西南交通大学发电厂及其电气部分期末复习题

1、思考和简答题1.举例说明电力系统的一、二次设备有哪些，其功能各是什么？答：通常把生产、变换、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。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和，切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。2.影响输电电压等级发展的主要因素有哪些？答：1）长距离输送电能； 2）大容量输送电能； 3）节省基建投资和运行费用； 4）电力系统互联。3.我国 500kV 变电站目前的主接线形式有哪些种类？答：目前，我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断路器两种接线方式。其中3/2台断路器接线具有以下特点：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的极端条件下，功率均能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备用。4.何为数字化发电

2、厂？其数字化发电厂的核心技术有哪些？答：1、数字化发电厂的概念主要是针对发电厂的生产过程，通过实时地数字化控制和管理对每个生产设备、生产环节、管理环节都用数据予以客观描述，存储、积累发电厂的历史生产数据，再按一定规律，通过计算、归纳、提取，用动态数字来表达发电企业的生产状态，实现企业数字化科学管理。核心是围绕发电厂的生产运营和科学管理过程进行数字化。2、1）采用成熟的FCS数字化仪表和装置。2）发电厂“炉-机-电-辅”DCS一体化控制和数字化升压站NCS。3）数字化CCTV（工业）网络图像监视技术。4）厂级运营优化增值服务技术。5）信息层面的数字化高端应用。6）系统工程、软件技术、流程技术和先进的计算机辅助技术（CAD）、三维技术等。5.试说明 1000MW 超超临界发电机组电气主接线的特点。 答：（1）发电机与主变压器的连接采用发电机变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器和隔离开关，但在主母线上设有可拆连接点。（2）发电机出口主封闭母线上有接地刀闸，母线接地刀闸能承受主回路动、热稳定的要求。接地刀闸附近有观察接地刀闸位置的窥视孔。（3）主变压器采用三台单相双绕组油浸式变压器，

3、低压侧绕组接成三角形，高压侧绕组接成星形。变压器高压侧中性点接地方式为直接接地。（4）在主变压器低压侧引接两台容量相同的高压厂用变压器，供给厂用电。（5）在发电机出口主封闭母线有短路试验装置，主回路T接引至电压互感器柜，通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。（6）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有套管式电流互感器4只。（7）发电机中性点经隔离开关接有中性点接地变压器。（8）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。（9）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器4只，中性点配置电流互感器2只。6.超临界火电机组的电气主接线有哪些特点？600MW发电机组采用发电机-变压器单元接线，变压器高压侧经引接线接入500kV系统，500kV侧采用一台半断路器接线方式。接线特点有：1）发电机-变压器单元接线，采用全连分相封闭母线。2)发电机与变压器之间无断路器和隔离开关；3）主变采用三个单相双绕组变压器接成三相，低压侧接成三角形，高压侧接成星形，高压侧中性点接地；4）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电；5)在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷

4、器；6）在发电机出口侧和中性的侧，每相装有电流互感器；7）发电机中性点接有中性点接地变压器；8）高压厂用变压器高压侧和低压侧，每相装有电流互感器；9）主变压器侧，每相装有电流互感器，中性点配置电流互感器。 7.导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？答：是根据导体的稳定温升确定的,与1、和导体的电阻R、导体的换热面积F、换热系数有关。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。8.什么是短时发热？短时发热该如何计算？短时发热：指短路电流引起的发热 计算同下9.短路时导体最高发热温度的计算过程是什么？计算方法如下：1）有已知的导体初始温度w；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h值。10.三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪相上，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。11.什么

5、叫电气主接线？主接线的基本形式有哪些？什么是 3/2 接线有何特点？答：1）电气主接线指一次设备的连接电路，又称为一次接线或主电路。它表示了电能产生、汇集、分配和传输的关系。2）基本形式主要有：（1）有汇流母线的基本接线形式：单母线、单母线分段、单母线（分段）带旁路、双母线、双母线分段、双母线分段带旁路、3/2、4/3断路器接线、变压器-母线组接线；（2）无汇流母线的基本接线形式：单元接线（发电机-变压器单元；扩大单元；发电机-变压器-线路单元）；桥型接线（内桥；外桥）；角形接线（三角形，四角形，五角形）3）、一台半断路器接线即两组母线之间接有若干串断路器，每一串有3台断路器，中间一台称作联络断路器，每两台之间接入一条回路，共有两条回路。平均每条回路装设一台半断路器，故称一台半断路器接线，又称二分之三接线。一台半断路器接线的主要优点：可靠性高；运行灵活性好；操作检修方便。在一台半断路器接线中，一般应采用交叉配置的原则，即同名回路应接在不同串内，电源回路宜与出线回路配合成串。此外，同名回路还宜接在不同侧的母线上。这种接线的主要缺点是投资大、继电保护装置复杂。12.电气主接线的设计程序是什

6、么？四个阶段：1初步可靠性研究 2 可靠性研究 3 初步设计 4施工设计图设计步骤与内容：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器选择 4绘制电气主接线图5编制工程概算13.绘出内、外桥的主接线图，并分别说明其特点及适用范围。 14.主母线和旁路母线各起什么作用？画图说明如何区分旁路兼母联和母联兼旁路两 种接线方式？主母线：汇集和分配电能。 旁路母线：和旁路断路器一起，代替出线断路器工作，使出线断路器检修时该回路不停电。 15.选择主变压器时应考虑哪些因素？其容量、台数、型式的选择各应遵循哪些原则？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%。为了确保发电机电压上的负荷供电可靠性，所接主变压器一般不应小于两台，对于工业生产的余热发电厂的中、小型电厂，可装一台主变压器与电力系统构成弱连接。除此之外，变电所主变压器容量，一般应按510年规划负荷来选择。主变压器型式可根据：1）相数决定，容量为300MW及以下机组单元连接的变压器和330kV及以

7、下电力系统中，一般选择三相变压器，容量为60MW的机组单元连接的主变压器和500kV电力系统中的主变压器经综合考虑后，可采用单要组成三相变压器组。2）绕组数与结构：最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机双绕组变压器单元接线，在110kV以上的发电厂采用直接接接系统中，凡需选用三绕组变压器的场合，均可采用自耦变压器。16.母联断路器、分段断路器和旁路断路器的作用各是什么？答：1、母联断路器：由单母线发展出分段母线，将母线从中间分开，分开处装设可跳闸的母联断路器，满足供电可靠性的要求。2、分段断路器：当任一电源故障，其电源QF自动跳闸断开时，在BZT的作用下，分段断路器QFd可以自动接通，保证全部引出线继续供电，还可以限制母线短路时短路电流的水平；当任一母线发生短路故障，在母线继电保护的作用下，QFd和连接故障段母线的电源QF自动断开，则非故障段可继续供电，避免了在纯单母线中母线故障时全部回路都得停电的情况。3、旁路断路器：工作回路有问题时切换至旁路,在不影响供电的情况下对工作回路的某些设备进行检修17.一台半断路器的配置方式有

8、哪些，有何优点？完整串运行：两组母线和同一串的3个断路器都投入工作；（任意母线、断路器检修不需停电）不完整串运行：一串中任意断路器退出运行； 优点同下18.什么是一台半断路器，其接线有何特点？每两个元件（进线、出线）占用3台断路器构成一串，接在两组母线之间，因而称为“3/2断路器接线”，也称“一台半断路器接线”。特点：可靠性高：任何一个元件（一回出线、一台主变）故障均不影响其他元件的运行，母线故障时与其相连的断路器都会跳开，但各回路供电均不受影响。当每一串中均有一电源一负荷时，即使两组母线同时故障都影响不大。调度灵活：正常运行时两组母线和全部断路器都投入运行，形成多环状供电，调度方便灵活。操作方便：只需操作断路器，而不必利用隔离开关进行倒闸操作，从而使误操作事故大大减少。隔离开关仅供检修时隔离电压用。检修方便：只检修任一台断路器只需断开该断路器自身，然后拉开两侧的隔离开关即可检修。检修母线时也不需切换回路，不影响各回路的供电。19.电气主接线中为什么要限制短路电流？一般限制短路电流的基本方法有哪些？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

9、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610kV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。当发电机容量越大时，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。3）采用不同的主接线形式和运行方式。20.限制短路电流的方法有哪些？为什么采用低压分裂绕组变压器可限制短路电流？21.火电厂厂用电为什么要按炉分段？为了提高厂用电的供电可靠性，通常采用哪些措 施？答：为了保证厂用供电的连续性，使发电厂安全满发，并满足运行安全可靠灵活方便。所以采用按炉分段原则。为提高厂用电工作的可靠性，高压厂用变压器和启动备用变压器采用带负荷高压变压器，以保证厂用电安全，经济的运行。22.厂用变压器容量的选择需要考虑哪些因素？变压器的台数、形式、额定电压、容量和阻抗23.什么叫电动机的惰行？何谓厂用电动机的自启动？（1）厂用电系统中运行的电动机，当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，这一过程称为惰行。（2）若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间(一般在0.5 1.5s)内，厂用电压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，又自动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。24.为什么要进行电动机自启动校验？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？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

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