发电厂电气设备及运行课后习题.docx

1、发电厂电气设备及运行课后习题第一章：1、电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备有机连接起来的整体。电力网是指在电力系统中，由升压和降压变电所通过输、配电线路连接起来的部分。2、电气设备的额定电压是能使发电机、变压器和用电设备在正常运行时获得最佳技术效果的电压。我国电力网额定电压等级如下：0.22、0.38、3、6、35、110、220、330、500、750、1000 kV。按电压等级高低分类：低压电网：3kV以下、高压电网：3330kV、超高压电网：3301000kV、特高压电网：1000kV及以上。按供电范围分类：地方性电网，电压等级 110kV，供电距离100kV，供电距离10

2、0km。（了解）形成联合电力系统的优势：1)各系统用电负荷的错峰效益；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。3、发电厂类型：按一次能源取得的方式不同分类：火力发电厂：70以上、 水力发电厂、核电厂、其它形式电厂、风力电厂、太阳能电厂、地热电厂、潮汐电厂等。火电厂的特点1、布局灵活，装机容量可根据需要决定。2、一次性建造投资少，设备年利用率高。3、动力设备多，机组操作复杂。4、耗煤多，污染大。 水电厂的特点可综合利用水资源。2、发电成本低，效率高，无污染。3、运行灵活，4、水能可以存储和调节。5、初期投资大，工期

3、长。6、受水文天气影响，可能影响环境。 4、火电厂电能生产过程：(1)燃烧系统:燃料的化学能在锅炉燃烧中装变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽。（2）汽水系统：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变为机械能。（3）电气系统：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。5、（了解）抽水畜能电厂的作用：调峰、 填谷、 备用、调频、 调相。6、变电站按地位分类：枢纽变电站、中间变电站、地区变电站、终端变电站。按用途分类：升压变电站、降压变电站、联络变电站。第二章：1、一次设备的概念：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。开关电器作用：正常运行时合、分电

4、路；事故（短路）时能在继电保护装置控制下切断故障回路；检修时使被检修设备与电源可靠隔离。 高压断路器作用：正常状况下，控制各电力线路和设备的开断与闭合。电力系统发生故障时，能自动切除短路电流，保证电力系统正常运行。具有灭弧装置。可做操作电器！文字符号：QF隔离开关作用：设备检修时，隔离开关用来隔离有电和无电部分，形成明显的开端点，以保证工作人员和设备的安全。一般与断路器配合使用，进行倒闸操作，以改变电力系统的运行方式。无灭弧装置，不能开断电流，故不可做操作电器！ 文字符号：QS.负荷开关作用：专门用来接通或断开正常工作时的负荷电流，但不能切断短路电流！具有灭弧栅。一般与熔断器配合使用。由熔断器

5、切断过载及短路电流，由负荷开关接通或断开负荷电流。文字符号:QL.高、低压熔断器:作用：流过短路电流或较长时间过电流时熔断，来保护电器设备。FU.低压断路器（自动空气断路器、自动空气开关）作用：对低压配电电路实行通断操作。当电路内出现故障时，能在自身开关所带保护元件作用下自动断开主回路。QA 接地开关作用：检修设备时起隔离电源的作用。QE电抗器。作用：限制电力系统中短路电流。 文字符号：L避雷器作用：防御电力系统过电压。载流导体作用：连接各种电气设备（使发电、输电、用电成为一个可灵活调度的系统）。接地装置作用：是电力系统正常运行的需要，也是安全用电的有效措施。2、二次设备：对一次设备的工作进行

6、监察、测量、控制和保护的设备称二次设备。包括：测量表计、继电保护及自动装置、直流电源设备、互感器.电气主接线概念：由一次设备按照预期的生产流程所连成的回路，称一次回路，又叫一次接线、电气主接线。配电装置概念：根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。二次接线概念：二次设备连成的电路，称二次电路，又称二次接线。二次接线作用：为了保证一次接线安全、可靠、经济的运行，对一次接线中的设备实施测量、控制、调节。第三章：第三章发热有何危害：1、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、发热的两种形式： 长期发热

7、：由正常工作电流产生，短时发热：由短路电流产生。3、正常情况下导体发热的计算目的：通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程，计算导体的温度，使这个温度不超过正常最高允许温度。由温升变化曲线可得出如下结论：温升起始阶段上升很快，随时间的延长，其上升速度逐渐减小。达到稳定温升的时间，从理论上讲应该是无穷大，实际上，当t(34)Tr 时，其温升值即可按稳定温升w计。对于某一导体，当通过不同的电流时，由于发热量不同，稳定温升也就不同。4、短时发热计算的目的：通过分析导体通过短路电流 时的发热过程，确定导体达到的最高温度 Qh，使这个温度不超过短时发热的最高允许温度。Qh的求法步骤：1、由 ，求Qk 。

8、（可采用近似计算法或辛卜生法）2、由已知的导体温度 Qw，从相应的导体材料的曲线上查出Aw。3、将值带入式 ，求出Ah 。4、由从曲线上查出值Qh.Qk的的求法等值时间法与实用计算法。5、电动力的概念: 在配电装置中，电气设备和载流导体有电流流过时，相互间存在作用力，称为电动力。三项并排线路中中间相电动力最大。6、对电气设备及主接线进行可靠性分析计算的目的：1）通过电气设备的可靠性数据来分析计算电气主接线的可靠性。（2）对不同主接线方案进行可靠性指标综合比较，作为选择最佳运行方式。（3）对已经运行的主接线，寻求可能的供电路径，选择最佳运行方式。（4）寻找主接线的薄弱环节，以便合理安排检修计划和

9、采取相应对策。（5）研究可靠性和经济性的最佳搭配。可靠性的含义：原件设备和系统在规定的条件下和预定的时间内，完成规定功能的概率。不可恢复元件的可靠性指标：可靠度，不可靠度、故障率和平均无故障工作时间。可恢复元件的可靠性指标：可靠度，不可靠度、故障率、修复率、平均修复时间、平均运行周期、可用度、不可用度。电气主接线可靠性指标：在某种供电方式下的可用度、平均无故障工作时间、每年平均停运时间和故障频率。技术经济分析的内容：财务评价、国民经济评价、不确定性分析、方案比较。其分析方法：最小费用法、净现值法、内部收益率法、低偿年限法第四章：1、电气主接线概念：由一次设备按照预期的生产流程所连成的接受和分配

10、电能的回路，称电气主接线，又叫一次接线。对电气主接线的基本要求：可靠性、灵活性、经济性。2、电气主接线:有汇流母线的接线方式优点：接线布置清晰、运行方便、有利于安装和扩建。缺点：母线一旦发生故障，将会造成其上连接的所有回路停电。增加了一些设备，占地面积较大。 其基本形式:单母线接线/双母线接线/3/2断路器接线/4/3断路器接线/变压器母线组接线. 无汇流母线的接线方式：单元接线、桥形接线、角形接线。其特点：使用电气设备较少，配电装置占地面积较少。 3、断路器与隔离开关操作顺序：（母线隔离开关：QS21、线路隔离开关QS22）合：QS21 QS22 QF2分：QF2 QS22 QS21 。原则

11、：隔离开关先合后断！母线侧隔离开关先合后断！4、双母线接线倒母线操作的顺序：（W1工作，W2备用）1）、合上母联断路器两侧的隔离开关；2）、合母联断路器QFC，向备有母线W2充电；3）、在两组母线等电位的情况下，按“先通后断”的原则操作，即先接通备用母线W2上的隔离开关，再断开工作母线W1上的隔离开关，完成母线转换；4)、断开母联断路器QFC及两侧的隔离开关，工作母线W1即可退出运行进行检修。5、单母线接线的特点：优点：简单、经济。缺点：可靠性差、调度不方便 。只适用于容量较小、出线回路数较少，对供电可靠性要求相对较低的中小型发电厂、变电所。（2）、双母线接线的优点：供电可靠调度灵活扩建方便。

12、缺点：、倒闸操作复杂。、一组母线故障时，接于该母线的所有支路要短时停电。、检修出线断路器时，该回路需停电，这对于重要用户来说是不允许的。、接线复杂，占地面积大，经济性较差。适用范围：、出线带电抗器的610kV配电装置、3560kV出线超过8回，或联结的电源较大、负荷较大时；、110220kV出线回路数为5回及以上时。（3）、一台半断路器接线的特点：优点：1）检修任一断路器时，都不会造成任何回路停电。2）任一母线故障，仅跳开与此母线相连的断路器，不引起任何回路停电。甚至于两组母线同时故障的极端情况下，功率仍可送出！3）线路故障，只是该回路被切除，不会造成其他回路停电。4）操作方便、安全。隔离开关

13、不做操作电器，减少了误操作。5）正常运行时两组母线与全部断路器都投入使用，每串断路器互相连接形成多环状供电，运行调度较灵活。缺点：使用设备较多，配电装置复杂，投资较多。一台半断路器接线的两条原则：1）电源线与负荷线配对成串同一个“断路器串”上配置一条电源回路和一条引出线回路。2）配电装置初期仅两串时，同名回路宜分别接入不同侧的母线，进出线应装设隔离开关。当接线达三串及以上时，同名回路可接于同一侧母线。交叉接线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的事故扩大！适用范围：适用于超高压电网！大型发电厂和变电所的330500kV的装置中。当进出线回路数为6回及以上，配电装置在系统中有主

14、要地位时，宜采用一台半断路器接线。现500kV变电站，一般都采用此接线。（4）、三分之四断路器接线特点：与一台半断路器相比，投资节省，但可靠性降低，布置复杂。适用于：发电机台数（进线）大于线路数（出线）的大型水电厂。（5）、变压器母线组接线特点及适用范围：优点：1）任一断路器故障，不会引起任何支路停电。2）任一母线故障，不会引起任何支路停电。3）变压器故障时，连接在母线上的断路器跳开，不影响其它回路供电。4）调度灵活，电源与负荷可自由分配，安全可靠，有利于扩建。适用：发电机台数大于线路数的大型水电厂。（6）、发电机变压器单元接线的特点：接线简单，使用的电器最少，操作简便。配电装置简单，投资少，

15、占地小；发电机出口短路电流小；继电保护简单。适用：大型及中型发电厂不带近区负荷的机组。（7）、扩大单元接线：特点：比单元接线少一台主变，更为简单经济，一机停电不影响厂用电，但主变故障或检修全停。适用范围 单机容量较小（单机容量 Ur(t) 5、高压断路器熄灭交流电弧的方法：采用良好的灭弧介质、采用特殊材料做灭弧触头、利用气体或油吹弧、采用多断口熄弧、提高触头开断速度。6、高压断路器选择：（一）按正常工作条件选择1）、型式的选择按灭弧介质分：油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器。电压660千伏的电网可选用真空断路器和六氟化硫断路器； 110500千伏电网一般采用六氟化硫断路器。采用

16、封闭母线的大容量机组，当需要装设断路器时，应选用发电机专用断路器。2）、额定电压选择 UNUNS 。UN-电气设备额定电压 、UNS-电网的额定电压。额定电流选择： INImax Imax断路器所在回路的最大负荷电流 IN-电气设备的额定电流。4）、额定开断电流选择：额定开断电流的概念：在额定电压下断路器能开断而不致妨碍其继续工作的最大短路电流。 Ipt -实际开断瞬间的短路电流周期分量 5）、额定关合电流的选择：额定关合电流的概念：若断路器合闸之前，线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头间在未接触时即有很大的短路电流通过，更容易发止触头熔焊和遭受电动力的损坏；要求断路器能够关

17、合其短路电流。因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。 （二）短路状态校验；热稳定校验、动稳定校验。7、互感器的作用：1）使二次设备与一次高压部分隔离，以保证操作人员和设备的安全。2）将一次回路的高电压和大电流变换为二次回路标准的低电压和小电流，以减少测量仪表和继电器的规格品种，使测量仪表和继电器小型化、标准化。8、电流互感器特点：1）一次绕组匝数很少，串接于主回路中。一次绕组中的电流完全取决于一次侧负荷电流，与二次负荷无关，可看作一恒流源。2）二次绕组匝数多，与负载的电流线圈串联，阻抗很小，接近于短路状态工作。二次回路开路时： 使得铁芯中的磁通急剧的增加而达到饱和状态，铁芯饱和致使磁通波形

18、变为平顶波！1）二次绕组内将感应出很高的感应电动势！这时的感应电动势是尖顶的非正弦波，其峰值可达数千伏之高。2）由于铁芯内磁通的剧增，引起铁芯损耗增大，造成严重发热也会使电流互感器烧毁；3）由于铁芯饱和产生剩磁使电流互感器的误差增大。结论：运行中的电流互感器二次回路是绝对不允许开路的！ 电流互感器二次回路内不允许安装熔断器！电流互感器准确级是在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值附近时的最大误差限值。电流互感器额定容量S2N 电流互感器的选择按安装地点可分为户内式、户外式及装入式。35kV及以上多为户外式；10kV及以下多为户内式。按安装方法可分为穿墙式和支持式。按绝缘可分为干式、浇注式和油

19、浸式。种类和形式的选择：1）按一次绕组匝数多少可分为单匝式和多匝式。多匝式互感器适用于一次额定电流不超过400A的电流互感器。2）一次回路额定电压和额定电流的选择额定电压选择条件：UNUNS额定电流选择条件：I1N Imax3）准确级和额定容量的选择为了保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。准确级选择原则：用于实验室精密测量应选用0.2级的电流互感器；用于电度表应选用0.5级的电流互感器，电流表选用1级互感器。 用于继电保护的电流互感器(国家规定采用P级)，准确度要求不如测量级高当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。额定容量选择原

20、则为了保证电流互感器在一定的准确级下工作，电流互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量S2N ，S2N S2 = I22NZ2L 其中I2N为 电流互感器二次额定电流。Z2L为电流互感器二次负荷阻抗。电流互感器与电压互感器二次侧线圈及外壳均应接地，目的是为了防止TA一、二次线圈绝缘击穿时，高压传到二次侧损坏设备或危及人身安全！9、电压互感器结构： TV的结构类同一个双绕组变压器，但它一次侧通常多匝，二次线圈匝数很少。特点：1)容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；2)电压互感器一次侧的电压为电网电压,不受互感器二次侧负荷的影响，一次侧电压高，需有足够的绝缘强度。3