發電廠電氣局部第四版課后習D第2頁共38頁第一章能源和發電答：第一、機械能。它包括固體一流第二、熱能。它是有構成物體的微觀原子及分子振動與運行的動能，其宏觀表現為溫度的上下，反映了物體原子及分子第三、化學能。它是物質結構能的一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、天然氣等燃料中最第四、輻射能。它是物質以電磁波形式發射的能量。如地球外表所接受的太陽第五、核能。這是蘊藏在原子核內的第六、電能。它是與電子流動和積累到的；反之，電能也可以通過電燈轉換為1-2能源分類方法有哪些？電能的特第3頁共38頁能源和非再生能源；四、按能源本身的性能的特點：便于大規模生產和遠距離輸送；方便轉換易于控制；損耗小；效隨著科學技術的開展，電能的應用不僅影響到社會物質生產的各個側面，也越生活的每個層面。電氣化在某種程度上成為現代化的同義詞。電氣化程度也成為衡量社會文明開展1-3火力發電廠的分類，其電能生產答：按燃料分：燃煤發電廠；燃油發按發電廠總裝機容量分：小容量火電廠的生產過程概括起來說是把煤生產過程分三個系統：燃料的化學能在鍋為蒸汽，稱為燃燒系統；鍋爐產生的蒸汽第4頁共38頁1-4水力發電廠的分類，其電能生產答：按集中落差的方式分為：堤壩式按徑流調節的程度分為：無調節水電廠具有以下特點：可綜合利用水能資源；發電本錢低，效率高；運行靈活；水能可儲蓄和調節；水力發電不污染環境；水電廠建設投資較大工期長；水電廠建設和生產都受到河流的地形，水量及季節氣象條件限制，因此發電量也受到水文氣象條件的制約，有豐水期和枯水期之分，因而發電量不均衡；由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，農業生產帶來1-5抽水蓄能電廠在電力系統中的作用：調峰；填谷；備用；調頻；調相。提高火電設備利用率；可作為發電本錢低核電廠還設置有各種輔助系統，控制系統和設第5頁共38頁核電廠運行的根本規那么和常規為電廠相比有以下一些新的特點：1〕在火電廠中，芯產生余熱。因此堆停閉后不能立刻停機冷廠在長期停閉情況下，也必須繼續除去衰變第6頁共38頁或盡可能在接過額定功率的工況下帶根本負第二章發電、變電和輸電的電氣局部2-1哪些設備屬于一次設備？哪些設答：通常把生產、變換、分配和使用電能的設備，如發電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。其中對一次設備和系統運行狀態進行測量、監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。其主要功能是起器和一組避雷器；第7頁共38頁其主要設備如下：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：將高壓轉換成進行短路保護；中性點接地變壓器：用來2-4簡述1000MW發電機組電氣接2-5影響輸電電壓等級開展因素有哪線一般采用雙母線四分段帶專用旁路母線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〔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，這種運行方作簡單，隔離開關只在檢修時作為隔離帶能并聯高壓電抗器與并聯高壓電抗器有何第8頁共38頁2-9簡述串聯電容器補償的功能及其2-10簡述交流750kV輸變電工程的2-12簡述高壓直流輸電的根本原2-13高壓直流輸電的優點和缺點各5〕不能用變壓器來改變電壓等2-14簡述換流站的電氣接線及主要2-15簡述高壓直流輸電系統的主接第三章導體的發熱和電動力第9頁共38頁3-1研究導體和電氣設備的發熱有何答：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，雖然持續時間不發熱量仍然很多。這些熱量極短適時間內不容易散出，于是導體的溫度迅速升高。同時，導體還受到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3-2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功率損耗)；周圍金屬局部產生磁場,形成渦流和磁滯損耗；絕緣材料在電場作用下第10頁共38頁絕緣材料在溫度和電場的作用下逐漸接觸局部的影響三發熱對機械強度的影響溫度到達某一值機械強度CCACAl3-3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，圓形導體的外表積較小，而矩形和槽形的外表積那么較大。導體的布3-4屋內配電裝置中，安裝有100mm03-5為什么要計算導體短時發熱最高答：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，那么認為導體在短路時，是1〕有的導體初始溫度θ；從相應的答：電氣設備在正常狀態下，由于流過導體的工作電流相對較小，相應的電動力較小，因而不易為人們所發覺。而在短路時，特別是短路沖擊電流流過時，電動力可到達很大的數值，當載流導體和電氣設備的機械強度不夠時，將會產生變形或短路沖擊電流產生的電動力的大小和特施。3-7三相平行導體發生三相短路時最3-8導體的動態應力系數的含義是什答：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，在導體第11頁共38頁產生動態應力，對于動態應力的考慮，一般是采用修正靜態計算法，即在最以求得實際動態過程中的動態應力的最大上短路時間t=0.2s，短路電流=kAIkkAI4.0kA，I,周3-10可靠性的定義是什么？電力設3-11什么叫做故障率和不可靠度？3-12電氣主接線可靠性指標有哪答：電氣主接線的可靠性指標用某種供電方式下的可靠度、平均無故障工作時3-13電氣主接線根本結構可靠性分低壓側為分段單母線。發電機可用度A=隔離開關可用度A=T0.9981，母線可用度A=9991。試QSW3-15財務評價與國民經濟評價的主3-15財務評價與國民經濟評價的主3-16大電流母線為什么常采用分相封閉母線？分相封閉母線的外殼有何作第12頁共38頁答：大電流母線采用分相封閉母線是時母線相間電動力大大降低，由于外殼渦流的屏蔽作用，使殼內的磁場減弱，對減磁場也因外殼電流的屏蔽作用而減弱，可3-17怎樣才能減少大電流母線附近答：減小大電流母線附近的鋼構發熱3-18等值時間的意義是什么等值時答：等值時間法由于計算簡單，并有線所示是根據容量為500MW以下的發電機，按短路電流周期分量衰減曲線的平均值制作的，用于更大容量的發電機，勢必3-19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第13頁共38頁第四章導體的發熱和電動力4-1設計電氣主接線時，應收集和分及遠景開展規劃〔5~10年〕，發電廠或變電所在電力系統中的位置〔地理位置和容量位置〕和作用，本期工程和遠景與電力系統連接方式以及各級電壓中性點接地理位置、輸電電壓等級、出線回路數及輸度及地震等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。對它們的操作程序應遵循哪些重要原那第14頁共38頁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。而只能用來做設備停用后退出工作時斷開電4-3主母線和旁路母線各起什么作用？設置專用旁路斷路器和以母聯斷路器或者分段斷路器兼作旁路斷路器，各有什答：主母線主要用來聚集電能和分配電能。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短路器兼旁路斷路器的接線，可以減少設備，節省投資。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，再斷開兩側的隔離開關，有旁路短路器代替斷路器工作，便可電機和雙繞作變壓器之間通常不裝設斷路受到制造條件或價格等原因造成的困難。除了跳主變壓器高壓側出口斷路器外，還第15頁共38頁那么會出現嚴重的后果，而當發電機定子繞組本身發生故障時，假設變壓呂高壓側失靈跳閘，那么造成發電機和主變壓器嚴重損壞。并且發電機一旦故障跳閘，機組4-5一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線又經常需要檢修的中小型電廠中，但因在逐漸取消。一臺半斷路器接線中的交叉布置比非交叉接線具有更高的運行可靠4-6選擇主變壓器時應考慮哪些因素？其容量、臺數、型式應根據哪些原那容量、臺數、型式。其中單元接線時變壓器應按發電機額定容量扣除本機組的廠用的余熱發電廠的中、小型電廠，可裝一臺第16頁共38頁單元連接的變壓器和330kV及以下電力系系統中的主變壓器經綜合考慮后，可采用以上的發電廠采用發電機-雙繞組變壓器點直接接地系統中，凡需選用三繞組變壓4-7為什么在特大型發電廠主接線設計時，可靠性很高的一臺半斷路器接線和4-8電氣主接線中為什么要限制斷路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，其流電抗器限制短路電流。母聯斷路器等能按各自回路額定電流來選線路電抗器：主要用來限制電纜饋線回路機容量越大時，采用低壓分裂繞組變壓器3〕采用不同的主接線形式和運行方第17頁共38頁4-9為什么分裂電抗器具有正常運行答：分裂電抗器在正常運行時兩分支其中有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kV要變電站裝器，應采用何種接線方式？畫出接線圖并答：雙母〔其中一母線分段〕帶旁路的主接線形式，要求分段斷路器兼作旁路斷路器，并根據此種電氣主接線，說明檢修出線斷路器時的倒閘操作步驟？第18頁共38頁第19頁共38頁WIWLWL2分段斷路器兼作旁路母線的接線WL1WIIWLWL3WL1WL24-12畫出一種雙母線帶旁路母線的主接線形式，要求母聯斷路器兼作旁路斷路器，并根據此種電氣主接線，說明檢修出4-13防止隔離開關誤操作通常采用哪答：為了防止隔離開關誤操作，除嚴格按照規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4-14發電機與三繞組變壓器或自耦變壓器組成的單元接線中，為什么機端必須答：為了在發電機停止工作時，還能保持和中壓電網之間的聯系，在變壓器的第五章廠用電答：發電機在啟動，運轉、停止，檢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，照明用統稱為廠用電。同時期內，廠用電耗量占發電廠全部發電量的百分數，稱為廠用電答：發電機在啟動、運轉、停機，檢除塵及水處理等的正常運行。降低廠用電率可以降低電能本錢，同時也相應地增大5-3廠用電負荷分為哪幾類？為什么答：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會造成主輔設備損壞，危及人身平安，主機停用及影響大量出力的廠用設備；恢復供電后，不致造成生產紊亂的常用設負荷⑸交流不間斷供電負荷1〕各機組的廠用電系統是獨立的；啟動等運行方式下的供電要求，盡可能的第20頁共38頁使切換操作簡便，啟動電源能在短時間內過程中廠用電系統的運行方式，特別是要5-5廠用電接線的設計原那么是什么？對廠用電壓等級確實定和廠用電源引⑴廠用電接線應保證對廠用負荷可⑷設計時還應適當注意其經濟性和開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廠用電的電壓等級是根據發電機的額定電壓，廠用電動機的電壓和廠用電，供電網絡等因素，相互配合，經技術經濟比5-6在大容量發電廠中，要設啟動電第21頁共38頁接，但應保證在機組全停情況下，能夠獲引接專用線路，經過變壓器取得獨立的備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器工發電廠引入獨立可靠的專用線路作為5-7火電廠廠用電接線為什么要按鍋那些措施？活方便。所以采用按爐分段原那么。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，以保證廠用電平安，經濟的運行。5-8發電廠和變電站的自用電在接線線分段接線形式，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第22頁共38頁電壓母線上引接兩個站用電源。這種站用電源引接方式經濟性好和可靠性高的特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？如果廠用變答：廠用電系統運行的電動機，當突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機轉速就會下降，甚至會停止運行，這一轉速下降的過程稱為惰行。假設電動機失去電壓后，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，將危及電動機的平安以及廠用電網絡的穩定假設不能滿足自啟動條件，應采用以下措⑵機械負載轉矩為定值的重要設備⑶對重要的廠用機械設備，應選用具第23頁共38頁有較高啟動轉矩和允許過載倍數較大的電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5-10某火電廠廠用6kV備用變壓器動電動機容量為1400kW，電動機啟動平試校驗該備用變壓器容量能否滿足自啟動5-11廠用母線失電的影響和應采取答：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電動機定子繞組將產生變頻電壓，即母線降低。電動機轉速下降的快慢主要決定于約降至額定轉速。假設在此時間內投入備用電源，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證備用電源合上時電動機的轉速下降尚5-12廠用電源的各種切換方式及其答：廠用電源的切換，除按操作控制分為手動與自動外，還可按廠用系統的運第24頁共38頁第25頁共38頁行狀態，斷路器動作順序，廠用電源切換的速度等進行區分。按廠用電系統正常運行狀態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按廠用電源的切換速度廠用電源的切換分第六章導體和電氣設備的原理與選擇6-1什么是驗算熱穩定的短路計算時間t以及電氣設備的開斷計算時間t？k繼電保護動作時間t和相應斷路器的k全起，到各種觸頭別離后的電弧完全熄滅位6-2開關電器中電弧產生與熄滅過程與那答：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極發射大量自由電子：熱電子+強電場發射；⑵弧柱區的氣體游離，產生大量的電復合：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⑶氣體介質的壓力；⑷介質特性；⑸電極第26頁共38頁6-3什么叫介質強度恢復過程？什么叫電答：弧隙介質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過一定的時間恢復到絕緣的正常狀態弧隙介質強度主要由斷路器滅弧裝置的結構和滅弧介質的性質所決定，隨斷路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電路的參數，即線路參數、負荷性質等，可能是周期性的或非周期性的變化過6-4電流互感器常用的二次接線中，為什答：計量用電流互感器接線方式的選擇，與電網中性點的接地方式有關，當為非有效接地系統時，應采用兩相電流互感器，當為有效接地系統時，應采用三相電量裝置的電流互感器應接成分相接線〔即為非計費用的電能計量裝置的電流互感器6-5為提高電流互感器容量，能否采用同器型號相同。因為電流互感器的變比是一次電流與二次電流之比。兩個二次繞組串第27頁共38頁聯后，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當二次負荷的一半，從而誤差也就減小，容易滿足準確度的要求。在工程實際中假設要擴大電流互感器的容量，可采用二次繞6-6電壓互感器一次繞組及二次繞組的接答：電壓互感器一次繞組直接與電力系統高壓連接，如果在運行中電壓互感器將危及設備和人身的平安。所以電壓互感I=16kA，全分閘時間t=0.1s，I=5.5kAdddIIU5.560010500Lt*IU16550010000NbrdN第28頁共38頁電抗標么值：*LLIU60010500Nd***Lkprbr路電流計算曲線并換算成短路電流有名I560U(%)x(%)maxsin0.040.62.24%5%LI600NI1U(%)x(%)0.0480.7%60%~70%reLI0.6Nkk12可見，電壓損失、殘壓、動熱穩定均構，同時又與互感器運行狀態〔二次負荷Z及運行鐵心的磁導率μ值〕有關。還必須按長期發熱允許電流進行校驗？配電裝置的匯流母線，為何不按經濟電流密第29頁共38頁II=NI1804S=max==2653(mm2)JJ0.68布置,允許電流Ial25。Cf截面積為3000mm2。當環境溫度為40。C時：IAI2180429=9+(99)max=40+(7040)=54。C0al0I2168120al90Q=Q+QkpnpI"2+10I2+I2Q=tk/2tkt=p12k發電機出口短路待會，非周期分量等Smin=C93f=f==522(Hz)>155HzNEJf=f==522(Hz)>155Hz可不計母線共振影響。取發電機出口phsh2第30頁共38頁第31頁共38頁。hKK，=0.45K=0.6，b1213shcrL間襯墊最大跨距分別為：Lcrbbmaxalphb所選襯墊跨距應小于L及L。母線橋的導體。發電機回路最大持續工作電流I＝6791A，T＝5200h，連接母線溫度+35oC，母線短路電流=36kA，短路，，maxmaxI6791S=max==8706(mm2)JJ0.78許電流應系數K=1.285f第32頁共38頁I2679729=9+(99)max=35+(7035)=55。C0al0I2895120al90：Skf250(mm2minC93f=2(0.5i)2107=5108i2=5108968402/0.225=2084(N/m)bshhshhYWhWalYY6-12運行中為什么不允許電流互感答：需要強調的是電流互感器在運行電流互感器由正常工作狀態變為開路狀嚴重飽和和平頂波，因此，二次繞組將在繼電器的絕緣。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6-13三相三柱式電壓互感器為什么測量對地電壓．假使這種裝置接在小電流接地時，將有零序磁通在鐵芯中出現．由氣或油閉合，使磁阻變得很大，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視用，而作絕緣監視用的電壓互感器只能是三相五柱式電壓第33頁共38頁6-14運行中為什么不允許電壓互感此電流將產生很高的共振過電壓，為此在于電容式電壓互感器系由電容〔C1C2〕和非線性電抗所構成，當受到二次側短路或為了擬制諧振的產生，常在互感器二次側7-2試述最小平安凈距的定義及其分第34頁