核电厂电气原理与设备课后题.docx

1、核电厂电气原理与设备课后题核电厂电气原理与设备课后题第一章无第二章 核电厂开关电器与导体1. 核电厂一次设备的作用及构成？答：一次设备是直接生产和输配电能的设备。主要包括：（1）发、变、送、用电设备：发电机、变压器、电缆、电动机等； (2)汇集和分配电能的设备：母线 （3）开关设备：断路器、隔离开关以及各种低压开关电器； （4）限制短路电流和防雷设备：限流电抗器、避雷器等； （5）将一次电路与二次电路相联系的设备：互感器。2. 核电厂二次设备的作用及构成？答：二次设备是对一次设备的工作进行监察、测量、控制和保护的辅助设备。主要包括：（1）仪表和信号装置； （2）继电保护和自动装置； （3）远动

2、装置和控制装置。3. 核电厂的电气设备在安全上是如何分级的？答：分为安全及设备、安全相关设备和非安全重要设备。4. 电弧是如何形成的？答：当开关电器分闸是，它的触头间的气体在最初是绝缘的，气体从绝缘状态转变为导电状态，存在一个游离过程。游离是使电子从围绕原子核运动的轨道中解脱出来，成为自由电子。而中性原子失去一个外层轨道的电子，就转变成一个正离子。触头间因为游离态而形成大量的自由电子和离子，产生光和热，转变为导电状态，形成电弧。电弧就是一种游离放电现象。5、简述交流电弧的熄灭条件。答：在零休期间，弧隙的输入能量恒小于输出能量，因而无热积累；在电流过零后，恢复电压又不足以将已形成的弧隙介质击穿。

3、（XX的）6.熔断器的作用是什么？低压熔断器分几类？答：熔断器的作用是用来保护线路或电气设备，使其在短路或过负荷时免收损坏。种类：瓷插式、螺旋式、密闭管式和有填料管式等。7.简述熔断器的主要参数及选择。答：主要参数：（1)额定电压：熔断器长期工作时和分断后能够耐受的电压，一般等于或大于电气设备的额定电压。（2）额定电流：熔体长期通过而不会熔断的电流值。（3）极限分断能力：熔断器在规定的额定电压和功率因数（时间常数）的条件下，能分断的最大电流值。熔断器的选择：选择的原则：设备正常工作（设备启动）时不熔断，当过大电流和短路电流时熔断。（1）无启动过程的平稳负载（照明、电阻电炉）是熔断器额定电压；是

4、线路额定电压；熔断器额定电流；负载额定电流。(2)单台长期工作的电动机：(3)多台电动机多台电机中容量最大的一台电机的额定电流；是其余电动机额定电流之和。8.什么是熔断器的安秒特性曲线？答：熔件熔断时间与通过电流的关系成为熔断器的保护特性，此特性用曲线表示，称为熔断器的安秒特性曲线。9.简述低压断路器的分类及结构。答：分类：配电保护型、电动机保护型、家用保护型、剩余电流保护型。结构：触头、操作机构、灭弧装置、脱扣器。10.简述高压断路器在电力系统中的作用及分类。答：作用：控制作用、保护作用。根据控制和保护的对象不同分类：发电机断路器、输电断路器、配电断路器、控制断路器。按断路器的原理分类：油断

5、路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、磁吹断路器、固体产气断路器。11.真空断路器有什么特点？它的灭弧室有哪些部件构成？答：特点：触头在真空中关合、开断，具备良好的灭弧特性，适宜频繁操作，电气寿命长，运行可靠性高，维护工作量小，不检修周期长。构成：动导电杆、扭转保护环、波纹管、端盖、波纹管屏蔽罩、玻璃绝缘外壳、屏蔽筒、触头、静导电杆。12.断路器有什么特点？它是如何分类的？答：特点：断路器端口耐压强度高，开断容量大、电气寿命长、检修周期长、操作所需操动能量小、分合闸特性好。分类：按使用地点分为敞开式和全封闭组合电器； 按结构分为绝缘子支柱型和落地罐式； 按灭弧方式分为双压式和单压式

6、； 按触头动作方式分为定开距和变开距。13.断路器的操动机构的作用是什么？答：断路器的操动机构接到断路器的分闸或合闸命令后，将能量转变为电磁能（或弹簧势能、重力势能、气体或液体的压缩能），传动机构将能量传给提升机构。14.简述隔离开关的用途及特点。答：用途：（1）隔离设备和线路与高压电源隔开，以保证检修人员和设备的安全； （2）通断电压互感器励磁电流、线路和母线的电容电流等； （3）用于双母线或旁路母线的负荷改变运行方式。特点：（1）具有明显的断开点与信号标记，使运行或检修人员能清楚确认开关分、合状态； （2）断口绝缘稳定可靠，其绝缘水平要高于断路器，以保证工作人员的安全。 （3）隔离开关不能

7、切断负荷电流与短路电流，在和断路器配合使用时要有机械或电气的闭锁，以确保操作顺序正确：先分断路器后分隔离开关，隔离开关先和断路器后合。 （4）隔离开关带有接地开关时，隔离开关与接地开关之间应有机械或电气闭锁，即隔离开关闭合式，不能合接地开关；接地开关合闸时，不能合隔离开关。15.在高压断路器和隔离开关之间为什么要设联锁装置？答：由于隔离开关不能切断负荷电流与短路电流，因此在高压断路器合隔离开关之间配合使用时要有机械或电气的闭锁，以确保操作顺序正确：先分断路器后分隔离开关，隔离开关先和断路器后合。16.隔离开关是如何分类的？答：分类:（1）按绝缘支柱的数目可分为单柱、双柱、三柱和V型；（2）按极

8、数可分为单极、三极式；（3）按隔离开关的运行方式可分为水平旋转、垂直旋转、摆动、插入式；（4）按操动机构可分为手动、电动、气动、液压式；（5）按使用地点可分为户内、户外式。17.真空接触器有哪些优点？它的操动机构有几种？答：优点：（1）真空接触器截流值小，一般小于0.5A；（2）触头抗磨能力强，维修周期长、工作量小；（3）可频繁操作；达到每小时2000次分合闸动作；（4）寿命长；电气寿命为30万次，机械寿命100万次；（5）体积小、重量轻、不爆炸、不污染环境。操动机构：电磁式操作机构、弹簧式操作机构。18.封闭母线有什么作用和优点？它是怎么分类的？答：（1）减少接地故障，避免相间短路；（2）消

9、除了雨水、潮气、尘埃对母线支撑绝缘子绝缘水平的影响；（3）由于金属外壳的屏蔽作用，降低了涡流感应对钢构架、建筑物钢筋的发热；改善了母线和绝缘子短路时的受力情况；（4）采用干燥空气微正压运行方式，可防止绝缘子结露，提高运行的稳定性，同时为母线强迫冷却创造了条件；（5）封闭母线由于工厂成套生产，施工安装简便，占据空间小，运行维护工作量小。分类：按外壳电气连接方式的不同可分为分段绝缘式、全连式和带限流电抗器的全连式三种。按冷却方式可分为自然冷却和强迫冷却封闭母线。19.简述电气贯穿件的用途。答：在正常和各种事故工况下，包括：地震和失水事故情况下，电气贯穿件应能够保证反应堆安全壳的完整性，防止放射性物

10、质外泄，同时，维持安全壳内外的电气和信号的连续性。20.简述电气贯穿件的结构。答：电器贯穿件主要由筒体、安全壳内外侧的端子箱、导体组件、密封材料等构成。21.电器贯穿件密封体现在哪几个方面？答：（1）导体组件的密封性； （2）导体组件和贯穿件筒体的密封性；（3）贯穿件筒体和安全壳的密封性；（4）贯穿件密封性的检测。22.简述避雷器的分类。答：避雷器按照结构可分为：保护间隙、管型避雷器、普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器等类型。23.氧化锌避雷器的优点有哪些？答：（1）无间隙，正常情况下，氧化锌电阻片相当于绝缘体，工作电压不会使氧化锌电阻片烧坏，可以不用串联火花间隙。结构简单，体积小，

11、重量轻。（2）无续流；（3）设备承受过电压能量低；（4）通流容量大；（5）在绝缘配合方面可以做到陡波、雷电流和操作波的保护裕度接近一致。第三章 成套配电装置 1.低压开关柜分几类？主要特点是什么？答：低压开关柜按其结构特点可分为开启式和封闭式两种。开启式开关柜带电母线外漏，电器元件集中安装在固定的支架上，相互不隔开。这种配电装置结构较简单造价较低。封闭式配电屏其带电母线、开关、测量仪表等均用小间阁隔开，比较安全，但结构复杂，造价高。2.简述固定式低压开关柜与抽屉式开关柜的结构特点。答：固定式低压开关柜的结构特点：（1）结构设计合理，柜体采用通用柜形式，构架8MF冷弯型钢局部焊接组装而成，并有2

12、0模的安装孔，通用系数高；（2）充分考虑散热问题；（3）防护性能好，柜体的防护等级为IP30，用户也可根据环境的要求在IP20-IP40之间选择。（4）电路配置安全结构新颖、合理、电气接线方案切合实际，系列性、实用性强，防护等级等特点，具有分断能力高，动、热稳定性好，运行安全可靠等优点；（5）采用离墙安装，正面操作，双面维修。抽屉式开关柜的结构特点：框架结构具有高度的灵活性，基本属于免维护产品，柜体内可安装不同的标准元件，以满足各种使用功能。设计和选用的材料均能在大限度防止电弧故障的产生，一旦发生故障能在短时间熄灭，同时故障下不影响相邻间隔的设备正常工作。3.各类中压开关柜是如何进行分类的？答

13、：开关柜是金属封闭开关设备的简称，金属封闭开关柜按柜内间隔室的构成可分为：半封闭式、箱式、间隔式、铠装式。按柜内绝缘介质，可分为：空气绝缘、复合绝缘、气体绝缘。从中压断路器安装方式分类：固定式、移开式。4.简述中置式金属铠装开关柜的结构特点。答：中置式金属铠装开关柜由固定的柜体和断路器手车组成，固体一般分为四个小室，分别是母线室、断路器室、电缆室、低压室。开关柜可以采用不同方案进行配置，可以作为进线柜、出线柜、母联柜、计量柜、隔离柜等功能，手车可以配置负荷开关、断路器、真空断路器、真空接触器、隔离手车、计量互感器等设备。5.中置式金属铠装开关柜的防止误操作闭锁有哪些？答：（1）开关在分闸状态时

14、，才可以进行由试验/隔离位置向运动位置移动，反向运动也可；（2）接地开关在合闸状态时，断路器不能由试验/隔离位置向运行位置移动；（3）手车在试验位/隔离位或移开状态，接地开关才能合闸，开关在工作位或中间位置时，不能进行地刀合闸操作，防止带电合地刀；（4）手车必须到达试验位或运行位时，断路器才能合闸；（5）手车在试验位或运行位没有控制电源时，断路器不能进行合闸，只能进行分闸操作；（6）手车移开后，断路器室活门可以用挂锁锁定；（7）电缆室柜门，只有接地开关合闸时，电缆室门才允许被打开，且只有关闭电缆门后，接地开关才允许被分闸；（8）除了本柜内部的闭锁装置，开关柜间也存在连锁，如只有整段母线所有的馈

15、线开关都在试验位，母线地刀方可解锁操作；（9）此外开关柜还有些装置可以采用挂锁的方式进行闭锁，如活门、地刀操作孔、断路器手车操作孔。6.简述中压接触器-熔断器组合电器特点及适用场所。答：具有很高的可靠性，节约长期性投资可观，具有明显的经济效益。适用于电动机的频繁启动和变压器、电容器的频繁投切。7.简述GIS封闭组合电器的优缺点。答：优点：（1）大量节省配电装置所占的面积和空间，电压越高效果越显著；（2）运行可靠性高；（3）运行维护工作量小，设备检修周期长，几乎在使用寿命内不需要解体检查；（4）环境保护好，无静电感应和电晕干扰，噪声水平低；（5）适应性强；（6）安装调试容易。缺点：（1）对材料性

16、能、加工精度和装配工艺要求高；（2）需要专门的气体系统和压力监视装置，且对的纯度和水分都有严格的要求；（3）金属消耗量大，造价昂贵。8简述GIS封闭电路的结构。答：由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器、伸缩节及连接管、过渡元件、密度继电器、压力释放装置、汇控柜构成。9.为什么GIS封闭电路器中隔离单元气体是互相不通的？答：（1）正常运行时用以区分不同元件的气体压力；（2）正常运行时，用以区分不同元件对气体压力变动范围的不同要求；（3）当GIS装置中有可能产生气体与油混合的情况时，为防止油气混合扩大到其它元件的气室中，需设置气隔；（4）检修时减少气体的回收量；（5）

17、系统发生故障时，减少事故停电范围；（6）利于局部的部件更换，运行灵活，容易发现故障。10.发电机断路器使用有哪些优越性？答：（1）运行的灵活性和可靠性；（2）有利于机组故障的快速恢复；（3）有利于主变压器、高压厂用工作变压器的保护；（4）有利于发电机的保护；（5）有利于电网的安全性；（6）方便调试和改善同期条件。11.发电机断路器是如何分类的？答：（1）基本分类：少油式、压缩空气式、式、真空式；（2）操作结构分类：电磁式、压缩空气式、液压式、弹簧式；（3）本体布置方式：立式、卧式；（4）冷却方式：自然冷风、强制冷风、强制水冷、强制水冷和强制风冷；（5）操作方式：（电气、机械）三相联动；（6）操

18、作频度：一般、频繁操作。12.简述发电机断路器的基本参数。答：（1）额定最高工作电压及绝缘水平最高工作电压/kv12 2436冲击耐受电压幅值1.2/50（ms/kv）对地75120185断口间85136210工频耐受1min耐受电压有效值/kv对地426595断口间5081120（2）额定电流发电机断路器的额定电流应为发电机额定电流的1.05倍，即发电机回路的持续工作电流。（3）额定频率50Hz、60Hz（4）额定热稳定电流及其额定持续时间额定热稳定电流等于额定短路开断电流，持续时间一般为1s；（5）额定动稳定电流额定动稳定电流为峰值电流，等于额定开断电流的2.8倍；（6）额定关合电流额定关

19、合电流等于额定动稳定电流；（7）时间参数额定值三相分闸不同期性：相间；三相合闸不同期性：相间。第四章核电厂的直流与UPS系统4.1 直流系统在核电厂的作用：直流系统在电力系统正常运行或故障时，为继电保护、自动装置、断路器的操作回路等提供控制电源。直流系统为重要设备提供可靠电源。直流系统在厂用电事故的情况下为直流油泵提供动力电源以保证汽轮发电机在事故情况下安全停机。4.2 直流系统的电压一般分为220V、110V、48V和24V。确定额定电压的一般原则：电动机、阀门操作机构、逆变装置等大容量负载一般选择220V直流电压。配电装置的断路器的控制电源一般选择220V或110V直流电压。专用仪表控制系

20、统和柴油机启动系统一般选用48V和24V的直流电压。4.3 直流系统的基本组成：整流器、蓄电池和直流配电装置。4.4 基本结构：正极板、负极板、微孔隔板、容器和可流动的电解液。4.5 化学反应原理：充电时，蓄电池将电能以化学能的形式储存起来。放电时，蓄电池将储存的化学能转换为电能提供给负载使用。4.6 影响寿命的因素：年平均温度超过参考值10度，使用寿命减少一半；浮充电压过高或者过低；杂质的进入。4.7 热失控的原因：电池内部发生气体复合反应使电池温度升高，进而使浮充电流增加，析气量增加，复合反应加剧；充电电压过高；电池环境温度过高，电池内阻下降，浮充电流增加，电池温度进一步升高。4.8 相控

21、型整流电源：通过控制晶闸管触发角的大小，也就是控制触发脉冲起始相位来控制整流电路输出电压大小的整流电源。主要组成：输入变压器、三相整流桥、输出滤波电路、整流器控制单元和报警单元。 高频整流电源：通过周期性通断开关元件调整输出电压的整流电源。主要组成：交流滤波整流电路、DC/DC变换和滤波输出电路、控制电路、检测电路和辅助电源。4.9 整流器运行方式有初充电、均衡充电、浮充电，主要方式是浮充电，浮充电是补偿蓄电池自放电，维持蓄电池在满充状态。4.10恒压限流方式充电的特点：在充电初期限制了充电电流，随着充电时间的推移，充电电压逐渐升高。升高到限定值时，充电电压保持恒定充电，充电电流逐渐减小。4.

22、11 直流系统接地危害：当直流系统发生一点接地时，由于没有短路电流通过，不会造成任何的危害，系统可以继续运行。如果在未排除一点接地故障之前直流负荷中又发生另一极接地故障，出现两点接地故障。两点接地可以导致直流负荷开关跳闸、熔断器熔断、烧毁继电器触点、保护拒动或保护误动进而导致故障范围扩大。4.12 采用UPS供电原因：UPS系统能够连续的稳定供电，并且使电源扰动和变化的影响降到最低限度。在交流电源出现扰动或者断电的情况下，UPS系统通过带有蓄电池的直流电源给重要负荷连续供电。 5.1 变压器的基本原理：变压器将电能转变为磁能，再将磁能转变为电能，根据电磁感应原理制造出来，通过一二次侧线圈匝数的

23、不同实现电压的升高或降低。第五章变压器5.2 变压器主要部件：铁芯、绕组、绝缘、外壳和附件。铁芯的作用：铁芯有两个作用：一是在原边线圈交流电流的作用下形成工频交变磁通；二是通过铁芯中的交变磁通生出副边线圈中的电动势，形成低压电源。绕组的作用：绕组是变压器变换电压的基本部件，其中一次绕组是将原边电能引进变压器中一部分完成励磁过程，另一部分填补二次绕组的电能，二次绕组是将磁能转化为电能并传送出去。绝缘的作用：使变压器能够长期安全稳定的运行。外壳（油箱）的作用：油箱是保护变压器器身的外壳和盛油的容器，又是装配变压器外部结构件的骨架，同时通过变压器油将器身损耗所产生的热量以对流和辐射的方式散至大气中。

24、5.3 变压器的励磁涌流：在变压器合闸过程发生的电流冲击称为励磁涌流。危害：励磁涌流的峰值可能比绕组的额定电流大，并可能在变压器内引起相当大的电动应力，可能引起变压器保护跳闸。后者可能危害变压器绝缘，因为断开如此大的励磁电流可能引起过电压，其值可能超过一般电网中出现的操作冲击过电压。5.4 变压器按用途分类：电力变压器、仪用变压器、电炉变压器、试验变压器、整流变压器、调压变压器、矿用变压器、其他变压器。5.5 变压器的空载运行：当电压施加在变压器一个绕组的端子上，其余绕组开路时的变压器运行方式。变压器的负载运行：电压施加在变压器一个绕组的端子上，其余绕组接通电路时，并有能量传递的变压器运行方式

25、。5.6 电压互感器副边不允许短路：由于电压互感器内阻抗很小，如果二次回路短路时会引起很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电流互感器副边不允许开路：一旦副边开路，则二次侧会出现高电压，危及人身和仪表安全；出现过热，可能烧坏绕组。5.7 变压器的铭牌包含的内容：型号、容量、额定电压、额定电流、空载损耗、空载电流、负荷损耗、阻抗电压、相数和频率、温升与冷却方式、绝缘水平、联结组标号、适用标准、结构布置简图、接地方式、出厂编号、出厂日期和制造厂家等信息。5.8 绕组温升限值：65K、油面温升限值：55K、油箱壁温升限值：80K。5.9 变压器冷却方式：油浸自冷、强迫风冷，水冷，管式、片式等。

26、5.10 变压器调压方式：有载调压和无载调压。5.11 油浸变压器使用的绝缘材料：A级绝缘材料。预期寿命和温度的关系：温度变化6度，绝缘寿命变化一倍，即温度升高6度，绝缘寿命降低到原来的一半；反之温度降低6度，绝缘寿命提高到原来的2倍。5.12 变压器空载电流：变压器空载运行时的交变电流。变压器阻抗电压：变压器电阻和漏电抗两端的电压。5.13 负载为电阻时：随着负载电流的增大，变压器副边绕组的输出电压逐渐降低。负载为电感性时：随着负载电流的增大，变压器副边绕组的输出电压下降较快。负载为电容性时：随着负载电流的增大，变压器副边绕组的电压增大。5.14 强迫油循环的变压器的运行条件：强迫油循环冷却

27、变压器运行时，必须投入冷却器。空载和轻载时不应投入过多的冷却器。在各种负荷情况下投入冷却器的相应台数，应按照制造厂的规定要求执行，当冷却系统发生故障后切除全部冷却器时，允许带额定负荷运行20分钟。5.15 变压器并列运行的条件：联结组标号相同、电压比相同、阻抗电压值相等、容量比在0.5到2之间。 第六章交直流电动机1异步电动机由几部分组成？各起什么作用？(P-107)答：由定子铁芯、定子绕组、机座，转子铁芯、转子绕组、轴承组成。定子铁芯：作为电机磁路的一部分和嵌放定子绕组；定子绕组：感应电动势、流过电流；机座：支撑和固定定子铁芯；转子铁芯：电机磁路的一部分；转子绕组：感应电动势、流过电流，产生

28、电磁转矩；轴承：支撑转子铁芯和输出机械转矩。2为什么三相绕组产生的磁势是旋转磁势？怎样才能改变旋转磁场的转向？（P-113）答：三相异步电动机的定子绕组线圈在空间上沿定子圆周成120度角度分布，这样三相线圈通入三相交流电后，便形成了一个旋转的磁场。任意改变两相接线。3为什么异步电动机的转速一定低于同步转速？何为异步电动机转差率？（P-114）答：因为如果转子达到同步转速，则它和旋转磁场间没有相对运动，转子导条就不被磁力线切割，转子就不会产生感应电动势，也就没有转子电流，也就不能产生电磁转矩。转差率：转子转速与同步转速的差值对同步转速的比值。4异步电动机转子转动时，转子的电流频率与电源的频率存在

29、什么关系？(P-114)答： 5三相异步电动机在满载和空载下启动时，启动电流和启动转矩是否一样？(P-117)答：启东电流不一样。启动转矩一样。； 6一般三相异步电动机的启动常采取哪些启动方法？(P-119)答：直接启动，降压启动。7直流电动机的工作原理是什么？(P-126)答：详情请见课本。8直流电动机按励磁方式可分为哪几种？（P-128）答：直流电动机按励磁方式可分为他励和自励（自励可分为并励、串励和复励）。9什么叫直流电动机的机械特性？比较并励电动机和串励电动机机械特性的区别。（P-129）答：当常数，常数时，的关系曲线称为机械特性。并励电动机： 串励电动机： 10直流电动机有哪几种启动

30、方式？（P-131）答：直接启动、电枢串电阻启动、降压启动。11直流电动机有哪几种调速方法？(P-133)答：他励直流电动机的调速改变电枢回路电阻改变励磁回路中的调节电阻调速改变电压调速串励直流电动机调速电枢回路电阻改变端电压改变和的比值第7章同步发电机1.简述同步发电机发电的基本原理?（P-137）答：当在发电机转子上加励磁电流后，在汽轮机的带动下，产生一个旋转磁场，根据电磁感应定律，在发电机钉子上会产生感生电动势，但定子不能转动，根据作用力和反作用力原理，相当于转子被加上一个反力矩，当发电机正常运行时原动机的主力矩克服阻力距处于平衡状态而保持转速不变。2.大型汽轮发电机常见的冷却方式有哪些？各有什么特点？（P-147） 答：水氢氢冷却；定子绕组用水冷却，转子绕组、铁芯均用氢气冷却。 水水空冷却；定子绕组、转子绕组都用水冷却，铁芯用空气冷却。 水水氢冷却；定子绕组、转子绕组都用水冷却，铁芯用氢气冷却。3.汽轮发电机本体有哪几部分构成？各有什么特点? (p-138)答：定子、转子、氢气冷却器、支撑轴承、轴密封。定子：由定子铁芯、定子绕组、机座以及若干紧固元件构成；转子：由转子铁芯、励磁绕组、护环、中心环、滑环、端盖、轴承组成；氢气冷却器：用于冷却氢气。4.同步发电机励磁系统的主要功能是什么? (p-148)答：提供足够的、可靠地、连续可调的直流电流