《發(fā)電廠電氣部分》課后習(xí)題答案

1、第一章 能源和發(fā)電 1- 2 電能的特點(diǎn)：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送；方便轉(zhuǎn)換易于控制；損耗小；效率高；無(wú)氣體和噪聲污 染。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來(lái)越廣泛的滲透到人類生活 的每個(gè)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(huì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 1- 3 火力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過(guò)程及其特點(diǎn)？ 答：按燃料分：燃煤發(fā)電廠；燃油發(fā)電廠；燃?xì)獍l(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(dòng)機(jī)分：凝所式氣輪機(jī)發(fā)電廠；燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠；內(nèi)燃機(jī)發(fā)電

2、廠和蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠。 按輸出能源分：凝氣式發(fā)電廠；熱電廠。 按發(fā)電廠總裝機(jī)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(guò)程概括起來(lái)說(shuō)是把煤中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程分三個(gè)系統(tǒng)：燃料 的化學(xué)能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)， 沖動(dòng)氣輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱不汽水系統(tǒng)；由氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把機(jī) 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(guò)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

3、；混合式水電 廠。 按徑流調(diào)節(jié)的程度分為：無(wú)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(zhǎng)；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(kù)的興 建，淹沒土地，移民搬遷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)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

4、；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。 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)、變換、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。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)備稱為二次設(shè)備。如儀用互感器、測(cè)量表計(jì)，繼電保護(hù)及自 動(dòng)裝置等。其主要功能是起停機(jī)組，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- 2 簡(jiǎn)述 300MW 發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)備功能。 答：

5、1）發(fā)電機(jī)與變壓器的連接采用發(fā)電機(jī) 變壓器單元接線； 2）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器，供給廠用電； 3）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過(guò)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(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每組裝有電流互感器4 個(gè)； 5）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)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(gè)。 其主要設(shè)備如下：電抗器：限制短路電流；電流互感器：用來(lái)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(shè)備和儀表用，高壓熔斷器：進(jìn)行短路保護(hù)；中性點(diǎn)接地變壓器：用來(lái)限制電容電 流。 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。 2-

6、4 影響輸電電壓等級(jí)發(fā)展因素有哪些？ 答： 1）長(zhǎng)距離輸送電能； 2）大容量輸送電能； 3）節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用； 4）電力系統(tǒng)互聯(lián)。 2-5 簡(jiǎn)述交流 500kV 變電站主接線形式及其特點(diǎn)。 答：目前，我國(guó) 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(tái)斷路器兩種接線方 式。其中 3/2 臺(tái)斷路器接線具有以下特點(diǎn)：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(shí)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(tái)斷路器退出或檢修時(shí)，這種運(yùn)行方式稱為不完整串運(yùn)行，此時(shí)仍不影響任何一個(gè)元件的運(yùn)行。這種接

7、線運(yùn) 行方便，操作簡(jiǎn)單，隔離開關(guān)只在檢修時(shí)作為隔離帶電設(shè)備用。 2-11 簡(jiǎn)述高壓直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)各有哪些？ 答：優(yōu)點(diǎn)： 1）線路造價(jià)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(yùn)行可靠； 5）沒有電容充電電流。 6）節(jié)省線路走廊。 缺點(diǎn)： 1）換流裝置較昂貴； 2）消耗無(wú)功功率多； 3）產(chǎn)生諧波影響； 4）缺乏直流開關(guān)； 5）不能用變壓器來(lái)改變電壓等級(jí)。 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(zhǎng)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

8、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(zhǎng)，但短路 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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度是否相同， 為什么？ 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：

9、 tg 值的測(cè)量 載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長(zhǎng)期發(fā)熱：指正常工作電流引起的發(fā)熱 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(guò)高 表面氧化 電阻增大 I 2 R 惡性循環(huán) 三發(fā)熱對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響 如： 溫度達(dá)到某一值 退火 機(jī)械強(qiáng)度 設(shè)備變形 Cu 長(zhǎng)期發(fā)熱 70 C 短期發(fā)熱 300 C Al 長(zhǎng)期發(fā)熱 700C 短期發(fā)熱 200 C 3- 3 導(dǎo)體長(zhǎng)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；

10、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- 4 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(guò)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 9w;從相應(yīng)的導(dǎo)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?gòu)那€上查得9h值。 3-5 等值時(shí)間的意義是什么等值時(shí)間法適用于什么情況？ 答：等值時(shí)間法由

11、于計(jì)算簡(jiǎn)單，并有一定精度，目前仍得到廣泛應(yīng)用。但是曲線所示是根據(jù)容量為500MW 以下的發(fā)電機(jī)，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(fā)電機(jī)，勢(shì)必產(chǎn)生誤差。這時(shí)， 最好采用其它方法。 3-6 用實(shí)用計(jì)算法和等值時(shí)間法計(jì)算短路電流周期分量熱效應(yīng)，各有何特點(diǎn)？ 答：用實(shí)用計(jì)算法中的電流是短路穩(wěn)態(tài)電流，而等值時(shí)間法計(jì)算的電流是次暫態(tài)電流。 3-7 電動(dòng)力對(duì)導(dǎo)體和電氣設(shè)備的運(yùn)行有何影響？ 答：電氣設(shè)備在正常狀態(tài)下，由于流過(guò)導(dǎo)體的工作電流相對(duì)較小，相應(yīng)的電動(dòng)力較小，因而不易為人們所 察覺。而在短路時(shí)，特別是短路沖擊電流流過(guò)時(shí)，電動(dòng)力可達(dá)到很大的數(shù)值，當(dāng)載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的機(jī)械強(qiáng) 度不夠

12、時(shí)，將會(huì)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(dòng)力的大小和特征， 以便選用適當(dāng)強(qiáng)度的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證足夠的動(dòng)穩(wěn)定性。必要時(shí)也可采用限制短路電流的措施。 3-8 三相平行導(dǎo)體發(fā)生三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)在哪一相上，試加以解釋。 答:三相平等導(dǎo)體發(fā)生三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)在中間相B相上，因?yàn)槿喽搪窌r(shí)，B相沖擊電流最大。 3-9 導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)的含義是什么，在什么情況下，才考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力？ 答：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)B為動(dòng)態(tài)應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力的比值，導(dǎo)體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力，對(duì)于 動(dòng)態(tài)應(yīng)力的考慮，一般是采用修正靜態(tài)計(jì)算法，即在最大電動(dòng)力Fmax上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)

13、力系統(tǒng)數(shù)B，以求得實(shí)際 動(dòng)態(tài)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力的最大值。 3-10 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用？ 答：大電流母線采用分相封閉母線是由于： 1）運(yùn)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(diǎn)接地，可保障人體接人體接觸時(shí)的安 全。2）短路時(shí)母線相間電動(dòng)力大大降低，由于外殼渦流的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場(chǎng)減弱，對(duì)減小短路時(shí)的電動(dòng) 力有明顯的效果；3）殼外磁場(chǎng)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(hù)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(dǎo)體間的距

14、離，使布磁場(chǎng)強(qiáng)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； 3）采用電磁屏蔽； 4）采用分相封閉母線。 第四章 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)，運(yùn)轉(zhuǎn)、停止，檢修過(guò)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- 2 廠用電的作用和意義是什么？ 答：發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)，檢修過(guò)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

15、和 輸煤，碎煤，除塵及水處理等的正常運(yùn)行。降低廠用電率可以降低電能成本，同時(shí)也相應(yīng)地增大了對(duì)電力系統(tǒng) 的供電量。 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)、 中性點(diǎn)接地方式、 廠用電源及其

16、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- 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(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

17、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：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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)大，可能會(huì)使廠

18、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(guò)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： 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(guò)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一起考慮進(jìn)適當(dāng)減小廠用變壓器 的阻抗值。 第五

19、章導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇 6-1 什么是驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 tk以及電氣設(shè)備的開斷計(jì)算時(shí)間 tbr? 答：演算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 tbr之和，而tbr是指 斷路器分?jǐn)嗝}沖傳送到斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各種觸頭分離后的電弧完全熄滅位置的時(shí)間段。 6- 2 開關(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過(guò)程與那些因素有關(guān)？ 答：電弧是導(dǎo)電的，電弧之所以能形成導(dǎo)電通道，是因?yàn)殡娀≈谐霈F(xiàn)了大量的自由電子的緣故。電弧形 成過(guò)程：電極發(fā)射大量自由電子：熱電子+強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射；弧柱區(qū)的氣體游離，產(chǎn)生大量的電子和離子：碰撞 游離+熱游離。電弧的熄滅關(guān)鍵是去游離

20、的作用，去游離方式有2種：復(fù)合：正負(fù)離子相互吸引，彼此中和；擴(kuò) 散：弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)由于熱運(yùn)行逸岀弧柱外。開關(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過(guò)程與以下因素有關(guān)：電弧溫度； 電場(chǎng)強(qiáng)度；氣體介質(zhì)的壓力；介質(zhì)特性；電極材料。 6- 3 開關(guān)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(dòng)電弧，吹弧 使帶電離子擴(kuò)散和強(qiáng)烈地冷卻面復(fù)合；4）采用多段口熄?。?）提高斷路器觸頭的分離速度，迅速拉長(zhǎng)電弧， 可使弧隙的電場(chǎng)強(qiáng)度驟降，同時(shí)使電弧的表面突然增大，有利于電弧的冷卻和帶電質(zhì)點(diǎn)向周圍介質(zhì)中擴(kuò)散和離 子復(fù)合。 6- 4

21、為提高電流互感器容量，能否采用同型號(hào)的兩個(gè)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(gè)電流互感器型號(hào)相同。因?yàn)殡娏骰ジ?器的變比是一次電流與二次電流之比。兩個(gè)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(yīng)電勢(shì)也增加一倍，互感器的容 量增加了一倍。也即每一個(gè)二次繞只承擔(dān)二次負(fù)荷的一半，從而誤差也就減小，容易滿足準(zhǔn)確度的要求。在工 程實(shí)際中若要擴(kuò)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- 5 電壓互感器一次繞組及二次繞組的接地

22、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(yùn)行中電壓互感器的絕緣損壞，高電壓就會(huì)竄 入二次回路，將危及設(shè)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。 6-6 電流互感器的誤差與那些因素有關(guān)？ 答：電流互感器的電流誤差 fi及相位差5i決定于互感器鐵心及二次繞組的結(jié)構(gòu)，同時(shí)又與互感器運(yùn)行狀態(tài) （二次負(fù)荷Z2L及運(yùn)行鐵心的磁導(dǎo)率卩值）有關(guān)。 6-7運(yùn)行中為什么不允許電流互感器二次回路開路？ 答：需要強(qiáng)調(diào)的是電流互感器在運(yùn)行時(shí)，二次繞組嚴(yán)禁開路。二次繞組開路時(shí)，電流互感器由正常工作狀 態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)，12=0，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)由正常為數(shù)甚小的10N1驟

23、增為11N1，鐵心中的磁通波形呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和和 平頂波，因此，二次繞組將在磁能過(guò)零時(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生很高的尖頂電動(dòng)勢(shì)，其值可達(dá)數(shù)千伏甚至上萬(wàn)伏（與Ki 及Ii大小有關(guān)），危及工作人員的安全和儀表、繼電器的絕緣。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度劇增，會(huì)引起鐵心和繞組過(guò)熱。 此外，在鐵心中還會(huì)產(chǎn)生剩磁，使互感器準(zhǔn)確級(jí)下降。 6-8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(jī)；4）變壓器 6-9 如圖6-14所示接線，設(shè)25MW發(fā)電機(jī)（UN=10.5kV，In=1718A），回路裝有儀表：電流表 3只，有 功功率表、無(wú)功功率表、有功電能表、無(wú)功電能表、電壓表及頻率表各1只，互感器距控制室的距

24、離為 60m。 試選擇該回路中供測(cè)量表計(jì)用的電流互感器 4及電壓互感器13。 解： 6-10 選擇10kV配電裝置的出線斷路器及出線電抗器。設(shè)系統(tǒng)容量為150MVA，歸算至10kV母線上的 電源短路總電抗X? 2=0.14 （基準(zhǔn)容量Sd= 100MVA），出線最大負(fù)荷為 560A，出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tp= 1s。 解：假設(shè)選擇斷路器為 SN10-10I lNbr=16kA，全分閘時(shí)間tbr=0.1s， 基準(zhǔn)容量 Sd= 100MVA Ud= 10.5kV，Id=5.5kA ld , J NU d5.5 c 600 10500 Xl（%）（ x* ） N - 100%（0.14）100%2.33

25、% tNbrIdUN165500 10000 選擇4%的電抗NKL-10-600-4，參數(shù)如下： xL (%) 4% ies 38.28kA It2t 342(kA)2 s 計(jì)算如下： 3)電壓損失和殘壓校驗(yàn)： 電抗標(biāo)么值：x*L xl(%)IUn 0.04 5500 100000.349 INUd600 10500 x*x*x*L 0.14 0.349 0.489 短路計(jì)算時(shí)間: tk t pr tbr 10.11.1s，查短路電流計(jì)算曲線并換算成短路電流有名值, I 12.1kA,I0.55 9.9kA, 11.1 9.35kA。 電壓損失和殘壓分別為: U (%) xL(%)應(yīng) sin

26、I N 0.04 560 0.62.24%5% 600 U re (%)滄() 0.04 壽 8。.7% 6。 70% 4）動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 2 2 Qk101-2 It2 12 tk 12.19.99.351.130.42(kA)2 s 342(kA)2 s 12 ish 心 21 2.55 12.1 30.86( kA) 38.28( kA) 可見，電壓損失、殘壓、 動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足要求。 6-11 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體，為何還必須按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流進(jìn)行校驗(yàn)？配電裝置的匯流母線，為 何不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面？ 答：略 6-12設(shè)發(fā)電機(jī)容量為 25MW，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) Tmax=

27、 6000h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a= 0.35m， 發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間tk= 0.2s，短路電流| =27.2kA， |tk/2=21.9kA， Itk =19.2kA。周圍環(huán)境溫度+40oC。試 選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。 解： 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 1 max 1 .05Pn cos 佃 25 1031804(A) 3 10.5 0.8 查圖6-17曲線2,得：J 2 0.68A/mm ，則：SJ I max J 1804 0.68 2 2653(mm ) 選擇100X 10mm的三條矩形導(dǎo)體水平布置 ，允許電流I al 25 C 3284 A，集膚效應(yīng)K f1.7截面積為

28、 3000mrH當(dāng)環(huán)境溫度為40 C時(shí): I al 40 C K I al 25 C 70 40 V70 25 32840.816 32842681(A) (Imax 1804A) 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度: 12 max 0( al 0) TT I al 查表 6 9,得熱穩(wěn)定系數(shù)C 40 (70 40)竺 54 C 16812 Qk Qp Qnp I2 93, 則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為: Qp 2 2 10Itk/2 Itk 12 tk 2 2 2 27.221.919.2 12 2 0.226.47(kA) s 發(fā)電機(jī)岀口短路待會(huì)，非周期分量等值時(shí)間T取0.2s Qnp

29、 T I2 0.2 27.22 148.0(kA)2 s Qk Qp Qnp 26.47 148.0 174.47(kA)2 s Smin QK 174.47 107185(mm2) 93 3000(mm2) 滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得: w 0.1 0.01 2700 2.7kg / m bh2 3 0.01 0.1 12 12 0.83 10 6 / 4 (m ) 3.56 12 .7 1010 0.83 10 6 2.7 522(Hz) 155Hz 可不計(jì)母線共振影響。 取發(fā)電機(jī)岀口短路時(shí)，沖擊系數(shù) K 0.9，則 1.9 2I 2.69 27.2 73.1

30、7(kA) 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下: 1.73 10 ifh/a 1.73 10 7 731702/0.35 2646(N/m) bh2 0.5 2 2 0.01 0.1 63 50 10 (m ) Ph f ph L2 10W 2 2646 1 6 10 50 10 6 5.292 10 (Pa) 母線同相條間作用應(yīng)力計(jì)算如下: b 10 2b b 10 4b b 30 0.1， 0.091， 0.273 h 100 b h 10 100 b h 110 K12 0.45 ，K13 0.6 則： fb 8(K12 K13) 10 9 2 ish/b 8 (0.45 0.6) 10 92 731

31、70 /0.014497(Pa)臨界 跨距Lcr (每相三條鋁導(dǎo)體1197 )及條間襯墊最大跨距 Lbmax分別為: Lcrb4-h/fb 1197 0.014 0.1/4497 0.822(m) | I6 Lbmaxb 2h( al ph)/ fb0.01 2 0.1(70 5.2) 10 /44970.54(m) 所選襯墊跨距應(yīng)小于 Lcr及Lbmax。 6-13 選擇100MW發(fā)電機(jī)和變壓器之間母線橋的導(dǎo)體。已知發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流lmax= 6791A , Tmax= 5200h，連接母線三相水平布置，相間距離a= 0.7m，最高溫度+35oC，母線短路電流I =36kA，短路熱

32、 效應(yīng) Qk=421.1(kA)2?；。 解：1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 I max 6791 A， Tmax 5200 h 查圖6-17曲線2,得：J .78A/mm2，則:SJ J 需 8706(mm2) 選擇h 225mm, b 105mm, C 12.5mm, r 16mm的雙槽形導(dǎo)體水平布置，導(dǎo)體截面積9760mm 允許電流 Ial25C 10150A， 集膚效應(yīng)系數(shù)Kf 1.285。當(dāng)環(huán)境溫度為35 C時(shí): I al 35 C K I al 25 C J70 35 101500.89 101508951(A) 7025 (I max 6791A) 2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)

33、導(dǎo)體溫度: 0(al 0) I 2 max 35 (70 55 C 查表6-9,得熱穩(wěn)定系數(shù)C 93，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為: 已知：Qk 421.1(kA)2 s JQkKf寸421 1 106 1 28522 Smin；-質(zhì)日5 250(mm2) 9760( mm2) 滿足熱穩(wěn)定要求。 3) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得： 取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)K 1.9，貝U ish 19 21 2.69 36 96.84(kA) 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下: 2(0.5ish)2 10 7 - 5 10 8ifh- 5 10 8 968402/0.225 2084(N/m) hh 63

34、 W Wy 66.5 10 (m ) fbLb 12WY 416hW 2084 12 12 66.5 10 6 6 2.612 10 (Pa) ( al 69 10 Pa) 第六章配電裝置 7- 1 對(duì)配電裝置的基本要求是什么？ 答：對(duì)配電裝置的基本要求是：1）保證運(yùn)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(jì)性；5）具有擴(kuò)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(wú)論在正常最高工作電壓或?qū)绗F(xiàn)內(nèi)、外過(guò)電壓時(shí)，都不使空氣氣隙 被擊穿，對(duì)于敞露在空氣中的屋內(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、C、D、E

35、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(zhǎng)，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，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 ）

36、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 ?。?）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- 4 簡(jiǎn)述配電裝置的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求。 答：配電裝置的設(shè)計(jì)原則是配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技 術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積 極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料和新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行 可靠和維護(hù)方便。 發(fā)電廠和變電站的配電裝置形式選擇，