发电厂电气部分-学习指南

发电厂电气部分-学习指南 一、填空题 1.导体正常最高允许温度一般不超过 70 ，提高导体长期允许电 流的方法有 减小 导体电阻， 增大 导体换散面积，以及 提高 导体 的换热系数。 2.线路电抗器主要用来限制 馈线 支路的短路电流，加装出线电抗 器不仅能够 限制短路电流 ，而且可以维持 母线上较高的剩余电压 3.发电厂厂用电源包括 工作电源 和 备用电源 ，对单机容量在 200MW 以上的发电厂，还应考虑设置 启动电源 和 事故保安电源 。 4.选择电器设备的一般条件是按 正常工作 ，并按 短路状态校验 。 5.当验算裸导体及 110KV 以下电缆短路热稳定时，一般采用 主 保护动 作时间；验算电器和 110KV 以上充油电缆热稳定时，一般采用 后备 保护动 作时间。 6.电流互感器的电流误差为 ，相位误差为 210(%)iiKIf ，并规定当-I 2 超前 21180IIi。旋 转 的 二 次 电 流 相 位 -与 一 次 电 流 向 量 之 间 的 夹 角 I1时，相位差为正值，影响电流互感器误差的运行参数有 一次电流 、 二次 负荷阻抗及功率因数 、 二次绕组开路 。 7.扩散去游离的三种形式是由 浓度扩散 、 温度扩散 、 高速冷气吹 弧 。 8.断路器开断电路时，熄弧条件为 ， 介质强度 恢复电压大于 ()drUtt 系统电源恢复电压。 9.决定发电机容许运行范围的四个条件是 原动机输出功率极限 ; 发 电机的额定兆伏安数 ； 发电机的磁场和励磁机的最大励磁电流 ； 进相运行时的稳定度 。 10.发电机额定工作状态的特征是有功负荷、电压、功率因数、频率及冷却介质 温度都是额定值。 11.判断变压器绝缘老化程度的两个指标是电气强度和机械强度。 12.断路器开断电容电流产生过电压，主要由于电弧电流过零后，电容上存在系 统电源恢复电压以及断路器介质强度恢复较慢而发生重燃，它两种因素结合所 致。 13.断路器手动跳闸的标志是 就地跳闸操作时绿灯 GN1 变亮 、远方跳闸操作时 绿灯 GN2 变亮；自动跳闸的标志是_绿灯 GN1 变亮、绿灯 GN2 变亮。 14.电压互感器的误差与运行参数二次负载、功率因数和 一次电压有关。 15.导体短时发热的特点是：发热时间很短，发出的热量_来不及向周围介质散 布，因此基本上是一个_绝热过程_。即导体产生的热量全部用于使导体温度升 高。 二、简答题 1.什么是厂用电动机的自起动?为什么要进行自起动校验? 厂用电系统中运行的电动机，当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性。若电动机失去电 压以后，不与电源断开，在很短时间（一般在 0.5-1.5s）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，电动机惰性尚未结束，又自动启 动恢复到稳定运行状态，这一过程称为电动机的自启动。 若参加自启动的电动机的数量多、容量大时，启动电流过大，可能会使厂 用母线及厂用电系统电压下降，甚至引起电动机本身发热，这些数值如果超过 允许指标，将危及厂用系统的稳定运行和电动机的安全与寿命，因此必须进行 电动机自启动校验。 2.三相三柱式 TV 为何不能测相对地电压? 当系统发生单项接地时，在互感器的三相中将有零序电流通过，所产生 零序磁通 ，因大小相等、相位相同，只能通过气隙和铁外壳形AOBCO、 、 成闭合磁路，由于磁阻很大，故零序电流比正常励磁电流大许多倍，致使互感 器绕组过热甚至损坏。 3.什么是配电装置的空间最小安全净距?影响它的因素有哪些? 对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分 对接地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下， 无论在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙击穿。 影响因素有：电极的形状、冲击电压波形、过电压及其保护水平、环境条 件以及绝缘配合。 4.试简述交流电弧产生和发展的物理过程。 电弧的产生和维持是触头间中性质点（分子和原子）被游离的结果，游离 就是中性质点转化为带电质点，从电弧形成过程来看，游离过程主要有以下四 种形式：（1）强电场发射。阴极表面的电子被电场力拉出而形成触头空间的自 由电子。 （2）热电子发射。随着温度的升高，金属内部的电子会跑出金属表面， 形成热电子发射。 （3）碰撞游离。弧隙中的电子在电场作用下，向阳极方向运 动，不断地与其它粒子碰撞，使束缚在原子核周围的电子释放出来，形成自由 电子和正离子。 （4）热游离。电弧产生之后，弧隙的温度很高，气体的不规则 热运动速度增加，具有足够动能的中性质点互相碰撞时，游离出电子和正离子。 电弧中发生游离的同时，还进行着使带电质点减少的去游离过程，去游离 主要形式为复合和扩散。 （1）复合去游离。复合是指正离子和负离子互相吸引， 结合在一起，电荷互相中和的过程。 （2）扩散去游离。扩散是指带电质点从电 弧内部逸出而进入周围介质中的现象。 游离和去游离是电弧燃烧中的两个相反过程，游离过程使弧道中带电离子 增加，有助于电弧燃烧；去游离过程能使弧道中带电离子减少，有利于电弧熄 灭。 5.什么是变压器的等值老化原则? 等值老化原则就是使变压器在一定时间间隔 T 内绝缘老化或所损耗的寿命等于 一常数。 6.什么是电流互感器的准确级和额定容量? 电流互感器准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值 时的最大电流误差。 电流互感器的额定容量 SN2系指电流互感器在额定二次电流 IN2和额定二次 电阻 ZN2下运行时，二次绕组输出的容量，S N2= I2N2ZN2 。 7.什么是弱电“一对一”选控? 每一条线路用一个选择按钮（或选择开关）来代替常用的控制开关，仅在 全厂（或一组）中，设置一个公用的控制开关。进行选控时，先操作选择按钮 （或选择开关） ，使被控对象的控制回路接通，再转动公用的控制开关，即可发 出“分” 、 “合”命令。选择按钮（或选择开关）可布置在控制屏台上的主接线 模拟图上。这样的控制方式，只用一个控制开关去控制若干对象，可达到减少 设备的目的。 8.什么是近阳极效应? 在 t=0 电流过零瞬间，介质强度突然出现升高的现象，称为近阴极效应。 这是因为在电弧过零之前，弧隙充满着电子和正离子，当电流过零后，弧隙的 电极极性发生改变，弧隙中的电子立即向新阳极运动，而比电子质量大一千多 倍的正离子则基本未动，从而形成弧隙间电子与正离子运动不平衡，便在新阴 极附近呈现正电荷离子层。 9.运行频率不同于额定值时，对发电机有哪些不良影响? 运行频率比额定值高时，发电机的转速升高，转子承受的离心力增大，可 能使转子某些部件损坏，因此频率增高主要是受转子机械强度的限制。同时， 频率增高，转速增加，通风摩擦损耗也要增大，虽然在一定电压下，磁通可以 小些，铁耗也有可能有所降低，但总的来说，此时发电机的效率是下降的。 运行频率比额定值低时，也有很多不同不利影响。例如频率降低，转速下 降，使两端风扇鼓进的风量降低，其后果使发电机的冷却条件变坏，各部分温 度升高。频率降低，为了维持额定电压不变，就得增加磁通，如同电压增高时 的情况一样，由于漏磁增加会产生局部过热。频率降低还可能使汽轮机叶片损 坏，厂用电动机也可能由于频率下降，使厂用机械出力受到严重影响。 10.变压器的正常过负荷能力和事故过负荷能力确定的原则各是什么? 变压器的正常过负荷能力，就是不以牺牲变压器正常预期寿命为原则而制 定的。 当系统发生事故时，保证不间断供电是首要任务，变压器绝缘老化加速是次要 的，所有事故过负荷和正常过负荷不同，它是以牺牲变压器寿命为代价的。 11.自耦变压器典型的联合运行方式有哪两种?其最大传输功率分虽受到什么限 制? 自耦变压器有两种运行方式：即自耦运行方式（只有高-中压侧有交换功率） 和联合运行方式（除高-中压侧有交换功率外，高-低压侧或中-低压侧也有交换 功率） 。自耦运行方式比较简单，只要高-中压侧之间的交换功率不超过自耦变 压器的额定容量即可满足运行要求。联合运行方式则比较复杂，因为自耦变压 器中串联绕组、公共绕组和第三绕组的容量都不相同，各绕组上的电流又随运 行方式而改变，所以在设计选择自耦变压器容量时，必须知道各个绕组的负荷， 尤其要知道绕组上的最大负荷。在运行时也必须知道绕组间的负荷分布，以便 确定该种运行方式是否容许，同时也可计算在各种运行方式下绕组上的功率损 耗和能量损耗。 三、画图说明题 画 P-Q 图，并说明发电机安全运行极限如何确定? P-Q 图 以 A 为圆心，AC 长度为半径和以 O 为圆心，OC 长度为半径分别画圆弧。根据上 述容许运行范围的条件，在两个圆弧范围以内才容许运行。由图可知，在两个 圆弧交点运行时，定子和转子电流同时达到容许值。 角增大，由于转子电流 的限制，相量端点只能在 CB 弧线上移动，此时定子电流未得到充分利用； 角减小，由于定子容许电流的限制，相量端点只能在 CD 弧线上移动，转子绕组 未能充分利用。过 D 点后，cos 继续增高，由于原动机额定出力的限制，运 行范围不能超过 RD 直线（图中 AE 长度代表额定输出功率 PN） 。当功率因数 cos 0，转入进相运行时，E q和 U 之间的夹角 不断增大，此时，发电机有功功 率的输出受到静态稳定的限制，垂直线 OR 是理论上静态稳定运行边界，此时， =90 。 。 四、操作题 图示接线，按单母分段运行，现欲不停电检修 QF1，应如何操作? 合上 QFC、QS4、QS8 断开 QS3、QS7 断开 QFC 合上 QSP3、QFC，若 QFC 不跳闸，则说明旁路母线 PM 是完好的。 断开 QFC 合上 QSP1、QFC（避免在万一在倒闸的过程中，QF1 事故跳闸，QSP1 带负 荷合闸的危险） 断开 QF1、QS2 合上 QS3、QS7 断开 QS4、QS8、QFC 五、论述题 什么是热稳定?如何进行母线热稳定校验? 所谓热稳定就是导体中通过电流产生热量后其温升不超过允许值。 在校验导体热稳定时，若计及集肤效应系数 KS的影响，可得由热稳定决定 的导体最小截面为： min/()/ksfiksSQAC 式中， -热稳定系数， ， 值与导体材料及工作温度有关。所选CfiC 截面应大于等于 。min 六、说明题 简述对断路器控制回路的一般要求，并说明在灯光监视的控制回路是通过 哪些元件来实现的。 断路器控制回路的一般要求： （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或跳闸，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。 灯光监视的控制回路有三大部件：控制元件、中间放大元件和操动机构。 七、论述题 什么是电动力稳定?写出进行单条矩形母线动稳定校验的步骤。 电动力稳定：在短路时，导体中通过很大的短路电流，导体会遭受巨大的 电动力作用，导体的机械强度足以使其不发生变形。 单条矩形母线动稳定校验的步骤： 在电动力的作用下，导体所受的最大弯矩 M 为2/10NphflmA（ ） 式中， -单位长度导体上所受相间电动力（N/m）phf -导体支柱绝缘子间的跨距（m）l 当跨距数等于 2 时，导体所受最大弯矩为 2/8NphMflmA（ ） 导体最大相间计算应力 （Pa）2/10phphWfl 式中，W-导体对垂直于作用力方向轴的截面系数。 按上式求出的导体应力不应超过导体材料允许应力 ，即al()phalP 设计中常根据材料最大允许应力来确定绝缘子间最大允许跨距，可得max10/()alphlWfm 八、画图说明题 做相量图，并根据相量图说明发电机在调节无功时，各个参数如何变化，以及 在调节中应注意的问题。 相量图 时，Q=0.当有功负荷 P 增大，功角 增大，因此在 Q=0 时，cosfqUIE 励磁电流也越大。 当 时,发电机处于过励状态,向系统输出无功,此时,功角值sfqI 显得相当小.若励磁电