电气设备及控制复习题 - 《电气设备及控制》复习题-教师.doc

电气设备及控制复习题-学生一、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.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 。6.断路器开断电路时，熄弧条件为， 介质强度 恢复电压大于 系统电源恢复电压。7.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 。8.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。9.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。10.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。11.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。12. 导体的热稳定是指导体的短时最高发热温度不超过导体材料的短时最高允许温度。13. 水平方向布置的三相平行导体在发生三相短路时，最大电动力出现在 B相上，其计算公式为 。14. 在进行矩形硬导体的动稳定校验时，当每相为单条矩形时，工程计算目的是已知材料允许应力确定绝缘子最大允许跨距；当每相为多条矩形时，工程计算目的是 已知材料应力和绝缘子跨距确定最大允许衬垫跨距 。15少油式断路器中油的用途是 灭弧介质 。16. 在降压变电所低压母线侧发生短路，母线分列运行比母线并列运行时，其短路电流要 小 。（大或小）17. 计算导体的长期发热时，发热时间常数Tt的物理含义是 在绝热状态下，导体温升达到稳定温升所需的时间。18. 发电厂的厂用电备用方式，采用明备用方式与暗备用方式相比，厂用工作变压器的容量 减小。（增大或减小）19. 电力系统由发电厂、变电站、输电线路和用户组成。20发电机引出线导体截面积是按经济电流密度选择的，而配电装置的母线截面积则是按 长期发热运行电流选择的。二、选择题：1、隔离开关的用途之一是_C_。 A、切断负荷电流 B、切断短路电流 C、拉合小电流回路 D、拉合大电流回路 2、双母线接线采用双母线同时运行时，具有单母线分段接线的特点，_D_。 A、因此，双母线接线与单母线与单母线分段接线是等效的 B、但单母线分段接线具有更大的运行灵活性 C、并且两者的设备数量一样 D、但双母线接线具有更大的运行灵活性 3、如果要求任一组母线发生短路故障均不会影响各支路供电，则应选用_C_。 A、双母线接线 B、双母线分段带旁路接线 C、二分之三接线 D、多角形接线4、热稳定是指电器通过短路电流时，电器的导体和绝缘部分不因短路电流的热效应使其温度超过它的_C_而造成损坏妨碍继续工作的性能。A、长期工作时的最高允许温度 B、长期工作时的最高允许温升C、短路时的最高允许温度 D、短路时的最高允许温升5、导体长期发热的稳定温升与 C 有关。A、起始温升 B、起始温升和载流量 C、载流量6、大中型发电厂，特别是火力发电厂的厂用电备用方式，常利用 A 方式。A、明备用 B、暗备用 C、与系统相连的主变兼作备用tI127、少油式断路器中油的用途是 A 。A、灭弧介质 B、灭弧介质和绝缘介质 C、绝缘介质8、如图有两个同样材料的高压熔断器安秒特性，则 A 熔体的截面小。A、1号熔断器 B、2号熔断器 C、两个一样9、铝母线短路时的发热允许温度是 C . A、70 B、98 C、200 D、30010、断路器的开断时间是指从接受分闸命令瞬间起到B A、所有电弧触头均分离的瞬间为止 B、各极触头间电弧最终熄灭为止C、首相触头电弧熄灭为止 D、主触头分离瞬间为止三、名词解释1. 电气主接线发电厂和变电所电气部分的主体，反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。2. 二次接线表示二次设备相互连接的电气接线。3. 倒母线-是指双母线接线方式的变电站（开关站），将一组母线上的部分或全部线路、变压器倒换到另一组母线上运行或热备用的操作。4. 厂用电一发电厂的厂用机械及全厂的运行操作，实验，修配，照明，电焊等用电设备的用电。5. 厂用电率-同一时间内，厂用电耗电量占发电厂总发电量的百分数为该时间段的厂用电率。6. 明备用专门设置的备用变压器。7. 暗备用不另设专门的备用变压器，工作变压器互为备用。8. 动稳定-要求所选电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。9. 热稳定要求所选电气设备能承受短路电流所产生的热效应。10. 经济电流密度导体取经济截面sj时，与sj对应的电流密度j。11. 碰撞游离-电子动能足够大，就可能从中性质子打出电子，形成自由电子和正离子12. 热游离高温的作用下，气体中性质点的不规则热运动速度增加。当具有足够动能的中性质点相互碰撞时，将被游离而形成电子和正离子。13. 介质强度恢复过程电弧电流过零时，弧隙介质绝缘能力由起始介质强度逐渐增强的过程。14. 弧隙电压恢复过程电弧电流过零时，经过电磁振荡，弧隙电压逐渐由熄弧电压恢复到电源电压的过程。15. 一次设备-直接生产，转换和输配电能的设备。16. 二次设备对一次设备进行监察，测量，控制，保护，调节的辅助设备。17. 最小安全净距：指在这一距离下，无论在正常最高工作电压还是出现内外部过电压时，都不致使空气间隙击穿。18. 配电装置是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组建而成，用来接受和分配电能的装置。19. 中型配电装置所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度基础上，母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面，电器之间没有重叠布置。20. 常开触点继电器在线圈没有得电时，断开状态的触点是常开触点。四、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?答：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。2.什么是配电装置的空间最小安全净距?影响它的因素有哪些?答：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。3.试简述交流电弧产生和发展的物理过程。答：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。4.什么是电流互感器的准确级和额定容量?答：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，SN2= I2N2ZN2 。5.什么是近阳极效应?答：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。6.运行频率不同于额定值时，对发电机有哪些不良影响?答：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。7.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?答：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。8.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?答：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。9. 对主接线的基本要求有哪些？主接线的基本接线形式有哪些？答：可靠性，灵活性，经济性；有汇流母线和无汇流母线10. 双母线与单母线相比，有哪些优缺点？答：供电可靠，运行方式灵活，扩建方便，可以完成一些特殊功能。11. 主接线中为什么要限制短路电流？通常采用哪些方法？答：当短路电流通过电气设备时，将引起设备短时发热，并产生巨大的电动力，直接影响电气设备的选择和安全运行；1、选择适当的主接线形式和运行方式2、加装限流电抗器3、采用低压分裂绕组变压器。12. 隔离开关与断路器的主要区别何在？为防止误操作通常采用哪些措施？答：隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和断开负荷电流和短路电流，在电路断开情况下才能操作；两种设备需要配合使用，其操作顺序：合闸：先合隔离开关，后合断路器；分闸：先分断路器，后分隔离开关。为了防止误操作，成套的设备通常带有闭锁装置，35kV及以上户外设备没有闭锁装置。在操作前应先填写好操作票，并在模拟板上模拟操作在进行实际操作。在平时注重对安规的学习，提高安全意识，加强安全技能。13. 厂用电负荷是怎样分类的？答：根据其在发电厂运行中所起的作用及其对供电中断对人身、设备及生产所造成的影响，将其分为3类：1类，短时停电也可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大幅下降的负荷；2、允许短时停电，较长时间停电可能损坏设备或影响机组正常运行；3类，长时间停电也对生产无直接影响4事故保安负荷5交流不间断供电负荷。14. 长期发热和短时发热各有何特点？答：长期发热由工作电流所引起，导体发热计算基于能量守恒定律,导体温升按指数函数增长，长期载流量与R、F、a有关；由故障时的短路电流所引起，属于绝热过程，导体产生的热量全部用于使导体升温，温升不是温度的函数。15. 导体长期允许电流是根据什么确定的？提高长期允许电流应采取哪些措施？答：提高导体允许载流量的措施为：1、减小导体电阻:采用电阻率小的良导体材料；减小接触电阻；增加导体的截面积。2、增大导体的换热面积3、提高换热系数:采用散热好的布置方式；导体表面涂漆，增大辐射系数；采用强迫冷却。16. 交流电弧电流有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？答：1伏安特性为动态特性2电压波形呈马鞍形变化3电流每半周过零一次；介质强度恢复过程高于弧隙电压恢复过程，Ud（t）大于Ur（t）。17. 为什么在断路器多断口上并联电容可以起到断口均压作用？答：在开关关合状态时，电容不起作用，答：当开关在分闸状态时，串联的两个断口就相当于两个电容器串联在一起，这时由于电压降的存在，会使两个串联断口间产生电位差，电压分布不匀衡，为消除这种不平衡，给串联的两个断口再并联一个大些的电容，这个电容类似一个充电电容，向其它两个串联在一起电容同时充电，这样就使断口间的电压得到平衡。这是均压电容器的主要用途。18. 在断路器断口上并联电阻可以起到什么作用？答：(1)使多断口断路器的各断口电压分布均衡 (2)抑制暂态恢复电压。(3)抑制感性电流开断所产生的过电压。(4)降低开断电容电路时的过电压。(5)抑制线路合闸过电压。19. 在运行中电流互感器的二次侧为何不能开路？在运行中电压互感器的二次侧为何不能短路？答：电流互感器二次开路，i2=0，则有i1N1=i0N1，1铁芯饱和，发热烧坏绝缘，产生漏电2二次绕组开路形成过电压，危及操作人员生命安全；电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，正常情况下，二次侧负载电流很小，若二次侧短路，造成二次侧电流很大，从而烧坏电压互感器。20. 电压互感器一次绕组中性点不接地时，为何不能测量相对地电压？答：中性点不接地时，无法确定大地参考电位，也就无法测量确认大地与测量点间的电压。21. 三相三柱式电压互感器为何不能作绝缘监视？而三相五柱式则可以？答：要进行绝缘监视，就必须测量对地电压，因此互感器一次侧中性点必须接地，但三相三柱式电压互感器一次侧不允许接地。如果接地，当系统发生单相接地时,将有零序磁通在铁芯中出现由于铁芯是三相三柱的,同方向的零序磁通不能在铁芯内形成闭和回路,只能通过空气或油闭合,使磁阻变得很大,因而零序电流将增加很多,这可能使互感器的线圈过热而被烧毁。而油浸三相五柱式电压互感器的铁芯有五个芯柱，三相的原绕组、基本副绕组和辅助副绕组装在中间三个芯柱上；两旁为辅助芯柱，在小接地电流电网发生单相接地时，能构成零序磁通的通路，因此可做绝缘监察用。22. 厂用负荷有哪几种运行方式？各有何特点？答：5种；按使用机会：1经常使用，生产过程中除本身检修或事故外，每天都投入使用2不经常使用，只在检修、事故、机炉启停期间或两次使用时间间隔很长的用电设备。按使用时间：3连续工作，每次使用连续带负荷2h以上4短时工作，每次连续工作10-120min 5断续工作，每次使用时，从带负荷到空载或停止，反复周期地工作，每个周期不超10min。23. 如何区别屋外中型、高型和半高型配电装置？它们的优点和应用范围如何？答：中型：所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度基础上，母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面，电器之间没有重叠布置。半高型：母线与电器之间有重叠布置，但没有母线与母线之间的重叠。高型：母线与电器之间有重叠布置，母线与母线之间有重叠；24. 什么叫断路器的“跳跃”？在断路器控制回路中，防止“跳跃”的措施是什么？答：断路器触点合闸到永久性故障时的电网上时，由于继电保护动作，QF再次跳闸，由于某种原因造成SA或KC未复归，QF重新合闸，如此重复直至KM回路断开，这种断路器多次跳-合现象，称为断路器跳跃；装设电气防跳装置。25. 断路器的“一对一”弱电选控方式与普通强电控制方式有何区别？答：强电控制有如下缺点：1监控设备要求较高，体积庞大，电缆较粗2操作和监视较分散3消耗有色金属较多，控制屏和控制室较庞大。而一对一弱点控制，通过选择操作对象和分组进行操作的方法，用少数的操作设备去控制较多断路器，主要用在多馈线系统。控制、信号和测量回路采用较低的电压和较小的电流。五、画图说明题1、画P-Q图，并说明发电机安全运行极限如何确定? P-Q图答：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，Eq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。2、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。相量图答：时，Q=0.当有功负荷P增大，功角增大，因此在Q=0时，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,功角值显得相当小.若励磁电流越大,向系统输送的无功Q和定子电流I也就越大,cos则越小，此时最大励磁连续电流不应超过转子的额定电流。当时,发电机处于欠励状态,由系统吸收无功功率,励磁电流越小,从系统吸收的无功功率Q越多，定子电流I和功角也就越大,cos则越小。最小励磁电流，由决定，它等于（用标幺值表示）有功负荷越小，发电机从系统吸收最大无功功率时所需的励磁电流也越小。没有有功负荷时，励磁极限最小电流等于零。发电机在进相运行时，励磁电流应大于最小电流。六、综合题：1、图示接线，按单母分段运行，现欲不停电检修QF1，应如何操作?答：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、QFC2、已知发电机额定电压10.5kV，额定功率20MW，功率因数0.8，最大负荷利用小时Tmax=3200h。发电机引出线三相短路电流数据为 I= 28kA，Itk/2 = 22kA，Itk = 20kA。短路电流冲击系数为1.8。继电保护动作时间为0.1s，断路器全开断时间为0.2s。三相母线水平布置，绝缘子跨距1.2m，相间距离0.7m，周围环境温度28。 计算发电机引出线的经济截面； 若选用2（808）的铝矩形母线且导体平放，计算其能否满足导体正常发热的要求； 按中所选导体计算短路前母线工作温度； 按中所选导体计算短路时最高工作温度； 计算热稳定最小截面； 按中所选导体计算作用在母线上的最大电动力； 按中所选导体计算每相2条导体间的电动力； 按中所选导体计算由条间允许应力决定的条间衬垫的最大允许跨距。答： 计算发电机引出线的经济截面；根据Tmax = 3200h，查得经济电流密度J = 1.06 (A/mm2) 则发电机引出线的经济截面为：（mm2） 若选用2（808）的铝矩形母线且导体平放，计算其能否满足导体正常发热的要求；（6分）按导体平放，查得2（808）的铝矩形母线的 Ial=1858A，Ks=1.27。计算温度修正系数，则实际载流量为 显然，Imax1443 1795，可见能满足导体正常发热的要求 按中所选导体计算短路前母线工作温度；（2分） 按中所选导体计算短路时最高工作温度；（12分）短路切除时间 周期分量热效应为 因为，查表得非周期分量等效时间 T = 0.2(s)，则非周期分量热效应 短路全电流热效应 由查得则查得导体短路时最高工作温度 计算热稳定最小截面；（4分）由，查得 按中所选导体计算作用在母线上的最大电动力；（4分）冲击电流为 则最大电动力 按中所选导体计算每相2条导体间的电动力；由 和 查得形状系数 则每相2条导体间的电动力 按中所选导体计算由条间允许应力决定的条间衬垫的最大允许跨距。（6分）由于母线为2条且平放，所以母线相当于相间电动力的的截面系数（抗弯矩）等于则相间应力由材料的条间允许应力决定的条间衬垫的最大跨矩等于3、某（功率因数为0.8）热电厂电气主接线如下页图所示。已知：负荷（不含厂用电）高峰30MW，低谷15MW。10.5KV母线短路电流，。配电装置室内最高温度为35。C。厂用电率为10%。请解答下列问题：（1）电气主接线的形式：110KV侧为 ；10.5KV侧为 ；35KV侧为 ；（