《发电厂电气部分》(含答案版)

1 发电厂电气部分发电厂电气部分 复习复习 第一章 能源和发电 1 火 水 核等发电厂的分类 火 水 核等发电厂的分类 火电厂的分类 1 按燃料分 燃煤发电厂 燃油发电厂 燃气发电厂 余热发电厂 利用垃圾和工 业废料作为燃料的发电厂 2 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 3 按原动机分 凝汽式汽轮发电厂 燃气轮机发电厂 内燃机发电厂 蒸汽 燃气 轮轮机发电厂 4 按输出能源分 凝汽式发电厂 热电厂 5 按发电厂总装机容量的多少分 小容量发电厂 中容量发电厂 大中容量发电厂 大容量发电厂 水力发电厂的分类 1 按集中落差的方式分类 堤坝式水电厂 坝后式 河床式 引水式水电厂 混 合式水电厂 2 按径流调节的程度分类 无调节水电厂 有调节水电厂 根据水库对径流的调节 程度 日调节水电厂 年调节水电厂 多年调节水电厂 核电厂的分类 压水堆核电厂 沸水堆核电厂 2 抽水蓄能电厂的作用 抽水蓄能电厂的作用 调峰 填谷 备用 调频 调相 3 发展联合电力的效益 发展联合电力的效益 1 各系统间电负荷的错峰效益 2 提高供电可靠性 减少系统备用容量 3 有利于安装单机容量较大的机组 4 进行电力系统的经济调度 5 调峰能力互相支援 4 火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 P14 火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程 整个过程 可以分为三个系统 1 燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能 加热锅炉中的水使之 变为蒸汽 称为燃烧系统 2 锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机 冲动汽轮机转子旋转 将热能转变为机械能 称为汽水系统 3 由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转 把机械能变为电能 称为电气系统 能量的转换过程是 燃料的化学能 热能 机械能 电能 5 水力发电厂的基本生产过程 水力发电厂的基本生产过程 2 答 基本生产过程是 从河流较高处或水库内引水 利用水的压力或流速冲动水轮机 旋转 将水能转变成机械能 然后由水轮机带动发电机旋转 将机械能转换成电能 6 轻水堆核电厂的分类 轻水堆核电厂的分类 缺缺生产过程及区别 答 轻水堆核电站可以分为压水堆核电站和沸水堆核电站 第二章 发电 变电和输电的电气部分 1 一次设备 二次设备的概念 一次设备 二次设备的概念 一次设备 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 二次设备 对一次设备和系统的运行状态进行测量 控制 监视和保护的设备 称二 次设备 断路器 隔离开关的区别 断路器具有灭弧装置 正常运行时可接通或断开电路 在 故障情况下 受继电保护的作用 能将电路自动切断 2 断路器 隔离开关的区别 断路器 隔离开关的区别 隔离开关由于没有灭弧装置 不能开断负荷电流或短路电流 安装隔离开关的目的是 在设备停运后 用隔离开关使停运的设备与带电部分可靠地隔离 或起辅助切换操作 3 母线的作用 母线的作用 母线的作用 起汇集和分配电能的作用 4 分相封闭母线的优缺点 分相封闭母线的优缺点 分相封闭母线的优缺点 优点 1 供电可靠性高 2 运行安全 3 由于外壳的屏 蔽作用 母线电动力大大减少 而且基本消除了母线周围钢构件的发热 4 运行维护 工作量少 缺点 1 母线散热条件差 2 外壳上产生损耗 3 金属消耗量增加 5 发电机中性点接地方式及作用 发电机中性点接地方式及作用 发电机中性点接地方式及作用 发电机中性点为高电阻接地方式 用来限制电容电流 发电机中性点为高电阻接地系统 目的是限制发电机电压系统发生弧光接地时长生的 过电压 使之不超过额定电压的 2 6 倍 以保证发电机及其其他设备的绝缘不被击穿 6 影响输电电压等级发展的主要原因 影响输电电压等级发展的主要原因 第三章 常用计算的基本方法和理论 1 发热对电气设备的影响 发热对电气设备的影响 答 P63 使绝缘材料的绝缘性能降低 使金属材料的机械强度下降 使导体接触部分 的接触电阻增加 2 导体发热和散热的主要形式 导体发热和散热的主要形式 答 P64 导体发热的主要形式有对流 辐射和导热三种 散热的主要形式是辐射和对 流形式 3 热稳定概念 热稳定概念 答 当短路时导体的最高温度不超过所规定的导体短时发热允许温度时 认为导体在 3 流过短路电流时具有热稳定性 4 动稳定校验的概念 动稳定校验的概念 答 通过研究短路冲击电流产生电动力的大小和特征 选择适当强度的导体和电气设 备 保证足够的动稳定性 不确定是否为动稳定校验的概念 5 载流导体长期发热和短期发热的特点 载流导体短期发热的计算 载流导体长期发热和短期发热的特点 载流导体短期发热的计算 答 长期发热的特点 其温度变化范围不大 因此电阻 R 比热容 c 及散热系数 a 均 可视为常数 短期发热的特点 1 发热时间短 产生的热量来不及向周围介质散布 可认为在短路电流持续时间内所产生的全部热量都用来升高导体自身的温度 即认为 是一个绝热过程 2 短路时导体温度变化范围很大 它的电阻和比热容不能再视为 常数 而应为温度的函数 载流导体短期发热的计算 看看课本第三章第二节 6 导体的正常最高允许温度 短时最高允许温度 导体的正常最高允许温度 短时最高允许温度 答 为了保证导体可靠地工作 须使其发热温度不得超过一定限值 这个限值叫做最 高允许温度 按照有关规定 导体的正常最高允许温度 一般不超过 70 P63 导体通过短路电流时 短时最高允许温度可高于正常最高允许温度 对硬铝及铝锰合 金可取 200 硬铜可取 300 P64 7 可靠性分析及计算 可靠性分析及计算 第四章 电气主接线以及设计 1 电气主接线定义 主接线基本要求及设计程序 电气主接线定义 主接线基本要求及设计程序 答 电气主接线是由电气设备通过连接线 按其功能要求组成接受和分配电能的电路 成为传输强电流 高电压的网络 故又称为一次接线或电气主系统 基本要求 可靠性 灵活性 经济性 设计程序 1 对原始资料分析 2 主接线方案的拟定与选择 3 短路电流计算和主要电 气选择 4 绘制电气主接线图 5 编制工程概算 2 主接线型式及分类 主接线型式及分类 答 分为有汇流母线和无汇流母线 有汇流母线可概括分为单母线接线和双母线接线 无汇流母线接线主要有桥形接线 角形接线和单元接线 3 单母 分段 单母 分段 双母 分段 及其带旁路接线 一台半断路器接线的主接线图 运 双母 分段 及其带旁路接线 一台半断路器接线的主接线图 运 行方式及其典型的倒闸操作步骤行方式及其典型的倒闸操作步骤 单母接线 P105 图 4 1 单母分段接线 P107 图 4 2 双母接线 P107 图 4 3 双母 分段接线 P107 图 4 4 带旁路接线 P108 109 图 4 5 4 6 4 7 4 8 一台 半断路器接线 P111 图 4 10 运行方式 P111 113 倒闸操作 P105 廖老师的 PPT 4 限制短路电流的措施 限制短路电流的措施 1 装设限流电抗器 2 低压侧分裂绕组变压器 4 3 采用不同的主接线方式和运行方式 5 分裂电抗器限制短路电流的原理 分裂电抗器限制短路电流的原理 正常运行时 两个分支上的电流大小相等 方向相反 产生相反的磁通 每臂上的运 行电抗 X XL Xu 1 f 可见正常时每个臂的工作电抗减少 当分支发生短路时 两臂 的总电抗为 X12 2 1 f XL 可见有效地抑制短路电流 6 变压器类型和容量的选择依据 变压器类型和容量的选择依据 PPT 中得来 内容较多 自己看着办 中得来 内容较多 自己看着办 1 单元接线的主变压器 单元接线的主变压器容量应按照发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后 留有 10 的 裕度来确定 采用扩大单元接线时 应尽可能采用分裂绕组变压器 其容量亦应按单元接线的计算 原则计算出的两台机容量之和来确定 2 具有发电机电压母线接线的主变压器 1 当发电机电压母线上的负荷最小时 应能将发电机剩余的功率送入系统 2 当接入发电机电压母线上的最大一台发电机停用时 能由系统倒送功率供给机压母 线的最大负荷 3 对于装有 2 台及以上的主变压器时 当其中 1 台故障或检修时 其他主变压器应能 输送母线剩余功率传输功率的 70 4 当丰水季节为充分利用水能发电而对本厂发电机出力进行限制时 应能从系统返送 电能满足发电机电压母线的最大负荷 3 连接两种升高电压母线的联络变压器 联络变压器一般只设一台 最多不超过两台 否则会造成布置和引接线的困难 1 容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换 2 容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组容量 以保证最大一台机组故 障或检修时 通过联络变压器满足本侧负荷的要求 同时也可在线路检修或故障时 通过联络变压器将剩余容量送入另一系统 4 变电站主变压器 一般应按 5 10 年规划负荷来选择 根据城市规划 负荷性质 电网结构等综合考虑确 定其容量 第五章 厂用电 1 厂用电源的类型 厂用电率概念 厂用电源的类型 厂用电率概念 发电厂在启动 运转 停役 检修过程中 有大量由电动机拖动的机械设备 用以保 证机组的主要设备的正常运行 这些电动机以及全厂的运行 操作 试验 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 5 厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数 称为厂用电率 2 厂用负荷的分类 厂用电负荷的计算方法 缺 厂用负荷的分类 厂用电负荷的计算方法 缺 答 类厂用负荷 类厂用负荷 类厂用负荷 事故保安负荷 不间断供电负荷 3 明备用 暗备用概念 明备用 暗备用概念 备用电源有明备用和暗备用两种方式 明备用方式 设置专用的备用变压器 或 线路 经常处于备用状态 停运 当工作电源因故断开时 由备用电源自动投入装 置进行切换接通 代替工作电源 承担全部厂用负荷 按备用方式 不设专用的备用 变压器 或线路 而将每台工作变压器容量增大 相互备用 当其中任一台厂用工作 变压器退出运行时 该台工作变压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电 4 厂用电动机自启动概念 分类及其自启动校验的原因 厂用电动机自启动概念 分类及其自启动校验的原因 若电动机失去电压以后 不与电源断开 在很短时间内 厂用又恢复或通过自动 切换装置将备用电源投入 此时 电动机惰行尚未结束 又自动启动恢复到稳定状态 运行 这一过程成为电动机的自启动 三类 失压自启动 空载自启动 带负荷自启动 校验原因 若参加自启动的电动机数量多 容量大时 启动电流过大 可能会使 厂用母线及厂用电网络电压下降 甚至引起电动机 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 5 厂用电各级电压母线按锅炉分段的接线方式有何特点 厂用电各级电压母线按锅炉分段的接线方式有何特点 1 若某一段母线发生故障 只影响其对应的一台锅炉的运行 使事故影响范围局限 在一机一炉 2 厂用电系统发生短路时 短路电流较小 有利于电气设备的选择 3 将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上 便于运行管理和安排检修 第六章 导体和电气设备的原理与选择 1 最大持续工作电流的选取 环境条件对设备选择的影响及修正 哪些情况下可不校 最大持续工作电流的选取 环境条件对设备选择的影响及修正 哪些情况下可不校 验热稳定或动稳定 验热稳定或动稳定 最大持续电流的选取 P170 环境条件对设备选择的影响及修正 P170 171 下列情况下可不校验热稳定或动稳定 1 用熔断器保护的电气设备 其热稳定由熔断时间保证 故可不验算热稳定 2 采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定 3 装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不验算动 热稳定 2 电弧的形成与熄灭的基本原理 近阴极效应 电弧的形成与熄灭的基本原理 近阴极效应 在 t 0 电流过零瞬间 介质强度突然出现 0a 0a 0a 升高的现象 称为近阴极效 6 应 P174 电弧的形成主要是碰撞游离所致 决定熄弧的基本因素是弧隙的介质强度 恢复过程和加在弧隙上的弧隙电压恢复过程 耐受电压大于恢复电压 P174 175 3 现代高压开关电器的常用灭弧方法 现代高压开关电器的常用灭弧方法 答 1 利用灭弧介质 2 利用特殊金属材料作灭弧触头 3 利用气体或油吹动电弧 吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却而复合 4 采用多断口熄弧 5 提高断路器触头的分离速度 迅速拉长电弧 降低弧隙电场强度 并使电弧 的表面加大 利于冷却电弧和带电质点的在周围介质中的扩散和离子复合 4 断路器开断三相电路 首先开断相 后续开断相 断路器开断三相电路 首先开断相 后续开断相 答 当三相发生短路时 断路器就开断三相电路 但是 各相电流过零时间不同 因 此 电弧电流过零就有先后 先过零的一相电弧熄灭 此相称为首先开断相 其后开 断的相 称为后续开断相 由于题目的的问题并不是很明确 这里就再列一点知识 断路器开断三相电流包括开断中性点不直接接地与直接接地系统的三相接地短路电路 断路器在开断短路电路时 首先开断相的恢复电压最大 所以 断口电弧的熄灭 关 键所在于首先开断相 但是 后续开断相 燃弧时间将比首先开断相延长 0 005s 相 对来讲 电弧能量又较大 因而可能使触头烧坏 喷油 喷气等现象比首先开断相更 为严重 5 隔离开关的作用 隔离开关的作用 答 1 隔离电压 2 倒闸操作 3 分 合小电流 6 为何电流互感器二次绕组严禁开路 为何电流互感器二次绕组严禁开路 答 因为二次绕组开路时 电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态 0 2 励磁磁动势由正常为数甚小的骤增为 铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平 0 1 1 1 顶波 因此 二次绕组将在磁通过零时 感应产生很高的尖顶波电动势 其值可达数 千伏甚至上万伏 危及工作人员安全和仪表 继电器的绝缘 由于磁感应强度骤增 会引起铁心和绕组过热 此外 在铁心中还会产生剩磁 使互感器准确级下降 结合 图 6 8a 将有助于你的理解 7 电压互感器 电流互感器的准确级定义 电压互感器 电流互感器的准确级定义 答 电流互感器 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 电压互感器 在规定的一次电压合二次负荷变化范围内 符合功率因数为额定值时 电压误差的最大值 8 电流互感器常用的接线方式 电流互感器常用的接线方式 答 单相接线 星形接线 不完全星形接线 9 3 35kV 100kV 及以上不同电压等级时 电压互感器与电网的连接方式及以上不同电压等级时 电压互感器与电网的连接方式 答 3 35KV 电压互感器 经隔离开关和熔断器接入高压电网 110KV 及以上 只经过隔离开关与电网连接 10 电压互感器 电流互感器的配置原则 电压互感器 电流互感器的配置原则 答 电压互感器的配置 P197 1 母线 工作母线和备用母线都应装一组三绕组电压互感器 而旁路母线可不装 7 母线如分段应在各分段上各装一组三绕组电压互感器 2 线路 35kV 及以上输电线路 当对端有电源时 为了监视线路有无电压 进行 同步和设置重合闸 装有一台单相电压互感器 3 发电机 一般在发电机出口装设 2 3 组 TV 4 变压器 变压器低压侧有时为了满足同期或保护要求 需要设置一组 TV 电流互感器的配置 P197 1 所有支路均应按测量及继电保护要求装设电流互感器 发电机 变压器 出线 母线分段 母联 旁路等回路 2 保护用电流互感器装设地点应按尽量消除主保护装置的死区设置 3 为防止互感器套管闪络造成母线故障 其互感器通常布置在断路器的出线或变压 器侧 4 为减轻内部故障对发电机损伤 励磁调节用 TA 应布置在发电机定子出线侧 为 便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障 用于测量 TA 布置在发电机中性点侧 11 如何选择普通电抗器的电抗百分数 如何选择普通电抗器的电抗百分数 半 穿越电抗 分裂电抗定义及大小关系 半 穿越电抗 分裂电抗定义及大小关系 普通电抗百分比 P198 公式请大家自己补充 a 按将短路电流限制到一定数值的要求来选择 b 正常运行时电压损失校验 c 母线残压校验 半 穿越电抗 没发现在哪 分裂电抗 P198 199 公式自己补充 a 按将短路电流限制到要求值来选择 b 电压波动检验 c 短路时残压及电压偏移校验 12 F C 回路的概念回路的概念 P199 高压熔断器与高压接触器配合 被广泛用于 300 600MV 大型火电机组的厂用 6KV 系 统 称为 F C 回路 13 导体截面选择方法 导体截面选择方法 导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择 P204 公式自己补充 第七章 配电装置 1 最小安全净距的定义及分类 最小安全净距的定义及分类 P216 图 7 1 图 7 2 最小安全净距是指再这一距离下 无论再正常最高工作电压或出现内 外部过电压 8 时 都不致使空气间隙被击穿 对于敞露再空气中的屋内 外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距分为 A B C D E 五类 A 值 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 B 值 B1 带电部分至栅状遮拦