发电厂电气部分作业答案.docx

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发电厂电气部分作业答案

1.输电线路送电的正确操作顺序

先合上母线侧刀闸，再合上线路侧隔离刀闸，最后合上断路器。

2.电流互感器的准确级的定义 

1）电流互感器的准确级

准确级是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。

电流互感器准确级分为、、、3。

2）保护型准确级

保护用TA可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类。

稳态保护用TA准确级有5P和10P。

暂态保护用TA准确级分为TPX、TPY、TPZ三个级别。

TPX级TA在额定电流和负载下，其电流误差不大于±%。

TPY级TA在额定负荷下允许最大电流误差为±1%。

TPZ级TA特别适合于有快速重合闸（无电流时间间隙不大于线路上使用。

3.导体的正常最高允许温度和短时最高允许温度的区别在哪里 

导体正常最高允许温度是指导体在保持正常工作是所允许的最高温度，一般不超过+70℃

导体短时最高允许温度是指导体在短路时可能出现的最高短时发热温度

热稳定校验的根本条件是：

导体短时发热最高温度不得超过短时最高允许值

。

即

前者是正常工作允许持续的最高限温度，后者则是短路是瞬时发热的最高允许温度

4.电弧燃烧的物理过程有哪些 

电弧形成可分为如下四个过程

（1）热电子发射

          高温阴极表面向周围空间发射电子的现象。

（2）强电场发射

          当开关动、静触头分离初瞬，开距S很小，虽然外施电压U不高，但电场强度E（E=U/S）很大。

当其值超过3×106V/m时，阴极表面的自由电子被强行拉出。

【这是产生电弧的最根  本的条件】

  （3）碰撞游离

          自由电子的强电场作用下，加速向阳极运动，沿途撞击中性粒子，使之游离出自由电子和正离子，链琐反应，由此形成电流。

【绝缘介质被击穿】

  （4）热游离

          高温下的中性粒子不规则的热运动速度很高，是以在其彼此碰撞时游离出大量带电粒子。

电弧在燃烧过程中，存在互为相反的两种过程：

（1）游离过程：

产生自由电子过程。

（2）去游离过程：

电弧中发生游离的同时，还进行着使带电粒子减少的去游离过程，即：

减少自由电子的过程。

其中之去游离过程的又有两种形式

（1）复合：

正、负粒子相互中和变成中性粒子的现象。

（2）扩散：

指带电粒子从电弧内部逸出而进入周围介质中去的现象。

有：

①浓度扩散：

带电质点由浓度高的弧道向浓度低的弧道周围扩散，使弧道中带电质点减少。

②温度扩散：

弧道中的高温带电质点向温度低的周围介质中扩散。

5.限制短路电流的方法有哪些

一、装设限流电抗器

1、在发电机电压母线上装设分段电抗器

2、在发电机电压电缆出线上装设出线电抗器

3、装设分裂电抗器

二、采用低压绕组分裂变压器

当发电机容量较大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线，以限制短路电流。

分裂绕组变压器的绕组在铁心上的布置有两个特点：

其一是两个低压分裂绕组之间有较大的短路电抗；其二是每一分裂绕组与高压绕组之间的短路电抗较小，且相等。

运行时的特点是当一个分裂绕组低压侧发生短路时，另一未发生短路的分裂绕组低压侧仍能维持较高的电压，以保证该低压侧上的设备能继续进行，并能保证电动机紧急启动，这是一般结构的三绕组变压器所不及的。

三、选择不同的主接线形式和运行方式

1、发电机组采用单元接线

2、环形电网开环运行

3、并联运行的变压器分开运行

6.电压母线均采用按锅炉分段接线方式的优缺点？

1）若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机在炉；

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，便于运行机制管理和安排检修。

7.轻水堆核电站可分为哪两类？

这两类核电站在工作原理上主要有何区别？

轻水堆核电站可分为：

1.压水椎核电厂；2沸水堆核电厂

压水堆有两个回路系统，相互独立并闭合，安全性高。

沸水堆核电厂与压水堆核电厂相比，省去了既大又贵的蒸汽发生器，但有将放射性物质带入汽轮机的危险，由于沸水堆芯下部含汽量低，堆芯上部含汽量高，因些下部核裂变的反应就高于上部。

为使椎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。

8.电流互感器在运行时二次绕组严禁开路的原因 

电流互感器在工作时，除了要求接线极性正确外，还规定其二次侧不得开路；一次侧必须接地，如果地次侧接线错误会对操作人员及仪表，设备安全造成严重伤害，特别是二次侧开路问题是造成事故的主要原因，这是因为电流互感器在正常运行时，二次侧产生电流的磁通对一次侧电流产生的磁通起去磁作用，励磁电流很小，铁心中的总磁通也很小，二次侧绕组的感应电动势一般几十伏。

如果二次侧没有形成回路，二次侧电流的去磁作用消失，一次侧电流完全变为励磁电流，引起铁心内磁通剧增，铁心处于高度饱和状态，加之二次侧绕组的匝数很多，根据电磁感应定律，就会在二次侧绕组开路的两端产生很高的电压，其峰值可达数千伏甚至上万伏，这么高的电压将严重威胁工作人员和设备的安全，再者，由于铁心磁感应强度剧增，使铁心损耗大大增加而严重发热，甚至烧坏绝缘。

电流互感器二次侧开路也可能使保护装置因为无电流而不能准确反映故障，差动保护和零序电流保护则可能因开路时产生不平衡电流而误动，因此电流互感器在运行中二次侧绝对不允许开路。

9.学习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

[+（控制电源小母线）→FU1→SA16-13→HR→KCF→QF2（断路辅助常开触点）→YT→FU2→-，HR亮，但YT不动作]

将SA开关逆时针转到“预备跳闸”位置时，SA13-14通，SA16-13断开，让HG改接到闪光母线M100（+）上，HR发闪光，提醒操作人员核对操作是否有误。

再将SA开关转至“跳闸”位置，SA6-7通，YT通电，动作跳闸。

跳闸成功后，操作人员放开操作手柄，回到“跳闸后”位置，SA11-10通，断路器的辅助触点相继切换，跳闸回路断开，HG（绿灯发平光）亮，表示跳闸成功。

10.掌握分裂电抗器的计算方法和工作原理，并能够完成如下计算

（1）计算正常工作时的穿越型电抗；

（2）计算臂1短路时的分裂型电抗；（3）基于上述计算结果，说明分裂电抗器相对普通电抗器有何特点。

1）正常运行时穿越电抗为：

X=XL-XM=XL-fXL=（1-f）XL

式中：

XL为每臂的自感电抗；XM为每臂的互感电抗；f为互感系数，f=XM/XL。

互感系数f与分裂电抗器的结构有关，一般取f=，则在正常工作时，每臂的运行电抗为X=（）XL，即比单臂自感电抗减少了一半。

2）臂1短路时的分裂电抗为：

     X12=2（XL+XM）=2XL（1+f）

当f=时，X12=3XL

3）分裂电抗器相对普通电抗器的特点：

（1）正常运行时，分裂电抗器很个分段电抗相当于普通电抗器的1/4，使负荷电流造成的电压的损失较普通电抗器为小。

（2）当分裂电抗器的分支端短路时，电抗器每个分段电抗较正常较正常运行值增大四倍故限制短路电流的作用比正常运行值大，有限制短路电流的作用。

11.发展联合电力系统的主要效益主要体现在哪里 

①各系统间负荷的错峰效益；

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有利于电力系统的经济调度；

⑤调峰能力互相支援。

12.抽水蓄能电厂在电力系统中的作用。

1）调峰。

2）填谷。

在低谷负荷时，可使火电机组不必降低出力（或停机）和保持在热效率较高的区间运行，从而节省燃料，并提高电力系统运行的稳定性。

3）备用。

4）调频。

5）调相。

13.高压开关电气设备主要采用哪些方法进行灭弧？

1）利用灭弧介质

SF6、真空、氢气。

氢的灭弧能力为空气倍；SF6气体的灭弧能力比空气约强100倍；用真空作为灭弧介质，减少了碰撞游离的可能性，真空的介质强度约为空气的15倍。

2）用特殊金属材料作灭弧触头

铜、钨合金或银钨合金。

3）利用气体或油吹动电弧

采用气体或油吹弧，使带点离子扩散和强烈地冷却复合。

冷却绝缘介质降低电弧的温度，消弱热发射和热游离，另一方面，吹弧，可以拉长电弧，增大冷却面，强行迫使弧隙中游离介质的扩散。

有纵吹、横吹两种方式。

4）采用多断口熄弧

在相等的触头行程下，多断口比单断口的电弧拉长，而且拉长的速度也增加，加速了弧隙电阻的增大。

同时，由于加在每个断口的电压降低，使弧隙恢复电压降低，亦有利于熄灭电弧。

5）提高断路器触头的分断速度，迅速拉长电弧

14.试述电抗器品字形布置时，各相电抗器的摆放位置？

并解释采用该种摆放方式的原因。

电抗器品字形布置时，各相电抗器就在一个水平面上，不存在又叠装问题，且三电抗器构成一个正三角形。

原因：

通常线路电抗器采用垂直或“品”字形布置。

当电抗器的额定电流超过1000A、电抗值超过5%～6%时，由于重量及尺寸过大，垂直布置会有困难，且使小室高度增加很多，故宜采用“品”字形布置。

15.试解释什么是电动机的自启动。

电动机的自启动指的是电源停电后瞬间复电，电动机不经降压起动的直接启动。

16.试解释GIS（GasInsultedSwitchgear）

GIS指的是气体绝缘开关设备的简称。

17.试画出两台变压器、两条出线时，内桥形接线的电气主接线图，并简述该接线的适用场合。

内桥接线适用于线路较长和变压器不需要经常切换的情况。

特点：

在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；

在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电，并且操作复杂。

18.掌握分段断路器兼作旁路断路器的接线的倒闸操作步骤 

先对其线路进行检修，分段断路器兼作旁路断路器的接线方式是在正常工作时按单母线分段运行，而旁路母线WP不带电，即分段断路器QFD的旁路母线侧的隔离开关QS3和QS4断开，工作母线侧的隔离开关QS1和QS2接通，分段断路器QFD接通。

当WI段母线上的出线断路器要检修时，为了使WI，WⅡ段母线能保持联系，先合上分段隔离开关QSD，然后断开断路器QFD和隔离开关QS2，再合上隔离开关QS4，然后合上QFD。

如果旁路母线完好的，QFD不会跳开，则可以合上待检修出线的旁路开关，最后断开要检修的出线断路器及其两侧的隔离开关，就可以对该出线断路器进行检修。

检修完毕后，使该出线断路器投入运行的操作顺序，与上述的相反。

19.防电气误操作事故的“五防”是指什么 

五防的内容:

五防是在变电站的倒闸操作中防止五种恶性电气误操作事故的简称。

其具体内容是：

（1）防止误分、合断路器；

（2）防止带负荷分、合隔离开关；

（3）防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）；

（4）防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；

（5）防止误入带电间隔。

20.简述近阴极效应的原理？

在电流过零瞬间（t=0），介质强度突然出现升高的现象，称为近阴极效应。

这是因为电流过零后，弧隙的电

极极性发生了改变，弧隙中剩余的带电质点的运动方向也相应改变，质量小的电子立即向新的阳极运动，而

比电子质量大1000多倍的正离子则原地未动，导致在新的阴极附近形成了一个只有正电荷的离子层，这个正

离子层电导很低，大约有150～250V的起始介质强度。

在低压电器中，常利用近阴极效应这个特性来灭弧。

如

利用短弧原理灭弧法

21.什么是厂用电动机的自启动？

根据运行状态，自启动方式有哪些？

为什么要进行电动机自启动校验？

厂用电动机自启动的定义：

当厂用母线电压暂时下降和消失时，为了不使主机停运，一些重要机械的电动机并不立即断开，电动机在机械负载阻力作用下有一定惰性，经过很短一段时间（～），当厂用母线电压恢复或备用电源自动投入后，电动机又会自动启动升速，并逐渐恢复到稳定运行，这一过程称为厂用电动机自启动。

自启动方式：

1）失压自启动：

运行中突然出现事故，电压下降，当事故消除，电压恢复时形成的自启动。

2）空载自启动：

备用电源空载状态时，自动投入失去电源的工作段所形成的自启动。

3）带负荷自启动：

备用电源已带一部分负荷，又自动投入失去电源的工作段所形成的自启动。

电动机自启动校验原因：

电厂中不少重要负荷的电动机都要参与自启动，以保障机炉运行少受影响。

因成批电动机同时参加自启动，很大的启动电流会在厂用和线路等元件中引起较大的电压降，使厂用母线电压降低很多。

这样，可能因母线电压过低，使某些电动机电磁转矩小于机械阻力转矩而启动不了；还可能因启动时间过长而引起电动机的过热，甚至危及电动机的安全与寿命以及厂用电的稳定运行。

所以，为了保证自启动能够实现，必须要进行厂用电动机自启动校验。