发电厂复习提纲201105

发电厂电气部分内容总结

复习提纲

有关的名词术语：

1. 自耦变压器的电磁容量

2. 变压器的额定容量 3. 最小安全净距

4. 元件的“常”状态 5. 形状系数Kf 6. 经济电流密度 7. 集肤效应

8. 电流互感器的准确等级： 9. 导体的固有频率 10. 动态应力系数β 11. 热稳定系数C 12. 电动机的自启动 13. 事故保安负荷 14. 备用电源 15. 启动电源 16. 热老化定律 17. 效益系数Kb 18. 游离 19. 去游离 20. 近阴极效应 21. 倒闸操作

填空：

1.电气主接线的经济性通常从以下几个方面考虑：___________________、占地面积少、____________________。

2.对电气主接线的基本要求可以概括为：______________、______________和经济性三个方面。 导体的发热来自________________________和太阳日照的热量

3.各种电器的作用和工作条件不尽相同，但基本要求却是一致的，必须按照_________________进行选择，按________________________校验热稳定和动稳定。

4．热量的传递过程就其物理本质而言可分为____________、____________和导热三种形式。 5．按照有关规定，导体的正常最高工作温度不应超过____________；导体通过短路电流时，硬

铝及铝锰合金的短路最高允许温度为____________，硬铜为300℃。

6.我国目前生产的电器使用的额定环境温度为_______℃，导体的额定环境温度为_______℃。 7.配电装置中母线通常有_______________、________________和直角三角形三种布置方式。 8.三相电动力计算公式中的形状系数Kf决定于

21．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_____________________、 蓄电池组以及逆变器组将直流变为交流作为交流事故保安电源。 22．

对于标准变压器，在___________和正常环境温度下，___________的正常基准值为98℃

而温度每增加_______________，绝缘老化加倍。 23．

厂用电率是发电厂主要运行经济指标之一，一般凝气式火电厂的厂用电率为5%~8%，热

电厂为____________，水电厂____________。 24． 25． 26． 27．

按输出能源分,火电厂分为 电厂和 电厂。 导体长期发热的稳定温升与 有关。 少油式断路器中油的用途是 。

火电厂的整个生产过程可以分为____________、____________和电气系统三个系统，发

电厂的电气系统包括____________、励磁装置、____________和升压变电站。 28．

变

压

器

并

列

运

行

应

满

足

的

三

个

条

件

是

：、

____________________________________________

____________________________________、____________________________________。 29．

电流互感器至测量仪表的距离为L，当互感器采用不完全星型接线时，连接导线的计算

长度LC＝ 。 30．

电流互感器的准确等级是指在规定的_____________范围内，一次电流为额定值时的

__________。 31． 32．

中型配电装置按照 的布置方式，可分为普通中型和 两种。

根据运行状态，自启动可分为三类：_________________空载自启动和

_________________。 33． 34． 35． 36． 37． 38． 39．

配电装置中电抗器按容量不同有三种布置方式：_____________、品字形、_____________。 分裂变压器的三种运行方式是：分裂运行、_______________和________________。 等值空气温度________（大于、等于、小于）年平均温度，等值空气温度相当于______℃。 加装旁路母线可以避免________________________造成的回路停电。 装设分段电抗器的作用是________________________ 发电机引出线导体截面积是按________ 选择的。 配电装置的母线截面积是按________ 选择的

40． 在进行矩形导体的动稳定校验时，当每相为单条矩形时，工程计算目的是______；当每

相为多条矩形时，工程计算目的是______. 41． 42．

保护电压互感器用的高压断路器，只需按照额定电压、断流容量两项来选择。 成套配电装置分为低压配电屏、高压开关柜和____________三类。

识图与绘图

1.用规定的文字符号或图形符号描述下列元件：

继电器线圈 常闭触点 延时闭合的常开触点 气体继电器 分裂电抗器 指示灯 过流继电器 电压互感器 电流互感器 自耦变压器 熔断器 分裂电抗器 发电机 按钮开关 旋转开关 电喇叭 电铃 2.某总降压变电所两路电源进线，两台变压器，画出一次侧采用外桥接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图，对所用设备进行标注，并说明外桥接线适用于什么场合。 3.某发电厂有4台发电机组和2台双绕组主变压器，发电机组和变压器为扩大单元接线，高压系统有4条引出线，采用双母线带旁路接线。，画出该发电厂的电气主接线图，并加以简单说明。 4.某变电所有2台双绕组主变压器，5条出线，一次侧采用单母线分段，二次侧采用单母线带旁路接线，试画出该变电所的电气主接线图。

5. 某220KV系统的重要变电所，装置两台120KVA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为好？画出接线图并简要说明。

6.上图为某一220KV配电装置进出线断面图

（1） 该配电装置为何种类型？简要说明该类型布置的特点。 （2） 图中虚线表示什么？为什么会出现这种结构？ （3） 画出对应的主接线图。

7..用适当的断路器及隔离开关把下图中发电机与对应的变压器以及变压器与220KV和110KV 母线连起来，使其构成一个完整的主接线图。并说明（1）旁路断路器QF1和旁路隔离开关QS1 的作用；（2）写出检修出线断路器QF2的操作步骤；（3）写出检修母线I的操作步骤。

220kVQF2QS1QF1ⅠⅡ110kV110kV220/10.5kVT1220kVT210.5kV110kVT315.75kV10.5kV

G1G210.5kVG315.75kV

5. 写出成组电机自启动瞬间厂用母线电压的计算公式，解释公式中符号的代表意义。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？

6.隔离开关、断路器的主要区别何在？写出L1线路停电、送电的正确操作程序。

110kVQS1 QF QS2 L1

7. 改正下图中所示主接线的各项错误，并提出进一步降低10.5kV母线短路电流可能采取的措施。

KW4-110SW3-3535kV110kVSFSL125000/110SFSL150000/110SN3-10SN10-10NKL-10-600-1010.5kVSN10-103×TQ25-2

8.下图为电流互感器与测量仪表的接线图，说明分别为何种接线方式？L为仪表到互感器的实际距离，连接导线的计算距离 Lc分别为多少？

简答：：

1. 在公式Qk=Qp+Qnp中，Qp、Qnp分别表示什么？写出具体的计算公式；Qnp与短路电流切除时间tk有什么关系？Qk与导体热稳定最小截面Smin有什么关系？写出具体的计算公式。 2.交流电弧有何特点？熄灭交流电弧的条件是什么？列举三种灭弧的基本方法。 3．什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？他们与哪些因素有关？

4．什么叫厂用电和厂用电率？厂用电负荷如何分类？各类负荷对供电电源的要求有什么不同？ 5．三相平行导体发生短路时最大电动力发生在哪一相上？加以解释，并写出最大电动力的计算公式。

6．在运行中，电流互感器的二次侧为何不许开路？电压互感器正常运行时二次侧不允许短路？ 7．导体长期允许电流是根据什么确定的？提高长期允许电电流应采取那些措施？ 8．导体的长期发热和短时发热各有何特点？ 9．如何区分屋外中型、高型和半高型配电装置？

10. 气体全封闭组合电器由哪些元件组成？与其他类型配电装置相比，有何特点？ 11．变压器的正常过负荷能力是依据什么原则制定的？

12．什么是验算热稳定的短路计算时间tk及断路器的开断时间tbr？

13．低压分裂绕组变压器有哪几种运行状态？当它与发电机组成扩大单元接线时，为什么能取得限制短路电流强的效果？

14.第一台电抗器的型号是NKL-10-300-5，第二台电抗器的型号是NKL-10-500-3，哪一台电抗器的限流作用大？请通过计算说明为什么？

15.如何保证电流互感器工作时的准确度?测量用电流互感器的二次负荷包括哪几个部分? 16. 电气主接线中为什么要限制短路电流？通常采用哪些方法？

计算

1.校验某高温高压火电厂备用6kV高压厂用变压器容量能否适应自启动要求。参数为：高压备用变压器容量为12.5MVA，Uk=8%，要求同时自启动的电动机总容量为11400kW，电动机启动平均电流倍数5，η=0.9 cosφ=0.8。

2.某厂厂用系统为6KV和0.38KV两级电压。厂用高压备用变压器为分裂绕组变压器，其高压绕组额定容量为50000KVA、低压绕组额定容量为25000KVA，以低压绕组为基准的半穿越电抗为19%；高压厂用母线U*0=1.1（有载调压），厂用低压变压器额定容量为1000KVA，阻抗电压Uk=10%；高压厂用备用变压器已带负荷6200KW，参加自启动电动机容量为13363KW；低压厂用母线上参加自启动的电动机容量为500KW。计算高压厂用备用变压器自投高、低压母线串接启动时，能否实现自启动。启动平均电流倍数5，η*cosφ=0.8。

3.某10kV户内配电装置中，环境温度为25℃，母线采用三相水平布置，相间距离a = 25cm，同相两个相邻绝缘子距离L = 100cm，跨距数大于2。通过母线的短路电流值：I″= 30kA，Itk/2 = 26kA，Itk = 23kA。短路电流通过时间t = 1.6s。回路最大工作电流为450A。请解答如下问题： 1. 选择该回路采用矩型铝母线的截面（不考虑按经济电流密度选择）。 2．计算母线正常工作时和短路时的温度。 3．计算满足热稳定的最小允许截面积。 4．计算母线短路时的电动力。

5．计算满足母线动稳定的绝缘子最大允许跨距。

解：选择该回路采用的矩型铝母线：

选用截面积为（40×4）mm2的单条矩形导体，布置方式为三相水平，每相导体竖放。由此查得其载流量为Ial＝480A。

当环境温度为25℃时，温度修正系数等于1，因此实际的载流量也就等于480A。从而满足Ial≥Imax的条件。 2．计算母线正常工作时和短路时的温度： 母线正常工作时的温度为

2Imax4502i0(al0)225(7025)65℃Ial4802

查曲线得Ai0.51016(J/m4)。

短路电流热效应为

t1.6Qkk(I\"210I(2tk/2)It2)(30210262232)1092(kA2s)k1212

6Q109210则AfKA0.510164.771016(Jm4) i262S(40410)查曲线得f400℃ （1“）

3．计算满足热稳定的最小允许截面积：

℃查表得热稳定系数C=89， 由i65则满足热稳定得最小允许截面积为

1092106Smin371(mm2)C89

2

重新选定截面积为（63×6.3）mm的单条矩形导体，其载流量Ial=949A，因S>Smin，故热稳定合格。 4．计算母线短路时的电动力：

单位长度导体在母线短路时的电动力为

Qkfph1.73107

5．计算满足动稳定的绝缘子最大允许跨距：

22MfL/1040351/10403.5(N/m) ph最大弯矩为ph2263Wbh/60.00630.63/64.1710(m) 截面系数为ph662M/W403.5/4.171096.810(N/m)，可见实际应力已phph则最大相间计算应力为phL21ish1.73107(21.830000)24035(N/m)a0.25

627010(N/m)了。 al经大于铝导体的允许应力

满足动稳定的绝缘子最大允许跨距为

所以选取同相两个相邻绝缘子的距离为0.80m，就可以满足动稳定。

4.已知发电机额定电压10.5kV，额定功率20MW，功率因数0.8，最大负荷利用小时Tmax=3500h。发电机引出线三相短路电流数据为 I″= 30kA，Itk/2 = 24kA，Itk = 20kA。短路电流冲击系数为1.8。继电保护动作时间为0.1s，断路器全开断时间为0.2s。三相母线水平布置，绝缘子跨距1.2m，相间距离0.6m，周围环境温度26℃。 ① 计算发电机引出线的经济截面；

② 若选用2×（80×8）的铝矩形母线且导体平放，计算其能否满足导体正常发热的要求； ③ 按②中所选导体计算短路前母线工作温度； ④ 按②中所选导体计算短路时最高温度； ⑤ 计算热稳定最小截面；

⑥ 按②中所选导体计算作用在母线上的最大电动力； ⑦ 按②中所选导体计算每相2条导体间的电动力；

⑧ 按②中所选导体计算由条间允许应力决定的条间衬垫的最大允许跨距。

① 计算发电机引出线的经济截面；

Lmax10alWph/fph10701064.17106/40350.85(m)20106Imax1.05IGN1.05310.51030.81443A

根据Tmax = 3500h，查得经济电流密度J = 1.00 (A/mm2)

2

则发电机引出线的经济截面为：SJINJ14431.001443（mm）

② 若选用2×（80×8）的铝矩形母线且导体平放，计算其能否满足导体正常发热的要求； 按导体平放，查得2×（80×8）的铝矩形母线的 Ial=1858A，Ks=1.27。

70－26＝0.98870－25计算温度修正系数，

则实际载流量为 KIal0.98818581835 显然，Imax＝1443 < 1835，可见能满足导体正常发热的要求

③ 按②中所选导体计算短路前母线工作温度；

2Imax14432i0(al0)226(7026)53C2Ial26C1835

K

④ 按②中所选导体计算短路时最高温度； 短路切除时间 tktprtab0.10.20.3(s)

周期分量热效应为

t0.322222QpkI\"210It2I30102420176.5(kAs)tkk/21212

因为tk0.3(s)1(s)，查表得非周期分量等效时间 T = 0.2(s)，则非周期分量热效应

QnpTI\"2＝0.2302180.0(kA2s)

短路全电流热效应 QkQpQnp16453CA0.4510(J/m) ii由查得

Qk356.51061616 AfAi20.45100.472102S(20.080.008)则

65C f查得导体短路时最高温度

⑤ 计算热稳定最小截面；

由i53C，查得C94

176.5180.0356.5(kA2s)

SminQkKs/C356.51061.27/94226.4(mm2)

⑥ 按②中所选导体计算作用在母线上的最大电动力；

\"iK2I＝1.823076.4(kA) shsh冲击电流为

则最大电动力

⑦ 按②中所选导体计算每相2条导体间的电动力；

b80.1h80由 ab2bb80.09bhbh880和 查得形状系数 K0.4

Fmax1.73107121ish1.7310776.42106＝1682(N/m)a0.6

则每相2条导体间的电动力

121fb1-22.5108ishK2.510876.421060.4＝7296.2(N/m)b0.008

⑧ 按②中所选导体计算由条间允许应力决定的条间衬垫的最大允许跨距。 由于母线为2条且平放，所以母线相当于相间电动力的的截面系数（抗弯矩）等于

Wph0.333bh2＝0.3330.0080.08217.05106(m3)

ph则相间应力

由材料的条间允许应力决定的条间衬垫的最大跨矩等于

FmaxL2/1016821.22/10M614.210(Pa)-6WphWph17.0510

Ibmaxb2hbalfb12b2h(alph)fb12620.08(7014.2)100.0087296.20.28(m)

5.选择某电厂10kV屋内配电装置汇流母线。已知母线Imax=3464A，三相导体长边垂直布置，相间距离a=0.75m,绝缘子跨距1.2m。母线短路电流 I″= 51kA，短路热效应QK=1003(kA)2*s，环境温度35℃。铝导体弹性模量E=7x1010Pa，母线频率系数Nf=3.56。 解：(1)按长期发热允许电流选择截面 选用3×（125×10）的铝矩形母线且导体竖放。 查附表1得 Ial=4243A，Kf=1.8。 计算温度修正系数，

K

70－35＝0.8870－25

则实际载流量为

KIal0.8842433734(A)显然，Imax＝3464A < 3734A，可见能满足导体正常发热的要求 ② 热稳定校验

短路前母线工作温度 2Imax34642()35(7035)65(C)Wal22 Ial35C3734

C8965CW计算热稳定最小截面，由 查得

则满足热稳定最小截面 SminQkKf/C10031061.8/89477.4(mm2)3750(mm2)

满足热稳定要求 ③ 动稳定校验

mhbw0.1250.0127003.375(kg/m)NfL2EJ3.56710101.63106454.5(Hz)155(Hz)2m1.23.375 Jbh3/120.010.1253/121.63106(m4)

f1

可不计共振影响

ishKsh2I\"＝1.9251137.19(kA)冲击电流为

则母线相间应力

121fph1.73107ish1.731071371902＝4341(N/m)a0.75

Wph0.5bh2＝0.50.010.125278.125106(m3)

母线同相条间作用应力计算

phfph.L210Wph43411.228106(Pa)61078.12510b100.08由 h125

2bb104bb300.074,0.222和 b h10125bh10125

查得形状系数

K120.37,K130.5712fb8(K12K13)109ishb则

1928(0.370.57)10137190＝14153(Pa) 0.01

临界跨距Lcr及条间衬垫最大跨距Lbmax分别为

Lcrb 4 h/fb11970.014 0.125/141530.65(m)2h(alph)2hbalbfbfb Lbmaxb

20.125(708)1060.010.33(m)14153

所选衬垫跨距Lb应小于Lcr及条间最大跨距Lbmax

为了便于安装，每跨绝缘子中设3个衬垫 L1.2/40.3(m)b

6.10kV配电装置采用单条铜母线，水平平放布置，截面为40×5mm2，短路冲击电流ish=116.5kA，相间距离40cm，跨距数大于2，确定绝缘子间的最大允许跨距Lmax。

7. 某自然油循环变压器依照下图的负荷曲线运行，历时4小时的过负荷，判断该变压器的过负荷是否为正常过负荷.

8.某发电厂厂用电高、低压母线电压等级分别为6kV和0.38kV。高压母线供电的负荷中含有高压电动机，在电动机自启动时，6kV母线最低电压标幺值为0.83。高压母线还通过一台额定容量SNTL为1MVA，短路电压UKL%为10的双绕组无激励变压器给低压母线供电。低压母线上自启动电动机功率为500kW,电动机效率为0.9，功率因数cos 为0.8，启动电流倍数KYL为5。 试问：厂用电低压母线和高压母线串接自启动时，低压电动机能否自启动?

9.某变电站一条10kV出线的最大工作电流Imax=550A,cos =0.8，无穷大系统电源至该10kV母线的电抗标幺值X*∑S=0.1(Sj=100MVA,Uj=Up)。为了在该出线上能够采用SN9-10／600型断路器(额定开断电流IN0=14.4kA,断路器全分闸时间tD=0.1s,继电保护动作时间tp=1.5s)，拟采用限流电抗器限制短路电流。现有NKL-10-600-4型限流电抗器(XL%=4,ip=38.25kA,1s热稳定电流I1s=34kA),试校验这种限流电抗器是否满足要求。

10．某高压厂用变压器的额定容量为SNTh=20000kVA，高压厂用母线已带负荷为Sh1=5000kW, 自启动电动机总功率为PMh=10500kW，高压电动机启动电流倍数KYh=6，额定功率因数cosN=0.8，合成负荷为Sh=90000kVA，若选基准容量为Sj=SNTh=20000kVA，试求高压电动机的额定效率 N。 11．某35kV母线通过的最大短路电流为：I″=30kA,I1=28kA, I2=26kA，短路持续时间t=2s。短路前母线温度为60℃。若选用矩形铝母线为（60×6）mm2，试求短路后母线的最高温度QK。（导体 =f(A)关系曲线） 题11表 A（×1016J/Ω·m4） 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.2 θ(℃) 0 65 140 230 330 400 12.某发电厂双绕组高压厂用变压器为无激励电压变压器，其uk%8。已知成组电动机自启动前厂用母线上负荷的标幺值S*=0.3，自启动时厂用母线电压标幺值为U1*=0.68。以厂用变压器容量为基准,计算参加自启动的电机总容量标幺值，Kav=2.5。

13.某10kV屋内配电装置中，三相母线采用垂直排列竖放，相间距离a=35cm，同相间两个相邻绝缘子距离L=90cm，跨距数大于2。通过母线短路电流Ik35kA。试按动稳定要求选择该回路采用矩形铝母线的截面。(铝母线的允许应力al70106Pa；可选标准铝母线有：50×4、63×6.3、63×8、80×8mm2)

14.某10kV屋内配电装置，环境温度25℃，回路最大工作电流Imax800A，回路通过的三相短路电流为：I''I1sI2s30kA,短路电流持续时间tk2s。拟将一台SN10-10/1000断路器用在该回路中，断路器的额定开断电流31.5kA，2秒热稳定电流It31.5kA，动稳电流峰值ies74kA。 （1）这台断路器是否满足动稳定和热稳定要求？ （2）若不满足要求，可采取什么措施使其满足要求？

判断改错题判断下列命题正误，正确的在题干后的括号内打“√”,错误的打“╳”，并改正。 25.隔离开关与断路器配合的操作原则是：“先断开断路器后拉开隔离开关”或“先接通隔离开关后合上断路器”。( )

26.使用中的电流互感器二次侧仪表因工作需要必须断开时，应“先断开二次仪表，再将其二次绕组短接”。( )

27.所谓倒母线就是经倒闸操作将旁路母线转换为工作母线。( )

28.屋外配电装置布置中，隔离开关和互感器均采用高式布置，即应安装在约1.5米高的混凝土基础上。( )

29.发电厂或变电所的电气主接线形式不仅影响其配电装置布置和供电可靠性，而且影响其二次接线和继电保护。( )

30.断路器的额定电流不得小于装设断路器回路的最大短路电流。( ) 31.电流互感器的二次负荷是由其二次回路的电流决定的。( )

32.两台短路电压不同的变压器并联运行时,两台变压器的负荷之比与其短路电压成正比,与其额定容量成反比。( )

33.断路器的开断时间是从断路器接到分闸命令瞬间起,到断路器各极触头间的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。( )