《發(fā)電廠電氣部分》(含答案版)

PAGEPAGE37《發(fā)電廠電氣部分》復(fù)習(xí)第一章能源和發(fā)電1、火、水、核等發(fā)電廠的分類火電廠的分類：（1）按燃料分：燃煤發(fā)電廠，燃油發(fā)電廠，燃氣發(fā)電廠，余熱發(fā)電廠，利用垃圾和工業(yè)廢料作為燃料的發(fā)電廠。（2）按蒸汽壓力和溫度分：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。（3）按原動機分：凝汽式汽輪發(fā)電廠，燃氣輪機發(fā)電廠，內(nèi)燃機發(fā)電廠，蒸汽--燃氣輪輪機發(fā)電廠。（4）按輸出能源分：凝汽式發(fā)電廠，熱電廠（5）按發(fā)電廠總裝機容量的多少分：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。水力發(fā)電廠的分類：（1）按集中落差的方式分類：堤壩式水電廠（壩后式，河床式），引水式水電廠，混合式水電廠。（2）按徑流調(diào)節(jié)的程度分類：無調(diào)節(jié)水電廠，有調(diào)節(jié)水電廠（根據(jù)水庫對徑流的調(diào)節(jié)程度：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）。核電廠的分類：壓水堆核電廠，沸水堆核電廠。2、抽水蓄能電廠的作用調(diào)峰，填谷，備用，調(diào)頻，調(diào)相。3、發(fā)展聯(lián)合電力的效益（1）各系統(tǒng)間電負荷的錯峰效益。（2）提高供電可靠性、減少系統(tǒng)備用容量。（3）有利于安裝單機容量較大的機組。（4）進行電力系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度。（5）調(diào)峰能力互相支援。4、火電廠的電能生產(chǎn)過程及其能量轉(zhuǎn)換過程P14火電廠的電能生產(chǎn)過程概括的說是把煤中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個過程可以分為三個系統(tǒng)：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Q為燃燒系統(tǒng)；2、鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機，沖動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，稱為汽水系統(tǒng)；3、由汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，把機械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。能量的轉(zhuǎn)換過程是：燃料的化學(xué)能－熱能－機械能－電能。5、水力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過程答：基本生產(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沖動水輪機旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)變成機械能，然后由水輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)換成電能。6、輕水堆核電廠的分類(缺生產(chǎn)過程及區(qū)別)答：輕水堆核電站可以分為壓水堆核電站和沸水堆核電站。第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分1、一次設(shè)備、二次設(shè)備的概念一次設(shè)備：通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備二次設(shè)備：對一次設(shè)備和系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行測量、控制、監(jiān)視和保護的設(shè)備，稱二次設(shè)備斷路器、隔離開關(guān)的區(qū)別：斷路器具有滅弧裝置，正常運行時可接通或斷開電路，在故障情況下，受繼電保護的作用，能將電路自動切斷。2、斷路器、隔離開關(guān)的區(qū)別隔離開關(guān)由于沒有滅弧裝置，不能開斷負荷電流或短路電流。安裝隔離開關(guān)的目的是，在設(shè)備停運后，用隔離開關(guān)使停運的設(shè)備與帶電部分可靠地隔離，或起輔助切換操作。3母線的作用母線的作用：起匯集和分配電能的作用4、分相封閉母線的優(yōu)缺點：分相封閉母線的優(yōu)缺點：優(yōu)點：（1）供電可靠性高（2）運行安全（3）由于外殼的屏蔽作用，母線電動力大大減少，而且基本消除了母線周圍鋼構(gòu)件的發(fā)熱（4）運行維護工作量少缺點：（1）母線散熱條件差（2）外殼上產(chǎn)生損耗（3）金屬消耗量增加5、發(fā)電機中性點接地方式及作用：發(fā)電機中性點接地方式及作用：發(fā)電機中性點為高電阻接地方式，用來限制電容電流。發(fā)電機中性點為高電阻接地系統(tǒng)，目的是限制發(fā)電機電壓系統(tǒng)發(fā)生弧光接地時長生的過電壓，使之不超過額定電壓的2.6倍，以保證發(fā)電機及其其他設(shè)備的絕緣不被擊穿。6、影響輸電電壓等級發(fā)展的主要原因第三章常用計算的基本方法和理論1、發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響：答：(P63)使絕緣材料的絕緣性能降低；使金屬材料的機械強度下降；使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻增加2、導(dǎo)體發(fā)熱和散熱的主要形式：(P64)導(dǎo)體發(fā)熱的主要形式有對流、輻射和導(dǎo)熱三種。散熱的主要形式是輻射和對流形式。3、熱穩(wěn)定概念：當短路時導(dǎo)體的最高溫度不超過所規(guī)定的導(dǎo)體短時發(fā)熱允許溫度時，認為導(dǎo)體在流過短路電流時具有熱穩(wěn)定性。4、動穩(wěn)定校驗的概念：通過研究短路沖擊電流產(chǎn)生電動力的大小和特征，選擇適當強度的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證足夠的動穩(wěn)定性。(不確定是否為動穩(wěn)定校驗的概念)5、載流導(dǎo)體長期發(fā)熱和短期發(fā)熱的特點、載流導(dǎo)體短期發(fā)熱的計算：長期發(fā)熱的特點：其溫度變化范圍不大，因此電阻R、比熱容c及散熱系數(shù)a均可視為常數(shù)。短期發(fā)熱的特點：（1）發(fā)熱時間短，產(chǎn)生的熱量來不及向周圍介質(zhì)散布，可認為在短路電流持續(xù)時間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來升高導(dǎo)體自身的溫度，即認為是一個絕熱過程。（2）短路時導(dǎo)體溫度變化范圍很大，它的電阻和比熱容不能再視為常數(shù)，而應(yīng)為溫度的函數(shù)。載流導(dǎo)體短期發(fā)熱的計算：看看課本第三章第二節(jié)6、導(dǎo)體的正常最高允許溫度、短時最高允許溫度：為了保證導(dǎo)體可靠地工作，須使其發(fā)熱溫度不得超過一定限值。這個限值叫做最高允許溫度。按照有關(guān)規(guī)定：導(dǎo)體的正常最高允許溫度，一般不超過＋70℃。（P63）導(dǎo)體通過短路電流時，短時最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對硬鋁及鋁錳合金可取200℃，硬銅可取300℃。（P64）7、可靠性分析及計算第四章電氣主接線以及設(shè)計1、電氣主接線定義、主接線基本要求及設(shè)計程序：電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。

基本要求：可靠性，靈活性，經(jīng)濟性。

設(shè)計程序：1.對原始資料分析。2.主接線方案的擬定與選擇。3.短路電流計算和主要電氣選擇。4.繪制電氣主接線圖。5.編制工程概算。2、主接線型式及分類：分為有匯流母線和無匯流母線，有匯流母線可概括分為單母線接線和雙母線接線，無匯流母線接線主要有橋形接線、角形接線和單元接線3、單母（分段）、雙母（分段）及其帶旁路接線、一臺半斷路器接線的主接線圖、運行方式及其典型的倒閘操作步驟單母接線P105圖4－1、單母分段接線P107圖4－2；雙母接線P107圖4－3、雙母分段接線P107圖4－4；帶旁路接線P108――109圖4－5、4－6、4－7、4－8；一臺半斷路器接線P111圖4－10；運行方式P111――113；倒閘操作P105（廖老師的PPT）4、限制短路電流的措施1. 裝設(shè)限流電抗器

2. 低壓側(cè)分裂繞組變壓器

3采用不同的主接線方式和運行方式

5、分裂電抗器限制短路電流的原理：正常運行時，兩個分支上的電流大小相等，方向相反。產(chǎn)生相反的磁通。每臂上的運行電抗X＝XL-Xu=(1-f).可見正常時每個臂的工作電抗減少；當分支發(fā)生短路時，兩臂的總電抗為：X12＝2（1+f）XL..可見有效地抑制短路電流。6、變壓器類型和容量的選擇依據(jù)（PPT中得來，內(nèi)容較多，自己看著辦）1、單元接線的主變壓器單元接線的主變壓器容量應(yīng)按照發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。采用擴大單元接線時，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計算原則計算出的兩臺機容量之和來確定。2、具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器(1)當發(fā)電機電壓母線上的負荷最小時，應(yīng)能將發(fā)電機剩余的功率送入系統(tǒng)。(2)當接入發(fā)電機電壓母線上的最大一臺發(fā)電機停用時，能由系統(tǒng)倒送功率供給機壓母線的最大負荷。(3)對于裝有2臺及以上的主變壓器時，當其中1臺故障或檢修時，其他主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率傳輸功率的70%。(4)當豐水季節(jié)為充分利用水能發(fā)電而對本廠發(fā)電機出力進行限制時，應(yīng)能從系統(tǒng)返送電能滿足發(fā)電機電壓母線的最大負荷3、連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器聯(lián)絡(luò)變壓器一般只設(shè)一臺，最多不超過兩臺，否則會造成布置和引接線的困難。(1)容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同運行方式下有功功率和無功功率交換；(2)容量一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器滿足本側(cè)負荷的要求；同時也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。4、變電站主變壓器一般應(yīng)按5~10年規(guī)劃負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。第五章廠用電1、廠用電源的類型、廠用電率概念發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動機拖動的機械設(shè)備，用以保證機組的主要設(shè)備的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。廠用電耗電量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分數(shù)，稱為廠用電率。2、廠用負荷的分類、廠用電負荷的計算方法（缺）：Ⅰ類廠用負荷、Ⅱ類廠用負荷、Ⅲ類廠用負荷、事故保安負荷、不間斷供電負荷3、明備用、暗備用概念：備用電源有明備用和暗備用兩種方式。明備用方式，設(shè)置專用的備用變壓器（或線路），經(jīng)常處于備用狀態(tài)（停運），當工作電源因故斷開時，由備用電源自動投入裝置進行切換接通，代替工作電源，承擔(dān)全部廠用負荷。按備用方式，不設(shè)專用的備用變壓器（或線路），而將每臺工作變壓器容量增大，相互備用，當其中任一臺廠用工作變壓器退出運行時，該臺工作變壓器所承擔(dān)負荷由另一臺廠用工作變壓器供電。4、廠用電動機自啟動概念、分類及其自啟動校驗的原因：若電動機失去電壓以后，不與電源斷開，在很短時間內(nèi)，廠用又恢復(fù)或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機惰行尚未結(jié)束，又自動啟動恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程成為電動機的自啟動。三類：失壓自啟動，空載自啟動，帶負荷自啟動。校驗原因：若參加自啟動的電動機數(shù)量多、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，將危及電動機的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，因此必須進行電動機自啟動校驗。5、廠用電各級電壓母線按鍋爐分段的接線方式有何特點（1）若某一段母線發(fā)生故障，只影響其對應(yīng)的一臺鍋爐的運行，使事故影響范圍局限在一機一爐；（2）廠用電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備的選擇；（3）將同一機爐的廠用電負荷接在同一段母線上，便于運行管理和安排檢修。第六章導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇1、最大持續(xù)工作電流的選取，環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響及修正，哪些情況下可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定。最大持續(xù)電流的選?。篜170環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響及修正：P170-171下列情況下可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：用熔斷器保護的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備可不校驗動穩(wěn)定裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不驗算動、熱穩(wěn)定2、電弧的形成與熄滅的基本原理，近陰極效應(yīng)在t＝0電流過零瞬間，介質(zhì)強度突然出現(xiàn)0a（0a’、0a”）升高的現(xiàn)象，稱為近陰極效應(yīng)（P174）。電弧的形成主要是碰撞游離所致。決定熄弧的基本因素是弧隙的介質(zhì)強度恢復(fù)過程和加在弧隙上的弧隙電壓恢復(fù)過程。耐受電壓大于恢復(fù)電壓。（P174-175）3、現(xiàn)代高壓開關(guān)電器的常用滅弧方法：1、利用滅弧介質(zhì)。2、利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而復(fù)合。4、采用多斷口熄弧。5、提高斷路器觸頭的分離速度。（迅速拉長電弧，降低弧隙電場強度；并使電弧的表面加大，利于冷卻電弧和帶電質(zhì)點的在周圍介質(zhì)中的擴散和離子復(fù)合。）4、斷路器開斷三相電路、首先開斷相、后續(xù)開斷相答：當三相發(fā)生短路時，斷路器就開斷三相電路，但是，各相電流過零時間不同，因此，電弧電流過零就有先后。先過零的一相電弧熄滅，此相稱為首先開斷相。其后開斷的相，稱為后續(xù)開斷相。（由于題目的的問題并不是很明確，這里就再列一點知識）斷路器開斷三相電流包括開斷中性點不直接接地與直接接地系統(tǒng)的三相接地短路電路，斷路器在開斷短路電路時，首先開斷相的恢復(fù)電壓最大，所以，斷口電弧的熄滅，關(guān)鍵所在于首先開斷相。但是，后續(xù)開斷相，燃弧時間將比首先開斷相延長0.005s，相對來講，電弧能量又較大，因而可能使觸頭燒壞、噴油、噴氣等現(xiàn)象比首先開斷相更為嚴重。5、隔離開關(guān)的作用：1.隔離電壓2.倒閘操作3.分、合小電流6、為何電流互感器二次繞組嚴禁開路：因為二次繞組開路時，電流互感器由正常短路工作狀態(tài)變?yōu)殚_路工作狀態(tài)，I2=0,勵磁磁動勢由正常為數(shù)甚小的I0N1驟增為7、電壓互感器、電流互感器的準確級定義：電流互感器：在規(guī)定的二次負荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大電流誤差。電壓互感器：在規(guī)定的一次電壓合二次負荷變化范圍內(nèi)，符合功率因數(shù)為額定值時，電壓誤差的最大值。8、電流互感器常用的接線方式。：單相接線、星形接線、不完全星形接線。9、3－35kV、100kV及以上不同電壓等級時，電壓互感器與電網(wǎng)的連接方式：3－35KV電壓互感器：經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。110KV及以上：只經(jīng)過隔離開關(guān)與電網(wǎng)連接。10、電壓互感器、電流互感器的配置原則：電壓互感器的配置：P197(1)母線：工作母線和備用母線都應(yīng)裝一組三繞組電壓互感器，而旁路母線可不裝。母線如分段應(yīng)在各分段上各裝一組三繞組電壓互感器。(2)線路：35kV及以上輸電線路，當對端有電源時，為了監(jiān)視線路有無電壓、進行同步和設(shè)置重合閘，裝有一臺單相電壓互感器。(3)發(fā)電機：一般在發(fā)電機出口裝設(shè)2~3組TV。(4)變壓器：變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同期或保護要求，需要設(shè)置一組TV。電流互感器的配置:P197(1)所有支路均應(yīng)按測量及繼電保護要求裝設(shè)電流互感器。(發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段、母聯(lián)、旁路等回路)(2)保護用電流互感器裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護裝置的死區(qū)設(shè)置。(3)為防止互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，其互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)。(4)為減輕內(nèi)部故障對發(fā)電機損傷，勵磁調(diào)節(jié)用TA應(yīng)布置在發(fā)電機定子出線側(cè)，為便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量TA布置在發(fā)電機中性點側(cè)。11、如何選擇普通電抗器的電抗百分數(shù)、（半）穿越電抗、分裂電抗定義及大小關(guān)系普通電抗百分比：（P198,公式請大家自己補充）a.按將短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇。b.正常運行時電壓損失校驗。c.母線殘壓校驗。（半）穿越電抗：（沒發(fā)現(xiàn)在哪…）分裂電抗：（P198-199，公式自己補充）按將短路電流限制到要求值來選擇電壓波動檢驗短路時殘壓及電壓偏移校驗12、F－C回路的概念P199高壓熔斷器與高壓接觸器配合，被廣泛用于300~600MV大型火電機組的廠用6KV系統(tǒng)，稱為F－C回路。13、導(dǎo)體截面選擇方法導(dǎo)體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇。（P204,公式自己補充）第七章配電裝置1、最小安全凈距的定義及分類（P216，圖7－1，圖7－2）

最小安全凈距是指再這一距離下，無論再正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)、外部過電壓時，都不致使空氣間隙被擊穿。

對于敞露再空氣中的屋內(nèi)、外配電裝置中各有關(guān)部分之間的最小安全凈距分為A、B、C、D、E五類。

A值：

A1－帶電部分至接地部分之間的最小電氣凈距

A2－不同相的帶電導(dǎo)體之間的最小電氣凈距

B值：

B1－帶電部分至柵狀遮攔間的距離和可移動設(shè)備在移動中至帶電裸導(dǎo)體間的距離

B2－帶電部分至網(wǎng)狀遮攔間的電氣凈距

C值：無遮攔裸導(dǎo)體至地面的垂直凈距。保證人舉手后，手與帶電裸體間的距離不小于A1值。

D值：不同時停電檢修的平行無遮攔裸導(dǎo)體之間的水平凈距。

E值：屋內(nèi)配電裝置通向屋外的出線套管中心線至屋外通道路面的距離。

2、屋內(nèi)、屋外配電裝置的分類：發(fā)電廠和變電站的屋內(nèi)配電裝置，按其布置型式，一般可以分成三層式，二層式和單層式。（詳細請見P222）

根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置的高度，屋外配電裝置可分為中型配電裝置、高型配電裝置和半高型配電裝置。（詳細請見P227）3、GIS的定義、成套配電裝置的特點GIS：由斷路器、隔離開關(guān)、快速或慢速接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線和出線套管等元件，按電氣主接線的要求依次連接，組合成一個整體，并且全部封閉于接地的金屬外殼中，殼體內(nèi)充一定壓力的SF6氣體，作為絕緣和滅弧介質(zhì)。成套配電裝置的特點：a.電氣設(shè)備布置在封閉或半封閉的金屬中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；b.所有電氣設(shè)備已在工廠組裝成一體，大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴建和搬遷；c.運行可靠性高，維護方便