发电厂试卷.doc

6. 发电厂的厂电率为发电厂 厂用电耗电量与 电厂的发电量 之比。
8. 使母线的电能损耗费用与相应设备维修费、折旧费的总和为最少的母线截面，称为 经济电流密度截面 。
9. 有汇流母线的接线形式可概括地分为__单母线__和_双母线__两大类；无汇流母线的接线形式主要有单元接线、桥型接线和角型接线_。
10. 防电气误操作事故的“五防”是指防止误拉合隔离开关、防止带接地线合闸、防止误拉合断路器、防止带电合接地开关和防止误入带电间隔。
1 如果要求在检修任一引出线的母线隔离开关时,不影响其他支路供电,则可采用(双母线接线)。
2 双母线接线采用双母线同时运行时，具有单母线分段接线特点.但双母线接线具有更大的运行灵活性
3 经技术经济比较,我国有关设计技术规程中规定,当发电机电压为10.5KV时,对于容量为(60MW及以下)的机组,其高压厂用电电压可采用3KV。
4 输电线路送电的正确操作顺序为先合母线隔离开关，再合线路隔离开关，最后合断路器
5 各类安全距离在国家颁布的有关规程中均有规定。当实际距离大于安全距离时，人体及设备才安全。220kV和110kV设备的安全距离分别是3米和1.5米
6 在电流互感器的选择与检验中，不需选择或校验（机械负荷 ）
7 维持电弧稳定燃烧的因素是热游离
8 交流电弧过零后不再燃烧的条件是恢复电压小于介质强度
9 断路器燃弧的时间是 断路器触头刚分离至电弧熄灭的时间；
10 电流互感器采用匝数补偿法可以减少 电流误差和角误差
11 电压互感器高压侧熔断器的作用是保护内部故障
12 灯光监视的断路器控制回路发生自动分闸的灯光信号是绿灯闪光
13 断路器的主触头在闭合状态，断路器的常闭辅助接点处于断开
3-8 三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，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。
4-10 为什么分裂电抗器具有正常运行时电抗小，而断路时电抗大的特点？ 答：分裂电抗器在正常运行时两分支负荷电流相等，在两臂中通过大小相等，方向相反的电流，产生方向相反的磁通，其中有X=X1-Xm=（1-f）X1且f=0.5得X=0.5X1，可见，在正常情况下，分裂电抗器每个臂的电抗仅为每臂自感电抗的1/4。而当某一分支短路时，Ｘ12=2(X1+Xm)=2X1(1+f)可见，当f=0.5时，X12=3XL，使分裂电抗器能有效的限制另一臂送来的短路电流。所以分裂电抗器具有正常运行时电抗小，而短路时电抗大的特点
三、简答题（7题，共34分）
什么是电气主接线？（5分）
电气主接线又称为电气一次接线图，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。
2、什么是厂用电动机自启动？什么是电流互感器的准确级？（5分）
答：厂用电动机的自启动：指厂用电源消失，电动机在机械负荷阻力下惰行，经短时间(一般小于0.5～1.5s)停电后电源再恢复送电时，电动机能自行启动，并逐渐恢复到稳定运行的过程。
电流互感器的准确级指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。
4、简述抽水蓄能电厂在电力系统中的作用。简述限制短路电流的方法有哪些？（5分）
答：抽水蓄能电厂在电力系统中的作用：电力低谷时用多余电力把水从下游抽到上游，蓄能，以便电力高峰期放水发电。其作用：调峰、填谷、备用、调频、调相。 限制短路电流的方法有：装设限流电抗器（普通电抗器、分裂电抗器）、采用低压分裂绕组变压器、采用不同的主接线形式和运行方式。
5、为何电流互感器在运行时二次绕组严禁开路？ （5分）
答：由磁势平衡方程式：，可知当二次开路时，＝0，一次磁势完全用于励磁，使得铁芯严重饱和，且磁通为平顶波（由磁化曲线得）
1）二次电势：，对于平顶波，在过零时，会出现成千上万伏的尖顶电势，使得互感器本身、表计、继保、自动装置以及连接导线的绝缘有被击穿的危险，也会危急人身安全。
2）（由于铁芯严重饱和），铁芯严重发热，铁片中间、铁芯与一次、二次绕组间的绝缘受热有被破坏的危险
3）剩磁使得误差增大，使得设备磁化。所以电流互感器在运行时二次绕组严禁开路。
四、绘图识图题（2题，共计20分）
1．下图为单母分段带专用旁路断路器的主接线方式，其中，WI和WII为分段工作母线，WP为旁路母线，QS为隔离开关，QF和QFP分别为出线断路器和旁路断路器。正常工作时，负荷L1和L2分别由工作母线WI和WII供电。若要求在L1供电不中断的前提下，检修出线L1的断路器QF3，并改由WII母线给L1供电，请根据各开关设备的编号，给出具体倒闸操作步骤。（6分）

答：
（1） 给旁路母线充电：合上QSP2、QSPP隔离开关，合上QFP旁路断路器（注意其保护定值已调至最灵敏位置），检查旁路母线完好；
（2） 断开旁路断路器QFP,增加一条供电支路：合上QSP3出线旁路隔离开关；再合上QFP旁路断路器（注意其保护定值已调至代线路L1供电的最灵敏位置）；
（3） 将待检修断路器退出运行：断开QF3断路器，断开QS32、QS31隔离开关；做好QF3断路器检修的相关安全措施；向上级汇报。

3-9设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax＝6791A，最大负荷利用小时Tmax＝5200h，三相导体水平布置，相间距离a＝0.7m，发电机出线上短路时间tk＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E＝7×1010Pa，母线频率系数Nf＝3.56。要求选择发电机引出导体。
解：（1）按长期发热允许电流选择截面

发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mm×90mm×12mm标准槽形母线，S＝8080mm2，Kf＝1.237，WY＝46.5×10-6m3， J＝294×10－8m4，IY25o＝8800A。求得温度修正系数K＝0.88，
则Ial35o＝0.88×8800＝7744 （A） > 6800A
在35℃时，导体长期工作温度：

(2)校验热稳定
由于tk＝0.2s，求得热效应Qk＝Qp＋Qnp

正常运行时导体温度为61.92o，查表得C＝91，
则满足短路时发热的最小导体截面为

满足热稳定要求。
（3）共振校验—>选择绝缘子跨距
母线共振校验m＝Srm＝4040×10－6×2700＝10.9（kg/m）
设共振频率f1＝200Hz，
导体不发生共振时的最大绝缘子跨距：

所以为使导体自振频率大于200Hz，绝缘子最大跨距不允许超过1.56m，取为1.5m。
（4）动稳定校验—>选择衬垫跨距
取发电机出口短路时，冲击系数K＝1.9
则，
单位长度上相间电动力：
相间应力为（Pa）
双槽形导体间作用力：

条间允许应力
条间衬垫的最大允许跨距：

一般每隔衬0.3-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距Lb可取0.5m
4-10
220kV双母或双母带旁母；110kV采用双母带旁母
（P133）4-10、某220kV系统的重要变电站装置2台120MV·A的主变压器，220kV侧有4回进线，110kV侧有10回进线且均为Ⅰ、Ⅱ类负荷，不允许停电检修出现断路器，应采用何种接线方式？画出接线图并简要说明。

解：
WL1 WL2 WL3 WL4
WP1

QFP1

220kV QFC1

T1 T2

110kV
QFC2

5回…… QFP2 ……5回

WP2

4－11
1） 原始资料分析和主接线方案的拟定
地方热电厂（小型地区性电厂，小于200MW，单机容量6～50MW）―――具有较多的发电机电压出线，在地方负荷较低时，应能将多余电能送入系统，而地方负荷较大时，能送系统倒送电能。
发电机出口电压等级6.3kV 地方负荷容量不大，最大负荷30MW，最小负荷20MW，采用2台25MW发电机的直馈线供电为宜。根据地方热电厂的特点，发电机电压接线采用有母线的接线方式。鉴于6.3kV出线回路多，且两台发电机单机容量在25MW, 宜采用双母分段接线，并在分段母线间及电缆馈线上安装电抗器以限制短路电流。
因机组数目较多，在满足地方负荷的前提下，50MW容量机组采用单元接线直接将把电能送入110kV电力系统。（或扩大单元接线）
110kV出线4回，采用双母线带旁母，并采用专用旁母断路器（或双母线，单母带旁母――可靠性和经济性综合考虑）。
（
2）变压器台数和容量的选择
（a）两电压等级之间的变压器
因为要确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，接于发电机电压母线上的主变压器不应少于2台，故两电压等级之间采用两台主变。
正常时，应能将剩余功率送往系统
当一台发电机故障时，从系统倒送功率满足最大负荷：

当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的70％以上：

所以变压器容量应大于17.5MW，可选SF7-25000/110
（b）单元接线的两台变压器 所以选SF7-75000/110
（P133）4-11、某新建地方热电厂有2×25MW+2×50MW共4台发电机，，UN=6.3kV,发电机电压级有10条电缆馈线，其最大综合负荷为30MW，最小为20MW，厂用电率为10%，高压侧为110kV，有4回线路与电力系统相连，试初步设计该厂主接线图，并选择主变压器台数和容量。主接线图上应画出各主要设备及馈线，可不标注型号和参数。

解： WL1 WL2 WL3 WL4
WP

QFP

110kV

T2 T1 T4 T5 T3

厂备用
50WM ～ ～ 50MW
6.3kV

5回…… ～ QFD ……5回
25MW ～
25MW

选主变：T1和T4，（2×25-20-2×25×10%）×70%/=17.5/=22MV·A，则选
T2和T3，50/80%=62.5MV·A，则选

5-10 已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA， UN=6kV，，要求同时自启动的电动机容量为11400kW，电动机启动电流倍数Ky=5，。试校验该备用变压器容量能否满足自启动要求。
1 ）电压校验：取基准容量，基准电压
高压自启动电动机的启动容量标么值：
高压厂用母线电压，（只需做一种假设）假设采用无激磁电压调压变压器，

该高压厂用母线为失压或空载自启动，，该组电动机不能顺利自启动。
假设采用有载调压变压器，，该组电动机能顺利自启动。
注意：该电厂为高温高压电厂，另外通过备用变压器取电，所以
2）按容量校验：假设采用有载调压变压器，

该组电动机可以顺利自启动

假设采用无激磁电压调压变压器，

该组电动机不能顺利自启动。

6－7 选择某10kV配电装置的出线断路器及出线电抗器。设系统容量为150MVA，归算至10kV母线上的电源短路总电抗（基准容量），出线最大负荷为560A, 出线保护动作时间。
解：，，
由于kV, A，因此选择断路器。
总阻抗归算至系统的计算阻抗为：
假设没有加装出线电抗器，系统提供的短路电流为
kA
而断路器的额定开断电流为，小于，因此需要加装出线电抗器，以满足轻型断路器的要求。
选择出线电抗器，根据kV, A，初选NKL－10－600型电抗器。
选择电抗值，令kA，则

所以选择NKL－10－600－4型电抗器，其，，。
电压损失和残压校验：
首先重算电抗器后短路电流

换算到系统的计算电抗为
短路电流 kA
电压损失
残压校验
动稳定校验和热稳定校验
短路计算时间

断路器：

电抗器：，
6－10 设发电机容量为25MW, ，最大负荷利用小时，三相导体水平布置（导体平放），相间距离，发电机出线上短路时间，短路电流，，，周围环境＋。试选择发电机引出导体。
解：1）按经济电流密度选择母线截面。母线最大持续电流为（注意最大持续电流计算中的1.05）

根据图6－17查得时，，根据式6－56有

查附表1，选用每相2条矩形铝导体（注意选接近计算得到的标准截面），平放时，。根据式6－54、6－55得到，当周围环境＋时允许电流为

满足长期允许发热条件。
2）热稳定校验。
短路周期分量热效应

短路非周期分量的热效应

短路热效应

正常运行时最高温度为

查表6－9，得到热稳定系数，根据式6－57可得

满足热稳定。
3）共振校验。根据式6－60计算不发生共振的最大绝缘子跨距

取，，带入式6－69得到

取，则，满足共振校验要求。
4）动稳定校验
取发电机出口短路时，冲击系数，则冲击电流

母线相间应力

由，，查图3－18得到。
同相条间应力

，所以每跨内安装2个衬垫，实际衬垫跨距为，满足动稳定的要求。

（P214）6-11、选择100MW发电机和变压器组之间母线桥的导体。已知发电机回路最大持续工作电流Imax=6791A，Tmax=5200h，连接母线三相水平布置，相间距离a=0.7m，最高温度350C，母线短路电流I"=36kA,短路热效应Qk=421.1(kA)2.s。

3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？
答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：值的测量
载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热
短时发热：指短路电流引起的发热
一 发热对绝缘的影响
绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；
二发热对导体接触部分的影响
温度过高表面氧化电阻增大恶性循环
三发热对机械强度的影响
温度达到某一值退火机械强度设备变形
如：

长期发热
70
短期发热
300

长期发热
70
短期发热
200
3-3 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？
答：是根据导体的稳定温升确定的。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。
大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？
答：大电流母线采用分相封闭母线是由于：
1）运行可靠性高，因母线置于外壳内，能防止相间短路，且外壳多点接地，可保障人体接人体接触时的安全。2）短路时母线相间电动力大大降低，由于外壳涡流的屏蔽作用，使壳内的磁场减弱，对减小短路时的电动力有明显的效果；3）壳外磁场也因外壳电流的屏蔽作用而减弱，可较好改善母线附近的钢构发热；4）安装的维护工作量小。
5-8 发电厂和变电站的自用电在接线上有何区别？
答：发电厂厂用电系统一般采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。厂用电源由相应的高压厂用母线供电。而变电站的站用电源引接方式主要有：1）由变电站内主变压器第三绕组引接，站用变压器高压侧要选用较大断流容量的开关设备，否则要加限流电抗器。2）当站内有较低母线时，一般由这类电压母线上引接两个站用电源。这种站用电源引接方式经济性好和可靠性高的特点；3）500kV变电站的外接电源多由附近的发电厂或变电站的低压母线引接。