發(fā)電廠復習題及答案

1、發(fā)電廠復習題及答案 1. 能源分類方法有哪些?答:一、 按獲得方法分為一次能源和二次能源; 二、按被利用程度分為常規(guī)能源和新能源;三、按 能否再生分為可再生能源和非再生能源;四、按能 源本身的性質(zhì)分為含能體能源和過程性能源。 2. 火力發(fā)電廠的分類,其電能生產(chǎn)過程及其 特點?答:按燃料分:燃煤發(fā)電廠;燃油發(fā)電廠;燃 氣發(fā)電廠;余熱發(fā)電廠。按蒸氣壓力和溫度分:中低壓發(fā)電廠;高壓發(fā) 電廠;超高壓發(fā)電廠;亞臨界壓力發(fā)電廠;超臨界 壓力發(fā)電廠。按原動機分:凝所式氣輪機發(fā)電廠;燃氣輪機 發(fā)電廠;內(nèi)燃機發(fā)電廠和蒸汽燃氣輪機發(fā)電廠。 按輸出能源分:凝氣式發(fā)電廠;熱電廠。 按發(fā)電廠總裝機容量分:小容量發(fā)電廠;

2、中容 量發(fā)電廠;大中容量發(fā)電廠;大容量發(fā)電廠。 火電廠的生產(chǎn)過程概括起來說是把煤中含有 的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程分三個 系統(tǒng):燃料的化學能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮?加熱鍋 爐中的水使之變?yōu)檎羝?稱為燃燒系統(tǒng);鍋爐產(chǎn)生 的蒸汽進入氣輪機,沖動氣輪機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),將熱 能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,稱不汽水系統(tǒng);由氣輪機轉(zhuǎn)子的 機械能帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn),把機械能變?yōu)殡娔?稱為 電氣系統(tǒng)。3. 抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用及其功能? 答:抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用:調(diào)峰; 填谷;備用;調(diào)頻;調(diào)相。功能:降低電力系統(tǒng)燃料消耗;提高火電設備 利用率;可作為發(fā)電成本低的峰荷電源;對環(huán)境沒 有污染且可美化環(huán)境;抽

3、水蓄能電廠可用于蓄能。 4. 哪些設備屬于一次設備?哪些設備屬于二次設 備?其功能是什么?答:通常把生產(chǎn)、變換、分配和使用電能的設 備,如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。 其中對一次設備和系統(tǒng)運行狀態(tài)進行測量、監(jiān)視和 保護的設備稱為二次設備。如儀用互感器、測量表 計,繼電保護及自動裝置等。其主要功能是起停機 組,調(diào)整負荷和,切換設備和線路,監(jiān)視主要設備 的運行狀態(tài)。5. 研究導體和電氣設備的發(fā)熱有何意義?長期發(fā) 熱和短時發(fā)熱各有何特點?答:電流將產(chǎn)生損耗,這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱 量使電器設備的溫度升高。發(fā)熱對電氣設備的影 響:使絕緣材料性能降低;使金屬材料的機械強度 下降;使導體接觸電阻增

4、加。導體短路時,雖然持 續(xù)時間不長,但短路電流很大,發(fā)熱量仍然很多。 這些熱量在適時間內(nèi)不容易散出,于是導體的溫度 迅速升高。同時,導體還受到電動力超過允許值, 將使導體變形或損壞。由此可見,發(fā)熱和電動力是 電氣設備運行中必須注意的問題。長期發(fā)熱是由正 常工作電流產(chǎn)生的;短時發(fā)熱是由故障時的短路電 流產(chǎn)生的。6. 為什么要規(guī)定導體和電氣設備的發(fā)熱允許溫 度?短時發(fā)熱允許溫度和長期發(fā)熱允許溫度是否 相同,為什么?答:導體連接部分和導體本身都存在電阻 (產(chǎn)生 功率損耗 ;周圍金屬部分產(chǎn)生磁場 , 形成渦流和磁滯損耗; 絕緣材料在電場作用下產(chǎn)生損耗, 如:tg 值的測量載流導體的發(fā)熱:長期發(fā)熱:指正

5、常工作電流 引起的發(fā)熱 短時發(fā)熱:指短路電流引起的發(fā)熱 一 發(fā)熱對絕緣的影響絕緣材料在溫度和電場的作用下逐漸變化,變 化的速度于使用的溫度有關(guān);二發(fā)熱對導體接觸部分的影響溫 度 過 高表 面 氧 化 電 阻 增 大 RI 2惡性循環(huán)三發(fā)熱對機械強度的影響溫度達到某一值退火 機械強度 設 備變形如: 7. 導體長期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定的?提 高允許電流應采取哪些措施?答:是根據(jù)導體的穩(wěn)定溫升確定的。為了載流 量,宜采用電阻率小的材料,如鋁和鋁合金等;導 體的形狀,在同樣截面積的條件下,圓形導體的表 面積較小,而矩形和槽形的表面積則較大。導體的 布置應采用散熱效果最最佳的方式。8. 為什么要

6、計算導體短時發(fā)熱最高溫度?如何計 算?答:載流導體短路時發(fā)熱計算的目的在于確定 短路時導體的最高溫度不應超過所規(guī)定導體短路 時發(fā)熱允許溫度。當滿足這個條件時,則認為導體 在短路時,是具有熱穩(wěn)定性的。計算方法如下:1 有已知的導體初始溫度 w ; 從相應的導體 材料的曲線上查出 Aw ;2將 Aw 和 Qk 值代入式:1/S2Qk=Ah-Aw求 出 Ah ;3由 Ah 再從曲線上查得 h 值。9. 電動力對導體和電氣設備的運行有何影響? 答:電氣設備在正常狀態(tài)下,由于流過導體的 工作電流相對較小,相應的電動力較小,因而不易 為人們所察覺。而在短路時,特別是短路沖擊電流 流過時,電動力可達到很大的

7、數(shù)值,當載流導體和 電氣設備的機械強度不夠時,將會產(chǎn)生變形或損 壞。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生,必須研究短路沖擊電 流產(chǎn)生的電動力的大小和特征,以便選用適當強度 的導體和電氣設備,保證足夠的動穩(wěn)定性。必要時 也可采用限制短路電流的措施。10. 三相平行導體發(fā)生三相短路時最大電動力出 現(xiàn)在哪一相上,試加以解釋。答:三相平等導體發(fā)生三相短路時最大電動力 出現(xiàn)在中間相 B 相上,因為三相短路時, B 相沖擊 電流最大。11. 導體的動態(tài)應力系數(shù)的含義是什么,在什么情 況下,才考慮動態(tài)應力?答:動態(tài)應力系數(shù) 為動態(tài)應力與靜態(tài)應力的 比值,導體發(fā)生振動時,在導體內(nèi)部會產(chǎn)生動態(tài)應 力,對于動態(tài)應力的考慮,一般是

8、采用修正靜態(tài)計 算法,即在最大電動力 Fmax 上乘以動態(tài)應力系統(tǒng) 數(shù) ,以求得實際動態(tài)過程中的動態(tài)應力的最大 值。12. 例 3-1、 3-2、 3-3.答:P69、 P73、 P79.13. 對電氣主接線的基本要求是什么?答:對電氣接線的基本要求概括的說包括可靠 性,靈活性和經(jīng)濟型。其中保證供電可靠是電氣主接線最基本 的要求。 靈活性包括:操作、 調(diào)度、 擴建的方便性。 經(jīng)濟性包括:節(jié)省一次投資,占地面積小,電能損 耗少。14. 隔離開關(guān)與斷路器的區(qū)別何在?對它們的操 作程序應遵循哪些重要原則?答:斷路器具有專用滅弧裝置,可以開斷或閉 合負荷電流和開斷短路電流,故用來作為接通和切 斷電路的

9、控制電器。而隔離開關(guān)沒有滅弧裝置,其 開合電流極小,只能用來做設備停用后退出工作時 斷開電路。15. 主母線和旁路母線各起什么作用?設置專用 旁路斷路器和以母聯(lián)斷路器或者分段斷路器兼作 旁路斷路器,各有什么特點?檢修出線斷路器時, 如何操作?答:主母線主要用來匯集電能和分配電能。旁 路母線主要用與配電裝置檢修短路器時不致中斷 回路而設計的。設置旁路短路器極大的提高了可靠 性。而分段短路器兼旁路短路器的連接和母聯(lián)短路 器兼旁路斷路器的接線, 可以減少設備, 節(jié)省投資。 當出線和短路器需要檢修時,先合上旁路短路器, 檢查旁路母線是否完好,如果旁路母線有故障,旁 路斷路器在合上后會自動斷開,就不能使

10、用旁路母 線。如果旁路母線完好,旁路斷路器在合上就不會 斷開,先合上出線的旁路隔離開關(guān),然后斷開出線 的斷路器,再斷開兩側(cè)的隔離開關(guān),有旁路短路器 代替斷路器工作,便可對短路器進行檢修。16. 發(fā)電機 -變壓器單元接線中,在發(fā)電機和雙繞 作變壓器之間通常不裝設斷路器,有何利弊? 答:發(fā)電機和雙繞組變壓器之間通常不裝設斷 路器,避免了由于額定電流或短路電流過大,使得 在選擇出口斷路器時,受到制造條件或價格等原因 造成的困難。但是,變壓器或者廠用變壓器發(fā)生故 障時,除了跳主變壓器高壓側(cè)出口斷路器外,還需 跳發(fā)電機磁場開關(guān),若磁場開關(guān)拒跳,則會出現(xiàn)嚴 重的后果,而當發(fā)電機定子繞組本身發(fā)生故障時, 若

11、變壓呂高壓側(cè)失靈跳閘,則造成發(fā)電機和主變壓 器嚴重損壞。并且發(fā)電機一旦故障跳閘,機組將面 臨廠用電中斷的威脅。17. 發(fā)電機與三繞組變壓器或自耦變壓器組成的 單元接線中,為什么機端必須裝設斷路器?為什么 變壓器高中壓側(cè)均需隔離開關(guān)?答:為了在發(fā)電機停止工作時,還能保持和中 壓電網(wǎng)之間的聯(lián)系,在變壓器的三側(cè)均應裝斷路 器。18. 一臺半斷路器接線與雙母線帶旁路接線相比, 各有何利弊?一臺半斷路器接線中的交叉布置有 何意義?答:一臺半斷路器接線,運行的可靠性和靈活 性很高,在檢修母線時不必用隔離開關(guān)進行大量的 倒閘操作,并且調(diào)試和擴建也方便。但是其接線費 用太高,只適用與超高電壓線路中。雙母線帶旁

12、路 母線中,用旁路母線替代檢修中的回路斷路器工 作,使該回路不停電,適用于有多回出線又經(jīng)常需 要檢修的中小型電廠中,但因其備用容量太大,耗 資多,所以旁路設備在逐漸取消。一臺半斷路器接 線中的交叉布置比非交叉接線具有更高的運行可 靠性,可減少特殊運行方式下事故擴大。19. 橋形接線接線為什么要加裝跨條?跨條裝設兩 臺隔離開關(guān)的目的?答:出線斷路器檢修時,線路需長時間停運, 為避免此缺點,可加裝正常斷開運行的跨條,為了 輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān),在跨條上需加裝 兩組隔離開關(guān),橋聯(lián)斷路器檢修時,也可利用此跨 條。20. 選擇主變壓器容量應根據(jù)哪些原則來選擇? 答:主變壓器:用來向電力系統(tǒng)或用戶

13、輸送功 率的變壓器單元接線主變壓器:發(fā)電機組額定容量減去廠 用負荷后留 10%的裕度來確定具有發(fā)電廠電壓母線接線的主變壓器: 1. 發(fā)電機全部投入運行, 在滿足發(fā)電機電壓供 應的最小日負荷以及廠用負荷后,主變壓器能將發(fā) 電廠所有剩余功率送入系統(tǒng)2. 發(fā)電機檢修時, 主變壓器能從系統(tǒng)倒送功率 以滿足發(fā)電機電壓母線最大負荷的要求3. 發(fā)電機電壓母線上有多臺主變時, 最大容量 的主變退出運行時其他主變能保證送出電壓母線 剩余功率的 70%以上4. 考慮供電的可靠性, 接于發(fā)電機電壓母線上 的主變壓器一般不少于兩臺,一般優(yōu)先考慮兩臺容 量相同的主變壓器5. 考慮負荷曲線的變化和 5年內(nèi)負荷的發(fā)展 容量

14、:單元接線的主變壓器容量應按發(fā)電機的 額定容量扣除本機組的廠用負荷后,留有 10%的裕 度來確定;連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主 變壓器的容量 =(發(fā)電機的額定容量 -廠用容量 -支配 負荷的最小容量 *70%, 變電站主變壓器容量一般 應按 510年規(guī)劃負荷來選擇。21. 電氣主接線中通常采用哪些方法限制斷路電 流?1在發(fā)電廠和變電所的 610kV配電裝置中, 加裝限流電抗器限制短路電流。 a 在母線分段處設 置母線電抗器,目的是發(fā)電機出口斷路器,變壓器 低壓側(cè)斷路器,母聯(lián)斷路器等能按各自回路額定電 流來選擇,不因短路電流過大而使容量升級; b 線 路電抗器:主要用來限制電纜饋線回路短路

15、電流; c 分裂電抗器。2采用低壓分裂繞組變壓器。當發(fā)電機容量 越大時,采用低壓分裂繞組變壓器組成擴大單元接 線以限制短路電流。3采用不同的主接線形式和運行方式。 22. 為什么分裂電抗器具有正常運行時電抗小,而 斷路時電抗大的特點?答:分裂電抗器在正常運行時兩分支負荷電流 相等,在兩臂中通過大小相等,方向相反的電流, 產(chǎn)生方向相反的磁通,其中有 X=X1-Xm=(1-f X1且 f=0.5得 X=0.5X1,可見,在正常情況下,分 裂電抗器每個臂的電抗僅為每臂自感電抗的 1/4。 而當某一分支短路時,X 12=2(X1+Xm=2X1(1+f可見,當 f=0.5時, X12=3XL,使分裂電抗

16、器能有 效的限制另一臂送來的短路電流。所以分裂電抗器 具有正常運行時電抗小,而短路時電抗大的特點。 23. 畫出一種單母線分段帶旁路母線的主接線形 式,要求分段斷路器兼作旁路斷路器,并根據(jù)此種 電氣主接線,說明檢修出線斷路器時的倒閘操作步 驟?答:1. 正常工作:QFP 斷開, QSPP 閉合, QSP1閉合(QFP 對于線路 W1處于熱備用狀態(tài) 2. 出線回 路檢修(QF3檢修 :(1備用母線充電:QSP1切 換到閉合, QP2切換到斷開,閉合 QF3,備用母線 完好時 QF3不斷開 (2 故障斷路器隔離:閉合 QSP1, 斷開 QF3以及 QS32, QS31(P108合旁路斷路器兩側(cè)隔離

17、開關(guān),和旁路斷路器; 若旁路母線完好,可進行下一步,否則斷開旁路斷 路器、斷開兩側(cè)隔離開關(guān);檢修旁路母線后重新操 作;合線路和旁路母線相連的隔離開關(guān),斷開線路 短路器, 斷開其兩側(cè)隔離開關(guān), 可檢修線路斷路器。WL1WPWII QF1QS1 WIWL2QF2QS3QS2QSdQFdQS4分段斷路器兼作旁路母線的接線24. 畫出一種雙母線接線的主接線形式,并根據(jù)此 種電氣主接線,說明倒母線的倒閘操作步驟? 答:檢修任一線路短路器時可以用母線短路線 代替其工作。檢修 L1回路上斷路器 QF3:即 QF3通 過 W2、 QF 接到 W1上(1將所有回路切換到 W1(2斷開 QF3以及兩側(cè) 的隔離開關(guān)

18、, QF 以及兩側(cè)的隔離開關(guān)(3在 QF3兩側(cè)加臨時載流用跨條(4閉合跨條兩端的隔離 開關(guān)和 QF 兩端的隔離開關(guān)和 QF(注意,加跨條的操作將雙母接線變?yōu)閱文附泳€ 先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān),再合上母 聯(lián)斷路器,向備用母線充電;若備用母線完好,則 兩組母線等電位,為保證不中斷供電,先接通各線 路與備用母線連接的隔離開關(guān),在斷開各線路與工 作母線連接的隔離開關(guān);然后斷開母聯(lián)斷路器,斷 開其兩側(cè)隔離開關(guān)。25. 雙母接線中,在出線回路加裝短路跨條的目的 何在?答:對于特殊需要,但又不方便設置旁路母線 的情況下,可設置臨時跨條,這樣可以使整個操作過程中只有出線短時停電,對其他回路沒有影響。 2

19、6. 什么叫廠用電和廠用電率?答:發(fā)電機在啟動, 運轉(zhuǎn)、 停止, 檢修過程中, 有大量電動機手動機械設備,用以保證機組的主要 設備和輸煤,碎煤,除塵及水處理的正常運行。這 些電動機及全廠的運行,操作,實驗,檢修,照明 用電設備等都屬于廠用負荷,總的耗電量,統(tǒng)稱為 廠用電。廠用電耗量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分 數(shù),稱為廠用電率。27. 廠用電負荷分為哪幾類?答:廠用電負荷,根據(jù)其用電設備在生產(chǎn)中的 作用和突然中斷供電所造成的危害程度,按其重要 性可分為五類: I 類廠用負荷:凡是屬于短時停電會造成主 輔設備損壞,危及人身安全,主機停用及影響大量 出力的廠用設備; II 類廠用負荷:允許短時斷電,恢

20、復供電 后,不致造成生產(chǎn)紊亂的常用設備; III 類廠用負荷:較長時間停電,不會直接 影響生產(chǎn),僅造成生產(chǎn)不方便的廠用負荷; 事故保安負荷 交流不間斷供電負荷 28. 廠用供電電源的種類?答:1. 工作電源 2. 備用電源和啟動電源 3. 事故保安電源29. 在大容量發(fā)電廠中,要設啟動電源和事故保安 電源,如何實現(xiàn)?答:啟動電源的設計:1從發(fā)電機電壓母線的不同分段上,通過廠 用備用變壓器引接。2從發(fā)電廠聯(lián)絡變壓器的低壓繞組引接,但 應保證在機組全停情況下,能夠獲得足夠的電源容 量。3從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密,供電可靠的最低 一級電壓的母線引接。4當經(jīng)濟技術(shù)合理時,可由外部電網(wǎng)引接專 用線路,經(jīng)過變

21、壓器取得獨立的備用電源或啟動電 源。事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠 的電源,通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機 組,蓄電池以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽?源。 對 300MW 及以上機組還就由附近 110kV 及以 上的變壓器工發(fā)電廠引入獨立可靠的專用線路作 為事故備用保安電源。30. 何謂廠用電動機的自啟動?為什么要進行電動 機自啟動校驗?答:廠用電系統(tǒng)運行的電動機,當突然斷開電 源或廠用電壓降低時,電動機轉(zhuǎn)速就會下降,甚至 會停止運行,這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電 動機失去電壓后,不與電源斷開,在很短時間內(nèi), 廠用電源恢復或通過自動切換裝置將備用電源投 入,此時,電動機惰

22、行還未結(jié)束,又自動啟動恢復 到穩(wěn)定狀態(tài)運行,這一過程稱為電動機自啟動。分 為:失壓自啟動;空載自啟動;帶負荷自啟 動。若參加自啟動的電動機數(shù)目多,容量大時,啟 動電流過大,可能會使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡電壓 下降,甚至引起電動機過熱,將危及電動機的安全 以及廠用電網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行,因此,必須進行電動 機自啟動校驗。31. 自啟動的分類及適用對象?答:三類:失壓自啟動; (2空載自啟動; (3 帶負荷自啟動。工作電源一般僅需要考慮失壓自啟 動,而廠備用電源或啟動電源需要考慮失壓自啟 動、空載自啟動及帶負荷自啟動三種情況。32. 如果廠用變壓器的容量小于自啟動電動機總 容量時,應如何解決?答:若不能滿

23、足自啟動條件, 應采用以下措施: 限制參加自啟動的電動機數(shù)量。 機械負載轉(zhuǎn)矩為定值的重要設備的電動機，因它只能在接近額定電壓下啟動，也不應參加 自啟動，可采用低電壓保護和自動重合閘裝置，即 當廠用母線電壓低于臨界值時，把該設備從母線上 斷開，而在母線電壓恢復后又自動投入。 對重要的廠用機械設備，應選用具有較高啟 動轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動機與其配套。 在不得已的情況下，或增大廠用變壓器容 量，或結(jié)合限制短路電流問題一起考慮進適當減小 廠用變壓器的阻抗值。 33. 什么是驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間 tk 以及電 氣設備的開斷計算時間 tbr？ 答： 演算熱穩(wěn)定的短路計算時間 tk 為繼電保護

24、動作時間 tpr 和相應斷路器的全開斷時間 tbr 之和， 而 tbr 是指斷路器分斷脈沖傳送到斷路器操作機構(gòu) 的跳閘線圈時起，到各種觸頭分離后的電弧完全熄 滅位置的時間段。 34.交流電弧熄滅的條件是什么？ 答;電弧的熄滅：復合+擴散游離 交流電弧的熄滅條件：電弧電流過零時，弧隙介質(zhì) 強度恢復速度弧隙電壓上升速度 35.開關(guān)電器中常用的滅弧條件有哪些？ 答：1.利用滅弧介質(zhì) 2.采用特殊金屬材料作 滅弧觸頭 3.利用氣體或油吹動電弧 答：配電裝置按電氣設備裝設地點不同，可分 為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置；按其組裝方式， 可分為裝配式和成套式。 39. 試述最小安全凈距的定義及其分類。 答：最小安全凈距是指在這一距離下，無論在 正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)、外過電壓時，都不使 空氣氣隙被擊穿，對于敞露在空氣中的屋內(nèi)、外配 電裝置中有關(guān)部分之間的最小安全凈距分