《發(fā)電廠電氣部分》第四版課后習(xí)題答案

1、第一章能源和發(fā)電 1- 4 水力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？ 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；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(diǎn)： 可綜合利用水能資源；發(fā)電成本低，效率高；運(yùn)行靈活；水能可儲(chǔ)蓄和調(diào) 節(jié)；水力發(fā)電不污染環(huán)境；水電廠建設(shè)投資較大工期長；水電廠建設(shè)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

2、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(shè)備利用率；可作為發(fā)電成本低的峰荷 電源；對(duì)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 / 12 1-6 核能發(fā)電廠的電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？ 答： 核電廠是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，集中了當(dāng)代許多高新技術(shù)。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(jì)地運(yùn)行，以及一旦發(fā)生事故時(shí)能保 證反應(yīng)堆的安全和防止放射性物質(zhì)外泄，核電廠還設(shè)置有各種輔助系統(tǒng)，控制 系統(tǒng)和設(shè)施。以壓力

3、堆為例，有以下主要系統(tǒng)： 核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)；核島的輔助系統(tǒng)；常規(guī)島的系統(tǒng)。 核電廠運(yùn)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(fù)荷需要量來 調(diào)節(jié)供給熱量，使得熱功率與電負(fù)荷平衡。由于核電廠是由反應(yīng)堆供熱，因此 核電廠的運(yùn)行和火電廠相比有以下一些新的特點(diǎn)：）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(yīng)堆，卻只能對(duì)反應(yīng)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(yīng)性很大。為了補(bǔ) 償過剩反應(yīng)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(yīng)堆的反應(yīng)速度。反應(yīng)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(yùn)行和控制帶來一定的復(fù)雜

4、性。）反應(yīng)堆的堆芯內(nèi)，核燃料 發(fā)生裂變反應(yīng)放出核能的同時(shí)，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā) 射線。由于裂變產(chǎn)物 的積累，以及反應(yīng)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(yīng) 堆不管是在運(yùn)行中或停閉后，都有很強(qiáng)的放射性，這就給電廠的運(yùn)行和維修帶 來了一定困難。）反應(yīng)堆在停閉后，運(yùn)行管路中積累起來的裂變碎片和 、 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(jī)冷卻，還必須把這 部分余熱排放出去，否則會(huì)出現(xiàn)燃料元件因過熱而燒毀的危險(xiǎn)；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(dāng)核電廠發(fā)生停電，一回路管道破 裂等重大事故時(shí)，事故電源、應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)立即自動(dòng)投入，做到在任何事 故工況下，

5、保證反應(yīng)堆進(jìn)行冷卻。）核電廠在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)，液態(tài)和固 態(tài)的放射性廢物，對(duì)這些廢物必須遵守核安全規(guī)定進(jìn)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。）與火電廠相比，核電廠 的建設(shè)費(fèi)用高，但燃料所占費(fèi)用較為便宜 2 / 12 一。為了提高核電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，極為重要的是維持高的發(fā)電設(shè)備利用 率，為此，核電廠應(yīng)在額定功率或盡可能在接過額定功率的工況下帶基本負(fù)荷 連續(xù)運(yùn)行，并盡可能縮短核電廠反應(yīng)堆的停閉時(shí)間。 第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分 2- 1 哪些設(shè)備屬于一次設(shè)備？哪些設(shè)備屬于二次設(shè)備？其功能是什么？ 答： 通常把生產(chǎn)、 等稱為一次設(shè)備。 備稱為二次設(shè)備。 功

6、能是起停機(jī)組， 變換、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器 其中對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè) 如儀用互感器、測(cè)量表計(jì)，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置等。其主要 調(diào)整負(fù)荷和，切換設(shè)備和線路，監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 2- 3 簡(jiǎn)述 600MW 發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)備功能。 第三章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力 3- 1 研究導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱有何意義？長期發(fā)熱和短時(shí)發(fā)熱各有何特 點(diǎn)？ 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(shè)備的溫度升高。發(fā)熱 對(duì)電氣設(shè)備的影響： 使絕緣材料性能降低；使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降；使導(dǎo)體接觸電阻增 加。導(dǎo)體短路時(shí)，雖然持續(xù)時(shí)間不長，但短路

7、電流很大，發(fā)熱量仍然很多。這 些熱量在適時(shí)間內(nèi)不容易散出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。同時(shí)，導(dǎo)體還受到 電動(dòng)力超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱和電動(dòng)力是電氣設(shè) 備運(yùn)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(shí)發(fā)熱是由 故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。 3- 2 為什么要規(guī)定導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱允許溫度？短時(shí)發(fā)熱允許溫度和長 期發(fā)熱允許溫度是否相同，為什么？ 3 / 12 答： 導(dǎo)體連接部分和導(dǎo)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(chǎng),形成渦流和磁滯損耗；絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生損耗，如： tg 值的測(cè)量 載流導(dǎo)體的發(fā)熱： 長期發(fā)熱： 指正常工作電流引起的發(fā)熱

8、短時(shí)發(fā)熱： 指短路電流引起的發(fā)熱 一發(fā)熱對(duì)絕緣的影響 絕緣材料在溫度和電場(chǎng)的作用下逐漸變化，變化的速度于使用的溫度有 關(guān)； 二發(fā)熱對(duì)導(dǎo)體接觸部分的影響 溫度過高 表面氧化 電阻增大 IR 惡性循環(huán) 三發(fā)熱對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響 溫度達(dá)到某一值 退火 機(jī)械強(qiáng)度 設(shè)備變形 如：2 Cu Al 長期發(fā)熱 長期發(fā)熱 70C 70C00短期發(fā)熱 4/ 12 短期發(fā)熱 300C 200C00 3-3 導(dǎo)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(yīng)采取哪些措 施？答： 是根據(jù)導(dǎo)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(dǎo)體的形狀，在同樣截面積的條件下，圓形導(dǎo)體的表面積較 小，而

9、矩形和槽形的表面積則較大。導(dǎo)體的布置應(yīng)采用散熱效果最最佳的方 式。 3-5 為什么要計(jì)算導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱最高溫度？如何計(jì)算？ 答： 載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的在于確定短路時(shí)導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)超過 所規(guī)定導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱允許溫度。當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)，則認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)， 是具有熱穩(wěn)定性的。 計(jì)算方法如下： 1）有已知的導(dǎo)體初始溫度 w ；從相應(yīng)的導(dǎo)體材料的曲線上查出 A w； 2）將 A w和Q k 值代入式： 1/S2Q k=Ah-Aw 求出 A h； 3）由 A 5 / 12 h 再從曲線上查得 h 值。 第四章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力 第五章廠用電 5-1 什么叫廠用電和廠用電率？ 答： 發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)

10、，運(yùn)轉(zhuǎn)、停止，檢修過程中，有大量電動(dòng)機(jī)手動(dòng)機(jī)械設(shè)備， 用以保證機(jī)組的主要設(shè)備和輸煤，碎煤，除塵及水處理的正常運(yùn)行。這些電動(dòng) 機(jī)及全廠的運(yùn)行，操作，實(shí)驗(yàn)，檢修，照明用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)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?jǐn)?shù)，稱為廠用 電率。 5-3 廠用電負(fù)荷分為哪幾類？為什么要進(jìn)行分類？ 答： 廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)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： I 類廠用負(fù)荷： 凡是屬于短時(shí)停電會(huì)造成主輔設(shè)備損壞，危及人身安全，主機(jī)停用及影 響大量出力的廠用設(shè)備； II類廠用負(fù)荷： 允許短時(shí)斷電，恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的常用設(shè)

11、備； III 類廠用 負(fù)荷： 較長時(shí)間停電，不會(huì)直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)不方便的廠用負(fù)荷； 事 故保安負(fù)荷 6 / 12 交流不間斷供電負(fù)荷 5-5 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則是什么？對(duì)廠用電壓等級(jí)的確定和廠用電源引接 的依據(jù)是什么？ 答： 廠用電的設(shè)計(jì)原則主要是： 廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn) 行。 接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求。 廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電。 設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技 術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性。 在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、中性

12、點(diǎn)接地方式、廠 用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析和論證。 廠用電的電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定電壓，廠用電動(dòng)機(jī)的電壓和廠用 電，供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定的。 5-6 在大容量發(fā)電廠中，要設(shè)啟動(dòng)電源和事故保安電源，如何實(shí)現(xiàn)？ 答： 啟動(dòng)電源的設(shè)計(jì)： 1）從發(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上，通過廠用備用變壓器引接。 2）從發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，但應(yīng)保證在機(jī)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(jí)電壓的母線引接。 7 / 12 4）當(dāng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理時(shí)，可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器取得獨(dú)立 的備用電源或啟動(dòng)電源。

13、事故保安電源必須是一種獨(dú)立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動(dòng)程 序啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組，蓄電池以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫?。?duì) 300MW 及以上機(jī)組還就由附近 110kV 及以上的變壓器工發(fā)電廠引入獨(dú)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？ 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(yùn)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(dòng)備用變壓器采用帶負(fù)荷高壓變壓器，以保證廠用電安全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn) 行。 5-8 發(fā)電廠和變電站的自用電在接線

14、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(yīng)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(guān)設(shè)備，否則要加限流電抗器。 2）當(dāng)站內(nèi)有較低母線時(shí)， 一般由這類電壓母線上引接兩個(gè)站用電源。這種站用電源引接方式經(jīng)濟(jì)性好和 可靠性高的特點(diǎn)； 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(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)？為什么要進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)？如果廠用 變壓器的容量小于自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繒r(shí)，應(yīng)如何解決？ 答： 8

15、 / 12 廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速就會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動(dòng)機(jī)失去 電壓后，不與電源斷開，在很短時(shí)間內(nèi)，廠用電源恢復(fù)或通過自動(dòng)切換裝置將 備用電源投入，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)惰行還未結(jié)束，又自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn) 行，這一過程稱為電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)。分為： 失壓自啟動(dòng)； 空載自啟動(dòng)； 帶負(fù)荷自啟動(dòng)。若參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī) 數(shù)目多，容量大時(shí)，啟動(dòng)電流過大，可能會(huì)使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下 降，甚至引起電動(dòng)機(jī)過熱，將危及電動(dòng)機(jī)的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行， 因此，必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)。若不能滿足自啟動(dòng)條件，應(yīng)采用以下措 施：

16、限制參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量。 機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，因它只能在接近額定電壓下 啟動(dòng)，也不應(yīng)參加自啟動(dòng)，可采用低電壓保護(hù)和自動(dòng)重合閘裝置，即當(dāng)廠用母 線電壓低于臨界值時(shí)，把該設(shè)備從母線上斷開，而在母線電壓恢復(fù)后又自動(dòng)投 入。 對(duì)重要的廠用機(jī)械設(shè)備，應(yīng)選用具有較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大 的電動(dòng)機(jī)與其配套。 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 起考慮進(jìn)適當(dāng)減小廠用變壓器的阻抗值。 第六章配電裝置 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(shí)，都不使空氣氣隙被擊穿，對(duì)于敞露在空

17、氣中的屋內(nèi)、外配電裝置中 有關(guān)部分之間的最小安全凈距分為 A、B、 9 / 12 C、D、E五類。 7-3 試述配電裝置的類型及其特點(diǎn)。 答： 配電裝置按電氣設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋個(gè)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(diǎn)：1）由于允 許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較?。?2）維修、巡視和操作在室內(nèi) 進(jìn)行，可減少維護(hù)工作量，不受氣候影響； 3）外界污穢空氣對(duì)電氣設(shè)備影響較 小，可減少維護(hù)工作量；房屋建設(shè)投資較大，建設(shè)周期長，但可采用價(jià)格較低 的戶內(nèi)設(shè)備。 屋外配電裝置的特點(diǎn)： 1）土建工作量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短； 2）與屋 內(nèi)配電裝置相比，

18、擴(kuò)建比較方便； 3）想念設(shè)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(shè)備運(yùn)行條件 較差，需加強(qiáng)絕緣； 6）不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作影響大。 成套配電裝置的特點(diǎn)： 1）電氣設(shè)備封閉可半封閉的金屬中，相間和對(duì)地距 離可縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，上地面積?。?2）所有設(shè)備已在工廠組裝成一體； 3）運(yùn) 行可靠性高，維護(hù)方便； 4）耗用鋼材較多，造價(jià)較高。 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(shè) 備布置和安裝情況。 配置圖是一種示意圖，用來表示進(jìn)線、出線、斷路器、互感器、避雷器等 合理

19、分配與各層、各間隔中的情況，并表示出導(dǎo)線和電氣設(shè)備在各個(gè)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(jì) 所用的主要電氣設(shè)備。 平面圖是按比例畫出房屋及其間隔、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(shè)備。 10 / 12 斷面圖是用來表明所取斷面的間隔中各種設(shè)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(yīng)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(diǎn)和應(yīng)用范圍是 什么？答： 根據(jù)電氣設(shè)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