第第15頁共15頁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？線路，監視主要設備的運行狀態。300MW發電機組電氣接線的特點及主要設備功能。答：1）—在主變壓器低壓側引接一臺高壓廠用變壓器，供給廠用電；在發電機出口側，通過高壓熔斷器接有三組電壓互感器和一組避雷器；在發電機出口側和中性點側，每組裝有電流互感器4個；發電機中性點接有中性點接地變壓器；高壓廠用變壓器高壓側，每組裝有電流互感器4個。電壓互感器：將高壓轉換成低壓，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。600MW發電機組電氣接線的特點及主要設備功能。答：1）長距離輸送電能；大容量輸送電能；節省基建投資和運行費用；電力系統互聯。500kV變電站主接線形式及其特點。500kV3/2臺斷3/2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，功率均能繼續輸送。一串中任何一臺斷路器退出或檢修時，這種運行方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。并聯高壓電抗器有哪些作用？抽能并聯高壓電抗器與并聯高壓電抗器有何異同？6kV抽能系統的功能及其組成。簡述串聯電容器補償的功能及其電氣接線。簡述高壓直流輸電的基本原理。簡述換流站的電氣接線及主要設備的功能。簡述高壓直流輸電的優點和缺點各有哪些？答：優點：線路造價低，年電能損失小；不存在系統穩定問題；限制短路電流。調節快速，運行可靠；沒有電容充電電流。缺點：換流裝置較昂貴；消耗無功功率多；產生諧波影響；缺乏直流開關；不能用變壓器來改變電壓等級。簡述高壓直流輸電系統的主接線及其運行方式。第一章導體的發熱和電動力研究導體和電氣設備的發熱有何意義？長期發熱和短時發熱各有何特點？答：電流將產生損耗，這些損耗都將轉變成熱量使電器設備的溫度升高。發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，發熱和電動力是電氣設備運行中必須注意的問題。長期發熱是由正常工作電流產生的；短時發熱是由故障時的短路電流產生的。為什么要規定導體和電氣設備的發熱允許溫度？短時發熱允許溫度和長期發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(產生功率損耗)；周圍金屬部分產生磁場,磁滯損耗；絕緣材料在電場作用下產生損耗，如：tg值的測量載流導體的發熱：長期發熱：指正常工作電流引起的發熱短時發熱：指短路電流引起的發熱一發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；二發熱對導體接觸部分的影響溫度過高表面氧化電阻增大I2R惡性循環三發熱對機械強度的影響Cu長期發熱700C短期發熱3000CCu長期發熱700C短期發熱3000CAl長期發熱700C短期發熱2000C導體長期發熱允許電流是根據什么確定的？提高允許電流應采取哪些措施？較大。導體的布置應采用散熱效果最最佳的方式。為什么要計算導體短時發熱最高溫度？如何計算？答：載流導體短路時發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定導體短路時發熱允許溫度。當滿足這個條件時，則認為導體在短路時，是具有熱穩定性的。計算方法如下：1）有已知的導體初始溫度θ1w

；從相應的導體材料的曲線上查出 ；AwAh將Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出A；hh由Ah再從曲線上查得θh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容量為500MW量的發電機，勢必產生誤差。這時，最好采用其它方法。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態電流，而等值時間法計算的電流是次暫態電流。電動力對導體和電氣設備的運行有何影響？足夠的動穩定性。必要時也可采用限制短路電流的措施。三相平行導體發生三相短路時最大電動力出現在哪一相上，試加以解釋。答：三相平等導體發生三相短路時最大電動力出現在中間相B相沖擊電流最大。導體的動態應力系數的含義是什么，在什么情況下，才考慮動態應力？答：動態應力系數β為動態應力與靜態應力的比值，導體發生振動時，在導體內部會產生動態應力，對于動態應力的考慮，一般是采用修正靜態計算法，即在最大電動力Fmax動態應力系統數β，以求得實際動態過程中的動態應力的最大值。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，能防止相間短路，且外殼多點接地，可保障人體接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，使殼內的安裝的維護工作量小。答：減小大電流母線附近的鋼構發熱的措施：加大鋼構和導體間的距離，使布磁場強度減弱，因而可降低渦流和磁滯損耗；斷開鋼構回路，并加裝絕緣墊，消除環流；采用電磁屏蔽；采用分相封閉母線。設發電機容量為10萬發電機回路最大持續工作電流最大負荷利用小時數Tmax=三相導體水平布置相間距離a=發電機出線上短路時間tk=0.2s，短路電流I =36.0kA，Itk/2=28.0kA，Itk=24.0kA，周圍環境溫+35℃。試選擇發電機引出導線。第二章導體的發熱和電動力研究導體和電氣設備的發熱有何意義？長期發熱和短時發熱各有何特點？答：電流將產生損耗，這些損耗都將轉變成熱量使電器設備的溫度升高。發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，發熱和電動力是電氣設備運行中必須注意的問題。長期發熱是由正常工作電流產生的；短時發熱是由故障時的短路電流產生的。為什么要規定導體和電氣設備的發熱允許溫度？短時發熱允許溫度和長期發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(產生功率損耗)；周圍金屬部分產生磁場,形成渦流和磁滯損耗；絕緣材料在電場作用下產生損耗，如：tg值的測量載流導體的發熱：長期發熱：指正常工作電流引起的發熱短時發熱：指短路電流引起的發熱一發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；二發熱對導體接觸部分的影響溫度過高表面氧化電阻增大I2R三發熱對機械強度的影響Cu長期發熱700C短期發熱3000CCu長期發熱700C短期發熱3000CAl長期發熱700C短期發熱2000C導體長期發熱允許電流是根據什么確定的？提高允許電流應采取哪些措施？較大。導體的布置應采用散熱效果最最佳的方式。為什么要計算導體短時發熱最高溫度？如何計算？答：載流導體短路時發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定導體短路時發熱允許溫度。當滿足這個條件時，則認為導體在短路時，是具有熱穩定性的。計算方法如下：1）有已知的導體初始溫度θ1w

；從相應的導體材料的曲線上查出 ；AwAh將Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出A；hh由Ah再從曲線上查得θh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容量為500MW量的發電機，勢必產生誤差。這時，最好采用其它方法。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態電流，而等值時間法計算的電流是次暫態電流。電動力對導體和電氣設備的運行有何影響？足夠的動穩定性。必要時也可采用限制短路電流的措施。三相平行導體發生三相短路時最大電動力出現在哪一相上，試加以解釋。答：三相平等導體發生三相短路時最大電動力出現在中間相B相上，因為三相短路時，B相沖擊電流最大。導體的動態應力系數的含義是什么，在什么情況下，才考慮動態應力？答：動態應力系數β為動態應力與靜態應力的比值，導體發生振動時，在導體內部會產生動態應力，對于動態應力的考慮，一般是采用修正靜態計算法，即在最大電動力Fmax上乘以動態應力系統數β，以求得實際動態過程中的動態應力的最大值。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，能防止相間短路，且外殼多點接地，可保障人體接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，使殼內的安裝的維護工作量小。答：減小大電流母線附近的鋼構發熱的措施：加大鋼構和導體間的距離，使布磁場強度減弱，因而可降低渦流和磁滯損耗；斷開鋼構回路，并加裝絕緣墊，消除環流；采用電磁屏蔽；采用分相封閉母線。kmax設發電機容量為10萬發電機回路最大持續工作電流I 最大負荷利用小時數Tmax=三相導體水平布置相間距離a=發電機出線上短路時間t=0.2s，kmaxtk/2 短路電流I =36.0kA，I =28.0kA，I =24.0kA，周圍環境溫+35℃。試選擇發電機引出tk/2 第三章廠用電什么叫廠用電和廠用電率？廠全部發電量的百分數，稱為廠用電率。廠用電的作用和意義是什么？同時也相應地增大了對電力系統的供電量。廠用電負荷分為哪幾類？為什么要進行分類？答：廠用電負荷，根據其用電設備在生產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：⑴I響大量出力的廠用設備；⑵II類廠用負荷：允許短時斷電，恢復供電后，不致造成生產紊亂的常用設備；⑶III類廠用負荷：較長時間停電，不會直接影響生產，僅造成生產不方便的廠用負荷；⑷事故保安負荷⑸交流不間斷供電負荷1）各機組的廠用電系統是獨立的；全廠新公用負荷應分散接入不同機組的廠用母線；簡便，啟動電源能在短時間內投入；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。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供電，使發電廠主機安全運行。⑵接線應能靈活地適應正常、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。用電接線具有可行性和先進性。和廠用電接線形式等問題進行分析和論證。素，相互配合，經技術經濟比較后確定的。答：啟動電源的設計：1）從發電機電壓母線的不同分段上，通過廠用備用變壓器引接。源容量。從與電力系統聯系緊密，供電可靠的最低一級電壓的母線引接。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電機組，蓄電池以及逆變器將直流變為交流事故保安電源。對300MW110kV及以上的變壓器工發電廠引入獨立可靠的專用線路作為事故備用保安電源。那些措施？負荷高壓變壓器，以保證廠用電安全，經濟的運行。發電廠和變電站的自用電在接線上有何區別？答：發電廠廠用電系統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由變電站內主變壓器第三繞組引接，站用變壓器高壓側要選用較大斷流容量的開關設備，否則要加限流2）變電站的外接電源多由附近的發電廠或變電站的低壓母線引接。小于自啟動電動機總容量時，應如何解決？甚至會停止運行，這一轉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，廠用電源恢復或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機惰行還未結束，又自動啟動恢復到穩定狀態運行，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目多，容量大時，啟動電流過大，可能會使廠用母線及廠用電網絡電壓下降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以及廠用電網⑴限制參加自啟動的電動機數量。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矩和允許過載倍數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，或結合限制短路電流問題一起考慮進適當減小廠用變壓器的阻抗值。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子電流都不會立即變為零，電動機定子繞組將產生變頻電壓，即母線存在殘壓。殘壓的大小和頻率都隨時間而降低。電動機轉速下降的快慢主要0.5S一般情況下，電動機能迅速恢復到正常穩定運行狀態。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速下降尚少，且沖擊電流亦小。廠用電源的各種切換方式及其優缺點？時切換。按廠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。第四章 導體和電氣設備的原理與選擇tktbr？答：演算熱穩定的短路計算時間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。開關電器中電弧產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了大量的自由電子+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：弧柱中的帶電質點由于熱運行逸出弧柱外。開關電器中電弧產生與熄滅過程與以下因素有關：⑴電弧溫度；⑵電場強度；⑶氣體介質的壓力；⑷介質特性；⑸電極材料。答：有以下幾種滅弧方式：1）利用滅弧介質，如采用SF6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增大，有利于電弧的冷卻和帶電質點向周圍介質中擴散和離子復合。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？為計費用的電能計量裝置的電流互感器應接成分相接線（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，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串聯或并聯使用？因為電流互感器的變比是一次電流與二次電流之比。兩個二次繞組串聯后，二次電路內的額定電流不變，一次電路內的額定電流也沒有變，故其變比也保持不變。二次繞組串聯后，因匝數增加一倍，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的接線方式。不能將電流互感器并聯使用。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？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組要有一端牢固接地。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10N1驟增為與Ki及Ii大小有關，危及工作人員的安全和儀表、繼電運行中為什么不允許電壓互感器二次回路短路？R和剩余的電抗XL-XCLL上關聯放電間隙EE，用以保護。此外由于電容式電壓互感器系由電容次側短路或斷開等沖擊時，由于非線性電抗的飽和，可能激發產生某次諧波鐵磁諧振過電壓，為了擬制諧振的產生，常在互感器二次側接入D。選擇10kV配電裝置的出線斷路器及出線電抗器150M10kV母線上的電源短路總電抗X?Σ=0.14（基準容量d＝100MA，出線最大負荷為560tpr＝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S

＝10.5kV，I=5.5kAdx(%)(Id

d dx' )INUd100%(5.50.14)60010500100%2.33%L tNbr

IUd N

16 550010000選擇4％的電抗NKL-10-600-4，參數如下：x(%)4% iL

38.28kA I2t342(kA)2s計算如下：t電壓損失和殘壓校驗：IU

550010000電抗標么值：x*L

x(%) d L IUN d

0.04 60010500x x x

0.140.3490.489短路計算時間：tk

t tpr

10.11.1s，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值，I"I 9.9kA,I 9.35kA。0.55 1.1電壓損失和殘壓分別為：U(%)xL

I(%) IN

sin0.045600.62.24%5%600U (%)xre

(%)I"IN

0.0412.180.7%60%~70%0.6動、熱穩定校驗。I"210I2 I

12.129.929.352kQ t/2 tktkk 12

1.130.42(kA)2s342(kA)2s12i Ksh sh

2I"2.5512.130.86(kA)38.28(kA)可見，電壓損失、殘壓、動熱穩定均滿足要求。匯流母線，為何不按經濟電流密度選擇導體截面？答：略max設發電機容量為25MW，最大負荷利用小時數T ＝6000h，三相導體水平布置，相maxk間距離a＝0.35m，發電機出線上短路時間t＝0.2s，短路電流I=27.2kAIkt/2k

=21.9kA，I =19.2kA+40oC。試選擇發電機引出導體。tk解：按經濟電流密度選擇導線截面。310.50.81.05P 1.05310.50.8NNcosmax

1804(N6-172J0.68A/mm2

1804

2653(mm2)IJ J 0.68I選擇100×10mm2的三條矩形導體水平布允許電流I 3284A集膚效應K 1.7alf截面積為3000mm2。當環境溫度為40C時：Ial40

K

al25C

32840.8163284(I

max

1804A)7070407025I2

180420

al

0

maxI2

40(7040) 54C16812al0查表6－9，得熱穩定系數C93，則滿足短路時發熱的最小導體截面為：Q Q Qk p npI"210I2 I2k Q t/2 t tk p 12

27.2221.9219.22 0.226.47(kA)2s12發電機出口短路待會，非周期分量等值時間T取0.2sQ TI"20.227.22148.0(kA)2snpQ Q Qk p QKQKk f

148.0174.47(kA)2s174.471061.7 185(mm2)174.471061.7min C 93滿足熱穩定要求。動穩定校驗。導體自振頻率由以下求得：mhbw0.10.0127002.7kg/mbh2 0.01J 0.83106(m412 12NfL2EJm3.56 7NfL2EJm3.56 710100.831062.71

522(Hz)155Hz可不計母線共振影響。取發電機出口短路時，沖擊系數K0.9，則i 2I"2.69sh母線相間應力計算如下：f 1.73107i2ph

/a1.73107731702/0.352646(N/m)bh2W 0.50.010.1250106(m3)2bh2f L ph

264612 5.292106(Pa)ph 1050106母線同相條間作用應力計算如下：b10

0.1，b 10

0.091，b

30

0.273h 100 bh 10100 bh 110K 0.45K 0.6 則：12 13f 8(Kb 12

K )109i213

/b80.450.6109731702/0.014497(Pa) 臨Lcr

（每相三條鋁導體1197）及條間襯墊最大跨距Lbmax

分別為：L b4h/fcr 2h( 2h( )/fal ph b

11970.1/44970.822(m)225.2)106/4497

0.54(m)bmax所選襯墊跨距應小于Lcr

及L 。bmaxmax 選擇100MWI＝6791A，T＝5200h，連接母線三相水平布置，相間距離a＝0.7m，最高溫度+35oC，母I=36kAQk=421.1(kA)2smax 解：1）按經濟電流密度選擇導線截面。Imax

6791A，Tmax

5200h

I 67916-172J0.78A/mm2

max 8706(mm2)J J 0.78選擇h225mm,b105mm,C12.5mm,r16mm的雙槽形導體水平布置,導體截面積C允許電流I 10150A，集膚效應系數K 1.285。當環境溫度為35 時：C70357070357025Ial35

K

a