發(fā)電廠電氣部分.doc

1-3試簡(jiǎn)述火力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？答：按原動(dòng)機(jī)分：凝氣式汽輪機(jī)發(fā)電廠，燃汽輪機(jī)發(fā)電廠，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電廠和蒸汽燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠。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。按蒸汽壓力和溫度分：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，超超臨界壓力發(fā)電廠。 按輸出能源分：凝氣式發(fā)電廠，熱電廠?；鹆Πl(fā)電廠的生產(chǎn)過程概括地說就是把煤炭中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的過程，整個(gè)生產(chǎn)過程分為三個(gè)階段：（1）燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒中轉(zhuǎn)變成熱能，加熱鍋爐中的水使之變成為蒸汽，稱為燃燒系統(tǒng)。（2）鍋爐生產(chǎn)的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)沖動(dòng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變機(jī)械能，稱為汽水系統(tǒng)。（3）由汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽Q為電氣系統(tǒng)。特點(diǎn)：（1）火電廠布局靈活，裝機(jī)容量的大小可按需求而定。 （2）火電廠的一次性建造投資少，單位容量的投資僅為同容量水電廠的一半左右，火電廠的建造工期短，兩臺(tái)30KW機(jī)組，工期為34年，發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)較高，約為水電廠的1.5倍。（3）火電廠耗煤量大，目前發(fā)電用煤約占全國(guó)煤炭總產(chǎn)量的一半左右，加上運(yùn)煤費(fèi)用和大量用水，其生產(chǎn)成本比水力發(fā)電要高出34倍。（4）火電廠動(dòng)力設(shè)備繁多，發(fā)電機(jī)組控制操作復(fù)雜，廠用電和運(yùn)行人員都多于水電廠，運(yùn)行費(fèi)用高。（5）燃煤發(fā)電機(jī)組由停機(jī)到開機(jī)并帶滿負(fù)荷需要幾個(gè)小時(shí)到十幾個(gè)小時(shí)，并附加耗用大量燃料。（6）火電廠擔(dān)負(fù)調(diào)峰，調(diào)頻或事故備用，相應(yīng)的事故增多，強(qiáng)迫停運(yùn)率高，廠用電率高。（7）火電廠的各種排放物對(duì)環(huán)境的污染較大。1-4試簡(jiǎn)述水力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過程及其特點(diǎn)？答：按集中落差的方式分：（1）堤壩式水電廠（a）壩后式水電廠，（b）河床式水電廠，（2）引水式水電廠。按徑流調(diào)節(jié)的程度分：（1）無調(diào)節(jié)水電廠，（2）有調(diào)節(jié)水電廠（a）日調(diào)節(jié)水電廠，（b）年條件水電廠，（c）多年調(diào)節(jié)水電廠。生產(chǎn)過程：從河流較高處或者水庫(kù)引水利用水的壓力或流速?zèng)_動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)門將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。特點(diǎn)：（1）可以綜合利用水能資源。（2）發(fā)電成本低，效率高。（3）運(yùn)行靈活。（4）水能可以儲(chǔ)蓄和調(diào)節(jié)。（5）水力發(fā)電不污染環(huán)境。（6）水電廠建設(shè)投資較大，工期較長(zhǎng)。（7）水電廠建設(shè)和生產(chǎn)都受到河流的地形，水量及季節(jié)氣象條件的限制。（8）由于水庫(kù)的興建，土地淹沒，移民搬遷，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定程度上破壞自然界得生態(tài)環(huán)境。1-5試簡(jiǎn)述抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用及其效益？答：作用：（1）調(diào)峰（2）填谷（3）事故備用（4）調(diào)頻（5）調(diào)相（6）黑啟動(dòng)。（7）蓄能。 效益：容量效益，節(jié)能效益，環(huán)保效益，動(dòng)態(tài)效益，提高火電設(shè)備利用率，對(duì)環(huán)境沒有污染且可以美化環(huán)境。2-1哪些設(shè)備屬于第一次設(shè)備？哪些設(shè)備屬于二次設(shè)備？其功能是什么？答;一次設(shè)備：（1）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備。（2）接通或者斷開電路的開關(guān)電器。（3）限制故障電流和防御過電壓的保護(hù)電器。（4）載流導(dǎo)體。（5）互感器，包括電壓互感器和電流互感器。（6）無功補(bǔ)償設(shè)備。（7）接地裝置。二次設(shè)備: (1)測(cè)量表計(jì)。（2）繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置。（3）直流電源設(shè)備。（4）操作電器，信號(hào)設(shè)備及控制電纜。功能：一次設(shè)備通常是把生產(chǎn)，變換，輸送，分配和使用電能的設(shè)備。 二次設(shè)備是對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，控制，監(jiān)視和起保護(hù)作用的設(shè)備。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：300MW發(fā)電機(jī)組采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線，變壓器高壓側(cè)經(jīng)引線接入220KV系統(tǒng)。特點(diǎn)：（1）采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線，無發(fā)電機(jī)出口斷路器和隔離開關(guān)。 （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。 （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)，每相裝有電流互感器4只。 （5）發(fā)電機(jī)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)，每相裝有電流互感器4只。2-7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？答：作用：（1）限制工頻電壓升高。（2）降低操作過電壓。（3）消除發(fā)電機(jī)帶長(zhǎng)線出現(xiàn)自勵(lì)磁。 （4）避免長(zhǎng)距離輸送無功功率并降低線損。（5）限制潛供電流。并聯(lián)高壓電抗器帶輔助抽能線圈，而抽能并聯(lián)高壓電抗器為單相式，具有單相鐵心結(jié)構(gòu)，冷卻方式為油浸自冷，每臺(tái)容量為40Mvar，并聯(lián)電抗器一次和抽能繞組的額定電壓為525/3/5.853KV，抽能繞組輸出電壓的誤差范圍為百分之負(fù)4到百分之5。中性點(diǎn)電抗器采用又浸空心電感式，具有較強(qiáng)的短路過載能力。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)熱各有和特點(diǎn)？答：電氣設(shè)備有電流通過時(shí)將產(chǎn)生損耗，這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(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)體接觸部分電阻增加。導(dǎo)體短路時(shí)，雖然持續(xù)時(shí)間不產(chǎn)，但短路電流很大，發(fā)熱量仍然很多，這些熱量在短時(shí)間內(nèi)部容易散出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。同時(shí)，導(dǎo)體還受到點(diǎn)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，有正常工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)受熱，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：電氣設(shè)備有電流通過時(shí)將產(chǎn)生損耗，這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(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：是金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降：時(shí)導(dǎo)體接觸部分電阻增加。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，這些熱量在短路時(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，有正常工作電流產(chǎn)生的;短時(shí)發(fā)熱，有故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。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，為了提高導(dǎo)體的載流量，宜采用電阻率小的材料，如鋁和鋁合金等。導(dǎo)體的形狀，再同樣截面積的條件下，圓形導(dǎo)體的表面積較小，而矩形和橢形的表面積則較大。導(dǎo)體的布置應(yīng)采用去散熱效果最佳的方式，而矩形的截面積導(dǎo)體的散熱效果比平方的要好。3-6 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)力也較小，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是，電動(dòng)力可達(dá)很短的數(shù)值，當(dāng)載源導(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)象的產(chǎn)生，必須研究短路沖擊電流產(chǎn)生電動(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)也可采取限制短路電流的措施。3-10 可靠性的定義是什么？電力設(shè)備常用的可靠性指標(biāo)有哪些：答：可靠性定義為元件，設(shè)備和系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和預(yù)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。從可靠性觀點(diǎn)看，電力系統(tǒng)中使用的設(shè)備（元件）可分為可修復(fù)元件和不可修復(fù)元件兩類。不可修復(fù)元件常用的可靠性指標(biāo)有可靠度，不可靠度，故障率和平均無故障工作時(shí)間等?？尚迯?fù)元件常用的可靠性指標(biāo)有可靠度、不可靠度、故障率、修復(fù)率、平均修復(fù)時(shí)間、平均運(yùn)行周期、可用度、不可用度、故障頻率。3-12 電氣主接線的可靠性指標(biāo)有哪些？ 答：電氣主接線的可靠性指標(biāo)用某種供電方式下的可用度、平均無故障工作時(shí)間、每年平均停運(yùn)時(shí)間和故障頻率等表示。4-2 隔離開關(guān)與斷路器的主要區(qū)別何在？在運(yùn)行中，對(duì)他們的操作程序應(yīng)遵循哪些重要原則？答：主要區(qū)別：斷路器有專用滅弧裝置，可以開斷負(fù)荷電流和短路電流，用來作為接通或切斷電路的控制電器。而隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，起開合電流作用極低，只能用作設(shè)備停用后退出工作時(shí)斷開電路。操作順序：對(duì)他們的操作中，保證隔離開關(guān)“先通后斷”。母線隔離開關(guān)與線路隔離開關(guān)的操作順序：母線隔離開關(guān)“先通后斷”，即接通電路時(shí)，先合母線隔離開關(guān)，后合線路隔離開關(guān)；切斷電路時(shí)，先斷開線路隔離開關(guān)，后斷開母線隔離開關(guān)。4-3 主母線和旁路母線各起什么作用？設(shè)置專用旁路斷路器和以母聯(lián)斷路器或分段斷路器兼作旁路斷路器，各有什么特點(diǎn)？檢修出線斷路器時(shí)，如何操作？答：主母線主要用于匯聚電能和分配電能，旁路母線主要用于配電裝置檢修斷路器時(shí)不致中斷回路而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)旁路斷路器極大的提高了可靠性，而分段斷路器兼作旁路斷路器的連接和母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的接線，可以減少設(shè)備，節(jié)省投資。當(dāng)出線的斷路器需要檢修時(shí)，先合上旁路斷路器，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(huì)自動(dòng)斷開，就不能使用旁路母線。如果旁路母線完好，旁路斷路器子合上后就不會(huì)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，在斷開兩側(cè)的隔離開關(guān)，有旁路斷路器代替斷路器工作便可對(duì)斷路器進(jìn)行檢修。4-4 發(fā)電機(jī)變壓器單元接線中，在發(fā)電機(jī)和雙繞組變壓器之間通常不裝設(shè)斷路器，有何利弊？答：利：不設(shè)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(shí)，受到制造條件或價(jià)格甚高等原因造成的困難。弊：變壓器或者廠用變壓器發(fā)生故障時(shí)，除了跳主變壓器高壓側(cè)出口斷路器外，還需跳發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)開關(guān)，若磁場(chǎng)開關(guān)拒跳，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，而當(dāng)發(fā)電機(jī)定字繞組本身發(fā)生故障時(shí)，若變壓器高壓側(cè)失靈跳閘，則造成發(fā)電機(jī)和主變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。并且發(fā)電機(jī)一旦故障跳閘，機(jī)組將面臨廠用點(diǎn)中斷的威脅。4-5 一臺(tái)半斷路器接線與雙母線帶旁路接線相比較，各有何特點(diǎn)？一臺(tái)半斷路器接線中的交叉布置有何意義？答：通常在330KV500KV配電裝置中，當(dāng)進(jìn)出線為6回及以上，配電裝置在系統(tǒng)中具有重要地位，則宜采用一臺(tái)半斷路器接線，每?jī)蓚€(gè)元件用3臺(tái)斷路器構(gòu)成一串接至兩組母線雙母線帶旁路接線：用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。將兩個(gè)同名元件分別布置在不同串上，并且分別靠近不同母線接入為交叉接線，通常比非交叉接線具有更高的運(yùn)行可靠性，可減少特殊運(yùn)行方式下事故擴(kuò)大。4-6 選擇主變壓器時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？其容量、臺(tái)數(shù)、型式等應(yīng)根據(jù)哪些原則來選擇？答：主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)，它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素。臺(tái)數(shù)：發(fā)電廠：為保證供電可靠性，主變一般不少于2臺(tái)。單元接線為1臺(tái)，擴(kuò)大單元接線時(shí)，2臺(tái)發(fā)電機(jī)配1臺(tái)變壓器 變電站：（1）一般裝設(shè)2臺(tái)主變壓器 （2）對(duì)于大型超高壓樞紐變電站，可裝設(shè)24臺(tái) （3）對(duì)于地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站可設(shè)3臺(tái)主變 容量：?jiǎn)卧泳€：（1）發(fā)電機(jī)的額度容量扣除本機(jī)的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度 （2）按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量，扣除一臺(tái)常用變壓器的計(jì)算負(fù)荷和變壓器繞組平均溫升在標(biāo)準(zhǔn)溫度或冷卻水溫度不超過65度的條件選擇型式：（1）相數(shù)選擇：選三相變壓器 （2）繞組數(shù)選擇：雙繞組：200MW以上 三繞組：125MW及以下有兩種升壓自偶變：220KV及以上 低壓分裂繞組：多繞組一般用于600MW級(jí)4-8 電氣主接線中通常采用哪些方法限制短路電流。答：1.在發(fā)電廠和變電站的6-10KV配電裝置中（1）在母線分段處設(shè)置母線電抗器，目的是發(fā)電機(jī)出口斷路器，變壓器低壓側(cè)斷路器，母聯(lián)斷路器等能按各回路額定電流來選擇，不因短路電流過大而使容量升級(jí)。（2）線路電抗器：主要用來限制電纜饋線回路短路電流。（3）分裂電抗器2.采用低壓分裂繞組變壓器。當(dāng)發(fā)電機(jī)容量越大時(shí)，采用低壓分裂繞組變壓器組成擴(kuò)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(yùn)行方式。5-1.什么叫廠用電和廠用電率？發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，中中有大量以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)以及全廠的運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明等用電設(shè)備都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。 廠用電耗電量占同一時(shí)期內(nèi)全廠總發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。5-4.對(duì)廠用電接線有哪些基本要求？ 1.供電可靠，運(yùn)行靈活。 2.各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)是獨(dú)立的。 3.全廠新公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線或公共負(fù)荷母線。 4.充分考慮電廠正常、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)接入。 5.供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持密切聯(lián)系。 6.充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(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，盡量減少改變接線和更換裝置。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依據(jù)是什么？ 1.廠用電接線應(yīng)保證對(duì)常用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)行。 2.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。 3.廠用電源的隊(duì)形共典型，本機(jī)，爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電。 4.設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)適當(dāng)助于其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重的采用新技術(shù)，新設(shè)備，使廠用電設(shè)備具有可行性和先進(jìn)性。 5.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)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定的。 常用電源引接的依據(jù)：發(fā)電廠的廠用電源必須供電可靠，切能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源和事故保安電源。一般電廠都以啟動(dòng)電源兼作備用電源。5-7.火電廠廠用電接線為什么要接鍋爐分段？為提高廠用電系統(tǒng)的可靠性，通常都應(yīng)采取些措施？ 為了保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，并滿足運(yùn)行安全可靠靈活方便。所以采用鍋爐分段原則。為提高廠用電的可靠性，高壓工作廠用變壓器和啟動(dòng)備用變壓器采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，以把整廠用電安全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。5-9 什么是廠用電動(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？ 廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在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)失去電壓以后，不予電源斷開，在很短時(shí)間內(nèi)，廠用電壓又恢復(fù)或