442006電能生產(chǎn)過程考試參考資料答案

1、 17/17電能生產(chǎn)過程復習題一、問答題1、簡述電路開合時電弧產(chǎn)生與熄滅的機理，以及真空為什么可以作為一種性能良好的滅弧介質(zhì)。答案：電弧產(chǎn)生機理：強電場發(fā)射：電路開合瞬間觸頭間距很小而觸頭間場強很大，當場強大到一定程度后可將金屬極板表面自由電子拉出形成空間自由電子而形成初始電??；熱電子發(fā)射：電弧形成后產(chǎn)生的熱量作用于金屬極板，使極板燃弧點及附近溫度急劇升高，金屬極板表面自由電子熱運動加劇，而使更多電子從金屬極板表面逃逸形成空間自由電子；碰撞游離：觸頭間隙的帶電粒子在極板場強作用下加速運動與空間介質(zhì)中性粒子碰撞，在一定條件下會將介質(zhì)中性粒子打成一個正離子與一個電子，使弧隙帶電粒子濃度進一步升高；

2、熱游離：電弧劇烈燃燒后產(chǎn)生的高溫使介質(zhì)變?yōu)榈入x子態(tài)，從而喪失絕緣性。電弧熄滅機理：復合去游離：電弧通道及其附近含有大量帶電粒子，其中帶有異性電荷的粒子在相對速度不大、相對距離不遠的條件下會發(fā)生復合反應形成不帶電的中性粒子；擴散去游離：帶電粒子由高濃度、高溫度的燃弧區(qū)向低濃度、低溫度的非燃弧區(qū)擴散，從而降低燃弧通道中的帶電粒子濃度。實際上電弧的產(chǎn)生與熄滅是同步進行的，當產(chǎn)生機制強于熄滅機制時電弧就逐漸劇烈燃燒，反之電弧就逐漸熄滅。在交流系統(tǒng)中由于每個周期都存在電流過零點，在這一點附近電弧自然熄滅，之后隨著交流電壓經(jīng)歷負半周，弧隙場強反向，從而對介質(zhì)耐壓強度恢復產(chǎn)生有利于熄弧的近陰極效應。真空中介

3、質(zhì)粒子濃度很低而使電弧產(chǎn)生過程中的碰撞游離與熱游離作用受到限制，并能加速電弧熄滅過程中的帶電粒子的濃度擴散與溫度擴散去游離效應。真空斷路器滅弧速度快，不產(chǎn)生滅弧副產(chǎn)品及不存在介質(zhì)劣化現(xiàn)象，一般不需要冷卻電弧措施并不必控制滅弧介質(zhì)流動，滅弧后介質(zhì)絕緣強度恢復快，設備使用壽命長。2、簡述電磁式電流互感器的工作要求及其原因。答案：1）量測電流盡可能接近一次側額定電流。由于電磁式電流互感器鐵芯為高磁導率材質(zhì)，一個很小的勵磁電流就可建立鐵芯主磁通，這樣勵磁電流幾乎不隨一次側電流大小的變化而變化，而電流互感器的量測誤差主要來源于一次勵磁電流，由此當量測電流接近一次側額定電流時，勵磁電流在其中所占的份額最小

4、，量測結果也最精確。2）二次側嚴禁開路。若電磁式電流互感器二次側開路，則不存在二次電流的去磁作用，全部一次電流作為激磁電流，由于鐵芯磁化曲線的非線性飽和特性，此時鐵芯主磁通在很大的一次激磁電流作用下，運行于飽和區(qū)間上，在鐵芯中建立的主磁通呈現(xiàn)平頂波形式，這樣在主磁通的上升和下降沿，其隨時間的變化率將會變得很大，即在二次線圈中會感應出很高的電壓，危害二次側設備與操作人員人身安全。3、簡述變壓器運行時等值空氣溫度的概念，及如何計算等值空氣溫度。答案：4、試簡述載流導體長期運行中溫度的變化過程，在此基礎上定量分析當環(huán)境溫度變化時對導體持續(xù)載流量將產(chǎn)生什么樣的影響。答案：5、電能生產(chǎn)的主要特點是什么？

5、答案：（1）電能的生產(chǎn)與消費具有同時性。（2）電能生產(chǎn)與國民經(jīng)濟各個部門和人民生活有著極為密切的關系。另外于電能供應的中斷或減少，將給國民經(jīng)濟造成巨大損失。（3）電力系統(tǒng)的過渡過程十分短暫，電磁變化過程非常迅速。（4）電能生產(chǎn)的地區(qū)性特點較強。6、導體短時發(fā)熱與長期發(fā)熱有什么不同以及一般對導體短時發(fā)熱溫度有什么要求？答案：長期發(fā)熱針對導體正常載流運行，此時導體載流在額定范圍以內(nèi)，導體可安全持續(xù)工作，溫度不會升得很高并最終與環(huán)境建立穩(wěn)定熱平衡；短時發(fā)熱針對導體短路運行狀態(tài)，持續(xù)時間很短而載流量很大，這個過程中導體與環(huán)境熱交換量很小可近似認為是個絕熱過程，且導體溫度升得很高，會使得導體比熱、電阻率

6、等參數(shù)發(fā)生變化。對常見的硬鋁及鋼導體的短時發(fā)熱溫度一般要求不超過200300（或滿足熱穩(wěn)定條件）。7、隔離開關與斷路器的主要區(qū)別是什么？它們的操作程序應如何正確配合？答案：（1）斷路器有滅弧裝置，能開斷過負荷電流，也能開斷短路電流；而隔離開管沒有滅弧裝置，只能開斷很小的空載電流。（2）斷路器和隔離開關的操作順序為：接通電路時，先合上斷路器兩側的隔離開關，再合斷路器；切斷電路時，先斷開斷路器，再拉開兩側的隔離開關。嚴禁在未斷開斷路器的情況下，拉合隔離開關。為了防止誤操作，除嚴格按照操作規(guī)程實行操作票制度外，還應在隔離開關和相應的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖或電腦鑰匙等閉鎖裝置。8、電流互感

7、器工作特點有哪些？答案：9、提高導體長期載流量常用措施有哪些？答案：10、電氣主接線的基本接線形式有哪些？答案：單母線接線；單母線分段接線；雙母線和雙母線分段接線；帶旁路母線的接線；一個半斷路器接線；橋形接線；角形接線；單元接線。11、簡述快速動作的高壓斷路器的選擇與校驗條件。答案：12、簡述真空斷路器具有哪些特點。答案：真空斷路器滅弧速度快，不產(chǎn)生滅弧副產(chǎn)品及不存在介質(zhì)劣化現(xiàn)象，一般不需要冷卻電弧措施并不必控制滅弧介質(zhì)流動，滅弧后介質(zhì)絕緣強度恢復快，設備使用壽命長。13、簡述交流電弧具有哪些特點。答案：1）交流電弧在電流過零點附近會自動熄滅；2）交流電弧隨電弧電流、電壓的變化燃弧劇烈程度也在

8、變化，表現(xiàn)為動態(tài)的伏安特性，并由于熱慣性的存在每個周波中起弧電壓與熄弧電壓不同；3）交流電弧具有近陰極效應，表現(xiàn)為電弧電壓過零點后介質(zhì)耐壓強度出現(xiàn)階躍性恢復。14、簡述為什么分裂電抗器在正常工作與限制短路時表現(xiàn)為不同的電抗值。答案：分裂電抗器一般中間抽頭接電源，兩臂抽頭接大致相等的兩組負荷，其兩臂繞組的磁通方向相反，這樣在正常工作時由于兩臂的感應磁通大致相抵消，即合磁通很小，因而表現(xiàn)為電抗值也很小。短路時，由于短路電流遠大于正常工作電流，使得此時兩臂感應合磁通以短路支路產(chǎn)生磁通為主，遠大于正常工作磁通，即表現(xiàn)為較大的電抗值。15、簡述系統(tǒng)中互感器的作用。答案：互感器的作用主要有：1）互感器聯(lián)接

9、一、二次系統(tǒng)，將一次系統(tǒng)中的大電壓、大電流按比例變?yōu)槎蜗到y(tǒng)中的低電壓、小電流，便于進行量測；2）互感器能有效隔離一、二次系統(tǒng)，便于二次系統(tǒng)的維護調(diào)試，從而保證設備和運行人員安全。16、簡述電氣設備選擇的一般原則。答案：17、火力發(fā)電廠與水電廠相比，有哪些特點？答案：（1）火電廠布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定。（2）火電廠的一次性建造投資少，僅為同容量水電廠的一半左右。（3）火電廠耗煤量大，且單位發(fā)電成本比水電廠高出34倍。（4）火電廠動力設備繁多，發(fā)電機組控制操作復雜，運行費用高。（5）停開機需要時間長，且耗用大量燃料。（6）火電廠對空氣和環(huán)境的污染很大。18、簡述為什么電磁式電流互感

10、器在一次電流為額定值附近時量測精度最高以及為什么電磁式電流互感器二次側嚴禁開路。答案：電磁式電流互感器鐵芯具有很高導磁率，通常一個小的激磁電流就能建立鐵芯主磁通，由此一次電流的變化幾乎不影響主磁通的建立和激磁電流分量的大小。而電磁式電流互感器的量測誤差主要源于激磁電流分量，這樣當一次電流較小時，激磁分量所占比例相對較大，量測誤差也隨之變大；當一次電流為額定值附近時，激磁分量所占比例相對較小，量測誤差也隨之變小。若電磁式電流互感器二次側開路，則不存在二次電流的去磁作用，全部一次電流作為激磁電流，由于鐵芯磁化曲線的非線性飽和特性，此時鐵芯主磁通在很大的一次激磁電流作用下，運行于飽和區(qū)間上，在鐵芯中

11、建立的主磁通呈現(xiàn)平頂波形式，這樣在主磁通的上升和下降沿，其隨時間的變化率將會變得很大，即在二次線圈中會感應出很高的電壓，危害二次側設備與操作人員人身安全。19、為什么星形接線的兩繞組變壓器運行時會在系統(tǒng)中產(chǎn)生三次諧波，如何消除這個三次諧波并講述原因。答案：星形連接的兩繞組變壓器，由于其一次側無法流通3次（及其倍數(shù)）諧波電流，因而其一次側激磁電流近似為正弦波形。由于鐵芯的磁飽和現(xiàn)象，使得在正弦激磁電流作用下，主磁通呈現(xiàn)近似平頂波，這樣主磁通在二次側將感應出具有3次諧波分量的電動勢，該電動勢使系統(tǒng)中產(chǎn)生3次諧波，造成相電壓波峰值增高、中性點偏移等不良影響。系統(tǒng)中通常使用帶有角形接線的第三繞組變壓器

12、來消除這個3次諧波。因為角形連接的第三繞組在平頂主磁通作用下，感應出的3次諧波電動勢可在角形的a、b、c三相繞組中生成同向的3次環(huán)流，這個3次環(huán)流起到消磁作用，可以抵消掉主磁通中的3次分量，而修勻主磁通波形。20、電磁式電流互感器工作中二次側有什么特殊要求，并分析其原因。答案：電磁式電流互感器工作中二次側嚴禁開路，若電磁式電流互感器二次側開路，則不存在二次電流的去磁作用，全部一次電流作為激磁電流，由于鐵芯磁化曲線的非線性飽和特性，此時鐵芯主磁通在很大的一次激磁電流作用下，運行于飽和區(qū)間上，在鐵芯中建立的主磁通呈現(xiàn)平頂波形式，這樣在主磁通的上升和下降沿，其隨時間的變化率將會變得很大，即在二次線圈

13、中會感應出很高的電壓，危害二次側設備與操作人員人身安全。21、簡述變壓器正常過負荷與事故過負荷的不同，及在持續(xù)變化負荷條件下對變壓器等值老化程度的計算過程。答案：22、星形接線的變壓器中通常裝有角形接線的第三繞組，試分析其作用并說明緣由。答案：星形連接的變壓器中裝有角形連接的第三繞組，其作用主要有：1）消除系統(tǒng)中的三次諧波。星形連接的兩繞組變壓器，由于其一次側無法流通3次（及其倍數(shù)）諧波電流，因而其一次側激磁電流近似為正弦波形。由于鐵芯的磁飽和現(xiàn)象，使得在正弦激磁電流作用下，主磁通呈現(xiàn)近似平頂波，這樣主磁通在二次側將感應出具有3次諧波分量的電動勢，該電動勢使系統(tǒng)中產(chǎn)生3次諧波，造成相電壓波峰值

14、增高、中性點偏移等不良影響。系統(tǒng)中通常使用帶有角形接線的第三繞組變壓器來消除這個3次諧波。因為角形連接的第三繞組在平頂主磁通作用下，感應出的3次諧波電動勢可在角形的a、b、c三相繞組中生成同向的3次環(huán)流，這個3次環(huán)流起到消磁作用，可以抵消掉主磁通中的3次分量，而修勻主磁通波形。2）供給不平衡三相負荷。當系統(tǒng)中接有三相不對稱負荷時，會造成系統(tǒng)中流過的三相電流不對稱，由此會在變壓器鐵心中感應出三相不對稱電動勢從而造成電壓偏移等不正常電壓分布情況。而有角形連接的第三繞組時，由不對稱三相負荷電流所感應的三相不對稱電動勢將在第三繞組中形成環(huán)流，這個環(huán)流將平衡掉三相不對稱負荷電流的影響，從而使變壓器原邊三

15、相電壓恢復正常。3）供給除主負荷外的輔助負荷。23、簡述高壓斷路器熄弧的基本方法。答案：高壓斷路器熄弧基本方法：采用性能良好的滅弧介質(zhì)；采用特殊金屬做滅弧觸頭；利用高壓氣體或油吹?。徊捎枚鄶嗫谙ɑ。惶岣邤嗦菲饔|頭分離速度。24、簡述火電廠與水電廠有哪些主要工作特點。答案：火電廠工作特點：以化石資源為燃料，燃料資源豐富；時間常數(shù)大、起停時間長、輸出調(diào)整響應較慢，一般承擔基荷；工作效率低，常見的凝汽式火電廠效率只有3040%；發(fā)電污染大并消耗非再生資源；一般布局靈活，裝機容量大小可按需決定。水電廠工作特點：消耗可再生資源，發(fā)電無污染；時間常數(shù)小、起?？焖伲话愠袚搴?；工作效率高，一般水電廠工作效

16、率可達8090%；發(fā)電價格便宜，但前期建設投資大；電廠布局、出力和發(fā)電量要受天然環(huán)境和流量的制約。25、單母線分段帶旁路的接線方式。正常運行時QS1、QF1、QS2合位，QS3、QS4、QS5、PS1斷開，A、B母線并列運行，旁母W3停運。在上述運行方式下，現(xiàn)欲檢修出線L2的斷路器DF1，同時不中斷出線L2供電并保持A、B母線的并列運行狀態(tài)，問如何進行檢修斷電操作？答案：閉合QS5以保持A、B母線并列打開QF1打開QS2閉合QS4閉合QF1對旁母W3充電打開QF1閉合PS1閉合QF1打開DF1打開DS1與DS226、簡述3種常用的有匯流母線接線形式，描述其各自特點并繪出簡圖。答案：3種常用有匯

17、流母線接線形式單母線、雙母線、3/2接線。（可有其他答案選擇，有母線即可）如下圖：（1）單母線：只有1顆工作母線，進/出線分別并列接于該母線上。接線簡單、清晰、投資省，但工作可靠性很低，母線故障或檢修將造成全廠停電。一般僅用于35kV以下無重要用戶的終端系統(tǒng)。（2）雙母線：有2顆工作母線，進/出線分別通過1臺斷路器與并列的2組隔離開關接于該2母線上。工作可靠性、靈活性較高，2組母線可互為備用，并具有分列與并列2種工作方式。廣泛應用于220kV等高壓系統(tǒng)中。（3）3/2接線：有2顆工作母線，每2回進/出線分別通過3臺斷路器組合接于這2組母線上。供電可靠性很高，由于構成多環(huán)路供電，任一元件故障對系

18、統(tǒng)沒有影響，但因斷路器數(shù)量多投資較大，一般應用于500kV及以上的超高壓系統(tǒng)。27、簡述電動機啟動臨界電壓概念，如何計算電動機啟動臨界電壓以及電廠通常中采用什么措施以保證廠用電動機的自啟動。答案：28、簡述廠用電壓等級的選擇，廠用電源的分類及引接方式。答案：廠用電壓等級一般為高壓3、6、10kV，低壓380、220V?；痣姀S：裝機容量60MW以下、機端壓10.5kV時，一般選取廠高壓3kV / 低壓380、220V；裝機容量100300MW，一般選取廠高壓6kV / 低壓380、220V；裝機容量600MW及以上，可考慮采用2種廠高壓3、10kV / 低壓380、220V。水電廠一般機端壓6k

19、V，只設廠低壓380、220V，對水利樞紐性電廠有航運船閘的可考慮采用廠高壓3、10kV。廠用電源分類：工作電源、備用電源、啟動電源、事故保安電源。引接方式：工作電源：通常不少于2個都投入系統(tǒng)并列運行，有發(fā)電機母線的從發(fā)電機母線引接，單元式接線從主變低壓側引接；備用電源：失去工作電源時起后備作用，要保證與工作電源的獨立性。有機壓母線時從與工作電源不同的母線分段上引接，或從與系統(tǒng)聯(lián)系緊密的最低一級電壓母線上引接，有三卷聯(lián)絡變的從三卷聯(lián)絡變的低壓繞組引接，技術經(jīng)濟比較合理時可從外部系統(tǒng)引接專用線路；啟動電源：備用電源的一種，在大機組啟動說使用，可參照備用電源方式引接；事故保安電源：發(fā)生重大事故當工

20、作電源與備用電源都失電時提供事故處理與照明的電源，一般采用外接獨立電源或柴油發(fā)電機組與蓄電池組來提供。29、簡述電磁式電流互感器二次側開路會產(chǎn)生什么現(xiàn)象，并說明其原因。答案：電磁式電流互感器二次側開路會在其一二次繞組中感應出過電壓。因為電磁式電流互感器二次側開路，則不存在二次電流的去磁作用，全部一次電流作為激磁電流，由于鐵芯磁化曲線的非線性飽和特性，此時鐵芯主磁通在很大的一次激磁電流作用下，運行于其飽和區(qū)間上，這樣在鐵芯中建立的主磁通呈現(xiàn)平頂波形式，由此在主磁通的上升和下降沿，其隨時間的變化率將會變得很大，即在一二次線圈中會感應出很高的電壓，危害二次側設備與操作人員人身安全。二、作圖及分析題1

21、、試繪制水蒸氣的壓容（P-v）曲線，并說明下列術語的含義：未飽和水、飽和水、濕蒸汽、干蒸汽、過熱蒸汽。答案：對0的水在大氣中進行加熱，溫度不斷上升比容略有增加,熱力工程中把未達到沸騰狀態(tài)的水稱為未飽和水；對未沸騰的水繼續(xù)加熱，當溫度升高到某一數(shù)值時，水溫即停止上升，水開始沸騰，此沸騰狀態(tài)的水稱為飽和水；對飽和水繼續(xù)加熱，水開始汽化變?yōu)樗魵猓^程中外界壓力和溫度維持不變，而水蒸氣比容很快增大，在容器中呈現(xiàn)出水、汽共存的現(xiàn)象，其蒸汽稱為濕蒸汽；繼續(xù)加熱，當最后一滴水變?yōu)樗魵鈺r的這一特殊臨界狀態(tài)，相應的無水蒸氣稱為干蒸汽；如果對干蒸汽再繼續(xù)加熱，水蒸氣溫度就會升高而超過沸騰溫度，比容也隨之增

22、大，這種水蒸氣叫做過熱蒸汽。2、如圖所示為某中型熱電廠的主接線圖，試分析各級電壓的接線方式及特點。答案：發(fā)電機電壓的l0kV母線采用雙母線分段接線；母線分段斷路器上串接有母線電抗器，出線上串接有線路電抗器；因為l0kV用戶都在附近，采用電纜饋線可以避免因雷擊線路而直接影響到發(fā)電機。該電廠G1、G2發(fā)電機在滿足l0kV地區(qū)負荷的前提下，將剩余功率通過變壓器 T1、T2 升壓送往高壓側。而通常 I00MW及以上的 G3、G4 發(fā)電機采用雙繞組變壓器分別接成發(fā)電雙繞組變壓器單元接線，直接將電能送入系統(tǒng)，便于實現(xiàn) 機、爐、電單元集中控制或機、爐集中控制，亦避免了發(fā)電機電壓級的電能多次變壓送入系統(tǒng)，從而減少了損耗。該電廠T1、T2 三繞組變壓器除擔任將l0kV母線上剩余電能按負荷分配送往1l0kV及220kV 兩級電壓系統(tǒng)的任務外，還能在當任一側故障或檢修時，保證其余兩級電壓系統(tǒng)之間的并列聯(lián)系，保證可靠供電。 該電廠220kV 側母線由于較為重要，出線較多，采用雙母線接線，出線側帶有旁路母線，并設