发电厂电气部分试题及答案

发电厂电气部分试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.在我国，额定电压为110kV及以上的电力系统中，中性点运行方式通常采用（）。

A.中性点不接地方式

B.中性点经消弧线圈接地方式

C.中性点直接接地方式

D.中性点经电阻接地方式

2.隔离开关的主要作用是（）。

A.切断正常负荷电流

B.切断短路电流

C.检修时形成明显断开点，隔离电压

D.切合空载线路

3.矩形母线立放和平放相比，其优点是（）。

A.散热条件好

B.抗弯强度大

C.集肤效应系数小

D.安装方便

4.电流互感器二次侧接地是为了（）。

A.防止绝缘击穿时高压窜入二次侧危及人身安全

B.测量准确

C.防止开路

D.保护设备

5.电气设备选择的一般原则是（）。

A.按正常工作条件选择，按短路条件校验

B.按短路条件选择，按正常工作条件校验

C.仅按正常工作条件选择

D.仅按短路条件选择

6.在高压断路器中，SF6断路器的灭弧性能优于油断路器，主要是因为SF6气体（）。

A.不可燃

B.无毒

C.具有极强的负电性和良好的灭弧性能

D.价格便宜

7.厂用电系统中，高压厂用电的电压等级通常为（）。

A.380V

B.6kV或10kV

C.35kV

D.110kV

8.独立双母线接线中，母联断路器的作用是（）。

A.汇集和分配电能

B.连接两组母线，使两组母线并列运行

C.切除短路故障

D.保护线路

9.为了限制一台半断路器接线（3/2接线）中，当中间断路器拒动时，扩大停电范围，通常在（）。

A.每串的进出线侧加装隔离开关

B.每串的进出线侧加装断路器

C.母线侧加装隔离开关

D.母线侧加装断路器

10.下列哪种短路类型对电力系统的危害最大？（）

A.单相接地短路

B.两相短路

C.两相接地短路

D.三相短路

11.熔断器主要用于（）。

A.切合负荷电流

B.切合空载变压器

C.保护短路和小电流过载

D.切合空载线路

12.电压互感器在运行中，其二次侧（）。

A.允许短路

B.不允许短路

C.允许开路

D.必须接地

13.发电厂中，主变压器的台数通常不少于（）。

A.1台

B.2台

C.3台

D.4台

14.热稳定是指电气设备承受（）的能力。

A.短路电流产生的电动力效应

B.短路电流产生的热效应

C.长期工作电流的热效应

D.过电压

15.在封闭母线中，外壳通常采用（）材料制成。

A.铝

B.铜

C.钢

D.塑料

16.动稳定是指电气设备承受（）的能力。

A.短路电流产生的电动力效应

B.短路电流产生的热效应

C.长期工作电流的热效应

D.雷电过电压

17.发电厂的厂用电率是指（）。

A.厂用电量占发电量的百分比

B.发电量占厂用电量的百分比

C.厂用电功率占发电机功率的百分比

D.发电机功率占厂用电功率的百分比

18.电气主接线中，旁路母线的作用是（）。

A.汇集电能

B.分配电能

C.在检修出线断路器时不中断该回路供电

D.连接主母线

19.电磁型电压互感器，其一次绕组并接于电网，二次绕组（）。

A.串接于负载

B.并接于测量仪表或继电器电压线圈

C.短接

D.开路

20.在大接地电流系统中，发生单相接地短路时，故障点的零序电压（）。

A.最高

B.最低

C.为零

D.不确定

二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得2分，选对但不全得1分，有选错得0分）

1.对电气主接线的基本要求包括（）。

A.可靠性

B.灵活性

C.经济性

D.美观性

2.下列关于电流互感器的说法，正确的有（）。

A.二次侧严禁开路

B.二次侧额定电流通常为5A或1A

C.铁芯必须可靠接地

D.工作状态接近于短路

3.短路电流计算的目的是为了（）。

A.选择电气设备

B.继电保护整定

C.确定限制短路电流的措施

D.计算电压损耗

4.倒闸操作的基本原则包括（）。

A.停电时，先断开断路器，再断开隔离开关

B.送电时，先合上隔离开关，再合上断路器

C.停电时，先断开负荷侧隔离开关，再断开电源侧隔离开关

D.送电时，先合上电源侧隔离开关，再合上负荷侧隔离开关

5.发电厂厂用电接线的设计原则应满足（）。

A.各机组的厂用电系统应是独立的

B.全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用电母线

C.充分考虑事故停机过程中的供电要求

D.尽量减少接线层次

6.下列设备中，属于开关电器的有（）。

A.断路器

B.隔离开关

C.熔断器

D.负荷开关

7.母线按材料分类，主要有（）。

A.铜母线

B.铝母线

C.钢母线

D.合金母线

8.提高电气设备动稳定的措施有（）。

A.限制短路电流

B.增加绝缘距离

C.改善母线布置方式（如采用立放）

D.在硬母线中加装伸缩节

9.GIS（气体绝缘金属封闭开关设备）的主要优点有（）。

A.占地面积小

B.不受大气条件影响

C.维护工作量小

D.运行可靠性高

10.发电机与变压器单元接线中，发电机出口装设断路器的情况有（）。

A.扩大单元接线中

B.发电机需停机但变压器仍需运行时

C.两台发电机共用一台变压器

D.发电机容量较小

三、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分）

1.电力系统中性点经消弧线圈接地方式，通常采用______补偿方式，以避免谐振过电压。

2.在电气设备选择中，校验热稳定的公式为t≥______。

3.断路器的全开断时间包括______时间和燃弧时间。

4.隔离开关没有专门的接地开关时，应悬挂______标示牌。

5.电压互感器的二次侧额定电压，对于接成星形的接线，通常为______V。

6.矩形母线三相平行布置时，短路电动力最大的相是______相。

7.发电厂的主接线形式中，一台半断路器接线（3/2接线）通常用于______kV及以上的大电流配电装置。

8.厂用电动机的启动方式主要有直接启动和______启动。

9.在大接地电流系统中，零序电流的分布与中性点的______有关。

10.电气设备的额定电压是指其______的电压。

11.SF6气体的灭弧能力约为空气的______倍。

12.选择熔断器时，除了选择额定电压和电流外，还需校验______。

13.电流互感器的极性标注通常采用减极性，即一次电流从______端流入，二次电流从同名端流出。

14.发电厂的低压厂用电电压等级通常采用______V。

15.双母线接线中，进行倒母线操作时，应先合上______，再切换隔离开关。

16.限制短路电流的常用措施有：加装______、采用分裂变压器、采用分裂电抗器等。

17.屋外配电装置的类型主要有：中型、______和高型。

18.硬母线材料中，铝的电阻率比铜______，但价格便宜，重量轻。

19.发电机的额定电压通常比系统的额定电压______5%。

20.继电保护装置中，距离保护通常作为______保护的后备保护。

四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）

1.简述断路器和隔离开关在操作顺序上的配合要求及其原因。

2.试比较单母线分段接线与双母线接线的优缺点。

3.简述电流互感器在运行中二次侧开路的危害及处理方法。

4.什么是电气设备的热稳定和动稳定？在校验时分别采用什么物理量？

5.简述厂用电接线的设计原则及对厂用电电源的基本要求。

五、计算与分析题（本大题共3小题，共60分）

1.（本题20分）某发电厂电气主接线如图所示（文字描述）：系统通过一条110kV线路与发电厂相连，线路长度为50km，电抗为0.4Ω/km。发电厂装设一台发电机，额定容量=100MVA，次暂态电抗=0.2；一台升压变压器，额定容量=120MVA，电压比110/10.5kV，短路电压%=10.5。取基准容量=100MVA，基准电压=115kV（110kV侧）和10.5kV（发电机侧）。

(1)绘制等值电路图（文字描述各元件电抗标幺值）。

(2)计算发电机出口发生三相短路时的短路电流周期分量有效值（次暂态电流）的标幺值和有名值。

(3)若冲击系数=1.8，计算短路冲击电流的有名值。

2.（本题20分）选择某10kV线路上的矩形铝母线。已知该线路的最大持续工作电流为=600A，母线平放，相间距离a=0.25m，跨距L=1.2m。该线路发生三相短路时，短路电流冲击值=40kA，热效应=100(kA·s。

(1)按最大持续工作电流选择母线截面（假设选用矩形铝母线，材料为LY，其集肤效应系数≈1，查表得：100×载流量约为1680A，80×载流量约为1150A，60×载流量约为870A，请选择合适规格）。

(2)校验所选母线的动稳定（母线材料的最大允许应力=70×Pa，截面系数W计算公式：对于平放，W=，其中b为宽度，h为厚度；电动力计算公式F=1.73×，弯矩M=，应力σ=）。

(3)校验所选母线的热稳定（铝母线热稳定系数C=87，最小截面=×m）。

3.（本题20分）某发电厂高压厂用电系统采用6kV电压等级。一台高压电动机，额定功率=2000kW，额定功率因数cosϕ=0.85，额定效率η=0.93，启动电流倍数=6。该电动机由一台厂用变压器供电，变压器额定容量=8000kVA，短路阻抗%=6。变压器高压侧为无穷大系统。

(1)计算电动机的额定电流。

(2)计算电动机启动时，启动回路的总电抗标幺值（取基准容量=100MVA，基准电压=6.3kV）。

(3)计算电动机启动时，6kV母线电压的标幺值（假设电动机启动前母线电压为额定电压，忽略其他负荷）。

(4)分析该启动方式是否满足电压要求（一般要求母线电压不低于额定电压的80%）。

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参考答案及解析

一、单项选择题

1.【答案】C

【解析】在我国110kV及以上电压等级的电网中，为了降低绝缘造价，通常采用中性点直接接地方式（大接地电流系统）。

2.【答案】C

【解析】隔离开关没有专门的灭弧装置，不能切断负荷电流和短路电流，其主要作用是在检修时形成明显的断开点，隔离高压电源，保证检修安全。

3.【答案】B

【解析】矩形母线立放时，其抗弯强度（惯性矩）较大，能承受较大的电动力；平放时散热较好。但在短路电流较大的系统中，动稳定往往是主要矛盾，故立放更常见于需提高动稳定的场合。

4.【答案】A

【解析】互感器二次侧接地属于保护接地，目的是防止一次侧高压绝缘击穿时，高压窜入二次侧危及人身和设备安全。

5.【答案】A

【解析】电气设备选择必须满足正常工作条件（电压、电流、环境等），并具备承受短路故障的能力，因此需按短路条件进行校验。

6.【答案】C

【解析】SF6气体具有负电性，能吸附电子形成负离子，使空间自由电子迅速减少，从而难以形成放电通道，且弧柱导电率高，温度低，灭弧性能极佳。

7.【答案】B

【解析】发电厂中，高压厂用电负荷较大，通常采用6kV或10kV电压等级以减小传输损耗。

8.【答案】B

【解析】母联断路器用于连接双母线的两组母线，实现母线并列运行、元件倒换以及母线保护等功能。

9.【答案】B

【解析】在一台半断路器接线中，为了防止中间断路器拒动导致两条母线解列或扩大停电，通常在进出线回路加装断路器（即构成完整的3/2接线），实际上题目描述的是标准3/2接线的构成，若无进出线断路器则无法成串。标准配置就是每串3台断路器。

10.【答案】D

【解析】三相短路是对称短路，短路电流最大，产生的电动力和热效应也最大，对系统的危害最严重。

11.【答案】C

【解析】熔断器利用熔体在过载或短路电流下的发热熔断来切断电路，主要用于短路保护和严重过载保护。

12.【答案】B

【解析】电压互感器二次侧并联接入高阻抗负载，运行时接近于空载。若二次侧短路，会产生巨大短路电流烧毁互感器，因此严禁短路。

13.【答案】B

【解析】为了保证发电厂运行的可靠性，主变压器的台数通常不少于2台，以便在一台故障或检修时，另一台能承担全部或大部分负荷。

14.【答案】B

【解析】热稳定是指电气设备承受短路电流产生的巨大热量而不致损坏的能力。

15.【答案】A

【解析】封闭母线外壳通常由铝或铝合金制成，因为铝是非磁性材料，可以减少涡流和磁滞损耗，且重量轻、耐腐蚀。

16.【答案】A

【解析】动稳定是指电气设备承受短路电流产生的巨大电动力而不致变形损坏的能力。

17.【答案】A

【解析】厂用电率是指厂用电消耗量占发电量的百分比，是衡量发电厂经济运行的重要指标。

18.【答案】C

【解析】旁路母线配合旁路断路器使用，可以在检修出线断路器时，通过旁路断路器代替工作断路器，从而不中断该回路的供电。

19.【答案】B

【解析】电压互感器一次侧并接于电网，二次侧也并接于测量仪表或继电器的电压线圈，以反映电压大小。

20.【答案】A

【解析】在大接地电流系统中发生单相接地短路时，故障点电压为零，故故障点零序电压（3）最高，且越远离故障点零序电压越低。

二、多项选择题

1.【答案】ABC

【解析】电气主接线的基本要求是可靠性、灵活性和经济性。美观性虽然重要，但不是基本技术要求。

2.【答案】ABD

【解析】电流互感器二次侧严禁开路，否则产生高电压；铁芯不需要（且不应）单独接地，通常是二次侧一点接地；工作状态接近于短路；二次额定电流通常为5A或1A。故C错误。

3.【答案】ABC

【解析】短路电流计算主要用于电气设备选择、继电保护整定和确定限制短路电流的措施。计算电压损耗通常用于正常潮流计算。

4.【答案】ABD

【解析】停电时：先断断路器，再断隔离开关；先断负荷侧，后断电源侧。送电时：先合隔离开关，再合断路器；先合电源侧，后合负荷侧。故A、B、D正确。

5.【答案】ABCD

【解析】厂用电接线设计原则包括：各机组厂用电独立；公用负荷分散接入；考虑事故停机供电；接线简单清晰、层次少等。

6.【答案】ABCD

【解析】断路器、隔离开关、熔断器、负荷开关均属于开关电器范畴。

7.【答案】ABC

【解析】常用母线材料有铜、铝、钢。合金母线也是存在的，但主要大类是前三种。题目中D选项较为笼统，但在特定教材分类中可能不作为主要分类。通常主要指铜、铝、钢。

8.【答案】AC

【解析】提高动稳定的措施包括限制短路电流（减小电动力）和改善母线布置方式（如立放增加抗弯能力）。增加绝缘距离主要针对绝缘，加装伸缩节用于热胀冷缩。

9.【答案】ABCD

【解析】GIS具有占地面积小、不受大气环境影响、完全封闭维护量小、运行可靠性高、抗干扰能力强等优点。

10.【答案】ABC

【解析】在扩大单元接线、发电机需停机但变压器仍运行、两机共用一变等情况下，发电机出口需装设断路器。

三、填空题

1.【答案】过补偿

2.【答案】（或∫dt）

3.【答案】分闸（固有）

4.【答案】“禁止合闸，有人工作”

5.【答案】100

6.【答案】中间

7.【答案】220

8.【答案】降压

9.【答案】数目和分布

10.【答案】长期正常工作

11.【答案】100

12.【答案】开断能力（或选择性/灵敏度）

13.【答案】L1（或极性端/）

14.【答案】380/220

15.【答案】母联断路器

16.【答案】限流电抗器

17.【答案】半高型

18.【答案】大

19.【答案】高

20.【答案】线路（或相邻元件）

四、简答题

1.【答案】

操作顺序：

停电操作：先断开断路器，再断开负荷侧隔离开关，最后断开电源侧隔离开关。

送电操作：先合上电源侧隔离开关，再合上负荷侧隔离开关，最后合上断路器。

原因：

隔离开关没有灭弧装置，不能切断负荷电流。

停电时，先断开断路器切断负荷电流，再断隔离开关是为了防止带负荷拉闸产生电弧造成事故。先断负荷侧是为了在万一发生误操作（如断路器未断开）时，故障限制在负荷侧保护范围内，减少对系统的影响。

送电时，先合隔离开关是为了在断路器合闸送电前建立通路。先合电源侧是为了保证一旦发生误操作，保护动作跳开断路器，尽量缩小故障范围。

2.【答案】

单母线分段接线：

优点：接线简单清晰，操作方便，设备少，投资少，运行可靠性较不分段母线高（一段故障不影响另一段）。

缺点：当一段母线或母线隔离开关故障时，该段上的所有回路都要停电；扩建时需向两端均衡扩建。

双母线接线：

优点：可靠性高，调度灵活，通过倒闸操作可以轮流检修母线而不中断供电，检修任一回路的隔离开关时只需停该回路；便于扩建。

缺点：接线复杂，操作多，隔离开关多，易误操作；投资大；母线故障时短时间内全部停电。

3.【答案】

危害：电流互感器二次侧开路时，一次电流全部变成励磁电流，使铁