华东石油2011年《发电厂电气设备》综合复习资料

久爱奥鹏晓林

《发电厂电气设备》综合复习资料
一、单项选择题
1、        变压器的最大效率发生在。[    ]
A.        β=1
B.        β=0.6-0.8 附近
2、        水平排列、间距相同的三根导体，两边分别为流过A相、C相，中间B相电流。三相对称短路时，受力最大的一相为：[    ]
A.        A相        
B.        B相        
C.        C相
3、        变压器原边电压频率不变，但幅值升高，则变压器的空载电流变化情况：[    ]
A.        减小     
B.        增大     
C.        不变
4、        下面对发电厂的描述最准确的是：[    ]
A.        火电厂因其耗能大，效率低，已经不承担主要电力负荷。
B.        我国的水力发电承担主要电力负荷，我国的水力资源已经得到大力开发。
C.        凝汽式电厂效率高于热电厂，因此我国正大力发展凝汽式大型火电厂。
D.        水电厂运行灵活，效率高，且具有调相、调峰、事故备用的功能，可提高电网运行的灵活性、可靠性。
5、        6-35kv电网,中性点       ，称为        接地系统。[    ]。
A.        直接接地；小电流   
B.        直接接地；大电流   
C.        不接地或经消弧线圈接地；小电流
6、        下面的变压器绕组接法中,适合中性点直接接地的220kv电压侧变压器绕组接法为：[    ]
A.        YN      
B.        Y      
C.        △
7、        一般来说，凝汽式火电厂与热电厂相比，效率较  ，容量较  ，距离负荷中心较   。
A.高；小；远
B.高；大；远
C.低；大；远
D.高；小；近
8、        1949年建国初期和现在，我国电力装机容量分别居世界第   位和第   位。
    A.16；4
B.26；7
C.25；2
D.25；5
9、        一般说来，核电厂与或火电厂相比，造价   ，运行成本   。
    A.高；低
B.高；高
C.低；高
D.低；低
10、        发热会使导体机械强度下降，绝缘性能降低，接触电阻增大等。为了保证导体可靠工作，按照规定，室内导体正常工作温度不应超过    ，导体通过短路电流时，短路最高允许温度可以高于正常允许温度，对于铝导体，可取    。
A.40℃；180℃                                   
B.50℃；190℃
C.60℃；200℃                                 
D.70℃；200℃
11、        导体表面粗糙、刷深色漆，散热效果会：   
A.变差                                          
B.不变
C.变好                  
D.无法确定
12、        在电动力作用下，如果导体的固有振动频率和50Hz、100Hz接近时，导体受到的电动力会 ：
A.增大                                          
B.减小
C.不变                                          
13、        电路参数相同，两相短路与三相短路电动力相比：   
A.大                                             
B.小                                          
14、        1kV以下电网,为了增加安全性，中性点       。                                                      
A.直接接地                              
B.直接接地                                                                        
C.不接地或经消弧线圈接地
15、        一般的，凝汽式发电厂的效率为：   
A. 30-40%          B. 60-70%
16、        一般的，热电厂的效率为：
A. 30-40%         
B. 60-70%
17、        两台变压器主接线采用外桥式接线时，适合       的场合。
A.线路较短，线路故障少，而变压器经常进行切换。
B.线路较长，线路需要经常检修。
18、        220kv以上电网,中性点       ，称为        接地系统。
A.直接接地；小电流
B.直接接地；大电流
C.不接地或经消弧线圈接地；小电流
19、        两台变压器并联运行时，必须绝对满足的条件是变压器的____。
A.型号相同
B.联接组别相同
C.变比相等
D.短路电压相等
20、        下面是几种油浸式变压器的冷却方式，冷却效果最好的是：     
A. 油浸自冷
B. 油浸风冷
C.导向油循环强制风冷
二、判断题
1、        （   ）设计电气主接线时，当电器主接线的可靠性和经济性发生矛盾时，首先满足可靠性。
2、        （   ）电缆的动稳定由厂家保证，选择电缆时可以不必考虑，但是电缆的热稳定应校验。
3、        （   ）导体短路时，产热全部用来使导体自身温度升高，可认为是一个绝热过程，此时，导体的比热容和电阻率不是常数。
4、        （   ）无限大容量系统短路时，短路电流周期分量不变。
5、        （   ）发电机母线发生短路时，发电机端电压要下降，装设自动调节励磁装置，可使励磁电流立即增大，使电网电压迅速恢复。
6、        （   ）按经济电流密度选择导体截面，可使导体的年计算费用最低，但在导体运行时可能超温。
7、        充填石英砂的熔断器具有限流作用，可以保护该回路的电器免受冲击电流影响。（  ）
8、        断路器中的电弧熄灭越快越好。（  ）
9、        经济电流密度是从经济的角度来考虑选择导体截面的，长期发热允许电流是从长期发热温度方面考虑的，因此，满足经济电流密度条件不一定满足长期发热条件。（  ）
10、        当海拔升高，电器的绝缘水平降低；当环境温度升高，电器的允许电流减小。
11、        选择高压断路器时，需要进行断路器的开断电流和短路关合电流校验。断路器的开断电流不应小于短路电流周期分量或次暂态电流。
12、        系统阻抗相比于供电系统阻抗很小，系统容量相比于供电系统容量大很多，就可以看作是无穷大容量系统。
13、        高压系统短路电流非周期分量衰减得慢，低压系统短路电流非周期分量衰减得快。
14、        短路电流非周期分量在任何短路情况下都是最大的，它不因短路时刻、断路前工作电流大小的不同而不同。
15、        短路冲击电流发生在最严重短路发生后的0.01秒。
16、        导体正常运行时，产热等于散热，此时，导体的温度是不变。
三、填空题
1、        既承担功率交换，又兼有供电功能的变电所是           。
2、        发电厂和变电所中，通常把生产和分配电能、流过大电流，承受高电压的的设备称为      次设备。把测量、控制、保护的设备称为      次设备。发电机属于     次设备，电流互感器属于       次设备。
3、        为了使发电厂或变电所的配电装置布置简单，运行检修方便，一般升高电压等级不宜过多，通常以2级电压为宜，最多不应超过      级。
4、        发电厂和变电所中，把主要设备连接起来，表明电能送入和分配关系的电路，称为                。
5、        变压器的短路电流和其短路阻抗          。
6、        由于趋肤（集肤）效应，导体的交流电阻比直流电阻     。
7、        选择电气设备选择时，一般先按           条件选择，再按            条件校验。
8、        由于发电机一般都装有阻尼绕组，发电机短路时，发电机的阻抗不是常数，使得短路电流周期分量中依次经过         分量、          分量、         分量。其中             分量幅值最大。
9、        高压断路器常用的灭弧介质有              、              ，另外还有“真空”灭作为灭弧介质的断路器。
10、        我国能源工业发展的方针是：开发与节约并重，以煤炭为中心，      为基础，大力发展      ，积极发展      ，积极开发石油和天然气。推广节电、节煤技术和热电联产，发展余热利用，继续执行以煤代油，努力提高能源利用率，减轻环境污染。
11、        导体正常运行时，发热主要来自导体的           损耗。
12、        实验证明，开关电器切断有电流流过的线路时，只要切断电流大于        mA，电压大于      V时,就会产生电弧。
13、        导体散热途径有三，但主要通过辐射和       两种方式散热。
14、        电流互感器二次侧近乎          运行；电压互感器二次侧近乎          运行。
15、        为保证供电质量，一般要求正常工作时限流电抗器的电压损失百分值小于____。
16、        当两个载流导体中电流的方向____     时，其电动力相互吸引。
17、        三相五柱式电压互感器的第二副绕组为___    _接线，用于监测零序电压。
18、        变压器事故过负荷是以__   __为代价而允许的过负荷。
19、        在电网中居于枢关键地位，承担几个电厂之间的负荷交换的变电所称为         变电所；既承担功率交换，又兼有供电功能的变电所是           。
20、        为了增加单母线接线的可靠性，可采取以下措施（举两）：           、            。
21、        在生产实际中，对于双路进线的用电单位，在开关柜及母线可靠性满足要求的情况下，确定主接线方式时，应首先采用      的主接线方式，选择变压器台数选择为    台，变压器容量选择，遵循“百分之     ”原则。
22、        对于发电厂，出线回路较少时，为了节省设备，简化接线，常采用      接线。单元接线的变压器容量确定时应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用电负荷后，还必须留有的      %的余量。
23、        当电弧电流过零后的很短时间内，在电弧的新阴极区聚集正电荷离子层，它的初始介质强度可达150-250V，对电弧的熄灭有利。这种现象称为         效应。
24、        交流电流形成的电弧在电流过零点时，电弧瞬间       ，此时采取有效措施可以实现有效地灭弧。
25、        交流电弧能否熄灭，取决于电弧电流过零时，弧隙      强度的恢复速度和系统电压的上升速度之间的竞争。
四、简答题
1、        短路电流有什么危害？电气主接线的设计及电气运行过程中，通常采取哪些措施减少短路电流？
危害：答：
1）        热损坏
2）        机械损坏
3）        电压降低，停电，影响系统稳定运行；
4）        电磁干扰
措施：答：
1）        合理的选择电气主接线形式
2）        合理的调配，保证变压器、发电机等的分列运行，减少短路电流；
3）        加装限流电抗器
4）        采用低压分裂绕组变压器
2、        计算短路电流时，必须确定一个无穷大容量系统，这个无穷大系统的特点是什么？
画出双电源进线、单母线单分段电气主接线图（注意元件符号）。正常运行时电源分列运行，一路电源故障或检修时，为保证不间断供电，写出到闸操作过程。
答：
1）        端电压保持恒定。发生短路时系统母线电压降低很小，短路点距离电源较远。
2）        系统没有内阻抗（或可以忽略）。电力系统阻抗小，小于短路回路总阻抗的5%-10%。
3）        容量无限大。供配电系统容量小，与电力系统相比容量小的多。
3、        请说出高压断路器的分闸时间包含哪些时间段及各段的意义
4、        任选一种灭弧形式的断路器，说明它的灭弧过程。
5、        分析我国电力系统地接地方式，说明各种接地方式的优缺点。
6、        结合自己的工作实践，说说如何选择主变压器？
7、        说出你熟悉的任选一种灭弧形式的断路器，说明它的灭弧过程。
8、        为了兼顾绝缘材料成本和接地保护装置动作的可靠性，一般规定，对于35Kv以下电力系统，采用中性点非直接接地系统（中性电不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统。对于110Kv以上高压电力系统，皆采用中性点直接接线系统。请具体说明其中的原因。
9、        结合自己的工作实践，说说如何选择主变压器？
10、        导体长期发热和短时发热的特点有哪些？
11、        隔离开关与断路器的主要区别在哪里？它们的操作程序应应如何正确配合？为防止误操作通常采用哪些措施？
五、论述、计算题
1、        发电机出线铝导体型号为LWY-100*8mm2,到体间距a=0.5m。正常负荷时，导体的温度为θi=40℃。继电保护动作时间为tpr=1s,断路器全开断时间为tab=0.2s。短路电流I//=30KA,I0.6=20KA,I1.2=10KA。
（1）        求短路时导体的最终发热温度。
（2）        求短路时导体单位长度受力的最大值。
（3）        若只考虑满足导体的热稳定要求时对应的导体的最小截面积。
附表一：非周期分量等效时间T的确定
短路点        T(s)
        tk≤0.1s        tk＞0.1s
发电机出口及母线        0.15s        0.2s


                θ（℃）
400

300
   
200
   
          100

                       
        铝                       
                               
                               
               
            0
                    1     2     3    4    5X1016
                               A【J/(Ωm4)】
公式提示：
      


      解：
1）校验导体的热稳定
（1）求短路电流的热效应Qk  
        短路电流通过的时间

短路电流周期分量热效应
     
短路电流非周期分量热效应根据短路点可知，非周期分量等效时间等于0.2s

短路电流热效应
     
（2）求导体最高发热温度
     引导体的初始温度等于θi=50oC，查铝导体的在此温度下的加热系数

            再由图查得此时铝导体对应的最终发热温度
θf=70oC，小于铝导体的最高允许温度200 oC。
可知铝导体的最高温度未超过允许值，导体能满足热稳定要求。
2）求导体的最大电动力
导体的短路电流冲击值

          导体短路时的电动力（设导体的间距a）
               
3）若只考虑导体的热稳定要求，求导体的最小截面
由于铝导体最高允许温度θf=200 oC，查铝导体对应的加热系数,可得下式
       =
   解得导体的最小截面积(也可利用公式 )
      
2、        说出下列主接线形式，分析主要特点。

答：
1）        该电气主接线形式为中型热电厂电气主接线。
2）        该热电厂4台发电机，G1、G2两台发电机负荷主要满足地方负荷，剩余负荷通过三绕组变压器T1、T2送至两个升高电压级110kv和220kv。发电机出口母线采用双母线结构，可靠性得到保证。采用三绕组变压器可以使得当任何一侧故障时，其余两级电压仍可维持联系，保证继续供电。
3）        G3、G4两台发电机负荷外送。采用“一机一变”的单元接线，简化接线，节约投资。
4）        220kv侧母线由于较为重要，出现较多，和系统联系较为密切，故采用双母线接线。出线侧接旁路母线，并设有专门的旁路断路器。不论哪一条母线或出线断路器出现故障，都可以不停电检修。变压器侧不设旁路母线，因为变压器高压侧断路器一般故障较少，可以和发电机、变压器同时检修。
5）110kv侧母线采用单母线分段接线，平时分段运行，可减少短路电流。对于重要用户，可以同时从两段母线上接入，实现双回路供电。
3、某10kV屋内配电装置中，环境温度为25℃，回路的最大持续工作电流为750A。该回路通过的最大三相短路电流I″=I0.75=I1.5=23kA。短路电流持续时间t=1.5s。现有GN19-10/1000型隔离开关，额定电压10kV，额定电流1000A，动稳定电流80kA,5s的热稳定电流为31.5kA。试确定该隔离开关是否合适。
答：
1）隔离开关形式选择
   隔离开关为室内安装，符合要求。
2）额定电压选择
   隔离开关额定电压UN=10kV，安装地点的额定电压UNs=10kV，

额定电压满足要求。
3）额定电流选择
   隔离开关额定电流IN=2000，安装地点的最大持续工作电流IMAX=550A，
   
额定电流满足要求。
       4）热稳定校验
          周期分量热效应
            
                由于tk>1s，故不计短路电流非周期分量热效应。短路电流热效应为
            
               隔离开关热稳定电流的热效应


所以热稳定校验满足要求。
5）动稳定校验
冲击电流

隔离开关


            所以动稳定校验满足要求。
4、某220kV系统的重要变电所，装有两台120MVA、220/110KV主变压器。高压侧（220kV）有2回电源进线，低压侧（110kV）有6回出线，负荷性质为Ⅰ、Ⅱ类负荷，不允许停电检修断路器。要求：
1）        说出高压侧（220kV）电气主接线形式；
2）        说出低压侧（110kV）电气主接线形式；
3）        对高低压侧电气主接线的可靠性等作简要说明。
5、画出两个电源，四条引出线的单母线带旁路接线的电气主接线图，并写出给旁路母线充电的操作步骤。