的電動機的定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不會立即變?yōu)榱?，電動機定子繞組將產(chǎn)生變頻電壓，即母線存在殘壓。殘壓的大小和頻率都隨時間而降低。電動機轉(zhuǎn)速下降的快慢主要決定于負荷和機械時間

45、常數(shù)，一般經(jīng)0.5S后轉(zhuǎn)速約降至額定轉(zhuǎn)速。若在此時間內(nèi)投入備用電源，一般情況下，電動機能迅速恢復到正常穩(wěn)定運行狀態(tài)。一般用電源的快捷切換，要求工作廠用電源切除后，在廠用母線殘壓于備用電源電壓之間的相角差未達到第一次反相之前合上備用電源，可保證備用電源合上時電動機的轉(zhuǎn)速下降尚少，且沖擊電流亦小。 5-12 廠用電源的各種切換方式及其優(yōu)缺點？ 答：廠用電源的切換，除按操作控制分為手動與自動外，還可按廠用系統(tǒng)的運行狀態(tài)，斷路器動作順序，廠用電源切換的速度等進行區(qū)分。按廠用電系統(tǒng)正常運行狀態(tài)廠用電源的切換分為正常切換和事故切換。按斷路器的運行順序廠用電源的切換分為并聯(lián)切換、斷電切換和同時切換。按廠

46、用電源的切換速度廠用電源的切換分為快速切換和慢速切換。 第六章 導體和電氣設備的原理和選擇 6-1 什么是驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間tk以及電氣設備的開斷計算時間tbr？ 答：演算熱穩(wěn)定的短路計算時間tk為繼電保護動作時間tpr和相應斷路器的全開斷時間tbr之和，而tbr是指斷路器分斷脈沖傳送到斷路器操作機構(gòu)的跳閘線圈時起，到各種觸頭分離后的電弧完全熄滅位置的時間段。 6-2 開關電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過程與那些因素有關？ 答：電弧是導電的，電弧之所以能形成導電通道，是因為電弧柱中出現(xiàn)了大量的自由電子的緣故。電弧形成過程：⑴電極發(fā)射大量自由電子：熱電子+強電場發(fā)射；⑵弧柱區(qū)的氣

47、體游離，產(chǎn)生大量的電子和離子：碰撞游離+熱游離。電弧的熄滅關鍵是去游離的作用，去游離方式有２種：復合：正負離子相互吸引，彼此中和；擴散：弧柱中的帶電質(zhì)點由于熱運行逸出弧柱外。開關電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過程與以下因素有關：⑴電弧溫度；⑵電場強度；⑶氣體介質(zhì)的壓力；⑷介質(zhì)特性；⑸電極材料。 6-3 開關電器中常用的滅弧方法有那些？ 答：有以下幾種滅弧方式： 1）利用滅弧介質(zhì)，如采用SF6氣體；2）采用特殊金屬材料作滅弧觸頭；3）利用氣體或油吹動電弧，吹弧使帶電離子擴散和強烈地冷卻面復合；4）采用多段口熄弧；5）提高斷路器觸頭的分離速度，迅速拉長電弧，可使弧隙的電場強度驟降，同時使電弧的表面突然

48、增大，有利于電弧的冷卻和帶電質(zhì)點向周圍介質(zhì)中擴散和離子復合。 6-4 什么叫介質(zhì)強度恢復過程？什么叫電壓恢復過程？它與那些因素有關？ 答：弧隙介質(zhì)強度恢復過程是指電弧電流過零時電弧熄滅，而弧隙的絕緣能力要經(jīng)過一定的時間恢復到絕緣的正常狀態(tài)的過程為弧隙介質(zhì)強度的恢復過程。 弧隙介質(zhì)強度主要由斷路器滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧介質(zhì)的性質(zhì)所決定，隨斷路器形式而異。 弧隙電壓恢復過程是指電弧電流自然過零后，電源施加于弧隙的電壓，將從不大的電弧熄滅電壓逐漸增長，一直恢復到電源電壓的過程，這一過程中的弧隙電壓稱為恢復電壓。電壓恢復過程主要取決于系統(tǒng)電路的參數(shù)，即線路參數(shù)、負荷性質(zhì)等，可能是周期性的或非周期

49、性的變化過程。 6-5 電流互感器常用的二次接線中，為什么不將三角形接線用于測量表計？ 答：計量用電流互感器接線方式的選擇，與電網(wǎng)中性點的接地方式有關，當為非有效接地系統(tǒng)時，應采用兩相電流互感器，當為有效接地系統(tǒng)時，應采用三相電流互感器，一般地，作為計費用的電能計量裝置的電流互感器應接成分相接線（即采用二相四線或三相六線的接線方式），作為非計費用的電能計量裝置的電流互感器可采用二相三線或三相的接線方式， 6-6 為提高電流互感器容量，能否采用同型號的兩個互感器在二次側(cè)串聯(lián)或并聯(lián)使用？ 答：可以將電流互感器串聯(lián)使用，提高二次側(cè)的容量，但是要求兩個電流互感器型號相同。因為電流互感器的變比是

50、一次電流與二次電流之比。兩個二次繞組串聯(lián)后，二次電路內(nèi)的額定電流不變，一次電路內(nèi)的額定電流也沒有變，故其變比也保持不變。二次繞組串聯(lián)后，因匝數(shù)增加一倍，感應電勢也增加一倍，互感器的容量增加了一倍。也即每一個二次繞只承擔二次負荷的一半，從而誤差也就減小，容易滿足準確度的要求。在工程實際中若要擴大電流互感器的容量，可采用二次繞組串聯(lián)的接線方式。 不能將電流互感器并聯(lián)使用。 6-7 電壓互感器一次繞組及二次繞組的接地各有何作用？接地方式有何差異？ 答：電壓互感器一次繞組直接與電力系統(tǒng)高壓連接，如果在運行中電壓互感器的絕緣損壞，高電壓就會竄入二次回路，將危及設備和人身的安全。所以電壓互感器二次繞

51、組要有一端牢固接地。 6-8 電流互感器的誤差與那些因素有關？ 答：電流互感器的電流誤差fi及相位差δi決定于互感器鐵心及二次繞組的結(jié)構(gòu)，同時又與互感器運行狀態(tài)（二次負荷Z2L及運行鐵心的磁導率μ值）有關。 6-9 運行中為什么不允許電流互感器二次回路開路？ 答：需要強調(diào)的是電流互感器在運行時，二次繞組嚴禁開路。二次繞組開路時，電流互感器由正常工作狀態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)，I2=0，勵磁磁動勢由正常為數(shù)甚小的10N1驟增為11N1，鐵心中的磁通波形呈現(xiàn)嚴重飽和和平頂波，因此，二次繞組將在磁能過零時，感應產(chǎn)生很高的尖頂電動勢，其值可達數(shù)千伏甚至上萬伏（與Ki及Ii大小有關），危及工作人員的安全和

52、儀表、繼電器的絕緣。由于磁感應強度劇增，會引起鐵心和繞組過熱。此外，在鐵心中還會產(chǎn)生剩磁，使互感器準確級下降。 6-10 三相三柱式電壓互感器為什么不能測量相對地電壓？ 答：為了監(jiān)視系統(tǒng)各相對地絕緣情況，就必須測量各相的對地電壓，并且應使互感器一次側(cè)中性點接地，但是，由于普通三相三柱式電壓互感器一般為Y，yn型接線，它不允許一次側(cè)中性點接地，故無法測量對地電壓．假使這種裝置接在小電流接地系統(tǒng)中，互感器接成YN,yn型，既把電壓互感器中性點接地，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，將有零序磁通在鐵芯中出現(xiàn)．由于鐵芯是三相三柱的，同方向的零序磁通不能在鐵芯內(nèi)形成閉和回路，只能通過空氣或油閉合，使磁阻變得很大

53、，因而零序電流將增加很多，這可能使互感器的線圈過熱而被燒毀．所以，普通三相三柱式電壓互感器不能作絕緣監(jiān)視用，而作絕緣監(jiān)視用的電壓互感器只能是三相五柱式電壓互感器(JSJW)或三臺單相互感器接成YN,yn型接線． 6-11 運行中為什么不允許電壓互感器二次回路短路？ 答：當電壓互感器二次側(cè)發(fā)電短路時，由于回路中電阻R和剩余的電抗XL-XC均很小，短路電流可達到額定電流的幾十倍，此電流將產(chǎn)生很高的共振過電壓，為此在LL上關聯(lián)放電間隙EE，用以保護。此外由于電容式電壓互感器系由電容（C1C2）和非線性電抗所構(gòu)成，當受到二次側(cè)短路或斷開等沖擊時，由于非線性電抗的飽和，可能激發(fā)產(chǎn)生某次諧波鐵磁諧振過

54、電壓，為了擬制諧振的產(chǎn)生，常在互感器二次側(cè)接入D。 6-12 在發(fā)電廠中，電壓互感器的配置原則有那些？ 答：1）母線；2）線路；3）發(fā)電機；4）變壓器 6-13 如圖6-14所示接線，設25MW發(fā)電機（UN=10.5kV，IN=1718A），回路裝有儀表：電流表3只，有功功率表、無功功率表、有功電能表、無功電能表、電壓表及頻率表各1只，互感器距控制室的距離為60m。試選擇該回路中供測量表計用的電流互感器4及電壓互感器13。 解： 6-14 選擇10kV配電裝置的出線斷路器及出線電抗器。設系統(tǒng)容量為150MVA，歸算至10kV母線上的電源短路總電抗X?*Σ=0.14（基準容量Sd＝10

55、0MVA），出線最大負荷為560A，出線保護動作時間tpr＝1s。 解：假設選擇斷路器為SN10-10I INbr=16kA，全分閘時間tbr=0.1s， 基準容量Sd＝100MVA Ud＝10.5kV，Id=5.5kA 選擇4％的電抗NKL-10-600-4，參數(shù)如下： 計算如下： 3）電壓損失和殘壓校驗： 電抗標么值： 短路計算時間：，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值，。 電壓損失和殘壓分別為： 4）動、熱穩(wěn)定校驗。 可見，電壓損失、殘壓、動熱穩(wěn)定均滿足要求。 6-15 按經(jīng)濟電流密度選擇的導體，為何還必須按長期發(fā)熱允許電流進行

56、校驗？配電裝置的匯流母線，為何不按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面？ 答：略 6-16 設發(fā)電機容量為25MW，最大負荷利用小時數(shù)Tmax＝6000h，三相導體水平布置，相間距離a＝0.35m，發(fā)電機出線上短路時間tk＝0.2s，短路電流=27.2kA，=21.9kA，=19.2kA。周圍環(huán)境溫度+40C。試選擇發(fā)電機引出導體。 解： 1）按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面。 查圖6-17曲線2，得：，則： 選擇10010mm2的三條矩形導體水平布置,允許電流，集膚效應截面積為3000mm2。當環(huán)境溫度為時： 2）熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度： 查表6－9，得熱穩(wěn)定系數(shù)，則滿足短

57、路時發(fā)熱的最小導體截面為： 發(fā)電機出口短路待會，非周期分量等值時間T取0.2s 滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動穩(wěn)定校驗。導體自振頻率由以下求得： 可不計母線共振影響。取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數(shù)，則 母線相間應力計算如下： 母線同相條間作用應力計算如下： ，， ， 則： 臨界跨距（每相三條鋁導體）及條間襯墊最大跨距分別為： 所選襯墊跨距應小于及。 6-17 選擇100MW發(fā)電機和變壓器之間母線橋的導體。已知發(fā)電機回路最大持續(xù)工作電流Imax＝6791A，Tmax＝5200h，連接母線三相水平布置，相間距離a＝0.7m，最高

58、溫度+35C，母線短路電流=36kA，短路熱效應Qk=421.1(kA)2?s。 解：1）按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面。 ， 查圖6-17曲線2，得：，則： 選擇的雙槽形導體水平布置,導體截面積9760mm2允許電流，集膚效應系數(shù)。當環(huán)境溫度為時： 2）熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度： 查表6-9，得熱穩(wěn)定系數(shù)，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為： 已知： 滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動穩(wěn)定校驗。導體自振頻率由以下求得： 取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數(shù)，則 母線相間應力計算如下： 第七章 配電裝置 7-1 對配電裝置的基本要求是什么？

59、答：對配電裝置的基本要求是：1）保證運行可靠；2)便于操作、巡視和檢修；3）保證工作人員的安全；4）力求提高經(jīng)濟性；5）具有擴建的可能。 7-2 試述最小安全凈距的定義及其分類。 答：最小安全凈距是指在這一距離下，無論在正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)、外過電壓時，都不使空氣氣隙被擊穿，對于敞露在空氣中的屋內(nèi)、外配電裝置中有關部分之間的最小安全凈距分為A、B、C、D、E五類。 7-3 試述配電裝置的類型及其特點。 答：配電裝置按電氣設備裝設地點不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋個配電裝置；按其組裝方式，可分為裝配式和成套式。 屋內(nèi)配電裝置的特點：1）由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較小

60、；2）維修、巡視和操作在室內(nèi)進行，可減少維護工作量，不受氣候影響；3）外界污穢空氣對電氣設備影響較小，可減少維護工作量；房屋建設投資較大，建設周期長，但可采用價格較低的戶內(nèi)設備。 屋外配電裝置的特點：1）土建工作量和費用較小，建設周期短；2）與屋內(nèi)配電裝置相比，擴建比較方便；3）想念設備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；4）與屋內(nèi)配電裝置相比，占地面積積大；5）受外界環(huán)境影響，設備運行條件較差，需加強絕緣；6）不良氣候?qū)υO備維修和操作影響大。 成套配電裝置的特點：1）電氣設備封閉可半封閉的金屬中，相間和對地距離可縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，上地面積??；2）所有設備已在工廠組裝成一體；3）運行可靠性高，維護方

61、便；4）耗用鋼材較多，造價較高。 7-4 簡述配電裝置的設計原則和設計要求。 答：配電裝置的設計原則是配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術經(jīng)濟政策，遵循有關規(guī)程、規(guī)范及技術規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)、自然環(huán)境特點和運行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設備，積極慎重地采用新布置、新設備、新材料和新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新，做到技術先進、經(jīng)濟合理、運行可靠和維護方便。 發(fā)電廠和變電站的配電裝置形式選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術經(jīng)濟比較予以確定。在確定配電裝置形式時必須滿足下述要求：節(jié)約用地；運行安全和操作巡視方便

62、；便于檢修和安裝；節(jié)約材料，降低造價。 配電裝置的設計要求：1）滿足安全凈距的要求；2）施工、運行和檢修的要求；3）噪聲的允許標準及限制措施；4）靜電感應的場強水平和限制措施；5）電暈無線電干擾和控制。 7-5 何謂配電裝置的配置圖、平面圖和斷面圖？ 答：電氣工程中常用配電裝置圖、平面圖和斷面圖來描述配電裝置的結(jié)構(gòu)、設備布置和安裝情況。 配置圖是一種示意圖，用來表示進線、出線、斷路器、互感器、避雷器等合理分配與各層、各間隔中的情況，并表示出導線和電氣設備在各個間隔的輪廓，但不要求按比例尺給出。通過配置圖可以了解和分析配電裝置方案，統(tǒng)計所用的主要電氣設備。 平面圖是按比例畫出房屋及其間

63、隔、通道和出口等處的平面輪廓，平面上間隔只是為了確定間隔數(shù)及排列，故可不表示所裝電氣設備。 斷面圖是用來表明所取斷面的間隔中各種設備的具體空間位置、安裝和相互連接的結(jié)構(gòu)圖。斷面圖與應按比例繪制。 7-6 如何區(qū)別屋外中型、高型和半高型配電裝置？它們的特點和應用范圍是什么？ 答：根據(jù)電氣設備和母線布置高度，屋外配電裝置可分為中型配電裝置，高型配電裝置和半高型配電裝置。 1）中型配電裝置。中型配電裝置是將所有電器設備都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度基礎上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面上安全活動；母線所在的水平面稍高于電氣設備所在的水平面，母線和電氣設備不能上、下重

64、疊布置。中型配電裝置布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠、施工和維護方便，造價較省，并有多年運行經(jīng)驗，其缺點是占地面積大。 2）高型配電裝置。高型配電裝置是將一組母線幾個隔離開關與另一組母線上幾個隔離開關上下重疊布置的配電裝置，可以節(jié)省占地面積百分之五十左右，但耗用鋼材較多，造價較高，操作維護條件差。 3）半高型配電裝置。半高型配電裝置是將母線至于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關上下重疊布置，其占地面積比普通中型減少30％。半高型配電裝置介于高型和中型之間，具有兩者優(yōu)點。除母線隔離開關外，其余部分與中型布置基本相同，其維護仍較方便。 7-7 氣體全封閉組合電器由哪些元件組成？與其他類型配電裝置相比，有何特點？ 答：它由斷路器、隔離開關、快速或慢速接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線和出線套管等設備，按電氣主接線的要求依次連接，組合成一個整體，并且全部分封閉于接地金屬外殼中，殼內(nèi)充滿一定壓力SF6氣體，作為絕緣和滅弧介質(zhì)。它的特點是占地面積小，占用空間小，運行可靠性高，維護工作量小，檢修周期長，不受外界環(huán)境條件的影響，無靜電和電暈干擾，噪聲水平低，抗震性能好，適應性強。 7-8 簡述發(fā)電機引出線裝置的分類及其應用范圍。 7-9 對發(fā)電廠中各種電氣設施的布置有哪些基本要求？ 第 22 頁 共 22 頁