发电厂电气部分习题解答

发电厂电气局部习题集发电厂电气局部习题集--6-第6章导体和电气设备的原理与选择tktbr？tktpr和相应断路器的全开断时间tbrtbr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，到各种触头分别后的电弧完全熄灭位置的时间段。开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是由于电弧柱中消灭了大量的自由+强电场放射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；集中：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。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，如承受SF6气体；2〕承受特别金属材料作灭弧触头；3〕利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子集中和猛烈地冷却面复合；4〕承受多段口熄弧；5〕提高断路器触头的分别速度，快速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的外表突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向四周介质中集中和离子复合。什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘力量要经过肯定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的构造和灭弧介质的性质所打算，随断路器形式而异。弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。电流互感器常用的二次接线中，为什么不将三角形接线用于测量表计？答：计量用电流互感器接线方式的选择，与电网中性点的接地方式有关，当为非有效接地系统时，应承受两相电流互感器，当为有效接地系统时，应承受三相电流互感器，一般地，作为计费用的电能计量装置的电流互感器应接成分相接线〔即承受二相四线或三相六线的接线方式线方式，为提高电流互感器容量，能否承受同型号的两个互感器在二次侧串联或并联使用？答：可以将电流互感器串联使用，提高二次侧的容量，但是要求两个电流互感器型号一样。由于电流互感器的变比是一次电流与二次电流之比。两个二次绕组串联后，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。二次绕组串联后，因匝数增加一倍，感应电势也增加一倍，互感器的容量增加了一倍。也即每一个二次绕只担当二次负荷的一半，从而误差也就减小，简洁满足准确度的要求。在工程实际中假设要扩大电流互感器的容量，可承受二次绕组串联的接线方式。不能将电流互感器并联使用。电压互感器一次绕组及二次绕组的接地各有何作用？接地方式有何差异？答：电压互感器一次绕组直接与电力系统高压连接，假设在运行中电压互感器的绝缘损坏，高电压就会窜入二次回路，将危及设备和人身的安全。所以电压互感器二次绕组要有一端结实接地。电流互感器的误差与那些因素有关？答：电流互感器的电流误差fi及相位差打算于互感器铁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及运行铁心的磁导率μ值〕有关。运行中为什么不允许电流互感器二次回路开路？答：需要强调的是电流互感器在运行时，二次绕组严禁开路。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，铁心中的磁通波形呈现严峻饱和和平顶波，因此，二次绕组将在磁能过零时，感应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大小有关，危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于磁感应强度剧增，会引起铁心和绕组过热。此外，在铁心中还会产生剩磁，使互感器准确级下降。三相三柱式电压互感器为什么不能测量相对地电压？答：为了监视系统各相对地绝缘状况，就必需测量各相的对地电压，并且应使互感器一次侧中性点接地，但是，由于一般三相三柱式电压互感器一般为Y，yn型接线，它不允许一次侧中性点接地，故无法测量对地电压．假使这种装置接在小电流接地系统中，互感器接成YN,yn型，既把电压互感器中性点接地，当系统发生单相接地时，将有零序磁通在铁芯中消灭．由于铁芯是三相三柱的，同方向的零序磁通不能在铁芯内形成闭和回路，只能通过空气或油闭合，使磁阻变得很大，因而零序电流将增加很多，这可能使互感器的线圈过热而被烧毁．所以，一般三相三柱式电压互感器不能作绝缘监视用，而作绝缘监视用的电压互感器只能是三相五柱式电压互感器(JSJW)YN,yn型接线．运行中为什么不允许电压互感器二次回路短路？答：当电压互感器二次侧发电短路时，由于回路中电阻R和剩余的电抗XL-XC均很小，短路电流可到达额定电流的几十倍，此电流将产生很高的共振过电压，为此在LL上关联放电间隙EE，用以保护。此外由于电容式电压互感器系由电容〔C1C2〕和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路或断开等冲击时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生某次谐波铁磁谐振过电压，为了拟制谐振的产生，常在互感器二次侧接入D。在发电厂中，电压互感器的配置原则有那些？答：1〕母线；2〕线路；3〕发电机；4〕变压器如图6-1425MWU=10.5kN=1718A电流表3160m4及电压13。解：d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S＝100MAdpr560At＝1s。pr解：假设选择断路器为SN10-10I INbr=16kA，全分闸时间tbr=0.1s，S

＝100MVA

＝10.5kV，I=5.5kAdIx(%)( d

dIU) N d

d100%(5.50.14)60010500100%2.33%L tNbr

* IUd N

16 550010000选择4％的电抗NKL-10-600-4，参数如下：x(%)4% iL es

38.28kA I2t342(kA)2s计算如下：t电压损失和残压校验：IU

550010000x*L

x(%) d L IUN d

0.04 0.34960010500x x x* *

0.140.3490.489tk

t tpr

10.11.1s，查短路电流计算曲线并换算成短路电流知名值，I“12.1kA,I 9.9kA,I 9.35kA。0.55 1.1电压损失和残压分别为：U(%)xL

I(%) IN

sin0.045600.62.24%5%600U (%)xre

(%)I“IN

0.0412.180.7%60%~70%0.6动、热稳定校验。I“210I2

12.129.929.352kQ t/2 tktkk 12

1.130.42(kA)2s342(kA)2s12i Ksh sh

2I“2.5512.130.86(kA)38.28(kA)可见，电压损失、残压、动热稳定均满足要求。置的汇流母线，为何不按经济电流密度选择导体截面？答：略25MWTmax＝6000h，三相导体水平布置，a＝0.35mt＝0.2sI=27.2kA，I

=21.9kA，kI =19.2kA。四周环境温度+40ºC。试选择发电机引出导体。tk解：按经济电流密度选择导线截面。

t/2k310.50.81.05P 1.05310.50.8N3N3U cosmax

A)N6-172J0.68A/mm2S

max

1804 2653(mm2 J J 0.68选择100×10mm2

的三条矩形导体水平布置,允许电流I 3284A，集肤效应al25CK 1.73000mm2。当环境温度为40C时：fIal40C

al25C

32840.81632842681(A)(I

max

1804A)7070407025I2

180420

al

)0

maxI2

40(7040) 54C16812al06－9，得热稳定系数C93，则满足短路时发热的最小导体截面为：Q Q Qk p npI“210I2 I2k Q t/2 t tk p 12

27.2221.9219.22 0.226.47(kA)2s12发电机出口短路待会，非周期重量等值时间T0.2sQ TI“20.227.22148.0(kA)2snpQ Q Qk p QKQKk f

26.47148.0174.47(kA)2s174.471061.7 185(mm2)174.471061.7min C 93满足热稳定要求。动稳定校验。导体自振频率由以下求得：mhbw0.10.0127002.7kg/mbh2 0.010.13J 0.83106(m4)12 12NfEJm3.56 NfEJm3.56 710100.8310612 2.71

522(Hz)155Hz可不计母线共振影响。取发电机出口短路时，冲击系数K0.9，则i 1.9 2I“2.6927.273.17(kA)sh母线相间应力计算如下：f 1.73107i2ph

/a1.73107731702/0.352646(N/m)bh2W 0.50.010.1250106(m3)2bh2f L ph

264612 5.292106(Pa)ph 10W 1050106母线同相条间作用应力计算如下：b10

，2bb

30

0.273h 100 bh 10100 bh 110K 0.45K 0.6 则：12 13f 8(Kb 12

K )109i213

/b8(0.450.6)109731702/0.014497(Pa)Lcr

〔每相三条铝导体1197〕及条间衬垫最大跨距Lbmax

分别为：L b4h/fcr 2h( 2h( )/fal ph b

11970.0140.1/44970.822(m)0.1(700.1(705.2)106/4497

0.54(m)bmax所选衬垫跨距应小于Lcr

及L 。bmaxmax 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持续工作电流I ＝6791A，T ＝5200h，连接母线三相水平布置，相间距离a＝0.7mmax +35ºC，母线短路电流I=36kAQk=421.1(kA)2s。解：1〕按经济电流密度选择导线截面。Imax

6791A，Tmax

5200h6-172J0.78A/mm2S

67918706(mm2)IJ J 0.78Ih225mm,b105mm,C12.5mmr16mm的双槽形导体水平布置,导体截9760mm2Ial25C10150AKf1.28535C7070357025Ial35C

al25C

101500.89101508951(A)(I

max

6791A)2〕热稳定校验。正常运行时导体温度：I2

679720

al

)0

maxI2

35(7035) 55C89512al06-9，得热稳定系数C93，则满足短路时发热的最小导体截面为：Q421.1421.11061.285

421.1(kA)2sQKQKk fmin C

250(mm2)9760(mm2)93满足热稳定要求。3〕动稳