發(fā)電廠電氣部分第四章習(xí)題解答【蒼松借鑒】

1、第四章 電氣主接線4-1對(duì)電氣主接線的基本要求是什么？答：對(duì)電氣主接線的基本要求是：可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 其中保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。靈活性包括：操作、調(diào)度、擴(kuò)建的方便性。經(jīng)濟(jì)性包括：節(jié)省一次投資，占地面積小，電能損耗少。4-2隔離開(kāi)關(guān)與斷路器的區(qū)別何在？對(duì)它們的操作程序應(yīng)遵循哪些重要原則？答：斷路器具有專(zhuān)用滅弧裝置，可以開(kāi)斷或閉合負(fù)荷電流和開(kāi)斷短路電流，故用來(lái)作為接通和切斷電路的控制電器。而隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，其開(kāi)合電流極小，只能用來(lái)做設(shè)備停用后退出工作時(shí)斷開(kāi)電路。4-3防止隔離開(kāi)關(guān)誤操作通常采用哪些措施？答：為了防止隔離開(kāi)關(guān)誤操作，除嚴(yán)格按照規(guī)章實(shí)行操作票制度外，還應(yīng)在

2、隔離開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間加裝電磁閉鎖和機(jī)械閉鎖裝置或電腦鑰匙。4-4主母線和旁路母線各起什么作用？設(shè)置專(zhuān)用旁路斷路器和以母聯(lián)斷路器或者分段斷路器兼作旁路斷路器，各有什么特點(diǎn)？檢修出線斷路器時(shí)，如何操作？ 答：主母線主要用來(lái)匯集電能和分配電能。旁路母線主要用與配電裝置檢修短路器時(shí)不致中斷回路而設(shè)計(jì)的。設(shè)置旁路短路器極大的提高了可靠性。而分段短路器兼旁路短路器的連接和母聯(lián)短路器兼旁路斷路器的接線，可以減少設(shè)備，節(jié)省投資。當(dāng)出線和短路器需要檢修時(shí)，先合上旁路短路器，檢查旁路母線是否完好，如果旁路母線有故障，旁路斷路器在合上后會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，就不能使用旁路母線。如果旁路母線完好，旁路斷路器在合上就不會(huì)斷

3、開(kāi)，先合上出線的旁路隔離開(kāi)關(guān)，然后斷開(kāi)出線的斷路器，再斷開(kāi)兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，有旁路短路器代替斷路器工作，便可對(duì)短路器進(jìn)行檢修。4-5發(fā)電機(jī)-變壓器單元接線中，在發(fā)電機(jī)和雙繞作變壓器之間通常不裝設(shè)斷路器，有何利弊？答：發(fā)電機(jī)和雙繞組變壓器之間通常不裝設(shè)斷路器，避免了由于額定電流或短路電流過(guò)大，使得在選擇出口斷路器時(shí)，受到制造條件或價(jià)格等原因造成的困難。但是，變壓器或者廠用變壓器發(fā)生故障時(shí)，除了跳主變壓器高壓側(cè)出口斷路器外，還需跳發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)，若磁場(chǎng)開(kāi)關(guān)拒跳，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，而當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組本身發(fā)生故障時(shí)，若變壓呂高壓側(cè)失靈跳閘，則造成發(fā)電機(jī)和主變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。并且發(fā)電機(jī)一旦故障跳閘，機(jī)組將

4、面臨廠用電中斷的威脅。4-6發(fā)電機(jī)與三繞組變壓器或自耦變壓器組成的單元接線中，為什么機(jī)端必須裝設(shè)斷路器？答：為了在發(fā)電機(jī)停止工作時(shí)，還能保持和中壓電網(wǎng)之間的聯(lián)系，在變壓器的三側(cè)均應(yīng)裝斷路器。4-7一臺(tái)半斷路器接線與雙母線帶旁路接線相比，各有何利弊？一臺(tái)半斷路器接線中的交叉布置有何意義？答：一臺(tái)半斷路器接線，運(yùn)行的可靠性和靈活性很高，在檢修母線時(shí)不必用隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行大量的倒閘操作，并且調(diào)試和擴(kuò)建也方便。但是其接線費(fèi)用太高，只適用與超高電壓線路中。雙母線帶旁路母線中，用旁路母線替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不停電，適用于有多回出線又經(jīng)常需要檢修的中小型電廠中，但因其備用容量太大，耗資多，所以旁

5、路設(shè)備在逐漸取消。一臺(tái)半斷路器接線中的交叉布置比非交叉接線具有更高的運(yùn)行可靠性，可減少特殊運(yùn)行方式下事故擴(kuò)大。4-8選擇主變壓器時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？其容量、臺(tái)數(shù)、型式應(yīng)根據(jù)哪些原則來(lái)選擇？答：影響主變壓器選擇的因素主要有：容量、臺(tái)數(shù)、型式。其中單元接線時(shí)變壓器應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后=（發(fā)電機(jī)的額定容量廠用容量支配負(fù)荷的最小容量）70%。為了確保發(fā)電機(jī)電壓上的負(fù)荷供電可靠性，所接主變壓器一般不應(yīng)小于兩臺(tái)，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的余熱發(fā)電廠的中、小型電廠，可裝一臺(tái)主變壓器與電力系統(tǒng)構(gòu)成弱連接。除此之外，變電所主變壓器容量，一般應(yīng)按510年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)選擇。主變壓器型式可根據(jù)：1）相數(shù)決定，容量

6、為300MW及以下機(jī)組單元連接的變壓器和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般選擇三相變壓器，容量為60MW的機(jī)組單元連接的主變壓器和500kV電力系統(tǒng)中的主變壓器經(jīng)綜合考慮后，可采用單要組成三相變壓器組。2）繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)：最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，機(jī)組容量為200MW以上的發(fā)電廠采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元接線，在110kV以上的發(fā)電廠采用直接接接系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場(chǎng)合，均可采用自耦變壓器。4-9電氣主接線中為什么要限制斷路電流？通常采用哪些方法？答：短路電流要比額定電流大的多，有可能超過(guò)電器設(shè)備的承載能力，將電氣設(shè)備燒毀，因此，必須限制短路電流，其中限制

7、短路電流的方法有：1）在發(fā)電廠和變電所的610kV配電裝置中，加裝限流電抗器限制短路電流。a)在母線分段處設(shè)置母線電抗器，目的是發(fā)電機(jī)出口斷路器，變壓器低壓側(cè)斷路器，母聯(lián)斷路器等能按各自回路額定電流來(lái)選擇，不因短路電流過(guò)大而使容量升級(jí)；b)線路電抗器：主要用來(lái)限制電纜饋線回路短路電流；c)分裂電抗器。2）采用低壓分裂繞組變壓器。當(dāng)發(fā)電機(jī)容量越大時(shí)，采用低壓分裂繞組變壓器組成擴(kuò)大單元接線以限制短路電流。3）采用不同的主接線形式和運(yùn)行方式。4-10為什么分裂電抗器具有正常運(yùn)行時(shí)電抗小，而斷路時(shí)電抗大的特點(diǎn)？答：分裂電抗器在正常運(yùn)行時(shí)兩分支負(fù)荷電流相等，在兩臂中通過(guò)大小相等，方向相反的電流，產(chǎn)生方向

8、相反的磁通，其中有X=X1-Xm=（1-f）X1且f=0.5得X=0.5X1，可見(jiàn)，在正常情況下，分裂電抗器每個(gè)臂的電抗僅為每臂自感電抗的1/4。而當(dāng)某一分支短路時(shí)，12=2(X1+Xm)=2X1(1+f)可見(jiàn)，當(dāng)f=0.5時(shí)，X12=3XL，使分裂電抗器能有效的限制另一臂送來(lái)的短路電流。所以分裂電抗器具有正常運(yùn)行時(shí)電抗小，而短路時(shí)電抗大的特點(diǎn)。4-11畫(huà)出一種單母線分段帶旁路母線的主接線形式，要求分段斷路器兼作旁路斷路器，并根據(jù)此種電氣主接線，說(shuō)明檢修出線斷路器時(shí)的倒閘操作步驟？4-12畫(huà)出一種雙母線帶旁路母線的主接線形式，要求母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器，并根據(jù)此種電氣主接線，說(shuō)明檢修出線斷路

9、器時(shí)的倒閘操作步驟？4-13設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)收集和分析的原始資料有哪些？答：對(duì)原始資料分析：（包括內(nèi)容如下）1）本工程情況發(fā)電廠類(lèi)型（凝汽式火電廠、熱電廠、或者堤壩式、引水式、混合式等水電廠）；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期、遠(yuǎn)景）；單機(jī)容量及臺(tái)數(shù)；最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及可能的運(yùn)行方式等。發(fā)電廠容量的確定是與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃、電力負(fù)荷增長(zhǎng)速度、系統(tǒng)規(guī)模和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及備用容量等因素有關(guān)。發(fā)電廠裝機(jī)容量標(biāo)志著電廠的規(guī)模和在電力系統(tǒng)中的地位與作用。最大單機(jī)容量代表國(guó)家電力工業(yè)和制造工業(yè)水平，在一定程度上反映國(guó)家先進(jìn)程度和人民生活水準(zhǔn)。最大單機(jī)容量的選擇不宜大于系統(tǒng)總?cè)萘康?0，以保證該機(jī)在檢修或事故情況下系統(tǒng)

10、的供電可靠性。我國(guó)目前把 5萬(wàn) kw以下機(jī)組稱(chēng)為小機(jī)組； 5 20萬(wàn) kw稱(chēng)為中型機(jī)組；20萬(wàn)kw以上稱(chēng)為大型機(jī)組。在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)形成中的電力系統(tǒng)，且負(fù)荷增長(zhǎng)較快時(shí)，可優(yōu)先選用較為大型的機(jī)組。發(fā)電廠運(yùn)行方式及年利用小時(shí)數(shù)直接影響著主接線設(shè)計(jì)。a)承擔(dān)基荷為主的發(fā)電廠，設(shè)備利用率高，一般年利用小時(shí)數(shù)在5000h以上；b)承擔(dān)腰荷者，設(shè)備利用小時(shí)數(shù)應(yīng)在 30005000 h；c)承擔(dān)峰荷者，設(shè)備利用小時(shí)數(shù)在 3000h以下。對(duì)于核電廠或單機(jī)容量20萬(wàn)kw以上的火電廠以及徑流式水電廠等應(yīng)優(yōu)先擔(dān)任基荷，相應(yīng)主接線需選用以供電可靠為中心的接線形式。水電廠是電力系統(tǒng)中最靈活的機(jī)動(dòng)能源，啟、停方便，多承擔(dān)系統(tǒng)

11、調(diào)峰、調(diào)相任務(wù)。根據(jù)水能利用及庫(kù)容的狀態(tài)可酌情擔(dān)負(fù)基荷、腰荷和峰荷。因此，其主接線應(yīng)以供電調(diào)度靈活為中心進(jìn)行選擇接線形式。2）電力系統(tǒng)情況 電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（ 510年）；發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。按發(fā)電廠容量大小分類(lèi)，我國(guó)目前把總?cè)萘吭?000MW及以上，單機(jī)容量在200 M W以上的發(fā)電廠稱(chēng)為大型發(fā)電廠；總?cè)萘吭?001000MW，單機(jī)容量在50200MW的發(fā)電廠稱(chēng)為中型發(fā)電廠；總?cè)萘吭?00MW以下，單機(jī)容量在50MW以下者稱(chēng)為小型發(fā)電廠。所建發(fā)電廠的容量與電力系統(tǒng)容量之比，若大于

12、15，則該廠就可認(rèn)為是在系統(tǒng)中處于比較重要地位的電廠。因?yàn)樗难b機(jī)容量已超過(guò)了電力系統(tǒng)的事故備用和檢修備用容量，一旦全廠停電，會(huì)影響系統(tǒng)供電的可靠性。因此，主接線的可靠性也應(yīng)高一些，即應(yīng)選擇可靠性較高的接線形式。主變壓器和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問(wèn)題。它與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、保護(hù)配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連 續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對(duì)通信線路的干擾等。一般我國(guó)對(duì)35 kV電壓以下電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地），又稱(chēng)小電流接地系統(tǒng)；對(duì) 110 kV以上高壓電力系統(tǒng)，皆采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，又稱(chēng)

13、大電流接地系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)都采用非直接接地方式；目前，廣泛采用的是經(jīng)消弧線圈接地方式或經(jīng)接地變壓器（亦稱(chēng)配電變壓器）接地。其二次側(cè)接入高電阻，不僅可以限制單相接地電流，亦可限制系統(tǒng)過(guò)電壓的幅值和陡度，以免引起鐵磁諧振過(guò)電壓。同時(shí)，還為接地保護(hù)提供了 信號(hào)電源，便于檢測(cè)，目前在大型機(jī)組中已普遍采用。此外，有時(shí)為了防止過(guò)電壓，有些 機(jī)組還采取在中性點(diǎn)處加裝避雷器等措施。3）負(fù)荷情況負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí)尚應(yīng)予以辨證地分析。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增 長(zhǎng)速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金；否則，電源不足，就影響其它工業(yè)的發(fā)展。主接線設(shè)計(jì)的質(zhì)量，不僅在于當(dāng)前是合理的，而應(yīng)考慮510年內(nèi)質(zhì)量也應(yīng)是好的。由工程概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)得知，負(fù)荷在一定階段內(nèi)的自然增長(zhǎng)率是按指數(shù)規(guī)律變化的，即： LL0emx （2 - 7） 式中L0初期負(fù)荷（MW）； X 年數(shù)，一般按510年規(guī)劃考慮； m年負(fù)荷增長(zhǎng)率，由概率統(tǒng)計(jì)確定。發(fā)電廠承擔(dān)的負(fù)荷應(yīng)盡可能地使全部機(jī)組安全滿(mǎn)發(fā)，并按系統(tǒng)提出的運(yùn)行方式，在機(jī)組間經(jīng)濟(jì)合理分布負(fù)荷，減少母