发电厂复习题及答案

1、发电厂复习题及答案 1. 能源分类方法有哪些?答:一、 按获得方法分为一次能源和二次能源; 二、按被利用程度分为常规能源和新能源;三、按 能否再生分为可再生能源和非再生能源;四、按能 源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。 2. 火力发电厂的分类,其电能生产过程及其 特点?答:按燃料分:燃煤发电厂;燃油发电厂;燃 气发电厂;余热发电厂。按蒸气压力和温度分:中低压发电厂;高压发 电厂;超高压发电厂;亚临界压力发电厂;超临界 压力发电厂。按原动机分:凝所式气轮机发电厂;燃气轮机 发电厂;内燃机发电厂和蒸汽燃气轮机发电厂。 按输出能源分:凝气式发电厂;热电厂。 按发电厂总装机容量分:小容量发电厂;

2、中容 量发电厂;大中容量发电厂;大容量发电厂。 火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有 的化学能转变为电能的过程。整个生产过程分三个 系统:燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能,加热锅 炉中的水使之变为蒸汽,称为燃烧系统;锅炉产生 的蒸汽进入气轮机,冲动气轮机的转子旋转,将热 能转变为机械能,称不汽水系统;由气轮机转子的 机械能带动发电机旋转,把机械能变为电能,称为 电气系统。3. 抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其功能? 答:抽水蓄能电厂在电力系统中的作用:调峰; 填谷;备用;调频;调相。功能:降低电力系统燃料消耗;提高火电设备 利用率;可作为发电成本低的峰荷电源;对环境没 有污染且可美化环境;抽

3、水蓄能电厂可用于蓄能。 4. 哪些设备属于一次设备?哪些设备属于二次设 备?其功能是什么?答:通常把生产、变换、分配和使用电能的设 备,如发电机、变压器和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。5. 研究导体和电气设备的发热有何意义?长期发 热和短时发热各有何特点?答:电流将产生损耗,这些损耗都将转变成热 量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影 响:使绝缘材料性能降低;使金属材料的机械强度 下降;使导体接触电阻增

4、加。导体短路时,虽然持 续时间不长,但短路电流很大,发热量仍然很多。 这些热量在适时间内不容易散出,于是导体的温度 迅速升高。同时,导体还受到电动力超过允许值, 将使导体变形或损坏。由此可见,发热和电动力是 电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正 常工作电流产生的;短时发热是由故障时的短路电 流产生的。6. 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:tg 值的测量载流导体的发热:长期发热:指正

5、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 RI 2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: 7. 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。8. 为什么要

6、计算导体短时发热最高温度?如何计 算?答:载流导体短路时发热计算的目的在于确定 短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路 时发热允许温度。当满足这个条件时,则认为导体 在短路时,是具有热稳定性的。计算方法如下:1 有已知的导体初始温度 w ; 从相应的导体 材料的曲线上查出 Aw ;2将 Aw 和 Qk 值代入式:1/S2Qk=Ah-Aw求 出 Ah ;3由 Ah 再从曲线上查得 h 值。9. 电动力对导体和电气设备的运行有何影响? 答:电气设备在正常状态下,由于流过导体的 工作电流相对较小,相应的电动力较小,因而不易 为人们所察觉。而在短路时,特别是短路冲击电流 流过时,电动力可达到很大的

7、数值,当载流导体和 电气设备的机械强度不够时,将会产生变形或损 坏。为了防止这种现象发生,必须研究短路冲击电 流产生的电动力的大小和特征,以便选用适当强度 的导体和电气设备,保证足够的动稳定性。必要时 也可采用限制短路电流的措施。10. 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。11. 导体的动态应力系数的含义是什么,在什么情 况下,才考虑动态应力?答:动态应力系数 为动态应力与静态应力的 比值,导体发生振动时,在导体内部会产生动态应 力,对于动态应力的考虑,一般是

8、采用修正静态计 算法,即在最大电动力 Fmax 上乘以动态应力系统 数 ,以求得实际动态过程中的动态应力的最大 值。12. 例 3-1、 3-2、 3-3.答:P69、 P73、 P79.13. 对电气主接线的基本要求是什么?答:对电气接线的基本要求概括的说包括可靠 性,灵活性和经济型。其中保证供电可靠是电气主接线最基本 的要求。 灵活性包括:操作、 调度、 扩建的方便性。 经济性包括:节省一次投资,占地面积小,电能损 耗少。14. 隔离开关与断路器的区别何在?对它们的操 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

9、控制电器。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。15. 主母线和旁路母线各起什么作用?设置专用 旁路断路器和以母联断路器或者分段断路器兼作 旁路断路器,各有什么特点?检修出线断路器时, 如何操作?答:主母线主要用来汇集电能和分配电能。旁 路母线主要用与配电装置检修短路器时不致中断 回路而设计的。设置旁路短路器极大的提高了可靠 性。而分段短路器兼旁路短路器的连接和母联短路 器兼旁路断路器的接线, 可以减少设备, 节省投资。 当出线和短路器需要检修时,先合上旁路短路器, 检查旁路母线是否完好,如果旁路母线有故障,旁 路断路器在合上后会自动断开,就不能使

10、用旁路母 线。如果旁路母线完好,旁路断路器在合上就不会 断开,先合上出线的旁路隔离开关,然后断开出线 的断路器,再断开两侧的隔离开关,有旁路短路器 代替断路器工作,便可对短路器进行检修。16. 发电机 -变压器单元接线中,在发电机和双绕 作变压器之间通常不装设断路器,有何利弊? 答:发电机和双绕组变压器之间通常不装设断 路器,避免了由于额定电流或短路电流过大,使得 在选择出口断路器时,受到制造条件或价格等原因 造成的困难。但是,变压器或者厂用变压器发生故 障时,除了跳主变压器高压侧出口断路器外,还需 跳发电机磁场开关,若磁场开关拒跳,则会出现严 重的后果,而当发电机定子绕组本身发生故障时, 若

11、变压吕高压侧失灵跳闸,则造成发电机和主变压 器严重损坏。并且发电机一旦故障跳闸,机组将面 临厂用电中断的威胁。17. 发电机与三绕组变压器或自耦变压器组成的 单元接线中,为什么机端必须装设断路器?为什么 变压器高中压侧均需隔离开关?答:为了在发电机停止工作时,还能保持和中 压电网之间的联系,在变压器的三侧均应装断路 器。18. 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比, 各有何利弊?一台半断路器接线中的交叉布置有 何意义?答:一台半断路器接线,运行的可靠性和灵活 性很高,在检修母线时不必用隔离开关进行大量的 倒闸操作,并且调试和扩建也方便。但是其接线费 用太高,只适用与超高电压线路中。双母线带旁

12、路 母线中,用旁路母线替代检修中的回路断路器工 作,使该回路不停电,适用于有多回出线又经常需 要检修的中小型电厂中,但因其备用容量太大,耗 资多,所以旁路设备在逐渐取消。一台半断路器接 线中的交叉布置比非交叉接线具有更高的运行可 靠性,可减少特殊运行方式下事故扩大。19. 桥形接线接线为什么要加装跨条?跨条装设两 台隔离开关的目的?答:出线断路器检修时,线路需长时间停运, 为避免此缺点,可加装正常断开运行的跨条,为了 轮流停电检修任何一组隔离开关,在跨条上需加装 两组隔离开关,桥联断路器检修时,也可利用此跨 条。20. 选择主变压器容量应根据哪些原则来选择? 答:主变压器:用来向电力系统或用户

13、输送功 率的变压器单元接线主变压器:发电机组额定容量减去厂 用负荷后留 10%的裕度来确定具有发电厂电压母线接线的主变压器: 1. 发电机全部投入运行, 在满足发电机电压供 应的最小日负荷以及厂用负荷后,主变压器能将发 电厂所有剩余功率送入系统2. 发电机检修时, 主变压器能从系统倒送功率 以满足发电机电压母线最大负荷的要求3. 发电机电压母线上有多台主变时, 最大容量 的主变退出运行时其他主变能保证送出电压母线 剩余功率的 70%以上4. 考虑供电的可靠性, 接于发电机电压母线上 的主变压器一般不少于两台,一般优先考虑两台容 量相同的主变压器5. 考虑负荷曲线的变化和 5年内负荷的发展 容量

14、:单元接线的主变压器容量应按发电机的 额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有 10%的裕 度来确定;连接在发电机电压母线与系统之间的主 变压器的容量 =(发电机的额定容量 -厂用容量 -支配 负荷的最小容量 *70%, 变电站主变压器容量一般 应按 510年规划负荷来选择。21. 电气主接线中通常采用哪些方法限制断路电 流?1在发电厂和变电所的 610kV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

15、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。 22. 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,X 12=2(X1+Xm=2X1(1+f可见,当 f=0.5时, X12=3XL,使分裂电抗

16、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。 23. 画出一种单母线分段带旁路母线的主接线形 式,要求分段断路器兼作旁路断路器,并根据此种 电气主接线,说明检修出线断路器时的倒闸操作步 骤?答:1. 正常工作:QFP 断开, QSPP 闭合, QSP1闭合(QFP 对于线路 W1处于热备用状态 2. 出线回 路检修(QF3检修 :(1备用母线充电:QSP1切 换到闭合, QP2切换到断开,闭合 QF3,备用母线 完好时 QF3不断开 (2 故障断路器隔离:闭合 QSP1, 断开 QF3以及 QS32, QS31(P108合旁路断路器两侧隔离

17、开关,和旁路断路器; 若旁路母线完好,可进行下一步,否则断开旁路断 路器、断开两侧隔离开关;检修旁路母线后重新操 作;合线路和旁路母线相连的隔离开关,断开线路 短路器, 断开其两侧隔离开关, 可检修线路断路器。WL1WPWII QF1QS1 WIWL2QF2QS3QS2QSdQFdQS4分段断路器兼作旁路母线的接线24. 画出一种双母线接线的主接线形式,并根据此 种电气主接线,说明倒母线的倒闸操作步骤? 答:检修任一线路短路器时可以用母线短路线 代替其工作。检修 L1回路上断路器 QF3:即 QF3通 过 W2、 QF 接到 W1上(1将所有回路切换到 W1(2断开 QF3以及两侧 的隔离开关

18、, QF 以及两侧的隔离开关(3在 QF3两侧加临时载流用跨条(4闭合跨条两端的隔离 开关和 QF 两端的隔离开关和 QF(注意,加跨条的操作将双母接线变为单母接线 先合上母联断路器两侧的隔离开关,再合上母 联断路器,向备用母线充电;若备用母线完好,则 两组母线等电位,为保证不中断供电,先接通各线 路与备用母线连接的隔离开关,在断开各线路与工 作母线连接的隔离开关;然后断开母联断路器,断 开其两侧隔离开关。25. 双母接线中,在出线回路加装短路跨条的目的 何在?答:对于特殊需要,但又不方便设置旁路母线 的情况下,可设置临时跨条,这样可以使整个操作过程中只有出线短时停电,对其他回路没有影响。 2

19、6. 什么叫厂用电和厂用电率?答:发电机在启动, 运转、 停止, 检修过程中, 有大量电动机手动机械设备,用以保证机组的主要 设备和输煤,碎煤,除尘及水处理的正常运行。这 些电动机及全厂的运行,操作,实验,检修,照明 用电设备等都属于厂用负荷,总的耗电量,统称为 厂用电。厂用电耗量占发电厂全部发电量的百分 数,称为厂用电率。27. 厂用电负荷分为哪几类?答:厂用电负荷,根据其用电设备在生产中的 作用和突然中断供电所造成的危害程度,按其重要 性可分为五类: I 类厂用负荷:凡是属于短时停电会造成主 辅设备损坏,危及人身安全,主机停用及影响大量 出力的厂用设备; II 类厂用负荷:允许短时断电,恢

20、复供电 后,不致造成生产紊乱的常用设备; III 类厂用负荷:较长时间停电,不会直接 影响生产,仅造成生产不方便的厂用负荷; 事故保安负荷 交流不间断供电负荷 28. 厂用供电电源的种类?答:1. 工作电源 2. 备用电源和启动电源 3. 事故保安电源29. 在大容量发电厂中,要设启动电源和事故保安 电源,如何实现?答:启动电源的设计:1从发电机电压母线的不同分段上,通过厂 用备用变压器引接。2从发电厂联络变压器的低压绕组引接,但 应保证在机组全停情况下,能够获得足够的电源容 量。3从与电力系统联系紧密,供电可靠的最低 一级电压的母线引接。4当经济技术合理时,可由外部电网引接专 用线路,经过变

21、压器取得独立的备用电源或启动电 源。事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠 的电源,通常采用快速自动程序启动的柴油发电机 组,蓄电池以及逆变器将直流变为交流事故保安电 源。 对 300MW 及以上机组还就由附近 110kV 及以 上的变压器工发电厂引入独立可靠的专用线路作 为事故备用保安电源。30. 何谓厂用电动机的自启动?为什么要进行电动 机自启动校验?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

22、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:失压自启动;空载自启动;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。31. 自启动的分类及适用对象?答:三类:失压自启动; (2空载自启动; (3 带负荷自启动。工作电源一般仅需要考虑失压自启 动,而厂备用电源或启动电源需要考虑失压自启 动、空载自启动及带负荷自启动三种情况。32. 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:若不能满

23、足自启动条件, 应采用以下措施: 限制参加自启动的电动机数量。 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。 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。 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。 33. 什么是验算热稳定的短路计算时间 tk 以及电 气设备的开断计算时间 tbr？ 答： 演算热稳定的短路计算时间 tk 为继电保护

24、动作时间 tpr 和相应断路器的全开断时间 tbr 之和， 而 tbr 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。 34.交流电弧熄灭的条件是什么？ 答;电弧的熄灭：复合+扩散>游离 交流电弧的熄灭条件：电弧电流过零时，弧隙介质 强度恢复速度>弧隙电压上升速度 35.开关电器中常用的灭弧条件有哪些？ 答：1.利用灭弧介质 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 答：配电装置按电气设备装设地点不同，可分 为屋内配电装置和屋外配电装置；按其组装方式， 可分为装配式和成套式。 39. 试述最小安全净距的定义及其分类。 答：最小安全净距是指在这一距离下，无论在 正常最高工作电压或出现内、外过电压时，都不使 空气气隙被击穿，对于敞露在空气中的屋内、外配 电装置中有关部分之间的最小安全净距分