2013华工发电厂电气部分基本定义及概念档.doc

发电厂电气部分•基本定义及概念
1. 输电线路送电的正确操作顺序
先合母线隔离开关，再合线路隔离开关，最后合断路器
2. 电流互感器的准确级的定义 P184
准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的误差。
3. 导体的正常最高允许温度和短时最高允许温度的区别在哪里
答：①正常最高允许温度是指在正常工作时，可以长期工作并能承受的最高温度，一般正常最高允许的温度为70度。考虑导体长期发热允许温度主要是防止导体由于长期高温导致导体表面绝缘老化加快、设备高温导致机械强度下降等问题，是为了增加设备的使用寿命；
②短时允许的温度是指设备或线路出现瞬时短路，承受的最大温度，超过这个温度或时间将损坏导体绝缘及变形损坏，一般铝锰合金可取200度，硬铜可取300度。分析导体的短时发热主要是系统短路等特殊时候，由于特殊原因导致电流突增、设备发热的问题，短时发热温度能达到很高值，严重时会烧毁设备，设置短时发热允许温度主要是为了保护设备的安全。P61
4. 电弧燃烧的物理过程有哪些
答： 用开关电器切断通有电流的电路时，只要电源电压大于10~20V，电流大于80~100mA，在开关电器的动、静触头分离瞬间，触头间就会出现电弧。此时，触头虽已分开，但电路中的电流还在继续流通。只有电弧熄灭，电路才被真正断开。电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量自由电子的缘故。电弧的产生维持是触头绝缘介质的中性质点（分子和原子）被游离的结果，游离就是中性质点转化为带电质点。电弧的形成主要是碰撞游离所致。动、静触头分离瞬间，阴极表面主要是热电子发射和强电场电子发射。
维持电弧燃烧的是热游离。游离和去游离是电弧燃烧中的两个相反过程。若游离过程大于去游离过程，则电弧继续燃烧；若去游离过程大于游离过程，则电弧逐渐熄灭。随着交流电流的周期性变化，电弧电流也将每隔半周过零一次。在电弧电流自然过零前后，电源向弧隙输送的能量较少，电弧温度和热游离下降，而去游离作用继续进行，电弧将自然熄灭。电弧电流数值随时间变动，电弧的功率也随电弧电流变动。电弧功率增大时，电弧的温度增加；反过来，当电弧功率减小时，电弧的温度降低。在交流电弧自动熄灭后，弧隙中存在着两个恢复过程：弧隙介质强度恢复过程；弧隙电压恢复过程。如果弧隙电压高于介质强度耐受电压，则弧隙就被击穿，电弧重燃。如果弧隙电压低于介质强度耐受电压，则电弧不再重燃，即最终熄灭。
5. 限制短路电流的方法有哪些
①装设限流电抗器；按结构分为普通电抗器和分裂电抗器，普通电抗器又分为线路和母线电抗器。②采用低压分裂绕组变压器③采用不同的主接线形式和运行方式（为减少短路电流，可选用计算阻抗较大的接线方式和运行方式，如大容量发电机可采用发电机—变压器—线路单元接线，或双母线断路器接线，尽可能在发电机电压级不采用母线，在降压变电站中可采用变压器低压侧分列运行方式即“母线硬分段”接线方式，对具有双回路的电路，在负荷允许的条件下可用单回路运行，对坏行供电网，可在坏网中穿越功率最小处开坏运行。）
6. 电压母线均采用按锅炉分段接线方式的优缺点？
①若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响的范围局限在一机一炉；②厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；③将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。
P142
7. 轻水堆核电站可分为哪两类？这两类核电站在工作原理上主要有何区别？
答：①轻水堆又分为压水堆和沸水堆。
②主要区别压水堆核电站的整个系统分为两个部分，一回路系统与二回路系统，两个系统完全隔开，各自是一个密闭的循环系统，二回路的水不会被放射性污染。一回路中高压冷却水带走反应堆产生的热量再通过蒸汽发生器和二回路交换热量，结构复杂，一回路冷却水压力为15MPA，该回路设有稳压器，确保系统压力稳定不使一系统沸腾。二回路压力为7MPA，产生的蒸汽供汽轮发动机。反应堆包壳破裂只会使一回路放射性增加，而不会污染二回路。压水堆以轻水作慢化剂和冷却剂，反应堆体积小，建设周期短，造价低，运行维护方便，需处理的放射性废气、废液、废物少。沸水堆只有一个回路，没有蒸汽发生器和稳压器。反应堆产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器除湿后直接进入汽轮机做功，汽轮机会受到放射性的沾污。由于沸水堆芯下部含汽量低，堆芯上部含汽量高，因此下部核裂变的反应性高于上部。为使堆芯功率沿轴向分布均匀，沸水堆的控制棒是从堆芯下部插入的，而压水堆堆芯从上部插入。沸水堆系统中水会产生沸腾，燃料元件可能因传热恶化而烧毁。
8. 电流互感器在运行时二次绕组严禁开路的原因 200
二次绕组开路时，电流互感器二次侧电流为零，励磁磁动势由正常为数甚小的骤增为，铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平顶波，因此二次绕组将在磁通过零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数千伏甚至上万伏，危及工作人员的安全和仪表、继电器的绝缘。由于感应强度骤增，会引起铁心和绕组过热此外，在铁心中会产生剩磁，使互感器准确级下降。

9. 学习灯光监视的电磁操动机构断路器的控制回路何信号回路展开图。试述该断路器的“手动合闸”原理

1手动合闸。合闸前断路器处于跳闸状态，其动断辅助触点QFl—2在合位；同时，控制开炎处于“跳闸后"位置，由表8—3知，触点SA1l一10现处于接通状态。这样，正电源经SA11—10到绿灯HG-QF1—2一合闸接触器KM至负电源形成通路，绿灯HG发平光，因HG及其右侧电阻的限流作用，回路电流不足以使KM动作。绿灯发平光既可表示断路器正处于跳闸位置、控制开关手柄位置与断路器实际位置相对应，还表明控制电源与合闸回路均属完好。
此时，将控制开关手柄顺时针方向转90。，即进入“预备合闸，，位置，使触点SA9—10、SA14—13接通，而SA11—10断开，让绿灯回路改接到闪光母线M100(+)上，使绿灯发闪光，提醒操作人员核对是否选择了正确的操作对象。此时，因断路器仍在开位，故其动合辅助触点QF3—4处于断开位置，这样红灯回路处于断开状态。
接下来可将控制开关再顺时针转45。至“合闸’’位置。此时，触点SA5—8接通，且断路器动断辅助触点QF1—2仍在合位、动合辅助触点QF3—4仍在开位，故跳闸回路是断开的，防跳继电器电流线圈KCFv中无电流通过；控制开关SA在转至“合闸"位置之前跳闸回路是断开的，SA5—8处在未连通状态，且防跳继电器触点KCF1—2是断开的，故防跳继电器的电压线圈KCFV上无电压。这样，当控制开关SA转至“合闸’’位置时，防跳继电器触点KCF3—4在合位．KCF1—2和KCF5—6在开位，正电源经SA5—8一KCF3—4一断路器动断辅助触点QF1—2一合闸接触器KM至负电源，KM动作，使图中下方合闸线圈回路的两个KM动合触点闭合．断路器合闸线圈YC通电，致使断路器电磁式操动机构动作合闸。合闸完毕后，图中断路器的辅助触点QF1一2和QF3—4的状态也相继发生变化，合闸回路中辅助触点QF1—2断开．跳闸回路中辅助触点QF3—4接通，同时事故跳闸音响中辅助触点QF5—6断开。 最后操作人员放开操作手柄，手柄会在内部弹簧的作用下返回到垂直位置，即“合闸后"位置。于是，触点SAl6一13闭合，红灯回路接通，红灯HR发平光，表示断路器已处于合闸状态。
10.
掌握分裂电抗器的计算方法和工作原理，并能够完成如下计算
（1）计算正常工作时的穿越型电抗；（2）计算臂1短路时的分裂型电抗；（3）基于上述计算结果，说明分裂电抗器相对普通电抗器有何特点。
答：分裂电抗器在结构上与普通电抗器相似，只是绕组中心有一个抽头，将电抗器分为两个分支，即两个臂1和2，一般中心抽头用来连接电源，1和2用来连接大致相等的两组负荷，如下图所示。

正常工作时，两个分支负荷的电流相等，在两臂中通过大小相等、方向相反的电流，产生方向相反的磁通，如上图，每臂的磁通在另一臂中产生互感电抗，则每臂的运行电抗（称穿越型电抗）为X=KL-XM=XL-fXL=(1-f)XL
式中：XL为每臂的自感电抗；XM为每臂的互感电抗；f为互感系数，f=XM/XL
当分支1出线短路时，若忽略分支2的负荷电流，显然分裂电抗器臂1对经变压器T提供的短路电流呈现的运行电抗值为XL（称为单臂型电抗）。而对臂2可能送来的短路电流IKG（负荷中的大型电动机在短路瞬间的反馈电流）和系统送来的短路电流IKS在分裂电抗器中的流向是相同的，磁通也是相同的，如上图b，每一臂由IKQ=IKS+IKG产生的磁通在另一臂中产生正的互感电抗，则两臂的总电抗（称为分裂电抗）为X12=2(XL+XM)=2XL(1+f)
可见当f=0.5时，X12=3XL，分裂电抗能有效的限制另一臂送来的短路电流。

11. 发展联合电力系统的主要效益主要体现在哪里
答：主要体现在以下方面；1，各系统间电负荷的错峰效益
2，提高供电可靠性，减少系统备用容量
3，有利于安装单机容量较大的机组
4，进行电力系统的经济调度
5调峰能力互相支援

12. 抽水蓄能电厂在电力系统中的作用。
答：（1）调峰；（2）填谷；（3）事故备用；（4）调频；（5）调相；（6）黑启动；（7）用于蓄能。

13. 高压开关电气设备主要采用哪些方法进行灭弧？
（1） 利用灭弧介质；
（2） 采用特殊金属材料作灭弧触头；
（3） 利用气体或油吹动电弧，吹弧使带电离子扩散和强烈的冷却而复合；
（4） 采用多断口灭弧；
（5） 提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧。

14. 试述电抗器品字形布置时，各相电抗器的摆放位置？并解释采用该种摆放方式的原因。
答：电抗器品字形布置时A相、B相重叠C相摆在一边，品字形布置时不能把AC相重叠，因为B相与A、C相线圈的绕向相反。
15. 试解释什么是电动机的自启动。
答：厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或者厂用电压降低时，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。若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间内（0.5~1.5S），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，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。
16. 试解释GIS（Gas Insulted Switchgear）
答：即------气体全封闭组合电器；由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出线套管等元件，按电气主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳体内充一定压力的SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。通称为SF6全封闭组合电器。
17. 试画出两台变压器、两条出线时，内桥形接线的电气主接线图，并简述该接线的适用场合。

答： 当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线。桥形接线．根据桥断路器QF3的安装位置，可分为内桥接线和外桥接线两种，如上图内桥型。
内桥接线在线路故障或切除、投人时，不影响其余回路工作，并且操作简单：而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电且操作复杂。因而该接线一般适用于线路较长(相对来说线路的故障几率较大)和变压器不需要经常切换(如火电厂)的情况。
18. 掌握分段断路器兼作旁路断路器的接线的倒闸操作步骤

分段断路器兼做旁路断路器接线

以上图为例， 是分段断路器兼做旁路断路器的连接，该接线方式正常运行时按单母分段运行，旁路母线不带电。
即分段断路器QFD的旁路母线侧的隔离开关QS3和QS4断开，工作母线侧的隔离开关QS1和QS2接通，分段断路器QFD接通。当W1母线上的出线断路器要检修时，为了使W1、W2母线能够保持联系，先合上分段隔离开关QSD，然后断开断路器QFD和隔离开关QS2，再合上隔离开关QS4然后合上QFD。如果旁路母线完好无故障，断路器QFD不会因保护动作跳闸，则可以合上待检修出线的旁路开关，最后断开要检修的断路器和其两侧的隔离开关，（待检修安全措施执行完毕）就可以对该出线断路器进行检修。检修结束后，该出线断路器的投运操作与以上操作顺序相反。

19. 防电气误操作事故的“五防”是指什么
答：电气“五防”是指：防止误拉、合断路器；防止带负荷拉合隔离开关 ；防止带电合接地刀闸（或带电挂地线）；防止带地线（或地刀）送电；防止误入带电间隔。
20. 简述近阴极效应的原理？
在t＝0电流过零瞬间，介质强度突然出现0a（0a’、0a”）升高的现象，称为近阴极效应
21. 什么是厂用电动机的自启动？根据运行状态，自启动方式有哪些？为什么要进行电动机自启动校验？
答①厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或者厂用电压降低时，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。若电动机失去电压以后，不与电源断开，在很短时间内（0.5~1.5S），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，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。
②三类：（1）失压自启动；（2）空载自启动；（3）带负荷自启动。工作电源一般仅需要考虑失压自启动，而厂备用电源或启动电源需要考虑失压自启动、空载自启动及带负荷自启动三种情况。
③若参加自启动的电机过多，容量大时，启动电流大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电机过热，将危及电动机的安全和厂用电网络的稳定运行，因此必须进行电动机自启动校验。
22. 简述什么是断路器的“跳跃”现象？
断路器合闸时，如果遇到永久性故障，继电保护使其跳闸，此时，如果控制开关未复归或自动装置触点被卡住，将引起断路器在此合闸继又跳闸，出现“跳跃”现象，容易损坏断路器。为了防止这种“跳跃”，应装设“机械防跳”或“电气防跳”装置。