发电厂电气部分期末试题答卷.docx

1、发电厂电气部分期末试题答卷发电厂电气部分期末考试试卷及答案一、填空题（每题2分，共20分）1.依据一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。2.火力发电厂的能量转换过程是：燃料的化学能-热能-机械能-电能。3.目前世界上使用最多的是核电厂是（轻水堆）核电厂，即（压水堆）核电厂和（沸水堆）核电厂。4.对一次设备和系统的运行状态进行（测量、控制、监控和保护）的设备，称为二次设备。5.隔离开关的作用是隔离电压、倒闸操作和分合小电流。6.发电厂的厂电率为发电厂厂用电耗电量与电厂的发电量之比。7.根据电气设备和母线布置特点，层外配电装置通常分为中型配电装置、高型配电装置和

2、半高型配电装置三种类型。8.使母线的电能损耗费用与相应设备维修费、折旧费的总和为最少的母线截面，称为经济电流密度截面。9.有汇流母线的接线形式可概括地分为_单母线_和_双母线_两大类；无汇流母线的接线形式主要有单元接线、桥型接线和角型接线_。10.防电气误操作事故的“五防”是指防止误拉合隔离开关、防止带接地线合闸、防止误拉合断路器、防止带电合接地开关和防止误入带电间隔。二、单项选择题（在每小题列出的选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。）（每题2分，26分）1 如果要求在检修任一引出线的母线隔离开关时,不影响其他支路供电,则可采用(C)。A.内桥接线B.单母

3、线带旁路接线C.双母线接线D.单母线分段接线2 双母线接线采用双母线同时运行时，具有单母线分段接线特点(D)。A.因此，双母线接线与单母线分段接线是等效的B.但单母线分段接线具有更大的运行灵活性C.并且两者的设备数量一样D.但双母线接线具有更大的运行灵活性3 经技术经济比较,我国有关设计技术规程中规定,当发电机电压为10.5KV时,对于容量为(D)的机组,其高压厂用电电压可采用3KV。A.100MW及以下B.100300MWC.25MW以下D.60MW及以下4 输电线路送电的正确操作顺序为（C）A先合母线隔离开关，再合断路器，最后合线路隔离开关B先合断路器，再合母线隔离开关，最后合线路隔离开关

4、C先合母线隔离开关，再合线路隔离开关，最后合断路器D先合线路隔离开关，再合母线隔离开关，最后合断路器5各类安全距离在国家颁布的有关规程中均有规定。当实际距离大于安全距离时，人体及设备才安全。220kV和110kV设备的安全距离分别是（A）A3米和1.5米B6米和3米C1米和1.5米D5米和1米6在电流互感器的选择与检验中，不需选择或校验（C）A额定电压B二次负荷C机械负荷D动稳定7 维持电弧稳定燃烧的因素是（C）A碰撞游离B高电场发射C热游离8 交流电弧过零后不再燃烧的条件是（C）A工频电源电压小于燃弧电压B电弧电压小于熄弧电压C恢复电压小于介质强度9 断路器燃弧的时间是（C）A断路器接到分闸

5、命令至电弧熄灭的时间；B断路器接到分闸命令至触头分离的时间；C断路器触头刚分离至电弧熄灭的时间；10 电流互感器采用匝数补偿法可以减少（C）A电流误差B角误差C电流误差和角误差11 电压互感器高压侧熔断器的作用是（B）A保护过负荷B保护内部故障C既保护过负荷又保护内部故障12 灯光监视的断路器控制回路发生自动分闸的灯光信号是（B）A红灯闪光B绿灯闪光C红灯、绿灯都闪光13 断路器的主触头在闭合状态，断路器的常闭辅助接点处于（B）A闭合B断开C要有具体的电路才能够确定）三、简答题（7题，共34分）1、什么是最小安全净距？什么是电气主接线？（5分）答：最小安全净距就是在这一距离内，无论是在正常最高

6、工作电压或者出现内部、外部过电压时，都不至于使得空气间隙被击穿。电气主接线又称为电气一次接线图，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。2、什么是厂用电动机自启动？什么是电流互感器的准确级？（5分）答：厂用电动机的自启动：指厂用电源消失，电动机在机械负荷阻力下惰行，经短时间(一般小于0.51.5s)停电后电源再恢复送电时，电动机能自行启动，并逐渐恢复到稳定运行的过程。 电流互感器的准确级指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。3、什么是集控站？简述什么是热稳定？（5分）答：集控站是电网运行的重要部分。集控站系统建立在调

7、度系统和变电站之间，是对多个无人值班变电站进行集中健康和管理的自动化系统，它站在局部电网的层次上，对所辖变电站进行更高层次的综合控制和管理。除远程SCADA功能外，能利用集中起来的各种细节信息，进行决策分析处理，擅长处理细节问题，是地区调度自动化系统的前级智能信息处理节点。热稳定就是短路电流通过电器时，电气设备各部件温度应该不超过运行值。4、简述抽水蓄能电厂在电力系统中的作用。简述限制短路电流的方法有哪些？（5分）答：抽水蓄能电厂在电力系统中的作用：电力低谷时用多余电力把水从下游抽到上游，蓄能，以便电力高峰期放水发电。其作用：调峰、填谷、备用、调频、调相。限制短路电流的方法有：装设限流电抗器（

8、普通电抗器、分裂电抗器）、采用低压分裂绕组变压器、采用不同的主接线形式和运行方式。5、为何电流互感器在运行时二次绕组严禁开路？（5分）答：由磁势平衡方程式：，可知当二次开路时，0，一次磁势完全用于励磁，使得铁芯严重饱和，且磁通为平顶波（由磁化曲线得）1）二次电势：，对于平顶波，在过零时，会出现成千上万伏的尖顶电势，使得互感器本身、表计、继保、自动装置以及连接导线的绝缘有被击穿的危险，也会危急人身安全。2）（由于铁芯严重饱和），铁芯严重发热，铁片中间、铁芯与一次、二次绕组间的绝缘受热有被破坏的危险3）剩磁使得误差增大，使得设备磁化。所以电流互感器在运行时二次绕组严禁开路。6、试述应如何选择普通电

9、抗器的电抗百分数？在发电厂和变电站中，保证安全的技术措施有哪些？（5分）答：普通电抗器的电抗百分数按下列要求进行选择：1）将短路电流限制在一定的数值；2）正常运行时，电压的损失=5%；3）母线残余电压=6070%在发电厂和变电站中，保证安全的技术措施有：a.停电；b.验电；c.装设接地线；d.悬挂标示牌和装设遮栏。7、从宏观上来看，发电厂的控制方式主要有哪几种？并简述各种发电厂控制方式有何区别？目前主流控制方式是哪一种？（4分）答：发电厂的控制方式主要有主控制室方式和机炉电（汽机、锅炉和电气）集中控制方式。主控制室方式：将电厂的主要电气设备集中到主控制室进行控制，另外设有锅炉房和汽轮机房；单元

10、控制室方式：将机、炉、电的主要设备集中到一个单元控制室进行控制，不同单元之间没有横的联系管道短、投资少，锅炉和机组配合在一起，便于启动和事故处理，大型机组多采用。目前主流控制方式是单元控制室方式。四、绘图识图题（2题，共计20分）1下图为单母分段带专用旁路断路器的主接线方式，其中，WI和WII为分段工作母线，WP为旁路母线，QS为隔离开关，QF和QFP分别为出线断路器和旁路断路器。正常工作时，负荷L1和L2分别由工作母线WI和WII供电。若要求在L1供电不中断的前提下，检修出线L1的断路器QF3，并改由WII母线给L1供电，请根据各开关设备的编号，给出具体倒闸操作步骤。（6分）答：（1） 给旁

11、路母线充电：合上QSP2、QSPP隔离开关，合上QFP旁路断路器（注意其保护定值已调至最灵敏位置），检查旁路母线完好；（2） 断开旁路断路器QFP,增加一条供电支路：合上QSP3出线旁路隔离开关；再合上QFP旁路断路器（注意其保护定值已调至代线路L1供电的最灵敏位置）；（3） 将待检修断路器退出运行：断开QF3断路器，断开QS32、QS31隔离开关；做好QF3断路器检修的相关安全措施；向上级汇报。2、下图为灯光监视的电磁操动机构断路器的控制回路何信号回路展开图。试述该断路器的“手动合闸”原理。（10分）答：手动合闸是将控制开关SA打至“合闸”位置，此时其5-8、9-12、13-16、17-19

12、、21-23五对触点瞬时接通；而断路器在跳闸位置时其动断触点QF1-2是接通的，所以合闸接触器KM线圈通电起动，其动合触点接通，断路器合闸线圈YC通电启动，断路器合闸。当合闸操作完成后，断路器的动断辅助触点QF1-2断开，合闸接触器KM线圈断电，在合闸回路中的两个动合触点断开，切断断路器合闸线圈YC的电路；同时，断路器动合触点QF3-4接通，准备好跳闸回路；断路器的动断辅助触点QF5-6断开，事故音响回路断开，防止事故音响回路误发报警信号，即是做好断路器事故跳闸时，可以随时发出事故音响信号，以便提醒值班员，及时进行事故处理。免费版第一章能源和发电1、火、水、核等发电厂的分类火电厂的分类：（1）

13、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

14、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

15、，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。6、轻水堆核电厂的分类(缺生产过程及区别)答：轻水堆核电站可以分为压水堆核电站和沸水堆核电站。第二章发电、变电和输电的电气部分1、一次设备、二次设备的概念一次设备：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二次设备：对一次设

16、备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备断路器、隔离开关的区别：断路器具有灭弧装置，正常运行时可接通或断开电路，在故障情况下，受继电保护的作用，能将电路自动切断。2、断路器、隔离开关的区别隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。安装隔离开关的目的是，在设备停运后，用隔离开关使停运的设备与带电部分可靠地隔离，或起辅助切换操作。3、母线的作用母线的作用：起汇集和分配电能的作用4、分相封闭母线的优缺点分相封闭母线的优缺点：优点：（1）供电可靠性高（2）运行安全（3）由于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除了母线周围钢构件的发热（4）运行维护工作量少缺点

17、：（1）母线散热条件差（2）外壳上产生损耗（3）金属消耗量增加5、发电机中性点接地方式及作用发电机中性点接地方式及作用：发电机中性点为高电阻接地方式，用来限制电容电流。发电机中性点为高电阻接地系统，目的是限制发电机电压系统发生弧光接地时长生的过电压，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。6、影响输电电压等级发展的主要原因第三章常用计算的基本方法和理论1、发热对电气设备的影响答：(P63)使绝缘材料的绝缘性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触部分的接触电阻增加2、导体发热和散热的主要形式答：(P64)导体发热的主要形式有对流、辐射和导热三种。散热的主要形式

18、是辐射和对流形式。3、热稳定概念答：当短路时导体的最高温度不超过所规定的导体短时发热允许温度时，认为导体在流过短路电流时具有热稳定性。4、动稳定校验的概念答：通过研究短路冲击电流产生电动力的大小和特征，选择适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。(不确定是否为动稳定校验的概念)5、载流导体长期发热和短期发热的特点、载流导体短期发热的计算答：长期发热的特点：其温度变化范围不大，因此电阻R、比热容c及散热系数a均可视为常数。短期发热的特点：（1）发热时间短，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）短路时导

19、体温度变化范围很大，它的电阻和比热容不能再视为常数，而应为温度的函数。载流导体短期发热的计算：看看课本第三章第二节6、导体的正常最高允许温度、短时最高允许温度答：为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定限值。这个限值叫做最高允许温度。按照有关规定：导体的正常最高允许温度，一般不超过70。（P63）导体通过短路电流时，短时最高允许温度可高于正常最高允许温度，对硬铝及铝锰合金可取200，硬铜可取300。（P64）7、可靠性分析及计算第四章电气主接线以及设计1、电气主接线定义、主接线基本要求及设计程序答：电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流

20、、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。基本要求：可靠性，灵活性，经济性。设计程序：1.对原始资料分析。2.主接线方案的拟定与选择。3.短路电流计算和主要电气选择。4.绘制电气主接线图。5.编制工程概算。2、主接线型式及分类答：分为有汇流母线和无汇流母线，有汇流母线可概括分为单母线接线和双母线接线，无汇流母线接线主要有桥形接线、角形接线和单元接线3、单母（分段）、双母（分段）及其带旁路接线、一台半断路器接线的主接线图、运行方式及其典型的倒闸操作步骤单母接线P105图41、单母分段接线P107图42；双母接线P107图43、双母分段接线P107图44；带旁路接线P108109图45、46、

21、47、48；一台半断路器接线P111图410；运行方式P111113；倒闸操作P105（廖老师的PPT）4、限制短路电流的措施1. 装设限流电抗器2. 低压侧分裂绕组变压器3采用不同的主接线方式和运行方式5、分裂电抗器限制短路电流的原理正常运行时，两个分支上的电流大小相等，方向相反。产生相反的磁通。每臂上的运行电抗XXL-Xu=(1-f).可见正常时每个臂的工作电抗减少；当分支发生短路时，两臂的总电抗为：X122（1+f）XL.可见有效地抑制短路电流。6、变压器类型和容量的选择依据（PPT中得来，内容较多，自己看着办）1、单元接线的主变压器单元接线的主变压器容量应按照发电机的额定容量扣除本机组

22、的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则计算出的两台机容量之和来确定。2、具有发电机电压母线接线的主变压器(1)当发电机电压母线上的负荷最小时，应能将发电机剩余的功率送入系统。(2)当接入发电机电压母线上的最大一台发电机停用时，能由系统倒送功率供给机压母线的最大负荷。(3)对于装有2台及以上的主变压器时，当其中1台故障或检修时，其他主变压器应能输送母线剩余功率传输功率的70%。(4)当丰水季节为充分利用水能发电而对本厂发电机出力进行限制时，应能从系统返送电能满足发电机电压母线的最大负荷3、连接两种升高电压母线的联络变压

23、器联络变压器一般只设一台，最多不超过两台，否则会造成布置和引接线的困难。(1)容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换；(2)容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器满足本侧负荷的要求；同时也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。4、变电站主变压器一般应按510年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。第五章厂用电1、厂用电源的类型、厂用电率概念发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备的正常运行。这些电动机以及

24、全厂的运行、操作、试验、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。厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。2、厂用负荷的分类、厂用电负荷的计算方法（缺）答：类厂用负荷、类厂用负荷、类厂用负荷、事故保安负荷、不间断供电负荷3、明备用、暗备用概念备用电源有明备用和暗备用两种方式。明备用方式，设置专用的备用变压器（或线路），经常处于备用状态（停运），当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。按备用方式，不设专用的备用变压器（或线路），而将每台工作变压器容量增大，相互备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运行时，该台工作变

25、压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电。4、厂用电动机自启动概念、分类及其自启动校验的原因若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间内，厂用又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程成为电动机的自启动。三类：失压自启动，空载自启动，带负荷自启动。校验原因：若参加自启动的电动机数量多、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，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、厂用电各级电压母线按锅炉分段的接线方式有何特点（1）若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台

26、锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；（2）厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；（3）将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。第六章导体和电气设备的原理与选择1、最大持续工作电流的选取，环境条件对设备选择的影响及修正，哪些情况下可不校验热稳定或动稳定。最大持续电流的选取：P170环境条件对设备选择的影响及修正：P170-171下列情况下可不校验热稳定或动稳定：（1） 用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定（2） 采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定（3） 装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不验算动、热

27、稳定2、电弧的形成与熄灭的基本原理，近阴极效应在t0电流过零瞬间，介质强度突然出现0a（0a、0a”）升高的现象，称为近阴极效应（P174）。电弧的形成主要是碰撞游离所致。决定熄弧的基本因素是弧隙的介质强度恢复过程和加在弧隙上的弧隙电压恢复过程。耐受电压大于恢复电压。（P174-175）3、现代高压开关电器的常用灭弧方法答：1、利用灭弧介质。2、利用特殊金属材料作灭弧触头。3、利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈地冷却而复合。4、采用多断口熄弧。5、提高断路器触头的分离速度。（迅速拉长电弧，降低弧隙电场强度；并使电弧的表面加大，利于冷却电弧和带电质点的在周围介质中的扩散和离子复合。）

28、4、断路器开断三相电路、首先开断相、后续开断相答：当三相发生短路时，断路器就开断三相电路，但是，各相电流过零时间不同，因此，电弧电流过零就有先后。先过零的一相电弧熄灭，此相称为首先开断相。其后开断的相，称为后续开断相。（由于题目的的问题并不是很明确，这里就再列一点知识）断路器开断三相电流包括开断中性点不直接接地与直接接地系统的三相接地短路电路，断路器在开断短路电路时，首先开断相的恢复电压最大，所以，断口电弧的熄灭，关键所在于首先开断相。但是，后续开断相，燃弧时间将比首先开断相延长0.005s，相对来讲，电弧能量又较大，因而可能使触头烧坏、喷油、喷气等现象比首先开断相更为严重。5、隔离开关的作用

29、答：1.隔离电压2.倒闸操作3.分、合小电流6、为何电流互感器二次绕组严禁开路答：因为二次绕组开路时，电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，=0,励磁磁动势由正常为数甚小的骤增为，铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平顶波，因此，二次绕组将在磁通过零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数千伏甚至上万伏，危及工作人员安全和仪表、继电器的绝缘，由于磁感应强度骤增，会引起铁心和绕组过热，此外，在铁心中还会产生剩磁，使互感器准确级下降。（结合图68a将有助于你的理解）7、电压互感器、电流互感器的准确级定义答：电流互感器：在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。电压互感器：在

30、规定的一次电压合二次负荷变化范围内，符合功率因数为额定值时，电压误差的最大值。8、电流互感器常用的接线方式。答：单相接线、星形接线、不完全星形接线。9、335kV、100kV及以上不同电压等级时，电压互感器与电网的连接方式答：335KV电压互感器：经隔离开关和熔断器接入高压电网。110KV及以上：只经过隔离开关与电网连接。10、电压互感器、电流互感器的配置原则答：电压互感器的配置：P197(1)母线：工作母线和备用母线都应装一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。母线如分段应在各分段上各装一组三绕组电压互感器。(2)线路：35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和

31、设置重合闸，装有一台单相电压互感器。(3)发电机：一般在发电机出口装设23组TV。(4)变压器：变压器低压侧有时为了满足同期或保护要求，需要设置一组TV。电流互感器的配置:P197(1)所有支路均应按测量及继电保护要求装设电流互感器。(发电机、变压器、出线、母线分段、母联、旁路等回路)(2)保护用电流互感器装设地点应按尽量消除主保护装置的死区设置。(3)为防止互感器套管闪络造成母线故障，其互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。(4)为减轻内部故障对发电机损伤，励磁调节用TA应布置在发电机定子出线侧，为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量TA布置在发电机中性点侧。11、如何选择普通电抗器的电抗百分数、（半）穿越电抗、分裂电抗定义及大小关系普通电抗百分比：（P198,公式请大家自己补充）a.按将短路电流限制到一定数值的要求来选择。b.正常运行时电压损失校验。c.母线残压校验。（半）穿越电抗：（没发现在哪）分裂电抗：（P198-199，公式自己补充）a.