发电厂变电所电气设备
第二章发电、变电和输电的电气部分
电力工程学院电宅工程系
《发电厂电气部分》课题组
第一节概述 一、电气设备
（一）一次设备
通常把生产、变换、输送、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。它们包括：
（1） 生产和转换电能的设备。
（2） 接通或断开电路的开关电器。
第二章发电、变电和输电的电气部分
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（3）限制故障电流和防御过电压的保护电器。
（4）载流导体。
（5）互感器，包括电压互感器和电流互感器。
（6）无功补偿设备。
（7）接地装置。
对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和起保护作用的设备，称为二次设备。
(1)测量表计，如电压表、电流表、频率表、功率表和电能表等，用于测量电路中的电气参数。
(2)继电保护、自动装置及远动装置。
(3)直流电源设备，包括直流发电机组、壽电池组和整流装置等。
(4)操作电器、信号设备及控制电缆。
西交《发电厂电气部分》（高起专） 第二章互感器 互感器技术的发展 50年代初期，互感器制造仅是按得到的样机及资料仿制，品种少、结构简单，未形成系列。沈阳变压器厂在1953年翻译了苏联图纸，建立起仿苏的产品系列并开始试制，并于1956年试制成功仿苏220kY油浸绝缘电压互感器，1958年试制成功仿苏220kY油浸绝缘电流互感器。 自此，中国已可以制造0．5kV~220kV各种规格的电流互感器和电压互感器并形成了系列。 1958年后开始在仿制产品的基础上自行设计。沈阳变压器厂、华通开关厂试制成功l0kV环氧树脂浇注电流互感器，取代了仿苏产品。同时对油浸绝缘互感器进行了改型设计，形成了新的互感器系列。 60年代后，沈阳变压器研究所先后组织了多次全国统一设计，完成了0．5kV干式电流、电压互感器，l0V浇注绝缘电流、电压互感器，35kV油浸绝缘电流、电压互感器，110kV油浸绝缘电流、电压互感器新系列的设计、试制，提高了产品的技术性能，使产品更符合中国国内市场的需要。 1970年后，我国互感器的整体技术水平有了更大的提高，品种日益增加。沈阳变压器厂先后又试制成功330kV和500kV油纸绝缘电流互感器。西安电力电容器厂也试制成功500kV电容式电压互感器。 各互感器制造厂也不断对产品进行改进和完善，我国已具有当时国际上互感器行业最高电压等级的产品制造能力。 至此，我国已制造了0．5kV~500kV电压等级的各种规格电流、电压互感器，最大电流达25000A，并形成了比较完整的系列。还设计制造了各种特殊用途的互感器，如零序互感器、矿用互感器、中频互感器等。西安高压开关厂1987年试制成功~100kV直流电流互感器，并在舟山直流输电线路上投入运行。 随着城市供电系统的发展需要，我国开始发展使用SF6组合电器。1973年，西安高压开关厂研制的110kV SF6组合电器在湖北丹江口水电站投入运行。与组合电器配套的110kV SF6气体绝缘电压互感器和电流互感器于1979年在上海互感器厂试制成功，以后又试制成功220kV SP6气体绝缘电压互感器和电流互感器。 为了进一步提高互感器技术水平，我国开始引进国外先进的互感器制造技术。1979年沈阳变压器厂从法国阿尔斯通公司引进了500kV油浸绝缘电流互感器制造技术。上海互感器厂于1984年从德国WB公司引进了72．5kV-500kV SP6气体绝缘互感器制造技术，又从瑞士BBC公司引进了lOkV-35kV浇注绝缘互感器制造技术。之后，天津互感器厂、沈阳互感器厂、江西互感器厂等先后从国外引进了浇注绝缘互感器制造技术，北京互感器厂还引进了西门子油浸绝缘互感器制造技术。 1993年，上海互感器厂与德国MWB公司合资，成立了上海MWB互感器有限公司。引进的72．5kV~750kV独立式SF6气体互感器制造技术，在国内制造并于1995年投入运行。2000年，上海互感器厂与传奇集团(TRENCH)扩大合资，引进瑞士HAEFELY35kV~550kV油浸绝缘电流互感器、
第6章导体和电气设备的原理与选择 6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？ 答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br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。 6-2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，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；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；扩散：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。 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，如采用SF6气体；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，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。 6-4什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，而弧隙的绝缘能力要经过一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结构和灭弧介质的性质所决定，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，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。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。 6-5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？
《发电厂电气部分》习题集(第四版)
发电厂电气部分 习题集 华北电力大学
目录 第一章能源和发电 (1) 第二章发电、变电和输电的电气部分 (2) 第三章导体的发热与电动力 (3) 第四章电气主接线 (4) 第五章厂用电 (5) 第六章导体和电气设备的原理与选择 (6) 第七章配电装置 (7) 第八章发电厂和变电站的控制与信号 (8)
第一章能源和发电 1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。 1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？ 1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？ 1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？ 1-5 抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其功能？ 1-6 核能发电厂的电能生产过程及其特点？ 1-7 发电厂和变电站的类型有哪些？ - 1 -
第二章发电、变电和输电的电气部分2-1 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？ 2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？ 2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。 2-6 并联高压电抗器有哪些作用？抽能并联高压电抗器与并联高压电抗器有何异同？ 2-7 简述6kV抽能系统的功能及其组成。 2-8 简述串联电容器补偿的功能及其电气接线。 2-9 简述高压直流输电的基本原理。 2-10 简述换流站的电气接线及主要设备的功能。 2-11 简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些？ 2-12 简述高压直流输电系统的主接线及其运行方式。 - 2 -
第二章发电、变电和输电的电气部分最全答案 2-1 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。 2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 答：1）发电机与变压器的连接采用发电机—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，通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。 其主要设备如下：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：将高压转换成低压，供各种设备和仪表用，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点及主要设备功能。 2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？ 答：1）长距离输送电能； 2）大容量输送电能； 3）节省基建投资和运行费用； 4）电力系统互联。 2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。 答：目前，我国500kV变电所的主接线一般采用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台断路器接线具有以下特点：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；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，功率均能继续输送。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整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便，
第四章电气主接线 4-1 对电气主接线的基本要求是什么 答：对电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活性和经济性。 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。 4-2 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。 4-3 防止隔离开关误操作通常采用哪些措施 答：为了防止隔离开关误操作，除严格按照规章实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁和机械闭锁装置或电脑钥匙。 4-4 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。 》 4-5 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
2009-2010《发电厂电气部分》要点 第六章 第六章导体和电气设备的原理与选择（重点！） 1. 了解电气设备选择的一般条件 1、正常工作条件：额定电流、额定电压 额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥ ） 额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥ ） 2、短路条件：热稳定、动稳定 热稳定校验：设备在最严重的短路电流热效应下，发热最高温度不超过最高允许的 温度（k t Q t I ≥ 2 ，t I 、t 为电气设备允许的热稳定电流和时间，k Q 短路产生的热效应） 短路计算时间：继电器工作时间pr t +断路器全断开时间br t （P172） 断路器全断开时间br t ：固有分闸时间in t +电弧持续时间a t 动稳定校验：设备最高允许动稳定电流大于短路电流（sh es I I ≥ ） 2. 了解电弧的形成与熄灭过程；掌握高压断路器和隔离开关的功能；掌握高压断路器 和隔离开关的选择方法和步骤。看懂例题6－1。P183 1、电弧： 电弧的形成（绝缘介质中中性质点转换为带点质点）： 阴极表面发射电子（热电子发射、强电场电子发射）——碰撞游离——热游离 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 2、高压断路器的功能： 1、 正常运行：设备过线路投入和切出（断开负荷电流） 2、 设备或线路故障时：切出故障回路（断开短路电流） 高压隔离开关：不产生电弧的切换动作（不能用于切换负荷电流和短路电流） 3、高压断路器的选择 （1）额定电压、额定电流 额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥ ） 额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥ ）
智慧树知到《发电厂电气部分》章节测试答案第一章 1、下列几种类型的发电厂中，哪一种的效率最高（）。 A:低温低压 B:中温中压 C:高温高压 D:超临界 正确答案：超临界 2、下列几种发电厂中，哪种类型的发电厂的效率最高（）。 A:凝气式火电厂 B:热电厂 C:燃气-蒸汽联合循环 D:垃圾发电厂 正确答案：燃气-蒸汽联合循环 3、三峡水电站属于（）水电站。 A:引水式 B:坝后式 C:河床式 D:抽水蓄能 正确答案：坝后式 4、抽水蓄能电站的作用有（）。 A:调峰
B:填谷 C:调频 D:调相 正确答案：调峰,填谷,调频,调相 5、下列设备中，属于一次设备的是（）。 A:载流导体 B:继电保护及自动装置 C:测量仪表 D:控制和信号设备 正确答案：载流导体 第二章 1、在送电操作时：应该先合隔离开关，后合断路器？ A:对 B:错 正确答案：对 2、辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统的接地保护时，每相辅助二次绕组的额定电压为100V? A:对 B:错 正确答案：对 3、电压互感器的准确级是根据电压误差的大小划分的。 A:对 B:错
正确答案：对 4、高压断路器按照灭弧介质不同可分为油断路器，压缩空气断路器，SF6断路器和真空断路器。 A:对 B:错 正确答案：对 5、开关断开时产生电弧的原因是强电场发射和热电子发射。 A:对 B:错 正确答案：对 第三章 1、对于Ⅰ组母线分段，Ⅱ组母线不分段的双母线分段接线。如果Ⅰ组母线工作，Ⅱ组母线备用，它具有单母线分段接线特点。当某段母线故障，可将故障段母线上的所有支路倒至备用母线上，则此时（） A:它具有双母线接线的特点 B:它具有双母线带旁路母线接线的特点 C:它具有单母线接线的特点 D:它仍然具有单母线分段接线的特点 正确答案：D 2、具有三条进线与三条出线时，采用3/2接线和双母线接线比较（） A:3/2接线多用于一台断路器 B:3/2接线多用于二台断路器 C:3/2接线多用于三台断路器
第四章电气主接线最全答案 4-1 对电气主接线的基本要求是什么？ 答：对电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活性和经济性。 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。 4-2 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。 4-3 防止隔离开关误操作通常采用哪些措施？ 答：为了防止隔离开关误操作，除严格按照规章实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁和机械闭锁装置或电脑钥匙。 4-4 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。 4-5 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。
《发电厂电气部分》课程复习要点 绪论第一章第二章 1.了解现阶段我国电力工业的发展方针、现状 发展现状：目前我国基本上进入大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制的新时代。 （1）我国发电装机容量和年发电量均居世界第二位 （2）各电网中500KV（包括330KV）主网架逐步形成和壮大。220KV电网不断完善和扩充 （3）1990年我国第一条从葛洲坝水电站至上海南桥换流站的±500KV直流输电线路实现双极运行，使华中和华东两大区电网实现非同期联网 （4）随着500KV网架的形成和加强，网络结构的改善，电力系统运行的稳定性得到改善。 （5）省及以上电网现代化的调度自动化系统基本实现了实用化。 （6）数据通信为特征的覆盖全国各主要电网的电力专用通信网基本形成 2.了解发电厂和变电所的类型，特点 （1）发电厂： 火力发电厂（1火电厂布局灵活，装机容量大小可按需要决定；2 火电厂的一次性建造投资少。建造工期短。发电设备年利用小时数较高；3、 火电厂耗煤量大，单位发电成本比水电厂高3-4倍；4、动力设备繁多，控制操作复杂；5、大型机组停机到开机并带满负荷时间长，附加耗用大量燃料；6担负急剧升
降负荷时，需要付出附加燃料消耗的代价；7若担任调峰、调频、事故备用，则相 应事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。应尽可能担负较均匀负荷；8、对 空气、环境污染大） 水力发电厂（1、可合理利用水资源；2、发电成本低，效率高；3、运行灵活；4、可存储和调节；5、不污染环境；6、投资较大，工期较长；7、受水文条件制约；8、淹没土地，生态环境） 核能发电厂（建设费用高，燃料费用便宜，带基荷运行） 新能源发电 风力 地热 海洋能 太阳能 生物质能 磁流体 （2）变电所： （1）枢纽变电所 （2）中间变电所 （3）地区变电所 （4）终端变电所 3.发电厂电气设备简述
《发电厂电气部分》复习 第一章能源和发电 1、火、水、核等发电厂的分类 依据一次能源的不同，发电厂可分为：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。 火电厂的分类： （1）按蒸汽压力和温度分：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。 （2）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂 （3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。 水力发电厂的分类： 按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。 （2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。 核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。 2、抽水蓄能电厂的作用 调峰，填谷，调频，调相，备用。 3、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程P14 火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，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，把机械能变为电能，称为电气系统。 能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
4、水力发电厂的基本生产过程 答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。 第二章 发电、变电和输电的电气部分 1、一次设备、二次设备的概念 一次设备：通常把生产、变换、输送、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 二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备 2、断路器、隔离开关的区别 隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。安装隔离开关的目的是，在设备停运后，用隔离开关使停运的设备与带电部分可靠地隔离，或起辅助切换操作。 断路器有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的控制和保护电器 3、母线的作用 母线的作用：起汇集和分配电能的作用 4、发电机中性点接地方式及作用 电力系统中性点的方式有：直接接地、不接地、经过消弧线圈 三种形式。 5、电压互感器与电流互感器 电压互感器与电流互感器都是特殊的变压器，电流互感器二次回路不能开路，电压互感器二次回路不能短路。 由磁势平衡方程式：00.22.11.N I N I N I =+，可知当二次开路时，2. I ＝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 1）二次电势：dt d N e /22?-=，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。 电压互感器本身阻抗很小，二次侧接大阻抗的测量仪表，正常工作时，相当于变压器空载运行。如二次短路时，二次通过的电流增大，使二次保险熔断，影响表计指示及引起保护误动作的可能，所以在电压互感器二次回路工作时，应特别注意防止短路。 第三章 常用计算的基本方法和理论 1、发热对电气设备的影响
发电厂电气部分习题集 发电厂电气部分 习题集 目录 第一章能源和发电 (1) 第二章发电、变电和输电的电气部分 (2) 第三章导体的发热与电动力 (3) 第四章电气主接线 (4) 第五章厂用电 (5) 第六章导体和电气设备的原理与选择 (6) 第七章配电装置 (7) 第八章发电厂和变电站的控制与信号 (8)
第一章能源和发电 1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。 1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？ 1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？ 1-5 抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其功能？ 1-6 核能发电厂的电能生产过程及其特点？
第二章发电、变电和输电的电气部分 2-1 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？ 2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？ 2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。 2-6 并联高压电抗器有哪些作用？抽能并联高压电抗器与并联高压电抗器有何异同？2-7 简述6kV抽能系统的功能及其组成。 2-8 简述串联电容器补偿的功能及其电气接线。 2-9 简述高压直流输电的基本原理。 2-10 简述换流站的电气接线及主要设备的功能。 2-11 简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些？ 2-12 简述高压直流输电系统的主接线及其运行方式。
第三章导体的发热和电动力 3-1 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？ 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？ 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？ 3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？ 3-5 等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？ 3-6 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？ 3-7 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？ 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。 3-9 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？ 3-10 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？ 3-11 怎样才能减少大电流母线附近钢构的发热？ 3-12 设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流I max=6791A，最大负荷利用小时数T max = 5200h，三相导体水平布置，相间距离a = 0.70m，发电机出线上短路时间t k = 0.2s，短路电流I''= 36.0kA，I tk/2 = 28.0kA，I tk = 24.0kA，周围环境温度+35℃。试选择发电机引出导线。
姚春球编《发电厂电气部分》教材 计算题参考答案 第二章 P62 15. 0266.00=R Ω，14.1=s K ，3 1003.0-?=R Ω／m ，18.0==r c F F m 2 /m ，05.46=c Q W/m ，04.58=r Q W/m ，7.1862=I A 。 16. 1.1=k t s ，78.699==p k Q Q (kA)2 ·s ，16 1048.0?=i A J/（Ω·m 4 ），161055.0?=f A J/（Ω·m 4 ），f θ=75℃<200℃，满足热稳定。 17. 6 1067.1-?=J m 4 ，8.17=m kg/m ，1602.3661>=f H Z ，β=1，86.4942max =F N 。 18. 8625==w w I I & A ，0703.0=s T s ，ο &4.1778616j s e I -==A ，ο &4.87390j r e I -=A 。 19. 开断各种短路故障，工频恢复电压有效值、工频恢复电压最大值、恢复电压最大值分别为： 开断单相接地短路： )(01.127kV ， )(62.179kV ， )(43.269kV ； 开断三相不接地短路，首先开断相： )(52.190kV ， )(43.269kV ， )(145.404kV ； 开断三相接地短路，首先开断相： )(12.165kV ， )(51.233kV ，)(27.350kV 。 开断两相短路，首先开断相： )(12.165kV ， )(48.233kV ，)(21.350kV 第四章 P186 12. 2台主变，110kV 侧初期采用内桥接线，终期发展为单母线分段接线；10kV 侧采用单母线分段 接线。主接线图（略）。max max 7.0S S ='=，可选择SF7-16000/110变压器。 13.需设10kV 发电机电压母线， 2×50MW 发电机接于10kV 母线上，且采用工作母线分段的双母线（双母三分段），母线分段及各电缆馈线均装设普通电抗器，母线上设2台主变T1、T2与220kV 系统联系； 200MW 发电机采用发电机-双绕组变单元接线，直接接于220kV 母线，采用可靠性高的SF 6断路器及双母线接线（当采用其他型式断路器时，则采用双母线带旁路接线）。主接线图（略）。 T1、T2，三种情况计算结果为： N S ≈ MVA 、 MVA 、 MVA ，可选择SFP 7－50000/220变压器。T3选择：N S ≈ MVA ，可选择SFP 7－240000/220变压器。 14. 47.1947=I AC 万元， 61.1858=II AC 万元，第二方案为最优方案。 第五章 P224 12.选择计算如下表 13.0825.0*=t x ，847.01*=U >80%，给水泵能正常启动。 14.088.0*=t x ，728.01*=U >65%，满足自启动。 15.高压厂用母线电压校验：1045.0*=t x ，%6579.01*>=U ；对最大负荷的低压厂
二、问答题 第二章 1.见下图，写出不停电检修QF1的步骤（正常运行时，QF P ，QS 1，QS 2闭合，QS 0断开） （答：步骤如下： 1) 合 QS 0； 2) 分QF P ，QS 2; 3) 将QF P 的继电保护整定为瞬动，合QS 4，QF P ，给旁路母线充电； 4) 若旁路母线完好，断开P QF ； 5) 合旁路隔离开关5QS ； 6) 将P QF 的继电阿保护整定同1QF ，合旁路断路器P QF ； 7) 断开1QF ，6QS ，7QS ；
8）给1QF 两端跨接地线（或合上接地隔离开关）即可对它进行检修。） 2．见上图，写出不停电检修线路L1回路断路器QF1的操作步骤。（正常为固定运行方式，L1运行在W1母线上。） (答：1）将P QF 的继电保护整定为瞬动，合1P QS ，3P QS ，P QF ，给旁路母线P W 充电； 2）若旁路母线完好，断开P QF 3）合旁路隔离开关14QS ； 4）将P QF 的继电保护整定同1QF ，合旁路断路器P QF ； 5）断开1QF ，13QS ，11QS ； 6）给1QF 两端跨接地线（或合上接地隔离开关）即可对它进行检修。) 3．断路器和隔离开关各起什么作用？说明它们在同一回路中时送电和断电的操作步骤。 （答： 断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起着保护作用。 隔离开关的主要作用：隔离电压，倒闸操作，分合小电流。 操作步骤： 送电：先合母线隔离开关，再合线路隔离开关，然后再投入断路器； 停电：先断开断路器，再断开线路隔离开关，然后断开母线侧隔离开关。） 4．内桥和外桥怎样区别，各适用什么场合？画出内桥和外桥的接线形式。 （答：内桥的桥连断路器设置在变压器侧；外桥接线的桥连断路器则设置在线路侧。 内桥接线适用于输电线路较长，故障几率较多，而变压器又不需要经常切换的场合。
《发电厂电气部分》复习大纲 第一章能源和发电 1、火、水、核等发电厂的分类 火电厂的分类： （1）按燃料分：燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，利用垃圾和工业废料作为燃料的发电厂。 （2）按蒸汽压力和温度分：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。 （3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。 （4）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂 / （5）按发电厂总装机容量的多少分：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。 水力发电厂的分类： （1）按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。 （2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。 核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。 2、抽水蓄能电厂的作用 调峰，填谷，备用，调频，调相。 3、发展联合电力的效益 ； （1）各系统间电负荷的错峰效益。 （2）提高供电可靠性、减少系统备用容量。 （3）有利于安装单机容量较大的机组。 （4）进行电力系统的经济调度。 （5）调峰能力互相支援。 4、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程 P14 火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，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，把机械能变为电能，称为电气系统。 能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。 。 5、水力发电厂的基本生产过程
第一章电力系统概述 1.何谓电力系统、动力系统及电力网? 答:电力系统就是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。 动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分(火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等;水电厂的水库、水轮机、压力管道等)构成。 电力网指在电力系统中,由各种不同电压等级的电力线路与变配电所构成的网络,简称电网。 3.何谓电力系统额定电压?我国电网与用电设备的额定电压有哪些等级? 答:额定电压指某一受电器(电动机、电灯等)、发电机与变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。 我国电网与用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。 4.电能的质量指标有哪几项?简要说明其内容。 答:电能的质量指标主要就是频率、电压与波形三项。 (1)频率:对大型电力系统,频率的允许范围为50Hz±0、2Hz,对中小电力系统,频率的允许范围就是50Hz±0、5Hz。 (2)我国规定用户处的电压容许变化范围就是: 1)由35kV及以上电压供电的用户:±5％; 2)由10kV及以下电压供电的高压用户与低压电力用户:±7％; 3)低压照明用户:-10％～+5％。 (3)波形:电力系统供电电压或电流的标准波形就是正弦波。 5.电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级范围? 答:(1)电力系统中性点运行方式 电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地与经消弧线圈接地运行方式。其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地与经低电阻接地三种。中性点直接接地、经中电阻接地与经低电阻接地称为大接地电流系统;中性点不接地、经消弧线圈接地与经高电阻接地称为小接地电流系统。 (2)各运行方式的优缺点 小接地电流系统的优点:单相接地时,三相间线电压仍保持对称与大小不变,对电力用户的继续供电并无影响。缺点:两个非故障相的对地电压升高至 3倍,所以在中性点不接地的电力网中,各种设备的对地绝缘应按线电压设计,才能承受在一相接地时,非故障相对地电压的升高影响。在中性点不接地的电力网中,一相接地时接地点的接地电流等于正常时相对地电容电流的三倍,经消弧线圈接地的电力网中,可以大大减小一相接地时接地点的接地电流,但欠补偿时容易发生振荡,引起内过电压。 大接地电流系统的优点:单相接地时,非故障相对地电压保持不变,各种设备的对地绝缘按相
第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理 1.发热对导体和电器有何不良影响？ 答：机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能下降。 2.导体的长期发热和短时发热各有何特点？ 答：长期发热是指正常工作电流长期通过引起的发热。长期发热的热量，一部分散到周围介质中去，一部分使导体的温度升高。 短时发热是指短路电流通过时引起的发热。虽然短路的时间不长，但短路的电流很大，发热量很大，而且来不及散到周围的介质中去，使导体的温度迅速升高。 ~~~~热量传递的基本形式：对流、辐射和导热。对流：自然对流换热河强迫对流换热 3.导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？ 答：I=根号下(αFτω/R)，因此和导体的电阻R、导体的换热面F、换热系数α有关。 提高长期允许载流量，可以：减小导体电阻R、增大导体的换热面F、提高换热系数α。 4.计算导体短时发热度的目的是什么？如何计算？ 答：确定导体通过短路电流时的最高温度是否超过短时允许最高温度，若不超过，则称导体满足热稳定，否则就是不满足热稳定。 计算方法见笔记“如何求θf”。 6.电动力对导体和电器有何影响？计算电动力的目的是什么？ 答：导体通过电流时，相互之间的作用力称为电动力。正常工作所产生的电动力不大，但是短路冲击电流所产生的电动力可达很大的数值，可能导致导体或电器发生变形或损坏。导体或电器必须能承受这一作用力，才能可靠的工作。 进行电动力计算的目的，是为了校验导体或电器实际所受到的电动力是否超过期允许应力，以便选择适当强度的电器设备。这种校验称为动稳定校验。 7.布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在哪一相上？试简要分析。 答：布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在中间的那一相上。具体见笔记本章第五节。 8.导体动态应力系数的含义是什么？什么情况下才需考虑动态应力？ 答：导体动态应力系数β用来考虑震动的影响、β表示动态应力与静态应力之比，以此来求得实际动态过程的最大电动力。 配电装置的硬导体及其支架都具有质量和弹性，组成一个弹性系统，在两个绝缘子之间的硬导体可当作两端固定的弹性梁，这种情况下就需要考虑动态应力。 9.大电流母线为什么广泛采用全连式分相封闭母线？
第6章导体和电气设备的原理与选择最全答案 6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？ 答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br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。 6-2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，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；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；扩散：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。 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，如采用SF6气体；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，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。 6-4什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，而弧隙的绝缘能力要经过一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结构和灭弧介质的性质所决定，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，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。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。 6-5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？
第一章电力系统概述 1．何谓电力系统、动力系统及电力网? 答：电力系统是指由发电机、输配电线路、变配电所以及各种用户用电设备连接起来所构成的有机整体。 动力系统由电力系统再加上发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽轮机、热力管网等；水电厂的水库、水轮机、压力管道等）构成。 电力网指在电力系统中，由各种不同电压等级的电力线路和变配电所构成的网络，简称电网。 2．联合成电力系统并不断扩大有什么优越性? 答：联合成电力系统并不断扩大的优越性有： （1）提高供电的可靠性； （2）减少系统中总备用容量的比重； （3）减少总用电负荷的峰值； （4）可以安装高效率的大容量机组； （5）可以水火互济节约能源改善电网调节性能； （6）可以提高电能质量。 3．何谓电力系统额定电压?我国电网和用电设备的额定电压有哪些等级? 答：额定电压指某一受电器（电动机、电灯等）、发电机和变压器等在正常运行时具有最大经济效益的电压。 我国电网和用电设备的额定电压等级有220V、380V、3kV、6 kV、10 kV、35 kV、60 kV、110 kV、154 kV、220 kV、330 kV、500 kV、750 kV、1000 kV。 4．电能的质量指标有哪几项?简要说明其内容。 答：电能的质量指标主要是频率、电压和波形三项。 （1）频率：对大型电力系统，频率的允许范围为50Hz±0.2Hz，对中小电力系统，频率的允许范围是50Hz±0.5Hz。 （2）我国规定用户处的电压容许变化范围是： 1）由35kV及以上电压供电的用户：±5％； 2）由10kV及以下电压供电的高压用户和低压电力用户：±7％； 3）低压照明用户：-10％～+5％。 （3）波形：电力系统供电电压或电流的标准波形是正弦波。 5．电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级范围? 答：（1）电力系统中性点运行方式 电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地和经低电阻接地三种。中性点直接接地、经中电阻接地和经低电阻接地称为大接地电流系统；中性点不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地称为小接地电流系统。
第二章发电、变电和输电的电气部分 2-l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? 2-2简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-3简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-4影响输电电压等级发展因素有哪些? 2-5简述交流500KV变电站主接线形式及共特点。 2-6简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些? 答案: 2-1通常把生产、变换、输送、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的运行状态进行测量,控制、监视和保 护的设备，称为二次设备。如仪用互感器，测量表记，继电保护及自动装置等。 其主要功能是起停机组,调整负荷，切换设备和线路，监视主要设备的达行状态， 发生异常故障时及时处理等。 2-2 300MW发电机电气主接线具有以下特点: （1）发电机与主变压器的连接采用发电机—变压器单元接线。 〔2〕在主变压器低压侧引按一台高压厂用变压器，供给厂用电。 （3）在发电机出口侧，通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只。 （5）发电机中性点接有中性点接地变压器。 （6）高压厂用变压器侧，每组装有电流互感器4只。 其主要设备功能如下: 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: 将高电压转换成低电电压，供各种设备和仪表用。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 600MW发电机电气主接线有以下特点: （l）发电机与主电压器的连接采用发电机—变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关。 〔2〕主变压器采用三个单相相双绕组变压器接成三相组，低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形 （3）在主变压器低压侧引接一台厂用变压器，供给厂用电。 （4）在发电机出口侧，接有二组电压互感器，一组避雷器和一组电容器。 （5）在发电机出口侧和中性点侧，每组装有电流互感器3只。 〔6〕发电机中性点接有中性点接地变压器。 （7）高压厂用用变压器高压侧和低压侧，每组装有电流互感器2只。 （8）主变压器高压侧引出线，每组装有电流互感器3只。 其主要电气设备和300MW发电机主要电气设备功能相同。 2- 4影响输电电压等级发展的主要有以下原因: 1.长距离输送电能。 2.大容量输送电能。 3.节省基本建投资和运行费用。 4.电力系统互联。 2-5 目前，我国500KV变电站的主接线一般采用双母线四分段带旁路母线和3／2断路器两种接线方式。其中3／2接线具有以下特点:任一母线检修或者故障，均不致停电;任一断路器检修也不引起停电; 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