哈工程核电厂电气系统复习资料.docx

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哈工程核电厂电气系统复习资料

一.名词解释

倒闸操作

一次设备与二次设备

UPS

发电机进相

发电机迟相

发电机调相

发电机失磁

母线

电弧

游离和去游离

厂用电率

电气主接线

直流系统

继电保护装置

部分答案

一.名词解释（每题5分，共15分）

倒闸操作

电气设备由一种状态转换到另一种状态，或改变系统的运行方式所进行的一系列操作，称为倒闸操作。

一次设备与二次设备

一次设备是指直接生产、输送和分配电能的高压电气设备。

它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器、电动机等。

由一次设备相互连接构成的电气回路称为一次回路或一次接线系统。

二次设备是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。

如熔断器、控制开关、继电器、控制电缆等。

由二次设备相互连接构成的电气回路称为二次回路或二次接线系统。

发电机进相

当发电机励磁系统由于AVR原因或故障，或人为降低发电机励磁电流过多，使发电机由发出感性无功功率变为吸收系统感性无功功率，底子电流由滞后于机端电压变为超前于机端电压运行。

UPS

交流不停电电源的简称。

二、填空题

1.电气设备所处的状态有

（1）、

（2）、（3）、（4）。

2.变压器送电操作顺序：

送电时，应先送（5），后送（6）；停电时，顺序应与此相反。

3.发电机无功的调整，是利用改变（7）电流来实现的。

4.发电机冷却方式水氢氢，即（8）绕组采用水内冷，（9）采用氢气冷却。

5.调相机过励运行时，它向系统（10）（发出无功、吸收无功），欠励运行时，它从系统（11）（发出无功、吸收无功）。

6.同步发电机失去直流励磁，称为（12）（失磁、失步、接地）。

7.运行中的变压器，不仅要监视上层油温，而且还要监视上层油的13）（温度、温升）。

8.绕线式异步电动机转子绕组串入起动电阻的作用是（14）。

9.电源并列操作方法有三种，即准同期、自同期和非同期，而目前广泛采用（15）同期并列。

10.发电机的冷却介质有氢气、水和空气。

发电机冷氢温度在不超过额定的冷氢温度下运行，温度太（16）（高、低），机内容易接露。

温度太高，影响发电机出力。

11.电压互感器是将（17）（大、小）电压变成（18）（大、小）电压，电流互感器是将（19）（大、小）电流变成（20）（大、小）电流。

12.电抗器在电路中用于限流、稳流、无功补偿及移相等的一种电感元件。

13.磁力启动器是由（交流接触器）和（热继电器）组成的组合电器。

14.决定交流电弧是否重燃的两个因素是：

弧隙电压的恢复过程和弧隙介质电强度的恢复过程。

答案

1.

（1）检修状态、

（2）冷备用状态、（3）热备用状态（4）运行状态

2.（5）电源侧（6）负荷侧

3.（7）励磁

4.（8）定子绕组（9）定子铁芯、转子贴芯及其线圈

5.（10）发出无功功率（11）吸收无功功率

6.（12）失磁

7．（13）温升

8.（14）使电动机起动转矩增加，同时又使起动电流减小。

9.（15）准

10.（16）低

11.（17）大（18）小（19）大（20）小

15.同步发电机只输出有功功率时的励磁称为正常励磁；在此基础上增大励磁，则同步发电机将输出滞后无功。

16.若同步发电机与电网并联运行，当转子转速有微小振荡时，阻尼绕组中感应电流所产生的电磁转矩会起到抑制转速振荡的作用。

17.对于隐极同步发电机，功率角角介于0~90度时为静态稳定区间。

18.汽轮发电机组使用的发电机一般是隐极同步发电机。

19.同步发电机定子线圈由多股包有股线绝缘的扁铜线并联组成，股线在槽内的位置要依次进行换位，以减小杂散铜耗。

20.同步发电机正常励磁基础上减小励磁称为（欠）励，则同步发电机将向电网输出（超前无功）。

21.红沿河核电站汽轮发电机电枢绕组的冷却方式为（水内冷）。

22.变压器空载电流的主要成分是（无功）分量。

三.选择题

1.（多选）我国电网调度机构由（）五级调度管理（多选）。

A：

国调B：

网调

C：

省调D：

地调

E：

市调F：

县调G：

线调

2.（多选）下列叙述中错误操作有（）。

A：

带负荷可拉、合隔离开关

B：

停电时，先断开断路器，后拉开电源侧隔离开关，最后拉开负荷侧隔离开关。

C：

在操作过程中，发现误合隔离开关时，不准把误合的隔离开关再拉开。

D：

拉、合隔离开关及小车断路器之前，必须检查并确认断路器在断开位置。

3.（多选）母线倒闸操作中，下列叙述正确的是（）。

A：

母线送电前，应先将该母线的电压互感器投入；

B：

母线停电前，应先将母线所有负荷转移完后，再将该母线的电压互感器停止运行。

C：

母线充电时，不必用断路器进行充电。

D：

母联断路器断开前，必须确认负荷已全部转移，母联断路器电流表指示为零，再断开母联断路器。

4.（多选）安排电气主接线的运行方式，应遵守的原则（）。

A：

合理安排电源和负荷

B：

变压器中性点接地满足要求

C：

厂用电安全可靠

D：

运行方式便于记忆

E：

外电网电压、频率在正常运行范围内。

5.（多选）电动机电源频率降低对电动机的运行影响（）。

A：

定子励磁电流增加，电动机无功增加，功率因数降低

B：

电动机的温度上升

C：

若频率过低，定子电流增加，效率降低

D：

异步电动机，若负载力矩不变，则电动机的输出功率将因转速n的降低而明显降低。

6.（多选）并联电抗器的作用（）

A：

降低工频电压升高

B：

降低操作过电压

C：

避免发电机带空长线出现过电压

D：

有利于单相自动重合闸

7.（单选）广东核电站汽轮发电机的励磁方式为（），该励磁方式又称为无刷励磁系统。

A：

直流励磁机励磁系统B：

静止整流器励磁系统

C：

旋转式交流整流励磁系统D：

以上都不对

8.（单选）冷态汽轮机组启动并网后，其（）增加速度不宜过快，否则会使汽轮机进汽量增加过快，汽轮机内部各金属部件受热步均，膨胀不匀，产生过大的热应力、热变形，引起动静摩擦。

A：

有功B：

视在功率

C：

无功D：

额定功率

9.（单选）变压器正常运行时声音应为（）。

A：

均匀“嗡嗡声”B：

较重“哇哇声”

C：

“哧哧”声D：

“叮叮当当”

10.（单选）关于发电机电压与频率运行范围正确为（）

A：

电压在额定值的±1%范围内，最大不超过±10%；频率正常变化范围在的±0.1Hz，

最大不超过±2.5Hz。

B：

电压在额定值的±2.5%范围内，最大不超过±10%；频率正常变化范围在额定值的±0.2Hz以内，最大不超过±2.5Hz。

C：

电压在额定值的±5%范围内，最大不超过±10%；频率正常变化范围在的±0.2Hz以内，最大不超过±2.5Hz。

D：

电压在额定值的±1%范围内，最大不超过±10%；频率正常变化范围在的±0.2Hz以内，最大不超过±2.5Hz。

11.（单选）（）是高压开关电器的一种，其没有专门的灭弧装置，不能用来切断负荷电流和短路电流。

使用时应与断路器配合，只有断路器断开后后才可进行操作（倒母线除外）。

A：

真空断路器B：

油断路器C：

隔离开关D：

保险丝

12.（单选）同步调相机实质是空载运行的（），它可以作为无功电源，发出无功功率，提高母线电压；又可以作为无功电源，吸收无功功率，降低母线电压。

A：

异步电动机B：

直流电动机C：

同步电动机

13.（单选）UPS机主要功能是：

在正常、异常和供电中断情况下，均能向重要用电设备及系统提供安全、可靠、稳定、不间断、不受倒闸操作影响的（）

A：

交流电源B：

直流电源C：

交、直流

14.（单选）下列描述错误的是（）

A：

刀闸可拉、合无故障的电压互感器和避雷器。

B：

一般变压器应采用从高压侧充电，低压侧并列的操作方法。

C：

投入或切除空载线路不会因此系统电压的波动。

D：

零序保护反映的是单相接地故障。

15.（单选）图1是汽轮发电机的安全运行极限，下述正确的是（）

A：

CB为转子发热极限CD为定子发热极限RO为实际静态稳定极限FG为理论稳定边界；

B：

CB为转子发热极限CD为定子发热极限FG为实际静态稳定极限RO为理论稳定边界；

C：

CB为转子发热极限CD为定子发热极限RO为实际静态稳定极限FG为理论稳定边界；

D：

CD为转子发热极限CB为定子发热极限FG为实际静态稳定极限RO为理论稳定边界；

16.电流和电压互感器二次绕组接地是（C）

A.工作接地B.防雷接地C.保护接地

17.电压互感器二次绕组一般经隔离开关和熔断器接入高压电网，高压熔断器用来防止（A）

A.电压互感器本身及其引线故障对高压电网的影响；B.二次负荷短路

18.将电流过零后弧隙介质强度和弧隙恢复电压的大小加以比较，就能判断电弧能否重燃，下图，Ud（t）为弧隙介质强度和Ur（t）为弧隙恢复电压，（）会引起电弧重燃。

（A）（B）（C）

答案：

1.ABCDF

2.AB

3.ABD

4.ABCD

5.ABCD

6.ABCD

7.C

8.A

9.A

10.C

11.C

12.C

13.A

14.C

15.B

18.两台相同型号的同步发电机的短路比不同，短路比较大的同步发电机（B）

A：

同步电抗也较大B：

静态稳定极限较高

C：

短路电流较小D：

负载电流引起端电压波动幅度较大

19.交流发电机定子绕组采用三相双层分布短距绕组的主要目的是（C）

A：

节省材料B：

抑制转子振荡

C：

减小磁动势高次谐波D：

消除电动势高次谐波

20.当某两台相近容量的同步发电机输出电压有效值略微不同时进行并列，则稳定后，两台同步发电机的输出电压（D）。

A：

为较高有效值的同步发电机的初始电压值；

B：

为较低有效值的同步发电机的初始电压值；

C：

低于较低有效值的同步发电机的初始电压值；

D：

介于两台发电机初始电压值之间的某一个值。

21.通过整流器交流侧（D）可以获得更好的直流输出电压波形。

A电压提高B串联限流电阻C相数减少D频率增加

22.同步发电机励磁系统不具有的功能为（B）。

A：

维持端电压稳定

B：

控制并列发电机间有功分配

C：

提高运行稳定性

D：

控制并列发电机间无功分配

23.异步电动机采用降低频率进行变频调速时，应该（B）。

A：

增大定子电压B：

减小定子电压

C：

保持定子电压不变D：

改变定子电压相序

24.可以为民用电供电的三相变压器为（C）。

A：

Y,d9B：

YN,y6C：

D,yn3D：

Y,y0

四.判断题

1.为防止事故的扩大，误合的隔离开关应立即拉开。

（×）

2.电动机及所带机械发生人身事故，电动机、电缆冒烟着火，应立即停止运行。

（√）

3.低压厂用变压器可以长期并列运行。

（×）

4.发电机在额定负荷运行下，持续不平衡电流不应超过额定值的10%。

（√）

5.非同期并列操作时，将产生巨大的电流冲击，但机组无振动，无鸣声。

（×）

6.变压器停电操作时，先停电源侧，后停负荷侧。

（×）

7.变压器停、送电时，均应先合上各侧中性点隔离开关。

（√）

8.同步发电机发生振荡时，应设法增加发电机励磁电流。

（√）

9.三相电源电压不平衡，使电动机温升增加和电磁力矩减少。

（√）

10.电压互感器运行时，其二次侧不能短路。

（√）

11.电流互感器运行时，其二次侧可以开路。

（×）

12.隔离开关可以拉合负荷电流和接地故障电流。

（×）

13.SF6具有优良的灭弧性能和导电性能。

（×）

14.同步发电机失磁时，吸收有功功率，送出无功功率。

（×）

15.中性点不接地系统由于不具备零序电流的流经途径，不会产生零序电流，所以对邻近通信线路的干扰小。

（√）

16.消弧线圈采用完全补偿方式，不会形成LC回路串联谐振条件，在实际运行中不必避免完全补偿方式。

×

17.不改变原动机的功率只调整发电机的励磁电流，输出的有功功率不可能改变。

√

18.在过励状态下，励磁电流越大，发电机输出的感性无功功率也就越大。

（√）

19.在欠励状态下，励磁电流越小，发电机输出的容性无功功率也就越大。

（√）

20.同步发电机有功功率过剩时会使频率和电压升高。

（√）

21.同步发电机失磁时，吸收无功，发出有功。

（√）

22.同步发电机失磁时，有功功率表指示零位。

（×）

23.同步发电机失磁时，功率因数表指示进相。

（√）

24.在中性点不接地的系统中，发生单相接地故障时，其线电压不变。

（√）

25.温升是指变压器在额定运行情况下，变压器制定部位（绕组或上层油面）的温度与标准环境温度之差。

（√）

26.变压器内部声音很大，很不正常，有爆炸声，应立即断开变压器各侧电源，停电处理。

（√）

27.电动机停用时间很长，且有进汽、淋水等影响时，启动前可不测绝缘电阻。

（×）

28.若游离过程大于去游离过程，电弧会熄灭。

（×）

29.母线充电时，必须用断路器来进行，不能用隔离开关进行，且其充电保护必须投入。

（√）

30.停电时，先断开电源侧隔离开关，然后断负荷侧隔离开关，最后断开电源侧隔离开关。

（√）

五、简答题

1.变压器送电时为什么要先送电源侧后送负荷侧？

答：

由于变压主保护和后备保护大部分装在电源侧，送电时，先送电源，在变压器有故障的情况下，变压器的保护动作，使断路器跳闸切除故障，便于按送电范围检查、判断及处理故障；送电时，若先送负荷侧，在变压器有故障的情况下，对小容量变压器，其主保护及后备保护均安装在电源侧，此时，保护拒动，这将造成越级或扩大停电范围。

对于大容量变压器，均安装有差动保护，无论哪一侧故障均在保护范围内，但大容量变压器的后备保护均安装在电源侧，为取得后备保护，仍然按照先送电源侧，后送负荷侧。

2.系统电压、频率出现异常如何处理？

答：

（1）当系统电压高于正常范围时，应降低发电机的无功出力，但发电机的功率因数不得低于-0.95，以保证发电机运行的稳定性；当系统电压低于正常范围时，应增加发电机的无功出力，但定子电流不能超过额定的105%,如果系统电压过低，经无功调整后，仍不满足要求，则可申请系统调度适当降低发电机有功出力，以增加发电机的无功出力，但定子电流仍不能超过额定值的105%。

3.发电机准同期并列有哪些条件？

（1）电压相等；

（2）频率相等；

（3）相位相同；

（4）相序一致（相序一致已在初次接线时检验过，只要没有改动过，就可认为一致）。

4.汽轮发电机并网前怎样实现电压和频率的调节？

汽轮发电机并网后怎样实现电压和无功调节？

为什么调有功要调进汽量？

答：

（1）机并网前怎样实现电压和频率的调节？

a）通过自动励磁调节器，自动、手动、就地或遥控控制可控硅整流桥中可控硅的导通角，以控制主励磁机磁场电流，实现汽轮发电机电压的调节。

b）通过汽机调节系统，自动或手动调节汽机主调门的开度，控制汽机进气量，从而实现调节汽机转速，即调节汽轮发电机频率。

（2）网后怎样实现电压和无功调节？

并网后通过自动励磁调节器，自动、手动、就地或遥控控制可控硅整流桥中可控硅的导通角，以控制主励磁机磁场电流，实现汽轮发电机电压和无功的调节。

（3）为什么调有功要调进汽量？

发电机正常运行时汽轮机的主力矩与阻力矩平衡，转速不变。

有功电流越大，阻力矩也越大，要保持转速不变就要增加主力矩，因此要调大进汽量。

5.变压器装设哪些主保护？

答：

装设有差动保护、瓦斯保护等主保护。

差动保护的保护范围为变压器高、低压侧线圈及其引出线各种相间短路故障及大电流接地系统的单相接地故障。

瓦斯保护作为变压器油箱内部各种故障的主保护。

6.简述高压断路器的种类和组成。

答：

高压断路器种类有：

多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器。

断路器组成：

开断元件、支撑元件、底座、操动机构、传动元件。

7.电弧是如何产生的？

电弧熄灭的条件是什么？

8.开关电器中熄灭电弧的方法有哪些？

六、分析题

1.如下图所示：

（1）分析该系统采用了哪些接线方式？

（3分）

（2）如果220KVWBI母线故障，为了保证WBI出线正常供电，该怎么操作？

（220KVWBI母线出线侧为WL1、WL3、WL5、WL7）（2分）

（3）如果500KV中QF2故障检修，简述其操作过程。

（1分）

答：

（1）220Kv系统采用双母线带旁路接线；500KV系统采用3/2接线、以及发电机—变压器单元接线等典型接线形式。

（2）按倒母线原则倒母线即可（具体步骤略）

（3）拉开两侧的隔离器，再断开该断路器进行检修即可。

2．分析频率降低过低或频率过高对发电机有什么影响？

（5分）

（4）答：

（1）频率降低对发电机运行的影响。

（5）1）频率降低时，发电机转子风扇转速随之下降，使通风量减少，造成发电机的冷却条件变坏，从而使绕组和铁芯的温度升高。

（6）2）频率降低时，定子电动势随之下降。

若保持发电机出力不变，则定子电流增加，一定子绕组的温度升高;若保持电动势不变，使出力也不变，则应增加转子的励磁电流，这使转子绕组的温度也升高。

（7）3）频率降低时，若用增加转子电流来保持机端电压不变，这使定子铁芯中的磁通增加，定子铁芯饱和程度加剧，磁通逸出磁扼，使机座上的某些部件产生局部高温，有的部件甚至冒火星。

（8）4）频率降低时，厂用电动机的转速随之下降，厂用机械的出力降低，这将导致发电气的出力降低。

而发电机出力下降又加剧系统频率的再度降低，如此恶性循环，将影响系统稳定运行。

（9）5）频率降低，可能引起汽轮机叶片断裂。

因为频率降低时，若出力不变，转矩应增加，这会使叶片过负荷而产生较大振动，叶片可能因共振而折断。

（2）频率过高时，发电机的转速升高，转子上承受的离心力增大，使转子部件损坏，影响机组安全运行。

当频率高至汽轮机危急保安器动作时，使主汽门关闭，机组停止运行。

问答题：

1．当内、外电源均失去时，如何保证某些重要设备的供电？

答案：

（1）启动本机组的柴油发电机组供电；

（2）交流UPS和直流蓄电池供电。

2.电气设备的停、送电基本操作原则是什么？

答案：

电气设备上的停、送电基本原则：

停电拉闸操作：

断路器→负荷侧隔离刀闸→母线侧隔离刀闸→合接地刀闸；

送电操作：

拉开接地刀闸→母线侧隔离刀闸→负荷侧隔离刀闸→断路器。

3.机并网前怎样实现电压和频率的调节？

答案：

（1）通过自动励磁调节器，自动、手动、就地或遥控控制可控硅整流桥中可控硅的导通角，以控制主励磁机磁场电流，实现汽轮发电机电压的调节。

（2）通过汽机调节系统，自动或手动调节汽机主调门的开度，控制汽机进气量，从而实现调节汽机转速，即调节汽轮发电机频率。

4.网后怎样实现电压和无功调节？

答案：

并网后通过自动励磁调节器，自动、手动、就地或遥控控制可控硅整流桥中可控硅的导通角，以控制主励磁机磁场电流，实现汽轮发电机电压和无功的调节。

5.发电机与电网并列（准同期法）的操作方法有几种？

要点何在？

答案：

操作方法有两种：

自动准同期，合闸点由自动机构找出并指令合闸；

手动准同期，操纵员根据同步表的指示手动合闸。

要点是同步表应转得平稳且很慢，同时要掌握合闸时机组能向电网稳定输出一个小功率，即待并网的发电机转速略大于电网转速。

6.发电机出口开关的作用是什么？

答案：

（1）借助发电机出口开关，实现与电网并列和解列；

（2）当主变故障时，通过发电机出口开关的快速跳闸，防止主变油箱爆炸；

（3）能接通和断开负荷电流；

（4）能断开发电机变压器组回路的短路电流及断开发电机异步运行电流。

7.广东核电变400kV配电装置的主接线采用什么接线方式？

它至少应有几个串才能形成多环形接线？

它的特点是什么？

答案：

主接线采用一台半断路器接线方式（也可叫3/2断路器接线方式），它至少应有三串才能形成多环形接线。

主接线的特点是：

高度的可靠性、运行调度的灵活性和检修操作的方便性。

8.断路器的主要作用是什么？

答案：

（1）控制作用，即根据电网运行需要投入或切除其供电的电力设备和线路；

（2）保护作用，即当电力设备或线路故障时，将故障部分从电网切除以保证电网的非故障部分的正常运行。

9刀闸的主要作用是什么？

答案：

隔离刀闸的作用是当检修时，建立明显的断开点，保护人身安全。

但是隔离开关不能断开负荷。

10发电机与电网并车所必须具备的条件是什么？

答案：

（1）电压相等；

（2）频率相等；

（3）相位相同；

（4）相序一致（相序一致已在初次接线时检验过，只要没有改动过，就可认为一致）。

11输电系统的主要功能是什么？

答案：

正常运行时向电网输送电能，当机组停机后或启动时从电网获取电能。

12变压器内部故障主要有哪些？

为什么说内部故障是很危险的？

答案：

内部故障主要是：

相间短路，绕组匝间短路和单相接地短路，分接开关短路等。

发生内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会烧坏绕组、绕组的绝缘，烧坏铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，使油箱内压力急剧升高，在压力释放器来不及释放能量的情况下可能导致变压器油箱爆裂。

13变压器差动保护与瓦斯保护有何区别？

答案：

瓦斯保护能反映变压器油箱内部的任何故障，特别是当发生匝间短路且被短接的匝数较少时，故障回路的电流虽然很大，可能造成严重的局部过热，但反应在外部电路的电流变化却很小，甚至连灵敏度较高的差动保护也不动作。

此外，瓦斯保护是变压器铁芯烧损的唯一保护。

但是瓦斯保护不能反映变压器套管及引出线的故障，且当发生变压器内部相间短路故障时，其动作的灵敏性也比差动保护差些。

14.什么叫发电机接地保护？

其作用是什么？

答案：

当发电机定子和引线发生单相接地时而动作的保护。

其作用是当发电机发生单相接地时防止由于接地而产生的电弧损坏发电机定子，或者由于故障扩大发生匝间短路或相间短路而损坏发电机。

15什么叫发电机失磁保护？

其作用是什么？

答案：

励磁系统出现故障使转子电流全部或部分消失即称发电机失磁。

针对发电机失磁而采取的保护称为发电机失磁保护。

发电机失磁不仅对发电机本身而且对电力系统都会产生危害。

同步发电机失磁后即处于异步发电机运行状态，定子电流增加引起定子绕组过热，滑差电流引起转子及其相连金属过热。

从电力系统吸收无功，引起无功缺额、电压降低。

失磁保护动作的最终结果是使机组停止运行。

16什么叫发电机逆功率保护？

其作用是什么？

答案：

当汽轮机主汽门关闭后，在发电机断路器跳开前，发电机变为同步电动机运行，发电机从发出有功功率变为吸收有功功率，即逆功率，这时保护动作跳发电机，此种保护称为逆功率保护。

逆功率对发电机本身并无损害，其危害主要是由于残留在汽轮机尾部的蒸汽与长叶片磨擦引起汽轮机低压缸末级叶片过热。

所以发电机逆功保护的目标是汽轮机。

17变压器装设哪些主保护？

各起何作用？

答案：

装设有差动保护、瓦斯保护等主保护。

差动保护的保护范围为变压器高、低压侧线圈及其引出线各种相间短路故障及大电流接地系统的单相接地故障。

瓦斯保护作为变压器油箱内部各种故障的主保护。

18什么叫变压器瓦斯保护？

答案：

变压器瓦斯保护是基