第4版发电厂电气部分课后题答案

第4版发电厂电气部分课后题答案1-1简述火电厂的分类，其电能生产过程及其特点答：火电厂的分类：1.按原动机分：凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂等。2.按燃料分：燃煤发电厂（煤炭），燃油发电厂（石油提取汽油，煤油，柴油后的渣油），燃气发电厂（天然气，煤气），余热发电厂（工业余热）还有益用垃圾和工业废料的发电厂。3.按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂（蒸汽压力3.92MPa，温度450℃，电机功率小于25MW），高压发电厂（9.9MPa。540℃，100MW），超高压发电厂13.83MPa,540/540℃，200MW）,亚临界压力发电厂（16.77MPa,540/540℃，300~1000MW），超临界压力发电厂（大于22.11MPa,550/550℃，机组功率600MW,800MW及以上），超超临界压力发电厂（26.25MPa，600/600℃，机组功率1000MW及以上）4.按输出源分：凝汽式汽轮机发电厂（只好向外供应电能，效率较低，只有30％~40％），热电厂（同时向外供应电能和热能的电厂，效率较高，60％~70％）火电厂的电能生产过程：1.燃料的化学能在锅炉焚烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为焚烧系统。2.锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，激动机轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统。3.由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，将机械能变为电能，称为电气系统。（凝汽式火电厂电力生产过程）特点：1.火电厂布局灵巧，装机容量的大小可按需要决定。2.火电厂的一次性建设投资少，单位容量的投资仅为同容量水电厂的一般左右，建筑工期短，发电设施利用小时数较高。3.火电厂耗煤量大。4.火电厂动力设施众多，发电组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多与水电厂，运行花费高。5.燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需要几小时到十几小时，并附带耗用大批燃料。6.火电厂担负调峰、调频或事故备用时，相应的事故增加，逼迫停运率增高，厂用电率增高。7.火电厂的各样排放物对环境污染较大。1-2简述水电厂的分类，其电能生产过程及其特点答：水电厂的分类：一：按集中落差的方式分：堤坝式水电厂（坝后式和河床式，，依据厂房位子）在落差较大的适合地段拦河建坝，形成水库将水存储起来，抬高上游水位.2.引水式水电厂：在山区水流湍急的河流上，或河床坡度较陡的地方，由引沟渠道造成水头，并且一般不需修坝或只低堰，合用于水头很高的状况。3.混淆式水电厂：在适合开发的河段拦河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，坝下游河段的落差由压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成。二：按径流调理的程度分：1.无调理水电厂（假如水电厂取水口上游没有打的水库，就不可以对径流进行调理以适应水电厂用水要求）2.有调理水电厂（上游有较大的水库，能依据水电厂的用水要求对天然来水流量进行调理）（日调理水电厂，年调理水电厂，多年调理水电厂）。水电厂的特点：1.可综合利用水能资源（除发电外，还有防洪、浇灌、航运、供水、养殖及旅行，并且能够将一天河流分为若干河段分别修筑水利枢纽，推行梯级开发）2.发电成本低，效率高3.运行灵巧（设施简单易于实现自动化，机组启动快，适于担当系统的调峰，调频和作为事故备用）4.水能可存储和调理5.水力发电不污染环境6.水电厂建设投资较大，工期较长7.水电厂建设和生产都收到河流的地形，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别，因此发电部均衡因为水库的兴建，土地吞没，移民搬家，给农业生产带来一些不利，还可能在必定程度上破坏自然界的生态均衡水电厂基本的生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速激动水轮机旋转，将水能转变为机械能，而后由水轮机带动发电机旋转，讲机械能变换成电能。1-3简述抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其效益答：作用：1.调峰（电力系统峰荷的上涨与降落改动比较激烈，抽水蓄能机组响应切合应动的能力很强，能够追踪负荷的变化，在白日合适担当电力系统峰荷中的尖峰部分）2.填谷（在夜间或许周末，抽水蓄能电厂利用电力系统富饶电能抽水，使火电机组不用降低输出功率和保持在热效率较高的区间运行，进而节俭燃料，并提升电力系统运行的稳固性）（特点）3.事故备用（启动灵巧，快速）4.调频5.调相6.黑启动（在黑启动刚开始时，无需外来电源支持能快速自动完成机组的自启动，并想部分电力系统供电）7.蓄能（水能借助抽水蓄能电厂的上游水库储藏，把下游的水抽到上游水库，以位能形式储藏起来）效益：1.容量效益（在电力系统负荷出现顶峰时，大型抽水蓄能电厂能够像火电厂同样发电，能有效地担负电力系统的工作容量和备用容量，减少电力系统对火电机组的装机容量要求，进而实现节俭火电设施的投资和运行花费）2.节能效益3环保效益（燃煤含硫大于1％的电厂一定安装脱硫装置）4动向效益（可概括为调频，调相，快速负荷追踪，事故备用，提升供电靠谱性和黑启动）5.提升火电设施利用率6,对环境没有污染课美化环境1-9简述300MW发电机电气主接线的特点及主要设施答：特点：1发电机与主变压器的连结采纳发电机-变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔走开关2.在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供应厂用电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没相装有电流互感器4只。5.发电机中性点接有中性点接地变压器高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器只。主要电气设施：1.发电机（额定功率300MW,额定电压为20KV，额定电流为10189A，COSα=0.85，额定转速为3000r/min）2.主变压器(额定容量为360MVA，额定电压为242+/-2*2.5％、20KV，额定电流为858.9/10392.3A，联络组号为YNd11，???=177????，??%=0.3，???=00??809????,??%=11。)3.高压厂用变压器（额??定容量为40/20-20MWA,额定电压为20+/-2*2.5％/6.3-6.3KV,联络组号为Dd12d12。4电压互感器5.高压熔断器（RN4-20,额定电压为20KV，额定电流为0.35A，最大开断电流有效值为20KA，三相最大开断容量为4500MVA）6.电流互感器（LGD-20型，变比为12000/5A）7.中性点接地变压器(形式为干式，单相，额定电压为20KV/0.23KV,额定容量为25KVA，二次侧负载电阻为0.5~0.6Ω，实质为高电阻接地方式，用来限制电容电流)1-10简述600MW发电机组电气主接线的特点及其主要设施答：特点：1.发电机与主变压器的连结采纳发电机—变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器与隔走开关。依据实质状况发电机和主电压器之间可设置断路器和隔走开关，但需技术经济剖析论证确立。2.主变压器采纳三相双绕组变压器，低压侧绕组接成三角型，高压侧绕组接成星型，高压器高压侧中性点接地方式为直接接地。3。在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器和一台高压公用变压器，供应厂用电。4.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。5.在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。6.发电机中性点接有中性点接地变压器。7.高压厂用变压器高压侧，每相当置套管式电流互感器3只。8.主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器3只，中性点配置电流互感器1只。主要电气设施：1.发电机（额定功率为600MW，额定电压为20KV，额定电流为19245A，COSα=0.9，额定转速为3000r/min）2.主变压器（三相双绕组变压器，额定容量为720MVA。额定电压为550/20KV，调压范围为550/√3(1+-3?2.5％）????，额定电流为755.8/20784.6A（高压/低压），联络组号YNd11,???=278.4????,??%=00。电压厂用0.12,?????=1280????,????%=13.5)3.变压器（额定容量为50/31.5——31.5MVA，额定电压为20+/-8*1.25％/6.3—6.3KV，联络组号Dyn1yn1）4.电压互感器5.电流互感器（LRD-20型，变比为12000/5A）6.中性点接地变压器（干式，单相，额定电压为20/0.35KV,额定容量为25KVA，其二次侧接负载电阻值为0.5~0.6Ω）7.高压熔断器（RN4-20型，额定电压为20KV，额定电流为0.35A，最大开断电流有效值为20KA，三相最大开断容量为4500MVA）8.避雷器（FCD2-20型）2-4屋内配电装置中，安装有100mm*10mm的矩形铝导体，导体正常运行温度为??=70℃,四周??空气温度为??=25℃。试计算该导体的载流量。0????答：无风无日照时导体的载流量为I=√1+????求沟通电阻R。温度20℃时的铝的电阻率2。铝的电阻温度系数α??=0.029??????/??20=0.00403℃-1。当温度为70℃时，1000m长铝导体的直流电阻为??[1+??(??-20)]??=100020????????=10000.029?[1+0.00403?(70-20)]?100?10=0.0348435（??）??50??关于√??=√0.00348435=119.79及?=1,集肤????系数??=1.05,则每米长导体的沟通电阻为??R=1.05?0.0348435?10-3=0.0366?10-32.求对流散热量??。对流散热面积1??=2??+100102??=2?+2?1110001000??2=0.22（??)对流散热系数??=1.5（??-??)0.35=1.5?(70-25)0.351??0=5.6848[??/(2)]??℃所以求得对流散热量??=??(??-??)??11??01=5.6848?（70-25）?0.22=56.27952（??)??3.求辐射散热量??。单位长导体的辐射散热??面积??=2??+100102??=2?+2???1100010002????因导体表面涂漆，取辐射系数ε=0.95，求得辐射散热量为273+??-(273+??4]????=5.7??[(??)40)??100100??=5.7?0.95273+704-(273+254?[()100)]?0.22100??70.94（??)计算导体的载流量。求的100mm*10mm铝导体的载流量为??+??56.27952+70.94I=√1????=√0.0366?10-3=1864.41（A）查表看能否切合2-6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，电动力可达到很大的数值，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。为了防备这类现象发生，一定研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特点，以便采纳合适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。3-7三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。4-5一台半断路器接与双母线带旁路接线对比较，各有何特点？一台半断路器接线中交错部署有何意义？答：一台半断路器接线，运行的靠谱性和灵巧性很高，在检修母线时不用用隔走开关进行大批的倒闸操作，并且调试和扩建也方便。可是其接线花费太高，只合用与超高电压线路中双母线带旁路母线中，用旁路母线代替检修中的回路断路器工作，使该回路不断电，合用于有多回出线又常常需要检修的中小型电厂中，但因其备用容量太大，耗费多，所以旁路设施在渐渐撤消。一台半断路器接线中的交错部署比非交错接线具有更高的运行靠谱性，可减少特别运行方式下事故扩大。4-8电气主接线中为何要限制断路电流？往常采纳哪些方法？答：短路电流要比额定电流大的多，有可能超出电器设施的承载能力，将电气设施烧毁，所以，一定限制短路电流，此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）采纳低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时，采纳低压分裂绕组变压器构成扩大单元接线以限制短路电流。3）采纳不一样的主接线形式和运行方式。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。厂用电耗量占发厂所有发电量的百分数，称为厂用电率。5-3厂用电负荷分为哪几类？为何要进行分类？答：厂用电负荷，依据其用电设施在生产中的作用和忽然中止供电所造成的危害程度，按其重要性可分为四类：I类厂用负荷：凡是属于短时停电会造成主辅设施破坏，危及人身安全，主机停用及影响大批卖力的厂用设施；II类厂用负荷：同意短时断电，恢复供电后，不致造成生产杂乱的常用设施；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；⑷事故保安负荷⑸沟通不中断供电负荷5-4对厂用电接线有哪些基本要求？答：关于厂用电接线的要求主要有：1）各机组的厂用电系统是独立的；2）全厂新公用负荷应分别接入不一样机组的厂用母线；3）充分考虑发电厂正常，事故，检修启动等运行方式下的供电要求，尽可能的使切换操作简易，启动电源能在短时间内投入；4）充分考虑电厂分期建设，连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别是要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变和改换装置。5）200MW及以上的机组应设置足够容量的沟通事故保安电源。6-1什么是验算热稳固的短路计算时间??以及??，电气设施的开断计算时间??？??答：演算热稳固的短路计算时间??为继电保护动??，和相应断路器的全开断时间，之和，作时间????????，而??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，到各样触头分别后的电弧完整熄灭地点的时间段。6-14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=0.14（基准容量Sd＝100MVA），出线最大负荷为560A，出线5.5保护动作时间tpr＝1s。解：假定选择断路器为SN10-10I??=16kA，??????全分闸时间??=0.1s，????基准容量Sd＝100MVAUd＝10.5kV，Id=5.5kA??，??xL(%)=(-???∑)?????100%??????????????600?10500(16-0.14)?5500?10000?100%2.33%选择4％的电抗NKL-10-600-4，参数以下：xL(%)=4%??222s计??????算以下：3）电压损失和残压校验：电抗标么值:??????=0.04?=??(%)?????????????????5500?10000600?10500

=0.349，=??+??=0.14+0.349=0.489∑???短路计算时间：??=??+??=1+0.1=??????????1.1s，查短路电流计算曲线并换算成短路电流有`′′=9.9????，??=名值，??=12.1????，??0.551.19.35????电压损失和残压分别为：()(??560≈??%)???????0.6????600=2.24%<5%′′12.1?????=0.04?=80.7%(%)=??(%)????????0.6>60%~70%4）动、热稳固校验。222′′22+2??+10??+????12.1+9.99.35??????12??=12)222?1.1=30.42(??????<34(????)??√??=??2??=2.55?12.1=30.86??????<38.28(????)可见，电压损失、残压、动热稳固均知足要求。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、外配电装置中相关部分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点。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，可分为装置式和成套式。屋内配电装置的特点：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。屋外配电装置的特点：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，设施运行条件较差，需增强绝缘；6）不良天气对设施维修和操作影响大。成套配电装置的特点：1）电气设施关闭可