《发电厂电气部分》考试题库

《发电厂电气部分》考试题库一、填空题（共20题，每空1分，总计35分）发电厂电气设计的核心内容包含______、______、______、______四大模块，覆盖电能生产流程中电气拓扑构建、设备选型、安全防护、布置运维全流程。我国凝汽式火力发电厂的厂用电率一般为______，供热式火力发电厂的厂用电率一般为______，水力发电厂的厂用电率一般为______，厂用电率是衡量电厂运行经济性的核心指标。电气主接线设计需满足的四项基本要求是______、______、______、______。无穷大电源供电系统中，三相短路的冲击电流出现在短路发生后______时刻，发电机电压回路短路时冲击系数一般取______，对应的冲击电流峰值为次暂态短路电流周期分量有效值的______倍。裸导体正常运行时的长期最高允许温度为______，计及日照影响的屋外钢芯铝绞线长期最高允许温度为______；铝质硬导体短时发热最高允许温度为______，铜质硬导体短时发热最高允许温度为______。高压断路器与隔离开关的核心结构差异是断路器配备______，可接通、分断正常负荷电流与短路故障电流；隔离开关的核心功能是检修时形成______，保障检修作业安全。厂用电负荷按供电中断的危害程度分为三类，其中______负荷必须配置两个独立电源，故障时备用电源自动投入；______负荷可采用单电源供电，无需备用。我国电力系统中，中性点直接接地方式（大接地电流系统）主要应用于______及以上电压等级，中性点不接地或经消弧线圈接地方式（小接地电流系统）主要应用于______及以下电压等级。电流互感器正常运行时二次侧接近______状态，严禁______运行；电压互感器正常运行时二次侧接近______状态，严禁______运行。常见的无母线电气主接线形式包含______、______、______、单元接线等，适用于进出线回路数少的中小型电厂或变电站。3/2断路器接线中，每串配置______台断路器，接入______回进出线，该接线形式可靠性高、操作灵活，广泛应用于330kV及以上超高压配电装置。厂用电备用电源配置方式分为______和______两类，其中专门设置备用变压器、正常时不承载工作负荷的配置方式为______。高压电弧的形成依赖______、______两个游离过程，电弧熄灭的核心是加强______过程，使触头间隙的介质绝缘强度恢复速度大于电压恢复速度。电力系统中常用的限流措施包含______、______、采用母线分列运行方式等，目的是降低短路电流水平，减少设备投资。配电装置按安装场所可分为______、______两大类，其中以SF₆气体为绝缘和灭弧介质的全封闭组合电器简称为______，占地面积小、可靠性高，适用于城区变电站或高海拔、重污秽地区。电力系统接地按功能分为______、______、______、防静电接地四类。大接地电流系统的工频接地电阻一般要求不大于______Ω；小接地电流系统中，高低压电气装置共用接地网时接地电阻不大于______Ω。双母线接线中设置旁路母线的核心作用是______，避免检修过程中中断用户供电。导体截面积选择的两种核心方法分别为______、______，其中年最大负荷利用小时数高、传输容量大的回路优先采用第二种方法，以降低长期运行损耗。消弧线圈补偿接地电容电流的运行方式分为欠补偿、全补偿、过补偿三类，实际运行中一般采用______方式，避免发生串联谐振过电压。二、单项选择题（共15题，每题2分，总计30分）下列电气主接线形式中，适用于330kV及以上电压等级、进出线回路数6回及以上、输电容量大、可靠性要求极高的大型发电厂、枢纽变电站的是（）A.单母线分段接线B.双母线带旁路接线C.3/2断路器接线D.内桥接线下列厂用负荷中，属于一类负荷的是（）A.锅炉给水泵B.输煤皮带机C.机修车间电源D.办公区照明硬铝导体热稳定校验时，用于计算导体最小允许截面积的核心参数是（）A.导体长期允许载流量B.导体热稳定系数C值C.导体弹性模量D.导体表面散热系数下列关于隔离开关倒闸操作的原则，说法正确的是（）A.可带负荷拉合10kV空载母线B.可直接分断额定电流下的负荷回路C.停电操作时先拉隔离开关、后拉断路器D.送电操作时先合隔离开关、后合断路器短路计算中冲击系数取1.85时，短路冲击电流峰值与次暂态短路电流周期分量有效值的比值为（）A.1.85B.2.55C.2.62D.2.69我国110kV及以上电力系统普遍采用的中性点接地方式为（）A.中性点不接地B.中性点经消弧线圈接地C.中性点直接接地D.中性点经高阻接地下列高压断路器类型中，在10kV屋内配电装置中应用最广泛、灭弧能力强、维护工作量小的是（）A.多油断路器B.少油断路器C.真空断路器D.压缩空气断路器SF₆全封闭组合电器（GIS）的核心绝缘与灭弧介质为（）A.变压器油B.真空C.六氟化硫气体D.干燥压缩空气厂用电系统采用暗备用配置方式时，每台工作变压器的容量选择需满足的要求是（）A.仅需承担自身所带母线段的正常工作负荷B.承担自身正常负荷的同时，任一台相邻工作变压器停运时，可承担该段全部一类、二类负荷C.按最大单台电动机启动电流校验即可，无需考虑备用容量D.按1.2倍额定负荷选择，无需校验故障场景供电能力额定二次电流为1A的电流互感器，相比额定二次电流为5A的电流互感器，其核心优势是（）A.二次回路损耗小，适合远距离信号传输B.二次开路电压更低，运行安全性更好C.测量精度更高，不受二次负荷影响D.可直接接入常规测量仪表，无需转换下列导体截面积选择方法中，适用于年最大负荷利用小时数大于5000h、长度超过20m的发电机出口封闭母线的是（）A.按长期发热允许电流选择B.按经济电流密度选择C.按机械强度要求选择最小截面积D.按短路电动力要求选择电气主接线中设置旁路母线的核心目的是（）A.提高母线故障时的供电可靠性B.检修进出线断路器时不中断回路供电C.实现母线检修时的不停电倒闸操作D.限制回路短路电流水平下列关于屋外配电装置安全净距的说法，正确的是（）A.A1值为带电部分至接地部分之间的最小允许空气间隙B.A2值为带电部分至栅栏之间的最小允许距离C.海拔超过500m时安全净距无需修正D.安全净距取值与系统电压等级无关大接地电流系统发生单相金属性接地故障时，故障相的电流大小为（）A.数安培级的电容电流B.与三相短路电流接近的大短路电流C.正常负荷电流水平D.负荷电流的√3倍大接地电流系统中，发电厂接地网的工频接地电阻要求为（）A.≤0.5ΩB.≤4ΩC.≤10ΩD.≤30Ω三、判断题（共15题，每题1分，总计15分）隔离开关无专用灭弧装置，任何工况下严禁带电操作。（）双母线接线运行中，当一组母线发生故障时，仅需断开故障母线上的所有断路器，将回路切换至正常母线即可快速恢复供电，单回路停电时间短。（）导体短时发热由短路电流引起，因短路持续时间短，计算时可按绝热过程考虑，忽略导体向周围环境的散热量。（）电流互感器二次侧必须有一端可靠接地，该接地属于工作接地，用于保障测量精度。（）3/2断路器接线中，当一串的中间断路器检修时，该串的两回进出线仍可通过两侧边断路器保持正常供电，供电可靠性高。（）火力发电厂6kV厂用电系统一般采用中性点直接接地方式，发生单相接地时立即跳闸，避免故障扩大。（）高压断路器选型时，仅需校验额定电压、额定电流、额定开断电流即可，无需校验动稳定、热稳定参数。（）按经济电流密度选择导体截面积时，需综合考虑导体的投资折旧费用、长期运行电能损耗费用，选取总年运行费用最低对应的截面积。（）内桥接线适用于输电线路较长、线路故障率高、变压器不需要频繁切换的发电厂或变电站。（）真空断路器灭弧能力极强，开断小电感电流时不会产生操作过电压，无需配置过电压保护装置。（）厂用电一类负荷的两个供电电源必须为独立电源，当一个电源故障时，另一个电源需自动投入，保障供电连续性。（）屋外配电装置相比屋内配电装置土建工程量小、建设周期短，但占地面积大，适用于110kV及以上电压等级。（）发电厂主变压器低压侧串联限流电抗器、采用分裂绕组变压器，均可以有效降低厂用电系统的短路电流水平，减少开关设备投资。（）电压互感器二次侧所接测量仪表、继电器的电压线圈阻抗极大，正常运行时二次侧接近开路状态，严禁二次侧短路运行。（）消弧线圈采用过补偿方式运行时，感性补偿电流大于系统接地电容电流，可避免线路投切过程中发生串联谐振过电压。（）四、名词解释（共5题，每题4分，总计20分）电气主接线厂用电率电气设备动稳定校验明备用配电装置安全净距五、简答题（共4题，每题8分，总计32分）简述双母线接线的核心优缺点及适用场景。简述高压断路器与隔离开关的核心功能差异，以及倒闸操作的基本原则。简述厂用电负荷的分类依据，以及各类负荷的供电要求。简述导体与电器选择的一般原则，以及需要校验的核心项目。六、计算题（共2题，每题9分，总计18分）某火力发电厂10kV厂用工作变压器低压侧（0.4kV）回路参数如下：变压器额定容量1600kVA，额定电压10.5/0.4kV，低压侧回路长期最大工作电流为2310A；该点发生三相短路时，次暂态短路电流有效值I″=28计算该回路的三相短路冲击电流峰值；考虑短路电流非周期分量热效应（非周期分量等效时间取0.05s），计算满足热稳定要求的导体最小截面积；若拟选用3条120mm×10mm矩形硬铝母线，环境温度25℃时该型号母线的长期允许载流量为3150A，单条母线截面积为1200mm²，判断该母线是否满足长期发热与热稳定要求。某220kV升压站采用3/2断路器接线，某串配置3台断路器，接入2回出线、1台主变压器，已知每回出线的最大输送容量为180MVA，主变压器额定容量为240MVA，220kV侧额定电压为220kV。根据3/2接线断路器工作电流计算原则（边断路器最大工作电流对应所接单个回路的最大长期工作电流，中断路器最大工作电流对应同侧两个回路的最大潮流之和），计算该串边断路器、中断路器的长期最大工作电流，为断路器额定电流选型提供依据。参考答案一、填空题电气主接线设计、厂用电系统设计、导体与电器选择、配电装置设计5%8%、8%12%、0.3%~2%供电可靠性、运行灵活性、经济合理性、可扩建性0.01s、1.9、2.6970℃、80℃、200℃、300℃专用灭弧装置、明显断开点一类、三类110kV、66kV短路、开路、开路、短路内桥接线、外桥接线、角形接线3、2明备用、暗备用、明备用碰撞游离、热游离、去游离串联限流电抗器、采用分裂绕组变压器屋内配电装置、屋外配电装置、GIS工作接地、保护接地、防雷接地0.5、4检修进出线断路器时，由旁路断路器替代被检修断路器为回路供电按长期发热允许电流选择、按经济电流密度选择过补偿二、单项选择题1.C2.A3.B4.D5.C6.C7.C8.C9.B10.A11.B12.B13.A14.B15.A三、判断题1.×（隔离开关可拉合电压互感器、避雷器、电容电流不超过5A的空载线路、励磁电流不超过2A的空载变压器等小电流回路，并非任何情况严禁带电操作）2.√3.√4.×（电流互感器二次侧接地属于保护接地，防止一次高压窜入二次侧危及人身、设备安全）5.√6.×（火电厂6kV厂用电系统一般采用中性点不接地或经高阻、消弧线圈接地方式，单相接地后可带故障运行1~2h，避免一类负荷突然停电）7.×（断路器选型需校验额定电压、额定电流、额定开断电流、动稳定电流、热稳定电流、分合闸时间、关合电流等多项参数）8.√9.√10.×（真空断路器灭弧能力强，开断小电感电流易产生截流过电压，需配置阻容吸收或避雷器等过电压保护装置）11.√12.√13.√14.√15.√四、名词解释电气主接线：指发电厂、变电站中由发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线、进出线等一次设备按照功能要求连接组成的电能生产、输送、分配的主电路拓扑，是电力系统网络结构的核心组成部分，需满足可靠性、灵活性、经济性要求，直接决定电厂、变电站的运行安全与投资水平。厂用电率：指发电厂在统计周期内，厂用电系统消耗的电能占电厂总发电量的百分比，是衡量发电厂运行经济性的核心指标，不同类型电厂因辅机配置差异，厂用电率存在明显区别。电气设备动稳定校验：指校验电气设备、导体在短路冲击电流产生的最大电动力作用下，不发生机械变形、绝缘损坏、结构断裂的能力，要求设备的额定峰值耐受电流不小于安装地点的短路冲击电流峰值。明备用：厂用电系统的一种备用电源配置方式，指专门设置一台正常空载或带少量公共负荷的备用变压器，当任一台工作变压器故障停运时，备用电源自动投入装置动作，将备用变压器接入失电母线，替代故障变压器承担负荷供电，广泛应用于大型火力发电厂。配电装置安全净距：指为保障人身与设备安全，配电装置中不同电位的带电部分之间、带电部分与接地构件之间、带电部分与遮栏等设施之间必须保持的最小空气间隙，该距离由系统最高工作电压、雷电过电压、操作过电压水平确定，海拔超过1000m时需按标准进行修正。五、简答题双母线接线的核心优缺点及适用场景如下：（1）优点：①供电可靠性高：可轮流检修两组母线，检修过程中不中断回路供电；一组母线故障时，仅需短时操作即可将所有回路切换至备用母线恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关时，仅需断开该回路，其他回路可正常运行。②运行灵活性好：可通过倒闸操作灵活分配母线上的回路，匹配系统潮流调整、检修等不同运行方式需求。③扩建方便：可从母线两端任意方向扩建出线，不影响原有回路的正常运行。（2）缺点：①倒闸操作流程复杂，隔离开关操作量大，易发生误操作事故；②母线故障或检修时，连接在该母线上的所有回路需短时停电；③配电装置设备数量多，占地面积大，整体投资较高。（3）适用场景：适用于出线回路数6回及以上的110kV~220kV发电厂、枢纽变电站，或进出线容量大、供电可靠性要求较高的场合。高压断路器与隔离开关的核心差异及操作原则如下：（1）核心功能差异：①结构上，高压断路器配备完善的专用灭弧装置，灭弧能力强；隔离开关无专用灭弧装置，仅能开断规定范围内的小电流。②功能上，断路器承担电路控制与故障保护作用，正常运行时分合负荷电流，故障时由继电保护驱动跳开，切除短路故障电流；隔离开关的核心作用是在设备检修时形成明显的空气断开点，将检修设备与带电部分可靠隔离，同时配合断路器完成倒闸操作，切换运行方式。（2）倒闸操作基本原则：①停电操作：必须确认断路器已分闸后，先拉开负荷侧隔离开关，再拉开电源侧隔离开关，严禁带负荷拉合隔离开关；②送电操作：必须确认断路器在分闸位置后，先合电源侧隔离开关，再合负荷侧隔离开关，最后合上断路器送电；③整个操作过程需严格执行操作票、工作票制度，逐设备确认状态，严禁带地线合闸、带电挂接地线。厂用电负荷分类及供电要求如下：分类依据为供电中断对电厂生产、人身安全、设备安全的影响程度，共分为三类：（1）一类负荷：供电中断将造成主设备损坏、人身伤亡、机组停运，且恢复时间长的负荷，如给水泵、循环水泵、凝结水泵、送引风机、发电机冷却系统电源等。供电要求：必须由两个独立电源供电，两个电源无直接电气联系，当一个电源故障时，另一个电源需通过自动投入装置快速切换，保障供电零中断或极短时间中断。（2）二类负荷：供电中断将造成机组出力下降、影响正常生产，但不会导致主设备损坏或人身危险的负荷，如输煤系统、除灰系统、化学水处理系统设备等。供电要求：采用两回线路供电，当一回电源故障时，另一回电源可手动或自动投入，允