西南交通大学发电厂及其电气部分期末复习题

电子鱼竿思考和简答题
1.举例说明电力系统的一、二次设备有哪些,其功能各是什么?
答:通常把生产、变换、分配和使用电能的设备,如发电机、变压器断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计,继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组,调整负荷和,切换设备和线路,监视主要设备的运行状态。
引向器2.影响输电电压等级发展的主要因素有哪些?
答:1)长距离输送电能;2)大容量输送电能;3)节省基建投资和运行费用;4)电力系统互联。
3.我国500kV变电站目前的主接线形式有哪些种类?
答:目前,我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断路器两种接线方式。其中3/2台断路器接线具有以下特点:任一母线检修或故障,均不致停电;任一断路器检修也不引起停电;甚至在两组母线同时故障(或一组母线检修另一组母线故障)的极端条件下,功率均能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时,这种运行方式称为不完整串运行,此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便,操作简单,隔离开关只在检修时作为隔离带电设备用。
4.何为数字化发电厂?其数字化发电厂的核心技术有哪些?
答:1、数字化发电厂的概念主要是针对发电厂的生产过程,通过实时地数字化控制和管理对每个生产设备、生产环节、管理环节都用数据予以客观描述,存储、积累发电厂的历史生产数据,再按一定规律,通过计算、归纳、提取,用动态数字来表达发电企业的生产状态,实现企业数字化科学管理。核心是围绕发电厂的生产运营和科学管理过程进行数字化。2、1)采用成熟的FCS数字化仪表和装置。2)发电厂“炉-机-电-辅”DCS一体化控制和数字化升压站NCS。3)数字化CCTV(工业)网络图像监视技术。4)厂级运营优化增值服务技术。5)信息层面的数字化高端应用。6)系统工程、软件技术、流程技术和先进的计算机辅助技术(CAD)、三维技术等。
5.试说明1000MW超超临界发电机组电气主接线的特点。
太阳能手机充电器答:(1)发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接线,发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关,但在主母线上设有可拆连接点。(2)发电机出口主封闭母线上有接地刀闸,母线接地刀闸能承受主回路动、
热稳定的要求。接地刀闸附近有观察接地刀闸位置的窥视孔。(3)主变压器采用三台单相双绕组油浸式变压器,
低压侧绕组接成三角形,高压侧绕组接成星形。变压器高压侧中性点接地方式为直接接地。(4)在主变压器低压
侧引接两台容量相同的高压厂用变压器,供给厂用电。(5)在发电机出口主封闭母线有短路试验装置,主回路T
接引至电压互感器柜,通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。(6)在发电机出口侧和中性点侧,每相装有套管式电流互感器4只。(7)发电机中性点经隔离开关接有中性点接地变压器。(8)高压厂用变压器高
压侧,每相配置套管式电流互感器3只。(9)主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器4只,中性点配置电
流互感器2只。
6.超临界火电机组的电气主接线有哪些特点?
600MW发电机组采用发电机-变压器单元接线,变压器高压侧经引接线接入500kV系统,500kV侧采用一台半断路
器接线方式。接线特点有:1)发电机-变压器单元接线,采用全连分相封闭母线。2)发电机与变压器之间无断路
器和隔离开关;3)主变采用三个单相双绕组变压器接成三相,低压侧接成三角形,高压侧接成星形,高压侧中性
点接地;4)在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器,供给厂用电;5)在发电机出口侧,通过高压熔断器接有
三组电压互感器和一组避雷器;6)在发电机出口侧和中性的侧,每相装有电流互感器;7)发电机中性点接有中
性点接地变压器;8)高压厂用变压器高压侧和低压侧,每相装有电流互感器;9)主变压器侧,每相装有电流互
感器,中性点配置电流互感器。
7.导体的长期允许载流量与哪些因素有关?提高长期允许载流量应采取哪些措施?
答:是根据导体的稳定温升确定的,与1、和导体的电阻R、导体的换热面积F、换热系数α有关。。为
了载流量,宜采用电阻率小的材料,如铝和铝合金等;导体的形状,在同样截面积的条件下,圆形导体的表面积较小,而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。
8.什么是短时发热?短时发热该如何计算?
短时发热:指短路电流引起的发热计算同下
9.短路时导体最高发热温度的计算过程是什么?
计算方法如下:1)有已知的导体初始温度θw;从相应的导体材料的曲线上查出A w;
2)将A w和Q k值代入式:1/S2Q k=Ah-Aw求出A h;
3)由A h再从曲线上查得θh值。
10.三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪相上,试加以解释。
答:三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上,因为三相短路时,B相冲击电流最大。11.什么叫电气主接线?主接线的基本形式有哪些?什么是3/2接线有何特点?
答:1)电气主接线指一次设备的连接电路,又称为一次接线或主电路。它表示了电能产生、汇集、
分配和传输的关系。2)基本形式主要有:(1)有汇流母线的基本接线形式:单母线、单母线分段、单母线(分段)带旁路、
双母线、双母线分段、双母线分段带旁路、3/2、4/3断路器接线、变压器-母线组接线;(2)无汇流母线的基本接线形式:单元接线(发电机-变压器单元;扩大单元;发电机-变压器-线路单元);桥型接线(内桥;外桥);角
形接线(三角形,四角形,五角形)3)、一台半断路器接线即两组母线之间接有若干串断路器,每一串有3台断
路器,中间一台称作联络断路器,每两台之间接入一条回路,共有两条回路。平均每条回路装设一台半断路器,故称一台半断路器接线,又称二分之三接线。一台半断路器接线的主要优点:可靠性高;运行灵活性好;操作检修方便。在一台半断路器接线中,一般应采用交叉配置的原则,即同名回路应接在不同串内,电源回路宜与出线回路配合成串。此外,同名回路还宜接在不同侧的母线上。这种接线的主要缺点是投资大、继电保护装置复杂。
12.电气主接线的设计程序是什么?
四个阶段:1初步可靠性研究2可靠性研究3初步设计4施工设计图
设计步骤与内容:1对原始资料分析2主接线方案的拟定与选择3短路电流计算和主要电器选择4绘制电气主接线图5编制工程概算
13.绘出内、外桥的主接线图,并分别说明其特点及适用范围。
14.主母线和旁路母线各起什么作用?画图说明如何区分旁路兼母联和母联兼旁路两种接线方式?
主母线:汇集和分配电能。旁路母线:和旁路断路器一起,代替出线断路器工作,使出线断路器检修时该回路
不停电。
15.选择主变压器时应考虑哪些因素?其容量、台数、型式的选择各应遵循哪些原则?
答:影响主变压器选择的因素主要有:容量、台数、型式。其中单元接线时变压器应按发电机额定容量扣除本机
组的厂用负荷后=(发电机的额定容量-厂用容量-支配负荷的最小容量)×70%。为了确保发电机电压上的负荷
供电可靠性,所接主变压器一般不应小于两台,对于工业生产的余热发电厂的中、小型电厂,可装一台主变压器
与电力系统构成弱连接。除此之外,变电所主变压器容量,一般应按5~10年规划负荷来选择。主变压器型式可根据:1)相数决定,容量为300MW及以下机组单元连接的变压器和330kV及以下电力系统中,一般选择三相变压器,容量为60MW的机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器经综合考虑后,可采用单要组成三相变压器组。2)绕组数与结构:最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器,机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机双绕组变压器单元接线,在110kV以上的发电厂采用直接接接系统中,凡需选用三绕组变压器
的场合,均可采用自耦变压器。
16.母联断路器、分段断路器和旁路断路器的作用各是什么?
答:1、母联断路器:由单母线发展出分段母线,将母线从中间分开,分开处装设可跳闸的母联断路器,满足供电
可靠性的要求。
2、分段断路器:当任一电源故障,其电源QF自动跳闸断开时,在BZT的作用下,分段断路器QFd可
以自动接通,保证全部引出线继续供电,还可以限制母线短路时短路电流的水平;当任一母线发生短路故障,在母线继电保护
的作用下,QFd和连接故障段母线的电源QF自动断开,则非故障段可继续供电,避免了在纯单母线中母线故障时
全部回路都得停电的情况。
3、旁路断路器:工作回路有问题时切换至旁路,在不影响供电的情况下对工作回路的某些设备进行检修
17.一台半断路器的配置方式有哪些,有何优点?
完整串运行:两组母线和同一串的3个断路器都投入工作;(任意母线、断路器检修不需停电)
不完整串运行:一串中任意断路器退出运行;优点同下
18.什么是一台半断路器,其接线有何特点?
每两个元件(进线、出线)占用3台断路器构成一串,接在两组母线之间,因而称为“3/2断路器接线”,也称
“一台半断路器接线”。特点:①可靠性高:任何一个元件(一回出线、一台主变)故障均不影响其他元件的运行,母线故障时与其相连的断路器都会跳开,但各回路供电均不受影响。当每一串中均有一电源一负荷时,即使两组
母线同时故障都影响不大。
②调度灵活:正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行,形成多环状供电,调度方便灵活。
③操作方便:只需操作断路器,而不必利用隔离开关进行倒闸操作,从而使误操作事故大大减少。隔离开关仅供
检修时隔离电压用。
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④检修方便:只检修任一台断路器只需断开该断路器自身,然后拉开两侧的隔离开关即可检修。检修母线时也不
需切换回路,不影响各回路的供电。
19.电气主接线中为什么要限制短路电流?一般限制短路电流的基本方法有哪些?
答:短路电流要比额定电流大的多,有可能超过电器设备的承载能力,将电气设备烧毁,因此,必须限制短
路电流,其中限制短路电流的方法有:
1)在发电厂和变电所的6~10kV配电装置中,加装限流电抗器限制短路电流。a)在母线分段处设置母线电抗器,
目的是发电机出口断路器,变压器低压侧断路器,母联断路器等能按各自回路额定电流来选择,不因短路电流过
大而使容量升级;b)线路电抗器:主要用来限制电缆馈线回路短路电流;c)分裂电抗器。
2)采用低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时,采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线以限制短路电流。
3)采用不同的主接线形式和运行方式。
20.限制短路电流的方法有哪些?为什么采用低压分裂绕组变压器可限制短路电流?
21.火电厂厂用电为什么要按炉分段?为了提高厂用电的供电可靠性,通常采用哪些措施?
答:为了保证厂用供电的连续性,使发电厂安全满发,并满足运行安全可靠灵活方便。所以采用按炉分段原则。为提高厂用电工作的可靠性,高压厂用变压器和启动备用变压器采用带负荷高压变压器,以保证厂用电安全,经济的运行。
22.厂用变压器容量的选择需要考虑哪些因素?
变压器的台数、形式、额定电压、容量和阻抗
23.什么叫电动机的惰行?何谓厂用电动机的自启动?
(1)厂用电系统中运行的电动机,当断开电源或厂用电压降低时,电动机转速就会下降,甚至会停止运行,这一
过程称为惰行。(2)若电动机失去电压以后,不与电源断开,在很短时间(一般在0.5~  1.5s)内,厂用电压又恢
复或通过自动切换装置将备用电源投入,此时,电动机惰行尚未结束,又自动恢复到稳定状态运行,这一过程称
为电动机的自启动。
24.为什么要进行电动机自启动校验?如果厂用变压器的容量小于自启动电动机总容量时,应如何解决?
答:厂用电系统运行的电动机,当突然断开电源或厂用电压降低时,电动机转速就会下降,甚至会停止运行,这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压后,不与电源断开,在很短时间内,厂用电源恢复或通过自动
切换装置将备用电源投入,此时,电动机惰行还未结束,又自动启动恢复到稳定状态运行,这一过程称为电动机
自启动。分为:⑴失压自启动;⑵空载自启动;⑶带负荷自启动。若参加自启动的电动机数目多,容量大时,启
动电流过大,可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降,甚至引起电动机过热,将危及电动机的安全以及厂用电
网络的稳定运行,因此,必须进行电动机自启动校验。若不能满足自启动条件,应采用以下措施:
⑴限制参加自启动的电动机数量。
⑵机械负载转矩为定值的重要设备的电动机,因它只能在接近额定电压下启动,也不应参加自启动,可采用低电压保护和自动重合闸装置,即当厂用母线电压低于临界值时,把该设备从母线上断开,而在母线电压恢复后
又自动投入。
⑶对重要的厂用机械设备,应选用具有较高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机与其配套。
⑷在不得已的情况下,或增大厂用变压器容量,或结合限制短路电流问题一起考虑进适当减小厂用变压器的
阻抗值。
25.什么是验算热稳定的短路计算时间tk及电气设备的开断计算时间t’k?
答:演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和,而t br是指
断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起,到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
26.高压断路器熄灭电弧的基本方法有哪些?
答:有以下几种灭弧方式:
1)利用灭弧介质,如采用SF6气体;2)采用特殊金属材料作灭弧触头;3)利用气体或油吹动电弧,吹弧使
带电离子扩散和强烈地冷却面复合;4)采用多段口熄弧;5)提高断路器触头的分离速度,迅速拉长电弧,可使
弧隙的电场强度骤降,同时使电弧的表面突然增大,有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
27.高压断路器的种类和特点是什么?
1)油断路器:(1)多油式断路器:体积大,用油量多,有爆炸火灾危险,检修工作量大;现已淘汰。
(2)少油式断路器:优点:结构简单,体积小,材料消耗少,用油量少,重量轻,
性能稳定,运行方便。缺点:抗震性稍差;
2)压缩空气断路器:优点:“外能式”灭弧室。灭弧能力强;灭弧时间短;无火灾危险;尺寸小,重量
缺点:结构复杂;有金属消耗量大,价格昂贵;
3)六氟化硫(SF6)断路:优点:允许断路次数多,检修周期长;断路性能好;多用于SF6封闭式
组合电器,大大减少占地面积。
缺点:要求加工精度高,密封性能好。对气体和水分的检测控制要求更严。
4)真空断路器:优点:触头开距短;燃弧时间短,且与开断电流无关,一般只有半个周期;触头寿命
长,开断次数多;体积小、重量轻、噪声低缺点:对灭弧室工艺及触头材料要求高
28.隔离开关的特点及作用是什么?与断路器配合操作时应遵循什么原则?
答:1、隔离开关无灭弧装置,不能用来接通和切断负荷电流和短路电流,其工作特点是在有电压、无负荷电流情
况下分、合线路。主要作用为以下三点:1)隔离电压。在检修电气设备时,用隔离开关将被检修的设备与电源电
压隔离,以确保检修的安全;2)倒闸操作。投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时,常用隔离开关配合断
路器,协调操作完成;3)分、合小电流。因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力,故一般可
用来进行以下操作:分、合避雷器、电压互感器和空载母线;分、合励磁电流不超过2A的空载变压器;关合电容
电流不超过5A的空载线路。
断开时先断断路器在断隔离开关,合闸时相反。
手动打包工具29.隔离开关与断路器的主要区别,运行中它们的操作程序应遵循哪些重要原则?
答:断路器具有专用灭弧装置,可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流,故用来作为接通和切断电路的控
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制电器。而隔离开关没有灭弧装置,其开合电流极小,只能用来做设备停用后退出工作时断开电路。
30.高压电器开关包括哪2种设备?该如何选择设备?
1)断路器:(1)选择断路器的额定电压与电流:U N≥U NS I N≥I max
(2)选择断路器的额定开断电流:I Nbr≥I pt或I Nbr≥I”
2)隔离开关:选择隔离开关的额定电压与电流:U N≥U NS I N≥I max
31.电流互感器正常工作时,二次绕组绝对不允许开路的原因是什么?
答:需要强调的是电流互感器在运行时,二次绕组严禁开路。二次绕组开路时,电流互感器由正常工作状态
变为开路状态,I2=0,励磁磁动势由正常为数甚小的10N1骤增为11N1,铁心中的磁通波形呈现严重饱和和平顶波,因此,二次绕组将在磁能过零时,感应产生很高的尖顶电动势,其值可达数千伏甚至上万伏(与Ki及Ii大小有关),危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于磁感应强度剧增,会引起铁心和绕组过热。此外,在铁心

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