发电厂电气部分.docx

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发电厂电气部分

作业：

第一章

第二章

第三章

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：

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

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：

长期发热

70

短期发热

300

长期发热

70

短期发热

200

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？

答：

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，如铝和铝合金等；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，而矩形和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导体在流量计算

3-5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，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Aw；

2）将Aw和Qk值代入式：

1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；

3）由Ah再从曲线上查得θh值。

3-7三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。

答：

三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。

3-8导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？

答：

动态应力系数β为动态应力与静态应力的比值，导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力，对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系统数β，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。

3.9设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax

＝6791A，最大负荷利用小时Tmax＝5200h，三相导体水平布置，相间距离a＝0.7m，发电机出线上短路时间tk＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E＝7×1010Pa，母线频率系数Nf＝3.56。

要求选择发电机引出导体。

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第四章

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。

4-6选择主变压器容量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%。

4-8电气主接线中通常采用哪些方法限制短路电流？

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。

3）采用不同的主接线形式和运行方式。

4-9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。

4-10某220KV系统的重要变电站装置2台120MVA的主变压器，220KV侧有4回进线，110KV侧有10回出线且均为Ⅰ、Ⅱ类负荷，不允许停电检修出线断路器，应采用何种接线方式？

画出接线图并简要说明

1、因为进出线比较多，“220KV侧有4回进线，110KV侧有10回出线”，采用双母线接线是比较方便的；

2、“不允许停电检修出线断路器”，只能用旁路入接线形式了；

因而，该电气主接线（220KV及110KV）应该采用双母线带旁路式接线形式。

4-11某新建地方热电厂有2×25MW+2×50MW共4台发电机，

，UN=6.3kV,发电机电压级有10条电缆馈线，其最大综合负荷为30MW，最小为20MW，厂用电率为10%，高压侧为110kV，有4回线路与电力系统相连，试初步设计该厂主接线图，并选择主变压器台数和容量。

主接线图上应画出各主要设备及馈线，可不标注型号和参数。

第五章

5-1什么叫厂用电和厂用电率？

答：

发电机在启动，运转、停止，检修过程中，有大量电动机手动机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤，碎煤，除尘及水处理的正常运行。

这些电动机及全厂的运行，操作，实验，检修，照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。

厂用电耗量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。

5-9何谓厂用电动机的自启动？

为什么要进行电动机自启动校验？

答：

厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。

若电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内，厂用电源恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行还未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机自启动。

分为：

⑴失压自启动；⑵空载自启动；⑶带负荷自启动。

若参加自启动的电动机数目多，容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此，必须进行电动机自启动校验。

5-9-1如果厂用变压器的容量小于自启动电动机总容量时，应如何解决？

若不能满足自启动条件，应采用以下措施：

2限制参加自启动的电动机数量。

⑵机械负载转矩为定值的重要设备的电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不应参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置，即当厂用母线电压低于临界值时，把该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。

5-10已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA，UN=6kV，Uk%=8，要求同时自启动的电动机容量为11400kW，电动机启动电流倍数Ky=5，。

。

。

。

试校验该备用变压器容量能否满足自启动要求。

第六章

6-1什么是验算热稳定的短路计算时间tk以及电气设备的开断计算时间tbr？

答：

演算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，而tbr是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。

6－7选择某10kV配电装置的出线断路器及出线电抗器。

设系统容量为150MVA，归算至10kV母线上的电源短路总电抗（基准容量），出线最大负荷为560A,出线保护动作时间。

为什么分裂电抗器具有正常运行时电压降小，而一臂出现短路时电抗大，能取得限流作用加强的效果？

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。

多油断路器中的油的作用是（）

灭弧和绝缘介质

P179

少油断路器中油的作用是（）

A灭弧介质B绝缘介质C传热、散热介质D绝缘和散热

A