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发电厂电气部分习题解答第三章 计算题v3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许 温度和长期发热允许是否相同，为什么？v答：（1）电流通过导体时，存在电阻损耗、涡流和磁滞损耗、绝缘介质损耗，会产生发热，造成以下影响：使得绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化；温度过高导体材料表面氧化电阻增大电阻损耗 增加温度升高（恶性循环）2第三章 计算题温度达到某一值退火机械强度下降设备变形 要规定导体和电气设备的发热允许温度。（2）v载流导体长期发热：指正常工作电流引起的发热；载流导体长期发热：指短路电流引起的发热长期发热允许温度长期发热允许温度短时发热允许温度短时发热允许温度铜70300铝702003第三章 计算题v3-3 导体长期允许电流是根据什么确定的？提高长期允许电流应采取哪些措施？v答：v（1）导体长期发热允许电流是根据导体的稳定温升确定的。导体长期发热允许电流4第三章 计算题v（2）提高允许电流应采取的措施：宜采用电阻率小的材料，如铜、铝、铝合金等在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形、槽形的表面积则较大应采取散热效果最佳的方式布置，而矩形截面导体竖放的散热效果比平放的要好5第三章 计算题v3-4 屋内配电装置中，安装有 的矩形 的矩形铝导体，导体正常运行温度为 ，周围空气温度为 。试计算该导体的载流量？v解：（1）求交流电阻6第三章 计算题v直流电阻7第三章 计算题（1）求对流散热量对流散热面积对流散热系数8第三章 计算题（1）求对流散热量对流散热量（2）求辐射散热量9（3）求载流量第三章 计算题10第三章 计算题v3-7 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。v答：三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上。11第三章 计算题v3-8 导体的动态应力系数的含义是什么？在什么情况下才考虑动态应力？v答：导体为一弹性系统，当受到一次外力作用时，就按一定频率在其平衡位置上下运动，形成固有振动；导体受到电动力的持续作用而发生振动，便形成强迫振动；若导体的固有频率接近强迫振动频率时，会出现共振现象，使导体及其构架损坏，为避免共振现象出现，需进行动态应力修正。12第三章 计算题v3-8 导体的动态应力系数的含义是什么？在什么情况下才考虑动态应力？v答：动态应力系数 为动态应力与静态应力的比值，即在最大电动力 基础上乘以动态应力系数 ，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。13第三章 计算题v3-9 设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流 ，最大负荷利用小时数 ，三相导体水平布置，相间距离 ，发电机出线上短路时间 ，短路电流 ，周围环境温度 。试选择发电机引出导线。14第三章 计算题v解：（1）按长期发热允许电流选择导体截面 ，并求长期发热温度周围环境温度 ，需进行温度修正引出导线的载流量应满足15第三章 计算题查附表1知，矩形导线不能满足要求。查附表2知，选用2条构成双槽导体，截面为 ，载流量为 ，则35对应的载流量为16第三章 计算题周围环境温度为35时，需进行温度修正：长期发热允许温度为：17第三章 计算题v解：（2）校验热稳定短路时间，即断路器全开断时间18第三章 计算题v解：（2）校验热稳定满足热稳定要求！19第四章 计算题v4-10 某220kV系统的重要变电站装置2台120MVA的主变压器，220kV侧有4回进线，110kV侧有10回出线且均为I、II类负荷，不允许停电检修出线断路器，应采用何种接线方式？画出接线图并简要说明。v答：220kV母线采用双母线或双母线带旁路110kV母线采用双母线带旁路20第四章 计算题21第四章 计算题v4-11 某新建地方热电厂有 共4台发电机，发电机电压级有10条电缆馈线，其最大综合负荷为30MW，最小为20MW，厂用电率为10%，高压侧为110kV，有4回线路与电力系统相连，试初步设计该厂主接线图，并选择主变压器台数和容量。22第四章 计算题答：（1）原始资料分析和主接线拟定v地方热电厂具有较多的发电机电压出线，在地方负荷较低时，应能将多余电能送入系统，而地方负荷较大时，能从系统倒送电能。v发电机电压等级为6.3kV，地方负荷最大为30MW，最小为20MW，采用2台25MW发电机接入发电机电压等级母线的方式，发电机电压等级母线宜采用双母线3分段接线。23第四章 计算题答：（1）原始资料分析和主接线拟定v在满足地方负荷的前提下，2台50MW机组采用单元接线，将电能送入110kV电力系统。v110kV出线4回，采用双母线，若需检修出线断路器不停电则采用双母线带旁路。24第四章 计算题25第四章 计算题答：（2）变压器台数和容量的选择v两电压等级之间的主变压器为确保对发电机电压母线上负荷供电可靠性，主变压器台数不应少于2台，且并列运行。正常运行时，发电机电压母线上负荷为最小负荷时，主变压器送往系统的最大剩余功率为：26第四章 计算题当一台发电机故障时，主变压器从系统倒送功率满足发电机电压母线的最大负荷，有：当一台变压器退出运行时，应能送出剩余功率的70%以上：所以主变压器容量应大于17.5MW，可选SF7-25000/110kV27第四章 计算题v单元接线的两台变压器：所以单元接线主变压器容量应大于49.5MW，可选SFZ7-63000/110kV若采用扩大单元接线，则有：此时主变容量应大于99MW，不易选择，需定制，经济性差。28第五章 计算题v5-6 在大容量发电厂中，要设启动电源和事故信安电源，如何实现？答：（1）启动电源启动电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，常用引接方式如下：1）从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器（或电抗器）引接。2）从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。3）从与电力系统联系紧密，供电最可靠的一级电压的母线引接。4）当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。29第五章 计算题v5-6 在大容量发电厂中，要设启动电源和事故保安电源，如何实现？答：（2）事故保安电源事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电机组，蓄电池以及逆变器将直流变为交流事故保安电源。对300MW及以上机组还应由附近110kV及以上的变压器或发电厂引入独立可靠的专用线路作为事故备用保安电源。30第五章 计算题v5-9 什么是厂用电动机的自启动？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，这一过程称为电动机自启动。31第五章 计算题v电动机自启动分为：失压自启动；空载自启动；带负荷自启动。若参加自启动的电动机数目多，容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危及电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此，必须进行电动机自启动校验。v若不能满足自启动条件，应采用以下措施：限制参加自启动的电动机数量。机械负载转矩为定值的重要设备的电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不应参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置，即当厂用母线电压低于临界值时，把该设备从母线上断开，而在母线电压32第五章 计算题恢复后又自动投入。这样，不仅保证该部分电动机的逐级启动，而且改善了其他未曾断开的重要电动机的自启动条件。对重要的厂用机械设备，应选用具有较高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机与其配套。在不得已的情况下，或增大厂用变压器容量，或结合限制短路电流问题一起考虑时适当减小厂用变压器的阻抗值。33第五章 计算题v5-10 已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA，要求同时自启动电动机容量为11400kW，电动机启动平均电流倍数为5，。试校验备用变压器容量能否满足自启动要求？解题思路：把电动机自启动要求的高压厂用母线最低电压当作已知值，利用式5-36计算自启动电动机最大允许容量。34第五章 计算题解：若备用变压器电源侧电压标幺值 若备用变压器电源侧电压标幺值满足电动机自启动要求不满足电动机自启动要求35第五章 计算题解：若备用变压器电源侧电压标幺值 ，且备用变压器为带负荷调压的变压器，则有v结论：1）发电机母线电压高，允许参加自启动的功率越大2）机端残压要求高，允许参加自启动的功率就小 满足电动机自启动要求36第六章 计算题v6-2 开关电器中电弧产生和熄灭过程与哪些因素有关？解：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。电弧形成过程：电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：电弧温度；电场强度；气体介质的压力；介质特性；电极材料。37第六章 计算题v6-3 什么叫介质强度恢复过程，什么叫电压恢复过程，它们与哪些因素有关？解：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。38第六章 计算题v弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。39第六章 计算题v6-4 电流互感器常用的二次接线方式中，为什么不将三角形接线用于测量表计？解：计量用电流互感器接线方式的选择，与电网中性点的接地方式有关，当为非有效接地系统时，应采用两相电流互感器，当为有效接地系统时，应采用三相电流互感器，一般地，作为计费用的电能计量装置的电流互感器应接成分相接线（即采用二相四线或三相六线的接线方式），作为非计费用的电能计量装置的电流互感器可采用二相三线或三相的接线方式。40第六章 计算题v6-5 为提高电流互感器容量，能否采用同型号的两个电流互感器在二次侧串联或并联使用？解：可以将同型号的电流互感器串联使用，提高二次侧的容量。因为电流互感器两个二次绕组串联后，二次电路内的额定电流不变，一次电路内的额定电流也没有变，故其变比也保持不变。二次绕组串联后，因匝数增加一倍，感应电势也增加一倍，互感器的容量增加了一倍。也即每一个二次绕只承担二次负荷的一半，从而误差也就减小，容易满足准确度的要求。不能将电流互感器并联使用。41第六章 计算题v6-7 选择某10kV配电装置的出线断路器及隔离开关。设系统容量为150MVA，归算至10kV母线上的电源短路总阻抗 （基准：），出线最大负荷为560A，出线保护动作时间？解：10kV出线最大负荷电流为 根据出线回路的 、及断路器安装在屋内的要求，查附表5，可选 或42第六章 计算题v计算短路电流总阻抗 归算至系统的计算阻抗为系统提供的短路电流为43第六章 计算题断路器短路开断时间为慢速断路器，则满足条件的断路器为短路冲击电流额定关合电流44第六章 计算题断路器型号为热稳定校验断路器全开断时间短路电流热效应为45第六章 计算题通过热稳定校验动稳定校验允许通过的动稳定电流为通过动稳定校验46第六章 计算题计算数据计算数据SN10-10III/2000型断路器型断路器GN10-10T/3000-160隔离隔离开关开关10kV10kV10kV560A2000A3000A39.3kA43.3kA105.72kA130kA1729.837499105.72kA130kA160kA47第六章 计算题v如果在断路器前加装NKL-10-600-4型电抗器，则该电抗器归算至10kV的阻抗为归算到系统的短路阻抗为系统提供的短路电流为短路电流急剧下降48第六章 计算题计算数据计算数据SN10-10I/630型型断路器断路器GN6-10/600-52隔离开关隔离开关10kV10kV10kV560A630A600A11.2kA16kA30.13kA40kA138.5251230.13kA40kA52kA49