發(fā)電廠電氣部分第四版課后習(xí)題答案

第一章能源和發(fā)電

1-1人類所認(rèn)識(shí)的能量晟式有哪些？并說明其特

點(diǎn)°

八答：第一、機(jī)械能。它包括固體一流體的動(dòng)能，勢(shì)

能，彈性能及表面張力能等。其中動(dòng)能和勢(shì)能是大類最

早認(rèn)識(shí)的能量，稱為宏觀機(jī)械能。

第一、熱能。它是有構(gòu)成物體的微觀原子及分子振

動(dòng)與運(yùn)行的動(dòng)能，其宏觀表現(xiàn)為溫度的高低，反映了物體

原子及分子運(yùn)行的強(qiáng)度。

第三、化學(xué)能。它是物質(zhì)結(jié)構(gòu)能的一種，即原子核

外進(jìn)行化學(xué)瓜是放出的能量，利用最普遍的化學(xué)能是燃

燒碳和氫，而這兩種元素是煤、石油、天然氣等燃料中最

主要的可燃元素。

第四二屆留能。它是物質(zhì)以電磁波形式發(fā)射的能

量。如地球表面所接受的太陽能就是輻射能的一種。

第五、核能。這是蘊(yùn)藏在原子核內(nèi)的粒子間相互作

用面釋放的能。釋放巨大核能的核反應(yīng)有兩種，鄧核裂變

應(yīng)和核聚變反應(yīng)。

第六、電能。它是與電子流動(dòng)和積累有關(guān)的一種能

量，通常是電池中的化學(xué)能而來的。或是通過發(fā)電機(jī)將

機(jī)械能轉(zhuǎn)換得到的；反之，電能也可以通過電燈轉(zhuǎn)換為

光能，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，從而顯示出電做功的

本領(lǐng)。

1-2能源分類方法有哪些？電能的特點(diǎn)及其在國(guó)民

經(jīng)濟(jì)中的地位和作用？

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。

電能的特點(diǎn)：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送；方便

轉(zhuǎn)換易于控制；損耗小；效率高；無氣體和噪聲污染。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會(huì)

物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來越廣泛的滲透到人類

生活的每個(gè)層面。電氣化在某種程度上成為現(xiàn)代化

的同義詞。電氣化程度也成為嘴量社會(huì)文明發(fā)展水

平的重要標(biāo)志°

1-3火力藁廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特

點(diǎn)？

八.答：按燃料分：燃煤發(fā)電廠；燃油發(fā)電廠；燃?xì)獍l(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(dòng)機(jī)分：凝所式氣輪機(jī)發(fā)電廠；燃?xì)廨?/p>

機(jī)發(fā)電廠；內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽一燃?xì)廨啓C(jī)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(jī)容量分：小容量發(fā)電廠；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(xué)

能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個(gè)生產(chǎn)過程分三個(gè)系統(tǒng)：燃料

的化學(xué)能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮埽訜徨仩t中的水使之變

為蒸汽,，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)，

沖動(dòng)氣輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱不汽

水系統(tǒng)；由氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把機(jī)

械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。

1-4水力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特

八.答：按集中落差的方式分為：堤壩式水電廠；壩后

式水電廠；河床式水電廠；引水式水電廠；混合式水電

廠。

按徑流調(diào)節(jié)的程度分為：無調(diào)節(jié)水電廠；有調(diào)

節(jié)水電廠；日調(diào)節(jié)水電廠；年調(diào)節(jié)水電廠；多年調(diào)節(jié)水電

廠。

水電廠具有以下特點(diǎn)：可綜合利用水能資

源；發(fā)電成本低，效率高；運(yùn)行靈活；水能可

儲(chǔ)蓄和調(diào)節(jié)；水力發(fā)電不污染環(huán)境；水電廠

建設(shè)投資較大工期長(zhǎng)；水電廠建設(shè)和生產(chǎn)都受

到河流的地形，水量及季節(jié)氣象條件限制，

因此發(fā)電量也受到水文氣象條件的制約，有

豐水期和枯水期之分，因而發(fā)電量不均衡；

由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，農(nóng)業(yè)

生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定和程度破

壞自然的生態(tài)平衡。

5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(shè)

備利用率；可作為發(fā)電成本低的峰荷電源；對(duì)環(huán)境沒有

污染且可美化環(huán)境；抽水蓄能電廠可用于蓄能。

1-6核能發(fā)電廠的電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？答：核電

廠是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，集中了當(dāng)代許多高新技術(shù)。核

電廠的系統(tǒng)由核島和常規(guī)島組成。為了使核電能穩(wěn)

定，經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，以及一旦發(fā)生事故時(shí)能保證反應(yīng)

堆的安全和防止放射性物質(zhì)外泄，核電廠還設(shè)置有各

種輔助系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和設(shè)施。以壓力堆為例，有

以下主要系統(tǒng)：核島的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)；核島的輔

助系統(tǒng)；常規(guī)島的系統(tǒng)。

核電廠運(yùn)行的基本規(guī)則和常規(guī)為電廠一樣，都是

根據(jù)電廠的負(fù)荷需要量來調(diào)節(jié)供給熱量，使得熱功率

與電負(fù)荷平衡。由于核電廠是由反應(yīng)堆供熱，因此核

電廠的運(yùn)行和火電廠相比有以下一些新的特點(diǎn)：1）在

火電廠中，可連續(xù)不斷地向鍋爐供燃料，而壓水堆核

電廠的反應(yīng)堆，卻只能對(duì)反應(yīng)堆堆芯一次裝料，交

定期停堆換料。因此在堆芯換新料后的初期，過剩

反應(yīng)性很大。為了補(bǔ)償過剩反應(yīng)性，除采用控制棒

外，還需要在冷卻劑中加入硼酸，并通過硼濃度變化

來調(diào)節(jié)反應(yīng)堆的反應(yīng)速度。反應(yīng)堆冷卻劑中含有硼酸

后，就給一次回路系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的運(yùn)行和控制帶來

一定的復(fù)雜性。2）反應(yīng)堆的堆芯內(nèi)，核燃料發(fā)生裂變

反應(yīng)放出核能的同時(shí)，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā)丫射

線。由于裂變產(chǎn)物的積累，以及反應(yīng)堆的堆內(nèi)構(gòu)件和

壓力容器等因受中子的車輻照而活化，反應(yīng)堆不管是

在運(yùn)行中或停閉后，都有很強(qiáng)的放射性，這就給電

廠的運(yùn)行和維修帶來了一定困難。3）反應(yīng)堆在停閉

后，運(yùn)行管路中積累起來的裂變碎片和3、丫衰變，

將繼續(xù)使堆芯產(chǎn)生余熱。因此堆停閉后不能立刻停機(jī)

冷卻，還必須把這部分余熱排放出去，否則會(huì)出現(xiàn)燃

料元件因過熱而燒毀的危險(xiǎn)；即使核電廠在長(zhǎng)期停

閉情況下，也必須繼續(xù)除去衰變熱；當(dāng)核電廠發(fā)生

停電，一回路管道破裂等重大事故時(shí)，事故電源、應(yīng)

急堆芯冷卻系統(tǒng)立即自劫投入，做到在任何事故工況

下，保證反應(yīng)堆進(jìn)行冷卻。4）核電廠在運(yùn)行過程中，

會(huì)產(chǎn)生氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)的放射性廢物，對(duì)這些廢物

必須遵守核安全規(guī)定進(jìn)行妥善處理，以確保工作人員

和居民的健康，而為電廠中這一問題不存在。5）與

火電廠相比，核電廠的建設(shè)費(fèi)用高，但燃料所占費(fèi)用

較為便宜一。為了提高核電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，極為重

要的是維持高的發(fā)電設(shè)備利用率，為此，核電廠應(yīng)在

額定功率或盡可能在接過額定功率的工況下帶基本負(fù)

荷連續(xù)運(yùn)行，并盡可能縮短核電廠反應(yīng)堆的停閉時(shí)

間。

第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分

2-1哪些設(shè)備屬于一次設(shè)備？哪些設(shè)備屬于二次設(shè)

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(shè)備，

如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。其中對(duì)一次

設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備稱為

二次設(shè)備。如儀用互感器、測(cè)量表計(jì)，繼電保護(hù)及自動(dòng)

裝置等。其主要功能是起停機(jī)組，調(diào)整負(fù)荷和，切換設(shè)

備和線路，監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2-2簡(jiǎn)述300MW發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)

備功能。

答：1）發(fā)電機(jī)與變壓器的連接采用發(fā)電機(jī)一變壓

器單元接線；

2）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓

器，供給廠用電；

八’3）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過高壓熔斷器接有三

組電壓互感器和一組避雷器；

4）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)，每組裝有電

流互感器4個(gè)；

5）發(fā)電相，中性點(diǎn)接有中性點(diǎn)接地變壓器；

6）高壓廠用變壓器高壓側(cè)，每組裝有電流互

感器4個(gè)。

其主要設(shè)備如下：電抗器：限制短路電流；電

流互感器：用來變換電流的特種變壓器；電壓互感器：

將高壓轉(zhuǎn)換成低壓，供各種設(shè)備和儀表用，高壓熔斷器：

進(jìn)行短路保護(hù)；中性點(diǎn)接地變壓器：用來限制電容電流。

2-3簡(jiǎn)述600MW發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)

備功能。

2-4影響輸電電壓等級(jí)發(fā)展因素有哪些？答：1）

長(zhǎng)距離輸送電能；

2）大容量輸送電能；

3）節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用；

4）電力系統(tǒng)互聯(lián)。

2-5簡(jiǎn)述交流^bokV變電站主接線形式及其特點(diǎn)。

答：目前，我國(guó)500kV變電所的主接線一般采用雙

母線四分段帶專用旁路母線和3/2臺(tái)斷路器兩種接線方

式。其中3/2臺(tái)斷路器接線具有以下特點(diǎn)：任一母線檢

修或故障，均不致停電；任一斷路器檢修也不引起停電；

甚至在兩組母線同時(shí)故障（或一組母線檢修另一組母線故

障）的極端條件下，功率均能繼續(xù)輸送。一串中任何一

臺(tái)斷路器退出或檢修時(shí)，這種運(yùn)行方式稱為不完整串運(yùn)

行，此時(shí)仍不影響任何一個(gè)元件的運(yùn)行。這種接線運(yùn)行

方便，操作簡(jiǎn)單，隔離開關(guān)只在檢修時(shí)作為隔離帶電設(shè)

備用。

2-6并聯(lián)高壓電抗器有哪些作用？抽能并聯(lián)高壓電

抗器與并聯(lián)高壓電抗器有何異同？

2-7簡(jiǎn)述6kV抽能系統(tǒng)的功能及其組成。

2-8簡(jiǎn)述串聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)墓δ芗捌潆姎饨?/p>

緯'戈O2-9簡(jiǎn)述高壓直流輸電的基本原理。

2-10簡(jiǎn)述換流站的電氣接線及主要設(shè)備的功

能。

2-11簡(jiǎn)述高壓直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)各有哪答：優(yōu)

些?

一,占：

八、、

1）線路造價(jià)低，年電能損失?。?/p>

2）不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題；

3）限制短路電流。

4）調(diào)節(jié)快速，運(yùn)行可靠；

5）沒有電容充電電流。

6）節(jié)省線路走廊。

缺點(diǎn)：

1）換流裝置較昂貴；

2）消耗無功功率多；

3）產(chǎn)生諧波影響；

4）缺乏直流開關(guān)；

5）不能用變壓器來改變電壓等級(jí)。

2-12簡(jiǎn)述高壓直流輸電系統(tǒng)的主接線及其運(yùn)行方

式。

第三章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力

3-1研究導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱有何意義？長(zhǎng)期發(fā)

熱和短時(shí)發(fā)熱各有何特點(diǎn)？

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(shè)備的溫度升高。發(fā)熱對(duì)電氣設(shè)備的影響：使絕緣材

料性能降低；使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降；使導(dǎo)體接觸

電阻增加。導(dǎo)體短路時(shí)，雖然持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但短路電流

很大，發(fā)熱量仍然很多。這些熱量在適時(shí)間內(nèi)不容易散

出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。同時(shí)，導(dǎo)體還受到電動(dòng)

力超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱

和電動(dòng)力是電氣設(shè)備運(yùn)行中必須注意的問題。長(zhǎng)期發(fā)熱

是由正常工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱是由故障時(shí)的短路

電流產(chǎn)生的。

3-2為什么要規(guī)定導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱允許溫

度？短時(shí)發(fā)熱允許溫度和長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度是否相同，為

什么？答：導(dǎo)體連接部分和導(dǎo)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(chǎng)，形成渦流和磁

滯損耗；絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生損耗，女口：tg值

的測(cè)量載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長(zhǎng)期發(fā)熱：指正常工作電流引

起的發(fā)熱

短時(shí)發(fā)熱：指短路電流引起的發(fā)

一發(fā)熱對(duì)絕緣的影響

絕緣材料在溫度和電場(chǎng)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(duì)導(dǎo)體接觸部分的影響

溫度過高表面氧化電阻增大丹惡性循環(huán)

三發(fā)熱對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響

溫度達(dá)到某一值退火機(jī)械強(qiáng)度設(shè)備變形如：

Cu

長(zhǎng)期70°c短期300°c

發(fā)熱發(fā)熱

Al

長(zhǎng)期70c短期200°c

發(fā)熱發(fā)熱

3-3導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定的？提

高允許電流應(yīng)采取哪些措施？

答：是根據(jù)導(dǎo)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(dǎo)體的形狀，

在同樣截面積的條件下，圓形導(dǎo)體的表面積較小，而矩形

和槽形的表面積則較大。導(dǎo)體的布置應(yīng)采用散熱效果最最

佳的；。

3?4為什么要計(jì)算導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱最高溫

度？如何計(jì)算？一

答：載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的在于確定短路

時(shí)導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)超過所規(guī)定導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱允許溫

度。當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)，則認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)，是具有熱

穩(wěn)定性的。

計(jì)算方法如下：

1）有已知的導(dǎo)體初始溫度Bw；從相應(yīng)的導(dǎo)體材料

的曲線上查出Aw；

2）將力和Q值代入式：l/S2Q=Ah-Aw求出A;

3）由/再?gòu)那€上查得Bh值，

3-5等值時(shí)間的意義是什么等值時(shí)間法適用于什么

情況？

答：等值時(shí)間法由于計(jì)算簡(jiǎn)單，并有一定精度，目

前仍得到廣泛應(yīng)用。但是曲線所示是根據(jù)容量為500MV

以下的發(fā)電機(jī)，按短路電流周期分量衰減曲線的平均值制

作的，用于更大容量的發(fā)電機(jī)，勢(shì)必產(chǎn)生誤差。這時(shí)，

最好采用其它方法。

3-6用實(shí)用計(jì)算法和等值時(shí)間法計(jì)算短路電流周期

分量執(zhí)效應(yīng)，各有何特占?

選：用實(shí)用計(jì)算樂市的電流是短路穩(wěn)態(tài)電流,而等

值時(shí)間法計(jì)算的電流是次暫態(tài)電流。

3-7電動(dòng)力對(duì)導(dǎo)體和電氣設(shè)備的運(yùn)行有何影響？

答：電氣設(shè)備在正常狀態(tài)下，由于流過導(dǎo)體的工作

電流相對(duì)較小，相應(yīng)的電動(dòng)力較小，因而不易為人們所

察覺。而在短路時(shí)，特別是短路沖擊電流流過時(shí)，電

動(dòng)力可達(dá)到很大的數(shù)值，當(dāng)載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的機(jī)械

強(qiáng)度不夠時(shí)，將會(huì)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(dòng)力的大小和特

征，以便選用適當(dāng)強(qiáng)度的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證足夠的

動(dòng)穩(wěn)定性。必要時(shí)也可采用限制短路電流的措施。

3-8三相平行導(dǎo)體發(fā)生三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)

在哪一相上，試加以解釋。

答：三相平等導(dǎo)體發(fā)生三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)

在中間相B相上，因?yàn)槿喽搪窌r(shí)，B相沖擊電流最大。

3?9導(dǎo)體的劫態(tài)應(yīng)力系數(shù)的含義是什么，在

什么情況下，才考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力？

答：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)P為動(dòng)態(tài)應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力的比

值，導(dǎo)體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力，對(duì)

于動(dòng)態(tài)應(yīng)力的考慮，一般是采用修E靜態(tài)計(jì)算法，即在

最大電動(dòng)力Fmax上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系統(tǒng)數(shù)口，以求得實(shí)際

動(dòng)態(tài)過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力的最大值。

3-10大電流母線為什么常采用分相封閉母線？分相

封閉母線的外殼有何作用？

答：大電流母線采用分相封閉母線是由于：

1）運(yùn)行可靠性高，因母線置于外殼內(nèi)，能防止相間

短路，且外殼多點(diǎn)接地，可保障人體接人體接觸時(shí)的安

全。2）短路時(shí)母線相間電動(dòng)力大大降低，由于外殼渦流

的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場(chǎng)減弱，對(duì)減小短路時(shí)的電動(dòng)

力有明顯的效果；3）殼外磁場(chǎng)也因外殼電流的屏蔽作用

而減弱，可較好改善母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱；4）安裝的

維護(hù)工作量小。

3-11怎樣才能減少大電流母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱？

答：減小大電流母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱的措施：

1）加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體間的距離，使布磁場(chǎng)強(qiáng)度減

弱，因而可降低渦流和磁滯損耗；

2）斷開鋼構(gòu)回路，并加裝絕緣墊，消除環(huán)流；

3）采用電磁屏蔽；

4）采用分相封閉母線。

3-12設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬kW發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)

工作電流lmax=6791A最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=5200h，

三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a二，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)

間tk=，短路電流1=，?tk/2=,Itk=,周圍環(huán)境溫度

+35℃。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)線。

第四章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力

3-1研究導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱有何意義？長(zhǎng)期發(fā)

熱和短時(shí)發(fā)熱各有何特點(diǎn)？

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(shè)備的溫度升高。發(fā)熱對(duì)電氣設(shè)備的影響：使絕緣材

料性能降低；使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降；使導(dǎo)體接觸

電阻增加。導(dǎo)體短路時(shí)，雖然持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，但短路電流

很大，發(fā)熱量仍然很多。這些熱量在適時(shí)間內(nèi)不容易散

出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。同時(shí)，導(dǎo)體還受到電動(dòng)

力超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱

和電動(dòng)力是電氣設(shè)備運(yùn)行中必須注意的問題。長(zhǎng)期發(fā)熱

是由正常工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱是由故障時(shí)的短路

電流產(chǎn)生的。

3-2為什么要規(guī)定導(dǎo)體和電氣設(shè)備的發(fā)熱允許溫

度？短時(shí)發(fā)熱允許溫度和長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度是否相同，為

什么？答：導(dǎo)體連接部分和導(dǎo)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(chǎng)，形成渦流和磁

滯損耗；絕緣材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生損耗，女如：tg值

的測(cè)量載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長(zhǎng)期發(fā)熱：指正常工作電流引

起的發(fā)熱

短時(shí)發(fā)熱：指短路電流引起的發(fā)

一發(fā)熱對(duì)絕緣的影響

絕緣材料在溫度和電場(chǎng)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(duì)導(dǎo)體接觸部分的影響

溫度過高表面氧化電阻增大山惡性循環(huán)

三發(fā)熱對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響

溫度達(dá)到某一值退火機(jī)械強(qiáng)度設(shè)備變形如：

3-3導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定的？提

Cu

長(zhǎng)期70°c短期300°c

發(fā)熱發(fā)熱

Al

長(zhǎng)期70c短期200°c

發(fā)熱發(fā)熱

高允許電流應(yīng)采取哪些措施？

答：是根據(jù)導(dǎo)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(dǎo)體的形狀，

在同樣截面積的條件下，圓形導(dǎo)體的表面積較小，而矩形

和槽形的表面積則較大。導(dǎo)體的布置應(yīng)采用散熱效果最最

佳百勺*式。

3-4為什么要計(jì)算導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱最高溫度？如何計(jì)

算？

答：載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的在于確定短路

時(shí)導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)超過所規(guī)定導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱允許溫

度。當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)，則認(rèn)為導(dǎo)體在短路時(shí)，是具有熱

穩(wěn)定性的。

計(jì)算方法如下：

1）有已知的導(dǎo)體初始溫度Bw；從相應(yīng)的導(dǎo)體材料

的曲線上查出Aw；

2）將Aw和Q值代入式：l/S2Q=Ah?Aw求出A;

3）由/再?gòu)那€上查得Bh值。

3-5等值時(shí)間的意義是什么等值時(shí)間法適用

于什么情況？

答：等值時(shí)間法由于計(jì)算簡(jiǎn)單，并有一定精度，目

前仍得到廣泛應(yīng)用。但是曲線所示是根據(jù)容量為500MV

以下的發(fā)電機(jī)，按短路電流周期分量衰減曲線的平均值制

作的，用于更大容量的發(fā)電機(jī)，勢(shì)必產(chǎn)生誤差。這時(shí)，

最好采用苴它方法O

3-6,由實(shí)向計(jì)算法和等值時(shí)間法計(jì)算短路電流周期

分量執(zhí)效應(yīng)，各有何特占？

“答：用實(shí)用計(jì)算■串的電流是短路穩(wěn)態(tài)電流,而等

值時(shí)間法計(jì)算的電流是次暫態(tài)電流。

3-7電動(dòng)力對(duì)導(dǎo)體和電氣設(shè)備的運(yùn)行有何影響？

答：電氣設(shè)備在正常狀態(tài)下，由于流過導(dǎo)體的工作

電流相對(duì)較小，相應(yīng)的電動(dòng)力較小，因而不易為人們所

察覺。而在短路時(shí)，特別是短路沖擊電流流過時(shí)，電

動(dòng)力可達(dá)到很大的數(shù)值，當(dāng)載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的機(jī)械

強(qiáng)度不夠時(shí)，將會(huì)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(dòng)力的大小和特

征，以便選用適當(dāng)強(qiáng)度的導(dǎo)體和電氣設(shè)備，保證足夠的

動(dòng)穩(wěn)定性。必要時(shí)也可采用限制短路電流的措施。

3-8三相平行導(dǎo)體發(fā)生三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)

在哪一相上，試加以解釋。

答：三相平等導(dǎo)體發(fā)生三相短路時(shí)最大電動(dòng)力出現(xiàn)

在中間相B相上，因?yàn)槎喽搪窌r(shí)，B相沖擊電流最

大。

3-9導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)的含義是什么，在什么情

況下，才考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力？

答：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)口為動(dòng)態(tài)應(yīng)力與靜態(tài)應(yīng)力的比

值，導(dǎo)體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力，對(duì)

于動(dòng)態(tài)應(yīng)力的考慮，一般是采用修正靜態(tài)計(jì)算法，即在

最大電動(dòng)力Fmax上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系統(tǒng)數(shù)口，以求得實(shí)際

動(dòng)態(tài)過程中的動(dòng)態(tài)應(yīng)力的最大值。

3-10大電流母線為什么常采用分相封閉母線？分相

封閉母線的外殼有何作用？

答：大電流母線采用分相封閉母線是由于：

1）運(yùn)行可靠性高，因母線置于外殼內(nèi)，能防止相

間短路，且外殼多點(diǎn)接地，可保障人體接人體接觸時(shí)的

安全。2）短路時(shí)母線相間電動(dòng)力大大降低，由于外殼渦

流的屏蔽作用，使殼內(nèi)的磁場(chǎng)減弱，對(duì)減小短路時(shí)的電

動(dòng)力有明顯的效果；3）殼外磁場(chǎng)乜因外殼電流的屏蔽作

用而減弱，可較好改善母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱；4）安裝

的維護(hù)工作量小。

3-11怎樣才能減少大電流母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱？

答：減小大電流母線附近的鋼構(gòu)發(fā)熱的措施：

1）加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體間的距離，使布磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，

因而可降低渦流和磁滯損耗：

2）斷開鋼構(gòu)回路，并加裝絕緣墊，消除環(huán)流；

3）采用電磁屏蔽；

4）采用分相封閉母線

3?12設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬kW發(fā)電機(jī)回路最大持

續(xù)工作電流lmax=6791A最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=

5200h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離發(fā)電機(jī)出線套短，

路時(shí)間tk=，短路電流Hk=Jtk=，周圍環(huán)境溫度，|叼2

+35℃tR試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)線

第五章廠用電

5-1什么叫廠用電和廠用電率？答：發(fā)電機(jī)在啟

動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)、停止，檢修過程中，有大量電動(dòng)機(jī)手動(dòng)機(jī)械

設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備和輸煤，碎煤，除塵及

水處理的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)及全廠的運(yùn)行，操作，實(shí)

驗(yàn)，檢修，照明用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)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。

5-2廠用電的作用和意義是什么？

答：發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停機(jī)，檢修過程中，有

大量電動(dòng)機(jī)手動(dòng)機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備和

輸煤，碎煤，除塵及水處理等的正常運(yùn)行。降低廠用電率

可以降低電能成本，同時(shí)也相應(yīng)地增大了對(duì)電力系統(tǒng)的

供電量。

八5二3廠用電負(fù)荷分為哪幾類？為什么要進(jìn)行分類？

答：廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)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

四類：

⑴I類廠用負(fù)荷：凡是屬于短時(shí)停電會(huì)造成主輔設(shè)

備損壞，危及人身安全，主機(jī)停用及影響大量出力的廠

用設(shè)備；

（2）‘II類廠用負(fù)荷：允許短時(shí)斷電…詼復(fù)供電后，

不致造成生產(chǎn)紊亂的常用設(shè)備；

⑶III類廠用負(fù)荷：較長(zhǎng)時(shí)間停電，不會(huì)直接影響

生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)不方便的廠用負(fù)荷；

⑷事故保安負(fù)荷

⑸交流不間斷供電負(fù)荷

5-4對(duì)廠用電接線有哪些基本要求？答：對(duì)于廠用

電接線的要求主要有：1）各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)是獨(dú)

立的；

2）全廠新公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母

級(jí)；

'3）充分考慮發(fā)電廠正常，事故，檢修啟動(dòng)等運(yùn)行方

式下的供電要求，盡可能的使切換操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)電源能

在短時(shí)間內(nèi)投入；

4）充分考慮電廠分期建設(shè)，連續(xù)施工過程中廠用電

系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別是要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影

響，要便于過渡，盡量減少改變和更換裝置。

°5）200MW及以上的機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交

流事故保安電源。

5-5廠用電接線的設(shè)計(jì)原則是什么？對(duì)廠用電壓等

級(jí)的確定和廠用電源引接的依據(jù)是什么？答：廠用電的設(shè)

計(jì)原則主要是：

⑴廠用電接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，

使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)行。

⑵接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)

行方式的要求。

⑶廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由

本機(jī)組供電。

''（4）八設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并

積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可

行性和先進(jìn)性。

⑸在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等

級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引接和廠用電接線

形式等問題進(jìn)行分析和論證。

廠用電的電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)的額定電壓，廠用

電動(dòng)機(jī)的電壓和廠用電，供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定的。

5-6在大容量發(fā)電廠中，要設(shè)啟動(dòng)電源和事故保安

電源，如何實(shí)現(xiàn)9

八答：?jiǎn)⒔痣娫吹脑O(shè)計(jì)：1）從發(fā)電機(jī)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(luò)變壓器的低壓繞組引接，但應(yīng)保證

在機(jī)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(jí)電

壓的母線引接。

4）當(dāng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理時(shí)，可由外部電網(wǎng)引接專用線

路，經(jīng)過變壓器取得獨(dú)立的備用電源或啟動(dòng)電源。

事故保安電源必須是一種獨(dú)立而又十分可靠的電

源，通常采用快速自動(dòng)程序啟動(dòng)的柴油發(fā)電機(jī)組，蓄電池

以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫?。?duì)300MV及以

上機(jī)組還就由附近llOkV及以上的變壓器工發(fā)電廠引入獨(dú)

立可靠的專用線路作為事故備用保安電源。

5-7火電廠廠用電接線為什么要按鍋爐分段？為提

高廠用電系統(tǒng)供電可靠性，通常都采用那些措施？

答：為了保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠安全滿

發(fā)，并滿足運(yùn)行安全可靠靈活方便。所以采用按爐分段

原則。為提高廠用電工作的可靠性，高壓廠用變壓器和

啟動(dòng)備用變壓器采用帶負(fù)荷高壓變壓器，以保證廠用電安

全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

5-8發(fā)電廠和變電站的自用電在接線上有何區(qū)別？

答：發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)一般采用單母線分段接線形

式，并多以成套配電裝置接受和分配電能。廠用電源由

相應(yīng)的高壓廠用母線供電。而變電站的站用電源引接方

式主要有：1）由變電站內(nèi)主變壓器第三繞組引接，站

用變壓器高壓側(cè)要選用較大斷流容量的開父設(shè)備，否則要

加限流電抗器。2）當(dāng)站

內(nèi)有較低母線時(shí)，一般由這類電壓母線上引接兩個(gè)站用

電源。這種站用電源引接方式經(jīng)濟(jì)性好和可靠性高的特

點(diǎn)；3）500kV變電站的外接電源多由附近的發(fā)電廠或變

電站的低壓母線引接。

5-9何謂廠用電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)？為什么要進(jìn)行電動(dòng)

機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)？如果廠用變壓器的容量小于自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)

總?cè)萘繒r(shí)，應(yīng)如何解決？

答：廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)突然斷開電源或

廠用電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)下降，甚至?xí)Ｖ惯\(yùn)

行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰行。若電動(dòng)機(jī)失去電壓

后，不與電源斷開，在很短時(shí)間內(nèi)，廠用電源恢復(fù)或通過

自動(dòng)切換裝置將備用電源投入，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)惰行還未結(jié)

束，又自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行，這一過程稱為電

動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)。分為：⑴失壓自啟動(dòng)；⑵空載自啟動(dòng)；（3）

帶負(fù)荷自啟

動(dòng)。若參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)目多，容量大時(shí)，啟動(dòng)電流

過大，可能會(huì)使廠用母線及廠用電網(wǎng)絡(luò)電壓下降，甚至引

起電動(dòng)機(jī)過熱，將危及電動(dòng)機(jī)的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)

定運(yùn)行，因此，必須進(jìn)行電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)校驗(yàn)。若不能滿足

三啟動(dòng)條件，應(yīng)采用以下措施：

⑴限制參加自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)數(shù)量。⑵機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩

為定值的重要設(shè)備的電動(dòng)機(jī)，因它只能在接近額定電壓下

言動(dòng)，也不應(yīng)參加自啟動(dòng)，可采用低電壓保護(hù)和自動(dòng)重合

閘裝置，即當(dāng)廠用母線電壓低于臨界值時(shí)，把該設(shè)備從

母線上斷開，而在母線電壓恢復(fù)后又自動(dòng)投入。

⑶對(duì)重要的廠用機(jī)械設(shè)備，應(yīng)選用具有較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)

矩和允許過載倍數(shù)較大的電動(dòng)機(jī)與其配套。

⑷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(jìn)適當(dāng)減小廠用變壓器的

阻抗值。

5-10已知某火電廠廠用6kV備用變壓器容量為，

5(%)=8，要求同時(shí)自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量為H400kW電動(dòng)

機(jī)啟動(dòng)平均電流倍數(shù)為5,cos?=,n=。試校驗(yàn)該備用

變壓器容量能否滿足自啟動(dòng)要求。

解：

5-11廠用母線失電的影響和應(yīng)采取的措施？答：廠

用母線的工作廠用電源由于某種故障而被切除，即母線的

進(jìn)線斷路器跳閘后，由于連接在母線上運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的定

子電流和轉(zhuǎn)子電流都不會(huì)立即變?yōu)榱?，電?dòng)機(jī)定子繞組將

產(chǎn)生變頻電壓，即母線存在殘壓。殘壓的大小和頻率都隨

時(shí)間而降低。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降的快慢主要決定于負(fù)荷和機(jī)

械時(shí)間常數(shù)，一般經(jīng)后轉(zhuǎn)速約降至額定轉(zhuǎn)速。若在此時(shí)

間內(nèi)投入備用電源，一般情況下，電動(dòng)機(jī)能迅速恢復(fù)到正

常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。一般用電源的快捷切換，要求工作廠用

電源切除后，在廠用母線殘壓于備用電源電壓之間的相

角差未達(dá)到第一次反相之前合上備用電源，可保證備用

電源合上時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降尚少，且沖擊電流亦小。

5-12廠用電源的各種切換方式及其優(yōu)缺點(diǎn)？答：廠

用電源的切換，除按操作控制分為手動(dòng)與自動(dòng)外，還可

諼廠用系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，斷路器動(dòng)作順序，廠用電源切

換的速度等進(jìn)行區(qū)分。按廠用電系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)廠用

電源的切換分為正常切換和事故切換。按斷路器的運(yùn)行順

序廠用電源的切換分為并聯(lián)切換、斷電切換和同時(shí)切

換。按廠用電源的切換速度廠用電源的切換分為快速切

換和慢速切換c

第六章導(dǎo)體和電氣設(shè)備的原理與選擇

6-1什么是驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk以及電氣

設(shè)備的開斷計(jì)算時(shí)間tbr?答：演算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)

間tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)

間之和，而tbr是指斷路器分?jǐn)嗝}沖傳送到斷路器操

作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各種觸頭分離后的電弧完全

熄滅位置的時(shí)間段。

6-2開關(guān)電器中電弧產(chǎn)生與熄滅過程與那些因素有

吳？

答：電弧是導(dǎo)電的，電弧之所以能形成導(dǎo)電通道，

是因?yàn)殡娀≈谐霈F(xiàn)了大量的自由電子的緣故。電弧形成

過程：⑴電極發(fā)射大量自由電子：熱電子+強(qiáng)電場(chǎng)發(fā)射；

⑵弧柱區(qū)的氣體游離，產(chǎn)生大量的電子和離子：碰撞游離

+熱游離。電弧的熄滅關(guān)鍵是去游離的作用，去游離方式

有2種：復(fù)合：正負(fù)離子相互吸引，彼此中和；擴(kuò)散：弧

柱中的帶電質(zhì)點(diǎn)由于熱運(yùn)行逸出弧柱外。開關(guān)電器中電

弧產(chǎn)生與熄滅過程與以下因素有關(guān)：⑴電弧溫度；⑵電

場(chǎng)強(qiáng)度；⑶氣體介質(zhì)的壓力；⑷介質(zhì)特性；⑸電極材料。

6-3開關(guān)電器中常用的滅弧方法有那些？答：有以

下幾種滅弧方式：

1）利用滅弧介質(zhì)，如采用SF6氣體；2）采用特殊

金屬材料作滅弧觸頭；3）利用氣體或油吹動(dòng)電弧，吹弧

使帶電離子擴(kuò)散和強(qiáng)烈地冷卻面復(fù)合；

4）采用多段口熄??；5）提高斷路器觸義的分離速度，

迅速拉長(zhǎng)電弧，可使弧隙的電場(chǎng)強(qiáng)度驟降，同時(shí)使電弧的

表面突然增大，有利于電弧的冷卻和帶電質(zhì)點(diǎn)向周圍介

質(zhì)中擴(kuò)散和離子復(fù)合。

6-4什么叫介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程？什么叫電壓恢復(fù)過

程？它與那些因素有關(guān)?

答：弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)過程是指電弧電流過零時(shí)電

弧熄滅，而弧隙的絕緣能力要經(jīng)過一定的時(shí)間恢復(fù)到絕緣

的正常狀態(tài)的過程為弧隙介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過程。

弧隙介質(zhì)強(qiáng)度主要由斷路器滅弧裝置的結(jié)構(gòu)和滅弧

介質(zhì)的性質(zhì)所決定，隨斷路器形式而異。

弧隙電壓恢復(fù)過程是指電弧電流自然過零后，電源

施加于弧隙的電壓，將從不大的電弧熄滅電壓逐漸增

長(zhǎng)，一直恢復(fù)到電源電壓的過程，這一過程中的弧隙電

壓稱為恢復(fù)電壓。電壓恢復(fù)過程主要取決于系統(tǒng)電路的

參數(shù)，即線路參數(shù)、負(fù)荷性質(zhì)等，可能是周期性的或非周

期性的變化過程。

6-5電流互感器常用的二次接線中，為什么不將三

角形接線用于測(cè)量表計(jì)？

答：計(jì)量用電流互感器接線方式的選擇，與電網(wǎng)中

性點(diǎn)的接地方式有關(guān)，當(dāng)為非有效接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用兩

相電流互感器，當(dāng)為有效接地系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用三相電流

互感器，一般地，作為計(jì)費(fèi)用的電能計(jì)量裝置的電流互

感器應(yīng)接成分相接線（即采用二相四線或三相六線的接

線方式），作為非計(jì)費(fèi)用的電能計(jì)量裝置的電流互感器

可采用二相三線或三相的接線方式，

6-6為提高電流互感器容量，能否采用同型號(hào)的兩

個(gè)互感器在二次側(cè)串聯(lián)或并聯(lián)使用？

答：可以將電流互感器串聯(lián)使用，提高二次側(cè)的容

量，但是要求兩個(gè)電流互感器型號(hào)相同。因?yàn)殡娏骰ジ?/p>

器的變比是一次電流與二次電流之比。兩個(gè)二次繞組串

聯(lián)后，二次電路內(nèi)的額定電流不變，一次電路內(nèi)的額定電

流也沒有變，故其變比也保持不變。二次繞組串聯(lián)后，

因匝數(shù)增加一倍，感應(yīng)電勢(shì)也增加一倍，互感器的容量

增加了一倍。也即每一個(gè)二次繞只承擔(dān)二次負(fù)荷的一

半，從而誤差也就減小，容易滿足準(zhǔn)確度的要求。在工

程實(shí)際中若要擴(kuò)大電流互感器的容量，可采用二次繞組

串聯(lián)的接線方式。

不能將電流互感器并聯(lián)使用。

6-7電壓互感器一次繞組及二次繞組的接地各有何

作用？接地方式有何差異？

答：電壓互感器一次繞組直接與電力系統(tǒng)高壓連

按，如果在運(yùn)行中電壓互感器的絕緣損壞，高電壓就會(huì)

竄入二次回路，將危及設(shè)備和人身的安全。所以電壓互感

器二次繞組要有一端牢固接地。

6-8電流互感器的誤差與那些因素有關(guān)？答：電流

互感器的電流誤差fi及相位差3i決定于互感器鐵心及

二次繞組的結(jié)構(gòu)，同時(shí)又與互感器運(yùn)行狀態(tài)（二次負(fù)荷

Z2L及運(yùn)行鐵心的磁導(dǎo)率口值）有關(guān)。

6-9運(yùn)行中為什么不允許電流互感器二次回路開

路？

答：需要強(qiáng)調(diào)的是電流互感器在運(yùn)行時(shí)，二次繞組

嚴(yán)禁開路。二次繞組開路時(shí)，電流互感器由正常工作狀

態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)，12=0，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)由正常為數(shù)甚小的

10N1驟增為鐵心中的磁通波形呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和和平頂

波，因此，二次繞組將在磁能過零時(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生很高的

尖頂電動(dòng)勢(shì)，其值可達(dá)數(shù)千伏甚至上萬伏（與Ki及l(fā)i

大小有關(guān)），危及工作人員的安全和儀表、繼電器的絕

緣。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度劇增，會(huì)引起鐵心和繞組過熱。此

外，在鐵心中還會(huì)產(chǎn)生剩磁，使互感器準(zhǔn)確級(jí)下降。

6-10三相三柱式電壓互感器為什么不能測(cè)量相對(duì)地

電壓？

答：為了監(jiān)視系統(tǒng)各相對(duì)地絕緣情況，就必須測(cè)量

各相的對(duì)地電壓，并且應(yīng)使互感器一次側(cè)中性點(diǎn)接地，

但是，由于普通三相三柱式電壓互感器一般為Y，yn型

接線，它不允許一次側(cè)中性點(diǎn)接地，故無法測(cè)量對(duì)地電

壓-假使這種裝置接在小電流接地系統(tǒng)中，互感器接成

YN,yn型,既把電壓互感器中性點(diǎn)接地,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單

相接地時(shí)，將有零序磁通在鐵芯中出現(xiàn)-由于鐵芯是三

相三柱的，同方向的零序磁通不能在鐵芯內(nèi)形成閉和回

路，只能通過空氣或油閉合，使磁阻變得很大，因而

零序電流將增加很多，這可能使互感器的線圈過熱而被燒

毀-所以，普通三相三柱式電壓互感器不能作絕緣監(jiān)視

用，而作絕緣監(jiān)視用的電壓互感器只能是三相五柱式電壓

互感器（JSJW）或三臺(tái)單相互感器接成YN,yn型接線-

6-11運(yùn)行中為什么不允許電壓互感器二次回路短

路？

.答：當(dāng)電壓互感器二次側(cè)發(fā)電短路時(shí)，由于回路中

電阻R和剩余的電抗XL?XC均很小，短路電流可達(dá)到額定

電流的幾十倍，此電流將產(chǎn)生很高的共振過電壓，為此

在LL上關(guān)聯(lián)放電間隙EE用以保護(hù)。此外由于電容式電壓

互感器系由電容（C1C2）和非線性電抗所構(gòu)成，當(dāng)受到

二次側(cè)短路或斷開等沖擊時(shí)，由于非線性電抗的飽和，

可能激發(fā)產(chǎn)生某次諧波鐵磁諧振過電壓，為了擬制諧振

的產(chǎn)生，常在互感器二次側(cè)接入D。

6-12在發(fā)電廠中，電壓互感器的配置原則有

那些？

答：1）母線；2）線路；3）發(fā)電機(jī)；4）變壓器

6-13如圖6-14所示接線,設(shè)25MV發(fā)電機(jī)（UN=,1

匚仃18A），回路裝有儀表：電流表3只，有功功率

表、無功功率表、有功電能表、無功電能表、電壓表及

頻率表各1只，互感器距控制室的距離為60m試選擇該

回路中供測(cè)量表計(jì)用的電流互感器4及電壓互感器13。

解：

6?14選擇10kV配電裝置的出線斷路器及出線電抗

器。設(shè)系統(tǒng)容量為150MVA歸算至10kV母線上的電源短

路總電抗X?*藝=（基準(zhǔn)容量Sd=100MVA,出線最大負(fù)荷為

560A出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tPr=IS。

解：假設(shè)選擇斷路器為SN10J0II如「二16kA,全分

閘時(shí)間tbr=,

基準(zhǔn)容量Sd=100MVAL=

XL（%）4x**）山也100%（匹0.14）60010500100%2.33%

tNbrIdUsi16550010000

選擇4%的電抗NKL?10?600?4，參數(shù)如下：

XL（%）4%ies38.28kAI：t342（kA）2s計(jì)算如下：

3）電壓損失和殘壓校驗(yàn)：

：

電抗標(biāo)么值X-LXL（%）址0.045500100000349

INUI60010500

x-x-X-L0.140.3490.489

短路計(jì)算時(shí)間：MPateio.n.is，查短路電流計(jì)算曲線并換

算成短路電流有名值，

I"12.1kA,I0,559.9kA,li.i9.35kA。

電壓損失和殘壓分別為:

U(%)XL(%)應(yīng)sin0.04對(duì)0.62.24%5%

IN600

Ure(%)xL(%)I"0.04年80.7%60%~70%

IN0.6

4)動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。

22222

c「一z_tk41.130.42(kA)2s342(kA)2s

Qk1212

ishL/k21"2.5512.130.86(kA)38.28(kA)

可見，電壓損失、殘壓、動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足要求。

6?15按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的導(dǎo)體，為何還必須按長(zhǎng)

期發(fā)熱允許電流進(jìn)行校驗(yàn)？配電裝置的匯流母線，為何

不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面？答：略

6?16設(shè)發(fā)電機(jī)容量為25MWV最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)

Tmax=6000h,三相導(dǎo)體水平布置，相間距離a二，發(fā)電機(jī)

出線上短路時(shí)間tk二，短路電流=,皿2=,%=。周圍環(huán)境

溫度+40OC。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。

解：

1)?按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。

1105Pn

maxr05251031804(a)

3UNCOS、310.50.8

查圖6-17曲線2,得:J0.68A/mmz,貝,立立型?2653(mm3

J0.68

選擇100x10mm勺三條矩形導(dǎo)體水平布置，允許電流丘

3284A集膚效應(yīng)K17截面積為3000mid

當(dāng)環(huán)境溫度為40c時(shí):

2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度:

Imax18042

o(aio)護(hù)40(7040)254C

lalo1681

查表6.9,得熱穩(wěn)定系數(shù)發(fā)C93，則滿足短路時(shí)

熱的最小導(dǎo)體截面為：

產(chǎn),2221919.220226.47(kA)2s

1212

發(fā)電機(jī)出口短路待會(huì)，非周期分量等值時(shí)間T

222

QnpTI"0.227.2148.0(kA)s

2

QKQPQnp26.47148.0174.47(kA)s

SQkKf

min"4471O617185(mm2)3000\)

C93

滿足熱穩(wěn)定要求。

3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得:

mhbwO.10.0127002.7kg/m

0010.16

0.8310(m)

12

NtEJ3.56-710100.83106L21m

522(Hz)155Hz

I2.7

可不計(jì)母線共振影響。取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，

沖擊系數(shù)K0.9，則

ish1.921"2.6927.273.17(kA)

母線相間應(yīng)力計(jì)算如下:

ish/a1.73107731702/0.352646(N/m)

fPh1.7310

W磴0.50.010.125010(m3)

2

fphl2264612

Ph5.292—(Pa)

10W1050106

母線同相條間作用應(yīng)力計(jì)算如下：

bh1O門104bb300,273

01bh0.091,bh110

inn?*in-inn?

K120.45,KI。0.6貝[]:

fb臨(界跨距0乙f每根西條鋁導(dǎo)體1091悔Q品舔間襯年最大

跨距Lbmax分別為:

Lcrb4h/fb11970.0140.1/44970.822(m)

6

)/fb0.01.20.1(705.2)10/44970.54(m)

Hxnaxb2h（

alph

所選襯墊跨距應(yīng)小于L"及Lbmax。

6-17選擇100MW發(fā)電機(jī)和變壓器之間母線橋的導(dǎo)

體。已知發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流—

6791A,Tmax=5200h,連接母線三相水平布置，相間距離

a二，最高溫度+35。*母線短路電流

36kA短路熱效應(yīng)Q=（kAy?s。

解：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。

Imax6791A,Tmax5200h

查圖6-17曲線2，得:J0.78A/rmM,則：

Smaximax67912

業(yè)8706(mm2)

J0.78

選擇h225mm,b105mm,C12.5mm,r16mm的雙槽形導(dǎo)體

水平布置，導(dǎo)體截面積9760ml2允許電流'a.c…

25

集膚效應(yīng)系數(shù)K.1.285。當(dāng)環(huán)境溫度為35c時(shí)：

'a135cKIai25C;0—*3;101500.89101508951(A)(Imax6791A)

2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度：

2

Imax6797

一吃35(7035)||55C

查表6-9，得熱穩(wěn)定系數(shù)C93，則滿足短路時(shí)

發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為：

已知:Qk421.1(kA)2s

SminQjw----------￡一1285250(mm2)9760(mm2)

93

滿足熱穩(wěn)定要求。

3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。導(dǎo)體自振頻率由以下求得：

取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)K1.9，則

M

ish1.9212.693696.84(kA)

母線相間應(yīng)力計(jì)算如下：

271821

b2(0.5isb)2107C5108if<5108968402/0.2252084(N/m)

hh

WWY66.5106(m3)

208412

b12Wv4,16A1266,510§66

2.61210(Pa)(al6910Pa)

第七章配電裝置

7-1對(duì)配電裝置的基本要求是什么？

答：對(duì)配電裝置的基本要求是：1）保證運(yùn)行可

靠；2）便于操作、巡視和檢修；3）保證工作人員的安

全；4）力求提高經(jīng)濟(jì)性；5）具有擴(kuò)建的可

7-2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(shí)，都不使空氣氣隙被擊穿，對(duì)

于敞露在空氣中的屋內(nèi)