发电厂电气部分复习题纲含答案21页版.doc

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题型：

填空题、简答题、论述题、判断题和改错题

画/识图及倒闸操作

《发电厂电气部分》复习提纲

第一章能源和发电

1、一次能源：

指自然界中现在存在，可直接取得和利用而又不改变其基本形态的能量，如煤炭、天然气、水能、风能等。

二次能源：

指由一次能源经能源转换成的另一种形态的能源产品，如电力、蒸汽、煤气、焦油、汽油等

发电厂：

将各种一次能源转变为电能的工厂

按一次能源的不同发电厂分为火力发电厂、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、潮汐发电厂、磁流体发电厂

2、火、水、核等发电厂

火电厂的分类：

（1）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—燃气轮机发电厂。

（2）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。

（3）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。

（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。

300MW发电机组为亚临界火力发电机组，600MW发电机组为超临界火力发电机组，（前两种为主力机组），1000MW发电机组为超超临界火力发电机组

火电厂的电能生产过程及其能量转换过程

能量的转换过程是：

燃料的化学能－>热能－>机械能－>电能。

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阶段：

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。

发电厂的电气系统包括发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等

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）。

水力发电厂的基本生产过程

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。

抽水蓄能电厂

以一定水量为能量载体，通过能量转换向电力系统提供电能，其上、下游均需有水库以容畜能量转换所需要的水量，且必须兼备抽水和发电两类设施。

工作原理：

在电力系统低谷时，利用电力系统待供的富裕电能，将下游水库中的水抽到上游水库，以位能形式储存起来；待到电力系统负荷高峰时，再将上游水库中的水放出来，驱动水轮发电机组，并送往电力系统，这时以发电的水又回到下游水库。

抽水蓄能电厂既是一个吸收低谷电能的电力用户，又是一个提供峰荷电力的发电厂。

抽水蓄能电厂的作用：

（1）调峰，

（2）填谷，（3）事故备用，（4）调频，（5）调相，（6）黑启动，（7）蓄能。

核能发电厂

反应堆：

把实现大规模可控核裂变链式反应的装置称为核反应堆

生产过程：

利用反应堆中核燃料裂变链式反应所产生的热能，再按火电厂的发电方式将热能转换为机械能，再转换为电能，它的反应堆相当于火电厂的锅炉。

轻水堆核电厂与重水堆核电厂的区别：

轻水堆是以普通水作为慢化剂和冷却剂，而重水堆以氧化氘作为慢化剂。

分类：

轻水堆核电站可以分为压水堆核电站和沸水堆核电站。

区别：

压水堆核电厂最大的特点是整个系统分成两大部分，即一回路系统和二回路系统。

一回路和二回路通过蒸汽发生器连接，彼此隔离，保证万一燃料元件的包壳破损，只会使一回路水的放射性增加，而不致影响二回路水的品质。

这样就大大增加了核电站的安全性。

在沸水堆核电厂中，堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器去除水分后直接送入汽轮机做功，省去了既大而贵的蒸汽发生器，但有将放射性物质带入汽轮机的危险。

为使堆芯功率沿轴向分布均匀，与压水堆不同，沸水堆的控制棒是从堆芯下部插入的。

3、发展联合电力系统的效益

（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。

联网所带来的问题：

（1）增加联络线和电网内部加强所需的投资以及联络线的运行费用

（2）当系统间联系较弱时，将有可能引起调频方面的复杂性和出现低频振荡，

为防止上述现象会增加投资或运行的复杂性

（3）增加了系统的短路容量，可能导致增加或更换已有设备

（4）增加了联合电网的通信和高度自动化的复杂性

第二章发电、变电和输电的电气部分

1、根据电气设备的作用不同将电气设备分为一次设备和二次设备（填空或简答）

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。

主要包括：

（1）生产和转换电能的设备。

（发电机、电动机、变压器）

（2）接通或断开电路的开关电器。

（断路器、隔离开关、负荷开关、接触器和熔断器）

（3）限制故障电流和防御过电压的保护电器。

（电抗器、避雷器）

（4）载流导体。

（裸导体、电缆）

（5）互感器，包括电压和电流互感器。

（6）无功补偿设备（并联电容器、串联电容器和并联电抗器）

（7）接地装置。

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。

主要包括：

（1）测量表计，如电压表、电流表、频率表、功率表和电能表。

（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、蓄电池组和整流装置。

（4）操作电器、信号设备和控制电缆。

2、电气接线：

根据各种电气设备的作用及要求，按一定方式用导体连接起来所形成的电路。

一次电路（电气主接线）：

由一次设备按预期生产流程所连成的接受和分配电能的电路

二次电路（二次接线）：

由二次设备所连成的电路

3、断路器、隔离开关的区别

断路器、隔离开关的区别：

断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合正常电流、过负荷电流和短路电流，用作接通或切断电路的控制电器。

在故障情况下，受继电保护的作用，能将电路自动切断。

隔离开关由于没有灭弧装置，其开合电流能力极低，只能用作设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用和倒闸操作。

断路器的作用：

在正常情况下控制各输电线路和设备的开断及关合；在电力系统发生故障时，自动开断短路电流以保证电力系统正常运行

隔离开关的用途：

设备检修时，隔离开关用来隔离有电和无电部分，形成明显断点，以保证工作人员和设备的安全；隔离开关和断路器相配合，进行倒闸操作，以改变系统接线的运行方式

4、母线的作用

母线的作用：

起汇集和分配电能的作用

300MW及以上的发电机组都采用离相封闭母线

直流输电的基本原理：

将送端的高压交流电，经换流变压器变换电压后，由换流器将高压交流电转换成高压直流电，通过直流输电线路输送到另一端换流站，再由换流站将高压直流电转换成高压交流电，然后经过换流变压器与受端交流电网相连，实现将电能送到受端的高压交流系统。

5、封闭母线的作用

优点：

（1）减少接地故障，避免相间故障。

封闭母线因为具有金属外壳保护，基本上可消除外界潮气、灰尘和外界异物引起的接地故障，基本避免了相间短路的故障，提高了运行的可靠性。

（2）减少了母线周围钢构件发热。

母线导体电流在全连离相封闭母线的外壳上感应出大小与母线电流几乎相等、方向相反的轴向环流，邻相的剩余磁场在外壳上感应出涡流，环流和涡流能起双重屏蔽作用，使壳外磁场均大大降低，其在周围钢构件感应出的涡流和功率损耗很小，从而使附近钢构件发热得到较好的改善。

（3）减少相间电动力。

由于金属外壳的屏蔽作用，是短路电流产生的磁通大大减弱，降低了

相见短路时的电动力。

（4）母线封闭后通常采用微正压充气方式运行，可以防止绝缘子结露，提高运行可靠性，

并为母线导体采用强迫通风冷却创造条件。

（5）运行可靠性高。

防止了相间故障，外壳多点接地可保障工作人员的安全。

（6）施工安装方便，运行维护工作小。

缺点：

（1）母线散热条件差

（2）外壳上产生损耗（3）金属消耗量增加

6、发电机中性点接地方式及作用

发电机中性点接地方式：

接有中性点接地变压器，发电机中性点为高电阻接地方式。

作用：

发电机中性点为高电阻接地系统，目的是限制电容电流，限制发电机电压系统发生弧光接地时产生的过电压，使之不超过额定电压的2.6倍，以保证发电机及其其他设备的绝缘不被击穿。

7、影响输电电压等级发展的主要原因

（1）长距离输送电能

（2）大容量输送电能

（3）节省基建设投资和运行费用

（4）电力系统互联

8、电压互感器的用途：

（1）供电量结算用

（2）用作继电保护的电压信号源（3）用作合闸或重合闸检查同期、检测无压信号

9、并联高压电抗器在电网中的作用：

补偿高压输电线路的电容和吸收容性无功功率，防止电网轻负荷时因容性功率过多而引起电压升高。

（1）限制工频电压升高

（2）降低操作过电压（3）消除发电机带长线出现自励磁（4）避免长距离输送无功功率并降低网损（4）限制潜供电流，有利于单相自动重合闸

第三章常用计算的基本方法和理论

长期发热：

由正常运行时工作电流产生；短时发热：

由故障时短时电流产生。

1、发热对电气设备的影响

答：

（1）使绝缘材料的绝缘性能降低；

（2）使金属材料的机械强度下降；

（3）使导体接触部分的接触电阻增加。

电气设备运行中必须注意的问题：

发热和电动力

2、导体发热和散热的主要形式

答：

导体发热的主要形式有对流、辐射和导热三种。

对流：

由气体各部分相对位移将热量带走的过程；

辐射：

热量从高温物体以热射线方式传到低温物体的过程；

导热：

由于分子或自由电子的运动，将热量从高温区带至低温区的传递热量的过程

3、导体的发热计算是根据能量守恒原理，即导体产生的热量与耗散的热量应相等来计算

在稳定状态时，母线电阻损耗的热量及吸收太阳热量之和应等于母线辐射散热和空气对流散热之和（由于空气导热量很小可略去不计）。

为单位长度导体电阻损耗的热量；为单位长度导体吸收太阳辐射的热量；为单位长度导体的对流散热量；为单位长度导体向周围介质辐射的散热量；

4、导体载流量的计算

通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程计算导体载流量

计及日照：

提高载流量：

（1）减小电阻　①采用电阻率小的材料，如铜、铝等；②减小接触电阻，如接触表面镀锡或银等；③增大截面积

（2）增大导体的散热面积　在同样的截面积S下，圆形导体的表面积较小，而矩形或槽形的表面积较大。

（3）提高散热系数　①导体的布置采用散热最佳的方式，如矩形截面坚放较平放散热效果好；②屋内配电装置的导体表面涂漆；③采用强迫冷却

5、短时发热：

指短路开始至短路被切除为止很短一段时间内导体发热的过程。

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θh，它不应超过所规定的导体短时发热允许温度，当满足这个条件则认为导体在流过短路电流时具有热稳定性。

导体短路时发热的特点：

（1）发热持续时间很短，导体内产生的热量来不及向周围介质散布，可认为在短路电流持续时间内所产生的全部热量都用来升高导体自身的温度。

即认为是一个绝热过程。

（2）导体温度变化范围很大，电阻和比热容也随温度而变，不能作常数对待。

长期发热的特点：

其温度变化范围