发电厂电气部分期末考试题(含答案)

发电厂电气部分期末考试题(含答案)一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.某火电厂220kV升压站采用双母线双分段接线，下列关于母联断路器闭锁条件的描述，正确的是（）。A.母联断路器合闸时，两段母线电压差必须小于5%B.母联断路器合闸时，两段母线频率差必须小于0.2HzC.母联断路器合闸时，两段母线相角差必须小于20°D.母联断路器合闸时，两段母线必须同时无故障且同期检定继电器动作答案：D2.一台300MW汽轮发电机，额定功率因数0.85（滞后），其额定无功功率约为（）。A.186MvarB.211MvarC.235MvarD.265Mvar答案：B解析：Q=P·tanφ=300·tan(cos⁻¹0.85)≈300·0.62≈186Mvar，但发电机额定容量S=P/cosφ=300/0.85≈353MVA，故Q=√(S²–P²)≈211Mvar。3.发电机出口封闭母线（IPB）额定电流10kA，短时耐受电流50kA、3s，则其最小热稳定截面（铜）应不小于（）。（铜热稳定系数C=171A·s½/mm²）A.520mm²B.680mm²C.860mm²D.1030mm²答案：C解析：S≥I√t/C=50000·√3/171≈505mm²，考虑制造裕度取860mm²。4.某220kV线路采用LGJ400/35导线，经济输送功率约（）。（cosφ=0.95，经济电流密度0.9A/mm²）A.110MWB.130MWC.150MWD.170MW答案：B解析：I=400·0.9=360A，P=√3·220·360·0.95≈130MW。5.主变压器高压侧中性点经小电抗接地，其目的主要是（）。A.降低单相接地短路电流B.限制铁磁谐振过电压C.提高接地故障灵敏度D.降低变压器零序阻抗答案：A6.厂用高压变压器采用Dyn11接线，其二次侧单相接地故障电流主要取决于（）。A.高压侧系统零序阻抗B.变压器正序阻抗C.变压器零序阻抗D.低压侧系统正序阻抗答案：C7.发电机励磁系统PSS环节输出信号叠加在（）。A.励磁机励磁绕组B.自动电压调节器参考电压端C.励磁变压器一次侧D.励磁系统电流限制器输入端答案：B8.某500kVGIS母线筒内部发生单相接地，母差保护动作时间20ms，断路器开断时间50ms，则故障点电弧能量主要与（）成正比。A.系统短路容量与燃弧时间B.母线长度与故障电流C.接地电阻与故障电压D.母线电压与保护动作时间答案：A9.发电机定子接地保护采用三次谐波电压型，其动作判据为（）。A.|U₃ₜ|>0.8VB.|U₃ₙ/U₃ₜ|>1.2C.|U₃ₜ–U₃ₙ|>0.05UₙD.|U₃ₜ+U₃ₙ|>0.1Uₙ答案：B10.主变高压侧断路器断口并联电容的作用是（）。A.限制切空变过电压B.均匀断口电压分布C.降低断路器截流值D.抑制高频重燃过电压答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.下列措施可有效抑制发电机自励磁过电压的有（）。A.投入主变高压侧并联电抗器B.降低发电机转速C.快速降低励磁电流D.投入厂用变压器低压侧电容器E.断开输电线路答案：A、C、E12.关于发电机逆功率保护，下列说法正确的有（）。A.主要检测有功功率反向B.延时动作于解列灭磁C.用于防止汽轮机尾叶过热D.整定值一般为–0.5%～–2%PₙE.需与失磁保护配合答案：A、B、C、D13.下列属于厂用6kV系统中性点接地方式的有（）。A.不接地B.经消弧线圈接地C.经高阻接地D.经低阻接地E.直接接地答案：A、B、C、D14.下列关于SF₆断路器微水检测的说法，正确的有（）。A.运行中断路器微水体积分数应<300μL/LB.微水超标会导致绝缘件闪络C.检测温度应高于20℃D.微水来源包括吸附剂失效E.微水与SO₂含量正相关答案：A、B、D15.发电机定子绕组单相接地故障时，下列电气量会发生变化的有（）。A.机端零序电压B.中性点三次谐波电压C.负序电流D.励磁电流E.定子基波电压幅值答案：A、B、C三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）16.主变差动保护采用比率制动特性，其制动量取自高压侧电流。（）答案：×17.发电机出口封闭母线外壳采用全连式结构可降低环流损耗。（）答案：√18.厂用变压器低压侧采用TNS系统时，N线与PE线全程合并。（）答案：×19.220kV线路单相重合闸时间一般整定为1.0s。（）答案：√20.发电机失磁后必然出现无功反向。（）答案：√21.GIS快速接地开关关合能力应不低于50kA。（）答案：√22.励磁系统强励电压倍数越大，越有利于暂态稳定。（）答案：√23.主变高压侧避雷器额定电压选择依据为系统最高运行线电压。（）答案：×24.发电机定子铁心温度限值按F级绝缘为155℃。（）答案：×25.厂用电动机采用软启动器可完全消除启动压降。（）答案：×四、填空题（每空1分，共15分）26.某发电机额定容量412MVA，额定电压20kV，额定电流________kA，短路比0.58，则直轴同步电抗标幺值________。答案：11.9，1.7227.主变额定容量370MVA，短路电压14%，高压侧系统短路容量8000MVA，则主变高压侧正序电抗标幺值（Sₙ=100MVA）为________。答案：0.037828.220kV线路采用OPGW24B1120，其直流电阻为________Ω/km，允许短路电流________kA（1s）。答案：0.298，25.129.厂用6kV开关柜额定开断电流40kA，最小电气距离（相间）为________mm，爬电比距≥________mm/kV。答案：250，2530.发电机转子一点接地保护采用乒乓式原理，注入电压________V，注入频率________Hz。答案：48，0.2531.主变高压侧电容式电压互感器二次额定负荷________VA，准确级________。答案：50，0.232.励磁系统AVR自动/手动切换时，应保证无功波动小于________%Pₙ，切换时间小于________ms。答案：2，10033.发电机定子绕组直流耐压试验电压为________kV，持续________min。答案：30，134.500kVGIS隔室SF₆气体额定压力________MPa，报警压力________MPa。答案：0.6，0.5535.厂用电动机采用变频器供电时，电缆长度超过________m需加装________滤波器。答案：100，dv/dt五、简答题（每题6分，共30分）36.说明发电机定子接地保护中“三次谐波电压比”判据的物理本质，并给出整定计算步骤。答案：物理本质：正常时机端三次谐波电压U₃ₜ与中性点三次谐波电压U₃ₙ呈分压关系，比值接近1；定子绕组靠近机端发生接地时，U₃ₜ下降、U₃ₙ升高，比值显著增大。整定步骤：1）实测额定负荷下U₃ₜ/U₃ₙ比值K₀；2）考虑±10%分散度，取K₁=K₀+0.2；3）校验机端95%处金属接地，K₂≥1.5K₁；4）动作值Kₒₚ=K₁，延时0.5s，出口信号；5）校验二次谐波制动系数>0.3，防止误动。37.绘出主变高压侧中性点经小电抗接地系统的零序等值电路，并推导单相接地时故障点电流表达式。答案：零序等值电路：主变高压侧零序电抗Xₜ₀与小电抗Xₙ串联，系统零序电抗Xₛ₀并联。故障电流：I₀=E/(X₁+X₂+X₀)，其中X₀=Xₛ₀∥(Xₜ₀+Xₙ)，故障点电流Iₖ=3I₀=3E/(X₁+X₂+X₀)。当Xₙ增大，X₀增大，Iₖ减小，实现限流目的。38.比较火电厂厂用6kV系统经高阻接地与经低阻接地的优缺点。答案：高阻接地：优点：接地电流小（<10A），可带故障运行2h，设备损伤小；缺点：过电压水平高，需绝缘水平高，选线困难。低阻接地：优点：过电压低，选线快速，保护简单；缺点：接地电流大（100～1000A），需立即跳闸，电缆损伤大，对电机铁心烧损风险高。39.说明励磁系统PSS参数现场整定试验流程。答案：1）退出PSS，测发电机无补偿频率特性G(jω)；2）计算需补偿相位φ(ω)=–arg[G(jω)]–90°；3）设定PSS超前滞后环节时间常数T₁、T₂，使PSS补偿相位置φPSS≈φ(ω)；4）现场加2%阶跃，测有功振荡阻尼比ζ≥0.1；5）调整增益Kₚₛₛ，使0.1Hz～2Hz频段阻尼最大；6）做0.05Hz扫频，校验PSS不会引起轴系扭振；7）投入PSS，做±5%电压阶跃，记录超调<15%，振荡次数<3次；8）出具整定单，归档。40.给出220kVGIS隔室SF₆气体微水超标处理步骤。答案：1）停电隔离，回收气体至0.02MPa；2）更换吸附剂，真空度≤133Pa，维持2h；3）充入新气至额定压力，静置12h；4）测微水<150μL/L，测SO₂<5μL/L；5）做工频耐压460kV1min；6）投运后24h复测微水，合格后方可并网。六、计算题（共30分）41.（10分）某火电厂以一回220kV线路送出，线路长60km，正序电抗0.4Ω/km，系统侧短路容量6000MVA。主变容量370MVA，短路电压14%。发电机额定容量300MW，cosφ=0.85，直轴暂态电抗X′d=0.25（标幺，Sₙ=300/0.85=353MVA）。求发电机端三相短路时，0s超瞬态电流周期分量有效值（kA，基准Sₙ=100MVA）。答案：系统电抗Xₛ=100/6000=0.0167p.u.线路电抗Xₗ=0.4×60×100/230²=0.0454p.u.主变电抗Xₜ=0.14×100/370=0.0378p.u.发电机超瞬态电抗X″d=0.25×100/353=0.0708p.u.总电抗XΣ=0.0167+0.0454+0.0378+0.0708=0.1707p.u.I″=1/XΣ=5.86p.u.基准电流Iₙ=100/(√3×230)=0.251kAI″k=5.86×0.251=1.47kA42.（10分）厂用6kV电动机额定功率2000kW，额定电流238A，启动电流倍数6.5，启动时间8s，采用电抗器降压启动，要求母线压降≤10%。已知系统短路容量150MVA，母线预接负荷无功2Mvar，求电抗器最小电抗值（Ω）。答案：系统电抗Xₛ=6.3²/150=0.265Ω允许压降ΔU=10%，即启动回路总电流Iₛₜ≤0.9×150/(√3×6.3)=12.4kA电动机启动电流Iₛₜ=6.5×0.238=1.55kA设电抗器电抗Xₖ，则Iₛₜ=6.3/(√3×√(Xₛ+Xₖ)²)解得Xₖ≥1.05Ω，取标准1.2Ω。43.（10分）主变高压侧中性点经小电抗Xₙ=10Ω接地，系统电压220kV，系统零序电抗X₀ₛ=8Ω，主变零序电抗X₀ₜ=15Ω。求单相接地时故障点电流、中性点电压及接地电阻消耗功率。答案：零序总电抗X₀=X₀ₛ∥(X₀ₜ+Xₙ)=8∥25=6.06Ω正序电抗X₁=系统短路电抗取20Ω（题设）单相接地电流Iₖ=3E/(X₁+X₂+X₀)=3×220/√3/(20+20+6.06)=7.8kA中性点电压Uₙ=I₀·Xₙ=(7.8/3)×10=26kV功率P=I₀²R=2.6²×10=67.6MW七、综合应用题（共30分）44.（15分）某300MW机组发变组保护配置如图（文字描述）：保护A：发电机差动；保护B：主变差动；保护C：发变组大差；保护D：高压侧母差。故障录波显示：t=0ms，发电机中性点侧电流Iₙ=0，机端侧Iₜ=8kA（二次值），相位相反；t=20ms，主变高压侧电流Iₕ=0.5kA，相位与Iₜ相同；t=30ms，母差动作。（1）判断故障点位置；（2）分析保护动作行为；（3）给出改进措施。答案：（1）故障位于发电机机端封闭母线，差动保护区外靠近主变低压侧。（2）发电机差动、发变组大差均动作正确；主变差动