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“发电厂电气部分” 问答题1、 什么是变压器的热老化定律？ 答：变压器绕组温度每升高摄氏6度，预期寿命将减少1半。 2、 什么是厂用电动机的自启动，厂用电动机成组自启动有什么不利的影响？答： 厂用电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投 入，此时电动机的惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定运行状态，这一过程称为电动机自启动。 厂用电动机成组自启动，数量多，容量大会引起启动电流大，可能会使厂用母线电压降低，电动机本身发热。 3、 什么是配电装置？配电装置的最小安全净距确定的依据是什么？答： 根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能的装置。 在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时不致使空气间隙击穿。4、在发电厂电气主接线中，为什么发电机母线经常装设母线分段电抗器。 答：为了限制短路电流，使得发电机回路或其它回路选取轻型断路器。 5、 为什么在断路器的断口上并联电容可以起到断口均压的作用？答：高压断路器常采用多断口的结构， 由于断路器中间导电的部分与断路器底座和大地之间存在对地电容，使得每一断口在开断位置的电压分配和开断过程中的电压分配不均匀，影响断路器的灭弧能力，并联均压电容后，只要电容量足够大，两断口上的电压分布就接近相等，从而保证了断路器的灭弧能力。 6、 发电厂或变电所电器设备选择的一般条件是什么，以限流电抗器的选择为例说明。答： 按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。限流电抗器的选择：按额定电压和额定电流选择，（1）将按短路电流限制到一定数值的要求选择电抗百分数 （2）进行正常运行电压损失的校验（3）进行母线残压的校验 热稳定校验 动稳定校验7、 发电厂厂用供电电源有哪几种，分别的作用是什么。答： 厂用工作电源：正常运行时给厂用负荷供电。 厂用备用电源：厂用工作电源检修或事故时给厂用负荷供电。厂用事故保安电源：给事故保安负荷供电 ；厂用启动电源，机组启动给厂用负荷供电。 8、 简要叙述什么是发电机的进相运行，发机进相运行的能力主要受哪些条件限制？ 答：调节电机的励磁电流，在保证发出有功功率不变的的条件下，发电机吸收无功功率的运行方式。 发电机进相运行受静态稳定极限的限制，短路漏磁发热的限制。 9、 画出两台发电机经一台三绕组变压器构成扩大单元接线的电气主接线图，并将其与两台发电机分别接成单元接线进行比较，说明其主要优点。 答： 图略。扩大单元接线的变压器台数和高压侧的断路器数目比单元接线的少，节省占地面积。 10、 为什么在星形星形连接的变压器中通常设有三角形接线的第三绕组可以减小三次谐波分量。答： 由于星形星形连接，三次谐波电流无法流通，主磁通为平顶波，感应的相电动势呈尖顶波，使相电压峰值很大。如果变压器有接成三角形的第三绕组，三角形中将感应一个三次谐波环流，抑制三次谐波电压。 11、试比较分裂电抗器与普通限流电抗器的主要优、缺点。 答：分裂电抗器与普通电抗器相比正常运行时电抗值小，电抗上的电压降小；比普通电抗器多一倍的出线；出线发生短路时，限制短路电流的作用相同。当分裂电抗器两臂负荷不等时，造成两臂电压不平衡，甚至可能过电压。 11人类所认识的的能量形式有哪些？并说明其特点。答：第一 机械能。它包括固体和流体的机械动能和势能、弹性能及表面张力能等。其中动能和势能是人类较早认识的能量。第二 热能。它是由构成物质的原子及分子运动与振动的动能，表现为物体温度的高低。第三 化学能。 化学反应所放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气中最主要的可燃元素。第四 辐射能。它是物质以电磁波形式释放的能量。如太阳能就是辐射能的一种。第五 核能。它是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用释放出的能量。释放巨大核能的核反应有：核裂变和核聚变反应。第六 电能。它是电子运动和积累相关的能量。可以是电池中的化学能转化而来或是通过发电机将机械能转换而来。12 能源分类的方法有哪些？试简述电能的特点及其在国民经济中的地位和作用。答：按获得方法分为一次能源、二次能源；按被利用程度分为常规能源和新能源；按能否再生分为可再生能源和新能源；按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。特点：便于大规模生产和远距离输送，方便转换和易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。电能的应用影响到社会物质生产的各个方面，也广泛渗透的人类生活的每个层面。13 试述火力发电厂的分类，其电力生厂过程及其特点。答：按燃料分：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、余热发电厂；按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂、高压发电厂、超高压发电厂、亚临界压力发电厂、超临界压力发电厂；按原动机分：凝气式发电厂、热电厂；按发电厂总装机容量分：小容量、中容量、大中容量、大容量发电厂；火电厂的生产过程是将煤中的化学能转换为电能的过程，生产过程分三个系统。燃烧系统：燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽。汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，带动汽轮机的转子旋转，将热能转换为机械能。电气系统：由汽轮机转子带动发电机旋转，把机械能转换为电能。14 试述水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点。答：按落差分：堤坝式、坝后式、河床式、引水式、混合式水电厂；按径流分：无调节水电厂、有调节水电厂；日调节水电、年调节水电厂、多年调节水电厂。水电厂特点：综合利用水能资源，发电成本低、效率高、运行灵活，对环境无污染，投资大，工期长，水电的建设和生产受河流地形、水量及气象条件影响，发电量不均衡，还可能破坏自然生态平衡。15抽水蓄能电厂在电力系统中的作用。答：在电力系统中的作用：调峰、调谷、备用、调频、调相。功能：降低电力系统燃料消耗，提高火电设备利用率，对环境无污染，可用于蓄能。16简述核能发电厂的电能生产过程及其特点。答：核电厂系统由核岛和常规岛组成。特点：（1）压水堆核电厂的反应堆只能一次装料，在堆芯换新料的初期，过剩反应性很大，出采用控制棒外，还需要在冷却剂中加入硼酸，来调节反应堆的反应速度，这样一次系统和辅助系统、控制系统增加复杂性；（2）核燃料发生裂变产生能量的同事也反射瞬发中子和瞬发射线，给电厂的运行和维修带来一定的困难；（2）核电厂在生产过程中会产生气态、液态和固态的反射性物质，对这些废物必须遵守核安全规定进行安全处理。17 那些设备属于一次设备？那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、分配和使用电能的电能的设备，如发电机、变压器等称为一次设备。把对一次系统和设备的运行状态进行测量、控制、监视、保护的设备称为二次设备，如仪用互感器、测量表计、自动装置、继电保护和自动装置。其主要功能是启停机组、切换设备和线路、调整负荷、监视主要设备的运行状态，故障处理等。18 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。答：特点：1.发电机与主变压器采用发电机-变压器单元接线；2.在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供厂用电。3.在发电机出口侧通过熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。4.在发电机出口侧和中性点侧装有4组电流互感器。5.发电机中性点接有中性点接地变压器。6.高压厂用变压器高压侧，装有电流互感器4组。主要功能：电流互感器用于变换电流；电压互感器：将高压变换为低压供各种设备和仪表用；高压熔断器：短路保护；中性点接地变压器：限制电容电流。19简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。答：特点：1.发电机与主变压器采用发电机-变压器单元接线；2.主变压器采用三个单相双绕组变压器，高压侧接成星形，低压侧接成三角形；3. 在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供厂用电。4. 在发电机出口侧通过熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。5. 在发电机出口侧和中性点侧每相装有4只电流互感器；6. 发电机中性点接有中性点接地变压器。7.高压厂用变压器高压侧，每相装有套管式电流互感器3只。主要功能：电流互感器用于变换电流；电压互感器：将高压变换为低压供各种设备和仪表用；高压熔断器：短路保护；中性点接地变压器：限制电容电流。20 影响输电电压等级发展的因素有哪些？答：1.长距离输送电能；2.大功率输送电能；3.节省基建投资和运行费用；3.电力系统互联。21 简述交流500kV变电站电气主接线形式及其特点答：目前，我国500kV变电站一般采用双母线四分段带专用旁路母线和2/3接线。两种接线的特点：可靠性高，运行方便，检修出线断路器不会停电。尤其是2/3接线，任意元件检修不会停电，甚至在两组母线同时故障，功率仍能送出去，隔离开关只作隔离用。22 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。这些热量在短路时间内不容易散出，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。23 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？ 答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡 流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，这些损耗将转变为热量使电气设备的温度升高， 载流导体的发热包括长期发热和短时发热，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。 发热对绝缘的影响：(1) 绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度与使用的温度有关； (2)发热对导体接触部分的影响 温度过高 表面氧化 电阻增大 I R 恶性循环。(3) 发热对机械强度的影响 温度达到某一值 退火 机械强度 设备变形。24 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。为了提高载流量，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。25 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）已知的导体初始温度w；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h 值。 26 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3-15所示曲线是根据容量为 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，会产生误差。这时，最好采用其它方法。27 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？ 答：用实用计算法中的电流是短路稳态电流，而等值时间法计算的电流是次暂态电流。28 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。29三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。30 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，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。31 大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？答：大电流母线采用分相封闭母线是由于： 1）运行可靠性高，因母线置于外壳内，能防止相间短路，且外壳多点接地，可保障人体接触时的安全。2）短路时母线相间电动力大大降低，由于外壳涡流的屏蔽作用， 使壳内的磁场减弱，对减小短路时的电动力有明显的效果；3）壳外磁场也因外壳电流的屏蔽作用而减弱，可较好改善母线附近的钢构发热；4）安装的维护工作量小。32 怎样才能减少大电流母线附近钢构的发热？答：减小大电流母线附近的钢构发热的措施： 1）加大钢构和导体间的距离，使磁场强度减弱，因而可降低涡流和磁滞损耗； 2）断开钢构回路，并加装绝缘垫，消除环流； 3）采用电磁屏蔽； 4）采用分相封闭母线。 33 设发电机容量为 10 万 kW，发电机回路最大持续工作电流 Imax=6791A，最大负 荷利用小时数 Tmax = 5200h，三相导体水平布置，相间距离 a = 0.70m，发电机出线上短路 时间 tk = 0.2s，短路电流 I = 36.0kA，Itk/2 = 28.0kA，Itk = 24.0kA，周围环境温度+35。 试选择发电机引出导线。 34 对电气主接线的基本要求是什么？答：可靠性、灵活性和经济性。其中保证电气主接线的可靠性是最基本的要求。灵活性：操作、调度、扩建方便；经济性包括节省一次投资，占地小、电能损耗小。35 隔离开关与断路器的主要区别何在？在运行中，对他们的操作程序应遵循哪些重要原则？答：断路器带开合电路的专用灭弧装置，可以开断和闭合负荷电流和短路电流，所以用作接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置，只能用作设备停运后隔离带电部分，为防止隔离开关误操作，在断路器与隔离开关之间应加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙。36 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？检修出线断路器是如何操作？答：主母线主要用来汇集和分配电能，旁路母线用于配电装置检修断路器是不对相应的线路停电。设置旁路断路器提高了供电的可靠性，而以母联断路器或分段断路器兼作旁路断路器的接线可以减少设备，节省投资。当出线断路器需要检修时，先合上旁路断路器，检查旁路母线是否完好，如果有故障，旁路断路器在合上后会自动断开，不能使用旁路母线，如果旁路母线完好，合上出线的旁路隔离开关，断开出线断路器，再断开两侧的隔离开关，用旁路断路器代替断路器工作，就可以对断路器进行检修。37 发电机-变压器单元接线中，在发电机和双绕组变压器之间通常不装设断路器，有和利弊？答：避免由于额定电流或短路电流过大，使得在选择出口断路器时，受到制造条件或价格过高等原因造成困难。但是变压器或厂用变压器故障时，除了跳变压器高压侧断路器外，还需要跳发电机磁场开关，若磁场开关拒跳，则会出现严重的后果，而当发电机定子绕组发生故障时，若变压器高压侧失灵跳闸，则造成发电机和主变严重损坏，并且发电机一旦故障跳闸，机组将面临厂用电中断的危险。38 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比，各有何特点？一台半断一台半断路器的交叉布置比不交叉布置路器接线的交叉布置有何意义？答：一台半断路器接线的可靠性和灵活性很高，检修母线不不要对隔离开关进行大量的倒闸操作，调度和扩建也方便，但接线复杂费用高，双母带旁路中，用旁路母线代替检修中的回路断路器，该回路不停电。适用出线回路数多，有需要经常检修断路器的中小型电厂，但其占地大，费用高。一台半断路器接线的交叉布置具有运行可靠性更高，可以减少特殊运行方式下事故扩大。39 选择主变压器是应考虑哪些因素？其容量、台数、型式等应根据哪些原则来选择？答：影响主变压器选择的主要因素：容量、台数、型式。其中单元接线时变压器的容量应按发电机容量扣除厂用电后，留有10%裕都来考虑。有发电机母线的主变容量：（发电机容量-厂用负荷-发电机母线最小负荷）*70%，考虑可靠性，所接变压器一般不少于2台。 变电站主变容量按5-10年的规划负荷来确定。主变型式根据（1）相数，300MW及以下和330kV系统。一般选三相变压器；600MW和500kV电力系统一般选单相变压器。（2）绕组数与机构，最大机组容量125MW及以下的发电厂多选用三绕组变压器；200MW以上的发电厂采用发电机双绕组变压器单元接线。110kV以上的发电厂采用直接接地系统，选三绕组变压器时可选用自耦变压器。40电气主接线中通常采用哪些方法限制短路电流？答：限制短路电流的方法：（1）在6-10kV配电装置中加装限流电抗器；（2）采用低压分裂绕组变压器；（3）采用短路电流小的主接线方式和运行方式。41 为什么分裂电感器具有正常运行时电压小，而一臂短路时电抗大，能取得限流作用强的效果。答：分裂电抗器正常工作时两臂通过相同的负荷电流，产生方向相反的磁通，x=x1-xm=(1-f)x1，f=0.5，x=0.5x1，可见在正常情况下每臂的电抗为自感抗的1/4，当某一分支短路时，两臂流过电流产生相同的磁通，x12=2(x1+xm)=2x1 (1+f)=3 x1，使分裂电抗能有效限制另一臂送来的短路电流。所以分裂电抗器具有正常运行时电抗小，而短路时电抗大。42 什么叫厂用电和厂用电率？答：发电机在启动、运行、停运、检修等过程中，有大量由电动机拖动的设备，这些电动机以及全厂的运行、操作、实验、检修、照明都属于厂用负荷，总的耗电量称作厂用电。厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数叫厂用电率。43 厂用电负荷分为哪几类？为什么要进行分类？答：答：按照其用电设备在生产中的作用和突然中断供电对所造成的危害程度，按其重要性可分为四类：（1）一类负荷：凡是短时停电会造成主辅设备损坏，危机人生安全，主机停运以及影响大量出力的厂用设备。（2）二类负荷：允许短时停电，恢复供电后不至造成生产紊乱的设备；（3）三类负荷：较长时间停电不会直接影响生产，仅仅造成生产的不方便的厂用负荷。（4）事故保安负荷；（5）不间断供电负荷。44 对厂用电接线有哪些基本要求？答：对厂用电接线的基本要求有：（1）各机组厂用电独立；（2）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动条件下的供电要求，尽可能使操作简单、方便，启动电源投入快速。（3）充分考虑电厂分期建设，连续施工过程中常用的系统的供电方式，要便于过渡。（4）200MW及以上的机组应设置足够容量的交流事故保安电源。45 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有：（1）厂用电接线应保证对常用负荷连续可靠供电；（2）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；（3）机炉电按单元供电；（4）在设计厂用电时还应对厂用电的电压等级，中性点接线方式，厂用电源及其引接及厂用电接线进行分析和论证。 厂用电电压等级的确定应根据发动机的额定电压、厂用电动机的电压和厂用电、供电网络等因素，经过技术经济比较后确定。46 在大容量发电厂中，要设启动电源和事故保安电源，如何实现？答：（1）从发动机电么些压的不同分段上，通