發(fā)電廠電氣部分第四版課后習(xí)題答案

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1、第一章能源和發(fā)電 1-1人類(lèi)所認(rèn)識(shí)的能量開(kāi)，式有哪些？并說(shuō)明其特 點(diǎn) 小、答：第一、機(jī)械能。它包括固體一流體的動(dòng)能，勢(shì) 能，彈性能及表面張力能等。其中動(dòng)能和勢(shì)能是 大類(lèi)最 早認(rèn)識(shí)的能量，稱(chēng)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Q 第四羸射能。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(yáng)能就是輻射能的一種。

2、 第五、核能。這是蘊(yùn)藏在原子核內(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(lái)的?；蚴峭ㄟ^(guò) 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(guò)電燈轉(zhuǎn)換為 光能，通過(guò)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(lèi)方法有哪些？電能的特點(diǎn)及其 在國(guó)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(guò)程性能源。 電能的特點(diǎn)

3、：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；損耗小；效率高；無(wú)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(lái)越廣泛的滲透到人類(lèi) 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(lèi)，其電能生產(chǎn)過(guò)程及其特 點(diǎn)? “ 答：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。 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O 按原動(dòng)機(jī)分：凝所式氣輪機(jī)發(fā)電廠；燃?xì)?輪 機(jī)發(fā)電廠；內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽

4、一燃?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(guò)程概括起來(lái)說(shuō)是把煤中含有 的化學(xué) 能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)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 為蒸汽，稱(chēng)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(chēng)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(chēng)為電氣系統(tǒng)。 1- 4水力發(fā)電廠的分類(lèi)，其電能生產(chǎn)過(guò)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

5、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(wú)調(diào)節(jié)水電廠；有調(diào) 節(jié)水電廠；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(zhǎng)；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(kù)的興建，淹沒(méi)土地，移民搬 遷，農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)帶來(lái)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

6、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；可作為發(fā)電成本低的峰荷電源；對(duì)環(huán)境沒(méi)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(guò)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

7、 根據(jù)電廠的負(fù)荷需要量來(lái)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)：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(duì)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(guò)剩 反應(yīng)性很大。為了補(bǔ)償過(guò)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(guò)硼濃度變化 來(lái)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(lái) 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)丫射 線。由于裂變產(chǎn)物的積累，以

8、及反應(yīng) 堆的堆內(nèi)構(gòu)件和 壓力容器等因受中子的車(chē)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(lái)了 一定困難。3）反應(yīng)堆在停閉 后，運(yùn)行管路中積累起來(lái)的裂變碎片和3、丫衰變， 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(guò)熱而燒毀的危險(xiǎn)；即使核電廠在長(zhǎng)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(guò)程中， 會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物，對(duì)這些廢

9、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(wèn)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(guò)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(chēng)為一次設(shè)備。其中對(duì)一次 設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備

10、稱(chēng)為 二次設(shè)備。如儀用互感器、測(cè)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(jiǎn)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）發(fā)電機(jī)與變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)一變壓 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； 八’3 ）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過(guò)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) 心口 其主要設(shè)備如

11、下：電抗器：限制短路電流；電 流互感器：用來(lái)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(lái)限制電容電流。 2-3簡(jiǎn)述600MW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(jí)發(fā)展因素有哪些？答：1） 長(zhǎng)距離輸送電能； 2 ）大容量輸送電霏； 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(jiǎn)述交流500kV變電站主接線形式及其 特點(diǎn)。 答：目前，我國(guó)500kV變電所的主接線一般采用雙 母線四分段帶專(zhuān)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

12、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)行方式稱(chēng)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(jiǎn)單，隔離開(kāi)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(jiǎn)述6kV抽能系統(tǒng)的功能及其組成。 2- 線。2. 簡(jiǎn)述串聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)墓δ芗捌潆姎饨? 9簡(jiǎn)述高壓直流輸電的基本原理。 2- 10簡(jiǎn)述換流站的電氣接線及主要

13、設(shè)備的功 At 能 2-11簡(jiǎn)述高壓直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)各有哪答：優(yōu) 些？ 一 占： 八、、 1）線路造價(jià)低，年電能損失??； 2 ）不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題； 3 ）限制短路電流。 4 ）調(diào)節(jié)快速，運(yùn)行可靠； 5 ）沒(méi)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； 7 ）消耗無(wú)功功率多； 8 ）產(chǎn)生諧波影響； 9 ）缺乏直流開(kāi)關(guān)； 10 ）不能用變壓器來(lái)改變電壓等級(jí)。 2-12簡(jiǎn)述高壓直流輸電系統(tǒng)的主接線及其運(yùn)行方 式。 第三章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力 3- 1研究導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱有何意義？長(zhǎng)期發(fā) 熱和短時(shí)發(fā)熱各有何特點(diǎn)？ 答：電流將產(chǎn)生

14、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(duì)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(zhǎng)，但短路電流 很大，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(guò)允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見(jiàn)，發(fā)熱 和電動(dòng)力是電氣設(shè)備運(yùn)行中必須注意的問(wèn)題。長(zhǎng)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(zhǎng)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

15、（產(chǎn)生 功率損耗）；周?chē)饘俨糠之a(chǎn)生磁場(chǎng)，形成渦流和磁 滯損耗；絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生損耗，女口 ： tg值 的測(cè)量載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長(zhǎng)期發(fā)熱：指正常工作電流引 起的發(fā)熱 短時(shí)發(fā)熱：指短路電流引起的發(fā) 一發(fā)熱對(duì)絕緣的影響 絕緣材料在溫度和電場(chǎng)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(duì)導(dǎo)體接觸部分的影響 溫度過(guò)高表面氧化電阻增大 丹惡性 循環(huán) 三發(fā)熱對(duì)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： Cu 長(zhǎng)期 發(fā)熱 70c 短期 發(fā)熱 300c Al 長(zhǎng)期 發(fā)熱 70c 短期 發(fā)熱 200c 3- 3導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定

16、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)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？ 一 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(guò)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B w；從相應(yīng)的導(dǎo)體 材料 的曲線上查出Aw； 2）將/和Q值代

17、入式：l/S2Q=Ah-Aw求出A; 3）由《再?gòu)那€上查得Bh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(jiǎn)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500MV 以下的發(fā)電機(jī)，按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(shì)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(duì)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

18、過(guò)導(dǎo)體的工作 電流相對(duì)較小，相應(yīng)的電動(dòng)力較小，因而不易為人們所 察覺(jué)。而在短路時(shí)，特別是短路沖擊電流 流過(guò)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。 3-8三相平行導(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

19、情況下，才考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力？ 答：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)口為動(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(duì) 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)口，以求得實(shí)際 動(dòng)態(tài)過(guò)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(chǎng)減弱，對(duì)減小短路時(shí)的電動(dòng) 力有明顯的效

20、果；3）殼外磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度減 弱，因而可降低渦流和磁滯損耗； 2）斷開(kāi)鋼構(gòu)回路，并加裝絕緣墊，消除環(huán)流； 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(wàn)kW發(fā)電機(jī)回路最 大持續(xù) 工作電流lmax=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=，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí) 間t k=，短路電流1=，I tk/2 = ,

21、 I tk=,周?chē)h(huán)境溫度 +35℃ o試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)線。 第四章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力 3-1研究導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱有何意義？長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)，但短路電流 很大，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(guò)允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見(jiàn)，發(fā)熱 和電動(dòng)力是電氣設(shè)備運(yùn)行中必須注意的問(wèn)題。長(zhǎng)期發(fā)熱 是由正常工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)

22、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(zhǎng)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?chē)饘俨糠之a(chǎn)生磁場(chǎng)，形成渦流和磁 滯損耗；絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生損耗，女如：tg值 的測(cè)量載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長(zhǎng)期發(fā)熱：指正常工作電流引 起的發(fā)熱 短時(shí)發(fā)熱：指短路電流弓I起的發(fā) 一發(fā)熱對(duì)絕緣的影響 絕緣材料在溫度和電場(chǎng)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(duì)導(dǎo)體接觸部分的影響 溫度過(guò)高表面氧化電阻增大山惡性循環(huán) 三發(fā)熱對(duì)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)

23、備變形如： 3-3導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定 的？提 Cu 長(zhǎng)期 發(fā)熱 70c 短期 發(fā)熱 300c Al 長(zhǎng)期 70c 短期 200c 發(fā)熱 發(fā)熱 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)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(guò)所規(guī)定導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱允許溫

24、 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B w ；從相應(yīng)的導(dǎo)體 材料 的曲線上查出Aw； 2）將Aw和Q值代入式：l/S2Q=Ah-Aw求出A; 3）由/再?gòu)那€上查得Bh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(jiǎn)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500MV 以下的發(fā)電機(jī)，按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(shì)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

25、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(duì)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(guò)導(dǎo)體的工作 電流相對(duì)較小，相應(yīng)的電動(dòng)力較小，因而不易為人們所 察覺(jué)。而在短路時(shí)，特別是短路沖擊電流流過(guò)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。 3-8三相平行導(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，

26、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)口為動(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(duì) 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)口，以求得實(shí)際 動(dòng)態(tài)過(guò)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

27、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(chǎng)減弱，對(duì)減小短路時(shí)的電 動(dòng)力有明顯的效果；3）殼外磁 場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度減弱， 因而可降低渦流和磁滯損耗； 2）斷開(kāi)鋼構(gòu)回路，并加裝絕緣墊，消除環(huán)流； 3）采用電磁屏蔽； 4）采用分相封閉母線 3J2設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬(wàn)kW發(fā)電機(jī)回路最 大持 續(xù)工作電

28、流lmax=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 發(fā)電機(jī)出線上短， 路時(shí)間t k=，短路電流ltk=J tk=，周?chē)h(huán)境溫度，|麻 +35℃tR試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)線 第五章廠用電 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(guò)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(chēng)為 廠用電。廠用電耗量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的 百分 數(shù)，稱(chēng)為廠用電率。 5-2廠用電的作用和意義是什么？ 答：

29、發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)，檢修過(guò)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，同時(shí)也相應(yīng)地增大了對(duì)電力系統(tǒng)的 供電量。 八5-3廠用電負(fù)荷分為哪幾類(lèi)？為什么要進(jìn)行 分類(lèi)？ 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(lèi)： (1) I類(lèi)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； ⑵II類(lèi)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； ⑶III類(lèi)廠用負(fù)荷：較長(zhǎng)時(shí)間停電，不會(huì)

30、直 接影響 生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)不方便的廠用負(fù)荷； (4)事故保安負(fù)荷 ⑸交流不間斷供電負(fù)荷 5-4對(duì)廠用電接線有哪些基本要求？答：對(duì)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(jiǎn)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(guò)程中廠用電 系統(tǒng)的運(yùn)行方式.，特別是要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影 響，要便于過(guò)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

31、用電接線的設(shè)計(jì)原則是什么？對(duì)廠用 電壓等 級(jí)的確定和廠用電源弓I接的依據(jù)是什么？答：廠用電的設(shè) 計(jì)原則主要是： (1)廠用電接線應(yīng)保證對(duì)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(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由 本機(jī)組供電。 ‘⑷八設(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(duì)廠用電的電壓等 級(jí)、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(wèn)題進(jìn)行分析和論證。 廠用電的電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)的

32、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)？ 八答：?jiǎn)⑿码娫吹脑O(shè)計(jì)：1）從發(fā)電機(jī)電壓母線的不同 分段上，通過(guò)廠用備用變壓器引接。 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(jí)電 壓的母線弓I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(zhuān)用線 路，經(jīng)過(guò)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，

33、蓄電池 以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫础?duì)300MV及以 上機(jī)組還就由附近HOkV及以上 的變壓器工發(fā)電廠引入獨(dú) 立可靠的專(zhuān)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？ 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

34、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(kāi)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(lèi)電壓母線上弓I接兩個(gè)站用 電源。這種站用電源弓I接方式經(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 電站的低壓母線弓I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(kāi)電源或 廠用電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就

35、會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn) 行，這一轉(zhuǎn)速下降的過(guò)程稱(chēng)為惰行。若電動(dòng)機(jī)失去電壓 后，不與電源斷開(kāi)，在很短時(shí)間內(nèi)，廠用電源恢復(fù)或通過(guò) 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(guò)程稱(chēng)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)目多，容量大時(shí)，啟 動(dòng)電流 過(guò)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(guò)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)

36、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(kāi)，而在母線電壓恢復(fù)后又自動(dòng)投入。 ⑶對(duì)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(guò)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(wèn)題一起考慮進(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， 5(%) = 8，要求同時(shí)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為H400kW電動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)平均電流倍數(shù)為5, cos =, n =。試校驗(yàn)該備用 變壓器容量能否滿足自啟動(dòng) 要求。 解：

37、 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?，電?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)間常數(shù)，一般經(jīng)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

38、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)備的原理與選擇 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(kāi)斷計(jì)算時(shí)間旌「？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(kāi)斷時(shí) 間tb「之和，

39、而t b,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(kāi)關(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過(guò)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(guò)程：⑴電極發(fā)射大量自由電子：熱 電子+強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射； ⑵弧柱區(qū)的氣體游離，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(kāi)關(guān)電器中電 弧產(chǎn) 生與熄滅過(guò)程與以下因素有關(guān)：⑴電弧溫度；⑵電 場(chǎng)強(qiáng)

40、度；⑶氣體介質(zhì)的壓力；⑷介質(zhì)特性；⑸電極材料。 6-3開(kāi)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(zhǎng)電弧，可使弧隙的電場(chǎng)強(qiáng)度驟降，同時(shí)使電弧的 表面突然增大，有利于電弧的冷卻和帶電質(zhì)點(diǎn)向周?chē)?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(guò)程？什么叫電壓 恢復(fù)過(guò) 程?它與那些因素有關(guān)? 答：弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過(guò)程是指電弧電流過(guò)零時(shí)電 弧熄滅，而弧隙的絕緣能力要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間恢

41、復(fù)到絕緣 的正常狀態(tài)的過(guò)程為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)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(guò)程是指電弧電流自然過(guò)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(zhǎng)，一直恢復(fù)到電源電壓的過(guò)程，這一過(guò)程 中的弧隙電 壓稱(chēng)為恢復(fù)電壓。電壓恢復(fù)過(guò)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 期性的變化過(guò)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(cè)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

42、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(hào)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(hào)相同。因?yàn)殡娏骰ジ?器的變比是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(méi)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(shì)也增加一倍，互感

43、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3 i決定于互感器鐵心及 二次繞組的結(jié)構(gòu)，同時(shí)又

44、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)率口值）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(kāi) 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(kāi)路。二次繞組開(kāi)路時(shí)，電流互感器由正常工作狀 態(tài)變?yōu)殚_(kāi)路狀態(tài)，12=0，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)由正常為數(shù)甚小的 10N1驟增為〃仞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(guò)零時(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生很高的 尖頂電動(dòng)勢(shì)，其值可達(dá)數(shù)千伏甚至上萬(wàn)伏（與Ki及l(fā)i 大小有關(guān)），危及工作人員的安全和儀表、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(guò)熱。此 外，在鐵心中還會(huì)產(chǎn)生剩磁，使互感器準(zhǔn)確級(jí)下降。 6-10三相三柱

45、式電壓互感器為什么不能測(cè)量相對(duì)地 電壓？ 答：為了監(jiān)視系統(tǒng)各相對(duì)地絕緣情況，就必須測(cè)量 各相的對(duì)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(wú)法測(cè)量對(duì)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(guò)空氣或油閉合，使磁阻變得很大，因而 零序電流將增加很多，這可能使互感器的線圈過(guò)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

46、，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(guò)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(kāi)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(guò)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

47、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)25MV發(fā)電機(jī)(Un二, 匚仃18A) ，回路裝有儀表：電流表3只，有功功率 表、無(wú)功功率表、有功電能表、無(wú)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(cè)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?*藝=(基準(zhǔn)容量Sd=100MVA,出線最大負(fù)荷為 560A出線保護(hù)動(dòng)作時(shí) 間tPr= IS 0 解：假設(shè)選擇

48、斷路器為SN10J0I I Nb「=16kA,全分 閘時(shí)間tbr=, 基準(zhǔn)容量 Sd= 100MVA U二，Id二 XL (%) 4x,* ) 山也 100% (匹 0.14 ) 600 10500 1 00% 2.33% tNbr IjUn 16 5500 10000 選擇4%的電抗NKL?10?600?4，參數(shù)如下： Xl (%) 4%ies38.28kAI： t342 (kA) 2 s 計(jì)算如下： 3)電壓損失和殘壓校驗(yàn)： 電抗標(biāo)么值：x,lXl (%)址 0.04 550010000 0.349 InUi 600 10500 x* X* x*l 0.14 0.349

49、0.489 短路計(jì)算時(shí)間：tktprtbr10.11.1S，查短路電流 計(jì)算曲線并換 算成短路電流有名值， l,f 12.1 kA, I0,55 9.9kAJu 9.35kA 電壓損失和殘壓分別為： U(%) XL(%)應(yīng) sin 0.04 - 0.6 2.24% 5% In 600 U re(%) XL(%) I" 0.04 ⑵ 80.7% 60% ~ 70% 1 N 0.6 4)動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 p，2 22222 Qk 12 kA2-^k 121—99 93A1.1 30.42(kA)2 s 342(kA)2 s ish 匕八 21" 2.55 12.1 30.8

50、6(kA) 38.28(kA) 可見(jiàn)，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(zhǎng) 期發(fā)熱允許電流進(jìn)行校驗(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25MWV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二，發(fā)電機(jī) 出線上短路時(shí)間tk二，短路電流仁，礴二,%二。周?chē)h(huán)境 溫度+40oC。試選擇發(fā)電機(jī)弓I出導(dǎo)體。 解： 1) ?按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 max 1.05Pn 3U n cos 「。5 25 103 [ 804(A) 、3 10.5 0.8

51、查圖 6-17 曲線 2,得:J 0.68A/mm2，貝,立立型 4 2653(mm2) J 0.68 選擇100x 10mm勺三條矩形導(dǎo)體水平布置，允 許電流展 3284A，集膚效應(yīng)Kf1.7截面積為30001113 當(dāng)環(huán)境溫度為40c時(shí): 2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： I max 1 8042 o(aio)護(hù) 40 (70 40) 2 54 C lalo 1681 查表6-9,得熱穩(wěn)定系數(shù)發(fā)C93,則滿足短路時(shí) 熱的最小導(dǎo)體截面為： Q P。叩 ,"2101： /2if4 ,22 2"2也22 0 2 26 47(kA)2 s 12 12 發(fā)電機(jī)出口短路

52、待會(huì)，非周期分量等值時(shí)間T Qnp T 產(chǎn) 0.2 27.22 1 48.0(kA)2 s Qk Qp Qnp 26.47 148.0 174.47(kA)2 s Smin QK d74 47 1 0617 1 85(mm2)3000A2) C 93 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: m h b W0.1 0.01 2700 2.7kg/m 3 0.01 0.1 6 4 丁 0.83 10 (m ) NfEJ3.56-7 10i0 0.83 10 eL21m 5225 155Hz 廠 2.7 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

53、數(shù)KOS，則 ish 1.9 21" 2.69 27.2 73.17(kA) 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下: fPh 1.73 10 ish/a 1.73 107 731702/0.35 2646(N/m) W 石登 0.5 0.01 0.12 50 10 (m3) 2 ph L2 10W 2646 12 6 10 50 106 5.292 106(Pa) 母線同相條間作用應(yīng)力計(jì)算如下: bh10 門(mén) J 0.1 d nn , 13 K12 0.45 , K . 2bb 10 4b b 30 Q 273 in mn c 0.6

54、 貝1J : b h 0.091 , b h 110 fb臨（界E高距0乙（每根鼻氟鋁導(dǎo)體10 91儂）改命間祠熱最大 跨距L,分別為： Lcr b4 h/fb 1197 0.014 0.1/4497 0.822(m) 0.54(m) )/ fb 0.01.2 0.1(70 5.2) 106/4497 Lbmax b2h( al ph 所選襯墊跨距應(yīng)小于Lcr及Li。 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 max" 6791A, Tmax=5200h,連接母線三相水平布置，相 間距離 a二，最高溫度+35oC,母線短路電

55、流 36kA短路熱效應(yīng)Q=（kA）2?s。 解：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 Imax 6791 A , Tmax 5200h 查圖 6-17 曲線 2，得:J0.78A/mm2 ,則： S maxi max 6791 業(yè) 8706(mm2) J 0.78 選擇 h 225mm,b 105mm, C 12.5mm, r 16mm 的雙槽形導(dǎo)體 水平布置，導(dǎo)體截面積9760ml2允許電流 "c… 集膚效應(yīng)系數(shù)Kf 1.285 當(dāng)環(huán)境溫度為35c時(shí)： a135c K I ai25c ; 0-1 3； 10150 0.89 10150 8951 (A) (lmax 6791

56、A) 2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： I max 67972 。(a 35 (70 35)1s 55 C 查表6-9，得熱穩(wěn)定系數(shù)C 93，則滿足短路時(shí) 發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為： 已知:Qk421.1 (kA)2 s Smin 3 - 1285 250(mm2) 9760( mm2) 93 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)K 1.9，則 ish 1.9 21" 2.69 36 96.84(kA) 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下： 27 1 82 1 b 2(0.5ish)2 10 7 匚 5 108if< 5 108

57、 968402/0.225 2084( N / m) h h W Wy 66.5 10 6(m3) 2084 12 b12WY 4,16A 12 66,5 10 2.612 106(Pa)( al 69 1 06Pa) 第七章配電裝置 7-1對(duì)配電裝置的基本要求是什么？ 答：對(duì)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 7-2試述最小安全凈距的定義及其分類(lèi)。答：最小 安全凈距是指在這一距離下，無(wú)論在正常最高工作電壓 或出現(xiàn)內(nèi)、外過(guò)電壓時(shí)，都不使空氣氣隙被擊穿，對(duì) 于敞露在空氣中的屋內(nèi)、

58、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(lèi) 7-3試述配電裝置的類(lèi)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?。?）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(duì)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(zhǎng)，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

59、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(duì)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。 7-4簡(jiǎn)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(guó)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

60、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(guò)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；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(chǎng)強(qiáng)水平和限制措施；5）電暈 無(wú)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

61、圖？ 答：電氣工程中常用配電裝置圖、平面圖和斷面圖 來(lái)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(lái)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(guò)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(huà)出房屋及其間隔、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(lái)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

62、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(duì)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 夫。 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(kāi)關(guān)與另一組母線上幾個(gè)隔離開(kāi)關(guān)

63、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(kāi)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(kāi)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(lèi)型配電裝置相比，有何特點(diǎn)？ 答：它由斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、快速或慢速接地開(kāi) 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(zhǎng)，不受外界環(huán)境條件的影響，無(wú)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(jiǎn)述發(fā)電機(jī)引出線裝置的分類(lèi)及其應(yīng)用范圍。 7-9對(duì)發(fā)電廠中各種電氣設(shè)施的布置有哪些 基本要 求？