发电厂电气设备 《发电厂电气设备部分》综合复习资料.docx

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发电厂电气设备《发电厂电气设备部分》综合复习资料

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一.选择题

1.发生短路时，电动力的频率为：

[]

A.50赫兹

B.主要为50赫兹和50赫兹

2.熔断器的熔断时间与电流间的关系曲线称为：

[]

A.安秒特性

B.伏安特性

3.水平排列、间距相同的三根导体，两边分别为流过A相、C相，中间B相电流。

三相对称短路时，受力最大的一相为：

[]

A.A相

B.B相

C.C相

4.变压器并联运行时，必须满足：

[]

A.连接严格组别一致

B.变比严格一致

C.阻抗严格一致

D.容量严格一致

5.变压器的最大效率发生在。

[]

A.β=1B.β=0.6-0.8

6.一般来说，凝汽式火电厂与热电厂相比，效率较，容量较，距离负荷中心较。

[]

A.高；小；远B.高；大；远C.低；大；远D.高；小；近

7.一般说来，核电厂与或火电厂相比，造价，运行成本。

[]

A.高；低B.高；高C.低；高D.低；低

8.发热会使导体机械强度下降，绝缘性能降低，接触电阻增大等。

为了保证导体可靠地工作，按照有关规定，导体正常工作温度不应超过，导体通过短路电流时，短路最高允许温度高于正常允许温度，对于铝导体，可取。

[]

A.25℃；180℃B.70℃；200℃

9.水平排列、间距相同的三根导体，两边分别为流过A相、C相，中间B相电流。

三相对称短路时，受力最大的一相为：

[]

A.A相B.B相C.C相

10.三相短路最大电动力与两相短路最大电动力之比为：

[]

A.2B.1.73/1.5C．1.5/1.73

11.一般的，凝汽式发电厂的效率为：

[]

A.30-40%B.60-70%

12.变压器原边电压幅值不变，但频率升高，则变压器的空载电流变化情况：

[]

A.减小B.增大C.不变

13.两台变压器主接线采用外桥接线时，适合的场合。

[]

A.变压器检修频繁B.断路器检修频繁

14.下面对发电厂的描述最准确的是：

[]

A.火电厂因其耗能大，效率低，已经不承担主要电力负荷。

B.我国的水力发电承担主要电力负荷，我国的水力资源已经得到大力开发。

C.凝汽式电厂效率高于热电厂，因此我国正大力发展凝汽式大型火电厂。

D.水电厂运行灵活，效率高，且具有调相、调峰、事故备用的功能，可提高电网运行的灵活性、可靠性。

15.假设现有两种电气主接线方案，第一种方案投资大，但运行费用低；第二种方按投资小，但运行费用高。

为了对两种方案进行取舍，通常将第一种方案年节省的运行费用和该方案多投入的资金进行比较，这种方法叫做法。

[]

A.5，抵偿年限法B.10，抵偿投资法C.10，动态比较法

16.如果导体的固有频率接近50Hz或100Hz时，导体的电动力会：

[]

A.增大B.减小

17.6-35kv电网,中性点，称为接地系统。

[]。

A.直接接地；小电流B.直接接地；大电流C.不接地或经消弧线圈接地；小电流

18.提高线路的输电电压，可以减小电路的：

[]

A.功率损耗

B.电压降

C.无功损耗

D.功率损耗耗和电压降

19.变压器的[]可以求得变压器的阻抗电压。

A.空载试验

B.耐压试验

C.功率因数测量

D.短路试验

20.中性点直接接地的220kV以上供电系统变压器高压侧绕组接法为：

[]

A.YNB.YC.△

21.当载流量较大，大于8000A以上的发电机出口母线，应采用的母线形式：

[]

A.矩形母线B.槽形母线C.管形母线

22.下面是几种油浸式变压器的冷却方式，冷却效果最好的是[]：

A.油浸自冷B.油浸风冷C.导向油循环强制风冷

23.关于互感器，下列说法正确的是：

[]

A.电压互感器并联在电路中，近乎开路运行；电压互感器并联的表计越少，测量值越准确。

B.电流互感器串联在电路中，近乎短路运行；电流互感器串联的表计越少,测量值越准确。

C.电流互感器必须进行动稳定和热稳定校验。

D.为了保证安全，电流互感器和电压互感器二次侧都必须装熔断器。

24.关于电弧的描述，下列说法正确的是：

[]

A.电弧燃烧时，弧柱的电阻接近为零。

B.断路器带负荷合闸时，不会产生电弧。

C.真空中没有导电物质，因此不会产生电弧。

D.隔离开关和断路器一样，具有完善的灭弧能力。

25.倒闸操作时，如果要对某一回路断电，正确的操作程序是：

[]

A.先断开断路器，后断开隔离开关

B.先断开隔离开关，后断开断路器

26.测量绝缘电阻时，应在兆欧表____读取绝缘电阻的数值。

[]

A.转速上升时的某一时刻

B.转速下降时的某一时刻

C.达到50%额定转速，待指针稳定后

D.达到额定转速，待指针稳定后

27.关于导体的发热和散热，以下说法错误的是：

[]

A.导体表面越粗糙，散热效果越差

B.导体表面涂深色漆，散热效果好

C.导体竖放，要比横放散热效果好。

28.对于高层建筑、地下建筑等场合，选择变压器的形式应为：

[]

A.油变压器

B.干式变压器

29.发电机出口附近短路电流周期分量的变化顺序是：

[]

A.超瞬态分量I//→瞬态分量I/→稳定周期分量I∞

B.瞬态分量I/→稳定周期分量I∞→超瞬态分量I//

C.稳定周期分量I∞→瞬态分量I/→超瞬态分量I//

二.填空题

1.我国能源工业发展的方针是：

开发与节约并重，以为中心，为基础，大力发展，积极发展，积极开发石油和天然气。

推广节电、节煤技术和联产，发展余热利用，继续执行以煤代油，努力提高能源利用率，减轻环境污染。

2.断路器具有完善的能力，可以分断工作电流和电流。

3.变电所中，既承担功率交换，又兼有供配电功能的变电所是。

4.为了增加单母线接线的可靠性，可采取以下措施（举两例）：

、。

5.发电厂和变电所中，通常把生产和分配电能、流过大电流，承受高电压的的设备称为次设备。

把测量、控制、保护的设备称为次设备。

发电机属于次设备，电流互感器属于次设备。

6.为了使发电厂或变电所的配电装置布置简单，运行检修方便，一般升高电压等级不宜过多，通常以级电压为宜，最多不应超过级。

7.发电厂和变电所中，把主要设备连接起来，表明电能送入和分配关系的电路，称为。

8.对于电气主接线的基本要求，概括的说应包括性、性、性三个方面。

确定主接线方式时，应首先保证供电的。

9.在生产实际中，对于双路进线的厂矿企业，在开关柜及母线可靠性满足要求的情况下，确定主接线方式时，应首先采用的主接线方式，选择变压器台数选择为台，变压器容量选择，遵循“百分之”原则。

10.对于发电厂，出线回路较少时，为了节省设备，简化接线，常采用接线。

11.导体截面一般选择。

当导体传输容量大，导体的最大负荷利用小时数大于5000小时，且长度超过20米时，则应按选择。

对于传输距离较远时，还要进行校验。

12.并联运行的变压器所分担的工作电流与变压器的成反比。

13.导体正常运行时，发热主要来自导体的损耗。

14.当供电距离较远、容量较大时，应校验其电压损失，一般应满足电压损失不大于%。

15.导体散热途径有三，但主要通过和两种方式散热。

16.由于趋肤（集肤）效应，导体的交流电阻比直流电阻。

17.选择电气设备选择时，一般先按条件选择，再按条件校验。

18.由于发电机一般都装有阻尼绕组，发电机短路时，发电机的阻抗不是常数，使得短路电流周期分量中依次经过分量、分量、分量。

19.开关电器切断或关合电流大于，电压大于的电路时,就会产生。

当空起中电场强度超过V/m时，阴极电子就会被电场力拉出而飞向阳极。

20.电弧的产生过程是这样的：

当电器的触头刚分开时，触头间距离小，场强大，触头电子被拉出，这种游离方式称为发射，它是触头最初产生导电离子的原因。

随着触头温度升高，触头电子运动加剧，形成发射。

随之而来的游离和游离，使得弧隙间的电子和离子大量增加，电弧继续维持燃烧。

21.电弧发生游离的同时，还伴随着是带电质点减少的过程，去游离主要形式为和。

22.短路前负荷电流为零，电压初相位等于90O时发生短路，短路过程直接进入稳态短路过程，非周期分量电流为。

23.发电机的冷却方式很大程度决定它容量的大小，大容量发电机的冷却方式通常采用方式。

24.变压器的正常过负荷于事故过负荷相比，事故过负荷是以损失为代价的，而正常过负荷则不是。

25.当电弧电流刚刚过零后很短的时间内，会在电弧的阴极区聚集正电荷离子层，它的初始介质强度可达150-250V，对电弧的熄灭很有利。

这种现象称为效应。

26.交流电流形成的电弧在电流过零点时，电弧瞬间。

此时采取有效措施可以进行有效地灭弧。

27.交流电弧能否熄灭，取决于电弧电流过零时，和之间的竞争。

三.判断题

1.设计电气主接线时，当可靠性和经济性发生矛盾时，首先满足可靠性。

2.电缆的动稳定由厂家保证，选择电缆时可以不必考虑。

3.导体短路时，产热全部用来使导体自身温度升高，可认为是一个绝热过程，此时导体的比热容和电阻率不是常数。

4.无限大容量系统短路时，短路电流周期分量幅值不变。

5.系统阻抗相比于供电系统阻抗很小，系统容量相比于供电系统容量大很多，就可以看作是无穷大容量系统。

6.高压系统短路电流非周期分量衰减得慢，低压系统短路电流非周期分量衰减得快。

7.短路电流非周期分量在任何短路情况下都是最大的，它不因短路时刻、断路前工作电流大小的不同而不同。

8.短路冲击电流发生在最严重短路发生后的0.01秒。

9.按照经济电流密度选择导体截面，可使导体的年计算费用最低，但在导体运行时可能超温。

10.经济电流密度是从经济的角度来考虑选择导体截面的，长期发热允许电流是从长期发热温度方面考虑的，因此满足经济电流密度条件不一定满足长期发热条件。

11.当海拔升高，电器的绝缘水平降低；当环境温度升高，电器的允许电流减小。

12.校验电器热稳定时，应该考虑电器在最严重发热情况下开断短路电流，验算热稳定的计算时间tk应包括后备保护动作时间tpr和断路器固有分闸时间tin之和。

校验电器动稳定时，应该考虑电器在最严重的情况下开断短路电流，故电器的开断时间tbr应为主保护动作时间tpr1和断路器的全开断时间tab之和。

由此看来，校验热稳定时计算时间长，检验动稳定时计算时间短。

13.电器的热稳定校验是为了检验电器当短路发生时，在电流热效应下，电器的温升是否超过它的最高允许温度。

14.动稳定校验是为了检验电器在短路发生时，在电流的电动力作应下，电器承受的应力是否超出电器的最大允许应力。

15.选择高压隔离开关时，校验项目和断路器相同，但无需进行开断电流和短路关合电流校验。

16.高压隔离开关具有一定分合小电流的能力，可以分合避雷器、电压互感器、空载母线、历磁电流不超过2A的空载变压器、充电电流不超过5A的空载线路等。

17.双母线接线中的隔离开关不仅仅作为隔离电压作用，也作为倒闸操作的操作电器。

18.跌落式高压熔断器具有短路、过负荷保护能力，属于自产气灭弧电器。

19.开关具有短路保护功能。

20.负荷开关具有短路保护功能。

21.重合闸的作用是检验是否存在永久性断路故障，尽快恢复供电。

22.石英砂填料式熔断器具有限流作用，与之相连的电器可以不进行动稳定校验。

23.选择电压互感器和电流互感器都需要进行容量计算。

24.加速开关的开断速度，有利于快速拉长电弧，促进电弧熄灭。

25.变压器原边和副边之间的压降是由于副边电流在变压器漏阻抗上的压降引起的，和原边电流大小无关。

26.变电所中主变压器一般采用三相式变压器，其容量应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择。

27.选择熔断器时，熔断器额定电压不能高于电网电压太多，以免引起熔断时过电压和熄弧困难。

28.为了提供3次谐波电流通路，大型芯式电力变压器的高、低压绕组一般有△接法的绕组。

四.简答题

1.短路电流有什么危害？

电气主接线的设计及运行过程中，通常采取哪些措施减小短路电流？

2.说出短路发生时，最大短路电流形成的特点和条件。

3.导体长期发热和短时发热的特点有哪些？

4.开关电器中，交流电弧是怎样产生的和熄灭的？

（参看课本）

5.隔离开关与断路器的主要区别在哪里？

它们的操作程序应应如何正确配合？

为防止误操作通常采用哪些措施？

6.结合自己的工作实践，说说变电所（或发电厂）如何选择主变压器？

7.电流互感器的副边绕组不能开路，为什么？

8.为了兼顾绝缘材料成本和接地保护装置动作的可靠性，一般规定，对于35Kv以下电力系统，采用中性点非直接接地系统（中性电不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统。

对于110Kv以上高压电力系统，皆采用中性点直接接线系统。

请具体说明其中的原因。

9.什么是冲击短路电流？

在设备选择时有什么意义？

10.为什么要用互感器？

简述其工作原理和使用注意事项。

11.简要说明校验电器的动稳定和热稳定的方法。

五.计算题

1．某水电厂主接线设计中，初步选出以下两种方案。

其经济指标如下，如果以5年作为综合投资回收年限，请用抵偿年限法，决定哪个方案可行。

（设平均电价为0.2元/Kwh）

方案比较的经济指标：

投资（万元）

电能损耗（万Kwh）

折旧费（万元）

维修费（万元）

方案1

800

300

10

12

方案2

600

350

25

20

2．发电机出线铝导体型号为LWY-100*8mm2,正常工作电压为Un=10.5KV，正常负荷电流为IW=2000A。

正常负荷时，导体的温度为θi=50℃。

继电保护动作时间为tpr=1s,断路器全开断时间为tab=0.2s。

短路电流I”=32KA,I0.6=25KA,I1.2=15KA。

①校验导体的热稳定。

②求导体的单位长度受力最大值。

③若只考虑满足导体的热稳定要求，不计集肤效应因素，求导体的最小截面积。

附表一：

非周期分量等效时间T的确定

短路点

T（s）

tk≤0.1s

tk＞0.1s

发电机出口及母线

0.15s

0.2s

公式提示：

六.分析题

1.如下图所示，当检修馈线回路L3的断路器时，如何进行倒闸操作？

2.说出下图最可能为哪一类型发电厂的电气主接线，并分析其主要特点：

3.说出下列主接线形式，分析主要特点。

4.说出下列主接线形式，分析主要特点。

七.设计题

1.某220KV系统的重要变电所，装有两台120MVA、220/110KV主变压器。

高压侧（220kv）有2回电源进线，2回馈出线；低压侧（110kv）有10回出线，负荷性质为Ⅰ、Ⅱ类负荷，不允许停电检修断路器。

设计电气主接线方式并简要分析。

一.选择题

1.B2.A3.B4.A5.B6.C7.A8.B9.B10.B11.A12.A13.A14.D15.A16.A

17.C18.D19.D20.A21.C22.C23.C24.A25.A26.D27.A28.B29.A

二.填空题

1.煤炭、电力、水电、核电、热电

2.灭弧、事故短路

3.中间变电所

4.单母线分段、单母线加旁路

5.一次、二次、一次、二次

6.两、三

7.电气主接线。

8.可靠、灵活、经济、可靠性。

9.单母线分段、2、70

10.单元

11.按长期允许发热电流、经济电流密度、电压损失

12.短路阻抗

13.电阻

14.5%

15.对流、辐射

16.大

17.正常发热条件（额定条件）、短路

18.超瞬态、瞬态、稳态

19.8-100mA、10-20V、电弧、3*106

20.强电子、热电子、碰撞、热

21.去游离、复合、扩散

22.0

23.氢气内冷

24.（变压器正常、预期）寿命

25.近阴极

26.熄灭

27.弧隙介质强度的恢复速度、系统电压的上升速度

三.判断题

1.（√）2.（√）3.（√）4.（√）5.（√）6.（√）7.（Χ）8.（√）9.（√）

10.（√）11.（√）12.（√）13.（√）14.（√）15.（√）16.（√）17.（√）

18.（√）19.（Χ）20.（Χ）21.（√）22.（√）23.（√）24.（√）25.（Χ）

26.（√）27.（√）28.（√）

四.简答题

1.答：

短路电流的损害分为热损害和电动力损害。

发热会使得电器：

机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能降低。

电动力也会使点七届鞋就够发生变性扭曲而损坏。

另外短路还会引起停电，影响系统稳定，产生电磁干扰等危害。

短路电流使得电路的电器选择规格加大，增加投资。

减少短路电流的措施：

（1）采用合理的主接线形势和运行方式，例如采用单元接线、硬母线分段、变压器分列运行等，减少短路电流；

（2）加装限流电抗器：

线路电抗器、母线电抗器、分裂电抗器。

（3）采用低压分列绕组变压器。

2.答：

①短路阻抗角接近90O，短路电流近似纯感性电流；②短路前负荷电流为零；③短路时的电压初相位为0o。

3.答：

导体长期发热时，发热量和散热量相等，导体温度不变，导体的比热容和电阻率是常数。

此时的导体，电动力可以忽略，温度一般不会高于导体的长期发热允许温度，导体可以长期稳定工作。

短时发热时，导体的发热时间很短，发热量很大，温度上升很快，可以忽略导体的散热，认为导体处于绝热升温过程，此时道题的比热容和电阻率不是常数，也随导体温度变化而变化。

此时的导体电动力很大，发热很多，温升很高，不能持续长的时间，对导体的热稳定和动稳定是一个考验。

4.参看课本

5.略

6.略

7.答：

副边电流的去磁作用消失，原边电流全部变为励磁电流，使得铁心磁通大大饱和，而且磁通波形畸变严重。

饱和的磁通使得铁心发热严重，甚至烧坏铁心线圈。

畸变的磁通使原副绕组感应出很高的电压，容易使绕组绝缘击穿。

8.答：

接地方式的选择，兼顾绝缘成本和供电可靠性。

当电压很高时，例如对于110-220KV以上，采用大电流接地系统，可以减小绝缘材料成本。

由于此时电压高，绝缘成本高，供电可靠性必须让位于减小绝缘成本。

采用中性点接地方式运行，发生单相接地时，另两相对地电压不会升高，因此绝缘材料容易满足。

但是，这种接地方式接地短路的电流大，为保护电器设备，保护装置不得不很快动作，从而一定程度上降低了供电可靠性。

对于6-35KV供电系统，电压不是很高，因此电器绝缘容易满足，可靠性变成主要问题。

采用小电流接地系统，可以增加供电可靠性。

这是因为，发生单相接地时，虽然另两相对地电压升高

倍，但电压水平较低，绝缘依旧容易满足，而且因为接地电流不会很大，系统仍然可以继续运行一段时间，增加了供电可靠性。

对于低压1KV以下电压供电系统，采用中性点接地运行，可以保证用电安全。

此时绝缘不是问题，中性点接地运行，可以平衡大地电位，保护设备和人员安全。

9.答：

最严重短路发生后半个周期（0.01秒）时的短路电流值称为短路冲击电流。

此时电流的幅值最大。

该电流常用来校验电气设备的动稳定性。

10.略

11.答:

校验动稳定就是校验电器的能通过的最大电流是否大于安装地点的最大短路电流，校验热稳定时，校验电器的

是否大安装地点的热效应

。

五.计算题

1．解：

由此可见，方案1虽然投资高，但多投的资金可以在2.7年以后通过节约损耗（包括电能损耗、折旧费、维修费）得以补偿。

所以t小于5年，应该用方案1。

2．（该题答案参看课本）

解：

①1、校验导体的热稳定

a.求短路电流的热效应Qk

短路电流通过的时间

短路电流周期分量热效应

短路电流非周期分量热效应根据短路点可知，非周期分量等效时间等于0.2s

短路电流热效应

b.求导体最高发热温度

引导体的初始温度等于θi=50oC，查铝导体的在此温度下的加热系数

再由图查得此时铝导体对应的最终发热温度

θf=70oC，小于铝导体的最高允许温度200oC。

可知铝导体的最高温度未超过允许值，导体能满足热稳定要求。

②求导体的最大电动力

导体的短路电流冲击值

导体短路时的电动力（设导体的间距a）

3若只考虑导体的热稳定要求，求导体的最小截面

由于铝导体最高允许温度θf=200oC，查铝导体对应的加热系数,可得下式

=

解得导体的最小截面积（也可利用公式

）

六.分析题

1.答：

遵从先通后短的原则。

①先给旁路母线W2充电：

合上进线与旁路母线相连的隔离开关，合上QS3。

②断开L3与主母线W1的连接。

断开QF1，然后断开QS1和QS2。

③QF1开关停电完成，进行检修。

2.答：

①该主接线形式为区域性火力发电厂电气主接线。

②4台发电机，两台发电机接220kV（中压）母线，另两台发电机接500kv（高压）母线。

③发电机发出负荷主要外送入系统，发电机电压级输出负荷较少。

④220kv母线双母线加旁路接线，专用旁路断路器，而且变压器进线回路也接入旁路母线，进一步增加了可靠性。

⑤500kV母线侧采用1台半断路器接线，也具有相当的可靠性。

⑥三绕组自耦变压器既可以作为两升高电压级之间的联络变压器，低压绕组也可以作厂用电源

3.答：

①该电气主接线形式为中型热电厂电气主接线。

②该热电厂4台发电机，G1、G2两台发电机负荷主要满足地方负荷，剩余负荷通过三绕组变压器T1、T2送至两个升高电压级110kv和220kv。

发电机出口母线采用双母线结构，可靠性得到保证。

采用三绕组变压器可以使得当任何一侧故障时，其余两级电压仍可维持联系，保证继续供电。

③G3、G4两台发电机负荷外送。

采用“一机一变”的单元接线，简化接线，节约投资。

④220kv侧母线由于较为重要，出现较多，和系统联系较为密切，故采用双母线接线。

出线侧接旁路母线，并设有专门的旁路断路器。

不论哪一条母线或出线断路器出现故障，都可以不停电检修。

变压器侧不设旁路母线，因为变压器高压侧断路器一般故障较少，可以和发电机、变压器同时检修。

⑤110kv侧母线采用单母线分段接线，平时分段运行，可减少短路电流。

对于重要用户，可以同时从两段母线上接入，实现双回路供电。

4.略

七.设计题

1.答：