发电厂电气设备复习题.doc

《发电厂电气设备》综合复习资料
一、单项选择题
1、变压器的最大效率发生在。[ B ]
A.β=1
B.β=0.6-0.8 附近
2、水平排列、间距相同的三根导体，两边分别为流过A相、C相，中间B相电流。三相对称短路时，受力最大的一相为：[ B ]
A.A相
B.B相
C.C相
3、变压器原边电压频率不变，但幅值升高，则变压器的空载电流变化情况：[ B ]
A.减小
B.增大
C.不变
4、下面对发电厂的描述最准确的是：[ D ]
A.火电厂因其耗能大，效率低，已经不承担主要电力负荷。
B.我国的水力发电承担主要电力负荷，我国的水力资源已经得到大力开发。
C.凝汽式电厂效率高于热电厂，因此我国正大力发展凝汽式大型火电厂。
D.水电厂运行灵活，效率高，且具有调相、调峰、事故备用的功能，可提高电网运行的灵活性、可靠性。
5、6-35kv电网,中性点 ，称为 接地系统。[ C ]。
A.直接接地；小电流
B.直接接地；大电流
C.不接地或经消弧线圈接地；小电流
6、下面的变压器绕组接法中,适合中性点直接接地的220kv电压侧变压器绕组接法为：[ A ]
A.YN
B.Y
C.△
7、一般来说，凝汽式火电厂与热电厂相比，效率较 ，容量较 ，距离负荷中心较 。B
A.高；小；远 B.高；大；远 C.低；大；远 D.高；小；近
8、1949年建国初期和现在，我国电力装机容量分别居世界第 位和第 位。C
A.16；4 B.26；7 C.25；2 D.25；5
9、一般说来，核电厂与或火电厂相比，造价 ，运行成本 。A
A.高；低 B.高；高C.低；高 D.低；低
10、下面是几种油浸式变压器的冷却方式，冷却效果最好的是： C
A.油浸自冷B.油浸风冷 C.导向油循环强制风冷
二、判断题
1、设计电气主接线时，当电器主接线的可靠性和经济性发生矛盾时，首先满足可靠性。（ √ ）
2、电缆的动稳定由厂家保证，选择电缆时可以不必考虑，但是电缆的热稳定应校验。（√ ）
3、导体短路时，产热全部用来使导体自身温度升高，可认为是一个绝热过程，此时，导体的比热容和电阻率不是常数。（ √ ）
4、无限大容量系统短路时，短路电流周期分量的幅值不变。发电机出口短路时， 短路电流周期分量的幅值是变化的。（√ ）
5、发电机母线发生短路时，发电机端电压要下降，装设自动调节励磁装置，可使励磁电流立即增大，使电网电压迅速恢复。（ √ ）
6、按经济电流密度选择导体截面，可使导体的年计算费用最低，但在导体运行时可能超温。（√ ）
7、充填石英砂的熔断器具有限流作用，可以保护该回路的电器免受冲击电流影响。（√ ）
8、断路器中的电弧熄灭越快越好。（X ）
9、选择高压断路器时，需要进行断路器的开断电流和短路关合电流校验。断路器的开断电流不应小于短路电流周期分量或次暂态电流。（√ ）
10、当海拔升高，电器的绝缘水平降低；当环境温度升高，电器的允许电流减小。（√ ）
三、填空题
1、既承担功率交换，又兼有供电功能的变电所是 。
2、发电厂和变电所中，通常把生产和分配电能、流过大电流，承受高电压的的设备称为 次设备。把测量、控制、保护的设备称为 次设备。发电机属于 次设备，电流互感器属于 次设备。
3、为了使发电厂或变电所的配电装置布置简单，运行检修方便，一般升高电压等级不宜过多，通常以2级电压为宜，最多不应超过 级。
4、发电厂和变电所中，把主要设备连接起来，表明电能送入和分配关系的电路，称为 。
5、变压器的短路电流和其短路阻抗 。
6、对于发电厂，出线回路较少时，为了节省设备，简化接线，常采用 接线。
7、由于趋肤（集肤）效应，导体的交流电阻比直流电阻 。
8、选择电气设备选择时，一般先按 条件选择，再按 条件校验。
9、由于发电机一般都装有阻尼绕组，发电机短路时，发电机的阻抗不是常数，使得短路电流周期分量中依次经过 分量、 分量、 分量。其中 分量幅值最大。
10、电流互感器二次侧近乎 运行；电压互感器二次侧近乎 运行。
11、交流电弧能否熄灭，取决于电弧电流过零时，弧隙 强度的恢复速度和系统电压的上升速度之间的竞争。
12、电弧的产生过程是这样的：当电器的触头刚分开时，触头间距离小，场强大，触头电子被拉出，这种游离方式称为 发射，它是触头最初产生导电离子的原因。随着触头温度升高，触头电子运动加剧，形成 发射。随之而来发生的碰撞游离和 游离，使得弧隙间的电子和离子大量增加，电弧继续维持燃烧。
13、交流电流形成的电弧在电流过零点时，电弧瞬间 。此时采取有效措施可以有效地灭弧。
参考答案：1、中间变电所 2、一次 二次 一次 二次 3、3 4、电气主接线
5、成反比 6、单元 7、大 8、正常工作 短路 9、超瞬态 瞬态 稳态 超瞬态
10、短路 开路 11、单母线分段 2 70 12、强电子 热电子 热 13、熄灭
四、简答题
1、短路电流有什么危害？电气主接线的设计及电气运行过程中，通常采取哪些措施减少短路电流？
答：短路会造成相应的损害：1）热损坏；2）机械损坏；3）电压降低，停电，影响系统稳定运行；4）电磁干扰。
电气运行中，要设法减小短路电流的发生，减小短路时的电流大小。应采取以下方式：1）合理的选择电气主接线形式；2）合理的调配，保证变压器、发电机等的分列运行，减少短路电流；3）加装限流电抗器；4）采用低压分裂绕组变压器。
2、计算短路电流时，必须确定一个无穷大容量系统，这个无穷大系统的特点是什么？
答：无穷大系统的特点是该系统容量无限大，内部阻抗为零，端电压恒定。
3、画出双电源进线、单母线单分段电气主接线图（注意元件符号）。正常运行时电源分列运行，一路电源故障或检修时，为保证不间断供电，写出到闸操作过程。
参见课本P108。
4、分析我国电力系统地接地方式，说明各种接地方式的优缺点。
我国有三种接地方式，分别为中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地。
（1）1kV以下电网采用中性点直接接地，这样可以在发生单相接地故障时，将线路切断，保证安全。
（2）3～66kV采用中性点不接地或者中性点经消弧线圈接地，当发生单相接地故障时，中性点电位变为相电压大小，非故障相对地电压变为线电压大小，三个线电压依然对称，三相设备依然可以正常运行，如果接地电流太大，可以采用经消弧线圈接地，以降低接地电流；
（3）110kV及以上电压等级采用中性点直接接地，可以保证发生单相接地故障时，非故障相依然保持相电压，以降低绝缘成本。
5、结合自己的工作实践，说说如何选择主变压器？
根据具体运行要求不同，主要考虑变压器的：绕组形式、散热方式、容量、保护设置等。本着以下原则：
1）尽量选择低损耗节能型，如S9系列或者S10系列；
2）在多尘或者具有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场合，选择密闭型变压器或者防腐型变压器；
3）供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷式电力变压器；
4）对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式变压器；
5）对于电网电压波动比较大的场合，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器。为使变压器经济运行，需设置多台变压器。
6）容量要有5-10年发展的余量，两台变压器时，一台停运后，余下的变压器首先满足一二类负荷的需要。
6、为什么要用电压互感器和电流互感器？简述其工作原理和使用注意事项。
答：在电力系统中，普遍存在高电压、大电流场合。为了对他们进行有效、安全的检测、计量、继电保护，须将对高电压、大电流进行转换，变成小电压、大电流，因此就用到电压互感器和电流互感器。
电压互感器可将高电压变换成低电压，电流互感器可将大电流变换成小电流。它们都是变压器原理。电压互感器类似于副边开路运行的变压器，电流互感器类似于副边短路运行的电流互感器。
电压互感器和电流互感器使用时都应该注意：1）注意变比要和副边的表计匹配。2）注意绕组的极性不能接错，否则不准。3）注意副边接的表计容量不要超出其额定容量。4）注意副边一端接地。5）电压互感器原边要有熔断器，副边禁止短路。电流互感器副边禁止开路。
7、结合自己的工作实践，说说简述高压断路器灭弧方式有哪些？
参见课本P173。
五、论述、计算题
1、发电机出线铝导体型号为LWY-100*8mm2,到体间距a=0.5m。正常负荷时，导体的温度为θi=40℃。继电保护动作时间为tpr=1s,断路器全开断时间为tab=0.2s。短路电流I//=30KA,I0.6=20KA,I1.2=10KA。
(1)求短路时导体的最终发热温度。
(2)求短路时导体单位长度受力的最大值。
(3)若只考虑满足导体的热稳定要求时对应的导体的最小截面积。
附表一：非周期分量等效时间T的确定
短路点
T(s)
tk≤0.1s
tk＞0.1s
发电机出口及母线
0.15s
0.2s

θ（℃）
400

300

200

100

铝

0
1 2 3 4 5X1016
A【J/(Ωm4)】
公式提示：

1、解：
1）求短路电流的热效应。
短路电流通过的时间等于继电保护动作时间与断路器全开断时间之和，即

先求短路电流周期分量热效应

再求求短路电流非周期分量热效应。根据短路点可知，属于发电机出口及母线点的短路，查表得非周期分量等效时间等于0.2s，则

短路电流热效应

注意，由于短路电流切除时间，导体的发热主要由周期分量来决定，在此情况下非周期分量的影响也可以忽略不计，即

2）求导体最高发热温度
因导体的初始温度等于θw=40oC，查铝导体的在此温度下的加热系数得

再由图查得此时铝导体对应的最终发热温度
θh=50oC，小于铝导体的最高允许温度200 oC。
可知铝导体的最高温度未超过允许值，导体能满足热稳定要求。
2、某10kV屋内配电装置中，环境温度为25℃，回路的最大持续工作电流为750A。该回路通过的最大三相短路电流I″=I0.75=I1.5=23kA。短路电流持续时间t=1.5s。现有GN19-10/1000型隔离开关，额定电压10kV，额定电流1000A，动稳定电流80kA,5s的热稳定电流为31.5kA。试确定该隔离开关是否合适。
解：
对于GN19-10/1000型隔离开关以下几方面进行核对：
1）形式
该隔离开关为室内安装，符合要求。
2）额定电压
隔离开关额定电压UN=10kV，
安装地点的额定电压UNs=10kV，
，额定电压满足要求。
3）额定电流
隔离开关额定电流IN=1000A，
安装地点的最大持续工作电流IMAX=750A，
，额定电流满足要求。
4）热稳定校验

所以热稳定校验满足要求。
5）动稳定校验

所以动稳定校验满足要求。隔离开关选择合适。
3、说出下列主接线形式，分析主要特点。

解：1）该电气主接线形式为中型热电厂电气主接线。
2）该热电厂4台发电机，G1、G2两台发电机负荷主要满足地方负荷，剩余负荷通过三绕组变压器T1、T2送至两个升高电压级110kv和220kv。发电机出口母线采用双母线结构，可靠性得到保证。采用三绕组变压器可以使得当任何一侧故障时，其余两级电压仍可维持联系，保证继续供电。
3）G3、G4两台发电机负荷外送。采用“一机一变”的单元接线，简化接线，节约投资。
4）220kv侧母线由于较为重要，出现较多，和系统联系较为密切，故采用双母线接线。出线侧接旁路母线，并设有专门的旁路断路器。不论哪一条母线或出线断路器出现故障，都可以不停电检修。变压器侧不设旁路母线，因为变压器高压侧断路器一般故障较少，可以和发电机、变压器同时检修。
5）110kv侧母线采用单母线分段接线，平时分段运行，可减少短路电流。对于重要用户，可以同时从两段母线上接入，实现双回路供电。

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