發(fā)電廠電氣部分 第三版 習題參考答案

1、第一章 電力系統(tǒng)概述1何謂電力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)及電力網(wǎng)?答：電力系統(tǒng)是指由發(fā)電機、輸配電線路、變配電所以及各種用戶用電設(shè)備連接起來所構(gòu)成的有機整體。動力系統(tǒng)由電力系統(tǒng)再加上發(fā)電廠的動力部分（火電廠的鍋爐、汽輪機、熱力管網(wǎng)等；水電廠的水庫、水輪機、壓力管道等）構(gòu)成。電力網(wǎng)指在電力系統(tǒng)中，由各種不同電壓等級的電力線路和變配電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，簡稱電網(wǎng)。2聯(lián)合成電力系統(tǒng)并不斷擴大有什么優(yōu)越性?答：聯(lián)合成電力系統(tǒng)并不斷擴大的優(yōu)越性有：（1）提高供電的可靠性；（2）減少系統(tǒng)中總備用容量的比重；（3）減少總用電負荷的峰值；（4）可以安裝高效率的大容量機組；（5）可以水火互濟節(jié)約能源改善電網(wǎng)調(diào)節(jié)性能；（6）可以提

2、高電能質(zhì)量。3何謂電力系統(tǒng)額定電壓?我國電網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓有哪些等級?答：額定電壓指某一受電器（電動機、電燈等）、發(fā)電機和變壓器等在正常運行時具有最大經(jīng)濟效益的電壓。我國電網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓等級有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。4電能的質(zhì)量指標有哪幾項?簡要說明其內(nèi)容。答：電能的質(zhì)量指標主要是頻率、電壓和波形三項。（1）頻率：對大型電力系統(tǒng)，頻率的允許范圍為50Hz0.2Hz，對中小電力系統(tǒng)，頻率的允許范圍是50Hz0.5Hz。（2）我國規(guī)定用

3、戶處的電壓容許變化范圍是：1）由35kV及以上電壓供電的用戶：5；2）由10kV及以下電壓供電的高壓用戶和低壓電力用戶：7；3）低壓照明用戶：-10+5。（3）波形：電力系統(tǒng)供電電壓或電流的標準波形是正弦波。5電力系統(tǒng)中性點有哪幾種運行方式?各有什么優(yōu)缺點?我國大體上用怎樣的電壓等級范圍?答：（1）電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)中性點運行方式有中性點不接地、直接接地、經(jīng)電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地運行方式。其中經(jīng)電阻接地又分經(jīng)高電阻接地、經(jīng)中電阻接地和經(jīng)低電阻接地三種。中性點直接接地、經(jīng)中電阻接地和經(jīng)低電阻接地稱為大接地電流系統(tǒng)；中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高電阻接地稱為小接地電流系統(tǒng)。（2）

4、各運行方式的優(yōu)缺點小接地電流系統(tǒng)的優(yōu)點：單相接地時，三相間線電壓仍保持對稱和大小不變，對電力用戶的繼續(xù)供電并無影響。缺點：兩個非故障相的對地電壓升高至3倍，所以在中性點不接地的電力網(wǎng)中，各種設(shè)備的對地絕緣應(yīng)按線電壓設(shè)計，才能承受在一相接地時，非故障相對地電壓的升高影響。在中性點不接地的電力網(wǎng)中，一相接地時接地點的接地電流等于正常時相對地電容電流的三倍，經(jīng)消弧線圈接地的電力網(wǎng)中，可以大大減小一相接地時接地點的接地電流，但欠補償時容易發(fā)生振蕩，引起內(nèi)過電壓。大接地電流系統(tǒng)的優(yōu)點：單相接地時，非故障相對地電壓保持不變，各種設(shè)備的對地絕緣按相電壓設(shè)計即可。 缺點：可靠性較低，發(fā)生單相接地故障時，故障的

5、送電線路被切斷，因而使用戶的供電中斷。經(jīng)電阻接地運行方式的優(yōu)點：使接地電容電流向阻性發(fā)展，避免系統(tǒng)振蕩引起過電壓。缺點：高電阻接地不適用于故障電容電流大于45A的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用范圍較小。低電阻接地接地時則接地電流較大。（3）目前我國所用的電壓等級范圍1）對于6l0kV系統(tǒng)，主要由電纜線路組成的電網(wǎng)，在電容電流超過7A時，采用電阻接地。在電容電流低于7A，或由架空線組成的電網(wǎng)，則采用不接地的運行方式；2）620kV發(fā)電機或調(diào)相機回路，中性點可采用不接地、經(jīng)消弧線圈接地或高電阻接地方式（即經(jīng)過二次側(cè)接電阻的接地變壓器接地）；3）35kV系統(tǒng)，一般均采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式；4）110kV及以上系

6、統(tǒng)，一般均采用中性點直接接地的方式。在一些多雷山區(qū)，為了提高供電的可靠性，有的110kV系統(tǒng)中性點也采用經(jīng)消弧線圈接地的方式；5）1kV以下系統(tǒng)，中性點采用不接地的方式運行。380/220V三相四線制電網(wǎng)的中性點，是為了適應(yīng)受電器取得相電壓的需要而直接接地。6如何計算系統(tǒng)單相接地時的電容電流?如何選擇消弧線圈容量?答：（1）線路一相接地電容電流可近似地用下列公式估計：1）對于架空電網(wǎng)IC=(2.73.3)Uf-f10-3 （A）式中的系數(shù)，沒有架空地線時取2.7，有架空地線時取3.3。對于同桿架設(shè)的雙回路，電容電流為單回路的1.31.6倍。2）對于電纜電網(wǎng)IC=0.1Uf-f （A）式中 Uf

7、-f 電網(wǎng)線電壓（kV）； l有直接電連接的這一電壓級電網(wǎng)送電線路的長度（km）。（2）消弧線圈容量的選擇選擇消弧線圈的容量，應(yīng)考慮電網(wǎng)五年左右的發(fā)展規(guī)劃，并按過補償方式考慮，其容量按下式計算S=1.5ICUf （kVA）式中 IC電網(wǎng)一相接地電容電流（A）； Uf電網(wǎng)相電壓（kV）。7電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定是一種什么狀況?穩(wěn)定問題分為哪幾類?答：（1）電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定時，系統(tǒng)產(chǎn)生自發(fā)性振蕩，或者各機組間產(chǎn)生劇烈的相對運動，以至于系統(tǒng)的頻率和電壓大幅度變化，不能保證對負荷的正常供電，造成大量用戶停電。（2）電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題是指當系統(tǒng)受到擾動后能否繼續(xù)保持各發(fā)電機之間同步運行的問題。根據(jù)系統(tǒng)受到擾動的

8、大小及運行參數(shù)變化特性的不同，通常將系統(tǒng)的穩(wěn)定問題分為三大類，即靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在運行中受到微小擾動(如短時的負荷波動)后，能夠自動恢復到原有運行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在運行中受到大的擾動(如切除機組、線路或發(fā)生短路等)后，經(jīng)歷一個短暫的暫態(tài)過程，從原來的運行狀態(tài)過渡到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。動態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在運行中受到大擾動后，保持各發(fā)電機在較長的動態(tài)過程中不失步，由衰減的同步振蕩過程過渡到穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。第二章 短路電流的計算1何謂短路？引起短路的主要原因是什么？發(fā)生短路后可能有什么后果？答：（1）電力系統(tǒng)短路指電力系統(tǒng)中相與相之間或相與地之間（

9、中性點直接接地系統(tǒng)）通過電弧或其它較小阻抗而形成的一種非正常連接。（2）發(fā)生短路的原因1）電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。如大氣過電壓，操作過電壓，絕緣老化，機械性損傷，設(shè)計、安裝、運行維護不良；2）意外事件引起的短路。如輸電線路斷線、倒桿、雷擊等；3）人為事故。如帶負荷拉開或合上隔離開關(guān)、帶地線合閘、將掛地線設(shè)備投入運行等；4）異物跨接導體。如鳥獸跨接、樹枝跨接等。（3）電力系統(tǒng)短路后的后果1）短路點電弧可能燒壞設(shè)備，甚至引起火災(zāi)；2）短路電流產(chǎn)生大量的熱量，引起溫度升高，甚至會損壞絕緣；3）短路電流在導體中產(chǎn)生的電動力，可能使導體發(fā)生變形，甚至損壞；4）系統(tǒng)電壓大幅下降影響用戶的供電，嚴重時甚至

10、破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；5）短路電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)會干擾通訊線路，甚至危及設(shè)備和人身安全。2何謂次暫態(tài)短路電流、沖擊短路電流、短路全電流最大有效值及穩(wěn)態(tài)短路電流？計算這些電流的用途是什么？答：（1）在第一個周期內(nèi)周期分量的有限值稱為次暫態(tài)短路電流，是校驗斷路器開斷能力的依據(jù)；（2）短路電流在短路后半個周期(t=0.01s)時，瞬時值達到最大，該最大值稱為沖擊短路電流，是校驗電氣設(shè)備動穩(wěn)定能力的依據(jù)；（3）出現(xiàn)在沖擊短路電流ish處的周期分量有效值和非周期分量的均方根值稱為短路全電流最大有效值，故障切斷時間小于0.1s時，檢驗斷路器的開斷能力；（4）短路后，非周期分量衰減完，暫態(tài)過程結(jié)束，就進入穩(wěn)定

11、狀態(tài)，此時的短路電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，是短路后計算殘壓的依據(jù)。3用標么值對元件電抗和短路電流計算有什么好處?如何將任意基準下元件電抗的標么值換算成選定基準下元件電抗的標么值?答：（1）用標么值對元件電抗和短路電流計算的好處有：1）用標么值進行計算時，只要選定的基準容量相同，基準電壓按規(guī)定的平均額定電壓選取，按電抗所在電壓級計算所求得的標么值，可適用于其他電壓級；2）相間電壓的標么值與相電壓的標么值相等；3）三相功率的標么值與單相功率的標么值相等；4）三相電路的歐姆定律公式I*=U*/X*，功率方程式S*=U*I*與單相電路相同；5）當電壓標么值U*=1時，功率的標么值等于電流的標么值，等于電抗

12、標么值的倒數(shù)，即S*=I*=1/X*（2）任意基準下元件電抗的標么值換算成選定基準下元件電抗標么值的方法：設(shè)XN、UN、SN分別是額定參數(shù)下的標么值，換算成選定基準下元件電抗標么值可按公式計算，當UN與Ud相等時，可按公式：計算。其它基準下元件電抗的標么值換算一樣。4何謂無限大容量電源?無限大容量電源供電的短路暫態(tài)過程有什么特點?如何計算無限大容量電源供電的短路電流?答：（1）無限大容量電源理論上是指系統(tǒng)容量S，系統(tǒng)電抗Xs0,其出口分界母線的電壓在短路時能保持不變。在實際電力系統(tǒng)中，某容量很小的支路（該支路中各元件的容量較系統(tǒng)容量小得多，其阻抗比系統(tǒng)阻抗大很多）發(fā)生短路時，引起系統(tǒng)母線電壓的

13、變化很小。在分析及計算時，為了方便認為該電源是一內(nèi)部阻抗ZG=0（xG=0，rG=0），系統(tǒng)母線電壓為恒定的電源，稱這種電源為無限大容量電源。（2）無限大容量電源供電的短路暫態(tài)過程的特點是周期短路電流的幅值始終維持不變。（3）無限大容量電源供電的短路電流的計算方法：1）作出計算電路圖；2）作出對各短路點的等值電路圖；3）對等值電路圖進行化簡，求出短路回路總電抗XS*；4）進行短路電流的計算。周期短路電流標么值的計算公式：周期短路電流有效值的有名值等于其標么值乘以電流基準值，公式為Ip=Ip*Id=Id / X*對無限大容量電源，穩(wěn)態(tài)短路電流等于周期短路電流。非周期短路電流inp按指數(shù)曲線衰減沖

14、擊短路電流的計算公式為：ish=2KshIp其中Ksh為短路電流沖擊系數(shù)，對無限大容量電源Ksh=1.8。5如何用運算曲線計算發(fā)電機供電的任意時刻三相短路電流周期分量的有效值?答：用運算曲線計算發(fā)電機供電的任意時刻三相短路電流周期分量的有效值的方法：（1）求短路回路總電抗的計算電抗Xca；1）作出計算電路圖；2）根據(jù)計算電路圖作出等值電路圖；3）化簡等值電路圖；4）確定短路回路總電抗XS或 XS*；5）按下列公式求出計算電抗或（2）查所需周期短路電流有效值的標么值Ipt*1）按電源性質(zhì)及求得的計算電抗Xca*選擇運算曲線；2）次暫態(tài)短路電流I的標么值I*，查t=0時曲線；3）穩(wěn)態(tài)短路電流I的標

15、么值I*，查t=4時曲線；4）需要其它時刻短路電流Ipt*時，查t時的曲線。若所查時刻t，沒有曲線可采用插值法對于Xca*3時，按無限大系統(tǒng)計算。8如圖2-42所示電力系統(tǒng)，計算K點三相短路時，每回輸電線路上的I、ish、I0.2和I，并計算未故障母線I段上的殘壓。(提示：I段母線的殘壓即I段母線對短路點的電壓)圖2-42 第8題計算用圖 1 0.3 2 0.145 3 0.145 4 0.525 5 0.525 6 0.349圖2-8-1 等值電路圖 1 0.3 7 0.0725 4 0.525 8 0.874圖2-8-2 等值電路化簡（一） 9 0.3725 10 0.328圖2-8-3

16、等值電路化簡（二） 11 0.7圖2-8-4 等值電路化簡（三）答：（1）網(wǎng)絡(luò)化簡1）畫等值電路圖，各電抗按順序編號，如圖2-8-1。2）電抗2、3并聯(lián)電抗合并為7號電抗，電抗5、6串聯(lián)電抗合并為8號電抗，如圖2-8-2。3）電抗1、7串聯(lián)電抗合并為9號電抗，電抗4、8并聯(lián)電抗合并為10號電抗，如圖2-8-3。4）電抗9、10串聯(lián)電抗合并為11號電抗，如圖2-8-4。（2）參數(shù)計算1）各元件參數(shù)：取Sd=SSN=100MVA，Ud=Uav發(fā)電機：X1=XdSd/SN=0.3100/100=0.3線路：X2=X3=XlLSN/Uav2=0.448100/1152=0.145變壓器：X4=X5=(

17、Ud%/100)Sd/SN=(10.5/100)100/20=0.525電抗器：X6=(Xdk%/100)(UN/3IN)(Sd/Uav2)=(6/100)(6/1.53)(100/6.32)=0.3492）電抗2、3并聯(lián)電抗合并X7=(X2X3)/ (X2+X3)=0.145/2=0.0725電抗5、6串聯(lián)電抗合并X8=X5+X6=0.525+0.349=0.8743）電抗1、7串聯(lián)電抗合并X9= X1+X7=0.3+0.0725=0.3725電抗4、8并聯(lián)電抗合并X10=(X4X8)/ (X4+X8)=(0.5250.874)/(0.525+0.874)=0.3284）電抗9、10串聯(lián)電抗

18、合并X11= X9+X10=0.3725+0.328=0.7（3）計算短路電流計算電抗Xca= X11=0.7查曲線：查t=0曲線，得I*=1.5查t=0.2曲線，得I*0.2=1.32查t=4曲線，得I*4=1.72輸電線路上的I、ish、I0.2、I基準電流Id=Sd/(3Ud)=100/(1153)=0.502kA每回輸電線路的I= I*Id/2=1.50.502/2=0.377kA每回輸電線路的ish=1.82 I=1.820.377=0.958kA每回輸電線路的I0.2= I0.2Id/2=1.320.502/2=0.331kA每回輸電線路的I= I*4Id/2=1.720.502/

19、2=0.432 kA（4）計算未故障母線I段上的殘壓未故障母線I段上的穩(wěn)態(tài)電流標么值：II*=(X10/X8) I*4=(0.328/0.874)1.72=0.645未故障母線I段上的殘壓標么值：Ure*=II*X6=0.6450.349=0.225未故障母線I段上的殘壓有名值：Ure= Ure*Ud=0.2256.3=1.418kV9如圖2-43所示的電力系統(tǒng)，計算K點三相短路時短路處和每個電源供給短路點的I。 2 0.278 1 0.16 3 0.175 6 0.091 8 0.076 5 0.302 4 0.302 7 0.121K(3)圖2-43 第9題計算用圖圖2-9-1 等值電路圖

20、 1 0.16 10 0.453 8 0.076 6 0.091 9 0.151 7 0.121K(3) 1 0.16 10 0.453 9 0.151 11 0.151 12 0.151 13 0.151K(3)圖2-9-2 等值電路化簡（一）圖2-9-3 等值電路化簡（二） 15 0.477 13 0.151K(3) 14 0.349K(3) 18 0.477 17 0.349圖2-9-4 等值電路化簡（三）圖2-9-5 等值電路化簡（四）答：（1）網(wǎng)絡(luò)化簡1）畫等值電路圖，各電抗按順序編號，如圖2-9-1。2）電抗4、5并聯(lián)電抗合并為X9，電抗2、3串聯(lián)電抗合并為X10，如圖2-9-2。

21、3）電抗6、7、8三角形變換為星形電抗11、12、13，如圖2-9-3。4）電抗1、9、11串聯(lián)電抗合并為X14，電抗10、12串聯(lián)電抗合并為X15，如圖2-9-4。5）電抗13、14、15星形變換為三角形電抗16、17、18，如圖2-9-5。（2）參數(shù)計算1）各元件參數(shù)：取Sd= 100MVA，Ud=Uav水電廠：X1=XdSd/SN=0.4100/250=0.16火電廠：X2=XdSd/SN=0.125100/45=0.278變壓器：X3= (Ud%/100)Sd/SN=(10.5/100)100/60=0.1752100km線路：X4=X5=XlLSN/Uav2=0.4100100/11

22、52=0.30230km線路：X6= XlLSN/Uav2=0.430100/1152=0.09140km線路：X7= XlLSN/Uav2=0.440100/1152=0.12125km線路：X8= XlLSN/Uav2=0.425100/1152=0.0762）電抗4、5并聯(lián)電抗合并X9=(X4X5)/ (X4+X5)=0.302/2=0.151電抗2、3串聯(lián)電抗合并X10=X2+X3=0.278+0.175=0.4533）三角形星形，4）電抗1、9、11串聯(lián)電抗合并X14= X1+X9+X11=0.16+0.151+0.038=0.349電抗10、12串聯(lián)電抗合并X15= X10+X12

23、=0.453+0.024=0.4775）星形三角形，（3）求計算電抗水電廠對k點轉(zhuǎn)移電抗為X17，火電廠對k點轉(zhuǎn)移電抗為X18，則，水電廠對k點計算電抗為Xca= X17(SG/Sd)=0.404(250/100)=1.01火電廠對k點計算電抗為Xca= X18(SG/Sd)=0.553(45/100)=0.249（4）計算次暫態(tài)短路電流I1）水電廠對k點次暫態(tài)短路電流標么值I*：根據(jù)Xca=1.01，查t=0時曲線，得I*=1.06基準電流Id=250/(3115)=1.255kA；水電廠對k點次暫態(tài)短路電流有名值I=IdI*=1.061.255=1.33kA2）火電廠對k點次暫態(tài)短路電流標

24、么值I*：根據(jù)Xca=0.553，查t=0時曲線，得I*=1.88基準電流Id=45/(3115)=0.226kA；火電廠對k點次暫態(tài)短路電流有名值I=IdI*=1.880.266=0.425kA3）k點次暫態(tài)短路電流有名值I：I=1.33+0.425=1.755kA10如圖2-44所示的電力系統(tǒng)，計算K點三相短路時短路點的I、ish、I。NMK 10 -0.004 7 -0.004 9 0.179 6 0.179 3 0.364 8 0.104 5 0.104 4 0.175 2 0.364 1 0.364圖2-44 第10題計算用圖圖2-10-1 等值電路圖 11 0.539 6 0.17

25、9 9 0.179 12 0.468 13 0.468 7 -0.004 10 -0.004KMN 11 0.539 14 0.089 15 0.234 16 -0.002KM圖2-10-2 等值電路化簡（一）圖2-10-3 等值電路化簡（二）MK 16 -0.002 15 0.234 17 0.628 19 0.231 18 0.621K圖2-10-4 等值電路化簡（三）圖2-10-5 等值電路化簡（四）答：（1）網(wǎng)絡(luò)化簡1）畫等值電路圖，各電抗按順序編號，如圖2-10-1。2）電抗1、4串聯(lián)電抗合并為X11，電抗2、5串聯(lián)電抗合并為X12，電抗3、8串聯(lián)電抗合并為X13，M、N屬等電位點，

26、直接相連。如圖2-10-2。3）電抗6、9并聯(lián)電抗合并為X14，電抗12、13并聯(lián)電抗合并為X15，電抗7、10并聯(lián)電抗合并為X16。如圖2-10-3。4）電抗11、14串聯(lián)電抗合并為X17，如圖2-10-4。5）電抗15、16、17 星形三角形變換成電抗18、19、20，如圖2-10-5。（2）參數(shù)計算1）各元件參數(shù)：取Sd= 100MVA，Ud=Uav水電廠G1、G2、G3：X1=XdSd/SN=0.2100/55=0.364=X2=X3雙繞組變壓器：X4= (Ud%/100)Sd/SN=(10.5/100)100/60=0.175三繞組變壓器：Uk1%=(Uk1-2%+Uk1-3%-Uk

27、2-3%)/2=(10.5+17-6)/2=10.75Uk2%=(Uk1-2%+Uk2-3%-Uk1-3%)/2=(10.5+6-17)/2=-0.25（數(shù)據(jù)不合實際，這里將錯就錯）Uk3%=(Uk1-3%+Uk2-3%-Uk1-2%)/2=(17+6-10.5)/2=6.25 X5=(Uk3%/100)(Sd/SN)=(6.25/100)(100/60)=0.104=X8X6=(Uk1%/100)(Sd/SN)=(10.75/100)(100/60)=0.179=X9X7=(Uk2%/100)(Sd/SN)=(-0.25/100)(100/60)=-0.004=X102）電抗1、4串聯(lián)電抗合

28、并X11= X1+X4=0.364+0.175=0.539 電抗2、5串聯(lián)電抗合并X12= X2+X3=0.364+0.104=0.468電抗3、8串聯(lián)電抗合并X13= X3+X8=0.364+0.104=0.4683）電抗6、9并聯(lián)電抗合并X14=(X6X9)/(X6+X9)=0.179/2=0.089電抗12、13并聯(lián)電抗合并X15=(X12X13)/(X12+X13)=0.468/2=0.234電抗7、10并聯(lián)電抗合并X16=(X7X10)/(X7+X10)=-0.004/2=-0.0024）電抗11、14串聯(lián)電抗合并X17= X11+X14=0.539+0.089=0.6285）星形三

29、角形，（3）求計算電抗水電廠G1對k點轉(zhuǎn)移電抗為X18，水電廠G2、G3對k點轉(zhuǎn)移電抗為X19，則，水電廠G1對k點計算電抗為Xca= X18(SG/Sd)=0.621(55/100)=0.342水電廠G2、G3對k點計算電抗為Xca= X19(SG/Sd)=0.231(110/100)=0.254（4）求K點三相短路時短路點的I、ish、I1）水電廠G1對k點次暫態(tài)短路電流標么值I*：根據(jù)Xca=0.342，查t=0時曲線，得I*=3.26水電廠G1對k點穩(wěn)態(tài)短路電流標么值I*：根據(jù)Xca=0.342，查t=4時曲線，得I*=2.82基準電流Id=55/(3115)=0.276 kA；水電廠

30、G1對k點次暫態(tài)短路電流有名值I=IdI*=0.2763.26=0.900kA水電廠G1對k點穩(wěn)態(tài)短路電流有名值I=IdI*=0.2762.82=0.778 kA2）水電廠G2、G3對k點次暫態(tài)短路電流標么值I*：根據(jù)Xca=0.254，查t=0時曲線，得I*=4.36水電廠G2、G3對k點穩(wěn)態(tài)短路電流標么值I*：根據(jù)Xca=0.254，查t=4時曲線，得I*=3.16基準電流Id=110/(3115)=0.552 kA；水電廠G2、G3對k點次暫態(tài)短路電流有名值I=IdI*=0.5524.36=2.407kA水電廠G2、G3對k點穩(wěn)態(tài)短路電流有名值I=IdI*=0.5523.16=1.744

31、kA3）k點次暫態(tài)短路電流有名值I=0.900+2.407=3.307 kAk點沖擊短路電流ish=2Ksh I，變壓器后短路時Ksh=1.85，則，ish=21.853.307=8.664 kAk點穩(wěn)態(tài)短路電流有名值I=0.778+1.744=2.522 kA11如圖2-45所示電力系統(tǒng)，已知K1短路時短路點的I2.51kA，求K2點三相短路時短路點的I。 1 1 2 1.75K1K2 2 2.75K2圖2-45 第11題計算用圖圖2-11-1 等值電路圖圖2-11-2 等值電路化簡答：（1）網(wǎng)絡(luò)化簡1）畫等值電路圖，各電抗按順序編號，如圖2-11-1。2）電抗1、2串聯(lián)電抗合并為X3，如圖

32、2-11-2。（2）參數(shù)計算1）各元件參數(shù)：取Sd=500MVA，Ud=Uav系統(tǒng)及雙回路線電抗X1：基準電流Id=Sd/(3Ud)=500/(3115)=2.51kA已知K1短路時短路點的I2.51kA，則X1= Id /I=1變壓器：X2= (Ud%/100)Sd/SN=(10.5/100)500/30=1.752）電抗1、2串聯(lián)電抗合并X3= X1+X2=1+1.75=2.75（3）K2點三相短路時短路點的IK2點三相短路時短路點的I*=1/2.75基準電流Id=Sd/(3Ud)=500/(310.5)=27.5kAK2點三相短路時短路點的I=27.5/2.75=10 kA第三章 導體的

33、發(fā)熱、電動力效應(yīng)1引起導體和電器發(fā)熱的原因是什么?答：引起導體和電器發(fā)熱的原因是：（1）電阻損耗：由電阻引起，是損耗的主要形式；（2）磁滯損耗：由交變磁場的作用引起，針對鐵磁材料零配件；（3）渦流損耗：由交變磁場的作用引起，磁性或非磁性導電材料零配件均有；（4）介質(zhì)損耗：由強電場的作用引起，針對絕緣材料。2導體和電器的發(fā)熱有哪兩種類型?各有什么特點?對導體和電器的工作可能造成什么影響?答：（1）導體和電器的發(fā)熱類型有：1）長期發(fā)熱狀態(tài)。正常時，導體長期流過工作電流引起的發(fā)熱；特點：工作電流和發(fā)熱是持續(xù)的，溫度升高到某一值時，發(fā)熱與散熱將達到平衡。2）短時發(fā)熱狀態(tài)。短路時，導體短時間流過短路電流

34、引起的發(fā)熱。特點：導體中流過短路電流數(shù)值大，但持續(xù)的時間很短，一般為零點幾秒到幾秒鐘（斷路器全開斷時間）。導體的溫度在短時間內(nèi)上升很快，短路電流產(chǎn)生的熱量幾乎來不及向周圍散熱，可以看作絕熱過程。導體溫度變化很大，導體電阻值R、導體的比熱容C不能看作常數(shù)，而是溫度的函數(shù)。（2）對導體和電器的工作可能造成的影響：使導體材料的機械強度顯著下降；破壞接觸連接部分的工作；顯著降低導體絕緣材料的絕緣強度。3為什么要規(guī)定導體和電器的發(fā)熱允許溫度?長期發(fā)熱允許溫度和短時發(fā)熱允許溫度是如何具體規(guī)定的?答：（1）規(guī)定導體和電器的發(fā)熱允許溫度的原因：導體和電器的溫度超過發(fā)熱允許溫度將引起很多不良后果。1）降低機械強

35、度。導體的溫度超過一定允許值后，會導致導體材料退火，使機械強度顯著下降。在短路電流產(chǎn)生的電動力作用下將引起導體變形，甚至使導體結(jié)構(gòu)損壞。如鋁和銅在溫度分別超過100和150后，其抗拉強度急劇下降。2）影響接觸電阻。觸頭和連接部位由于溫度過高，表面會強烈氧化并產(chǎn)生一層電阻率很高的氧化層薄膜，從而使接觸電阻增加，導致溫度進一步升高，形成惡性循環(huán)，直至燒紅、松動甚至熔化。3）降低絕緣強度。溫度超過允許值時，絕緣材料將加速老化，喪失原有的機械性能和絕緣性能，甚至引起絕緣擊穿、直至燒毀。（2）長期發(fā)熱允許溫度和短時發(fā)熱允許溫度的具體規(guī)定。1）長期發(fā)熱允許溫度的具體規(guī)定。采用螺栓連接時，電器設(shè)備正常工作溫

36、度不應(yīng)超過70。計及太陽輻射影響時，鋼芯鋁鉸線及管形導體，按不超過80考慮。導體的接觸面處采用搪錫處理具有可靠的過渡覆蓋層時，可按不超過85考慮。2）短時發(fā)熱允許溫度的具體規(guī)定。硬鋁及鋁錳合金不超過200，硬銅不超過300。4導體和電器正常發(fā)熱計算的目的是什么?滿足怎樣的條件可保證它們在正常運行時的發(fā)熱溫度不超過允許值?答：（1）導體和電器正常發(fā)熱計算的目的：根據(jù)電器及導體的工作和發(fā)熱狀況，計算可能達到的最高工作溫度，選擇合適的額定電流。（2）保證在正常運行時，發(fā)熱溫度不超過允許值的條件是：額定電流小于允許載流量。5導體和電器短路時發(fā)熱計算的目的是什么?滿足怎樣的條件可使它們在短路時保證是熱穩(wěn)

37、定的?答：（1）導體和電器短路時發(fā)熱計算的目的：校驗短路時發(fā)熱的穩(wěn)定。（2）在短路時，保證是熱穩(wěn)定的條件是：當短路過程結(jié)束時的溫度qk不大于導體材料短時發(fā)熱的最高允許溫度qal，即qkqal則認為該導體在此短路條件下是熱穩(wěn)定的?；蛘撸瑢w短時熱穩(wěn)定條件是：截面大于最小截面，（-短路電流熱效應(yīng)值）電器的短時熱穩(wěn)定條件是： （秒內(nèi)允許通過的短時熱電流(或短時耐受電流)。）6如何計算短路電流周期分量和非周期分量的熱效應(yīng)?答：短路電流周期分量的熱效應(yīng)的計算：短路電流非周期分量的熱效應(yīng)的計算：7導體的允許載流量是如何確定的?有哪些措施能提高導體的允許載流量?答：導體的允許載流量：（-長期發(fā)熱最高允許溫度

38、；-允許溫升；-導體或電器實際溫度）為了提高導體的載流能力，可采取以下措施：（1）導體材料宜采用電阻率小的材料，如鋁、鋁合金、銅等；（2）提高導體的長期發(fā)熱允許溫度qal；如鋁導體接頭螺栓連接時qal為70，改為超聲搪錫方法則可提高到85；（3）提高導體的散熱能力。導體的散熱能力與導體的形狀、布置方式及散熱方式有關(guān)。1）導體形狀：散熱表面積大為好。在相同截面積的條件下，扁矩形截面的周長大，故導體截面形狀宜采用扁矩形或槽形，以獲得較大的散熱表面積。2）布置方式：使散熱效果最佳。矩形截面導體豎放比平放散熱效果好；兩半槽組成的槽形截面，立縫置于鉛垂面比水平面的散熱效果好。3）散熱方式：傳導、對流和輻

39、射。傳導：置于液體介質(zhì)中或由液體內(nèi)冷的導體，主要是傳導散熱；對流：置于室外或采用強制通風的導體，主要是對流散熱；輻射：由溫度高的物體向周圍的自然散熱過程。置于室內(nèi)空氣中的導體，輻射和對流是它的主要散熱方式。由于油漆的輻射系數(shù)較大，所以室內(nèi)硬母線都涂上油漆：A相-黃色、B相-綠色、C相-紅色。這樣除了加強散熱，還便于相序的識別。8電動力對導體和電器的運行有哪些危害?答：正常工作時，電流不是很大，電動力也不大，短路時電動力很大，產(chǎn)生的危害也很大：（1）由于電動力作用，電器產(chǎn)生振動；（2）載流導體變形，損壞載流部件或損壞絕緣部件（3）電磁繞組變形，損壞電器設(shè)備，如變壓器繞組。9三相同平面布置的平行導

40、體短路時，哪一相受到的電動力最大?其數(shù)值應(yīng)如何計算?答：當三相母線安裝于同一平面時，中間相母線所受的電動力最大（約比邊相母線受力大7）。在三相短路沖擊電流作用下，中間相母線所受的最大電動力為（N）式中：ish三相短路沖擊電流，kA； L兩支持絕緣子之間的一段母線長度，稱為跨距，m； a相鄰兩相導體的中心距離，m。10硬母線的動穩(wěn)定條件是什么?若校驗時動穩(wěn)定條件不能被滿足，可采取哪些措施加以解決?答：硬母線滿足動穩(wěn)定的條件是：djdal式中：dal母線材料的允許應(yīng)力，Pa。dj母線受到的最大相間應(yīng)力。若計算結(jié)果是djdal，則必須設(shè)法減小dj。辦法是減小絕緣子跨距，令djdal，得式中：ish沖

41、擊短路電流，kA； a母線相間距離，m； W母線截面形狀系數(shù)，m3。為避免水平放置的矩形母線因本身重量而過分彎曲，要求絕緣子跨距不得超過1.52.0m。絕緣子跨距一般等于配電裝置間隔的寬度。 11大電流母線為什么常用全連式分相封閉母線?答：因為大電流母線常用的全連式分相封閉母線具有下列優(yōu)點：（1）運行可靠性高。母線被封裝在里面，避免了外界自然環(huán)境對母線及其絕緣子的粉塵污染，消除了母線相間短路的可能性。（2）可有效地減小母線及其附近短路時母線間的電動力。外殼與母線形成相當于1：1的空心變壓器。由于外殼渦流和環(huán)流磁場對母線電流磁場的強烈去磁作用，使殼內(nèi)磁場大為減弱，有效地減小了短路時母線的電動力。

42、（3）可顯著地減小母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱。（4）外殼多點接地，可保證人體觸及時的安全。（5）維護工作量較小。（6）母線和外殼之間可兼作強迫冷卻介質(zhì)的通道，可大大提高母線的載流量。12何為母線共振?有何危害?有什么措施保證母線系統(tǒng)不發(fā)生共振?答：（1）母線系統(tǒng)在外力的作用下要發(fā)生變形。當撤去外力后，母線系統(tǒng)要經(jīng)歷一個往復振動過程，才回到原來的平衡位置。這種振動稱為自由振動，其頻率稱為母線系統(tǒng)的固有頻率。若給母線系統(tǒng)一周期性的持續(xù)外力（如三相短路時的電動力），母線系統(tǒng)將發(fā)生強迫振動，如果周期性外力的頻率等于母線系統(tǒng)的固有頻率，母線系統(tǒng)將發(fā)生共振現(xiàn)象。（2）母線系統(tǒng)發(fā)生共振時，振動的幅值特別大，可能超過

43、母線系統(tǒng)的彈性限度，使母線的結(jié)構(gòu)遭到破壞。（3）為了避免母線系統(tǒng)可能發(fā)生的共振現(xiàn)象，可以直接求解不發(fā)生共振的絕緣子最大允許跨距：只要實際選用的絕緣子跨距L小于最大允許跨距Lmax，母線系統(tǒng)就不會發(fā)生共振。 13采取何種措施可減小大電流母線附近的鋼構(gòu)件發(fā)熱?答：減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施有以下幾項：（1）加大與載流導體的距離。當然這會受到許多限制。（2）裝屏蔽環(huán)。在鋼構(gòu)發(fā)熱最嚴重處(即磁場強度最大處)套上短路環(huán)（鋁或銅環(huán)），利用短路環(huán)中的感應(yīng)電流起去磁作用。（3）斷開鋼構(gòu)的閉合回路，使其內(nèi)不產(chǎn)生環(huán)流。（4）采用非磁性材料代替鋼構(gòu)。（5）采用分相封閉母線。14配電裝置中的匯流母線為什么不按經(jīng)濟電流密

44、度選擇截面?答：針對配電裝置母線和引下線，以及持續(xù)電流較小、年利用小時數(shù)較低的其它回路導線按最大長期工作電流選擇。原因是正常運行時其工作電流達不到最大長期工作電流，所以按最大長期工作電流選擇滿足長期熱穩(wěn)定條件就可以了。15按經(jīng)濟電流密度法選擇的母線截面，是否還須按最大長期工作電流校核?答：按經(jīng)濟電流密度法選擇的母線截面，一般不須按最大長期工作電流校核。第四章 電氣設(shè)備原理與選擇2概述電弧產(chǎn)生和熄滅的物理過程?？偨Y(jié)歸納各類斷路器熄弧過程中采用了哪幾種熄弧方法。答：電弧可以分為形成和維持兩個階段。電弧的形成依賴于強電場發(fā)射及碰撞游離，電弧的維持主要依賴于熱游離。 動靜觸頭分離的瞬間，觸頭間距小，電

45、場強度很大。陰極觸頭的電子在被強電場拉出觸頭表面，這種現(xiàn)象叫強電場發(fā)射。電子加速向陽極運動，與氣體的中性質(zhì)子碰撞，電子動能足夠大時，中性質(zhì)子分離為帶負電的電子和帶正電的正離子，這種現(xiàn)象叫做碰撞游離。隨著電子增加，觸頭間空間被擊穿，及形成了電弧，產(chǎn)生高溫強化分子熱運動電子和正離子產(chǎn)量增加，并在電場力作用下反向運動。運動中自由電子和正離子可能復合，減少自由電子，叫做去游離過程。游離和去游離同時存在，兩者動態(tài)平衡時，則電弧穩(wěn)定燃燒。如果游離過程大于去游離過程，電弧燃燒加?。蝗绻坞x過程小于去游離過程，則電弧燃燒趨弱，直至熄滅。熄弧的基本方法：1.用液體或氣體吹弧 2.利用真空滅弧 3.利用特殊介質(zhì)滅

46、弧 4.采用多斷口熄弧 5.快速拉長電弧 6.用特殊金屬材料作觸頭3斷路器的選擇有哪些項目?最重要的是哪項?答： 斷路器的選擇項目包括：1.型式 2.額定電壓 3.額定電流 4.校驗開斷能力 5.校驗動穩(wěn)定 6.校驗熱穩(wěn)定4真空斷路器有什么優(yōu)點?如何使動觸頭能夠移動而又不破壞滅弧室的高真空?答：真空斷路器具有觸頭開距短，熄弧快，體積小，重量輕，無爆炸危險，無污染等優(yōu)點 真空滅弧室是斷路器的關(guān)鍵部分，要求具有良好密封性，所有的滅弧零件都裝在一個玻璃罩內(nèi)，罩的一端是封死的靜觸頭，另外一端動觸頭及活動導電桿則固定于金屬波紋管的上端。這樣靠波紋管的伸縮即可完成分，合閘動作，而又不破壞密封。5電壓互感器

47、二次側(cè)不允許短路，電流互感器二次側(cè)不允許開路，為什么?如何防止?答：電流互感器正常運行時基本處于短路狀態(tài)，其二次繞組絕對不允許開路運行。否則二次側(cè)電流為零，一次側(cè)電流全部轉(zhuǎn)化為激磁電流，導致鐵芯飽和，其磁通變?yōu)槠巾敳ǎ瑒t二次繞組中感應(yīng)電勢很高，二次端子處將出現(xiàn)很高的電壓，危及設(shè)備及人身安全電壓互感器二次側(cè)如果短路將造成電壓互感器電流急劇增大過負荷而損壞，并且絕緣擊穿使高壓串至二次側(cè)，影響人身安全和設(shè)備安全。無論是電流互感器還是電壓互感器都要求二次側(cè)有一點可靠的接地，以防止萬一互感器絕緣損壞，高電壓會竄入二次回路危及二次設(shè)備和人身安全。6用在大接地電流系統(tǒng)中的電壓互感器附加二次繞組的額定電壓為1

48、00V；而用在小接地電流系統(tǒng)中則為100V3，為什么?開口三角繞組有什么用途?答：（1）開口三角繞組的作用：用于取得零序電壓。單相接地時，開口三角形繞組輸出100V。（2）大接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為0，非故障相對地電壓不變。設(shè)C相接地，則，開口三角形繞組輸出電壓，要使輸出等于100V，則電壓互感器附加二次繞組的額定電壓為100V。小接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，故障相對地電壓為0，非故障相對地電壓升高3倍。設(shè)C相接地，則，開口三角形繞組輸出電壓：要使輸出等于100V，則電壓互感器附加二次繞組的額定電壓為100/3V。7為什么互感器所帶負荷超過額定容量其準確度就下降?答

49、： 在理想情況下，I1不變時I2亦不變，但實際上，當I1不變時，I2隨二次負荷阻抗增大而減小，因而使勵磁電流I0增大，誤差也隨之增大。這也是為什么電流互感器正常工作時最好接近于短路狀態(tài)的原因。當二次側(cè)阻抗超過其允許值時，互感器的準確等級就降低了很多。8一臺電抗器型號為NKL10-400-5，另一臺型號為NKL10-2000-8，哪一臺電抗器的電抗值大?請計算出來。答： 9為什么發(fā)電廠發(fā)電機電壓母線上的出線要裝電抗器?答：1. 加裝出線電抗器將短路電流限制到輕型開關(guān)能夠可靠開斷的范圍內(nèi)，在經(jīng)濟上是合理的，否則可能出現(xiàn)價格昂貴的重型開關(guān)。2. 母線分段電抗器也限制了短路電流，使流經(jīng)分段開關(guān)和回流母

50、線的短路電流減少了，對他們的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定更為有利。3. 出現(xiàn)電抗器后短路時，母線殘壓仍較高，有利于發(fā)電廠廠用電動機的自啟動。10什么叫限流式熔斷器?其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么樣的?答：有些熔斷器內(nèi)裝有石英砂，短路時熔絲融化后深入石英砂狹縫迅速冷卻，使電弧熄滅非常迅速，在短路電流尚未達到其最大值之前就能熔斷并滅弧，這種熔斷器成為限流式熔斷器第五章 電氣主接線1請按可靠性從高到低的順序列出各種電氣主接線的名稱。答：電氣主接線的基本形式包括：匯流母線接線和無匯流母線接線兩大類。匯流母線接線有：雙母線（變壓器-母線接線、3/2臺斷路器雙母線、雙母線帶旁路、雙母線分段、簡單雙母線）；單母線（單母線帶旁路、單母線分段、簡單單母線）。無匯流母線接線有：單元及擴大單元接線；橋形接線（外橋接線、內(nèi)橋接線）；角形接線。2主母線作用是什么?旁路母線作用是什么?可否由旁路母線代替主母線工作?答：主母線：在發(fā)電廠和變電站的各級電壓配電裝置中，將發(fā)電機、變壓器等大型電氣設(shè)