發(fā)電廠電氣不分第五版部分課后題答案資料

1、1、什么叫電氣主接線？對電氣主接線有哪些基本要求?答：電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號， 按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。 基本要求：可靠性、 靈活性和經(jīng)濟性。2、電氣主接線有哪些基本形式？繪圖并說明各接線形式的優(yōu)缺點。答：單母線接線及單母線分段接線；雙母線接線及雙母線分段接線；帶旁路母線 的單母線和雙母線接線；一臺半斷路器及三分之四臺斷路器接線； 變壓器母線組 接線；單元接線；橋形接線；角形接線。3、在主接線方案比較中主要從哪些方面來考慮其優(yōu)越性？答：經(jīng)濟比較；可靠性、靈活性，包括大型電廠、變電站對主接線可靠性若干指 標(biāo)的定量計算，最后

2、確定最終方案。5、某220kV系統(tǒng)的變電所，擬裝設(shè)兩臺容量為 50MVA的主變壓器，220kV有兩回 出線，同時有穿越功率通過，中壓為 110kV，出線為4回，低壓為10kV，有12 回出線，試擬定一技術(shù)較為合理的主接線方案，并畫出主接線圖加以說明。答：220kv 2回 雙母線帶旁母；110kv 4回 單母線分段帶旁母；10kv 12 回雙母線不分段；一 一作業(yè)：P62 頁 2-1，2-62-1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？注：基本是沒有寫錯的啊 就是有些同學(xué)的答案不全 需要把一次設(shè)備和二次設(shè)備的 功能和設(shè)備類型名稱寫全2-6簡述交流500kv變電站電氣主接線形式及

3、其特點4- 2隔離開關(guān)與斷路器的主要區(qū)別何在？在運行中，對它們的操作程序應(yīng)遵循哪些 重要原則？答：斷路器帶有專門滅弧裝置，可以開斷負(fù)荷電流和短路故障電流；隔離開關(guān)無滅 弧裝置，主要作用是在檢修時可形成明顯開斷點。操作中需要注意不可帶負(fù)荷拉刀 閘，送電時 先合母線側(cè)隔離開關(guān)再合線路側(cè)隔離開關(guān)最后合上斷路器停電時 先斷開斷路器 再斷開線路側(cè)隔離開關(guān) 最后斷開母線側(cè)隔離開關(guān)4- 3主母線和旁路母線各起什么作用？設(shè)置專用旁路斷路器和以母聯(lián)斷路器或分段斷路器兼做旁路斷路器，各有什么特點？檢修出現(xiàn)斷路器時，如何操作？答：主母線主要作用是匯集和分配電能；旁路母線的作用主要體現(xiàn)在檢修出現(xiàn)斷路 器時，可用旁路斷

4、路器代替出線斷路器以使出線斷路器可以不停電檢修。可靠性 安全性投資操作是否方便檢修出現(xiàn)斷路器時先合上旁路斷路器檢查旁路母線是否 完好若完好斷開旁路斷路器合上該出線的旁路隔離開關(guān)合上旁路斷路器之后 退出出線斷路器（先斷開斷路器 再斷開線路側(cè)隔離開關(guān) 最后斷開母線側(cè)隔離開關(guān)）注意：畫主接線圖時 一定要在相應(yīng)的電壓等級母線邊上注明電壓等級1.什么是弧隙介質(zhì)強度和弧隙恢復(fù)電壓？弧隙介質(zhì)能夠承受外加電壓作用而不致使弧隙擊穿的電壓稱為弧隙的 介質(zhì)強度。電流過零后，弧隙電壓從后蜂值逐漸增長，一直恢復(fù)到電源電壓，這一 過程中的弧隙電壓稱為恢復(fù)電壓。2交流電弧有什么特征？熄滅交流電弧的條件是什么？答：過零值自然

5、熄滅和動態(tài)的伏安特性。如果弧隙介質(zhì)強度在任何情況下都高于弧隙恢復(fù)電壓，則電弧熄滅。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(shè)備的溫度升高。發(fā)熱 對電氣設(shè)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(dǎo)體接 觸電阻增加。導(dǎo)體短路時，雖然持續(xù)時間不長，但短路電流很大，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(dǎo)體的溫度迅速升高。同時，導(dǎo)體還受到電 動力超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱和電動力是電氣設(shè)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

6、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(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 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：tg.值的測量載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長期發(fā)熱：指正常工作電流引起的發(fā)熱短時發(fā)熱：指短路電流引起的發(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(guān)；二發(fā)熱對導(dǎo)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(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(shè)備變形如：Cu長期發(fā)熱700C短期發(fā)熱3000CAl

7、長期發(fā)熱700C短期發(fā)熱2000C3-3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 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為什么要計算導(dǎo)體短時發(fā)熱最高溫度？如何計算？答：載流導(dǎo)體短路時發(fā)熱計算的目的在于確定短路時導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)超過 所規(guī)定導(dǎo)體短路時發(fā)熱允許溫度。當(dāng)滿足這個條件時，則認(rèn)為導(dǎo)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(dǎo)體初始溫度9 w；從相應(yīng)的導(dǎo)體材料的曲線上查出 A

8、w；2）將Aw和Qk值代入式：1/S Qk=Ah-Aw求出Ah；3）由Ah再從曲線上查得9 h值。3-12設(shè)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lmax=6791A,最 大負(fù)荷利用小時數(shù)Tmax = 5200h,三相導(dǎo)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 E。試選擇發(fā)電機引出導(dǎo)線。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(shè)備， 用以保證機組的主要設(shè)備和輸煤，碎煤，除塵及水處理的

9、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(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：凡是屬于短時停電會造成主輔設(shè)備損壞，危及人身安全，主 機停用及影響大量出力的廠用設(shè)備；II類廠用負(fù)荷：允許短時斷電，恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的常用設(shè)備;III類廠用負(fù)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(fù)荷；事故保安負(fù)荷交流不間斷供電負(fù)荷5- 9

10、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(yīng)如何解決？答：廠用電系統(tǒng)運行的電動機，當(dāng)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?xí)Ｖ惯\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(fù)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(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程稱 為電動機自啟動。分為：失壓自啟動；空載自啟動；帶負(fù)荷自啟動。若參加 自啟動的電動機數(shù)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(wǎng) 絡(luò)電壓下降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以

11、及廠用電網(wǎng)絡(luò)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(yīng)采用以下措施： 限制參加自啟動的電動機數(shù)量。機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動機，因它只能在接近額定電壓下啟 動，也不應(yīng)參加自啟動，可采用低電壓保護和自動重合閘裝置，即當(dāng)廠用母線電壓 低于臨界值時，把該設(shè)備從母線上斷開，而在母線電壓恢復(fù)后又自動投入。對重要的廠用機械設(shè)備，應(yīng)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。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 考慮進適當(dāng)減小廠用變壓器的阻抗值。導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇6- 1什么是驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間tk以及電氣設(shè)備的開

12、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(yīng)斷路器的全開 斷時間tbr之和，而tbr是指斷路器分?jǐn)嗝}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(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過程與那些因素有關(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：電極發(fā)射大量自由電子：熱電子+強電場發(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；擴散： 弧柱中的帶電質(zhì)點由于熱運行逸出弧

13、柱外。開關(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過程與以下 因素有關(guān)：電弧溫度；電場強度；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） 利用氣體或油吹動電弧，吹弧使帶電離子擴散和強烈地冷卻面復(fù)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(zhì)點向周圍介質(zhì)中擴散和離 子復(fù)合。6-4什么叫介質(zhì)強度恢復(fù)過程？什么叫電壓恢復(fù)過程？它與那些因素有關(guān)？答：弧隙介質(zhì)強度恢復(fù)過程是指電弧電流過零時電弧熄

14、滅，而弧隙的絕緣能力 要經(jīng)過一定的時間恢復(fù)到絕緣的正常狀態(tài)的過程為弧隙介質(zhì)強度的恢復(fù)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?；∠峨妷夯謴?fù)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(fù)到電源電壓的過程，這一過程中的弧隙電壓 稱為恢復(fù)電壓。電壓恢復(fù)過程主要取決于系統(tǒng)電路的參數(shù)，即線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì) 等，可能是周期性的或非周期性的變化過程。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(guān)，當(dāng)為 非有效接地系統(tǒng)時，應(yīng)采用兩相電流

15、互感器，當(dāng)為有效接地系統(tǒng)時，應(yīng)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(yīng)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(yīng)電勢也增加一倍，互感器的容 量增

16、加了一倍。也即每一個二次繞只承擔(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(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。6-8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S i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(fù)荷 Z2L及運行鐵心的磁

17、導(dǎo)率 卩值）有關(guān)。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(yán)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)，12=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(yán)重飽和和平頂波，因此，二次繞組將 在磁能過零時，感應(yīng)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(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(zhǔn)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

18、況，就必須測量各相的對地電壓，并且應(yīng)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丫，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(dāng)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，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

19、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(dāng)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(guān)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(dāng)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選擇10kV配電裝置的出線斷路器及出線

20、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滬0.14 （基準(zhǔn)容量Sd= 100MVA ），出線最 大負(fù)荷為560A，出線保護動作時間tpr= 1s。解：假設(shè)選擇斷路器為SN10-10I kbr=16kA，全分閘時間tbr=0.1s，基準(zhǔn)容量 Sd= 100MVA U尸 10.5kV，Id=5.5kAI d,INU d5.5 小 600 10500Xl(%) =( - -x*t) n - 100% =(0.14)100% =2.33%tNbr- IdUN165500 10000選擇4%的電抗NKL-10-600-4，參數(shù)如下：Xl(%) =4% ies =38

21、.28kA ijt =342(kA)2 s計算如下：3)電壓損失和殘壓校驗：電抗標(biāo)么值：x*L =xL(%) IdUN =0.04 5500 10000 =0.349 INUd600 10500x* 匸二 x* x*L =0.14 0.349 二 0.489短路計算時間：tk二t“ tbr =1 0.1.1s，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值，=12.1kA,l.55 =9.9kA,h.1 =9.35kA。電壓損失和殘壓分別為：U(%) : Xl(%) Ijmaxsin =0.04 560 0.6 = 2.24% ： 5% I n600I12 1：Ure(%) =Xl(%)0.0480

22、.7% 60% 70%I n0.64）動、熱穩(wěn)定校驗。QkI2 10It2/2 It2t2 2 2空9.99351.12 2 2= 30.42(kA) s：34(kA) siSh =KSh 21 2.55 12.1 =30.86(kA) : 38.28(kA)可見，電壓損失、殘壓、動熱穩(wěn)定均滿足要求6-14按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)體，為何還必須按長期發(fā)熱允許電流進行校驗？ 配電裝置的匯流母線，為何不按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面？答：略11、選擇100MW發(fā)電機和變壓器之間母線橋的導(dǎo)體。已知發(fā)電機回路最大持續(xù)工作電流lmax= 6791A,Tmax= 5200h,連接母線三相水平布置，相間距離a =

23、 0.7m,2最高溫度+35OC，母線短路電流I ”=36kA，短路熱效應(yīng)Qk=421.1(kA) ?s。解：1)按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面。I max = 6791A，Tmax =5200h查圖 6-17 曲線 2，得：J =0.78A/mm2，貝U: Sj = 6791 = 8706(mm2)J 0.78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:Ial35C 二 K lal25C =70 一3510150 =0.

24、89 10150 = 8951(A) (I max =6791A)170 252) 熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導(dǎo)體溫度:al12maxf)-35 (70-35)6797289512=55 C查表6-9,得熱穩(wěn)定系數(shù)C=93，則滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為:已知：Qk =421.1(kA)2 sSminQkKf421.1 106 1.285C 932 2二 250(mm )9760(mm )滿足熱穩(wěn)定要求。3) 動穩(wěn)定校驗。導(dǎo)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) K =1.9，則ish =19、212.69 36=96.84(kA)母線相間應(yīng)力計算如下：2_7 1_8 2 1_a2

25、fb =2(0.5ish)2 105 10 i：h5 10968402/0.225 =2084(N / m)hh_63W 二Wy =66.5 10 (m )f丄b12WY2084 1212 66.5 10= 2.612 106(Pa) ：(爲(wèi)=69 106Pa)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(guān) 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(shè)備裝設(shè)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