發(fā)電廠電氣部分-第三版-習(xí)題參考答案

第一章電力系統(tǒng)概述1．何謂電力系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及電力網(wǎng)?答：電力系統(tǒng)是指由發(fā)電機(jī)、輸配電線路、變配電所以及各種用戶用電設(shè)備連接起來(lái)所構(gòu)成的有機(jī)整體。動(dòng)力系統(tǒng)由電力系統(tǒng)再加上發(fā)電廠的動(dòng)力部分(火電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、熱力管網(wǎng)等；水電廠的水庫(kù)、水輪機(jī)、壓力管道等)構(gòu)成。電力網(wǎng)指在電力系統(tǒng)中，由各種不同電壓等級(jí)的電力線路和變配電所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。2．聯(lián)合成電力系統(tǒng)并不斷擴(kuò)大有什么優(yōu)越性?答：聯(lián)合成電力系統(tǒng)并不斷擴(kuò)大的優(yōu)越性有：(1)提高供電的可靠性；(2)減少系統(tǒng)中總備用容量的比重；(3)減少總用電負(fù)荷的峰值；(4)可以安裝高效率的大容量機(jī)組；(5)可以水火互濟(jì)節(jié)約能源改善電網(wǎng)調(diào)節(jié)性能；(6)可以提高電能質(zhì)量。3．何謂電力系統(tǒng)額定電壓?我國(guó)電網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓有哪些等級(jí)?答：額定電壓指某一受電器(電動(dòng)機(jī)、電燈等)、發(fā)電機(jī)和變壓器等在正常運(yùn)行時(shí)具有最大經(jīng)濟(jì)效益的電3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、154kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV。4．電能的質(zhì)量指標(biāo)有哪幾項(xiàng)?簡(jiǎn)要說(shuō)明其內(nèi)容。答：電能的質(zhì)量指標(biāo)主要是頻率、電壓和波形三項(xiàng)?！?.2Hz，對(duì)中小電力系統(tǒng)，頻率的允許范圍是50Hz±0.5Hz。(2)我國(guó)規(guī)定用戶處的電壓容許變化范圍是：1)由35kV及以上電壓供電的用戶：±5％；2)由10kV及以下電壓供電的高壓用戶和低壓電力3)低壓照明用戶：-10％~+5％。(3)波形：電力系統(tǒng)供電電壓或電流的標(biāo)準(zhǔn)波形是5．電力系統(tǒng)中性點(diǎn)有哪幾種運(yùn)行方式?各有什么優(yōu)缺點(diǎn)?我國(guó)大體上用怎樣的電壓等級(jí)范圍?答：(1)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有中性點(diǎn)不接地、直接接地、經(jīng)電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式。其中經(jīng)電阻接地又分經(jīng)高電阻接地、經(jīng)中電阻接地和經(jīng)低電阻接地三種。中性點(diǎn)直接接地、經(jīng)中電阻接地和經(jīng)低電阻接地稱為大接地電流系統(tǒng)；中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高電阻接地稱為小接地電流系統(tǒng)。(2)各運(yùn)行方式的優(yōu)缺點(diǎn)小接地電流系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，三相間線電壓仍保持對(duì)稱和大小不變，對(duì)電力用戶的繼續(xù)供電并無(wú)影響。缺點(diǎn)：兩個(gè)非故障相的對(duì)地電壓升高至V3倍，所以在中性點(diǎn)不接地的電力網(wǎng)中，各種設(shè)備的對(duì)地絕緣應(yīng)按線電壓設(shè)計(jì)，才能承受在一相接地時(shí)，非故障相對(duì)地電壓的升高影響。在中性點(diǎn)不接地的電力網(wǎng)中，一相接地時(shí)接地點(diǎn)的接地電流等于正常時(shí)相對(duì)地電容電流的三倍，經(jīng)消弧線圈接地的電力網(wǎng)中，可以大大減小一相接地時(shí)接地點(diǎn)的接地電流，但欠補(bǔ)償時(shí)容易發(fā)生振蕩，引起內(nèi)過(guò)電壓。大接地電流系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟拥貢r(shí)，非故障相對(duì)地電壓保持不變，各種設(shè)備的對(duì)地絕緣按相電壓設(shè)計(jì)即可。缺點(diǎn)：可靠性較低，發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障的送電線路被切斷，因而使用戶的供電中斷。經(jīng)電阻接地運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)：使接地電容電流向阻性發(fā)展，避免系統(tǒng)振蕩引起過(guò)電壓。缺點(diǎn)：高電阻接地不適用于故障電容電流大于4~5A的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用范圍較小。低電阻接地接地時(shí)則接地電流較大。(3)目前我國(guó)所用的電壓等級(jí)范圍1)對(duì)于6~l0kV系統(tǒng)，主要由電纜線路組成的電網(wǎng)，在電容電流超過(guò)7A時(shí)，采用電阻接地。在電容電流低于7A，或由架空線組成的電網(wǎng)，則采用不接地的運(yùn)行方式；2)6~20kV發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)回路，中性點(diǎn)可采用不接地、經(jīng)消弧線圈接地或高電阻接地方式(即經(jīng)過(guò)二次側(cè)接電阻的接地變壓器接地)；3)35kV系統(tǒng)，一般均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式；4)110kV及以上系統(tǒng)，一般均采用中性點(diǎn)直接接地的方式。在一些多雷山區(qū)，為了提高供電的可靠性，有的110kV系統(tǒng)中性點(diǎn)也采用經(jīng)消弧線圈接地的方式；5)1kV以下系統(tǒng)，中性點(diǎn)采用不接地的方式運(yùn)行。380/220V三相四線制電網(wǎng)的中性點(diǎn)，是為了適應(yīng)受電器取得相電壓的需要而直接接地。6．如何計(jì)算系統(tǒng)單相接地時(shí)的電容電流?如何選擇消弧線圈容量?答：(1)線路一相接地電容電流可近似地用下列公式估計(jì)：1)對(duì)于架空電網(wǎng)IC=(2.7~3.3)U0-0×10-3(A)式中的系數(shù)，沒有架空地線時(shí)取2.7，有架空地線時(shí)取3.3。對(duì)于同桿架設(shè)的雙回路，電容電流為單回路的1.3~1.6倍。2)對(duì)于電纜電網(wǎng)C0-0I=0.1C0-0式中U0-0——電網(wǎng)線電壓(kV)；l——有直接電連接的這一電壓級(jí)電網(wǎng)送電線路的長(zhǎng)度(km)。(2)消弧線圈容量的選擇選擇消弧線圈的容量，應(yīng)考慮電網(wǎng)五年左右的發(fā)展規(guī)劃，并按過(guò)補(bǔ)償方式考慮，其容量按下式計(jì)算C0C0 (kVA)式中IC——電網(wǎng)一相接地電容電流(A)；U0——電網(wǎng)相電壓(kV)。7．電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定是一種什么狀況?穩(wěn)定問(wèn)題分為哪幾類?答：(1)電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生自發(fā)性振蕩，或者各機(jī)組間產(chǎn)生劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以至于系統(tǒng)的頻率和電壓大幅度變化，不能保證對(duì)負(fù)荷的正常供電，造成大量用戶停電。(2)電力系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題是指當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后能否繼續(xù)保持各發(fā)電機(jī)之間同步運(yùn)行的問(wèn)題。根據(jù)系統(tǒng)受到擾動(dòng)的大小及運(yùn)行參數(shù)變化特性的不同，通常將系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題分為三大類，即靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在運(yùn)行中受到微小擾動(dòng)(如短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng))后，能夠自動(dòng)恢復(fù)到原有運(yùn)行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在運(yùn)行中受到大的擾動(dòng)(如切除機(jī)組、線路或發(fā)生短路等)后，經(jīng)歷一個(gè)短暫的暫態(tài)過(guò)程，從原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)在運(yùn)行中受到大擾動(dòng)后，保持各發(fā)電機(jī)在較長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中不失步，由衰減的同步振蕩過(guò)程過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。第二章短路電流的計(jì)算1．何謂短路？引起短路的主要原因是什么？發(fā)生短路后可能有什么后果？答：(1)電力系統(tǒng)短路指電力系統(tǒng)中相與相之間或相與地之間(中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng))通過(guò)電弧或其它較小阻抗而形成的一種非正常連接。(2)發(fā)生短路的原因1)電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞。如大氣過(guò)電壓，操作過(guò)電壓，絕緣老化，機(jī)械性損傷，設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行維護(hù)不良；2)意外事件引起的短路。如輸電線路斷線、倒桿、雷擊等；3)人為事故。如帶負(fù)荷拉開或合上隔離開關(guān)、帶地線合閘、將掛地線設(shè)備投入運(yùn)行等；4)異物跨接導(dǎo)體。如鳥獸跨接、樹枝跨接等。(3)電力系統(tǒng)短路后的后果1)短路點(diǎn)電弧可能燒壞設(shè)備，甚至引起火災(zāi)；2)短路電流產(chǎn)生大量的熱量，引起溫度升高，甚至?xí)p壞絕緣；3)短路電流在導(dǎo)體中產(chǎn)生的電動(dòng)力，可能使導(dǎo)體發(fā)生變形，甚至損壞；4)系統(tǒng)電壓大幅下降影響用戶的供電，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；5)短路電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)會(huì)干擾通訊線路，甚至危及設(shè)備和人身安全。2．何謂次暫態(tài)短路電流、沖擊短路電流、短路全電流最大有效值及穩(wěn)態(tài)短路電流？計(jì)算這些電流的用途是什么？答：(1)在第一個(gè)周期內(nèi)周期分量的有限值稱為次暫態(tài)短路電流，是校驗(yàn)斷路器開斷能力(2)短路電流在短路后半個(gè)周期(t=0.01s)時(shí)，瞬時(shí)值達(dá)到最大，該最大值稱為沖擊短路電流，是校驗(yàn)電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定能力的依據(jù)；(3)出現(xiàn)在沖擊短路電流ish處的周期分量有效值和非周期分量的均方根值稱為短路全電流最大有效值，故障切斷時(shí)間小于0.1s時(shí)，檢驗(yàn)斷路器的開斷能力；(4)短路后，非周期分量衰減完，暫態(tài)過(guò)程結(jié)束，就進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的短路電流稱為穩(wěn)態(tài)短路電流，是短路后計(jì)算殘壓的依據(jù)。3．用標(biāo)么值對(duì)元件電抗和短路電流計(jì)算有什么好處?如何將任意基準(zhǔn)下元件電抗的標(biāo)么值換算成選定基準(zhǔn)下元件電抗的標(biāo)么值?答：(1)用標(biāo)么值對(duì)元件電抗和短路電流計(jì)算的好處有：1)用標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只要選定的基準(zhǔn)容量相同，基準(zhǔn)電壓按規(guī)定的平均額定電壓選取，按電抗所在電壓級(jí)計(jì)算所求得的標(biāo)么值，可適用于其他電壓級(jí)；2)相間電壓的標(biāo)么值與相電壓的標(biāo)么值相等；3)三相功率的標(biāo)么值與單相功率的標(biāo)么值相等；4)三相電路的歐姆定律公式I*=U*/X*，功率方程式S*=U*·I*與單相電路相同；5)當(dāng)電壓標(biāo)么值U*=1時(shí)，功率的標(biāo)么值等于電流的標(biāo)么值，等于電抗標(biāo)么值的倒數(shù)，即S*=I*=1/X*(2)任意基準(zhǔn)下元件電抗的標(biāo)么值換算成選定基準(zhǔn)下元件電抗標(biāo)么值的方法：設(shè)XN、UN、SN分別是額定參數(shù)下的標(biāo)么值，換算成選定基準(zhǔn)下元件電抗標(biāo)么值可按公式XU2SX==X.N.dd*XN*SU2dNd計(jì)算，當(dāng)UN與Ud相等時(shí)，可按公式：SX=X.dd*N*SN計(jì)算。其它基準(zhǔn)下元件電抗的標(biāo)么值換算一樣。4．何謂無(wú)限大容量電源?無(wú)限大容量電源供電的短路暫態(tài)過(guò)程有什么特點(diǎn)?如何計(jì)算無(wú)限大容量電源供電的短路電流?答：(1)無(wú)限大容量電源理論上是指系統(tǒng)容量S→∞，系統(tǒng)電抗Xs→0,其出口分界母線的電壓在短路時(shí)能保持不變。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，某容量很小的支路(該支路中各元件的容量較系統(tǒng)容量小得多，其阻抗比系統(tǒng)阻抗大很多)發(fā)生短路時(shí)，引起系統(tǒng)母線電壓的變化很小。在分析及計(jì)算時(shí)，為了方便認(rèn)為該電源是一內(nèi)部阻抗ZG=0(xG=0，rG=0)，系統(tǒng)母線電壓為恒定的電源，稱這種電源為無(wú)限大容量電源。(2)無(wú)限大容量電源供電的短路暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn)是周期短路電流的幅值始終維持不變。(3)無(wú)限大容量電源供電的短路電流的計(jì)算方法：1)作出計(jì)算電路圖；2)作出對(duì)各短路點(diǎn)的等值電路圖；3)對(duì)等值電路圖進(jìn)行化簡(jiǎn)，求出短路回路總電抗X*；4)進(jìn)行短路電流的計(jì)算。周期短路電流標(biāo)么值的計(jì)算公式：1I=IP*X*周期短路電流有效值的有名值等于其標(biāo)么值乘以電流基準(zhǔn)值，公式為Ip=Ip*·Id=Id/X*對(duì)無(wú)限大容量電源，穩(wěn)態(tài)短路電流等于周期短路電流。非周期短路電流inp按指數(shù)曲線衰減Ip其中Ksh為短路電流沖擊系數(shù)，對(duì)無(wú)限大容量電源Ksh=1.8。5．如何用運(yùn)算曲線計(jì)算發(fā)電機(jī)供電的任意時(shí)刻三相短路電流周期分量的有效值?答：用運(yùn)算曲線計(jì)算發(fā)電機(jī)供電的任意時(shí)刻三相短路電流周期分量的有效值的方法：(1)求短路回路總電抗的計(jì)算電抗Xca；1)作出計(jì)算電路圖；2)根據(jù)計(jì)算電路圖作出等值電路圖；3)化簡(jiǎn)等值電路圖；4)確定短路回路總電抗X或X*；5)按下列公式求出計(jì)算電抗SSavd(2)查所需周期短路電流有效值的標(biāo)么值Ipt*1)按電源性質(zhì)及求得的計(jì)算電抗Xca*選擇運(yùn)算曲線；2)次暫態(tài)短路電流I的標(biāo)么值I*，查t=0時(shí)曲線；3)穩(wěn)態(tài)短路電流I的標(biāo)么值I*，查t=4時(shí)曲線；4)需要其它時(shí)刻短路電流Ipt*時(shí)，查t時(shí)的曲線。若所查時(shí)刻t，沒有曲線可采用插值法對(duì)于Xca*>3時(shí)，按無(wú)限大系統(tǒng)計(jì)算。并計(jì)算未故障母線I段上的殘壓。(提示：I段母線的殘壓即I段母線對(duì)短路點(diǎn)的電壓)0.1450.52510.36350.1450.525 910110.37250.3280.7 圖2-8-2等值電路化簡(jiǎn)(一)圖2-8-3等值電路化簡(jiǎn)(二)圖2-8-4等值電路化簡(jiǎn)(三)(1)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)1)畫等值電路圖，各電抗按順序編號(hào)，如圖2-8-1。2)電抗2、3并聯(lián)電抗合并為7號(hào)電抗，電抗5、6串聯(lián)電抗合并為8號(hào)電抗，如圖2-8-2。4)電抗9、10串聯(lián)電抗合并為11號(hào)電抗，如圖2-8-4。(2)參數(shù)計(jì)算1)各元件參數(shù)：電抗器：X6=(Xdk%/100)·(UN/V3IN)·(Sd/Uav2)=(6/100)×(6/1.5V3)×(100/6.32)=0.3492)電抗2、3并聯(lián)電抗合并X7=(X2·X3)/(X2+X3)=0.145/2=0.07258563)電抗1、7串聯(lián)電抗合并X=X8563)電抗1、7串聯(lián)電抗合并X=X+X=0.3+0.0725=0.3725917X10=(X4·X8)/(X4+X8)=(0.525×0.874)/(0.525+0.874)=0.3284)電抗9、10串聯(lián)電抗合并X=X(3)計(jì)算短路電流計(jì)算電抗Xca=X11=0.7查t=0.2曲線，得I*0.2=1.32查t=4曲線，得I*4=1.72基準(zhǔn)電流Id=Sd/(V3Ud)=100/(115×V3)=0.502kA每回輸電線路的ish=1.8V2I”=1.8V2×0.377=0.958kA每回輸電線路的I0.2=I0.2”·Id/2=1.32×0.502/2=0.331kA(4)計(jì)算未故障母線I段上的殘壓未故障母線I段上的穩(wěn)態(tài)電流標(biāo)么值：II*=(X10/X8)I*4=(0.328/0.874)×1.72=0.64599K(3)未故障母線I段上的殘壓標(biāo)么值：Ure*=II*·X6=0.645×0.349=0.225未故障母線I段上的殘壓有名值：Ure=Ure*·Ud=0.225×6.3=1.418kV9．如圖2-43所示的電力系統(tǒng)，計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí)短路處和每個(gè)電源供給短路點(diǎn)的I”。6K(3)17K(3)19K(3)等值電路化簡(jiǎn)(一)圖2-9-3等值電路化簡(jiǎn)(二)K(3)圖2-9-4等值電路化簡(jiǎn)(三)圖2-9-5等值電路化簡(jiǎn)(四)(1)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)1)畫等值電路圖，各電抗按順序編號(hào)，如圖2-9-1。9102)電抗4、5并聯(lián)電抗合并為X，電抗2、3串聯(lián)電抗合并為X，如圖91014154)電抗1、9、11串聯(lián)電抗合并為X，電抗10、12串聯(lián)電抗合并為X，如圖1415(2)參數(shù)計(jì)算1)各元件參數(shù)：v2)電抗4、5并聯(lián)電抗合并X9=(X4·X5)/(X4+X5)=0.302/2=0.1511023XXX10233)三角形星形，X=XX76=0.0910.121=0.038XXX76678XX0910.076X=68==0.024678X=78==0.032678141911電抗10、12串聯(lián)電抗合并X=X+X=0.453+0.024=0.4774)電抗1141911電抗10、12串聯(lián)電抗合并X=X+X=0.453+0.024=0.4772X0.477X0.349(3)求計(jì)算電抗水電廠對(duì)k點(diǎn)轉(zhuǎn)移電抗為X17，火電廠對(duì)k點(diǎn)轉(zhuǎn)移電抗為X18，則，水電廠對(duì)k點(diǎn)計(jì)算電抗為Xca=X17(SG/Sd)=0.404×(250/100)=1.01火電廠對(duì)k點(diǎn)計(jì)算電抗為Xca=X18(SG/Sd)=0.553×(45/100)=0.249(4)計(jì)算次暫態(tài)短路電流I”NMNMK K 426M9N1)水電廠對(duì)k點(diǎn)次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值I*”：根據(jù)Xca=1.01，查t=0時(shí)曲線，得I*”=1.062)火電廠對(duì)k點(diǎn)次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值I*”：根據(jù)Xca=0.553，查t=0時(shí)曲線，得I*”=1.8810．如圖2-44所示的電力系統(tǒng)，計(jì)算K點(diǎn)三相短路時(shí)短路點(diǎn)的I”、ish、I∞。MK圖2-10-2等值電路化簡(jiǎn)(一)圖2-10-3等值電路化簡(jiǎn)(二)MK圖2-10-4等值電路化簡(jiǎn)(三)圖2-10-5等值電路化簡(jiǎn)(四)(1)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)1)畫等值電路圖，各電抗按順序編號(hào)，如圖2-10-1。122)電抗1、4串聯(lián)電抗合并為X，電抗2、5串聯(lián)電抗合并為X，電抗3、123)電抗6、9并聯(lián)電抗合并為X，電抗123)電抗6、9并聯(lián)電抗合并為X，電抗12、13并聯(lián)電抗合并為X，電抗7、10并聯(lián)電1511、14串聯(lián)電抗合并為X17，如圖2-10-4。(2)參數(shù)計(jì)算1)各元件參數(shù)：XXSN將錯(cuò)就錯(cuò))SNXX7=(Uk2%/100)(Sd/SN)=(-0.25/100)(100/60)=-0.004=X102)電抗1、4串聯(lián)電抗合并X11=X1+X4=0.364+0.175=0.5393)電抗6、9并聯(lián)電抗合并X14=(X6·X9)/(X6+X9)=0.179/2=0.089抗合并X15=(X12·X13)/(X12+X13)=0.468/2=0.234電抗7、10并聯(lián)電抗合并X16=(X7·X10)/(X7+X10)=-0.004/2=-0.0024)電抗11、14串聯(lián)電抗合并X17=X11+X14=0.539+0.089=0.628X0.234X0.628(3)求計(jì)算電抗GkXcaXSGSd55/100)=0.342(4)求K點(diǎn)三相短路時(shí)短路點(diǎn)的I”、ish、I∞水電廠G1對(duì)k點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)么值I∞*：根據(jù)Xca=0.342，查t=4時(shí)曲線，得I∞*=2.82AA2)水電廠G2、G3對(duì)k點(diǎn)次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值I*”：根據(jù)Xca=0.254，查t=0時(shí)曲線，得**水電廠G2、G3對(duì)k點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)么值I∞*：根據(jù)Xca=0.254，查t=4時(shí)曲線，得I∞3)k點(diǎn)次暫態(tài)短路電流有名值I”=0.900+2.407=3.307kAk點(diǎn)沖擊短路電流ish=V2KshI”，變壓器后短路時(shí)Ksh=1.85，則，ishVkA∞k點(diǎn)穩(wěn)態(tài)短路電流有名值I=0.778+1.744=2.522kA∞11．如圖2-45所示電力系統(tǒng)，已知K短路時(shí)短路點(diǎn)的I”＝2.51kA，求K點(diǎn)三相短路時(shí)短121112KK22K(1)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)1)畫等值電路圖，各電抗按順序編號(hào)，如圖2-11-1。32)電抗1、2串聯(lián)電抗合并為X，如圖2-11-2。3(2)參數(shù)計(jì)算1)各元件參數(shù)：系統(tǒng)及雙回路線電抗X：N3122)電抗1、2串聯(lián)電抗合并X=X3122(3)K點(diǎn)三相短路時(shí)短路點(diǎn)的I”2K2點(diǎn)三相短路時(shí)短路點(diǎn)的I*”=1/2.75AK2點(diǎn)三相短路時(shí)短路點(diǎn)的I”=27.5/2.75=10kA第三章導(dǎo)體的發(fā)熱、電動(dòng)力效應(yīng)1．引起導(dǎo)體和電器發(fā)熱的原因是什么?答：引起導(dǎo)體和電器發(fā)熱的原因是：(1)電阻損耗：由電阻引起，是損耗的主要形式；(2)磁滯損耗：由交變磁場(chǎng)的作用引起，針對(duì)鐵磁材料零配件；(3)渦流損耗：由交變磁場(chǎng)的作用引起，磁性或非磁性導(dǎo)電材料零配件均有；(4)介質(zhì)損耗：由強(qiáng)電場(chǎng)的作用引起，針對(duì)絕緣材料。2．導(dǎo)體和電器的發(fā)熱有哪兩種類型?各有什么特點(diǎn)?對(duì)導(dǎo)體和電器的工作可能造成什么影響?答：(1)導(dǎo)體和電器的發(fā)熱類型有：1)長(zhǎng)期發(fā)熱狀態(tài)。正常時(shí)，導(dǎo)體長(zhǎng)期流過(guò)工作電流引起的發(fā)熱；特點(diǎn)：工作電流和發(fā)熱是持續(xù)的，溫度升高到某一值時(shí)，發(fā)熱與散熱將達(dá)到平衡。2)短時(shí)發(fā)熱狀態(tài)。短路時(shí)，導(dǎo)體短時(shí)間流過(guò)短路電流引起的發(fā)熱。特點(diǎn)：①導(dǎo)體中流過(guò)短路電流數(shù)值大，但持續(xù)的時(shí)間很短，一般為零點(diǎn)幾秒到幾秒鐘(斷路器全開斷時(shí)間)。②導(dǎo)體的溫度在短時(shí)間內(nèi)上升很快，短路電流產(chǎn)生的熱量幾乎來(lái)不及向周圍散熱，可以看作絕熱過(guò)程。③導(dǎo)體溫度變化很大，導(dǎo)體電阻值R、導(dǎo)體的比熱容C不能看作常數(shù)，而是溫度的函數(shù)。(2)對(duì)導(dǎo)體和電器的工作可能造成的影響：①使導(dǎo)體材料的機(jī)械強(qiáng)度顯著下降；②破壞接觸連接部分的工作；③顯著降低導(dǎo)體絕緣材料的絕緣強(qiáng)度。3．為什么要規(guī)定導(dǎo)體和電器的發(fā)熱允許溫度?長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度和短時(shí)發(fā)熱允許溫度是如何具體規(guī)定的?答：(1)規(guī)定導(dǎo)體和電器的發(fā)熱允許溫度的原因：導(dǎo)體和電器的溫度超過(guò)發(fā)熱允許溫度將引起很多不良后果。1)降低機(jī)械強(qiáng)度。導(dǎo)體的溫度超過(guò)一定允許值后，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體材料退火，使機(jī)械強(qiáng)度顯著下降。在短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下將引起導(dǎo)體變形，甚至使導(dǎo)體結(jié)構(gòu)損壞。如鋁和銅在溫度分別超過(guò)100℃和150℃后，其抗拉強(qiáng)度急劇下降。2)影響接觸電阻。觸頭和連接部位由于溫度過(guò)高，表面會(huì)強(qiáng)烈氧化并產(chǎn)生一層電阻率很高的氧化層薄膜，從而使接觸電阻增加，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步升高，形成惡性循環(huán)，直至燒紅、松動(dòng)甚至熔化。3)降低絕緣強(qiáng)度。溫度超過(guò)允許值時(shí)，絕緣材料將加速老化，喪失原有的機(jī)械性能和絕緣性能，甚至引起絕緣擊穿、直至燒毀。(2)長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度和短時(shí)發(fā)熱允許溫度的具體規(guī)定。1)長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度的具體規(guī)定。采用螺栓連接時(shí)，電器設(shè)備正常工作溫度不應(yīng)超過(guò)70℃。計(jì)及太陽(yáng)輻射影響時(shí)，鋼芯鋁鉸線及管形導(dǎo)體，按不超過(guò)80℃考慮。導(dǎo)體的接觸面處采用搪錫處理具有可靠的過(guò)渡覆蓋層時(shí)，可按不超過(guò)85℃考慮。2)短時(shí)發(fā)熱允許溫度的具體規(guī)定。硬鋁及鋁錳合金不超過(guò)200℃，硬銅不超過(guò)300℃。4．導(dǎo)體和電器正常發(fā)熱計(jì)算的目的是什么?滿足怎樣的條件可保證它們?cè)谡＿\(yùn)行時(shí)的發(fā)熱溫度不超過(guò)允許值?答：(1)導(dǎo)體和電器正常發(fā)熱計(jì)算的目的：根據(jù)電器及導(dǎo)體的工作和發(fā)熱狀況，計(jì)算可能達(dá)到的最高工作溫度，選擇合適的額定電流。(2)保證在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)熱溫度不超過(guò)允許值的條件是：額定電流小于允許載流量。5．導(dǎo)體和電器短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的是什么?滿足怎樣的條件可使它們?cè)诙搪窌r(shí)保證是熱穩(wěn)定的?答：(1)導(dǎo)體和電器短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的：校驗(yàn)短路時(shí)發(fā)熱的穩(wěn)定。(2)在短路時(shí)，保證是熱穩(wěn)定的條件是：當(dāng)短路過(guò)程結(jié)束時(shí)的溫度9k不大于導(dǎo)體材料短時(shí)發(fā)熱的最高允許溫度9al，即kalkal則認(rèn)為該導(dǎo)體在此短路條件下是熱穩(wěn)定的。minCfk或者，導(dǎo)體短時(shí)熱穩(wěn)定條件是：截面大于最小截面S=1minCfk (Q---短路電流熱效應(yīng)值)k電器的短時(shí)熱穩(wěn)定條件是：QI2tkt (I——t秒內(nèi)允許通過(guò)的短時(shí)熱電流(或短時(shí)耐受電流)。)t6．如何計(jì)算短路電流周期分量和非周期分量的熱效應(yīng)?答：短路電流周期分量的熱效應(yīng)的計(jì)算：答：短路電流周期分量的熱效應(yīng)的計(jì)算：Q=k[(I,)2+10I2+I2]p120.5tt短路電流非周期分量的熱效應(yīng)的計(jì)算：Q=T(I,)2npa7．導(dǎo)體的允許載流量是如何確定的?有哪些措施能提高導(dǎo)體的允許載流量?alRR答：導(dǎo)體的允許載流量：I=aATal=aA(9al90alRR (9---長(zhǎng)期發(fā)熱最高允許溫度；T----允許溫升；9----導(dǎo)體或電器實(shí)際溫度)alal0為了提高導(dǎo)體的載流能力，可采取以下措施：(1)導(dǎo)體材料宜采用電阻率小的材料，如鋁、鋁合金、銅等；(2)提高導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度9al；如鋁導(dǎo)體接頭螺栓連接時(shí)9al為70℃，改為超聲搪錫方法則可提高到85℃；(3)提高導(dǎo)體的散熱能力。導(dǎo)體的散熱能力與導(dǎo)體的形狀、布置方式及散熱方式有關(guān)。1)導(dǎo)體形狀：散熱表面積大為好。在相同截面積的條件下，扁矩形截面的周長(zhǎng)大，故導(dǎo)體截面形狀宜采用扁矩形或槽形，以獲得較大的散熱表面積。2)布置方式：使散熱效果最佳。矩形截面導(dǎo)體豎放比平放散熱效果好；兩半槽組成的槽形截面，立縫置于鉛垂面比水平面的散熱效果好。3)散熱方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。傳導(dǎo)：置于液體介質(zhì)中或由液體內(nèi)冷的導(dǎo)體，主要是傳導(dǎo)散熱；對(duì)流：置于室外或采用強(qiáng)制通風(fēng)的導(dǎo)體，主要是對(duì)流散熱；輻射：由溫度高的物體向周圍的自然散熱過(guò)程。置于室內(nèi)空氣中的導(dǎo)體，輻射和對(duì)流是它的主要散熱方式。由于油漆的輻射系數(shù)較大，所以室內(nèi)硬母線都涂上油漆：A相-黃色、B相-綠色、C相-紅色。這樣除了加強(qiáng)散熱，還便于相序的識(shí)別。8．電動(dòng)力對(duì)導(dǎo)體和電器的運(yùn)行有哪些危害?答：正常工作時(shí)，電流不是很大，電動(dòng)力也不大，短路時(shí)電動(dòng)力很大，產(chǎn)生的危害也很大： (1)由于電動(dòng)力作用，電器產(chǎn)生振動(dòng)； (2)載流導(dǎo)體變形，損壞載流部件或損壞絕緣部件 (3)電磁繞組變形，損壞電器設(shè)備，如變壓器繞組。9．三相同平面布置的平行導(dǎo)體短路時(shí)，哪一相受到的電動(dòng)力最大?其數(shù)值應(yīng)如何計(jì)算?答：當(dāng)三相母線安裝于同一平面時(shí)，中間相母線所受的電動(dòng)力最大(約比邊相母線受力大7％)。在三相短路沖擊電流作用下，中間相母線所受的最大電動(dòng)力為FF=0.173Ki2(N)xshaL——兩支持絕緣子之間的一段母線長(zhǎng)度，稱為跨距，m；a——相鄰兩相導(dǎo)體的中心距離，m。10．硬母線的動(dòng)穩(wěn)定條件是什么?若校驗(yàn)時(shí)動(dòng)穩(wěn)定條件不能被滿足，可采取哪些措施加以解決?答：硬母線滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是：al6al6——母線受到的最大相間應(yīng)力。若計(jì)算結(jié)果是6>6al，則必須設(shè)法減小6。辦法是減小絕緣子跨距，令6＝6al，得L=106alW=106alW=7.66Wa(m)maxf0.1731i2ishalaaa——母線相間距離，m；W——母線截面形狀系數(shù)，m3。為避免水平放置的矩形母線因本身重量而過(guò)分彎曲，要求絕緣子跨距不得超過(guò)1.5~2.0m。絕緣子跨距一般等于配電裝置間隔的寬度。11．大電流母線為什么常用全連式分相封閉母線?答：因?yàn)榇箅娏髂妇€常用的全連式分相封閉母線具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)運(yùn)行可靠性高。母線被封裝在里面，避免了外界自然環(huán)境對(duì)母線及其絕緣子的粉塵污染，消除了母線相間短路的可能性。(2)可有效地減小母線及其附近短路時(shí)母線間的電動(dòng)力。外殼與母線形成相當(dāng)于1：1的空心變壓器。由于外殼渦流和環(huán)流磁場(chǎng)對(duì)母線電流磁場(chǎng)的強(qiáng)烈去磁作用，使殼內(nèi)磁場(chǎng)大為減弱，有效地減小了短路時(shí)母線的電動(dòng)力。(3)可顯著地減小母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱。(4)外殼多點(diǎn)接地，可保證人體觸及時(shí)的安全。(5)維護(hù)工作量較小。(6)母線和外殼之間可兼作強(qiáng)迫冷卻介質(zhì)的通道，可大大提高母線的載流量。12．何為母線共振?有何危害?有什么措施保證母線系統(tǒng)不發(fā)生共振?答：(1)母線系統(tǒng)在外力的作用下要發(fā)生變形。當(dāng)撤去外力后，母線系統(tǒng)要經(jīng)歷一個(gè)往復(fù)振動(dòng)過(guò)程，才回到原來(lái)的平衡位置。這種振動(dòng)稱為自由振動(dòng)，其頻率稱為母線系統(tǒng)的固有頻率。若給母線系統(tǒng)一周期性的持續(xù)外力(如三相短路時(shí)的電動(dòng)力)，母線系統(tǒng)將發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)，如果周期性外力的頻率等于母線系統(tǒng)的固有頻率，母線系統(tǒng)將發(fā)生共振現(xiàn)象。(2)母線系統(tǒng)發(fā)生共振時(shí)，振動(dòng)的幅值特別大，可能超過(guò)母線系統(tǒng)的彈性限度，使母線的結(jié)構(gòu)遭到破壞。(3)為了避免母線系統(tǒng)可能發(fā)生的共振現(xiàn)象，可以直接求解不發(fā)生共振的絕緣子最大允許跨距：rL=112i=0.84r只要實(shí)際選用的絕緣子跨距L小于最大允許跨距L13．采取何種措施可減小大電流母線附近的鋼構(gòu)件發(fā)熱?答：減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施有以下幾項(xiàng)：(1)加大與載流導(dǎo)體的距離。當(dāng)然這會(huì)受到許多限制。(2)裝屏蔽環(huán)。在鋼構(gòu)發(fā)熱最嚴(yán)重處(即磁場(chǎng)強(qiáng)度最大處)套上短路環(huán)(鋁或銅環(huán))，利用短路環(huán)中的感應(yīng)電流起去磁作用。(3)斷開鋼構(gòu)的閉合回路，使其內(nèi)不產(chǎn)生環(huán)流。(4)采用非磁性材料代替鋼構(gòu)。(5)采用分相封閉母線。14．配電裝置中的匯流母線為什么不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面?答：針對(duì)配電裝置母線和引下線，以及持續(xù)電流較小、年利用小時(shí)數(shù)較低的其它回路導(dǎo)線按最大長(zhǎng)期工作電流選擇。原因是正常運(yùn)行時(shí)其工作電流達(dá)不到最大長(zhǎng)期工作電流，所以按最大長(zhǎng)期工作電流選擇滿足長(zhǎng)期熱穩(wěn)定條件就可以了。15．按經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇的母線截面，是否還須按最大長(zhǎng)期工作電流校核?答：按經(jīng)濟(jì)電流密度法選擇的母線截面，一般不須按最大長(zhǎng)期工作電流校核。第四章電氣設(shè)備原理與選擇2．概述電弧產(chǎn)生和熄滅的物理過(guò)程?？偨Y(jié)歸納各類斷路器熄弧過(guò)程中采用了哪幾種熄弧答：電弧可以分為形成和維持兩個(gè)階段。電弧的形成依賴于強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射及碰撞游離，電弧的維持主要依賴于熱游離。動(dòng)靜觸頭分離的瞬間，觸頭間距小，電場(chǎng)強(qiáng)度很大。陰極觸頭的電子在被強(qiáng)電場(chǎng)拉出觸頭表面，這種現(xiàn)象叫強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射。電子加速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，與氣體的中性質(zhì)子碰撞，電子動(dòng)能足夠大時(shí)，中性質(zhì)子分離為帶負(fù)電的電子和帶正電的正離子，這種現(xiàn)象叫做碰撞游離。隨著電子增加，觸頭間空間被擊穿，及形成了電弧，產(chǎn)生高溫強(qiáng)化分子熱運(yùn)動(dòng)電子和正離子產(chǎn)量增加，并在電場(chǎng)力作用下反向運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)中自由電子和正離子可能復(fù)合，減少自由電子，叫做去游離過(guò)程。游離和去游離同時(shí)存在，兩者動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，則電弧穩(wěn)定燃燒。如果游離過(guò)程大于去游離過(guò)程，電弧燃燒加??；如果游離過(guò)程小于去游離過(guò)程，則電弧燃燒趨弱，直至熄滅。熄弧的基本方法：1.用液體或氣體吹弧2.利用真空滅弧3.利用特殊介質(zhì)滅弧4.采用多斷口熄弧5.快速拉長(zhǎng)電弧6.用特殊金屬材料作觸頭3．?dāng)嗦菲鞯倪x擇有哪些項(xiàng)目?最重要的是哪項(xiàng)?斷路器的選擇項(xiàng)目包括：1.型式2.額定電壓3.額定電流4.校驗(yàn)開斷能力5.校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定6.校驗(yàn)熱穩(wěn)定4．真空斷路器有什么優(yōu)點(diǎn)?如何使動(dòng)觸頭能夠移動(dòng)而又不破壞滅弧室的高真空?真空斷路器具有觸頭開距短，熄弧快，體積小，重量輕，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)真空滅弧室是斷路器的關(guān)鍵部分，要求具有良好密封性，所有的滅弧零件都裝在一個(gè)玻璃罩內(nèi)，罩的一端是封死的靜觸頭，另外一端動(dòng)觸頭及活動(dòng)導(dǎo)電桿則固定于金屬波紋管的上端。這樣靠波紋管的伸縮即可完成分，合閘動(dòng)作，而又不破壞密封。5．電壓互感器二次側(cè)不允許短路，電流互感器二次側(cè)不允許開路，為什么?如何防止?答：電流互感器正常運(yùn)行時(shí)基本處于短路狀態(tài)，其二次繞組絕對(duì)不允許開路運(yùn)行。否則二次側(cè)電流為零，一次側(cè)電流全部轉(zhuǎn)化為激磁電流，導(dǎo)致鐵芯飽和，其磁通變?yōu)槠巾敳?，則二次繞組中感應(yīng)電勢(shì)很高，二次端子處將出現(xiàn)很高的電壓，危及設(shè)備及人身安全電壓互感器二次側(cè)如果短路將造成電壓互感器電流急劇增大過(guò)負(fù)荷而損壞，并且絕緣擊穿使高壓串至二次側(cè)，影響人身安全和設(shè)備安全。無(wú)論是電流互感器還是電壓互感器都要求二次側(cè)有一點(diǎn)可靠的接地，以防止萬(wàn)一互感器絕緣損壞，高電壓會(huì)竄入二次回路危及二次設(shè)備和人身安全。6．用在大接地電流系統(tǒng)中的電壓互感器附加二次繞組的額定電壓為100V；而用在小接地電流系統(tǒng)中則為100V／3，為什么?開口三角繞組有什么用途?(1)開口三角繞組的作用：用于取得零序電壓。單相接地時(shí)，開口三角形繞組輸出100V。(2)大接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時(shí)，故障相對(duì)地電壓為0，非故障相對(duì)地電壓不變。Ck0ABC于100V，則電壓互感器附加二次繞組的額定電壓為100V。小接地電流系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時(shí)，故障相對(duì)地電壓為0，非故障相對(duì)地電壓升高V3倍。C相接地，則U.=0，開口三角形繞組輸出電壓：0AkBkCC要使輸出等于100V，則電壓互感器附加二次繞組的額定電壓為100/3V。7．為什么互感器所帶負(fù)荷超過(guò)額定容量其準(zhǔn)確度就下降?大而減小，因而使勵(lì)磁電流I0增大，誤差也隨之增大。這也是為什么電流互感器正常工作時(shí)最好接近于短路狀態(tài)的原因。當(dāng)二次側(cè)阻抗超過(guò)其允許值時(shí)，互感器的準(zhǔn)確等級(jí)就降低了很多。8．一臺(tái)電抗器型號(hào)為NKL10-400-5，另一臺(tái)型號(hào)為NKL10-2000-8，哪一臺(tái)電抗器的電抗值大?請(qǐng)計(jì)算出來(lái)。9．為什么發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓母線上的出線要裝電抗器?1.加裝出線電抗器將短路電流限制到輕型開關(guān)能夠可靠開斷的范圍內(nèi)，在經(jīng)濟(jì)上是合理的，否則可能出現(xiàn)價(jià)格昂貴的重型開關(guān)。2.母線分段電抗器也限制了短路電流，使流經(jīng)分段開關(guān)和回流母線的短路電流減少了，對(duì)他們的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定更為有利。3.出現(xiàn)電抗器后短路時(shí)，母線殘壓仍較高，有利于發(fā)電廠廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。10．什么叫限流式熔斷器?其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么樣的?有些熔斷器內(nèi)裝有石英砂，短路時(shí)熔絲融化后深入石英砂狹縫迅速冷卻，使電弧熄滅非常迅速，在短路電流尚未達(dá)到其最大值之前就能熔斷并滅弧，這種熔斷器成為限流式熔斷器合上該出線的旁路隔離開關(guān)合上該出線的旁路隔離開關(guān)QS。(4)斷開欲檢修的斷路器QF1。(5)斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)QS2和QS15．內(nèi)橋接線和外橋接線各有何優(yōu)缺點(diǎn)?水電廠發(fā)電機(jī)承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)，如用橋式接線用哪一種為宜?答：內(nèi)橋：適于當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)會(huì)較多，而變壓器又不需經(jīng)常切換時(shí)的情況。外橋：適于線路較短，且變壓器又因經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求在負(fù)荷小時(shí)需使一臺(tái)主變退出運(yùn)行時(shí)以及當(dāng)系統(tǒng)在本站高壓側(cè)有“穿越功率”時(shí)的情況。內(nèi)、外橋都有以下優(yōu)點(diǎn)：高壓電氣少，布置簡(jiǎn)單，造價(jià)低，經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過(guò)渡成單母線段或雙母線接線。缺點(diǎn)：可靠性不是太高，切