《發(fā)電廠電氣部分》第四版課后習(xí)題答案.pdf

第 1 頁 共 19 頁 第一章 能源和發(fā)電 1-1 人類所認(rèn)識的能量形式有哪些？并說明其特點(diǎn)。 答：第一、機(jī)械能。它包括固體一流體的動能，勢能，彈性能及表面張力能等。其中動能 和勢能是大類最早認(rèn)識的能量，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與運(yùn)行的動能，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。或 是通過發(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??；效率高；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)用不僅影響到社會物質(zhì)生產(chǎn)的各個側(cè)面，也越來越廣泛的 滲透到人類生活的每個層面。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?機(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。整個生產(chǎn)過程分 第 2 頁 共 19 頁 三個系統(tǒng)：燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮埽訜徨仩t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；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)：）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。）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) 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。）反應(yīng)堆在停閉后，運(yùn) 行管路中積累起來的裂變碎片和 、 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，否則會出現(xiàn)燃料元件因過熱而燒毀的危險(xiǎn)； 第 3 頁 共 19 頁 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)立即自動投入，做到在任何事故工況下， 保證反應(yīng)堆進(jìn)行冷卻。）核電廠在運(yùn)行過程中，會產(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。）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）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； 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。 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 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 臺斷 第 4 頁 共 19 頁 路器兩種接線方式。其中 3/2 臺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； 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 導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力 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，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)體還受到電動力超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此 第 5 頁 共 19 頁 可見，發(fā)熱和電動力是電氣設(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：tg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RI 2 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： Cu 長期發(fā)熱 70C 0 短期發(fā)熱 300C 0 Al 長期發(fā)熱 70C 0 短期發(fā)熱 200C 0 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)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w；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h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)？ 第 6 頁 共 19 頁 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)體的動態(tài)應(yīng)力系數(shù)的含義是什么，在什么情況下，才考慮動態(tài)應(yīng)力？ 答：動態(tài)應(yīng)力系數(shù) 為動態(tài)應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力的比值，導(dǎo)體發(fā)生振動時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生 動態(tài)應(yīng)力，對于動態(tài)應(yīng)力的考慮，一般是采用修正靜態(tài)計(jì)算法，即在最大電動力 Fmax 上乘以 動態(tài)應(yīng)力系統(tǒng)數(shù) ，以求得實(shí)際動態(tài)過程中的動態(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； 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 I = 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 導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力 第 7 頁 共 19 頁 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，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：tg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RI 2 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： Cu 長期發(fā)熱 70C 0 短期發(fā)熱 300C 0 Al 長期發(fā)熱 70C 0 短期發(fā)熱 200C 0 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)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w；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h值。 第 8 頁 共 19 頁 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)體的動態(tài)應(yīng)力系數(shù)的含義是什么，在什么情況下，才考慮動態(tài)應(yīng)力？ 答：動態(tài)應(yīng)力系數(shù) 為動態(tài)應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力的比值，導(dǎo)體發(fā)生振動時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生 動態(tài)應(yīng)力，對于動態(tài)應(yīng)力的考慮，一般是采用修正靜態(tài)計(jì)算法，即在最大電動力 Fmax 上乘以 動態(tài)應(yīng)力系統(tǒng)數(shù) ，以求得實(shí)際動態(tài)過程中的動態(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； 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 I = 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) 第 9 頁 共 19 頁 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，運(yùn)轉(zhuǎn)、停止，檢修過程中，有大量電動機(jī)手動機(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、運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)，檢修過程中，有大量電動機(jī)手動機(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： I 類廠用負(fù)荷：凡是屬于短時(shí)停電會造成主輔設(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； 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； III 類廠用負(fù)荷：較長時(shí)間停電，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)不方便的廠用負(fù)荷； 事故保安負(fù)荷 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： 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。 第 10 頁 共 19 頁 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。 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。 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。 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)啟動電源和事故保安電源，如何實(shí)現(xiàn)？ 答：啟動電源的設(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，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(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?。?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 何謂廠用電動機(jī)的自啟動？為什么要進(jìn)行電動機(jī)自啟動校驗(yàn)？如果廠用變壓器的容量 小于自啟動電動機(jī)總?cè)萘繒r(shí)，應(yīng)如何解決？ 答：廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的電動機(jī)，當(dāng)突然斷開電源或廠用電壓降低時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速就會下降， 第 11 頁 共 19 頁 甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動機(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)或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時(shí)，電動機(jī)惰行還未結(jié)束， 又自動啟動恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，這一過程稱為電動機(jī)自啟動。分為：失壓自啟動；空載 自啟動；帶負(fù)荷自啟動。若參加自啟動的電動機(jī)數(shù)目多，容量大時(shí)，啟動電流過大，可能會 使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引起電動機(jī)過熱，將危及電動機(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)行電動機(jī)自啟動校驗(yàn)。若不能滿足自啟動條件，應(yīng)采用以下措施： 限制參加自啟動的電動機(jī)數(shù)量。 機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動機(jī)，因它只能在接近額定電壓下啟動，也不應(yīng)參 加自啟動，可采用低電壓保護(hù)和自動重合閘裝置，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)后又自動投入。 對重要的廠用機(jī)械設(shè)備，應(yīng)選用具有較高啟動轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動機(jī)與其配 套。 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)自啟動電動 機(jī)容量為 11400kW，電動機(jī)啟動平均電流倍數(shù)為 5，cos = 0.8， = 0.90。試校驗(yàn)該備用變壓器 容量能否滿足自啟動要求。 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)行的電動機(jī)的定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不會立即變?yōu)榱?，電動機(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與自動外，還可按廠用系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，斷 路器動作順序，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 第 12 頁 共 19 頁 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： 電極發(fā)射大量自由電子： 熱電子+強(qiáng)電場發(fā)射；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 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)：電弧溫度；電場強(qiáng)度；氣體介質(zhì)的壓 力；介質(zhì)特性；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，但是要求兩個電流互感器型號相同。 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) 第 13 頁 共 19 頁 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i 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 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，勵磁磁動勢由正常為數(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儀表、 繼電器的絕緣。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度劇增，會引起鐵心和繞組過熱。此外，在鐵心中還會產(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，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？ 第 14 頁 共 19 頁 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*=0.14（基準(zhǔn)容量 Sd100MVA） ，出線最大負(fù)荷為 560A，出線保 護(hù)動作時(shí)間 tpr1s。 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 Sd100MVA Ud10.5kV，Id=5.5kA %33. 2%100 100005500 10500600 )14. 0 16 5 . 5 (%100)(%) * Nd dN Nbr d L UI UI x t I x 選擇 4的電抗 NKL-10-600-4，參數(shù)如下： %4(%) L x kAies28.38 skAtIt 222 )(34計(jì)算如下： 3）電壓損失和殘壓校驗(yàn)： 電抗標(biāo)么值：349. 0 10500600 100005500 04. 0(%) * dN Nd LL UI UI xx 489. 0349. 014. 0 * L xxx 短路計(jì)算時(shí)間：sttt brprk 1 . 11 . 01，查短路電流計(jì)算曲線并換算成短路電流有名 值，kAIkAIkAI35. 9,9 . 9,1 .12“ 1 . 155. 0 。 電壓損失和殘壓分別為： %5%24. 26 . 0 600 560 04. 0sin(%)(%) max N L I I xU %70%60%7 .80 6 . 0 1 .12 04. 0 “ (%)(%) N Lre I I xU 4）動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 skAskAt III Q k tt k kk 222 222 22 2/ 2 )(34)(42.301 . 1 12 35. 99 . 91 .12 12 10“ )(28.38)(86.301 .1255. 2“2kAkAIKi shsh 可見，電壓損失、殘壓、動熱穩(wěn)定均滿足要求。 第 15 頁 共 19 頁 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) Tmax6000h，三相導(dǎo)體水平布置，相 間距離 a0.35m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間 tk0.2s，短路電流 I =27.2kA， 2/ k t I=21.9kA， k t I=19.2kA。周圍環(huán)境溫度+40 C。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。 )(1804 8 . 05 .103 102505. 1 cos3 05. 1 3 max A U P I N N 查圖 6-17 曲線 2，得： 2 /68. 0mmAJ ，則：)(2653 68. 0 1804 2max mm J I SJ 選擇 100 010mm10mm 2 2的三條矩形導(dǎo)體水平布置 的三條矩形導(dǎo)體水平布置,允許電流AI Cal 3284 25 ，集膚效應(yīng)7 . 1 f K 截面積為 3000mm 2。當(dāng)環(huán)境溫度為 C 40時(shí)： )1804()(26813284816. 03284 2570 4070 max 2540 AIAIKI CalCal 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： C I I al al 54 1681 1804 )4070(40)( 2 2 2 2 max 00 0 查表 69，得熱穩(wěn)定系數(shù)93C，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為： nppk QQQ skAt III Q k tt p kk 2 222 22 2/ 2 )(47.262 . 0 12 2 .199 .212 .27 12 10“ 發(fā)電機(jī)出口短路待會，非周期分量等值時(shí)間 T 取 0.2s skAITQnp 222 )(0 .1482 .272 . 0“ skAQQQ nppk 2 )(47.1740 .14847.26 )(3000)(185 93 7 . 11047.174 22 6 min mmmm C KQ S fk 滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得： mkgwbhm/7 . 2270001. 01 . 0 第 16 頁 共 19 頁 )(1083. 0 12 1 . 001. 0 12 46 32 m bh J HzHz m EJ L N f f 155)(522 7 . 2 1083. 0107 1 56. 3 610 22 1 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)9 . 0K，則 )(17.732 .2769. 2“29 . 1kAIish 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下： )/(264635. 0/731701073. 1/1073. 1 2727 mNaif shph )(10501 . 001. 05 . 0 2 362 2 m bh W )(10292. 5 105010 12646 10 6 6 2 2 Pa W Lfph ph 母線同相條間作用應(yīng)力計(jì)算如下： 1 . 0 100 10 h b ，091. 0 10010 102 hb bb ，273. 0 110 304 hb bb 45. 0 12 K，6 . 0 13 K 則： )(449701. 0/7317010)6 . 045. 0(8/10)(8 2929 1312 PabiKKf shb 臨 界跨距 cr L（每相三條鋁導(dǎo)體1197）及條間襯墊最大跨距 maxb L分別為： )(822. 04497/1 . 001. 01197/ 4 4 mfhbL bcr )(54. 04497/10)2 . 570( 1 . 0201. 0/ )(2 6 max mfhbL bphalb 所選襯墊跨距應(yīng)小于 cr L及 maxb L。 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 Imax6791A，Tmax5200h，連接母線三相水平布置，相間距離 a0.7m，最高溫度+35 C，母 線短路電流 I =36kA，短路熱效應(yīng) Qk=421.1(kA)2s。 解：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。 AI6791 max ，hT5200 max 查圖 6-17 曲線 2，得： 2 /78. 0mmAJ ，則：)(8706 78. 0 6791 2max mm J I SJ 選擇mmrmmCmmbmmh16,5 .12,105,225的雙槽形導(dǎo)體水平布置的雙槽形導(dǎo)體水平布置,導(dǎo)體截面積 第 17 頁 共 19 頁 9760mm 2允許電流 AI Cal 10150 25 ，集膚效應(yīng)系數(shù)285. 1 f K。當(dāng)環(huán)境溫度為C 35時(shí)： )6791()(89511015089. 010150 2570 3570 max 2535 AIAIKI CalCal 2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度： C I I al al 55 8951 6797 )3570(35)( 2 2 2 2 max 00 0 查表 6-9，得熱穩(wěn)定系數(shù)93C，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為： 已知：skAQk 2 )( 1 .421 )(9760)(250 93 285. 1101 .421 22 6 min mmmm C KQ S fk 滿足熱穩(wěn)定要求。滿足熱穩(wěn)定要求。 3）動穩(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)9 . 1K，則 )(84.963669. 2“29 . 1kAIish 母線相間應(yīng)力計(jì)算如下： )/(2084225. 0/96840105 1 105 1 10)5 . 0(2 282872 mN h i h if shshb )(105 .66 36 mWW Y )1069()(10612. 2 105 .6612 12084 16. 4 12 66 6 222 PaPa hW Li W Lf al Y bsh Y bb b 第七章 配電裝置 7-1 對配電裝置的基本要求是什么？ 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