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发电厂电气部分复习课后习题仅供参考第三章常用计算的基本理论和方法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？答：电气设备有有电流通过时将产生损耗，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，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。
长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。
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？答：导体连接部分和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,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如tan?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：绝缘材料在温度和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↑→ I R ↑→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：Cu长期发热70 C短期发热300 C， Al长期发热 70 C 短期发热 200。
3-6 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因而不易为人们所察觉。
而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。
为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。
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。
《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。
第四章工厂变配电所及其一次系统习题及答案4-1 某厂的有功计算负荷为3000kW，功率因数经补偿后达到0.92。
该厂6kV进线上拟安装一台SN10-10型高压断路器，其主保护动作时间为0.9s，断路器断路时间为0.2s。
该厂高压配电所6kV母线上的IK（3）=20kA。
试选择该高压断路器的规格。
解：应选SN10-10II/1000-500型高压少油断路器。
4-2 某10/0.4kV的车间附设式变电所，总计算负荷为780k V·A,其中一、二级负荷有460k V·A。
试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。
已知当地的年平均气温为+25℃。
解：初步选两台S9-630/10型电力变压器。
如选两台S9-500/10型，则在一台运行时，考虑当地年平均温度较高，又是室内运行，因此一台运行的容量实际只有500k V·A*（0.92-0.05）=435k V·A<460k V·A 不满足一、二级负荷要求，因此不合适。
4-3 某10/0.4kV的车间附设式变电所，原装有S9-1000/10型变压器一台。
现负荷发展，计算负荷达1300k V·A。
问增加一台S9-315/10型变压器与S9-1000/10型变压器并列运行，有没有什么问题？如果引起过负荷，将是哪一台过负荷？过负荷多少？已知两台变压器均为YynO联结。
解：ST315=340k V·A ST1000=960k V·A(340-315)/315=7.9%将使S9-315/10型变压器过负荷7.9%。
4-4 习题4-1所示6kV进线上装设有两个LQJ-10型电流互感器（A, C相各一个），其0.5级的二次绕组接测量仪表，接线如图7-6所示，其中电流表PA（1T1-A型）消耗功率3V·A,有功电能表PJ1(DS2型）和无功电能表PJ2（DX2型）的每一电流线圈消耗功率0.7V·A;其3级的二次绕组接GL-15型电流继电器，其接线如图6-25所示，其线圈消耗功率15V·A。
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；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。
第四章习题参考解答4.1 计算下述复数表达式的值 )54)(32()21(j j j A -+++= 解：151210821)54)(32()21(++-++=-+++=j j j j j j A︒∠=∠+=+=-43.6352)24(42424122tg j ；4.2 复数4=X ∠45, 55j Y +=。
试计算：Y X XY Y X Y X /,,,-+和3X 。
解：83.783.7)522(5225545sin 445cos 4j j j j Y X +=+++=++︒+︒=+；17.217.2)522(5225545sin 445cos 4j j j j Y X --=-+-=--︒+︒=-； ︒∠=︒∠∙︒∠=902204525454XY ；566.04525454=︒∠︒∠=Y X ；︒∠=︒∠∙︒∠∙︒∠=135644544544543X ；4.3 已知 43j I-= A ，30220j e U =V 。
试写出它们的时域表达式：?=i ，?=u 并绘出它们的相量图和波形图。
解：A t tg t i )1.53sin(25))34(sin(2)4(3122︒-=-+-+=-ωω；V t u )30sin(2220︒+=ω；14.4 已知：431j I += A ，342j I -= A ，0310j e I =A 。
试计算：?321=-+=i i i i 并绘出相量图。
解：A j j j I I I I ︒∠=+-=--++=-+=57.161103103443321 ；t i 57.161sin(20+=ω4.4 已知C L R ,,三个元件的阻抗值都是100Ω，试求下述电路的复数阻抗： 1． 三个元件串联连接；2． 三个元件并联连接；3． R 和C 并联再与L 串联； 4． R 和L 并联再与C 串联。
解：1、Ω==-+=100)(C L X X j R Z ；2、S jX jX R Z CL 01.01111=++=，Ω=100Z ； 3、Ω+=+-⋅-=+-⋅-=)5050(100100100100100j j j j jX jX R R jX Z L C C ；4、Ω-=-+⋅=-+⋅=)5050(100100100100100j j j j jX jX R R jX Z C L L ；4.6 已知C L R ,,三个元件的阻抗都是100欧，试求下述电路的导纳： 1. 三个元件串联连接； 2. 三个元件并联连接；3. R 和C 并联再与L 串联；4.R 和L 并联再与C 串联。
4—1.根据图4.3(a)所示电路，U s = 120V ，频率60Hz,L = 10mH ，R= 5Ω.计算并绘出随u s 变化电流i 。
解：由图可列微分方程：（1）cos()m u diLRi U wt dtφ+=+……………。
式中u φ为初相角,m U =2s U 其通解为：'''i i i =+ 其中:''ti Aeτ-= LRτ='i 为方程''cos()m u di LRi U wt dtφ+=+的特解。
故设 'm cos()i I wt θ=+， 其中m 2s I I = 代入（1）式有：m m cos()sin()cos()m u I R wt wLI wt U wt θθφ+-+=+…………。
(2）引入tan wLRϕ=,有： 22sin ()wL R wL ϕ=+ 22cos ()R R wL ϕ=+再令22()Z R wL =+，则（2）式可改写为：[]m m cos()sin()cos()sin()R wL I R wt wL wt I Z wt wt Z Z θθθθ⎡⎤+-+=+-+⎢⎥⎣⎦m cos()I Z wt θϕ=++于是得：m cos()I Z wt θϕ++=cos()m u U wt φ+ 因此有：m 22()m mU U I Z R wL ==+ u θφϕ=- 所以,特解'i 为：'cos()mu U i wt Zφϕ=+- 方程的通解为：cos()t mu U i wt Ae Zτφϕ-=+-+代入初始条件,由于(0)(0)0i i +-== 有:0cos()mu U A Zφϕ=-+ 于是：cos()mu U A Zφϕ=-- 故有:cos()cos()t m mu u U U i wt e Z Zτφϕφϕ-=+---波形图如下:4—2。
根据图4。
4（a ）所示电路，U s = 120V,频率60Hz ，L = 10mH ，U d = 150V 。
第四章电气主接线及设计一、判断题1．隔离开关在操作上应遵循母线侧隔离开关先合后断的原则。
（）2．带旁路断路器的单母线分段接线在检修各出线断路器时会造成出线停电。
（）3．带旁路断路器的单母线分段接线在检修各出线断路器时不会造成出线停电。
（）4．内桥接线适用于线路长变压器需经常切换的场所。
（）5．外桥接线适用于线路较长、变压器不需要经常进行切换操作的场合。
（）6．将并联变压器分开运行的目的是限制短路电流。
（）7．隔离开关与断路器在操作时应满足 ” 隔离开关先通后断 ” 原则。
（）8．一台半断路器接线当任意一组母线发生短路故障时 , 均不影响各回路供电。
（）9．单母线带旁路母线接线中旁路母线的作用是作为母线的备用。
（）10．桥形接线与单母不分段接线相比节省了一台断路器。
（）11．内桥接线适用于变压器需要经常切换的发电厂。
（）12．外桥接线适用于线路有穿越功率的发电厂。
（）二、选择题1．简单单母线接线形式具有以下缺点______。
A．母线范围发生故障，所有回路停电；B．母线隔离开关检修，所有回路停电；C．母线检修，所有回路停电；D．线路断路器检修，该线路停电。
2．外桥式接线适用于线路较____和变压器______经常切换的方式。
A.长，需要B.长，不需要C.短，需要D.短，不需要三、填空题1．内桥接线适用于线路____________、变压器____________的场合。
2．请列举出三种限制短路电流的方法：____________、____________、____________。
四、简答题1．什么是电气主接线？对它有哪些基本要求？2．电气主接线有哪几种基本形式？试阐述它们的特点和应用范围？3．隔离开关与断路器的主要区别何在？在运行中对它们的操作顺序应遵循哪些重要原则？4．主母线，旁路母线和旁路断路器各起什么作用？5．电气主接线中为什么要限制短路电流，通常采用哪些方法？6．选择主变压器时应考虑哪些因素？主变的台数、容量、型式等应根据哪些原则选择？7．如图所示双母线接线。
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。
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。
电工电子第4章习题答案_完整）思考题与习题参考答案 4-1 欲将发电机的三相绕组连成星形时,如果误将U2，V1，W2连成一点(中性点)，是否也可以产生对称三线电压？答：不是。
4-2 当发电机的三相绕组连成星形时，设线电压，试写出相电压ｕl 的三角函数。
答： 4-3 什么是三相负载、单相负载和单相负载的三相连接？相交流电动机有三根电源线接到电源的Ll，L2，L3三端．称为三相负载，电灯有两根电源线，为什么不称为两相负载？而称单相负载？答：三相负载是指由三相电源所带的负载，单相负载时指由单相电源带的负载，负载的三相连接是指将单向负载按照特定的连接方式连接成适合三相电路的负载连接形式。
电灯被称为单相负载是因为带动电灯工作的电源只需要一个就可以了。
4-6 为什么电灯开关—定要接在相线(火线)上？答：开关接在火线上才能在开关打开的时候保证每相电源所在回路断开。
4-8 有一次某楼电灯发生故障，第二层和第三层楼的所有电灯突然都暗淡下来，而第一层楼的电灯亮度未变，试问这是什么原因，这楼的电灯是如何连接的?同时又发现第三层楼的电灯比第二层楼的还要暗些.这又是什么原因?画出电路图。
(1)本系统供电线路图A P ´ B C N 三层二层一层–+ (2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。
(3) 因为三楼灯多于二楼灯即 R34-9有一台三相发电机，其绕组接成星形，每相额定电压为220V。
在一次试验时，用电压表量得相电压V，而线电压则为V，V试问这种现象是如何造成的？答：12相间有短路。
4-10 在图4-29所示的电路中，三相四线制电源电压为380／220V，接有对称星形联结的白炽灯负载，其总功率为180W。
此外，在L3相上接有额定电压为220V，功率为40W，功率因数的日光灯一支。
试求电流，，及。
设V。
答：图4-29 图4-30 =++ 4-11 图4-30是两相异步电动机的电源分相电路，O是铁心线圈的中心抽头。
发电厂电气部分习题解答 - 1 - 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，机组将面临厂用电中断的威胁。 发电厂电气部分习题解答 - 2 - 4-6 发电机与三绕组变压器或自耦变压器组成的单元接线中，为什么机端必须装设断路器？ 答：为了在发电机停止工作时，还能保持和中压电网之间的联系，在变压器的三侧均应装断路器。 4-7 一台半断路器接线与双母线带旁路接线相比，各有何利弊？一台半断路器接线中的交叉布置有何意义？ 答：一台半断路器接线，运行的可靠性和灵活性很高，在检修母线时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调试和扩建也方便。但是其接线费用太高，只适用与超高电压线路中。双母线带旁路母线中，用旁路母线替代检修中的回路断路器工作，使该回路不停电，适用于有多回出线又经常需要检修的中小型电厂中，但因其备用容量太大，耗资多，所以旁路设备在逐渐取消。一台半断路器接线中的交叉布置比非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故扩大。 4-8 选择主变压器时应考虑哪些因素？其容量、台数、型式应根据哪些原则来选择？ 答：影响主变压器选择的因素主要有：容量、台数、型式。其中单元接线时变压器应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后=（发电机的额定容量－厂用容量－支配负荷的最小容量）×70%。为了确保发电机电压上的负荷供电可靠性，所接主变压器一般不应小于两台，对于工业生产的余热发电厂的中、小型电厂，可装一台主变压器与电力系统构成弱连接。除此之外，变电所主变压器容量，一般应按5~10年规划负荷来选择。主变压器型式可根据：1）相数决定，容量为300MW及以下机组单元连接的变压器和330kV及以下电力系统中，一般选择三相变压器，容量为60MW的机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器经综合考虑后，可采用单要组成三相变压器组。2）绕组数与结构：最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机双绕组变压器单元接线，在110kV以上的发电厂采用直接接接系统中，凡需选用三绕组变压器的场合，均可采用自耦变压器。 4-9 电气主接线中为什么要限制断路电流？通常采用哪些方法？ 答：短路电流要比额定电流大的多，有可能超过电器设备的承载能力，将电气设备烧毁，因此，必须限制短路电流，其中限制短路电流的方法有： 1）在发电厂和变电所的6~10kV配电装置中，加装限流电抗器限制短路电流。a)在母线分段处设置母线电抗器，目的是发电机出口断路器，变压器低压侧断路器，母联断路器等能按各自回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级；b)线路电抗器：主要发电厂电气部分习题解答 - 3 - 用来限制电缆馈线回路短路电流；c)分裂电抗器。 2）采用低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线以限制短路电流。 3）采用不同的主接线形式和运行方式。 4-10 为什么分裂电抗器具有正常运行时电抗小，而断路时电抗大的特点？ 答：分裂电抗器在正常运行时两分支负荷电流相等，在两臂中通过大小相等，方向相反的电流，产生方向相反的磁通，其中有X=X1-Xm=（1-f）X1且f=0.5得X=0.5X1，可见，在正常情况下，分裂电抗器每个臂的电抗仅为每臂自感电抗的1/4。而当某一分支短路时，Ｘ12=2(X1+Xm)=2X1(1+f)可见，当f=0.5时，X12=3XL，使分裂电抗器能有效的限制另一臂送来的短路电流。所以分裂电抗器具有正常运行时电抗小，而短路时电抗大的特点。 4-11 画出一种单母线分段带旁路母线的主接线形式，要求分段断路器兼作旁路断路器，并根据此种电气主接线，说明检修出线断路器时的倒闸操作步骤？
WL1WP
WIIQF1
QS1WIWL2QF2QS3QS2
QSd
QFd
QS4
分段断路器兼作旁路母线的接线WL1WL2WL3
QFPW1W2
QF1QFCQF2
WP
4-12 画出一种双母线带旁路母线的主接线形式，要求母联断路器兼作旁路断路器，并根据此种电气主接线，说明检修出线断路器时的倒闸操作步骤？
4-13 设计电气主接线时，应收集和分析的原始资料有哪些？ 答：对原始资料分析：（包括内容如下） 1）本工程情况 发电厂类型（凝汽式火电厂、热电厂、或者堤坝式、引水式、混合式等水电厂）；发电厂电气部分习题解答 - 4 - 设计规划容量（近期、远景）；单机容量及台数；最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。 发电厂容量的确定是与国家经济发展计划、电力负荷增长速度、系统规模和电网结构以及备用容量等因素有关。 发电厂装机容量标志着电厂的规模和在电力系统中的地位与作用。最大单机容量代表国家电力工业和制造工业水平，在一定程度上反映国家先进程度和人民生活水准。 最大单机容量的选择不宜大于系统总容量的10％，以保证该机在检修或事故情况下系统的供电可靠性。 我国目前把 5万 kw以下机组称为小机组； 5～ 20万 kw称为中型机组；20万kw以上称为大型机组。 在设计时，对形成中的电力系统，且负荷增长较快时，可优先选用较为大型的机组。 发电厂运行方式及年利用小时数直接影响着主接线设计。 a)承担基荷为主的发电厂，设备利用率高，一般年利用小时数在5000h以上；b)承担腰荷者，设备利用小时数应在 3000～5000 h；c)承担峰荷者，设备利用小时数在 3000h以下。对于核电厂或单机容量20万kw以上的火电厂以及径流式水电厂等应优先担任基荷，相应主接线需选用以供电可靠为中心的接线形式。 水电厂是电力系统中最灵活的机动能源，启、停方便，多承担系统调峰、调相任务。根据水能利用及库容的状态可酌情担负基荷、腰荷和峰荷。因此，其主接线应以供电调度灵活为中心进行选择接线形式。 2）电力系统情况 电力系统近期及远景发展规划（ 5～10年）； 发电厂或变电所在电力系统中的位置（地理位置和容量位置）和作用； 本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。 按发电厂容量大小分类，我国目前把总容量在1000MW及以上，单机容量在200 M W以上的发电厂称为大型发电厂； 总容量在200～1000MW，单机容量在50～200MW的发电厂称为中型发电厂； 总容量在200MW以下，单机容量在50MW以下者称为小型发电厂。 所建发电厂的容量与电力系统容量之比，若大于15％，则该厂就可认为是在系统发电厂电气部分习题解答 - 5 - 中处于比较重要地位的电厂。 因为它的装机容量已超过了电力系统的事故备用和检修备用容量，一旦全厂停电，会影响系统供电的可靠性。因此，主接线的可靠性也应高一些，即应选择可靠性较高的接线形式。 主变压器和发电机中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连 续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。 一般我国对35 kV电压以下电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统； 对 110 kV以上高压电力系统，皆采用中性点直接接地系统，又称大电流接地系统。 发电机中性点都采用非直接接地方式； 目前，广泛采用的是经消弧线圈接地方式或经接地变压器（亦称配电变压器）接地。 其二次侧接入高电阻，不仅可以限制单相接地电流，亦可限制系统过电压的幅值和陡度，以免引起铁磁谐振过电压。同时，还为接地保护提供了 信号电源，便于检测，目前在大型机组中已普遍采用。 此外，有时为了防止过电压，有些 机组还采取在中性点处加装避雷器等措施。 3）负荷情况 负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。 电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时尚应予以辨证地分析。因为负荷的发展和增 长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。 如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金；否则，电源不足，就影响其它工业的发展。 主接线设计的质量，不仅在于当前是合理的，而应考虑5～10年内质量也应是好的。由工程概率和数理统计得知，负荷在一定阶段内的自然增长率是按指数规律变化的，即： L＝L0emx （2 - 7） 式中L0——初期负荷（MW）； X —— 年数，一般按5～10年规划考虑； m——年负荷增长率，由概率统计确定。
