发电厂电气部分第三章习题解答教学内容

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。

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。

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。

发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章第一章能源和发电1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。

答：第一、机械能。

它包括固体一流体的动能，势能，弹性能及表面张力能等。

其中动能和势能是大类最早认识的能量，称为宏观机械能。

第二、热能。

它是有构成物体的微观原子及分子振动与运行的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物体原子及分子运行的强度。

第三、化学能。

它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学瓜是放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气等燃料中最主要的可燃元素。

第四、辐射能。

它是物质以电磁波形式发射的能量。

如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。

第五、核能。

这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。

释放巨大核能的核反应有两种，邓核裂变应和核聚变反应。

第六、电能。

它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。

或是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。

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？答：一、按获得方法分为一次能源和二次能源；二、按被利用程度分为常规能源和新能源；三、按能否再生分为可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。

电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。

随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗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。

电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。

1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？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。

华北电力大学《发电厂电气部分》习题总结答案《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。

第一章能源和发电1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？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；混合式水电厂。

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。

水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；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；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。

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：降低电力系统燃料消耗；提高火电设备利用率；可作为发电成本低的峰荷电源；对环境没有污染且可美化环境；抽水蓄能电厂可用于蓄能。

1-6核能发电厂的电能生产过程及其特点？答：核电厂是一个复杂的系统，集中了当代许多高新技术。

核电厂的系统由核岛和常规岛组成。

为了使核电能稳定，经济地运行，以及一旦发生事故时能保证反应堆的安全和防止放射性物质外泄，核电厂还设置有各种辅助系统，控制系统和设施。

以压力堆为例，有以下主要系统：核岛的核蒸汽供应系统；核岛的辅助系统；常规岛的系统。

核电厂运行的基本规则和常规为电厂一样，都是根据电厂的负荷需要量来调节供给热量，使得热功率与电负荷平衡。

由于核电厂是由反应堆供热，因此核电厂的运行和火电厂相比有以下一些新的特点：１）在火电厂中，可连续不断地向锅炉供燃料，而压水堆核电厂的反应堆，却只能对反应堆堆芯一次装料，交定期停堆换料。

因此在堆芯换新料后的初期，过剩反应性很大。

为了补偿过剩反应性，除采用控制棒外，还需要在冷却剂中加入硼酸，并通过硼浓度变化来调节反应堆的反应速度。

第三章 导体的发热与电动力3-1 研究导体与电气设备的发热有何意义？长期发热与短时发热各有何特点？答:电流将产生损耗,这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。

发热对电气设备的影响:使绝缘材料性能降低;使金属材料的机械强度下降;使导体接触电阻增加。

导体短路时,虽然持续时间不长,但短路电流很大,发热量仍然很多。

这些热量在适时间内不容易散出,于就是导体的温度迅速升高。

同时,导体还受到电动力超过允许值,将使导体变形或损坏。

由此可见,发热与电动力就是电气设备运行中必须注意的问题。

长期发热就是由正常工作电流产生的;短时发热就是由故障时的短路电流产生的。

3-2 为什么要规定导体与电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度与长期发热允许温度就是否相同,为什么？答:导体连接部分与导体本身都存在电阻(产生功率损耗);周围金属部分产生磁场,形成涡流与磁滞损耗;绝缘材料在电场作用下产生损耗,如:δtg 值的测量载流导体的发热:长期发热:指正常工作电流引起的发热短时发热:指短路电流引起的发热一 发热对绝缘的影响绝缘材料在温度与电场的作用下逐渐变化,变化的速度于使用的温度有关;二发热对导体接触部分的影响温度过高→表面氧化→电阻增大↑→↑→R I 2恶性循环三发热对机械强度的影响温度达到某一值→退火→机械强度↓→设备变形如:3-3 导体长期发热允许电流就是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？ 答:就是根据导体的稳定温升确定的。

为了载流量,宜采用电阻率小的材料,如铝与铝合金等;导体的形状,在同样截面积的条件下,圆形导体的表面积较小,而矩形与槽形的表面积则较大。

导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。

3-4 为什么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定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。

当满足这个条件时,则认为导体在短路时,就是具有热稳定性的。

计算方法如下:1)有已知的导体初始温度θw;从相应的导体材料的曲线上查出A w;2)将A w与Q k值代入式:1/S2Q k=Ah-Aw求出A h;3)由A h再从曲线上查得θh值。

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1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。

第一章能源和发电1-2 电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。

随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗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。

电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。

1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？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。

1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？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；混合式水电厂。

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。

水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；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；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。

第三章 电路的暂态分析3.2.1 图3.01所示各电路在换路前都处于稳态，试求换路后其中电流i 的初始值(0)i +和稳态值()i ∞。

(b)(a)(c)(d)图3.01解： （a ）A 5.1265.0)0(5.0)0(21)0(=×===−++L L i i i A 326)(==∞i（b ）02662)0(62)0(6)0(=−=−−=−=++c c u u iA 5.1226)(=+=∞i （c ）A 6)0()0(==−+i i A 0)(=∞i（d ）A 75.04364)0(622)0(6)0(=−=−=+−=−++c c u u iA 12226)(=++=∞i3.4.1 在图3.07(a)的电路中，u 为一阶跃电压，如图3.07(b)所示，试求3i 和c u 。

设V 1)0(c =−u 。

(a)图3.07(b)解：s 102)(331312−×=++=C R R R R R τV 22224)(C =+×=∞u V 1)0()0(C C ==−+u u V 2)(500C t e t u −−=mA 75.0)(1)(4)0(31131312322323213=+++++++=+R R R R R R R R R R R R R R R R i mA 144)(3==∞imA 25.01)(5003t e t i −−=3.4.2 电路如图3.08所示，求0t ≥时(1)电容电压C u ，(2)B 点电位B v 和(3)A 点电位A v 的变化规律。

换路前电路处于稳态。

Sk 10图3.08解：(1)求0≥t 时的电容电压C uV 15255)6(0)0()0(C =×+−−==−+C u uV 5.1525510)6(6)(C =×++−−=∞u[]s 1044.010100105//)2510(6123−−×=×××+=τ故V 5.05.1)5.11(5.1)(66103.21044.0C t t e et u ×−×−−=−+=−t =0_时k 10t =0+时+6V Ωk 10（2）求0≥t 时的B 点电位B v注意，+=0t 时，由于电容中存在电流，0CC ≠=dtdu Ci 因此，10K 和5K 电阻中的电流不等。

发电厂电气部分辅导资料六主题：第三章电气主接线（第3—4节）学习时间：2014年5月5日—5月11日内容：第二章电气主接线这周我们将学习第三章中的第3—4节，这部分主要介绍无汇流母线的主接线及发电厂和变电所主变压器的选择。

第三节无汇流母线的主接线3.3.1 单元接线发电机—变压器单元接线：发电机和主变压器直接连成一个单元，再经断路器接至高压系统，发电机出口处除厂用分支外不再装设母线的接线形式。

1.发电机—双绕组变压器单元接线2.发电机—三绕组变压器单元接线3.发电机—变压器扩大单元接线4.发电机-变压器-线路组单元接线5.单元接线的特点和应用优点：a.接线简单，开关设备少，操作简便b.故障可能性小，可靠性高c.发电机出口短路电流有所减小d.配电装置结构简单，占地少，投资省应用：a.发电机额定电压超过10kV（单机容量在125MW及以上）b.虽然发电机额定电压不超过10kV，但发电厂无地区负荷c.原接于发电机电压母线的发电机已能满足该电压级地区负荷的需要d.原接于发电机电压母线的发电机总容量已经较大3.3.2 桥形接线1.内桥形接线特点：a.其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作较简单。

b.变压器切除、投入或故障时，有一回路短时停运，操作较复杂。

c.线路侧断路器检修时，线路需较长时间停运。

适用范围：内桥接线适用于输电线路较长（检修和故障几率大）或变压器不需经常投、切及穿越功率不大的小容量配电装置中。

2.外桥形接线特点：a.其中一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂。

b.变压器切除、投入或故障时，不影响其余部分的联系，操作较简单。

c.穿越功率只经过的断路器QF3，所造成的断路器故障、检修及系统开环的几率小。

d.变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。

桥连断路器检修时也会造成开环。

适用范围：外桥接线适用于输电线路较短或变压器需经常投、切及穿越功率较大的小容量配电装置中。

3.3.3 角形接线1.特点将断路器布置闭合成环，并在相邻两台断路器之间引接一条回路的接线。