发电厂电气部分(部分课后答案+总结)

答：发电厂类型：火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂以及风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂、潮汐发电厂等；

变电所类型：枢纽变电所、、区域变电所、中间变电所、终端变电所

2.哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是什么？

 答：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。它们包括以下设备：

 （1）. 生产和转换电能的设备——发电机、电动机、变压器等

 接通或断开电路的开关电器——断路器、隔离开关、负荷开关、接触器、熔断器

 、故障电流和防御过电压的保护电器——电抗器、避雷器

 、载流导体——裸导体、电缆

 、互感器——电流互感器、电压互感器

 、无功补偿设备——并联电容器、串联电容器、并联电抗器

 、接地装置——地网

 对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和起保护作用的设备称为二次设备。它们包括以下设备：

1、测量表计——电压表、电流表、频率表、功率表、电能表

2、继电保护、自动装置及远动装置

3、直流电源设备——直流发电机组、蓄电池组、整流装置

4、操作电器、信号设备及控制电缆

3. 研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？

答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。

4. 短时发热允许温度和长期发热允许温度分别是多少，为什么不相同？

答：长期发热温度一般不超过70，短期发热温度铝为200，铜为300

 长期发热：指正常工作电流引起的发热；短时发热：指短路电流引起的发热

5. 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？

答：是根据导体的稳定温升确定的。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。

6.为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？

答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。

计算方法如下：

1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；

2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；

3）由Ah再从曲线上查得θh值。

7.等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？

答：等值时间法由于计算简单，并有一定精度，目前仍得到广泛应用。但是曲线所示是根据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期分量衰减曲线的平均值制作的，用于更大容量的发电机，势必产生误差。这时，最好采用其它方法。

8. 三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。

答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。

9. 导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？

答：动态应力系数β为动态应力与静态应力的比值，导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力，对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系统数β，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。

10.隔离开关与断路器的区别何在？对它们的操作程序应遵循哪些重要原则？

答：断路器具有专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通和切断电路的控制电器。而隔离开关没有灭弧装置，其开合电流极小，只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。

11. 主母线和旁路母线各起什么作用？设置专用旁路断路器和以母联断路器或者分段断路器兼作旁路断路器，各有什么特点？检修出线断路器时，如何操作？ 

答：主母线主要用来汇集电能和分配电能。旁路母线主要用与配电装置检修短路器时不致中断回路而设计的。设置旁路短路器极大的提高了可靠性。而分段短路器兼旁路短路器的连接和母联短路器兼旁路断路器的接线，可以减少设备，节省投资。当出线和短路器需要检修时，先合上旁路短路器，检查旁路母线是否完好，如果旁路母线有故障，旁路断路器在合上后会自动断开，就不能使用旁路母线。如果旁路母线完好，旁路断路器在合上就不会断开，先合上出线的旁路隔离开关，然后断开出线的断路器，再断开两侧的隔离开关，有旁路短路器代替断路器工作，便可对短路器进行检修。

12. 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比，各有何利弊？一台半断路器接线中的交叉布置有何意义？

答：一台半断路器接线，运行的可靠性和灵活性很高，在检修母线时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调试和扩建也方便。但是其接线费用太高，只适用与超高电压线路中。双母线带旁路母线中，用旁路母线替代检修中的回路断路器工作，使该回路不停电，适用于有多回出线又经常需要检修的中小型电厂中，但因其备用容量太大，耗资多，所以旁路设备在逐渐取消。一台半断路器接线中的交叉布置比非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故扩大。

13. 电气主接线中为什么要断路电流？通常采用哪些方法？

答：短路电流要比额定电流大的多，有可能超过电器设备的承载能力，将电气设备烧毁，因此，必须短路电流，其中短路电流的方法有：

1）在发电厂和变电所的6~10kV配电装置中，加装限流电抗器短路电流。a)在母线分段处设置母线电抗器，目的是发电机出口断路器，变压器低压侧断路器，母联断路器等能按各自回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级；b)线路电抗器：主要用来电缆馈线回路短路电流；c)电抗器。

2）采用低压绕组变压器。当发电机容量越大时，采用低压绕组变压器组成扩大单元接线以短路电流。

3）采用不同的主接线形式和运行方式。

14. 为什么电抗器具有正常运行时电抗小，而断路时电抗大的特点？

答：电抗器在正常运行时两分支负荷电流相等，在两臂中通过大小相等，方向相反的电流，产生方向相反的磁通，其中有X=X1-Xm=（1-f）X1且f=0.5得X=0.5X1，可见，在正常情况下，电抗器每个臂的电抗仅为每臂自感电抗的1/4。而当某一分支短路时，Ｘ12=2(X1+Xm)=2X1(1+f)可见，当f=0.5时，X12=3XL，使电抗器能有效的另一臂送来的短路电流。所以电抗器具有正常运行时电抗小，而短路时电抗大的特点。

15.桥形接线的形式和画法？

 答：有内桥接线和外桥接线两种

  1、内桥接线 、外桥接线

16．什么叫厂用电和厂用电率？

答：发电机在启动，运转、停止，检修过程中，有大量电动机手动机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤，碎煤，除尘及水处理的正常运行。这些电动机及全厂的运行，操作，实验，检修，照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电耗量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。

17. 厂用电负荷分为哪几类？为什么要进行分类？

答：厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，按其重要性可分为四类：

⑴ I类厂用负荷：凡是属于短时停电会造成主辅设备损坏，危及人身安全，主机停用及影响大量出力的厂用设备；

⑵ II类厂用负荷：允许短时断电，恢复供电后，不致造成生产紊乱的常用设备；

⑶ III类厂用负荷：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产不方便的厂用负荷；

18. 厂用电接线的设计原则是什么？对厂用电压等级的确定和厂用电源引接的依据是什么？

答：厂用电的设计原则主要是：

⑴ 厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运行。

⑵ 接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。

⑶ 厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电。

⑷ 设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。

⑸ 在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。

厂用电的电压等级是根据发电机的额定电压，厂用电动机的电压和厂用电，供电网络等因素，相互配合，经技术经济比较后确定的。

18. 火电厂厂用电接线为什么要按锅炉分段？为提高厂用电系统供电可靠性，通常都采用那些措施？

答：为了保证厂用供电的连续性，使发电厂安全满发，并满足运行安全可靠灵活方便。所以采用按炉分段原则。为提高厂用电工作的可靠性，高压厂用变压器和启动备用变压器采用带负荷高压变压器，以保证厂用电安全，经济的运行。

19. 何谓厂用电动机的自启动？为什么要进行电动机自启动校验？如果厂用变压器的容量小于自启动电动机总容量时，应如何解决？

答：厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内，厂用电源恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行还未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机自启动。分为：⑴失压自启动；⑵空载自启动；⑶带负荷自启动。若参加自启动的电动机数目多，容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此，必须进行电动机自启动校验。若不能满足自启动条件，应采用以下措施：

⑴ 参加自启动的电动机数量。

⑵ 机械负载转矩为定值的重要设备的电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不应参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置，即当厂用母线电压低于临界值时，把该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。

⑶对重要的厂用机械设备，应选用具有较高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机与其配套。

⑷在不得已的情况下，或增大厂用变压器容量，或结合短路电流问题一起考虑进适当减小厂用变压器的阻抗值。

20.已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA,Uk(%) = 8，要求同时自启动电动机容量为11400kW，电动机启动平均电流倍数为5，cosφ = 0.8，η = 0.90。试校验该备用变压器容量能否满足自启动要求。

 答：

21.厂用工作电源和备用电源是什么？引线方式是什么？画出高压厂用工作电源的引接方式（至少两种）

答： 发电厂的厂用工作电源是保证正常运行的基本电源。

 引线方式：高压厂用工作电源从发电机回路的引接方式与主接线形式有密切联系。当住接线具有发电机电压母线时，则高压厂用工作电源一般直接从母线上引接，当发电机和主变压器为单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接

 厂用备用电源用于工作电源因事故或检修而失电时替代工作电源，起后背作用。

引线方式：1、从发电机电压母线的不同分段上通过厂用备用变压器引接

 、从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下能够获得足够的电源容量

 、从与电力系统联系紧密、供电最可靠的一级电压母线引接

 、当技术经济合理时课由外部电网引接专用线路，经过变压器取得的备用电源

 高压厂用工作电源的引接方式示意图

1、从发电机电压母线上引接             2、从主变压器低压侧引接

22．厂用电的基本接线形式有哪些？

 答：1. 发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式通常采用单母线接线形式；

2. 火电厂一般都采用“按炉分段”的接线原则：

即将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干段（可靠性高：故障范围在一机一炉；调度灵活；运行、检修方便）；

3. 对大容量锅炉（大于400t/h），每台锅炉可由两段母线供电；

23.什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它们与那些因素有关？

 答：弧隙介质强度恢复过程是指在电弧电流过零后，弧隙的绝缘能力在经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程，以耐受电压Ud（t）表示。

 弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压将从不大的熄弧电压逐渐恢复到电源电压的过程，以恢复电压Ur（t）表示。

 介质强度过程主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定。

 电压恢复过程主要取决于系统电路的参数

24.交流灭弧的条件和方法是什么？

 答：交流电弧的熄灭条件：Ud（t）>Ur（t），即介质强度恢复过程大于电压恢复过程。

 灭弧的方法：1、利用灭弧介质

 、采用特殊金属材料做灭弧触头

 、利用气体或油吹动电弧

 、采用多断口熄弧

 、提高断路器出头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降；同时，是电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带点质点向周围介质中扩散和离子复合。

25.电气设备选择的一般条件是什么？

  答：电气设备的最高允许电压为设备额定电压的1.1~1.15倍

额定电流  ：IN≥Imax。

1、IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。

2、Imax 为电气设备所在回路的最大持续工作电流。不同回路的计算方法不同，如：

（1）、发电机、调相机和变压器回路， Imax =1.05IGN；

（2）、母联断路器回路的 Imax 一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax ；

（3）、母线分段电抗器的 Imax 应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%~80%。

环境条件对设备选择的影响

当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超过一般电气设备规定的使用条件时，应采取措施。

26. 影响电磁式电流互感器的误差的主要因素是什么？

 答：电流互感器的电流误差fi及相位差δi决定于互感器铁心及二次绕组的结构，同时又与互感器的运行状态有关。

27. 电磁式电流互感器的二次绕组为什么不能开路？

 答：二次绕组开路时，电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，I2=0，励磁磁动势由为数甚小的I0N1骤增为I1N1，铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平顶波，因此二次绕组将在磁通过零时感应产生很高的顶尖电动势，危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于磁感应强度骤增，还会引起铁心和绕组过热。此外，在铁心中会产生剩磁，使互感器准确级下降.

28. 影响电磁式电压互感器的误差的主要因素是什么？

 答：1、互感器一二次绕组的电阻和感抗

2、激磁电流I0

 、二次负荷电流I2

4、二次负荷的功率因数COSΦ2

29.为什么三相三柱式电压互感器不能测中性点不接地系统相对地电压？

         答：为避免电网单相接地时，因零序磁通的磁阻过大，只是过大的零序电流烧坏电压互感器，则电压互感器的一次侧三相中性点不允许接地，不能测量相对低电压，故很少采用。

30.防止电容式电压互感器过电压在结构上采取了哪些措施？

         答：由于电容式电压互感器是由电容和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路、断开等冲击瞬变作用时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生次谐波铁磁谐振过电压。为了抑制谐振的产生常在电容式电压互感器二次侧接入阻尼器D，阻尼器D具有一个电感和一个电容并联，一只阻尼电阻被安插在这个偶极振子中。

31. 为减小电容式电压互感器测量误差，在结构上采取了哪些措施？

         答：为获得理想电压源以减少负荷误差，串入非线性补偿电感线圈L。同时，为抗干扰，减少互感器开口三角形绕组的不平衡电压，提高零序保护装置的灵敏度，增设高频阻断线圈L’。 实际上，由于电容器有损耗、电抗器有电阻，使内阻不可能为零，因此负荷变化时，还会有误差产生。减小分压器的输出电流，可减小误差，故将测量仪表(Z2L)经中间变压器TV升压后与分压器连接。

32.电压互感器在电气主接线中的配置原则是什么？

     答：母线。除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。旁路母线上是否装设电压互感器要根据出线同期方式而定。

            线路。35 kV 及以上输电线路，当对端有电源时，装有一台单相电压互感器，用于监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸。

            发电机。1、一般装 2~3 组电压互感器。

2、一组供自动调节励磁装置，采用三只单相、双绕组互感器。

3、另一组供测量仪表、同期和保护装置使用，采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器。 

4、 当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。

5、大、中型发电机中性点常接有单相电压互感器，用于 100% 定子接地保护。

             变压器。变压器低压侧有时为了满足同期或继电保护的要求，设有一组电压互感器。

33.试述最小安全净距的定义及其分类。

          答：最小安全净距是指在这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内、外过电压时，都不致使空气间隙被击穿。

34. A值的定义（A1、A2）是什么？

          答：A1——带电部分至接地部分之间的最小电气净距；

              A2——不同相的带电导体之间的最小电气净距。

35.什么是动合触点和动断触点？试画出它们的图形。

     答：

              1、动合触点     2、动断触点

36断路器控制回路应满足哪些基本要求？试以灯光监视的控制回路为例，分析它是如何满足这些要求的。

       答：断路器的控制回路必须完整、可靠，因此应满足下面一些要求：

1)断路器的合闸和跳闸回路是按短时通电来设计的，操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以免烧坏线圈

2)断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸和跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸

3)控制回路应具有反映断路器位置状态的信号

4)具有防止断路器多次合、跳闸的“防跳”装置

5)对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视

6)对于采用气压、液压和弹簧操作的断路器，应有对压力是否正常、弹簧是否拉紧到位的监视回路和动作闭锁回路

37.什么叫断路器的“跳跃”？在控制回路中，防止“跳跃”的措施是什么？

         答：因断路器合闸时，如遇永久性故障，继电保护使其跳闸，此时，如果控制开关未复归或自动装置触点被卡住，将引起断路器再次合闸继又跳闸，即出现“跳跃”现象，容易损坏断路器。因此，断路器应装设“电气防跳”或“机械防跳”装置。

         如何实现防跳：35KV及以上的断路器常采用“电气防跳”。当合闸过程中，如遇永久性故障，因而保护出口继电器触点KCO闭合，断路器跳闸，并启动防跳继电器的电流线圈KCFI，使触点KCF1-2闭合。若控制开关SA手柄未复归或其触点被卡住，以及自动投入装置的触点K1被卡住时，由于防跳继电器的触点KCF1-2已经闭合，只是防跳继电器的电压线圈KCFV带电，从而触点3-4断开，能避免合闸接触器KM再次被触发，也就防止了断路器发生“跳跃”。

38.控制回路中通电的瞬时性是如何实现的？

     答：控制回路中通电的瞬时性是通过断路器的两幅辅助触点实现的。