发电厂电气部分问答题

第四章问答题1、中性点不接地系统发生单相接地时应如何处理？答案：中性点不接地系统发生单相接地时不必停电，应尽快找出故障点，排除故障或将故障线路切除。

如果寻找和排除故障的时间将超过二小时，必须考虑停电处理，并提早通知用户。

2、小接地短路电流系统发生单相接地时，由Ｙ，ｄｎ0接线、变比为10／0.4kV的配电变压器供电的用户为什么不知道系统发生单相接地？答案：因为用户承受的电压是由Ｙ，ｄｎ0配电变压器的低压 侧供给的， 侧各相电压决定于高压Ｙ侧各相绕组的电压，而Ｙ侧各相绕组的电压决定于系统提供的线电压。

当正常工作情况时，系统提供的线电压对称，Ｙ侧各相绕组承受了对称的相对系统中性点电压，并等于相对地电压，故 侧各相电压及线电压对称，负荷正常工作；当系统发生单相接地，虽然各相的对地电压发生了变化，但系统提供的线电压仍然维持不变，Ｙ侧各相绕组由于本侧中性点是不接地的，承受的相对中性点电压仍与正常工作情况相同，故 侧负荷承受的电压也同正常工作情况，因此用户并不知道系统发生单相接地，只不过系统故障不排除，用户继续工作的时间不能超过二小时。

3、为什么额定电流小的交流接触器用双断点结构，而额定电流大的反而用单断点结构？答案：额定电流小的交流接触器采用双断点结构，可以在电流过零时可靠熄弧，无需另装灭弧装置。

同时，双断点结构的触头开距小、体积小、没有软连接、冲击能量小、机械寿命高。

虽然双断点结构触头压力小，触头接触时无摩擦自清扫作用，而且要用银基合金做材料，但这些缺点影响不大。

额定电流大的交流接触器触头压力要大，且由于开断容量大，电弧不易自熄，一定要装设灭弧装置。

此时，如还用双断点结构，必然使接触器结构更加复杂，而采用单断点已能满足要求。

4、消弧线圈有何作用？答案：消弧线圈的作用是将系统的接地电容电流加以补偿，使接地点的电流补偿到最小值，防止弧光短路扩大事故；同时降低了弧隙电压恢复速率以提高弧隙的绝缘强度，防止电弧重燃造成间歇性弧光接地过电压。

中性点经消弧线圈接地的系统又称补偿网络，而补偿原理是基于在接地点的电容电流上迭加一个相位相反的电感电流，使接地电流达到最小值。

5、为什么对35kV的电力网，当接地电容电流大于10A时要求装消弧线圈；对3～10kV的电力网，当接地电流大于 30～20A时要求装消弧线圈；而对3～10kV由由发电机直接供电的电力系统，则接地电流大于５A就要装消弧线圈？答案：对于35kV的电力网，当接地电容电流大于 10A时，易产生间歇性的弧光接地谐振过电压，健全相过电压倍数可达2.5～3倍的相电压峰值，从而危及绝缘裕度不大的该电网设备的绝缘。

因此，35kV电力网接地电容电流大于10A时要装消弧线圈，以减少接地电流，防止谐振过电压。

对于3～10kV电网，当接地电容电流大于 10A时，也会产生谐振过电压，但是该电网设备的绝缘裕度较大，而不至于危及绝缘；但当接地电流大于30A～20A时，会形成稳定性的电弧，此时电弧已不能自行熄灭，在风、热力及电动力的作用下而拉长摆动，往往引起多相短路，造成事故而停电。

因此，3～6kV电力网接地电容电流大于30A（10kV电网大于20A）时要装消弧线圈，以减少接地电流，利于消除接地点电弧。

由发电机直接供电的系统，如在机内发生单相接地故障而继续带故障运行时，就可能烧坏定子铁芯而使其不可修复。

所以，如要求发电机带故障运行一定时间的话，则接地电容电流一定要小于5A，否则就要在发电机的中性点装设消弧线圈进行补偿，以减少接地电流，防止烧坏发电机。

6、消弧线圈为什么能起消弧作用？答案：消弧线圈是安装在不接地系统变压器或发电机Ｙ形连接线圈的中性点上。

当系统发生单相接地时，中性点位移电压 作用在消弧线圈上，产生电感电流流过接地点。

电容电流 与 的方向相反，流过故障点的总电流为此两者之差，故可起补偿作用。

通过补偿，接地点电流在允许范围之内，不会形成间歇性电弧，因此可以说，消弧线圈起了消弧作用。

7、为什么中性点经消弧线圈接地的电力网多采用过补偿方式？答案：实践证明，在同时满足故障点残流和中性点位移电压的要求时，过补偿和欠补偿对灭弧的影响是差不多的。

但欠补偿时，因系统频率下降、切除部分线路或线路一相断线等，有可能会形成完全补偿（即接地点残流为零），而造成串联谐振，产生危险的过电压。

所以，在正常情况下不宜采用欠补偿的运行方式，而应采用过补偿的运行方式。

只有当消弧线圈的容量不足，才允许在一定时间内采用欠补偿的方式运行，但要对可能产生的过电压进行校验。

8、为什么消弧线圈要制成许多分接头？答案：流过消弧线圈的电感电流是用来补偿系统单相接地时，通过接地点的电容电流的。

而系统电容电流是随运行方式的变化而变化，如投入设备和切除设备都会使对地电容电流发生变化。

因此，消弧线圈的电感电流也要相应地改变，以保证接地点电流在允许范围。

当消弧线圈制成多个分接头，就可通过改变电感量达到调节电感电流大小的目的。

9、为什么消弧线圈的铁芯是带间隙的？答案：消弧线圈是铁芯带间隙的电感线圈，间隙是沿整个铁芯分布的。

这样做的目是避免磁饱和，使补偿电流与电压成正比，减少高次谐波分量，得到稳定的电感值。

此外，还可以增大消弧线圈的容量。

10、为什么消弧线圈要单独安装？为什么也不宜装在由单回路供电的终端变电所？答案：消弧线圈应分散安装，以避免发生事故或停电检修时，造成多台消弧线圈退出运行。

由单回路供电的终端变电所也不宜安装消弧线圈，因该回线路跳闸后，终端变电所的消弧线圈就退出运行，系统就得不到该消弧线圈的补偿。

11、一个系统采用多台消弧线圈时，为什么额定容量最好不等？答案：当选用多台消弧线圈时，应尽量使其额定容量不等。

例如，当补偿电流为200A时，不宜选用两台额定电流为100A的消弧线圈，而应当选用一台150A和一台50A的消弧线圈，这样做有利于调节补偿范围。

12、为什么110kV及以上的电力系统为中性点直接接地系统，而3～35kV的电力系统为中性点不接地系统？而380／220V的系统却又是中性点直接接地系统？答案：在高压电力系统中，中性点直接接地时的绝缘水平大约比不接地时降低了20％左右，而降低绝缘水平的经济意义则随额定电压的不同而不同。

在110kV及以上系统中，变压器及电器的造价大约与试验电压（试验电压加于被试验物时，不应引起击穿或闪络，也不应引起油中发生局部放电）成正比，因此110kV及以上的系统如果采用中性点直接接地的方式，则变压器及电器的价格也将降低20％左右，所以这种高压系统常是接地系统。

但在3～35kV 系统中，绝缘投资比例较小，中性点接地没有太大的经济价值，并且还使得单相接地成为短路，接地电流大大增加，所以该系统都采用中性点不接地方式。

至于380/220V系统则因它是人们日常生产、生活上方便使用的动力和照明共用的电压系统。

13、为什么在煤矿井下禁止供电系统中性点接地？答案：因井下很潮湿，如采用中性点接地系统，则人在偶尔接触一相导体时就有生命危险，同时中性点接地时单相接地短路电流较大，弧光容易引起瓦斯燃烧和爆炸。

为了保证矿井的安全，所以在煤矿井下禁止供电系统中性点接地。

14、为什么中性点不接地系统发生单相接地时会产生弧光接地过电压，而中性点直接接地系统却不会？答案：在中性点不接地系统中，若单相接地时接地电容电流较大，约大于10A左右，接地点电弧熄灭又重燃，产生间歇性电弧，会引起另两相对地电容与变压器、线路的电感发生振荡，从而产生弧光接地过电压。

在中性点直接接地系统中，单相接地即是单相接地短路，短路电流很大，保护装置立即作用于断路器跳闸，切除该电路。

因此它不会产生间歇性电弧，不会出现弧光接地过电压。

15、计算电力系统短路时，为什么一般电气元件的额定电压用平均额定电压，而电抗器却例外？答案：在电力系统中，由于线路中存在着电压损失，因此首端电压比末端电压可高达10％。

为了简化计算，可认为接在同一电压级的所有元件的额定电压都等于其平均额定电压，这样计算造成的误差在允许范围之内。

但电抗器则需要考虑实际额定电压，因为电抗器的电抗比其它的元件大得多，对短路电流的影响大，所以在计算短路电流时，要用实际的额定电压才能满足准确度的要求。

16、电力系统短路时，为什么电抗器有较大的限流作用？答案：电抗器串联在电路中，正常工作时电抗器的阻抗远小于负载阻抗，仅占电路总阻抗百分只几，限流作用很小，电压降也很小；在短路时负载阻抗接近于零，短路电路中的总阻抗主要是电抗器的阻抗，因而可使电路中短路电流大大减少，故有明显的限流作用。

17、不对称短路电流计算方法与对称短路电流计算方法有什么共同点和不同点？答案：三相短路电流的计算即为正序分量电流的计算，它与不对称短路电流正序分量的计算公式相同；而不对称短路电流的计算，必须根据对称分量法计算序电抗和不为零的一个附加电抗，不对称短路电流的实际值为不对称短路电流的正序分量乘以一个不为１的电流倍数。

18、简要说明电弧形成和熄灭的物理过程。

答案：电弧是导电体，但与金属导电性质不同，它属于气体游离导电。

因为触头间隙正常充满着绝缘介质，不能导电，只有游离时使触头间隙弧道中充满了自由电子和正离子时，才具备良好的导电性能。

电弧形成的起因是开关电器的触头开始分离时，由于动、静触头间的接触压力不断下降，接触面积不断减少，使接触电阻迅速增大，接触处的温度急剧升高；另一方面，触头刚分离时，由于触头间的距离极小，即使触头间的电压很小，电场强度也很大。

上述两个原因使阴极表面向外发射起始自由电子，这种现象前者称热电子发射而后者称强电场发射。

电弧形成的重要因素是从阴极表面发射出来的自由电子，在电场力的作用下向阳极作加速运动且自由行程较大时将获得大的动能，当它与前方中性质点相撞时就能把其撞裂为自由电子和正离子，连续碰撞游离的结果，尤如雪崩一样使触头间隙内充满了自由电子和正离子，这种现象称碰撞游离。

此时，间隙具有很大的电导，在外加电压作用下，带电粒子作定向运动形成电流而被击穿形成电弧。

电弧形成后，维持其稳定燃烧的主要因素是由于处于弧隙高温下的中性质点产生强烈的热运动，它们之间不断碰撞的结果，又可能发生游离，这种现象称热游离。

热游离维持电弧稳定持续燃烧。

在触头间隙产生大量带电粒子的同时，还发生带电粒子消失的相反过程即去游离。

去游离有复合和扩散两种形式，当去游离作用比游离作用强时，电弧电流将逐渐减少而使电弧熄灭。

19、直流电路中，为什么大都采用空气灭弧的开关电器，而不采用油断路器？答案：断开有电感的直流电路，会在电路中产生自感电势，其大小与电流变化速度成正比。

如用油断路器断开电路，因其灭弧装置的灭弧能力较强，电弧迅速熄灭，电流极快降为零，此时较大的电流变化率使电路产生很高的自感电势，危及电路和设备的绝缘。