《發(fā)電廠電氣部分》第四版課后習(xí)題答案_熊信銀版

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1、 第一章 能源和發(fā)電 1-1 人類所認(rèn)識(shí)的能量形式有哪些？并說明其特點(diǎn)。 答：第一、機(jī)械能。它包括固體一流體的動(dòng)能，勢能，彈性能及表面張力能等。其中動(dòng)能和勢能是大類最早認(rèn)識(shí)的能量，稱為宏觀機(jī)械能。 第二、熱能。它是有構(gòu)成物體的微觀原子及分子振動(dòng)與運(yùn)行的動(dòng)能，其宏觀表現(xiàn)為溫度的高低，反映了物體原子及分子運(yùn)行的強(qiáng)度。 第三、化學(xué)能。它是物質(zhì)結(jié)構(gòu)能的一種，即原子核外進(jìn)行化學(xué)瓜是放出的能量，利用最普遍的化學(xué)能是燃燒碳和氫，而這兩種元素是煤、石油、天然氣等燃料中最主要的可燃元素。 第四、輻射能。它是物質(zhì)以電磁波形式發(fā)射的能量。如地球表面所接受的太陽能就是輻射能的一種。 第五、核能。這是蘊(yùn)藏

2、在原子核內(nèi)的粒子間相互作用面釋放的能。釋放巨大核能的核反應(yīng)有兩種，鄧核裂變應(yīng)和核聚變反應(yīng)。 第六、電能。它是與電子流動(dòng)和積累有關(guān)的一種能量，通常是電池中的化學(xué)能而來的?；蚴峭ㄟ^發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換得到的；反之，電能也可以通過電燈轉(zhuǎn)換為光能，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而顯示出電做功的本領(lǐng)。 1-2 能源分類方法有哪些？電能的特點(diǎn)及其在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用？ 答：一、按獲得方法分為一次能源和二次能源；二、按被利用程度分為常規(guī)能源和新能源；三、按能否再生分為可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性質(zhì)分為含能體能源和過程性能源。 電能的特點(diǎn)：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送；方便轉(zhuǎn)換易于控制；損耗

3、?。恍矢?；無氣體和噪聲污染。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來越廣泛的滲透到人類生活的每個(gè)層面。電氣化在某種程度上成為現(xiàn)代化的同義詞。電氣化程度也成為衡量社會(huì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 1-3 火力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？ 答：按燃料分：燃煤發(fā)電廠；燃油發(fā)電廠；燃?xì)獍l(fā)電廠；余熱發(fā)電廠。 　　按蒸氣壓力和溫度分：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。 　　按原動(dòng)機(jī)分：凝所式氣輪機(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。 　　按輸出能源分：凝氣式發(fā)電廠；熱電廠。 　　按發(fā)電廠

4、總裝機(jī)容量分：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。 火電廠的生產(chǎn)過程概括起來說是把煤中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個(gè)生產(chǎn)過程分三個(gè)系統(tǒng)：燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)，沖動(dòng)氣輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱不汽水系統(tǒng)；由氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把機(jī)械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。 1-4 水力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？ 答：按集中落差的方式分為：堤壩式水電廠；壩后式水電廠；河床式水電廠；引水式水電廠；混合式水電廠。 　　按徑流調(diào)節(jié)的程度分為：無調(diào)節(jié)水電廠；有調(diào)節(jié)水電廠；

5、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。 　　水電廠具有以下特點(diǎn)：可綜合利用水能資源；發(fā)電成本低，效率高；運(yùn)行靈活；水能可儲(chǔ)蓄和調(diào)節(jié)；水力發(fā)電不污染環(huán)境；水電廠建設(shè)投資較大工期長；水電廠建設(shè)和生產(chǎn)都受到河流的地形，水量及季節(jié)氣象條件限制，因此發(fā)電量也受到水文氣象條件的制約，有豐水期和枯水期之分，因而發(fā)電量不均衡；由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定和程度破壞自然的生態(tài)平衡。 1-5 抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用及其功能？ 答：抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用：調(diào)峰；填谷；備用；調(diào)頻；調(diào)相。 　　功能：降低電力系統(tǒng)燃料消耗；提高火電設(shè)備利用率；可作為

6、發(fā)電成本低的峰荷電源；對環(huán)境沒有污染且可美化環(huán)境；抽水蓄能電廠可用于蓄能。 1-6 核能發(fā)電廠的電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？ 答：核電廠是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，集中了當(dāng)代許多高新技術(shù)。核電廠的系統(tǒng)由核島和常規(guī)島組成。為了使核電能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，以及一旦發(fā)生事故時(shí)能保證反應(yīng)堆的安全和防止放射性物質(zhì)外泄，核電廠還設(shè)置有各種輔助系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和設(shè)施。以壓力堆為例，有以下主要系統(tǒng)：核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)；核島的輔助系統(tǒng)；常規(guī)島的系統(tǒng)。 核電廠運(yùn)行的基本規(guī)則和常規(guī)為電廠一樣，都是根據(jù)電廠的負(fù)荷需要量來調(diào)節(jié)供給熱量，使得熱功率與電負(fù)荷平衡。由于核電廠是由反應(yīng)堆供熱，因此核電廠的運(yùn)行和火電廠相比有以下一些新的特點(diǎn)

7、：１）在火電廠中，可連續(xù)不斷地向鍋爐供燃料，而壓水堆核電廠的反應(yīng)堆，卻只能對反應(yīng)堆堆芯一次裝料，交定期停堆換料。因此在堆芯換新料后的初期，過剩反應(yīng)性很大。為了補(bǔ)償過剩反應(yīng)性，除采用控制棒外，還需要在冷卻劑中加入硼酸，并通過硼濃度變化來調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的反應(yīng)速度。反應(yīng)堆冷卻劑中含有硼酸后，就給一次回路系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的運(yùn)行和控制帶來一定的復(fù)雜性。２）反應(yīng)堆的堆芯內(nèi)，核燃料發(fā)生裂變反應(yīng)放出核能的同時(shí)，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā)γ射線。由于裂變產(chǎn)物的積累，以及反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件和壓力容器等因受中子的車輻照而活化，反應(yīng)堆不管是在運(yùn)行中或停閉后，都有很強(qiáng)的放射性，這就給電廠的運(yùn)行和維修帶來了一定困難。３）反應(yīng)堆在停閉后

8、，運(yùn)行管路中積累起來的裂變碎片和β、γ衰變，將繼續(xù)使堆芯產(chǎn)生余熱。因此堆停閉后不能立刻停機(jī)冷卻，還必須把這部分余熱排放出去，否則會(huì)出現(xiàn)燃料元件因過熱而燒毀的危險(xiǎn)；即使核電廠在長期停閉情況下，也必須繼續(xù)除去衰變熱；當(dāng)核電廠發(fā)生停電，一回路管道破裂等重大事故時(shí)，事故電源、應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)立即自動(dòng)投入，做到在任何事故工況下，保證反應(yīng)堆進(jìn)行冷卻。４）核電廠在運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物，對這些廢物必須遵守核安全規(guī)定進(jìn)行妥善處理，以確保工作人員和居民的健康，而為電廠中這一問題不存在。５）與火電廠相比，核電廠的建設(shè)費(fèi)用高，但燃料所占費(fèi)用較為便宜一。為了提高核電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，極為重要的是

9、維持高的發(fā)電設(shè)備利用率，為此，核電廠應(yīng)在額定功率或盡可能在接過額定功率的工況下帶基本負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，并盡可能縮短核電廠反應(yīng)堆的停閉時(shí)間。 第二章 發(fā)電、變電和輸電的電氣部分 2-1 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？ 答：通常把生產(chǎn)、變換、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。其中對一次設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備稱為二次設(shè)備。如儀用互感器、測量表計(jì)，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置等。其主要功能是起停機(jī)組，調(diào)整負(fù)荷和，切換設(shè)備和線路，監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。 2-2 簡述300MW發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)備功能。 答：1

10、）發(fā)電機(jī)與變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線； 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)，每組裝有電流互感器4個(gè)； 5）發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器； 6）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每組裝有電流互感器4個(gè)。 其主要設(shè)備如下：電抗器：限制短路電流；電流互感器：用來變換電流的特種變壓器；電壓互感器：將高壓轉(zhuǎn)換成低壓，供各種設(shè)備和儀表用，高壓熔斷器：進(jìn)行短路保護(hù)；中性點(diǎn)接地變壓器：用來限制電容電流。 2-3 簡述600MW

11、發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)備功能。 2-4 影響輸電電壓等級發(fā)展因素有哪些？ 答：1）長距離輸送電能； 2）大容量輸送電能； 3）節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用； 4）電力系統(tǒng)互聯(lián)。 2-5 簡述交流500kV變電站主接線形式及其特點(diǎn)。 答：目前，我國500kV變電所的主接線一般采用雙母線四分段帶專用旁路母線和3/2臺(tái)斷路器兩種接線方式。其中3/2臺(tái)斷路器接線具有以下特點(diǎn)：任一母線檢修或故障，均不致停電；任一斷路器檢修也不引起停電；甚至在兩組母線同時(shí)故障（或一組母線檢修另一組母線故障）的極端條件下，功率均能繼續(xù)輸送。一串中任何一臺(tái)斷路器退出或檢修時(shí)，這種運(yùn)行方

12、式稱為不完整串運(yùn)行，此時(shí)仍不影響任何一個(gè)元件的運(yùn)行。這種接線運(yùn)行方便，操作簡單，隔離開關(guān)只在檢修時(shí)作為隔離帶電設(shè)備用。 2-6 并聯(lián)高壓電抗器有哪些作用？抽能并聯(lián)高壓電抗器與并聯(lián)高壓電抗器有何異同？ 2-7 簡述6kV抽能系統(tǒng)的功能及其組成。 2-8 簡述串聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)墓δ芗捌潆姎饨泳€。 2-9 簡述高壓直流輸電的基本原理。 2-10 簡述換流站的電氣接線及主要設(shè)備的功能。 2-11 簡述高壓直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)各有哪些？ 答：優(yōu)點(diǎn)： 1）線路造價(jià)低，年電能損失?。? 2）不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題； 3）限制短路電流。 4）調(diào)節(jié)快速，運(yùn)行可靠；

13、 5）沒有電容充電電流。 6）節(jié)省線路走廊。 缺點(diǎn)： 1）換流裝置較昂貴； 2）消耗無功功率多； 3）產(chǎn)生諧波影響； 4）缺乏直流開關(guān)； 5）不能用變壓器來改變電壓等級。 2-12 簡述高壓直流輸電系統(tǒng)的主接線及其運(yùn)行方式。 第三章 常用計(jì)算的基本理論和方法 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(shí)發(fā)熱各有何特點(diǎn)？ 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(jī)械強(qiáng)度下降；使導(dǎo)體接觸電阻增加。導(dǎo)體短路時(shí)，雖然持續(xù)時(shí)間不長，但短路電流很大

14、，發(fā)熱量仍然很多。這些熱量在適時(shí)間內(nèi)不容易散出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。同時(shí)，導(dǎo)體還受到電動(dòng)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(dòng)力是電氣設(shè)備運(yùn)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(shí)發(fā)熱是由故障時(shí)的短路電流產(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(shí)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：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(shí)發(fā)熱：指短

15、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惡性循環(huán) 三發(fā)熱對機(jī)械強(qiáng)度的影響 溫度達(dá)到某一值退火機(jī)械強(qiáng)度設(shè)備變形 如： 長期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 300 長期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 200 3-3 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)

16、采用散熱效果最最佳的方式。 3-4 為什么要計(jì)算導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱最高溫度？如何計(jì)算？ 答：載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的在于確定短路時(shí)導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)超過所規(guī)定導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱允許溫度。當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)，則認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)，是具有熱穩(wěn)定性的。 計(jì)算方法如下： 1）有已知的導(dǎo)體初始溫度θw；從相應(yīng)的導(dǎo)體材料的曲線上查出Aw； 2）將Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah； 3）由Ah再從曲線上查得θh值。 3-5 等值時(shí)間的意義是什么等值時(shí)間法適用于什么情況？ 答：等值時(shí)間法由于計(jì)算簡單，并有一定精度，目前仍得到廣泛應(yīng)用。但是曲線所示是根據(jù)容量為500MW以下的發(fā)電機(jī)，按

17、短路電流周期分量衰減曲線的平均值制作的，用于更大容量的發(fā)電機(jī)，勢必產(chǎn)生誤差。這時(shí)，最好采用其它方法。 3-6 用實(shí)用計(jì)算法和等值時(shí)間法計(jì)算短路電流周期分量熱效應(yīng)，各有何特點(diǎn)？ 答：用實(shí)用計(jì)算法中的電流是短路穩(wěn)態(tài)電流，而等值時(shí)間法計(jì)算的電流是次暫態(tài)電流。 3-7 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

18、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。 3-8 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相沖擊電流最大。 3-9 導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)的含義是什么，在什么情況下，才考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力？ 答：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)β為動(dòng)態(tài)應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力的比值，導(dǎo)體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力，對于動(dòng)態(tài)應(yīng)力的考慮，一般是采用修正靜態(tài)計(jì)算法，即在最大電動(dòng)力Fmax上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系統(tǒng)數(shù)β，以求得實(shí)際動(dòng)態(tài)過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力的最大值。 3-10 大電流母線為什么常采用分相封閉

19、母線？分相封閉母線的外殼有何作用？ 答：大電流母線采用分相封閉母線是由于： 1）運(yùn)行可靠性高，因母線置于外殼內(nèi)，能防止相間短路，且外殼多點(diǎn)接地，可保障人體接人體接觸時(shí)的安全。2）短路時(shí)母線相間電動(dòng)力大大降低，由于外殼渦流的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場減弱，對減小短路時(shí)的電動(dòng)力有明顯的效果；3）殼外磁場也因外殼電流的屏蔽作用而減弱，可較好改善母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱；4）安裝的維護(hù)工作量小。 3-11 怎樣才能減少大電流母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱？ 答：減小大電流母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱的措施： 1）加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體間的距離，使布磁場強(qiáng)度減弱，因而可降低渦流和磁滯損耗； 2）斷開鋼構(gòu)回路，并加裝絕緣墊，消除環(huán)流

20、； 3）采用電磁屏蔽； 4）采用分相封閉母線。 3-12 設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬kW，發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流Imax=6791A，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax = 5200h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a = 0.70m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)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℃。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)線。 第四章 電氣主接線 4-1 對電氣主接線的基本要求是什么？ 答：對電氣主接線的基本要求是：可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 其中保證供電可靠

21、是電氣主接線最基本的要求。靈活性包括：操作、調(diào)度、擴(kuò)建的方便性。經(jīng)濟(jì)性包括：節(jié)省一次投資，占地面積小，電能損耗少。 4-2 隔離開關(guān)與斷路器的區(qū)別何在？對它們的操作程序應(yīng)遵循哪些重要原則？ 答：斷路器具有專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負(fù)荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通和切斷電路的控制電器。而隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，其開合電流極小，只能用來做設(shè)備停用后退出工作時(shí)斷開電路。 4-3 防止隔離開關(guān)誤操作通常采用哪些措施？ 答：為了防止隔離開關(guān)誤操作，除嚴(yán)格按照規(guī)章實(shí)行操作票制度外，還應(yīng)在隔離開關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間加裝電磁閉鎖和機(jī)械閉鎖裝置或電腦鑰匙。 4-4 主母線和旁路母線各起什么作用？

22、設(shè)置專用旁路斷路器和以母聯(lián)斷路器或者分段斷路器兼作旁路斷路器，各有什么特點(diǎn)？檢修出線斷路器時(shí)，如何操作？ 答：主母線主要用來匯集電能和分配電能。旁路母線主要用與配電裝置檢修短路器時(shí)不致中斷回路而設(shè)計(jì)的。設(shè)置旁路短路器極大的提高了可靠性。而分段短路器兼旁路短路器的連接和母聯(lián)短路器兼旁路斷路器的接線，可以減少設(shè)備，節(jié)省投資。當(dāng)出線和短路器需要檢修時(shí)，先合上旁路短路器，檢查旁路母線是否完好，如果旁路母線有故障，旁路斷路器在合上后會(huì)自動(dòng)斷開，就不能使用旁路母線。如果旁路母線完好，旁路斷路器在合上就不會(huì)斷開，先合上出線的旁路隔離開關(guān)，然后斷開出線的斷路器，再斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)，有旁路短路器代替斷路器

23、工作，便可對短路器進(jìn)行檢修。 4-5 發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線中，在發(fā)電機(jī)和雙繞作變壓器之間通常不裝設(shè)斷路器，有何利弊？ 答：發(fā)電機(jī)和雙繞組變壓器之間通常不裝設(shè)斷路器，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得在選擇出口斷路器時(shí)，受到制造條件或價(jià)格等原因造成的困難。但是，變壓器或者廠用變壓器發(fā)生故障時(shí)，除了跳主變壓器高壓側(cè)出口斷路器外，還需跳發(fā)電機(jī)磁場開關(guān)，若磁場開關(guān)拒跳，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，而當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組本身發(fā)生故障時(shí)，若變壓呂高壓側(cè)失靈跳閘，則造成發(fā)電機(jī)和主變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。并且發(fā)電機(jī)一旦故障跳閘，機(jī)組將面臨廠用電中斷的威脅。 4-6 發(fā)電機(jī)與三繞組變壓器或自耦變壓器組成的單元接線中，為

24、什么機(jī)端必須裝設(shè)斷路器？ 答：為了在發(fā)電機(jī)停止工作時(shí)，還能保持和中壓電網(wǎng)之間的聯(lián)系，在變壓器的三側(cè)均應(yīng)裝斷路器。 4-7 一臺(tái)半斷路器接線與雙母線帶旁路接線相比，各有何利弊？一臺(tái)半斷路器接線中的交叉布置有何意義？ 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

25、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 選擇主變壓器時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？其容量、臺(tái)數(shù)、型式應(yīng)根據(jù)哪些原則來選擇？ 答：影響主變壓器選擇的因素主要有：容量、臺(tái)數(shù)、型式。其中單元接線時(shí)變壓器應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后=（發(fā)電機(jī)的額定容量－廠用容量－支配負(fù)荷的最小容量）70%。為了確保發(fā)電機(jī)電壓上的負(fù)荷供電可靠性，所接主變壓器一般不應(yīng)小于兩臺(tái)，對于工業(yè)生產(chǎn)的余熱發(fā)電廠的中、小型電廠，可裝一臺(tái)主變壓器與電力系統(tǒng)構(gòu)成弱連接。除此之外，變電所主變壓器容量，一般應(yīng)按5~10年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。主變壓器型式可根據(jù)：1）相數(shù)決定，容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的變壓器和330kV

26、及以下電力系統(tǒng)中，一般選擇三相變壓器，容量為60MW的機(jī)組單元連接的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器經(jīng)綜合考慮后，可采用單要組成三相變壓器組。2）繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)：最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，機(jī)組容量為200MW以上的發(fā)電廠采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線，在110kV以上的發(fā)電廠采用直接接接系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場合，均可采用自耦變壓器。 4-9 電氣主接線中為什么要限制斷路電流？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

27、所的6~10kV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）采用不同的主接線形式和運(yùn)行方式。 4-10 為什么分裂電抗器具有正常運(yùn)行時(shí)電抗小，而斷路時(shí)電抗大的特點(diǎn)？ 答：分裂電抗器在正常運(yùn)行時(shí)兩分支負(fù)荷電流相等，在兩臂中通過大小相等，方向相反的電流，產(chǎn)生方向相反的磁通，其中

28、有X=X1-Xm=（1-f）X1且f=0.5得X=0.5X1，可見，在正常情況下，分裂電抗器每個(gè)臂的電抗僅為每臂自感電抗的1/4。而當(dāng)某一分支短路時(shí)，Ｘ12=2(X1+Xm)=2X1(1+f)可見，當(dāng)f=0.5時(shí)，X12=3XL，使分裂電抗器能有效的限制另一臂送來的短路電流。所以分裂電抗器具有正常運(yùn)行時(shí)電抗小，而短路時(shí)電抗大的特點(diǎn)。 4-11 畫出一種單母線分段帶旁路母線的主接線形式，要求分段斷路器兼作旁路斷路器，并根據(jù)此種電氣主接線，說明檢修出線斷路器時(shí)的倒閘操作步驟？ 4-12 畫出一種雙母線帶旁路母線的主接線形式，要求母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器，并根據(jù)此種電氣主接線，說明檢

29、修出線斷路器時(shí)的倒閘操作步驟？ 4-13 設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)收集和分析的原始資料有哪些？ 答：對原始資料分析：（包括內(nèi)容如下） 1）本工程情況 發(fā)電廠類型（凝汽式火電廠、熱電廠、或者堤壩式、引水式、混合式等水電廠）；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期、遠(yuǎn)景）；單機(jī)容量及臺(tái)數(shù)；最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。 發(fā)電廠容量的確定是與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃、電力負(fù)荷增長速度、系統(tǒng)規(guī)模和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及備用容量等因素有關(guān)。 發(fā)電廠裝機(jī)容量標(biāo)志著電廠的規(guī)模和在電力系統(tǒng)中的地位與作用。最大單機(jī)容量代表國家電力工業(yè)和制造工業(yè)水平，在一定程度上反映國家先進(jìn)程度和人民生活水準(zhǔn)。 最大單機(jī)容量的選擇不宜大于系統(tǒng)總

30、容量的10％，以保證該機(jī)在檢修或事故情況下系統(tǒng)的供電可靠性。 我國目前把 5萬 kw以下機(jī)組稱為小機(jī)組； 5～ 20萬 kw稱為中型機(jī)組；20萬kw以上稱為大型機(jī)組。 在設(shè)計(jì)時(shí)，對形成中的電力系統(tǒng)，且負(fù)荷增長較快時(shí)，可優(yōu)先選用較為大型的機(jī)組。 發(fā)電廠運(yùn)行方式及年利用小時(shí)數(shù)直接影響著主接線設(shè)計(jì)。 a)承擔(dān)基荷為主的發(fā)電廠，設(shè)備利用率高，一般年利用小時(shí)數(shù)在5000h以上；b)承擔(dān)腰荷者，設(shè)備利用小時(shí)數(shù)應(yīng)在 3000～5000 h；c)承擔(dān)峰荷者，設(shè)備利用小時(shí)數(shù)在 3000h以下。對于核電廠或單機(jī)容量20萬kw以上的火電廠以及徑流式水電廠等應(yīng)優(yōu)先擔(dān)任基荷，相應(yīng)主接線需選用以供電可靠為中心

31、的接線形式。 水電廠是電力系統(tǒng)中最靈活的機(jī)動(dòng)能源，啟、停方便，多承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)相任務(wù)。根據(jù)水能利用及庫容的狀態(tài)可酌情擔(dān)負(fù)基荷、腰荷和峰荷。因此，其主接線應(yīng)以供電調(diào)度靈活為中心進(jìn)行選擇接線形式。 2）電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（ 5～10年）； 發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用； 本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點(diǎn)接地方式等。 按發(fā)電廠容量大小分類，我國目前把總?cè)萘吭?000MW及以上，單機(jī)容量在200 M W以上的發(fā)電廠稱為大型發(fā)電廠； 總?cè)萘吭?00～1000MW，單機(jī)容量在50～200MW的發(fā)電廠稱為中型發(fā)電廠；

32、 總?cè)萘吭?00MW以下，單機(jī)容量在50MW以下者稱為小型發(fā)電廠。 所建發(fā)電廠的容量與電力系統(tǒng)容量之比，若大于15％，則該廠就可認(rèn)為是在系統(tǒng)中處于比較重要地位的電廠。 因?yàn)樗难b機(jī)容量已超過了電力系統(tǒng)的事故備用和檢修備用容量，一旦全廠停電，會(huì)影響系統(tǒng)供電的可靠性。因此，主接線的可靠性也應(yīng)高一些，即應(yīng)選擇可靠性較高的接線形式。 主變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連 續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對通信線路的干擾等。 一般我國對35 kV電壓以下電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接

33、接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱小電流接地系統(tǒng)； 對 110 kV以上高壓電力系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱大電流接地系統(tǒng)。 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)都采用非直接接地方式； 目前，廣泛采用的是經(jīng)消弧線圈接地方式或經(jīng)接地變壓器（亦稱配電變壓器）接地。 其二次側(cè)接入高電阻，不僅可以限制單相接地電流，亦可限制系統(tǒng)過電壓的幅值和陡度，以免引起鐵磁諧振過電壓。同時(shí)，還為接地保護(hù)提供了 信號電源，便于檢測，目前在大型機(jī)組中已普遍采用。 此外，有時(shí)為了防止過電壓，有些 機(jī)組還采取在中性點(diǎn)處加裝避雷器等措施。 3）負(fù)荷情況 負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等

34、。 電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)予以辨證地分析。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增 長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。 如果設(shè)計(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則，電源不足，就影響其它工業(yè)的發(fā)展。 主接線設(shè)計(jì)的質(zhì)量，不僅在于當(dāng)前是合理的，而應(yīng)考慮5～10年內(nèi)質(zhì)量也應(yīng)是好的。由工程概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)得知，負(fù)荷在一定階段內(nèi)的自然增長率是按指數(shù)規(guī)律變化的，即： L＝L0emx （2 - 7） 式中L0——初期負(fù)荷（MW）； X

35、—— 年數(shù)，一般按5～10年規(guī)劃考慮； m——年負(fù)荷增長率，由概率統(tǒng)計(jì)確定。 發(fā)電廠承擔(dān)的負(fù)荷應(yīng)盡可能地使全部機(jī)組安全滿發(fā)，并按系統(tǒng)提出的運(yùn)行方式，在機(jī)組間經(jīng)濟(jì)合理分布負(fù)荷，減少母線上電流流動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定和保持電能質(zhì)量符合要求。 4）環(huán)境條件 當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度及地震等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。 特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)予以重視。對重型設(shè)備的運(yùn)輸條件亦應(yīng)充分考慮。 5）設(shè)備制造情況 為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并

36、分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。 第五章 廠用電接線及設(shè)計(jì) 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)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。 5-2 廠用電的作用和意義是什么？ 答：發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)，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，除塵及水處理等的正常運(yùn)行。降低廠用電率可以降低電能成本

37、，同時(shí)也相應(yīng)地增大了對電力系統(tǒng)的供電量。 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： ⑴ 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設(shè)備； ⑵ 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； ⑶ 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； ⑷ 事故保安負(fù)荷 ⑸ 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

38、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。 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。 5-5 廠用電接線的設(shè)計(jì)原則是什么？對廠用電壓等級的確定和廠用電源引接的依據(jù)是什么？ 答：廠用電的設(shè)計(jì)原則主要是： ⑴ 廠用電接線應(yīng)保證對廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)行。 ⑵ 接線應(yīng)能靈

39、活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求。 ⑶ 廠用電源的對應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電。 ⑷ 設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性。 ⑸ 在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對廠用電的電壓等級、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析和論證。 廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定電壓，廠用電動(dòng)機(jī)的電壓和廠用電，供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定的。 5-6 在大容量發(fā)電廠中，要設(shè)啟動(dòng)電源和事故保安電源，如何實(shí)現(xiàn)？ 答：啟動(dòng)電源的設(shè)計(jì)： 1）從發(fā)電機(jī)電壓母線的不同分段上，通過廠用

40、備用變壓器引接。 2）從發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，但應(yīng)保證在機(jī)組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。 3）從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密，供電可靠的最低一級電壓的母線引接。 4）當(dāng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理時(shí)，可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器取得獨(dú)立的備用電源或啟動(dòng)電源。 事故保安電源必須是一種獨(dú)立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動(dòng)程序啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組，蓄電池以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫?。?00MW及以上機(jī)組還就由附近110kV及以上的變壓器工發(fā)電廠引入獨(dú)立可靠的專用線路作為事故備用保安電源。 5-7 火電廠廠用電接線為什么要按鍋爐分段？為提高廠用電系統(tǒng)供電可靠性，通常都采用那些措施

41、？ 答：為了保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠安全滿發(fā)，并滿足運(yùn)行安全可靠靈活方便。所以采用按爐分段原則。為提高廠用電工作的可靠性，高壓廠用變壓器和啟動(dòng)備用變壓器采用帶負(fù)荷高壓變壓器，以保證廠用電安全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。 5-8 發(fā)電廠和變電站的自用電在接線上有何區(qū)別？ 答：發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)一般采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。廠用電源由相應(yīng)的高壓廠用母線供電。而變電站的站用電源引接方式主要有：1）由變電站內(nèi)主變壓器第三繞組引接，站用變壓器高壓側(cè)要選用較大斷流容量的開關(guān)設(shè)備，否則要加限流電抗器。2）當(dāng)站內(nèi)有較低母線時(shí)，一般由這類電壓母線上引接兩個(gè)站用電源。這種站用電源引接方

42、式經(jīng)濟(jì)性好和可靠性高的特點(diǎn)；3）500kV變電站的外接電源多由附近的發(fā)電廠或變電站的低壓母線引接。 5-9 何謂廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)？為什么要進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)？如果廠用變壓器的容量小于自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繒r(shí)，應(yīng)如何解決？ 答：廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動(dòng)機(jī)失去電壓后，不與電源斷開，在很短時(shí)間內(nèi)，廠用電源恢復(fù)或通過自動(dòng)切換裝置將備用電源投入，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)惰行還未結(jié)束，又自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，這一過程稱為電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)。分為：⑴失壓自啟動(dòng)；⑵空載自啟動(dòng)；⑶帶負(fù)荷自啟動(dòng)。若參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)目

43、多，容量大時(shí)，啟動(dòng)電流過大，可能會(huì)使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引起電動(dòng)機(jī)過熱，將危及電動(dòng)機(jī)的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)。若不能滿足自啟動(dòng)條件，應(yīng)采用以下措施： ⑴ 限制參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量。 ⑵ 機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，因它只能在接近額定電壓下啟動(dòng)，也不應(yīng)參加自啟動(dòng)，可采用低電壓保護(hù)和自動(dòng)重合閘裝置，即當(dāng)廠用母線電壓低于臨界值時(shí)，把該設(shè)備從母線上斷開，而在母線電壓恢復(fù)后又自動(dòng)投入。 ⑶對重要的廠用機(jī)械設(shè)備，應(yīng)選用具有較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動(dòng)機(jī)與其配套。 ⑷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

44、一起考慮進(jìn)適當(dāng)減小廠用變壓器的阻抗值。 5-10 已知某火電廠廠用6kV備用變壓器容量為12.5MVA,Uk(%) = 8，要求同時(shí)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為11400kW，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)平均電流倍數(shù)為5，cosφ = 0.8，η = 0.90。試校驗(yàn)該備用變壓器容量能否滿足自啟動(dòng)要求。 解： 5-11 廠用母線失電的影響和應(yīng)采取的措施？ 答：廠用母線的工作廠用電源由于某種故障而被切除，即母線的進(jìn)線斷路器跳閘后，由于連接在母線上運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不會(huì)立即變?yōu)榱悖妱?dòng)機(jī)定子繞組將產(chǎn)生變頻電壓，即母線存在殘壓。殘壓的大小和頻率都隨時(shí)間而降低。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降的快慢主要決定于負(fù)荷和機(jī)械時(shí)間

45、常數(shù)，一般經(jīng)0.5S后轉(zhuǎn)速約降至額定轉(zhuǎn)速。若在此時(shí)間內(nèi)投入備用電源，一般情況下，電動(dòng)機(jī)能迅速恢復(fù)到正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。一般用電源的快捷切換，要求工作廠用電源切除后，在廠用母線殘壓于備用電源電壓之間的相角差未達(dá)到第一次反相之前合上備用電源，可保證備用電源合上時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降尚少，且沖擊電流亦小。 5-12 廠用電源的各種切換方式及其優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：廠用電源的切換，除按操作控制分為手動(dòng)與自動(dòng)外，還可按廠用系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，斷路器動(dòng)作順序，廠用電源切換的速度等進(jìn)行區(qū)分。按廠用電系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)廠用電源的切換分為正常切換和事故切換。按斷路器的運(yùn)行順序廠用電源的切換分為并聯(lián)切換、斷電切換和同時(shí)切換。按廠

46、用電源的切換速度廠用電源的切換分為快速切換和慢速切換。 第六章 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理和選擇 6-1 什么是驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk以及電氣設(shè)備的開斷計(jì)算時(shí)間tbr？ 答：演算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間tbr之和，而tbr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。 6-2 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?yàn)殡娀≈谐霈F(xiàn)了大量的自由電子的緣故。電弧形成過程：⑴電極發(fā)射大量自由電子：熱電子+強(qiáng)電場發(fā)射；⑵弧柱區(qū)的氣

47、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(kuò)散：弧柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)由于熱運(yùn)行逸出弧柱外。開關(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過程與以下因素有關(guān)：⑴電弧溫度；⑵電場強(qiáng)度；⑶氣體介質(zhì)的壓力；⑷介質(zhì)特性；⑸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(dòng)電弧，吹弧使帶電離子擴(kuò)散和強(qiáng)烈地冷卻面復(fù)合；4）采用多段口熄??；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(qiáng)度驟降，同時(shí)使電弧的表面突然

48、增大，有利于電弧的冷卻和帶電質(zhì)點(diǎn)向周圍介質(zhì)中擴(kuò)散和離子復(fù)合。 6-4 什么叫介質(zhì)強(qiáng)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(qiáng)度恢復(fù)過程是指電弧電流過零時(shí)電弧熄滅，而弧隙的絕緣能力要經(jīng)過一定的時(shí)間恢復(fù)到絕緣的正常狀態(tài)的過程為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過程。 弧隙介質(zhì)強(qiáng)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。 弧隙電壓恢復(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

49、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(jì)？ 答：計(jì)量用電流互感器接線方式的選擇，與電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式有關(guān)，當(dāng)為非有效接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用兩相電流互感器，當(dāng)為有效接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用三相電流互感器，一般地，作為計(jì)費(fèi)用的電能計(jì)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(jì)費(fèi)用的電能計(jì)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(gè)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(gè)電流互感器型號相同。因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯淖儽仁?/p>

50、一次電流與二次電流之比。兩個(gè)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，互感器的容量增加了一倍。也即每一個(gè)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(shí)際中若要擴(kuò)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(yùn)行中電壓互感器的絕緣損壞，高電壓就會(huì)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

51、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δi決定于互感器鐵心及二次繞組的結(jié)構(gòu)，同時(shí)又與互感器運(yùn)行狀態(tài)（二次負(fù)荷Z2L及運(yùn)行鐵心的磁導(dǎo)率μ值）有關(guān)。 6-9 運(yùn)行中為什么不允許電流互感器二次回路開路？ 答：需要強(qiáng)調(diào)的是電流互感器在運(yùn)行時(shí)，二次繞組嚴(yán)禁開路。二次繞組開路時(shí)，電流互感器由正常工作狀態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)，I2=0，勵(lì)磁磁動(dòng)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(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生很高的尖頂電動(dòng)勢，其值可達(dá)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

52、儀表、繼電器的絕緣。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度劇增，會(huì)引起鐵心和繞組過熱。此外，在鐵心中還會(huì)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(diǎn)接地，但是，由于普通三相三柱式電壓互感器一般為Y，yn型接線，它不允許一次側(cè)中性點(diǎn)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(diǎn)接地，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，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

53、，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(tái)單相互感器接成YN,yn型接線． 6-11 運(yùn)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(shí)，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(dá)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(hù)。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(shí)，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

54、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(jī)；4）變壓器 6-13 如圖6-14所示接線，設(shè)25MW發(fā)電機(jī)（UN=10.5kV，IN=1718A），回路裝有儀表：電流表3只，有功功率表、無功功率表、有功電能表、無功電能表、電壓表及頻率表各1只，互感器距控制室的距離為60m。試選擇該回路中供測量表計(jì)用的電流互感器4及電壓互感器13。 解： 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?*Σ=0.14（基準(zhǔn)容量Sd＝10

55、0MVA），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 INbr=16kA，全分閘時(shí)間tbr=0.1s， 基準(zhǔn)容量Sd＝100MVA Ud＝10.5kV，Id=5.5kA 選擇4％的電抗NKL-10-600-4，參數(shù)如下： 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：，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)。 可見，電壓損失、殘壓、動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足要求。 6-15 按經(jīng)濟(jì)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(jìn)行

56、校驗(yàn)？配電裝置的匯流母線，為何不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面？ 答：略 6-16 設(shè)發(fā)電機(jī)容量為25MW，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax＝6000h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a＝0.35m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間tk＝0.2s，短路電流=27.2kA，=21.9kA，=19.2kA。周圍環(huán)境溫度+40C。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。 解： 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 查圖6-17曲線2，得：，則： 選擇10010mm2的三條矩形導(dǎo)體水平布置,允許電流，集膚效應(yīng)截面積為3000mm2。當(dāng)環(huán)境溫度為時(shí)： 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： 查表6－9，得熱穩(wěn)定系數(shù)，則滿足短

57、路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為： 發(fā)電機(jī)出口短路待會(huì)，非周期分量等值時(shí)間T取0.2s 滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得： 可不計(jì)母線共振影響。取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)，則 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下： 母線同相條間作用應(yīng)力計(jì)算如下： ，， ， 則： 臨界跨距（每相三條鋁導(dǎo)體）及條間襯墊最大跨距分別為： 所選襯墊跨距應(yīng)小于及。 6-17 選擇100MW發(fā)電機(jī)和變壓器之間母線橋的導(dǎo)體。已知發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流Imax＝6791A，Tmax＝5200h，連接母線三相水平布置，相間距離a＝0.7m，最高

58、溫度+35C，母線短路電流=36kA，短路熱效應(yīng)Qk=421.1(kA)2?s。 解：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 ， 查圖6-17曲線2，得：，則： 選擇的雙槽形導(dǎo)體水平布置,導(dǎo)體截面積9760mm2允許電流，集膚效應(yīng)系數(shù)。當(dāng)環(huán)境溫度為時(shí)： 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： 查表6-9，得熱穩(wěn)定系數(shù)，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為： 已知： 滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得： 取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)，則 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下： 第七章 配電裝置 7-1 對配電裝置的基本要求是什么？

59、答：對配電裝置的基本要求是：1）保證運(yùn)行可靠；2)便于操作、巡視和檢修；3）保證工作人員的安全；4）力求提高經(jīng)濟(jì)性；5）具有擴(kuò)建的可能。 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小

60、；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

61、便；4）耗用鋼材較多，造價(jià)較高。 7-4 簡述配電裝置的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求。 答：配電裝置的設(shè)計(jì)原則是配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料和新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠和維護(hù)方便。 發(fā)電廠和變電站的配電裝置形式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運(yùn)行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定。在確定配電裝置形式時(shí)必須滿足下述要求：節(jié)約用地；運(yùn)行安全和操作巡視方便

62、；便于檢修和安裝；節(jié)約材料，降低造價(jià)。 配電裝置的設(shè)計(jì)要求：1）滿足安全凈距的要求；2）施工、運(yùn)行和檢修的要求；3）噪聲的允許標(biāo)準(zhǔn)及限制措施；4）靜電感應(yīng)的場強(qiáng)水平和限制措施；5）電暈無線電干擾和控制。 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)備布置和安裝情況。 配置圖是一種示意圖，用來表示進(jìn)線、出線、斷路器、互感器、避雷器等合理分配與各層、各間隔中的情況，并表示出導(dǎo)線和電氣設(shè)備在各個(gè)間隔的輪廓，但不要求按比例尺給出。通過配置圖可以了解和分析配電裝置方案，統(tǒng)計(jì)所用的主要電氣設(shè)備。 平面圖是按比例畫出房屋及其間

63、隔、通道和出口等處的平面輪廓，平面上間隔只是為了確定間隔數(shù)及排列，故可不表示所裝電氣設(shè)備。 斷面圖是用來表明所取斷面的間隔中各種設(shè)備的具體空間位置、安裝和相互連接的結(jié)構(gòu)圖。斷面圖與應(yīng)按比例繪制。 7-6 如何區(qū)別屋外中型、高型和半高型配電裝置？它們的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍是什么？ 答：根據(jù)電氣設(shè)備和母線布置高度，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。 1）中型配電裝置。中型配電裝置是將所有電器設(shè)備都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作人員能在地面上安全活動(dòng)；母線所在的水平面稍高于電氣設(shè)備所在的水平面，母線和電氣設(shè)備不能上、下重

64、疊布置。中型配電裝置布置比較清晰，不易誤操作，運(yùn)行可靠、施工和維護(hù)方便，造價(jià)較省，并有多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其缺點(diǎn)是占地面積大。 2）高型配電裝置。高型配電裝置是將一組母線幾個(gè)隔離開關(guān)與另一組母線上幾個(gè)隔離開關(guān)上下重疊布置的配電裝置，可以節(jié)省占地面積百分之五十左右，但耗用鋼材較多，造價(jià)較高，操作維護(hù)條件差。 3）半高型配電裝置。半高型配電裝置是將母線至于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關(guān)上下重疊布置，其占地面積比普通中型減少30％。半高型配電裝置介于高型和中型之間，具有兩者優(yōu)點(diǎn)。除母線隔離開關(guān)外，其余部分與中型布置基本相同，其維護(hù)仍較方便。 7-7 氣體全封閉組合電器由哪些元件組成？與其他類型配電裝置相比，有何特點(diǎn)？ 答：它由斷路器、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、母線和出線套管等設(shè)備，按電氣主接線的要求依次連接，組合成一個(gè)整體，并且全部分封閉于接地金屬外殼中，殼內(nèi)充滿一定壓力SF6氣體，作為絕緣和滅弧介質(zhì)。它的特點(diǎn)是占地面積小，占用空間小，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)工作量小，檢修周期長，不受外界環(huán)境條件的影響，無靜電和電暈干擾，噪聲水平低，抗震性能好，適應(yīng)性強(qiáng)。 7-8 簡述發(fā)電機(jī)引出線裝置的分類及其應(yīng)用范圍。 7-9 對發(fā)電廠中各種電氣設(shè)施的布置有哪些基本要求？ 第 22 頁 共 22 頁