第4章电气设备及载流导体

电气设备一次部分第1章绪论1-1 什么是发点厂、变电站、电力系统及电力网?1-2 试述火电厂、水电厂、核电厂的基本生产过程及其特点?1-3 电力系统有哪些优越性?电力系统运行要满足哪些基本要求?1-4 电能质量的主要指标是什么?1-5 什么是一次设备和二次设备?它们各自包含哪些内容?1-6 一次设备的额定电压是如何规定的?1-7 试确定图示电力系统用电设备、发电机和变压器的额定电压（变压器用额定电压比的形式表示）。

图中所示电压为电力网额定电压。

第2章电力系统中性点的运行方式2-1 电力系统的电源中性点有哪机种运行方式?什么叫小接地电流系统和大接地电流系统?2-2 在系统发生单相接地故障时,小接地电流和大接地电流系统的相对地的电压和线电压有如何的变化?为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时继续运行而不允许长期运行?应采取什么对策?2-3 电网对地电容与哪些因素有关?小接地电流系统单相接地电容电流与哪些因素有关?2-4 为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取?2-5 试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提高供电可靠性的措施?第3章电弧及电气触头的基本理论3-1 何为电弧?简述断路器触头断开时断口电弧的形成过程及由此而确定的基本灭弧方法?3-2 直流电弧稳定燃烧的条件为何?灭弧室和灭弧栅在灭弧原理上有何差别?3-3 交流电弧电流有何特点?熄灭交流电弧的条件是什么?3-4 什么叫介质强度恢复过程? 什么叫电压恢复过程?它们与哪些因素有关?3-5 在直流电弧和交流电弧中,将长电弧分割成短电弧灭弧是利用了什么原理?3-6 电气触头主要有哪几种接触形式?各有什么特点?3-7 如果电气触头发生振动是什么原因造成的?有什么危害?第4章电气设备及截流导体4-1 高压断路器的作用是什么?其常见类型有哪些?4-2 试述SF6断路器的灭弧装置的特点?4-3 隔离开关的作用是什么?4-4 熔断器的基本结构是什么?简述熔断器的熔断过程?4-5 电压互感器与电流互感器各有何作用,运行时有何特点?为什么工作时,电磁型电流互感器二次不能开路,而电压互感器不能短路。

《电工技术基础与技能》第二版参考答案第1章课程导入1.1认识电工实验实训室思考与练习1．直流交流2．有电切断1.2安全用电常识思考与练习1．50mA36V2．正确安装用电设备安装漏电保护装置电气设备的保护接地电气设备的保护接零3．用水和泡沫复习与考工模拟一、是非题1．×2．√3．√4．×5．×6．√7．×8．√9．√10．×二、选择题1．B2．A3．A4．C5．C三、简答题1．电工实验实训室通常的电源配置有：①两组可调直流稳压电压；②3～24V多挡低压交流输出；③单相交流电源；④TTL电源；⑤三相交流电压输出。

2．常用电工仪器仪表有：电流表、电压表、万用表、示波器、毫伏表、频率计、兆欧表、钳形电流表、信号发生器、单相调压器等。

常用电工工具有：老虎钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、螺丝刀、镊子、电工刀、试电笔等。

3．实验实训室的安全操作规程：（1）实验实训前必须做好准备工作，按规定的时间进入实验实训室，到达指定的工位，未经同意，不得私自调换。

（2）不得穿拖鞋进入实验实训室，不得携带食物进入实验实训室，不得让无关人员进入实验实训室，不得在室内喧哗、打闹、随意走动，不得乱摸乱动有关电气设备。

（3）任何电气设备内部未经验明无电时，一律视为有电，不准用手触及，任何接、拆线都必须切断电源后方可进行。

（4）实训前必须检查工具、测量仪表和防护用具是否完好，如发现不安全情况，应立即报告老师，以便及时采取措施；电器设备安装检修后，须经检验后方可使用。

（5）实践操作时，思想要高度集中，操作内容必须符合教学内容，不准做任何与实验实训无关的事，（6）要爱护实验实训工具、仪器仪表、电气设备和公共财物。

（7）凡因违反操作规程或擅自动用其他仪器设备造成损坏者，由事故人作出书面检查，视情节轻重进行赔偿，并给予批评或处分。

（8）保持实验实训室整洁，每次实验实训后要清理工作场所，做好设备清洁和日常维护工作。

第 1 页/共 7 页4.14电气设备挑选考试大纲14.1控制电气设备挑选和校验的基本原则和主意14.2了解硬母线的挑选和校验的原则和主意发输配和供配电历年考题统计4.14.1电气设备的挑选原则与主意1．按正常工作条件挑选额定电压和额定电流（1）额定电压和最高工作电压导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压m ax y U 不得低于所接电网的最高运行电压m ax g U ，即max max g y U U ≥（4-14-1）普通电气设备允许的最高工作电压：当额定电压在220kV 及以下时为1.15；额定电压为330～500kV 时为1.1。

而实际电网运行的，普通不超过1.1，因此在挑选设备时，普通可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件挑选。

（2）额定电流电气设备的额定电流是指在额定周围环境温度下，导体和电器的持久允许电流（或额定电流）m ax y I 应不小于该回路的最大持续工作电流m ax g I ，即max max g y I I ≥（4-14-2）因为发电机、调相机和变压器在电压降低5％时，出力保持不变，故其相应回路的N g I I 05.1max =（N I 为电机的额定电流）；母联断路器回路普通可取母线上最大一台发电机或变压器的m ax g I ；母线分段电抗器m ax g I 的应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流；出线回路m ax g I 的除考虑线路正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。

（3）按当地环境条件校核在挑选电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、湿度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过普通电器使用条件时，应向发明部门提出要求或采取相应的措施。

我国目前生产的电气设备，设计时取周围空气温度40℃作为计算值，若装置地点日最高气温高于＋40℃，但不超过＋60℃，最大延续工作电流应适当降低，设备的额定电流应乘以温度校正系数。

第四章导体和绝缘子一、导体在输电线路中采用钢芯铝绞线，而钢芯铝绞线根据电压等级和跨越档距的不同又分为普通型、轻型和加强型，有防腐要求的又有轻防、中防和重防之分。

硬母线按所使用的材料不同，硬母线分为硬铜母线和硬铝母线、铝合金母线等；按截面形状不同硬母线又分为矩形、圆管形和槽形等结构。

铜的电阻率低、强度大、抗腐蚀性强，是很好的导电材料，矩形导体散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应较大小型水电站中常用矩形母线。

其型号表达为矩形竖放，散热较好，载流量大，但机械强度低；图（b）平放，散热差，载流量小，但机械强度高；图（c）三相母线垂直布置，它虽比图（a）、(b)水平布置易观察，但配电装置的高度有所增加。

对于手车式高压开关柜，为了减小柜体尺寸，母线还采用三角形布置。

总之，母线的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况而定。

矩形母线是用母线金具固定在支持绝缘子上的，为避免母线热胀冷缩对支持绝缘子产生较大的附加作用力，当矩形母线长度在20～30米之间时，母线间应加装伸缩补偿器，以消除由于温度变化引起的危险应力。

补偿器由厚度为0.2～0.5mm的薄片叠成，叠成后的截面应尽量不小于所连母线截面的1.25倍，材料与母线相同。

当母线厚度小于8mm时，可直接利用母线本身弯曲的办法使其得以伸缩。

为了便于识别相序，交流母线A相漆成黄色，B相漆成绿色，C相漆成红色。

着色后还可增加母线热辐射能力，提高其载流量，并能防止氧化腐蚀。

（a）（b）水平布置；（c）垂直布置3．电力电缆电力电缆是传送和分配电能的一种非裸露的特殊导线，具有防腐、防潮、防损伤、不易故障、布置紧凑等优点，但其具散热差、载流量小、有色金属利用率低、价格贵，一旦故障查找和修复较困难等缺点。

电力电缆多用于水电站、变电所中厂用电设备和直流设备的连接、单机容量较小的水电站中发电机、变压器与配电装置间的连接、城市的地下电网、工矿企业内部的供电、以及过江、过海峡的水下输电线。

第一章1新能源发电风力发电、海洋能发电、地热发电、太阳能发电、生物质能发电、磁流发电2.一次设备①生产和转换电能的设备②开关电器③限流电器④载流导体⑤补偿设备⑥互感器⑦保护电器⑧绝缘子⑨接地装置第二章1.电气主接线一次设备按预期的生产流程所连接成的电路2.电力系统中性点运行方式：中性点非有效接地：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高电阻接地中性点有效接地：中性点直接接地、中性点经小阻抗接地3.小电流接地系统发生单相接地故障，电流电压变化？故障相的对地电压为零，非故障相的对地电压升高到线电压，即升高为相电压的根号3倍。

故障相的电流为零，非故障相为原来的根号3倍4.大电流接地系统发生单相接地故障，电流电压变化？故障相对地电压为零，非故障相对地电压基本保持不变，仍未相电压。

5.消弧线圈的原理，其补偿方式，常用哪种，原因？当电网发生单相接地故障后，故障点流过电容电流，消弧线圈提供电感电流进行补偿，使故障点电流降至10A以下，有利于防止弧光过零后重燃，达到灭弧的目的，降低高幅值过电压出现的几率，防止事故进一步扩大。

完全补偿、欠补偿和过补偿。

过补偿。

过补偿可避免谐振过电压的产生第三章1.电弧：电弧能导电通道，是由于电弧的弧柱内存在大量的带电粒子，这些带电粒子的定向运动形成电弧。

2.熄灭交流电弧的基本方法（1）吹弧（2）采用多断口灭弧（3）提高分闸速度（4）用耐高温金属材料制作触头（5）采用优质灭弧介质（6）短弧原理灭弧（7）利用固体介质的狭缝灭弧装置灭弧3.减少触头电阻的方法：增大接触压力、触头做防氧化措施第四章1.熔断器式刀开关的功能：作为线路和用电设备的电源隔离开关及严重过载和短路保护2.接触器的结构：电磁系统、触电系统、灭弧装置3.断路器保护装置：电磁脱扣器、热脱扣器、半导体式脱扣器、分励脱扣器4.断路器灭弧方式：断路器分合闸时，触头之间产生的强烈电弧使灭弧罩内的铁质栅片被磁化，产生吸力把电弧吹向灭弧罩，利用灭弧栅片冷却电弧，并将电弧分割成短弧，提高电弧电阻和电弧电压，最终将电弧熄灭。

《发电厂电气部分》课后习题第一章概述1.1发电厂的作用是什么？都有哪些类型？答：作用：发电厂是把各种天然能源（化学能、水能、原子能等）转换成电能的工场。

类型：火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂、海洋能发电厂、生物质能发电厂、磁流体发电厂等。

1.2火力发电厂的种类有哪些？其电能生产过程及其特点是什么？答：（1）种类：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。

②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。

③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。

④按输出能源分：凝气式发电厂、热电厂。

⑤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。

（2）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。

1.3凝汽式水力发电厂主要由哪些部分构成？答：（1）燃烧系统——运煤系统、磨煤系统、燃烧系统、风烟系统、灰渣系统（2）汽水系统——给水系统、补充给水系统、循环水系统（3）电气系统——发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等。

1.4水力发电厂的种类有哪些？其电能生产过程及其特点是什么？答：（1）①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、混合式水电厂。

②按径流调节的程度分为：无调节水电厂、有调节水电厂、日调节水电厂、年调节水电厂、多年调节水电厂。

（2）水电厂具有以下特点：①可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；②运行灵活；③水能可储蓄和调节；④水力发电不污染环境；⑤水电厂建设投资较大工期长；⑥水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；⑦由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。

第四章配电线路的保护第一节一般规范第4．1．1条配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。

第4．1．2条配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性；各级之间应能协调配合。

但对于非重要负荷的保护电器，可采用无选择性切断。

第4．1．3条对电动机、电焊机等用电设备的配电线路的保护，除应符合本章要求外，尚应符合现行国家标准《通用用电设备配电设计规范》（ GB50055－94）的规定。

第二节短路保护第4．2．1条配电线路的短路保护，应在短路电流对导体和连接件产生的热作用和机械作用造成危害之前切断短路电流。

第4．2．2条绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：一、当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：S≥I/K√t (4. 2. 2)式中：S--绝缘导体的线芯截面（mm^2）：I--短路电流有效值（均方根值A）；t--在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间（s）；K--不同绝缘的计算系数。

二、不同绝缘、不同线芯材料的K值，应符合表4．2．2的规定。

三、短路持续时间小于0．1s时，应计入短路电流非周期分量的影响；大于5s时应计入散热的影响。

不同绝缘的K值表4．2，2第4．2．3条当保护电器为符合《低压断路器》（JB1284－85 ）的低压断路器时，短路电流不应小于低压断路器瞬时或短延时过电流脱扣器整定电流的1．3倍。

第4．2．4条在线芯截面减小处、分支处或导体类型、敷设方式或环境条件改变后载流量减小处的线路，当越级切断电路不引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断，且符合下列情况之一时，可不装设短路保护：一、配电线路被前段线路短路保护电器有效的保护，且此线路和其过负载保护电器能承受通过的短路能量；二、配电线路电源侧装有额定电流为20A及以下的保护电器；三、架空配电线路的电源侧装有短路保护电器。

第三节过负载保护第4．3．1条配电线路的过负载保护，应在过负载电流引起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害前切断负载电流第4．3．2条下列配电线路可不装设过负载保护：一、本规范第4．2．4条一、二、三款所规定的配电线路，已由电源侧的过负载保护电器有效地保护；二、不可能过负载的线路。

《发电厂电气部分》(含答案版)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。

第一章电工基础多选题1.以下有关电位差的说法正确的有（AC）。

P2A、电路中任意两点间电位的差值称为电压(电位差)B、A、B两点的电压以U AB表示，U AB=U B-U AC、电位差是产生电流的原因D、常用的电位差单位：1Kv=103mV2.以下有关电阻的说法正确的有（AC）。

P3A、导体对电流的阻力小，表明它的导电能力强B、导体对电流的阻力大，表示它的导电能力强C、电阻用字母R表示，单位是欧姆D、电阻的表达式为：R=ρS/L3.以下有关电阻的表达式R=ρL/S，说法正确的有（CD）。

P3A、R是电阻，单位是西门子(s)B、ρ为电阻率，单位是欧姆/米（Ω/m）C、L是导体的长度，单位是米（m）D、S是导体的截面积，单位是平方毫米（mm2）4.以下有关电导的说法正确的有（ BD ）。

A、电导用符号G表示B、导体的电阻越小，电导就越大C、导体的电导越大，表示该导体的导电性能越差D、电导的单位西门子，简称西，用字母S表示5.在多个电阻并联构成的电路中，以下说法正确的有（AD）。

P7A、电路的端电压等于各并联支路的端电压 BC、电路的电流等于各并联支路电流D、电路的电流等于各并联支路电流之和6.以下有关电能的计算公式，正确的有（BC）。

P9A、W=IRtB、W=UItC、W=U2t/RD、W=P/t7.以下有关磁感应强度的说法正确的有（AC）。

P12A、磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量B、磁场中某点磁感应强度B的方向就是该点磁力线的法线方向C、如果磁场中各处的磁感应强度B相同，则该磁场称为均匀磁场D、在均匀磁场中，磁感应强度B= S/Ф8.以下有关均匀磁场的说法中正确的有（AD）。

P12-13A、各处磁感应强度相同的磁场称为均匀磁场B、在均匀磁场中，磁感应强度B=ФSC、通过单位面积的磁通越少，则磁场越强D、磁感应强度有时又称磁通密度9.以下有关磁场强度的说法正确的有（BC）。

P13A、磁场强度是一个标量，常用字母H表示B、其大小等于磁场中某点的磁感应强度B与媒介质导磁率μ的比值C、磁场强度的单位是A/mD、较大的单位: 1奥斯特＝104安／米10.以下有关导体上感应电动势方向的判定，说法正确的有（CD）。

第一章引论·1-1电力系统的组成要素1. 电力系统由电厂、电网、用户三部分组成。

√.2. 电力系统由发、变、输、配、用五部分组成。

√.3. 变电，包括升压变电、降压变电。

√.4. 电网的作用是将电能从发电厂从输送、并分配到电能用户。

√.5. 电网由电力线路、变配所组成。

√.6. 电力线路按其架设方法可分为架空线路和电缆线路。

√.7. 变配所是配电所的别称。

×8. 配电所是改变电压的地方。

×9. 变电所是分配电能的地方。

×10.电能最大的用户是同步电动机。

×第一章引论·1-2电力系统的额定电压1.发电机的额定电压比线路的额定电压高出（ C）A．1% B．3% C．5% D．10%2.变压器副边接负载时额定电压比负载的高出（C )A．1% B．3% C．5% D．10%3.变压器副边接线路时额定电压比线路的高出（ D ）A．1% B．3% C．5% D．10%4.电能的质量指标有：AB A．电压 B．频率 C．电流5.电网额定电压是指线路的额定电压。

√.6.负载的额定电压与线路的额定电压不同。

×7.变压器原边接线路时额定电压与线路额定电压不同。

×8.变压器原边接发电机时额定电压与发电机的不同。

×9.线路的额定电压是指线路首端、末端的平均电压。

√.10.同一电压线路一般允许的电压偏差是±10%。

×第一章引论·1-3电力系统的中运方式1.电力系统的中运方式分为中点接地、中点不接地两大类。

√.2.中点接地系统的可靠性较好。

×3.中点不接地系统的经济性较差。

√.4.中性点不接地系统包括中点不接地、中点经阻抗接地两种。

√.5.小电流接地方式包括中点不接地一种。

×6.大电流接地方式包括中点接地一种。

√.7.中点不接地系统发生单相接地时，两个完好相的首端电位都升高到线电压水平。

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±，对中小电力系统，频率的允许范围是50Hz±。

（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。