发电厂电气部分课后习题包括

发电厂电气部分课后习题包含发电厂电气部分课后习题包含10/10发电厂电气部分课后习题包含第一章能源和发电1-2电能的特色：便于大规模生产和远距离输送；方便变换易于控制；消耗小；效率高；无气体和噪声污染。跟着科学技术的展开，电能的应用不单影响到社会物质生产的各个侧面，也愈来愈宽泛的浸透到人类生活的每个层面。电气化在某种程度上成为现代化的同义词。电气化程度也成为权衡社会文明展开水平的重要标记。1-3火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特色答：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；中容量发电厂；大中容量发电厂；大容量发电厂。火电厂的生产过程归纳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焚烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为焚烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，激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。1-4水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特色答：按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂；坝后式水电厂；河床式水电厂；引水式水电厂；混淆式水电厂。按径流调理的程度分为：无调理水电厂；有调理水电厂；日调理水电厂；年调理水电厂；多年调理水电厂。水电厂拥有以下特色：可综合利用水能资源；发电本钱低，效率高；运行灵巧；水能可积蓄和调理；水力发电不污染环境；水电厂建设投资较大工期长；水电厂建设和生产都遇到河流的地形，水量及季节气象条件限制，所以发电量也遇到水文气象条件的限制，有丰水期和枯水期之分，因此发电量不均衡；因为水库的兴建，吞没土地，移民搬家，农业生产带来一些不利，还可能在必定和程度破坏自然的生态均衡。1-5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：降低电力系统燃料耗费；提升火电设施利用率；可作为发电本钱低的峰荷电源；对环境没有污染且可美化环境；抽水蓄能电厂可用于蓄能。第二章发电、变电和输电的电气局部2-1哪些设施属于一次设施哪些设施属于二次设施其功能是什么答：往常把生产、变换、分派和使用电能的设施，如发电机、变压器和断路器等称为一次设施。其中对一次设施和系统运行状态进行丈量、监督和保护的设施称为二次设施。如仪用互感器、丈量表计，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，切换设施和线路，监督主要设施的运行状态。2-2简述300MW发电机组电气接线的特色及主要设施功能。答：1〕发电机与变压器的连结采纳发电机—变压器单元接线；2〕在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电；3〕在发电机出口侧，经过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器；4〕在发电机出口侧和中性点侧，每组装有电流互感器

4个；5〕发电机中性点接有中性点接地变压器；6〕高压厂用变压器高压侧，每组装有电流互感器

4个。其主要设施以下：电抗器：限制短路电流；电流互感器：用来变换电流的特种变压器；电压互感器：将高压变换成低压，供各样设施和仪表用，高压熔断器：进行短路保护；中性点接地变压器：用来限制电容电流。2-3简述600MW发电机组电气接线的特色及主要设施功能。2-4影响输电电压等级展开要素有哪些答：1〕长距离输送电能；2〕大容量输送电能；3〕节俭基建投资和运行花费；4〕电力系统互联。2-5简述沟通500kV变电站主接线形式及其特色。答：当前，我国500kV变电所的主接线一般采纳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台断路器接线拥有以下特色：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不惹起停电；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，功率均能连续输送。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好串运行，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，隔走开关只在检修时作为隔绝带电设施用。2-11简述高压直流输电的长处和弊端各有哪些答：长处：1〕线路造价低，年电能损失小；2〕不存在系统稳固问题；3〕限制短路电流。4〕调理快速，运行靠谱；5〕没有电容充电电流。6〕节俭线路走廊。弊端：1〕换流装置较昂贵；2〕耗费无功功率多；3〕产生谐波影响；4〕缺少直流开关；5〕不可以用变压器来改变电压等级。第三章导体的发热和电动力3-1研究导体和电气设施的发热有何意义长久发热和短时发热各有何特色答：电流将产生消耗，这些消耗都将转变为热量使电器设施的温度高升。发热对电气设施的影响：使绝缘资料性能降低；使金属资料的机械强度降落；使导体接触电阻增添。导体短路时，固然连续时间不长，但短路电流很大，发热量仍旧好多。这些热量在合时间内不简单散出，于是导体的温度快速高升。同时，导体还遇到电动力超出同意值，将使导体变形或破坏。因而可知，发热和电动力是电气设施运行中一定注意的问题。长久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。3-2为何要规定导体和电气设施的发热同意温度短时发热同意温度和长久发热同意温度能否相同，为什么答：导体连结局部和导体自己都存在电阻(产生功率消耗)；四周金属局部产生磁场,形成涡流和磁滞消耗；绝缘资料在电场作用下产生消耗，如：tg值的丈量载流导体的发热：长久发热：指正常工作电流惹起的发热短时发热：指短路电流惹起的发热一发热对绝缘的影响绝缘资料在温度和电场的作用下渐渐变化，变化的速度于使用的温度相关；二发热对导体接触局部的影响温度过高表面氧化电阻增大I2R恶性循环三发热对机械强度的影响温度抵达某一值退火机械强度设施变形如：CuAl

长久发热0C短期发热0C70300长久发热0C短期发热C7020003-3导体长久发热同意电流是依据什么确立的提升同意电流应采纳哪些举措答：是依据导体的稳固温升确立的。为了载流量，宜采纳电阻率小的资料，如铝和铝合金等；导体的形状，在相同截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积那么较大。导体的部署应采纳散热成效最最正确的方式。3-4为何要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立短路时导体的最高温度不该超出所规定导体短路时发热同意温度。当知足这个条件时，那么以为导体在短路时，是拥有热稳固性的。计算方法以下：1〕有的导体初始温度θw；从相应的导体资料的曲线上查出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θh值。3-5等值时间的意义是什么等值时间法合用于什么状况答：等值时间法因为计算简单，并有必定精度，当前仍获得宽泛应用。可是曲线所示是依据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期重量衰减曲线的均匀值制作的，用于更大容量的发电机，必然产生偏差。这时，最好采纳其余方法。3-6用适用计算法和等值时间法计算短路电流周期重量热效应，各有何特色答：用适用计算法中的电流是短路稳态电流，而等值时间法计算的电流是次暂态电流。3-7电动力对导体和电气设施的运行有何影响答：电气设施在正常状态下，因为流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因此不易为人们所觉察。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可抵达很大的数值，当载流导体和电气设施的机械强度不够时，将会产生变形或破坏。为了防备这种现象发生，一定研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特色，以便采纳适合强度的导体和电气设施，保证足够的动稳固性。必需时也可采纳限制短路电流的举措。3-8三相平行导体发生三相短路时最大电动力出此刻哪一相上，试加以解说。答：三相同等导体发生三相短路时最大电动力出此刻中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。3-9导体的动向应力系数的含义是什么，在什么状况下，才考虑动向应力答：动向应力系数β为动向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向应力，关于动向应力的考虑，一般是采纳修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动向应力系统数β，以求得实质动向过程中的动向应力的最大值。3-10大电流母线为何常采纳分相关闭母线分相关闭母线的外壳有何作用答：大电流母线采纳分相关闭母线是因为：1〕运行靠谱性高，因母线置于外壳内，能防备相间短路，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，因为外壳涡流的障蔽作用，使壳内的磁场减弱，对减小短路时的电动力有显然的成效；3〕壳外磁场也因外壳电流的障蔽作用而减弱，可较好改良母线邻近的钢构发热；4〕安装的保护工作量小。3-11如何才能减少大电流母线邻近钢构的发热答：减小大电流母线邻近的钢构发热的举措：1〕加大钢构和导体间的距离，使布磁场强度减弱，因此可降低涡流和磁滞消耗；2〕断开钢构回路，并加装绝缘垫，除去环流；3〕采纳电磁障蔽；4〕采纳分相关闭母线。第四章厂用电5-1什么叫厂用电和厂用电率答：发电机在启动，运行、停止，检修过程中，有大批电动机手动机械设施，用以保证机组的主要设施和输煤，碎煤，除尘及水办理的正常运行。这些电动机及全厂的运行，操作，实验，检修，照明用电设施等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电耗量占发电厂所有发电量的百分数，称为厂用电率。5-2厂用电的作用和意义是什么答：发电机在启动、运行、停机，检修过程中，有大批电动机手动机械设施，用以保证机组的主要设施和输煤，碎煤，除尘及水办理等的正常运行。降低厂用电率能够降低电能本钱，同时也相应地增大了对电力系统的供电量。5-5厂用电接线的设计原那么是什么对厂用电压等级的确定和厂用电源引接的依照是什么答：厂用电的设计原那么主假如：⑴厂用电接线应保证对厂用负荷靠谱和连续供电，使发电厂主机安全运行。⑵接线应能灵巧地适应正常、事故、检修等各样运行方式的要求。⑶厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电。⑷设计时还应适合注意其经济性和展开的可能性并踊跃谨慎地采纳新技术、新设施，使厂用电接线拥有可行性和先进性。⑸在设计厂用电接线时，还应付厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行剖析和论证。厂用电的电压等级是依据发电机的额定电压，厂用电动机的电压和厂用电，供电网络等要素，互相配合，经技术经济比较后确立的。5-8发电厂和变电站的自用电在接线上有何差别答：发电厂厂用电系一致般采纳单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分派电能。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采纳较大断流容量的开关设施，否那么要加限流电抗器。2〕当站内有较低母线时，一般由这种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靠谱性高的特色；3〕500kV变电站的外接电源多由邻近的发电厂或变电站的低压母线引接。5-9何谓厂用电动机的自启动为何要进行电动机自启动校验假如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，当忽然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会降落，甚至会停止运行，这一转速降落的过程称为惰行。假定电动机失掉电压后，不与电源断开，在很短时间内，厂用电源恢复或经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固状态运行，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。假定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降落，甚至惹起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳固运行，所以，一定进行电动机自启动校验。假定不可以知足自启动条件，应采纳以下举措：⑴限制参加自启动的电动机数目。⑵机械负载转矩为定值的重要设施的电动机，因它只好在靠近额定电压下启动，也不该参加自启动，可采纳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，把该设施从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。⑶对重要的厂用机械设施，应采纳拥有较高启动转矩和同意过载倍数较大的电动机与其配套。⑷在不得已的状况下，或增大厂用变压器容量，或联合限制短路电流问题一同考虑进适合减小厂用变压器的阻抗值。第五章导体和电气设施的原理与选择6-1什么是验算热稳固的短路计算时间tk以及电气设施的开断计算时间tbr答：演算热稳固的短路计算时间tk为继电保护动作时间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递到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各样触头分离后的电弧完好熄灭地点的时间段。6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些要素相关答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大批的自由电子的缘由。电弧形成过程：⑴电极发射大批自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大批的电子和离子：碰撞游离+热游离。电弧的熄灭重点是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子互相吸引，相互中和；扩散：弧柱中的带电质点因为热运行逸出弧柱外。开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下要素相关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特征；⑸电极资料。6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些答：有以下几种灭弧方式：1〕利用灭弧介质，如采纳SF6气体；2〕采纳特别金属资料作灭弧触头；3〕利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和激烈地冷却面复合；4〕采纳多段口熄弧；5〕提升断路器触头的分离速度，快速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面忽然增大，有益于电弧的冷却和带电质点向四周介质中扩散和离子复合。6-4为提升电流互感器容量，可否采纳同型号的两个互感器在二次侧串连或并联使用答：能够将电流互感器串连使用，提升二次侧的容量，可是要求两个电流互感器型号相同。因为电流互感器的变比是一次电流与二次电流之比。两个二次绕组串连后，二次电路内的额定电流不变，一次电路内的额定电流也没有变，故其变比也保持不变。二次绕组串连后，因匝数增添一倍，感觉电势也增添一倍，互感器的容量增添了一倍。也即每一个二次绕只担当二次负荷的一半，进而偏差也就减小，简单知足正确度的要求。在工程实质中假定要扩大电流互感器的容量，可采纳二次绕组串连的接线方式。不可以将电流互感器并联使用。6-5电压互感器一次绕组及二次绕组的接地各有何作用接地方式有何差别答：电压互感器一次绕组直接与电力系统高压连结，假如在运行中电压互感器的绝缘破坏，高电压就会窜入二次回路，将危及设施和人身的安全。所以电压互感器二次绕组要有一端坚固接地。6-6电流互感器的偏差与那些要素相关答：电流互感器的电流偏差fi及相位差δi决定于互感器死心及二次绕组的构造，同时又与互感器运行状态〔二次负荷Z2L及运行死心的磁导率μ值〕相关。6-7运行中为何不一样意电流互感器二次回路开路答：需要重申的是电流互感器在运行时，二次绕组禁止开路。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，死心中的磁通波形体现严重饱和和平顶波，所以，二次绕组将在磁能过零时，感觉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大小相关〕，危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。因为磁感觉强度剧增，会惹起死心和绕组过热。此外，在死心中还会产生剩磁，使互感器正确级降落。6-8在发电厂中，电压互感器的配置原那么有那些答：1〕母线；2〕线路；3〕发电机；4〕变压器6-9如图6-14所示接线，设25MW发电机〔UN=，IN=1718A〕，回路装有仪表：电流表3只，有功功率表、无功功率表、有功电能表、无功电能表、电压表及频次表各1只，互感器距控制室的距离为60m。试选择该回路中供丈量表计用的电流互感器4及电压互感器13。解：6-10选择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X*Σ=〔基准容量Sd＝100MVA〕，出线最大负荷为560A，出线保护动作时间tpr＝1s。解：假定选择断路器为SN10-10IINbr=16kA，全分闸时间tbr=，基准容量Sd＝100MVAUd＝，Id=xL(%)(Idx'*)INUd100%(0.14)60010500100%2.33%tNbrIdUN16550010000选择4％的电抗NKL-10-600-4，参数以下：xL(%)4%iesIt2t342(kA)2s计算以下：3〕电压损失和残压校验：IdUN550010000电抗标么值：x*LxL(%)10500INUd600x*x*x*L短路计算时间：tktprtbr11.1s，查短路电流计算曲线并换算成短路电流出名值，I"12.1kA,I9.9kA,I9.35kA。电压损失和残压分别为：U(%)Imaxsin5602.24%5%xL(%)IN600Ure(%)xL(%)I"80.7%60%~70%IN4〕动、热稳固校验。QkI"210It2k/2It2ktk229.35230.42(kA)2s342(kA)2s1212ishKsh2I"30.86(kA)38.28(kA)可见，电压损失、残压、动热稳固均知足要求。6-11按经济电流密度选择的导体，为何还一定按长久发热同意电流进行校验配电装置的汇流母线，为何不按经济电流密度选择导体截面答：略6-12设发电机容量为25MW，最大负荷利用小时数Tmax＝6000h，三相导体水平部署，相间距离a＝，发电机出线上短路时间tk＝，短路电流I=，Itk/2=，Itk=。四周环境温度+40oC。试选择发电机引出导体。解：1〕按经济电流密度选择导线截面。ImaxN1.05251033UNcos1804(A)查图6-17曲线2，得：J0.68A/mm2，那么：SJImax18042653(mm2)J选择100×10mm2的三条矩形导体水平部署,同意电流Ial25C3284A，集肤效应Kf1.7截面积为3000mm2。当环境温度为40C时：Ial40CKIal25C704032842681(A)(Imax1804A)70252〕热稳固校验。正常运行时导体温度：0(0)Imax240(701804254Cal240)2Ial01681查表6－9，得热稳固系数C93，那么知足短路时发热的最小导体截面为：QkQpQnpQpI"210It2k/2It2ktk2222s12120.226.47(kA)发电机出口短路待会，非周期重量等值时间T取QnpTI"22148.0(kA)2sQkQpQnp174.47(kA)2sQkKf174.47106185(mm2)3000(mm2)SminC93知足热稳固要求。3〕动稳固校验。导体自振频次由以下求得：mhbw27002.7kg/mJbh230.83106(m4)1212f1NfEJ71010106L2m12522(Hz)155Hz可不计母线共振影响。取发电机出口短路时，冲击系数，那么ish73.17(kA)母线相间应力计算以下：fph107ish2/a1077317022646(N/m)Wbh22501063)2(mphfphL26462106(Pa)2110W1050106母线同相条间作用应力计算以下：b100.1，2bb104bb30h100bh10100，bh110K120.45，K130.6那么：fb8(K12K13)109ish2/b80.6)1097317024497(Pa)临界跨距Lcr〔每相三条铝导体1197〕及条间衬垫最大跨距Lbmax分别为：Lcrb4h/fb119740.822(m)Lbmaxb2h(alph)/fb0.0120.1(705.2)106/44970.54(m)所选衬垫跨距应小于Lcr及Lbmax。6-13选择100MW发电机和变压器之间母线桥的导体。发电机回路最大连续工作电流Imax＝6791A，Tmax＝5200h，连结母线三相水平部署，相间距离a＝，最高温度+35oC，母线短路电流I=36kA，短路热效应Qk=(kA)2s。解：1〕按经济电流密度选择导线截面。Imax6791A，Tmax5200h查图6-17曲线2，得：J0.78A/mm2，那么：SJImax67918706(mm2)J选择h225mm,b105mm,C12.5mm,r16mm的双槽形导体水平部署,导体截面积9760mm2同意电流Ial25C10150A，集肤效应系数Kf1.285。当环境温度为35C时：Ial35CKIal25C703510150101508951(A)(Imax6791A)70252〕热稳固校验。正常运行时导体温度：(Imax235(706797255C0al0)235)2Ial08951查表6-9，得热稳固系数C93，那么知足短路时发热的最小导体截面为：：Qk421.1(kA)2sQkKf6Smin421.110250(mm2)9760(mm2)C93知足热稳固要求。3〕动稳固校验。导体自振频次由以下求得：取发电机出口短路时，冲击系数，那么ish1.92I"2.693696.84(kA)母线相间应力计算以下：27182182fb2(0.5ish)10h510ishh5102084(N/m)WWY106(m3)bfbLb2ishL2b122084126106(Pa)(al69106Pa)12WYhWY10第六章配电装置7-1对配电装置的根本要求是什么答：对配电装置的根本要求是：1〕保证运行靠谱；2)便于操作、巡视和检修；3〕保证工作人员的安全；4〕力争提升经济性；5〕拥有扩建的可能。7-2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，不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，关于敞露在空气中的屋内、外配电装置中相关局部之间的最小安全净距分为A、B、C、D、E五类。7-3试述配电装置的种类及其特色。答：配电装置按电气设施装设地址不一样，可分为屋内配电装置和屋个配电装置；按其组装方式，可分为装配式和成套式。屋内配电装置的特色：1〕因为同意安全净距小和能够分层部署而使占地面积较小；2〕维修、巡视和操作在室内进行，可减少保护工作量，不受天气影响；3〕外界污秽空气对电气设施影响较小，可减少保护工作量；房子建设投资较大，建设周期长，但可采纳价钱较低的户内设施。屋外配电装置的特色：1〕土建工作量和花费较小，建设周期短；2〕与屋内配电装置对比，扩建比较方便；3〕思念设施之间距离较大，便于带电作业；4〕与屋内配电装置对比，占地面积积大；5〕受外界环境影响，设备运行条件较差，需增强绝缘；6〕不良天气对设施维修和操作影响大。成套配电装置的特色：1〕电气设施关闭可半关闭的金属中，相间和对地距离可减小，构造紧凑，上地面积小；2〕所有设施已在工厂组装成一体；3〕运行靠谱性高，保护方便；4〕耗用钢材许多，造价较高。7-4简述配电装置的设计原那么和设计要求。答：配电装置的设计原那么是配电装置的设计一定仔细贯彻国家的技术经济政策，按照相关规程、标准及技术规定，并依据电力系统、自然环境特色和运行、检修、施工方面的要求，合理拟订部署方案和采纳设施，积极谨慎地采纳新部署、新设施、新资料和新构造，使配电装置设计不停创新，做到技术先进、经济合理、运行靠谱和保护方便。发电厂和变电站的配电装置形式选择，应试虑所在地域的地理状况及环境条件，就地取材，节俭用地，并联合运行、检修和安装要求，经过技术经济比较予以确立。在确立配电装置形式时一定知足下述要求：节俭