发电厂电气部分第六章习题解答

第六章导体和电气设备的原理与选择6-1管理热稳定的短路计算时间tk和电气设备的开放计算时间tbr是？a :运算热稳定的短路计算时间tk是继电保护动作时间tpr与对应断路器的全开断路时间tbr之和，tbr是从断路器断路脉冲传递到断路器操作机构的跳闸线圈时开始到各种触头分离后的电弧完全熄灭为止的时间段。6-2开关电器的电弧发生和熄灭过程是否与这些因素有关？a :电弧是电的，电弧之所以能形成电通道，是因为电弧柱上出现了大量的自由电子。 电弧形成过程：电极发射大量自由电子：热电子强场发射； 弧柱区气体游离，产生大量电子和离子：碰撞游离热游离。 消弧的关键是游离去除作用，游离去除方式有两种：复合：正负离子相互吸引，相互中和的扩散：弧柱中的带电质点通过热运行逃逸到弧柱外。 开关电器的电弧发生和熄灭过程，(1)与电弧温度有关的；(2)电场强度；(3)气体介质的压力；(4)介质特性；(5)电极材料。6-3有开关电器常用的灭弧方法吗？答：有以下消弧方式1 )利用1)sf6气体之类的灭弧介质2 )采用特殊的金属材料作为灭弧触头3 )用气体或油吹电弧，吹电弧使带电离子扩散，使强冷却面复合4 )采用多段口灭弧5 )提高断路器触头的分离速度，使电弧迅速扩展， 在急剧降低电弧间隙的电场强度的同时，使电弧表面急剧增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质的扩散和离子复合。6-4介质强度恢复过程是什么？ 什么是电压恢复过程？ 那个和那些要因有关系吗？答：电弧间隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零后电弧消失，电弧间隙的绝缘能力经过一定时间恢复到绝缘的正常状态的过程。电弧间隙介质的强度主要取决于断路器消弧装置的结构和消弧介质的性质。电弧间隙电压恢复过程是指电弧电流自然变为零后，电源施加于电弧间隙的电压，从不太多的电弧熄灭电压逐渐增加，恢复到电源电压的过程中的电弧间隙电压称为恢复电压。 电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负载性质等，可以是周期性的或非周期性的变化过程。在6-5变流器常用的二次接线中，为什么不在仪表上使用三角接线？a :计量用变流器的接线方式的选择与电网中性点的接线方式有关，在非有效接地系统中应采用二相变流器，在有效接地系统中应采用三相变流器，一般情况下，收费的电量计量装置的变流器应采用成分相接线(即采用二相四线或三相六线的接线方式)，不收费为了提高6-6变流器的容量，可以在二次侧串联或并联使用相同类型的变流器吗？a :串联使用变流器，可以提高二次侧的容量，但2个变流器的型号必须相同。 因为变流器的变比是一次电流和二次电流的比。 串联连接2个次级绕组后，次级电路内的额定电流不变，初级电路内的额定电流也不变，因此其变化率也不变。 串联连接次级绕组后，由于圈数增加了2倍，感应电位也增加了2倍，变压器的容量增加了2倍。 也就是说，每次二次绕组只负担二次负荷的一半，因此误差也变小，容易满足精度的要求。 工程实际扩大电流互感器容量，采用次级绕组串联接线方式。不能并联使用电流互感器。6-7变压器的初级绕组和次级绕组的接地起什么作用？ 接地方式的不同点是什么？a :变压器的初级绕组直接与电力系统高压连接，运行中变压器的绝缘受损时，高电压会侵入二次电路，危及设备和人身安全。 变压器的次级绕组一端必须牢固接地。6-8电流互感器的误差与那些因素有关吗？a :变流器的电流误差fi及相位差i取决于变流器铁心及次级绕组的结构，并且与变流器的运转状态(次级负载Z2L及运转铁心的导磁率值)有关。6-9运行中为什么不允许电流互感器二次回路开路？答：必须强调电流互感器在运行中，次级绕组绝对不能开路。 次级绕组断开时，变流器从正常工作状态变为断开状态，I2=0，励磁磁力从正常且非常小的10N1急剧增加到11N1，铁心的磁通波形呈现严重的饱和和顶波，因此次级绕组在磁能超过零时，感应出高峰电动势，其值为数千伏，并且由于磁感应强度急剧增加，铁心和绕组过热。 另外，铁芯产生剩馀磁通，变压器的准确水平下降。6-10三相三柱变压器为何无法测量相对地电压？a :为了监视系统的相对绝缘状况，必须测量各相的对地电压，使变压器的一次侧中性点接地，但普通的三相三柱变压器一般为y， yn型接线中，由于不允许一次侧中性点接地，因此无法测量对地电压的铁心为三相三柱，同方向的零相磁通无法在铁心内形成闭合回路，仅通过空气或油闭合磁阻变大，因此零相电流变多，变压器的线圈有可能过热烧损， 普通的三相三柱变压器不能用于绝缘监视，绝缘监视用的变压器只有三相五柱变压器(JSJW )和三台单相变压器为YN、YN型接线6-11运行中为什么不允许变压器二次回路短路？a :在变压器的二次侧发电短路的情况下，由于电路中的电阻r和剩馀的电抗XL-XC小，因此短路电流能够达到额定电流的几十倍，该电流产生高谐振过电压，因此将放电间隙EE与LL相关联来进行保护。 另外，由于静电电容式变压器系统由电容器(C1C2)和非线性电抗构成，因此如果受到二次侧短路或开路等冲击，则由于非线性电抗的饱和，有可能产生某个谐波强磁性谐振过电压，为了设想谐振的产生，始终在变压器二次侧加入d。在6-12电厂，变压器的配置原则有那些吗？a:1 )母线2 )线路3 )发电机4 )变压器6-13如图6-14所示布线，作为25MW发电机(UN=10.5kV，IN=1718A )，电路中设计： 3根电流计、有效功率计、无效功率计、无效功率计、电压计及频率计各1根，变压器距控制室的距离为60m。 试着在该电路中选择测量用的变流器4和变流器13。解答：选择6-1410kv配电装置的线路断路器和线电抗器。 将系统电容设为150MVA，10kV母线上的电源短路总电抗X*=0.14 (基准电容Sd=100MVA )，线路最大负载换算为560A，线路保护动作时间tpr=1s。解：假设选择断路器为SN10-10I INbr=16kA、全栅极时间tbr=0.1s基准容量Sd=100MVA Ud=10.5kV、Id=5.5kA选择4%的电抗NKL-10-600-4，参数如下所示计算公式如下3 )电压损失和残压检查：电抗比例或值：短路计算时间：检查短路电流，计算曲线，换算成短路电流的有名值。电压损失和残压分别如下所示4 )动态热稳定检查。可见电压损失、残压、动热稳定符合要求。6-15经济电流密度选择的导体，为什么要用长期的发热容许电流来验证呢？ 配电装置汇流条为什么不按经济电流密度选择导体截面？a :略将6-16发电机容量设为25MW、最大负载利用时间Tmax=6000h、三相导体水平配置、相间距离a=0.35m、发电机线上短路时间tk=0.2s、短路电流=27.2kA、=21.9kA、=19.2kA。 环境温度40C。 试选发电机的引出导体。解答：1 )以经济电流密度选择导线截面。检查图6-17中的曲线2可以看到水平配置10010mm2的三个矩形导体，允许电流，表皮效应截面积为3000mm2。 环境温度为时：2 )热稳定检查。 通常运转时的导体温度：如果研究表6-9，得到热稳定系数，则满足短路时发热的最小导体截面如下所示等待发电机出口短路，使非周期成分的等效时间t为0.2s满足热稳定的要求。3 )动作稳定检查。 导体自激振荡频率如下求出.母线谐振的影响可以忽略不计。 如果取发电机出口短路时冲击系数母线间应力的计算方法如下作用于母线同相棒之间的应力计算如下、的双曲馀弦值临界跨距(每相3根铝导体)和带间隔板的最大跨距分别如下所示选择的焊盘跨距必须小于和。选择6-17100MW发电机与变压器间母线桥的导体。 已知发电机电路的最大持续工作电流Imax=6791A、Tmax=5200h、连接母线的三相水平配置、相间距离a=0.7m、最高温度35C、母线短路电流=36kA、短路热效应Qk=421.1(kA)2s。解：1)以经济的电流密度选择导线截面。，检查图6-17中的曲