发电厂电气部分第三版习题参考答案

1、第一章 电力系统概述 1何谓电力系统、动力系统及电力网? 答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构 成的有机整体。 动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水 电厂的水库、水轮机、压力管道等）构成。 电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电 网。 2联合成电力系统并不断扩大有什么优越性? 答：联合成电力系统并不断扩大的优越性有： （ 1）提高供电的可靠性； （ 2）减少系统中总备用容量的比重； （ 3）减少总用电负荷的峰值； （ 4）可以安装高效率的大容量机组； （ 5）可以水火互济

2、节约能源改善电网调节性能； （ 6）可以提高电能质量。 3何谓电力系统额定电压?我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级? 答：额定电压指某一受电器（电动机、电灯等）、发电机和变压器等在正常运行时具有最 大经济效益的电压。 我国电网和用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV 、35 kV 、60 kV 、 110 kV 、154 kV 、220 kV 、 330 kV 、500 kV 、750 kV 、1000 kV 。 4电能的质量指标有哪几项?简要说明其内容。 答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。 （ 1）频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50H

3、z ，对中小电力系统，频率的允许 范围是 50Hz 。 （ 2）我国规定用户处的电压容许变化范围是： 1）由 35kV 及以上电压供电的用户：5； 2）由 10kV 及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：7； 3）低压照明用户： -10 +5。 （ 3）波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。 5电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点 ?我国大体上用怎样的电压等级范 围? 答：（ 1）电力系统中性点运行方式 电力系统中性点运行方式有 中性点不接地 、直接接地 、经电阻接地 和 经消弧线圈接地 运行 方式。其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地和经低电阻接地三种。中性点直

4、接接 地、经中电阻接地和经低电阻接地称为大接地电流系统；中性点不接地、经消弧线圈接地和经 高电阻接地称为小接地电流系统。 （ 2）各运行方式的优缺点 小接地电流系统的 优 点：单相接地时，三相间线电压仍保持对称和大小不变，对电力用户 的继续供电并无影响。 缺 点：两个非故障相的对地电压升高至 3 倍，所以在中性点不接地的 电力网中，各种设备的对地绝缘应按线电压设计，才能承受在一相接地时，非故障相对地电压 的升高影响。在中性点不接地的电力网中，一相接地时接地点的接地电流等于正常时相对地电 容电流的三倍，经消弧线圈接地的电力网中，可以大大减小一相接地时接地点的接地电流，但 欠补偿时容易发生振荡，引

5、起内过电压。 大接地电流系统的 优 点：单相接地时，非故障相对地电压保持不变，各种设备的对地绝缘 按相电压设计即可。 缺 点：可靠性较低，发生单相接地故障时，故障的送电线路被切断，因 而使用户的供电中断。 经电阻接地运行方式的优点：使接地电容电流向阻性发展，避免系统振荡引起过电压。 缺点：高电阻接地不适用于故障电容电流大于 45A 的网络，应用 范围较小。低电阻接地接地时则接地电流较大。 （ 3）目前我国所用的电压等级范围 1）对于 6 l0kV 系统，主要由电缆线路组成的电网，在电容电流超过7A 时，采用电阻接 地。在电容电流低于 7A，或由架空线组成的电网，则采用不接地的运行方式； 2）6

6、20kV 发电机或调相机回路，中性点可采用不接地、经消弧线圈接地或高电阻接地方 式（即经过二次侧接电阻的接地变压器接地）； 3）35kV 系统，一般均采用中性点经消弧线圈接地的方式； 4）110kV 及以上系统，一般均采用中性点直接接地的方式。在一些多雷山区，为了提高供 电的可靠性，有的 110kV 系统中性点也采用经消弧线圈接地的方式； 5）1kV 以下系统，中性点采用不接地的方式运行。380/220V 三相四线制电网的中性点，是 为了适应受电器取得相电压的需要而直接接地。 6如何计算系统单相接地时的电容电流?如何选择消弧线圈容量 ? 答：（ 1）线路一相接地电容电流可近似地用下列公式估计：

7、 1）对于架空电网 I C= U - 10 （ A） 式中的系数，没有架空地线时取，有架空地线时取。对于同杆架设的双回路，电容电流为 单回路的倍。 2）对于电缆电网 I C= - （ A） 式中 U - 电网线电压（ kV）； l 有直接电连接的这一电压级电网送电线路的长度（km）。 （ 2）消弧线圈容量的选择 选择消弧线圈的容量，应考虑电网五年左右的发展规划，并按过补偿方式考虑，其容量按 下式计算 S= U（ kVA） 式中I C电网一相接地电容电流（A）； U 电网相电压（ kV ）。 7电力系统失去稳定是一种什么状况?稳定问题分为哪几类 ? 答：（ 1）电力系统失去稳定时， 系统产生自发

8、性振荡， 或者各机组间产生剧烈的相对运动， 以至于系统的频率和电压大幅度变化，不能保证对负荷的正常供电，造成大量用户停电。 （ 2）电力系统稳定问题是指当系统受到扰动后能否继续保持各发电机之间同步运行的问 题。根据系统受到扰动的大小及运行参数变化特性的不同， 通常将系统的稳定问题分为三大类， 即静态稳定、暂态稳定和动态稳定。 静态稳定是指电力系统在运行中受到微小扰动 （ 如短时的负荷波动 ） 后，能够自动恢复到原 有运行状态的能力。 暂态稳定是指系统在运行中受到大的扰动 （如切除机组、线路或发生短路等 ） 后，经历一个 短暂的暂态过程，从原来的运行状态过渡到新的稳定运行状态的能力。 动态稳定是

9、指系统在运行中受到大扰动后，保持各发电机在较长的动态过程中不失步，由 衰减的同步振荡过程过渡到稳定运行状态的能力。 第二章 短路电流的计算 1何谓短路？引起短路的主要原因是什么？发生短路后可能有什么后果？ 答：（ 1）电力系统短路指电力系统中相与相之间或相与地之间（中性点直接接地系统）通 过电弧或其它较小阻抗而形成的一种非正常连接。 （ 2）发生短路的原因 1）电气设备载流部分绝缘损坏。如大气过电压，操作过电压，绝缘老化，机械性损伤，设 计、安装、运行维护不良； 2）意外事件引起的短路。如输电线路断线、倒杆、雷击等； 3）人为事故。如带负荷拉开或合上隔离开关、带地线合闸、将挂地线设备投入运行等

10、； 4）异物跨接导体。如鸟兽跨接、树枝跨接等。 （ 3）电力系统短路后的后果 1）短路点电弧可能烧坏设备，甚至引起火灾； 2）短路电流产生大量的热量，引起温度升高，甚至会损坏绝缘； 3）短路电流在导体中产生的电动力，可能使导体发生变形，甚至损坏； 4）系统电压大幅下降影响用户的供电，严重时甚至破坏电力系统的稳定； 5）短路电流产生的电磁感应会干扰通讯线路，甚至危及设备和人身安全。 2何谓次暂态短路电流、冲击短路电流、短路全电流最大有效值及稳态短路电流？计算 这些电流的用途是什么？ 答：（ 1）在第一个周期内周期分量的有限值称为次暂态短路电流，是校验断路器开断能力 的依据； （ 2）短路电流在短

11、路后半个周期（ t =时，瞬时值达到最大，该最大值称为冲击短路电流， 是校验电气设备动稳定能力的依据； （ 3）出现在冲击短路电流i sh处的周期分量有效值和非周期分量的均方根值称为短路全电 流最大有效值，故障切断时间小于时，检验断路器的开断能力； （ 4）短路后，非周期分量衰减完，暂态过程结束，就进入稳定状态，此时的短路电流称为 稳态短路电流，是短路后计算残压的依据。 3用标么值对元件电抗和短路电流计算有什么好处?如何将任意基准下元件电抗的标么值 换算成选定基准下元件电抗的标么值 ? 答：（ 1）用标么值对元件电抗和短路电流计算的好处有： 1）用标么值进行计算时， 只要选定的基准容量相同，

12、基准电压按规定的平均额定电压选取， 按电抗所在电压级计算所求得的标么值，可适用于其他电压级； 2）相间电压的标么值与相电压的标么值相等； 3）三相功率的标么值与单相功率的标么值相等； 4）三相电路的欧姆定律公式I *=U*/ X*，功率方程式 S*=U*I *与单相电路相同； 5）当电压标么值 U*=1 时，功率的标么值等于电流的标么值，等于电抗标么值的倒数，即 S*=I *=1/ X* （ 2）任意基准下元件电抗的标么值换算成选定基准下元件电抗标么值的方法： 设 XN、 UN、SN 分别是额定参数下的标么值，换算成选定基准下元件电抗标么值可按公式 Xd X Xd XU N2 X N* S S

13、N Sd 计算，当 UN与 Ud 相等时，可按公式： X d* X N* d SN 计算。其它基准下元件电抗的标么值换算一样。 4何谓无限大容量电源?无限大容量电源供电的短路暂态过程有什么特点?如何计算无限 大容量电源供电的短路电流 ? 答： （ 1）无限大容量电源理论上是指系统容量S，系统电抗 Xs0, 其出口分界母线的 电压在短路时能保持不变。 在实际电力系统中，某容量很小的支路（该支路中各元件的容量较系统容量小得多，其阻 抗比系统阻抗大很多）发生短路时，引起系统母线电压的变化很小。 在分析及计算时，为了方便认为该电源是一内部阻抗ZG=0（ xG=0，rG=0），系统母线电压 为恒定的电源

14、，称这种电源为无限大容量电源。 （ 2）无限大容量电源供电的短路暂态过程的特点是周期短路电流的幅值始终维持不变。 （ 3）无限大容量电源供电的短路电流的计算方法： 1）作出计算电路图； 2）作出对各短路点的等值电路图； 3）对等值电路图进行化简，求出短路回路总电抗X * ； 4）进行短路电流的计算。 周期短路电流标么值的计算公式： 周期短路电流有效值的有名值等于其标么值乘以电流基准值，公式为 I p=I p* I d=I d / X* 对无限大容量电源，稳态短路电流等于周期短路电流。 非周期短路电流 i np 按指数曲线衰减 inp inp0 t 冲击短路电流的计算公式为： i sh= 2Ks

15、h I p 其中 Ksh 为短路电流冲击系数，对无限大容量电源Ksh=。 5如何用运算曲线计算发电机供电的任意时刻三相短路电流周期分量的有效值 答：用运算曲线计算发电机供电的任意时刻三相短路电流周期分量的有效值的方法： （ 1）求短路回路总电抗的计算电抗Xca ； 1）作出计算电路图； 2）根据计算电路图作出等值电路图； 3）化简等值电路图； 4）确定短路回路总电抗X 或 X * ； 5）按下列公式求出计算电抗 SN X ca XUN2 或 X ca X U av （ 2）查所需周期短路电流有效值的标么值I pt* 1）按电源性质及求得的计算电抗Xca* 选择运算曲线； 2）次暂态短路电流 I

16、 的标么值 I * ，查 t=0 时曲线； 3）稳态短路电流 I 的标么值 I *，查 t=4 时曲线； 4）需要其它时刻短路电流Ipt* 时，查 t 时的曲线。若所查时刻 t ，没有曲线可采用插值法 对于 Xca* 3 时，按无限大系统计算。 8如图 2-42 所示电力系统，计算K点三相短路时，每回输电线路上的I 、i sh、和 I， 并计算未故障母线 I 段上的残压。 （ 提示： I 段母线的残压即 I 段母线对短路点的电压 ） 图 2-42 第 8 题计算用图 图 2-8-1 等值电路图 图 2-8-2 等值电路化简 答： 一） 图 2-8-3 等值电路化简 （二） 图 2-8-4 等值

17、电路化简 （三） （ 1）网络化简 1）画等值电路图，各电抗按顺序编号，如图2-8-1 。 2-8-2 。 2-8-3 。 2）电抗 2、3 并联电抗合并为 7 号电抗，电抗 5、6 串联电抗合并为 8 号电抗，如图 3）电抗 1、7 串联电抗合并为 9 号电抗， 电抗 4、8 并联电抗合并为 10 号电抗， 如图 4）电抗 9、 10串联电抗合并为 11 号电抗，如图 2-8-4 。 （ 2）参数计算 1）各元件参数： 取 Sd=S N=100MVA， Ud=Uav 发电机： X1=Xd Sd/S N= 100/100= 22 线路： X2=X3=Xl L SN/U av 2= 48 100

18、/115 2= 变压器： X4=X5=(U d%/100) Sd/S N=100) 100/20= 电抗器： 2 X6=(X dk%/100) (UN/ 3I N) (S d/U av 2)=(6/100) (6/ 2）电抗 2、3 并联电抗合并 X7=(X 2 X3)/ (X 2+X3)=2= 电抗 5、6 串联电抗合并 X8=X5+X6=+= 3）电抗 1、7 串联电抗合并 X9= X 1+X7=+= 电抗 4、8 并联电抗合并 X10=(X4X8)/ (X 4+X8)= /+= 4）电抗 9、10 串联电抗合并 X11= X 9+X10=+= 3) (100/= （ 3）计算短路电流 计

19、算电抗 Xca= X 11= 查曲线： 查 t=0 曲线，得 I * = 查 t= 曲线，得 I *= 查 t=4 曲线，得 I *4 = 输电线路上的 I 、 i sh、 I 基准电流 I d=Sd/( 3Ud)=100/(115 3)= 每回输电线路的 I = I * I d/2= 2= 每回输电线路的 i sh= 2 I = 2 = 每回输电线路的 = I d/2= 2= （ 4）计算未故障母线 I 段上的残压 未故障母线 I 段上的稳态电流标么值： I I* =(X 10/X 8) I *4 = 未故障母线 I 段上的残压标么值： Ure* =I I* X6= = 未故障母线 I 段上

20、的残压有名值： Ure = U re* Ud= = 每回输电线路的 I = I *4I d/2= 2= kA 9如图 2-43 所示的电力系统，计算 K 点三相短路时短路处和每个电源供给短路点的 答： 图 2-43 第 9 题计算用图 图 2-9-2 等值电路化简（一） 1 2 8 图 2-9-1 等值电路图 图 2-9-3 等值电路化简（二） 图 2-9-5 等值电路化简（四） 1）网络化简 1）画等值电路图，各电抗按顺序编号，如图 2-9-1 。 2）电抗 4、5 并联电抗合并为 X9，电抗 2、 3 串联电抗合并为 X10，如图 2-9-2 。 3）电抗 6、7、8 三角形变换为星形电抗

21、 11、 12、 13，如图 2-9-3 。 4）电抗 1、9、11 串联电抗合并为 X14，电抗 10、12 串联电抗合并为 X15，如图 2-9-4 。 5）电抗 13、14、15 星形变换为三角形电抗16、17、18，如图 2-9-5 。 （ 2）参数计算 1）各元件参数： 取 Sd= 100MVA ， Ud=Uav 水电厂： X1=Xd Sd/S N= 100/250= 火电厂： X2=Xd Sd/S N= 100/45= 变压器： X3= (U d%/100) Sd/S N=100) 100/60= 22 2 100km 线路： X4=X5=XlLSN/Uav2=100100/115

22、 2= 30km线路： 40km 线路： 25km线路： 电抗 4、 22 X6= X l LSN/U av2=30100/115 2 22 X7= X l LSN/U av2=40100/115 2 22 X8= X l LSN/U av2=25100/115 2 2） 5 并联电抗合并 X9=(X 4 X5)/ (X 4+X5)=2= 电抗 2、 3 串联电抗合并 3） 三角形 X7X6 0.091 0.121 X6 X7 X8 0.091 0.121 0.076 X6X8 0.091 0.076 X6 X7 X8 0.091 0.121 0.076 X7X8 0.121 0.076 X6

23、 X7 X8 0.091 0.121 0.076 X10 =X2+X3 =+= 0.038 0.024 0.032 X12 X13 星形， X11 4） 电抗 1、 9、11 串联电抗合并 X14= X 1+X9+X11=+= 电抗 10、12 串联电抗合并 X15= X 10+X12=+= 5） 星形 三角形， X17 X13 X14 X13 X14 X15 0.032 0.349 0.032 0.349 0.477 X18 X13 X15 X13 X15 X14 0.032 0.477 0.032 0.477 0.349 0.404 0.553 （ 3）求计算电抗 水电厂对 k 点转移电抗

24、为 X17，火电厂对 k 点转移电抗为 X18， 则， 水电厂对 k 点计算电抗为 Xca= X 17(S G/S d)= (250/100)= 火电厂对 k 点计算电抗为 Xca= X 18(S G/S d)= (45/100)= （ 4）计算次暂态短路电流 1）水电厂对 k 点次暂态短路电流标么值 I* ：根据 Xca=，查 t=0 时曲线，得 I 基准电流 I d=250/（3 115）= ； 水电厂对 k 点次暂态短路电流有名值 I =I d I * = = 2）火电厂对 k 点次暂态短路电流标么值 I* ：根据 Xca=，查 t=0 时曲线，得 I 基准电流 I d=45/（ 3 1

25、15）= ； 火电厂对 k 点次暂态短路电流有名值 I =I dI * = 3）k 点次暂态短路电流有名值I ：I =+= 10如图 2-44 所示的电力系统，计算 K点三相短路时短路点的 I 、i sh、I。 11 14 9 8 3 图 2-44 第 10 题计算用图 K 15 2-10-3 等值电路化简（二） 18 19 2-10-5 等值电路化简（四） 答： （ 1）网络化简 1）画等值电路图，各电抗按顺序编号，如图 2）电抗 1、 4 串联电抗合并为 X11，电抗 并为 X13， M、 N属等电位点，直接相连。如图 电抗 6、9 并联电抗合并为 X14，电抗 X16。如图 2-10-3

26、 。 2-10-1 。 2、 5 串联电抗合并为 2-10-2 。 X12，电抗 3、 8 串联电抗合 3） 合并为 12、 13 并联电抗合并为 X15，电抗 7、 10 并联电抗 4） 电抗 11、14 串联电抗合并为 X17，如图 2-10-4 。 5） 电抗 15、 16、 17 星形 三角形变换成电抗 18、19、 20，如图 2-10-5 。 （ 2）参数计算 1）各元件参数： 取 Sd= 100MVA， Ud=Uav 水电厂 G1 、 G2、 G3： X1=Xd Sd/S N= 100/55=X 2=X3 双绕组变压器 三绕组变压器 X4= (U d%/100) Sd /S N=

27、100) 100/60= Uk1%=(Uk1-2 %+Uk1-3 %-Uk2-3 %)/2=+17-6)/2= 数据不合实际，这里将错就错) Uk2%=(Uk1-2 %+Uk2-3 %-Uk1-3 %)/2=+6-17)/2= Uk3%=(Uk1-3 %+Uk2-3 %-Uk1-2 %)/2=(17+/2= X5=(Uk3%/100)(S d/S N)=100)(100/60)=X 8 X6=(Uk1%/100)(S d/S N)=100)(100/60)=X 9 X7=(Uk2%/100)(S d/S N)=100)(100/60)=X 10 2) 电抗 1、 4 串联电抗合并 X11= X

28、 1 +X4=+= 电抗 2、 5 串联电抗合并 X12= X 2 +X3=+= 电抗 3、 8 串联电抗合并 X13= X 3 +X8=+= 3) 电抗 6、9 并联电抗合并 X14=(X6 X9)/(X 6+X9)=2= 电抗 X15=(X 12 X13)/(X 12+X13)=2= 12 、 13 并联电抗合并 电抗 X16=(X 7 7、 10 并联电抗合并 10 7 10 4) 电抗 11、14 串联电抗合并 X17= X 11+X14=+= 5) 星形 三角形， X18 X 16 X17 X16 X17 0.628 0.002 0.002 0.628 0.621 X15 0.234

29、 X19X15 X16 X15X16 0.234 0.002 0.002 0.234 0.231 X17 0.628 X18，水电厂 G2、G3 对 k 点转移电抗为 X19，则， Xca= X 18(S G/S d)= (55/100)= ( 3)求计算电抗 水电厂 G1对 k 点转移电抗为 水电厂 G1对 k 点计算电抗为 水电厂 G2、G3对 k 点计算电抗为 Xca= X 19(SG/S d)= (110/100)= 4)求 K 点三相短路时短路点的I 、 i sh 、 I 1) 水电厂 G1对 k 点次暂态短路电流标么值I * ：根据 Xca=，查 t=0 时曲线，得 I * = 水

30、电厂 G1 对 k 点稳态短路电流标么值I *：根据 Xca=，查 t=4 时曲线，得 I * = 基准电流 I d=55/( 3 115)= kA ； 水电厂 G1对 k点次暂态短路电流有名值I =IdI * = 水电厂 G1对 k 点稳态短路电流有名值I =IdI *= kA 2) 水电厂 G2、 G3对 k 点次暂态短路电流标么值I* ：根据 Xca=，查 t=0 时曲线，得 I* = 水电厂 G2、 G3对 k点稳态短路电流标么值I *：根据 Xca=，查 t=4 时曲线，得 I*= 基准电流 I d=110/( 3115)= kA ； 水电厂 G2、G3对 k 点次暂态短路电流有名值

31、 I =I dI* = 水电厂 G2、 G3 对 k 点稳态短路电流有名值 I =I dI * = 3) k 点次暂态短路电流有名值I =+= kA k 点冲击短路电流 i sh= 2Ksh I ，变压器后短路时 Ksh=，则， i sh= 2 = kA k 点稳态短路电流有名值 I =+= kA 11如图 2-45 所示电力系统，已知 K1短路时短路点的 I ，求 K2 点三相短路时短路点 的I 图 2-45 第 11 题计算用图 答： （ 1）网络化简 图 2-11-1 1 1 等值电路图 图 2-11-2 K1 1）画等值电路图，各电抗按顺序编号，如图 2）电抗 1、2 串联电抗合并为

32、（ 2）参数计算 1）各元件参数： 2-11-1 。 等值电路化简 K2 K 取 Sd=500MVA， Ud=Uav 系统及双回路线电抗 X1： 基准电流 I d=Sd/( 3 Ud)=500/(3 115)= 已知 K1短路时短路点的 I ，则 X1= I d /I =1 变压器： X2= (U d%/100) Sd/S N=100) 500/30= 2) 电抗 1、2 串联电抗合并 X3= X 1+X2=1+= 3）K2 点三相短路时短路点的I K2点三相短路时短路点的I * =1/ 基准电流 I d=Sd/（3 Ud）=500/（3 = K2点三相短路时短路点的I =10 kA 第三章

33、导体的发热、电动力效应 1引起导体和电器发热的原因是什么? 答：引起导体和电器发热的原因是： （ 1）电阻损耗：由电阻引起，是损耗的主要形式； （ 2）磁滞损耗：由交变磁场的作用引起，针对铁磁材料零配件； （ 3）涡流损耗：由交变磁场的作用引起，磁性或非磁性导电材料零配件均有； （ 4）介质损耗：由强电场的作用引起，针对绝缘材料。 2导体和电器的发热有哪两种类型?各有什么特点 ?对导体和电器的工作可能造成什么影 响? 答：（ 1）导体和电器的发热类型有： 1）长期发热状态。正常时，导体长期流过工作电流引起的发热； 特点：工作电流和发热是持续的，温度升高到某一值时，发热与散热将达到平衡。 2）短

34、时发热状态。短路时，导体短时间流过短路电流引起的发热。 特点：导体中流过短路电流数值大，但持续的时间很短，一般为零点几秒到几秒钟（断 路器全开断时间）。 导体的温度在短时间内上升很快，短路电流产生的热量几乎来不及向周围散热，可以看 作绝热过程。 导体温度变化很大，导体电阻值R、导体的比热容 C 不能看作常数，而是温度的函数。 （ 2）对导体和电器的工作可能造成的影响：使导体材料的机械强度显著下降；破坏接 触连接部分的工作；显著降低导体绝缘材料的绝缘强度。 3为什么要规定导体和电器的发热允许温度?长期发热允许温度和短时发热允许温度是如 何具体规定的 ? 答：（ 1）规定导体和电器的发热允许温度的

35、原因：导体和电器的温度超过发热允许温度将 引起很多不良后果。 1）降低机械强度。导体的温度超过一定允许值后，会导致导体材料退火，使机械强度显著 下降。在短路电流产生的电动力作用下将引起导体变形，甚至使导体结构损坏。如铝和铜在温 度分别超过 100和 150 后，其抗拉强度急剧下降。 2）影响接触电阻。 触头和连接部位由于温度过高， 表面会强烈氧化并产生一层电阻率很高 的氧化层薄膜，从而使接触电阻增加，导致温度进一步升高，形成恶性循环，直至烧红、松动 甚至熔化。 3）降低绝缘强度。温度超过允许值时，绝缘材料将加速老化，丧失原有的机械性能和绝缘 性能，甚至引起绝缘击穿、直至烧毁。 （ 2）长期发热

36、允许温度和短时发热允许温度的具体规定。 1）长期发热允许温度的具体规定。采用螺栓连接时， 电器设备正常工作温度不应超过70。 计及太阳辐射影响时，钢芯铝铰线及管形导体，按不超过80考虑。导体的接触面处采用搪锡 处理具有可靠的过渡覆盖层时，可按不超过85 考虑。 200 ，硬铜不超过 300。 2）短时发热允许温度的具体规定。硬铝及铝锰合金不超过 4导体和电器正常发热计算的目的是什么?满足怎样的条件可保证它们在正常运行时的发 热温度不超过允许值 ? 答：（1）导体和电器正常发热计算的目的：根据电器及导体的工作和发热状况，计算可能 达到的最高工作温度，选择合适的额定电流。 （ 2）保证在正常运行时

37、，发热温度不超过允许值的条件是：额定电流小于允许载流量。 5导体和电器短路时发热计算的目的是什么 ?满足怎样的条件可使它们在短路时保证是热 稳定的 ? 答：（ 1）导体和电器短路时发热计算的目的：校验短路时发热的稳定。 （ 2）在短路时，保证是热稳定的条件是：当短路过程结束时的温度 时发热的最高允许温度 al ，即 k 不大于导体材料短 k al 则认为该导体在此短路条件下是热稳定的。 或者，导体短时热稳定条件是：截面大于最小截面 1 SminKfQk ， C QkI t2t Qk - 短路电流热效应值） 电器的短时热稳定条件是： （I t t秒内允许通过的短时热电流 （ 或短时耐受电流 ）。

38、） 6如何计算短路电流周期分量和非周期分量的热效应? 答：短路电流周期分量的热效应的计算： 短路电流非周期分量的热效应的计算： 7导体的允许载流量是如何确定的 Qpt12k ( I )2 10I 02.5tI t2 QnpTa( I )2 ?有哪些措施能提高导体的允许载流量? 答：导体的允许载流量： I al A alA( al 0 ) R （ al - 长期发热最高允许温度； al 允许温升； 0 导体或电器实际温度） 为了提高导体的载流能力，可采取以下措施： （ 1）导体材料宜采用电阻率小的材料，如铝、铝合金、铜等； （ 2）提高导体的长期发热允许温度al ；如铝导体接头螺栓连接时al为

39、70，改为超声 搪锡方法则可提高到 85 ； （ 3）提高导体的散热能力。导体的散热能力与导体的形状、布置方式及散热方式有关。 1）导体形状：散热表面积大为好。在相同截面积的条件下，扁矩形截面的周长大，故导体 截面形状宜采用扁矩形或槽形，以获得较大的散热表面积。 2）布置方式：使散热效果最佳。矩形截面导体竖放比平放散热效果好；两半槽组成的槽形 截面，立缝置于铅垂面比水平面的散热效果好。 3）散热方式：传导、对流和辐射。传导：置于液体介质中或由液体内冷的导体，主要是传 导散热；对流：置于室外或采用强制通风的导体，主要是对流散热；辐射：由温度高的物体向 周围的自然散热过程。置于室内空气中的导体，辐

40、射和对流是它的主要散热方式。由于油漆的 辐射系数较大，所以室内硬母线都涂上油漆：A 相-黄色、 B 相-绿色、 C相- 红色。这样除了加 强散热，还便于相序的识别。 8电动力对导体和电器的运行有哪些危害? 答：正常工作时，电流不是很大，电动力也不大，短路时电动力很大，产生的危害也很大： （ 1）由于电动力作用，电器产生振动； （ 2）载流导体变形，损坏载流部件或损坏绝缘部件 （ 3）电磁绕组变形，损坏电器设备，如变压器绕组。 9三相同平面布置的平行导体短路时，哪一相受到的电动力最大?其数值应如何计算 ? 答：当三相母线安装于同一平面时，中间相母线所受的电动力最大（约比边相母线受力大 7）。在三

41、相短路冲击电流作用下，中间相母线所受的最大电动力为 F0. 173Kxi s2h L （N） a 式中： i sh 三相短路冲击电流，kA； m； L两支持绝缘子之间的一段母线长度，称为跨距， a相邻两相导体的中心距离， ?若校验时动稳定条件不能被满足，可采取哪些措施加以 10硬母线的动稳定条件是什么 解决 ? 答：硬母线满足动稳定的条件是： al 式中： al 母线材料的允许应力， 母线受到的最大相间应力。 则必须设法减小 Pa。 若计算结果是 al ， 。办法是减小绝缘子跨距，令 al ，得 Lmax 10 alW 10 alW7.6 alalWa (m) 12 0.173 is2h is

42、h a 式中： i sh冲击短路电流， a母线相间距离， W母线截面形状系数， 为避免水平放置的矩形母线因本身重量而过分弯曲，要求绝缘子跨距不得超过 缘子跨距一般等于配电装置间隔的宽度。 11 大电流母线为什么常用全连式分相封闭母线? 答：因为大电流母线常用的全连式分相封闭母线具有下列优点： kA； m； 3 m。 2.0m。绝 （ 1）运行可靠性高。 母线被封装在里面， 避免了外界自然环境对母线及其绝缘子的粉尘污 染，消除了母线相间短路的可能性。 （ 2）可有效地减小母线及其附近短路时母线间的电动力。外壳与母线形成相当于1： 1 的 空心变压器。 由于外壳涡流和环流磁场对母线电流磁场的强烈去

43、磁作用， 使壳内磁场大为减弱， 有效地减小了短路时母线的电动力。 （ 3）可显著地减小母线附近钢构的发热。 （ 4）外壳多点接地，可保证人体触及时的安全。 （ 5）维护工作量较小。 （ 6）母线和外壳之间可兼作强迫冷却介质的通道，可大大提高母线的载流量。 12何为母线共振 ? 有何危害 ?有什么措施保证母线系统不发生共振? 答：（1）母线系统在外力的作用下要发生变形。当撤去外力后，母线系统要经历一个往复 振动过程， 才回到原来的平衡位置。 这种振动称为自由振动， 其频率称为母线系统的固有频率。 若给母线系统一周期性的持续外力（如三相短路时的电动力），母线系统将发生强迫振动，如 果周期性外力的频

44、率等于母线系统的固有频率，母线系统将发生共振现象。 （ 2）母线系统发生共振时，振动的幅值特别大，可能超过母线系统的弹性限度，使母线的 结构遭到破坏。 （ 3）为了避免母线系统可能发生的共振现象，可以直接求解不发生共振的绝缘子最大允许 跨距： r Lmax112 i 0.84 ri 160 只要实际选用的绝缘子跨距 L 小于最大允许跨距 Lmax，母线系统就不会发生共振。 13 采取何种措施可减小大电流母线附近的钢构件发热 ? 答：减少钢构损耗和发热的措施有以下几项： （ 1）加大与载流导体的距离。当然这会受到许多限制。 （ 2）装屏蔽环。在钢构发热最严重处（ 即磁场强度最大处 ）套上短路环（

45、铝或铜环），利用 短路环中的感应电流起去磁作用。 （ 3）断开钢构的闭合回路，使其内不产生环流。 （ 4）采用非磁性材料代替钢构。 （ 5）采用分相封闭母线。 14 配电装置中的汇流母线为什么不按经济电流密度选择截面 ? 答：针对配电装置母线和引下线，以及持续电流较小、年利用小时数较低的其它回路导线 按最大长期工作电流选择。原因是正常运行时其工作电流达不到最大长期工作电流，所以按最 大长期工作电流选择满足长期热稳定条件就可以了。 15 按经济电流密度法选择的母线截面，是否还须按最大长期工作电流校核 ? 答：按经济电流密度法选择的母线截面，一般不须按最大长期工作电流校核。 第四章 电气设备原理与

46、选择 2概述电弧产生和熄灭的物理过程。总结归纳各类断路器熄弧过程中采用了哪几种熄弧 方法。 答：电弧可以分为形成和维持两个阶段。电弧的形成依赖于强电场发射及碰撞游离，电弧 的维持主要依赖于热游离。 动静触头分离的瞬间，触头间距小，电场强度很大。阴极触头的电子在被强电场拉出触头 表面，这种现象叫强电场发射。电子加速向阳极运动，与气体的中性质子碰撞，电子动能足够 大时，中性质子分离为带负电的电子和带正电的正离子，这种现象叫做碰撞游离。 随着电子增加，触头间空间被击穿，及形成了电弧，产生高温强化分子热运动电子和正离 子产量增加， 并在电场力作用下反向运动。 运动中自由电子和正离子可能复合， 减少自由

47、电子， 叫做去游离过程。游离和去游离同时存在，两者动态平衡时，则电弧稳定燃烧。如果游离过程 大于去游离过程，电弧燃烧加剧；如果游离过程小于去游离过程，则电弧燃烧趋弱，直至熄灭。 熄弧的基本方法： 1. 用液体或气体吹弧 2. 利用真空灭弧 3. 利用特殊介质灭弧 4.采用多断口熄弧 5. 快速拉长电弧 6.用特殊金属材料作触头 3断路器的选择有哪些项目?最重要的是哪项 ? 答： 断路器的选择项目包括： 1. 型式 2. 额定电压 3. 额定电流 4. 校验开断能力 5. 校验动稳定 6. 校验热稳定 4真空断路器有什么优点 ?如何使动触头能够移动而又不破坏灭弧室的高真空 ? 答： 真空断路器具

48、有触头开距短，熄弧快，体积小，重量轻，无爆炸危险，无污染等优点 真空灭弧室是断路器的关键部分，要求具有良好密封性，所有的灭弧零件都装在一个 玻璃罩内，罩的一端是封死的静触头，另外一端动触头及活动导电杆则固定于金属波纹管 的上端。这样靠波纹管的伸缩即可完成分，合闸动作，而又不破坏密封。 5电压互感器二次侧不允许短路，电流互感器二次侧不允许开路，为什么?如何防止 ? 答：电流互感器正常运行时基本处于短路状态，其二次绕组绝对不允许开路运行。否则二 次侧电流为零，一次侧电流全部转化为激磁电流，导致铁芯饱和，其磁通变为平顶波，则二次 绕组中感应电势很高，二次端子处将出现很高的电压，危及设备及人身安全 电

49、压互感器二次侧如果短路将造成电压互感器电流急剧增大过负荷而损坏，并且绝缘击穿 使高压串至二次侧，影响人身安全和设备安全。 无论是电流互感器还是电压互感器都要求二次侧有一点可靠的接地，以防止万一互感器绝 缘损坏，高电压会窜入二次回路危及二次设备和人身安全。 6用在大接地电流系统中的电压互感器附加二次绕组的额定电压为100V；而用在小接地 电流系统中则为 100V 3，为什么 ?开口三角绕组有什么用途 ? 答： （ 1）开口三角绕组的作用：用于取得零序电压。单相接地时，开口三角形绕组输出100V 。 （ 2）大接地电流系统中， 发生单相接地时， 故障相对地电压为 0 ，非故障相对地电压不变。 设

50、C相接地，则 UCk 0 ，开口三角形绕组输出电压3U0 UA U B UC ，要使输出等 于 100V，则电压互感器附加二次绕组的额定电压为100V 。 小接地电流系统中，发生单相接地时，故障相对地电压为0，非故障相对地电压升高3 倍。 设 C相接地，则 UC k 0 ，开口三角形绕组输出电压： 3U0 UAk UBk 3UC（e j150 ej150 ） 3UC 要使输出等于 100V，则电压互感器附加二次绕组的额定电压为100/3V 。 7为什么互感器所带负荷超过额定容量其准确度就下降? 答： 在理想情况下， I1 不变时 I2 亦不变，但实际上，当 I1 不变时， I2 随二次负荷阻抗

51、增 大而减小， 因而使励磁电流 I0 增大， 误差也随之增大。 这也是为什么电流互感器正常工作时最 好接近于短路状态的原因。当二次侧阻抗超过其允许值时，互感器的准确等级就降低了很多。 8一台电抗器型号为NKL10-400-5 ，另一台型号为 NKL10-2000-8 ，哪一台电抗器的电抗 值大 ?请计算出来。 答： 9为什么发电厂发电机电压母线上的出线要装电抗器? 答： 1. 加装出线电抗器将短路电流限制到轻型开关能够可靠开断的范围内，在经济上是合理 的，否则可能出现价格昂贵的重型开关。 2. 母线分段电抗器也限制了短路电流，使流经分段开关和回流母线的短路电流减少了， 对他们的动稳定和热稳定更

52、为有利。 3. 出现电抗器后短路时，母线残压仍较高，有利于发电厂厂用电动机的自启动。 10什么叫限流式熔断器 ?其内部结构是什么样的 ? 答： 有些熔断器内装有石英砂，短路时熔丝融化后深入石英砂狭缝迅速冷却，使电弧熄灭非常 迅速，在短路电流尚未达到其最大值之前就能熔断并灭弧，这种熔断器成为限流式熔断器 第五章 电气主接线 1请按可靠性从高到低的顺序列出各种电气主接线的名称。 答：电气主接线的基本形式包括：汇流母线接线和无汇流母线接线两大类。 汇流母线接线有：双母线（变压器 - 母线接线、 3/2 台断路器双母线、双母线带旁路、双 母线分段、简单双母线）；单母线（单母线带旁路、单母线分段、简单单母线）。 无汇流母线接线有：单元及扩大单元接线；桥形接线（外桥接线、内桥接线）；角形接线。 2主母线作用是什么 ?旁路母线作用是什么 ?可否由旁路母线代替主母线工作? 答：主母线：在发电厂和变电站的各级电压配电装置中，将发电机、变压器等大型电气设备与 各种电器