第4版發(fā)電廠電氣部分課后題答案

1、1-1 簡述火電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn) 答：火電廠的分類： 1. 按原動(dòng)機(jī)分：凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠 和蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠等。 2. 按燃料分：燃煤發(fā)電廠（煤炭） ，燃油發(fā)電廠（石油提取汽 油，煤油，柴油后的渣油） ，燃?xì)獍l(fā)電廠（天然氣，煤氣） ，余熱發(fā)電廠（工業(yè)余熱）還有利 用垃圾和工業(yè)廢料的發(fā)電廠。 3.按蒸汽壓力和溫度分： 中低壓發(fā)電廠（蒸汽壓力，溫度 450， 電機(jī)功率小于 25MW），高壓發(fā)電廠 （。 540， 100MW），超高壓發(fā)電廠 （,540/540 ， 200MW）, 亞臨界壓力發(fā)電廠（ , 540/540， 3001000MW），超臨界

2、壓力發(fā)電廠（大于 , 550/550 ，機(jī) 組功率 600MW,800MW及以上），超超臨界壓力發(fā)電廠（， 600/600 ，機(jī)組功率 1000MW及以 上）4. 按輸出源分： 凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電廠 （只能向外供應(yīng)電能， 效率較低， 只有 30 40）， 熱電廠（同時(shí)向外供應(yīng)電能和熱能的電廠，效率較高，6070）火電廠的電能生產(chǎn)過程： 1. 燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使 之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)。 2. 鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)， 沖動(dòng)機(jī)輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)， 將熱 能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能， 稱為汽水系統(tǒng)。 3. 由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將機(jī)械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。

3、 （凝汽式火電廠電力生產(chǎn)過程）特點(diǎn)： 1.火電廠布局靈活， 裝機(jī)容量的大小可按需要決定。 2. 火電廠的一次性建設(shè)投資少， 單位容量的投資僅為同容量水電廠的一般左右， 建造工期短， 發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)較高。 3. 火電廠耗煤量大。 4. 火電廠動(dòng)力設(shè)備繁多， 發(fā)電組控制操作復(fù)雜， 廠用電量和運(yùn)行人員都多 與水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。 5. 燃煤發(fā)電機(jī)組由停機(jī)到開機(jī)并帶滿負(fù)荷需要幾小時(shí)到十幾小時(shí)， 并附加耗用大量燃料。 6. 火電廠擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻或事故備用時(shí)，相應(yīng)的事故增多， 強(qiáng)迫停運(yùn) 率增高，廠用電率增高。 7. 火電廠的各種排放物對環(huán)境污染較大。1-2 簡述水電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn) 答

4、：水電廠的分類：一：按集中落差的方式分： 1. 堤壩式水電廠（壩后式和河床式， ，根據(jù) 廠房位子）在落差較大的適宜地段攔河建壩，形成水庫將水積蓄起來，抬高上游水位 .2. 引 水式水電廠：在山區(qū)水流湍急的河道上， 或河床坡度較陡的地方， 由引水渠道造成水頭，而 且一般不需修壩或只低堰， 適用于水頭很高的情況。 3. 混合式水電廠： 在適宜開發(fā)的河段攔 河筑壩， 壩上游河段的落差由壩集中， 壩下游河段的落差由壓力引水道集中， 而水電廠的水 頭則由這兩部分落差共同形成。 二：按徑流調(diào)節(jié)的程度分： 1. 無調(diào)節(jié)水電廠 （如果水電廠取 水口上游沒有打的水庫， 就不能對徑流進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)水電廠用水要求）

5、 2. 有調(diào)節(jié)水電廠（上 游有較大的水庫，能按照水電廠的用水要求對天然來水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)） （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） 。水電廠的特點(diǎn)： 1. 可綜合利用水能資源（除發(fā)電外，還有防洪、灌溉、航運(yùn)、供水、養(yǎng)殖 及旅游， 并且可以將一天河流分為若干河段分別修建水利樞紐， 實(shí)行梯級開發(fā)） 2. 發(fā)電成本 低，效率高 3. 運(yùn)行靈活（設(shè)備簡單易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，機(jī)組啟動(dòng)快，適于承擔(dān)系統(tǒng)的調(diào)峰， 調(diào)頻和作為事故備用） 4. 水能可儲(chǔ)蓄和調(diào)節(jié) 5. 水力發(fā)電不污染環(huán)境 6. 水電廠建設(shè)投資較大， 工期較長 7. 水電廠建設(shè)和生產(chǎn)都收到河流的地形，水量及季節(jié)氣象條件限制，因此發(fā)電量 也受到水

6、文氣象條件的制約，有豐水期和枯水期之別，因而發(fā)電部均衡 8. 由于水庫的興建， 土地淹沒， 移民搬遷， 給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利， 還可能在一定程度上破壞自然界的生態(tài)平 衡水電廠基本的生產(chǎn)過程是： 從河流較高處或水庫內(nèi)引水， 利用水的壓力或流速?zèng)_動(dòng)水輪 機(jī)旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，然后由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，講機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。1-3 簡述抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用及其效益 答：作用： 1. 調(diào)峰（電力系統(tǒng)峰荷的上升與下降變動(dòng)比較強(qiáng)烈，抽水蓄能機(jī)組響應(yīng)符合應(yīng) 動(dòng)的能力很強(qiáng)， 能夠跟蹤負(fù)荷的變化， 在白天適合擔(dān)任電力系統(tǒng)峰荷中的尖峰部分）2. 填谷（在夜間或者周末， 抽水蓄能電廠利用電力系統(tǒng)富

7、裕電能抽水， 使火電機(jī)組不必降低輸出功 率和保持在熱效率較高的區(qū)間運(yùn)行， 從而節(jié)省燃料， 并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性） （特色） 3. 事故備用（啟動(dòng)靈活，迅速） 4. 調(diào)頻 5. 調(diào)相 6. 黑啟動(dòng)（在黑啟動(dòng)剛開始時(shí)，無需外來電 源支持能迅速自動(dòng)完成機(jī)組的自啟動(dòng)， 并想部分電力系統(tǒng)供電） 7. 蓄能（水能借助抽水蓄能 電廠的上游水庫儲(chǔ)存，把下游的水抽到上游水庫，以位能形式儲(chǔ)存起來）效益： 1. 容量效益 （在電力系統(tǒng)負(fù)荷出現(xiàn)高峰時(shí)， 大型抽水蓄能電廠可以像火電廠一樣發(fā) 電，能有效地?fù)?dān)負(fù)電力系統(tǒng)的工作容量和備用容量， 減少電力系統(tǒng)對火電機(jī)組的裝機(jī)容量要 求，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省火電設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用

8、） 2. 節(jié)能效益 3 環(huán)保效益（燃煤含硫大于 1 的電廠必須安裝脫硫裝置） 4 動(dòng)態(tài)效益（可歸納為調(diào)頻，調(diào)相，快速負(fù)荷跟蹤，事故備用， 提高供電可靠性和黑啟動(dòng)） 5. 提高火電設(shè)備利用率 6, 對環(huán)境沒有污染課美化環(huán)境 1-9 簡述 300MW發(fā)電機(jī)電氣主接線的特點(diǎn)及主要設(shè)備 答：特點(diǎn)： 1 發(fā)電機(jī)與主變壓器的連接采用發(fā)電機(jī) - 變壓器單元接線，無發(fā)電機(jī)出口斷路器 和隔離開關(guān) 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)沒相裝有 電流互感器 4 只。 5. 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)

9、接地變壓器6. 高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每相裝有電流互感器 4 只。主要電氣設(shè)備： 1. 發(fā)電機(jī)（額定功率 300MW額, 定電壓為 20KV，額定電流為 10189A，COS =，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min ）2. 主變壓器 （ 額定容量為 360MV A，額定電壓為 242+/-2* 、 20KV，額定電流為， 聯(lián)結(jié)組號為 YNd11， ， , 。 ）3.高壓廠用變壓器 （額定容量為 40/20-20MW A,額定電壓為 20+/-2* / 聯(lián)結(jié)組號為 Dd12d12。 4 電壓互感器 5. 高壓熔斷器（ RN4-20, 額定電壓為 20KV，額定電流為，最大開斷電流有效值 為 20KA

10、，三相最大開斷容量為 4500MVA ）6. 電流互感器（ LGD-20型，變比為 12000/5A ）7. 中性點(diǎn)接地變壓器 （ 形式為干式，單相，額定電壓為 20KV/, 額定容量為 25KV A，二次側(cè)負(fù)載 電阻為 ，實(shí)際為高電阻接地方式，用來限制電容電流）1-10 簡述 600MW發(fā)電機(jī)組電氣主接線的特點(diǎn)及其主要設(shè)備 答：特點(diǎn)： 1.發(fā)電機(jī)與主變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線， 發(fā)電機(jī)和主變壓器之 間沒有斷路器與隔離開關(guān)。根據(jù)實(shí)際情況發(fā)電機(jī)和主電壓器之間可設(shè)置斷路器和隔離開關(guān)， 但需技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證確定。 2. 主變壓器采用三相雙繞組變壓器，低壓側(cè)繞組接成三角型， 高壓側(cè)繞組接成星

11、型，高壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)接地方式為直接接地。3。在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器和一臺(tái)高壓公用變壓器， 供給廠用電。 4. 在發(fā)電機(jī)出口側(cè)， 通過高壓 熔斷器接有三組電壓互感器 和一組避雷器。 5. 在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每相裝有電流 互感器 4只。6.發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器。 7. 高壓廠用變壓器高壓側(cè)， 每相配置 套管式電流互感器 3只。8. 主變壓器高壓側(cè)每相各配置套管式電流互感器3 只，中性點(diǎn)配置電流互感器 1 只。主要電氣設(shè)備： 1. 發(fā)電機(jī)（額定功率為 600MW，額定電壓為 20KV，額定電流為 19245A， COS=，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min ）2.

12、主變壓器（三相雙繞組變壓器，額定容量為720MV A。額定電壓為 550/20KV，調(diào)壓范圍為 550/，額定電流為 （高壓 / 低壓），聯(lián)結(jié)組號 YNd11,）。3. 電壓廠用變壓器（額定容量為 50/ A ，額定電壓為 20+/-8* / ，聯(lián)結(jié)組號 Dyn1yn1）4.電壓互感器 5.電流互感器（ LRD-20型，變比為 12000/5A ）6. 中性點(diǎn)接地變壓器（干式，單相，額定電 壓為 20/, 額定容量為 25KV A，其二次側(cè)接負(fù)載電阻值為 ）7. 高壓熔斷器（ RN4-20 型， 額定電壓為 20KV，額定電流為，最大開斷電流有效值為20KA，三相最大開斷容量為 4500MVA

13、）8. 避雷器（ FCD2-20 型）2-4 屋內(nèi)配電裝置中，安裝有100mm*10mm的矩形鋁導(dǎo)體，導(dǎo)體正常運(yùn)行溫度為,周圍空氣溫度為 。試計(jì)算該導(dǎo)體的載流量。答：無風(fēng)無日照時(shí)導(dǎo)體的載流量為1. 求交流電阻 R。溫度 20時(shí)的鋁的電阻率。鋁的電阻溫度系數(shù)。當(dāng)溫度為 70時(shí)， 1000m長鋁導(dǎo)體的直流電阻為對于及 , 集膚系數(shù) , 則每米長導(dǎo)體的交流電阻為2. 求對流散熱量 。對流散熱面積對流散熱系數(shù)所以求得對流散熱量3. 求輻射散熱量 。單位長導(dǎo)體的輻射散熱面積因?qū)w表面涂漆，取輻射系數(shù) ，求得輻射散熱量為4. 計(jì)算導(dǎo)體的載流量。求的 100mm*10mm鋁導(dǎo)體的載流量為=（A）查表看是否符

14、合2-6 電動(dòng)力對導(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，由于流過導(dǎo)體的工作電流相對較小， 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。 3-7 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

15、擊電流最大。4- 5 一臺(tái)半斷路器接與雙母線帶旁路接線相比較， 各有何特點(diǎn)？一臺(tái)半斷路器接線中交叉布 置有何意義？答：一臺(tái)半斷路器接線，運(yùn)行的可靠性和靈活性很高，在檢修母線時(shí)不必用隔離開關(guān) 進(jìn)行大量的倒閘操作， 并且調(diào)試和擴(kuò)建也方便。 但是其接線費(fèi)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工作， 使該回路不停電， 適 用于有多回出線又經(jīng)常需要檢修的中小型電廠中， 但因其備用容量太大， 耗資多， 所以旁路 設(shè)備在逐漸取消。 一臺(tái)半斷路器接線中的交叉布置比非交叉接線具有更高的運(yùn)行可靠性， 可 減少特殊運(yùn)行方式下事故擴(kuò)大。4- 8 電氣主接線中為什么要限

16、制斷路電流？通常采用哪些方法？ 答：短路電流要比額定電流大的多， 有可能超過電器設(shè)備的承載能力， 將電氣設(shè)備燒毀，因 此，必須限制短路電流，其中限制短路電流的方法有：1) 在發(fā)電廠和變電所的 610kV 配電裝置中， 加裝限流電抗器限制短路電流。 a) 在母線分段 處設(shè)置母線電抗器， 目的是發(fā)電機(jī)出口斷路器， 變壓器低壓側(cè)斷路器， 母聯(lián)斷路器等能按各 自回路額定電流來選擇， 不因短路電流過大而使容量升級； b) 線路電抗器： 主要用來限制電 纜饋線回路短路電流； c) 分裂電抗器。2) 采用低壓分裂繞組變壓器。當(dāng)發(fā)電機(jī)容量越大時(shí)，采用低壓分裂繞組變壓器組成擴(kuò)大單 元接線以限制短路電流。3) 采

17、用不同的主接線形式和運(yùn)行方式。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) 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

18、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)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 交流不間斷供電負(fù)荷 5-4 對廠用電接線有哪些基本要求？ 答：對于廠用電接線的要求主要有：1）各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)是獨(dú)立的；2）全廠新公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線；3）充分考慮發(fā)電廠正常，事故，檢修啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能的使切換操作 簡便，啟動(dòng)電源能在短時(shí)間內(nèi)投入；4）充分考慮電廠分期建設(shè)，連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別是要注意對公用 負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變和更換裝置

19、。5）200MW及以上的機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。6- 1 什么是驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 以及電氣設(shè)備的開斷計(jì)算時(shí)間 ？ 答：演算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 之 和，而 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- 14 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 *=（基準(zhǔn)容量 Sd100MVA），出線最大負(fù)荷為 560A，出線保 護(hù)動(dòng)作時(shí)間 tpr 1s。解：假設(shè)選擇斷路器為 SN10-10I=16kA

20、，全分閘時(shí)間=，基準(zhǔn)容量 Sd 100MVA Ud， Id=選擇 4的電抗 NKL-10-600-4 ，參數(shù)如下：xL（%） =4% s 計(jì)算如下：3）電壓損失和殘壓校驗(yàn)：電抗標(biāo)么值 :短路計(jì)算時(shí)間： s，查短路電流計(jì)算曲線并換算成短路電流有名值，電壓損失和殘壓分別為：4）動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)?？梢?，電壓損失、殘壓、動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足要求。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

21、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，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