《發(fā)電廠電氣部分》第四版熊信銀版課后習(xí)題答案含計(jì)算題.doc

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1、 全面是問(wèn)答題答案，計(jì)算題答案在后面！！分為兩部分！ 第一章 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(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)備稱為二次設(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)—變壓器單元接線； 2）在主變壓器

2、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(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)。 其主要設(shè)備如下：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

3、哪些？ 答：1）長(zhǎng)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(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(jiǎn)

4、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。 2-8 簡(jiǎn)述串聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)墓δ芗捌潆姎饨泳€。 2-9 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設(shè)備的功能。 2-11 簡(jiǎn)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(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

5、裝置較昂貴； 2）消耗無(wú)功功率多； 3）產(chǎn)生諧波影響； 4）缺乏直流開(kāi)關(guān)； 5）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。 第二章 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

6、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(產(chǎn)生功率損耗)；周圍金屬部分產(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，如：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)熱 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，

7、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： 長(zhǎng)期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 300 長(zhǎng)期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 200 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？

8、 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?gòu)那€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(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500MW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)，

9、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

10、。 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(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)β，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：

11、 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

12、10萬(wàn)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)，

13、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(產(chǎn)生功率損耗)；周圍金屬部分產(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，如：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

14、 短時(shí)發(fā)熱：指短路電流引起的發(fā)熱 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： 長(zhǎng)期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 300 長(zhǎng)期發(fā)熱 70 短期發(fā)熱 200 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

15、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?gòu)那€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(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)

16、容量為500MW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

17、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(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)β，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

18、 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)

19、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 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

20、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(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。 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

21、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(zhǎng)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(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

22、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(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 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)

23、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：?jiǎn)?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(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(guò)變壓

24、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?。?duì)300MW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？ 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

25、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(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)，一般由這類電壓母線上引接兩個(gè)站用電源。這種站用電源引接方式經(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

26、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)速就會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過(guò)程稱為惰行。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)

27、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(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 = 0.9

28、0。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?，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)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

29、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。 第五章 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)

30、作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開(kāi)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(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；

31、⑵電場(chǎng)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(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(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)間恢復(fù)到絕

32、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)采用兩相電流互感器，當(dāng)為有效接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用三相

33、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)殡娏骰ジ衅鞯淖儽仁且淮坞娏髋c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

34、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

35、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)，I2=0，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)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(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Ii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

36、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，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

37、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，I

38、N=1718A），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?*Σ=0.14（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＝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

39、 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(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

40、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)，

41、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

42、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： 第六章 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(wú)論在正常最高

43、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)、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?。?）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)

44、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(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

45、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(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

46、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(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

47、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(kāi)關(guān)與另一組母線上幾個(gè)隔離開(kāi)關(guān)上下重疊布置的配電裝置，可以

48、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

49、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？ 發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題答案 3.9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Imax ＝6791A，最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax＝5200h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a＝0.7m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間tk＝0.2s，短路電流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，

50、Itk＝24.0kA，周圍環(huán)境溫度+35℃，鋁導(dǎo)體彈性模量E＝71010Pa，母線頻率系數(shù)Nf＝3.56。要求選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。 學(xué)過(guò)第六章后的做題過(guò)程： 解：（1）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面 發(fā)電機(jī)出口母線電流大，矩形母線不能滿足要求，選用2條200mm90mm12mm標(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S＝8080mm2，Kf＝1.237，WY＝46.510-6m3， J＝29410－8m4，IY25o＝8800A。求得溫度修正系數(shù)K＝0.88， 則Ial35o＝0.888800＝7744 （A） > 6800A 在35℃時(shí)，導(dǎo)體長(zhǎng)期工作溫度： (2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定 由于tk＝0.2s

51、，求得熱效應(yīng)Qk＝Qp＋Qnp 正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.92o，查表得C＝91， 則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為 滿足熱穩(wěn)定要求。 （3）共振校驗(yàn)—>選擇絕緣子跨距 母線共振校驗(yàn)m＝Srm＝404010－62700＝10.9（kg/m） 設(shè)共振頻率f1＝200Hz， 導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)的最大絕緣子跨距： 所以為使導(dǎo)體自振頻率大于200Hz，絕緣子最大跨距不允許超過(guò)1.56m，取為1.5m。 （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)—>選擇襯墊跨距 取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)K＝1.9 則， 單位長(zhǎng)度上相間電動(dòng)力： 相間應(yīng)力為（Pa） 雙槽形導(dǎo)體間作用力： 條間允

52、許應(yīng)力 條間襯墊的最大允許跨距： 一般每隔襯0.3-0.5m設(shè)一襯墊，故襯墊跨距Lb可取0.5m 3-9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Imax＝6791A，最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax＝5200h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a＝0.7m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間tk＝0.2s，短路電流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周圍環(huán)境溫度+35℃，鋁導(dǎo)體彈性模量E＝71010Pa，母線頻率系數(shù)Nf＝3.56。要求選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。 下面學(xué)過(guò)第三章內(nèi)容后：選截面+熱穩(wěn)校驗(yàn)，不全面，學(xué)過(guò)第六章后選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體的詳細(xì)過(guò)程詳見(jiàn)后面。 解：（

53、1）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面S，并求長(zhǎng)期發(fā)熱溫度qw 附表1和附表2給出的導(dǎo)體載流量，是按最高允許溫度70℃、基準(zhǔn)環(huán)境溫度25℃計(jì)算的，由于，故導(dǎo)體在35℃時(shí)的載流量為 其中， 查附表1和附表2知，發(fā)電機(jī)出口母線電流較大，矩形母線不能滿足要求，選用2條200mm90mm12mm標(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S＝8080mm2，Ial,25℃＝8800A。則Ial,35℃＝KqIal,25℃＝0.888800＝7744（A） 在35℃時(shí)， 故 (2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定（實(shí)用計(jì)算法） 由于tk＝0.2s，求得熱效應(yīng)Qk＝Qp＋Qnp 由于正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.9oC，

54、查圖3-13得，故 查圖3-13得，滿足熱穩(wěn)定要求。 學(xué)過(guò)第六章后的做題過(guò)程： 解：（1）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面。 發(fā)電機(jī)出口母線電流大，矩形母線不能滿足要求，選用2條200mm90mm12mm標(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S＝8080mm2，Kf＝1.237，WY＝46.510-6m3， J＝29410－8m4，IY25o＝8800A。求得溫度修正系數(shù)K＝0.88， 則Ial35o＝0.888800＝7744 （A） > 6800A (2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定 tk＝0.2s，求得熱效應(yīng)Qk＝Qp＋Qnp＝295.07106（A2s） 正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度

55、為61.92o，查表得C＝91，（導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)溫度計(jì)算詳見(jiàn)上面） 則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為 滿足熱穩(wěn)定要求。 （3）共振校驗(yàn)—>選擇絕緣子跨距 母線共振校驗(yàn)m＝Srm＝404010－62700＝10.9（kg/m） 設(shè)共振頻率f1＝200Hz， 導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)的最大絕緣子跨距： 所以為使導(dǎo)體自振頻率大于200Hz，絕緣子最大跨距不允許超過(guò)1.56m，取為1.5m。 （4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)K＝1.9 則， 單位長(zhǎng)度上相間電動(dòng)力： 相間應(yīng)力為（Pa） 雙槽形導(dǎo)體間作用力： 條間允許應(yīng)力 條間襯墊的最大允許跨距： 一

56、般每隔襯0.3-0.5m設(shè)一襯墊，故襯墊跨距Lb可取0.5m 題4-10：（134頁(yè)） 假設(shè)W為工作母線，W為備用母線，W為旁路母線，S，S接于W上，QFC回路斷開(kāi)，現(xiàn)QF2需要檢修，現(xiàn)要求用QFP代替QF2對(duì)WL2進(jìn)行供電。說(shuō)明倒閘操作步驟。 解：（ 1、首先明確兩個(gè)“先通后斷”： ①隔離開(kāi)關(guān)較之?dāng)嗦菲?，先通后? ②母線隔離開(kāi)關(guān)較之線路隔離開(kāi)關(guān)，先通后斷 2、隔離開(kāi)關(guān)的等電位操作） 倒閘操作步驟：（先假設(shè)當(dāng)前狀態(tài)，W為工作母線） 1、 合QSP1，QSPP 2、 合QFP——對(duì)WP充電，并檢查WP是否正常 3、 合QS2P（等電

57、位原則） 4、 斷開(kāi)QF2 5、 斷QS23，斷QS21 6、 將QF2退出，檢修 7、 用QFP代替QF2工作，對(duì)WL2供電 4-10 220kV雙母或雙母帶旁母；110kV采用雙母帶旁母 4－11 1） 原始資料分析和主接線方案的擬定 地方熱電廠（小型地區(qū)性電廠，小于200MW，單機(jī)容量6～50MW）―――具有較多的發(fā)電機(jī)電壓出線，在地方負(fù)荷較低時(shí)，應(yīng)能將多余電能送入系統(tǒng)，而地方負(fù)荷較大時(shí)，能送系統(tǒng)倒送電能。 發(fā)電機(jī)出口電壓等級(jí)6.3kV 地方負(fù)荷容量不大，最大負(fù)荷30MW，最小負(fù)荷20MW，采用2臺(tái)25MW發(fā)電機(jī)的直饋線供電為宜。根據(jù)地方熱電廠的特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)電

58、壓接線采用有母線的接線方式。鑒于6.3kV出線回路多，且兩臺(tái)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量在25MW, 宜采用雙母分段接線，并在分段母線間及電纜饋線上安裝電抗器以限制短路電流。 因機(jī)組數(shù)目較多，在滿足地方負(fù)荷的前提下，50MW容量機(jī)組采用單元接線直接將把電能送入110kV電力系統(tǒng)。（或擴(kuò)大單元接線） 110kV出線4回，采用雙母線帶旁母，并采用專用旁母斷路器（或雙母線，單母帶旁母――可靠性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮）。 2）變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 （a）兩電壓等級(jí)之間的變壓器 因?yàn)橐_保對(duì)發(fā)電機(jī)電壓上的負(fù)荷供電可靠性，接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于2臺(tái)，故兩電壓等級(jí)之間采用兩臺(tái)主變。 正

59、常時(shí)，應(yīng)能將剩余功率送往系統(tǒng) 當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，從系統(tǒng)倒送功率滿足最大負(fù)荷： 當(dāng)一臺(tái)變壓器因故退出，應(yīng)能送出剩余功率的70％以上： 所以變壓器容量應(yīng)大于17.5MW，可選SF7-25000/110 （b）單元接線的兩臺(tái)變壓器 所以選SF7-75000/110 5-10 已知某火電廠廠用6kV備用變壓器容量為12.5MVA， UN=6kV，，要求同時(shí)自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量為11400kW，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)Ky=5，。試校驗(yàn)該備用變壓器容量能否滿足自啟動(dòng)要求。 【參考答案】任選一種 1 ）電壓校驗(yàn)：取基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓 高壓自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量標(biāo)

60、么值： 高壓廠用母線電壓，（只需做一種假設(shè)）假設(shè)采用無(wú)激磁電壓調(diào)壓變壓器， 該高壓廠用母線為失壓或空載自啟動(dòng)，，該組電動(dòng)機(jī)不能順利自啟動(dòng)。 假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器，，該組電動(dòng)機(jī)能順利自啟動(dòng)。 注意：該電廠為高溫高壓電廠，另外通過(guò)備用變壓器取電，所以 2）按容量校驗(yàn)：假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器， 該組電動(dòng)機(jī)可以順利自啟動(dòng) 假設(shè)采用無(wú)激磁電壓調(diào)壓變壓器， 該組電動(dòng)機(jī)不能順利自啟動(dòng)。 第六章 6－7 選擇某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（基準(zhǔn)容量），出線最大負(fù)荷為560A, 出線保護(hù)

61、動(dòng)作時(shí)間。 解：，， 由于kV, A，因此選擇斷路器。 總阻抗歸算至系統(tǒng)的計(jì)算阻抗為： 假設(shè)沒(méi)有加裝出線電抗器，系統(tǒng)提供的短路電流為 kA 而斷路器的額定開(kāi)斷電流為，小于，因此需要加裝出線電抗器，以滿足輕型斷路器的要求。 選擇出線電抗器，根據(jù)kV, A，初選NKL－10－600型電抗器。 選擇電抗值，令kA，則 所以選擇NKL－10－600－4型電抗器，其，，。 電壓損失和殘壓校驗(yàn)： 首先重算電抗器后短路電流 換算到系統(tǒng)的計(jì)算電抗為 短路電流 kA 電壓損失 殘壓校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路計(jì)算時(shí)間 斷路器：

62、 電抗器：， 6－10 設(shè)發(fā)電機(jī)容量為25MW, ，最大負(fù)荷利用小時(shí)，三相導(dǎo)體水平布置（導(dǎo)體平放），相間距離，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間，短路電流，，，周圍環(huán)境＋。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。 解：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面。母線最大持續(xù)電流為（注意最大持續(xù)電流計(jì)算中的1.05） 根據(jù)圖6－17查得時(shí)，，根據(jù)式6－56有 查附表1，選用每相2條矩形鋁導(dǎo)體（注意選接近計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)截面），平放時(shí)，。根據(jù)式6－54、6－55得到，當(dāng)周圍環(huán)境＋時(shí)允許電流為 滿足長(zhǎng)期允許發(fā)熱條件。 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 短路周期分量熱效應(yīng) 短路非周期分量的熱效應(yīng) 短路熱效應(yīng) 正常運(yùn)行時(shí)最高溫度為 查表6－9，得到熱穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)式6－57可得 滿足熱穩(wěn)定。 3）共振校驗(yàn)。根據(jù)式6－60計(jì)算不發(fā)生共振的最大絕緣子跨距 取，，帶入式6－69得到 取，則，滿足共振校驗(yàn)要求。 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)，則沖擊電流 母線相間應(yīng)力 由，，查圖3－18得到。 同相條間應(yīng)力 ，所以每跨內(nèi)安裝2個(gè)襯墊，實(shí)際襯墊跨距為，滿足動(dòng)穩(wěn)定的要求。 第 30 頁(yè) 共 30 頁(yè)