《發(fā)電廠電氣部分》第四版課后習題答案

1、第一章能源和發(fā)電 1- 4 水力發(fā)電廠的分類，其電能生產過程及其特點？ 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。 按徑流調節(jié)的程度分為： 無調節(jié)水電廠；有調節(jié)水電廠；日調節(jié)水電廠；年調節(jié)水電廠；多年調節(jié) 水電廠。 水電廠具有以下特點： 可綜合利用水能資源；發(fā)電成本低，效率高；運行靈活；水能可儲蓄和調 節(jié)；水力發(fā)電不污染環(huán)境；水電廠建設投資較大工期長；水電廠建設和生產都 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，農業(yè)生產帶

2、來一些不利，還可能在一定和程度破壞自然的生 態(tài)平衡。 1- 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： 調峰；填谷；備用；調頻；調相。 功能： 降低電力系統(tǒng)燃料消耗；提高火電設備利用率；可作為發(fā)電成本低的峰荷 電源；對環(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 / 12 1-6 核能發(fā)電廠的電能生產過程及其特點？ 答： 核電廠是一個復雜的系統(tǒng)，集中了當代許多高新技術。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，經濟地運行，以及一旦發(fā)生事故時能保 證反應堆的安全和防止放射性物質外泄，核電廠還設置有各種輔助系統(tǒng)，控制 系統(tǒng)和設施。以壓力

3、堆為例，有以下主要系統(tǒng)： 核島的核蒸汽供應系統(tǒng)；核島的輔助系統(tǒng)；常規(guī)島的系統(tǒng)。 核電廠運行的基本規(guī)則和常規(guī)為電廠一樣，都是根據(jù)電廠的負荷需要量來 調節(jié)供給熱量，使得熱功率與電負荷平衡。由于核電廠是由反應堆供熱，因此 核電廠的運行和火電廠相比有以下一些新的特點：）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堆，卻只能對反應堆堆芯一次裝 料，交定期停堆換料。因此在堆芯換新料后的初期，過剩反應性很大。為了補 償過剩反應性，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 變化來調節(jié)反應堆的反應速度。反應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)的運行和控制帶來一定的復雜

4、性。）反應堆的堆芯內，核燃料 發(fā)生裂變反應放出核能的同時，也放出瞬發(fā)中子和瞬發(fā) 射線。由于裂變產物 的積累，以及反應堆的堆內構件和壓力容器等因受中子的車輻照而活化，反應 堆不管是在運行中或停閉后，都有很強的放射性，這就給電廠的運行和維修帶 來了一定困難。）反應堆在停閉后，運行管路中積累起來的裂變碎片和 、 衰變，將繼續(xù)使堆芯產生余熱。因此堆停閉后不能立刻停機冷卻，還必須把這 部分余熱排放出去，否則會出現(xiàn)燃料元件因過熱而燒毀的危險；即使核電廠在 長期停閉情況下，也必須繼續(xù)除去衰變熱；當核電廠發(fā)生停電，一回路管道破 裂等重大事故時，事故電源、應急堆芯冷卻系統(tǒng)立即自動投入，做到在任何事 故工況下，

5、保證反應堆進行冷卻。）核電廠在運行過程中，會產生氣態(tài)，液態(tài)和固 態(tài)的放射性廢物，對這些廢物必須遵守核安全規(guī)定進行妥善處理，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。）與火電廠相比，核電廠 的建設費用高，但燃料所占費用較為便宜 2 / 12 一。為了提高核電廠的運行經濟性，極為重要的是維持高的發(fā)電設備利用 率，為此，核電廠應在額定功率或盡可能在接過額定功率的工況下帶基本負荷 連續(xù)運行，并盡可能縮短核電廠反應堆的停閉時間。 第二章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分 2- 1 哪些設備屬于一次設備？哪些設備屬于二次設備？其功能是什么？ 答： 通常把生產、 等稱為一次設備。 備稱為二次設備。 功

6、能是起停機組， 變換、分配和使用電能的設備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器 其中對一次設備和系統(tǒng)運行狀態(tài)進行測量、監(jiān)視和保護的設 如儀用互感器、測量表計，繼電保護及自動裝置等。其主要 調整負荷和，切換設備和線路，監(jiān)視主要設備的運行狀態(tài)。 2- 3 簡述 600MW 發(fā)電機組電氣接線的特點及主要設備功能。 第三章導體的發(fā)熱和電動力 3- 1 研究導體和電氣設備的發(fā)熱有何意義？長期發(fā)熱和短時發(fā)熱各有何特 點？ 答： 電流將產生損耗，這些損耗都將轉變成熱量使電器設備的溫度升高。發(fā)熱 對電氣設備的影響： 使絕緣材料性能降低；使金屬材料的機械強度下降；使導體接觸電阻增 加。導體短路時，雖然持續(xù)時間不長，但短路

7、電流很大，發(fā)熱量仍然很多。這 些熱量在適時間內不容易散出，于是導體的溫度迅速升高。同時，導體還受到 電動力超過允許值，將使導體變形或損壞。由此可見，發(fā)熱和電動力是電氣設 備運行中必須注意的問題。長期發(fā)熱是由正常工作電流產生的；短時發(fā)熱是由 故障時的短路電流產生的。 3- 2 為什么要規(guī)定導體和電氣設備的發(fā)熱允許溫度？短時發(fā)熱允許溫度和長 期發(fā)熱允許溫度是否相同，為什么？ 3 / 12 答： 導體連接部分和導體本身都存在電阻 （產生功率損耗 ）；周圍金屬部分產生磁 場,形成渦流和磁滯損耗；絕緣材料在電場作用下產生損耗，如： tg 值的測量 載流導體的發(fā)熱： 長期發(fā)熱： 指正常工作電流引起的發(fā)熱

8、短時發(fā)熱： 指短路電流引起的發(fā)熱 一發(fā)熱對絕緣的影響 絕緣材料在溫度和電場的作用下逐漸變化，變化的速度于使用的溫度有 關； 二發(fā)熱對導體接觸部分的影響 溫度過高 表面氧化 電阻增大 IR 惡性循環(huán) 三發(fā)熱對機械強度的影響 溫度達到某一值 退火 機械強度 設備變形 如：2 Cu Al 長期發(fā)熱 長期發(fā)熱 70C 70C00短期發(fā)熱 4/ 12 短期發(fā)熱 300C 200C00 3-3 導體長期發(fā)熱允許電流是根據(jù)什么確定的？提高允許電流應采取哪些措 施？答： 是根據(jù)導體的穩(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；導體的形狀，在同樣截面積的條件下，圓形導體的表面積較 小，而

9、矩形和槽形的表面積則較大。導體的布置應采用散熱效果最最佳的方 式。 3-5 為什么要計算導體短時發(fā)熱最高溫度？如何計算？ 答： 載流導體短路時發(fā)熱計算的目的在于確定短路時導體的最高溫度不應超過 所規(guī)定導體短路時發(fā)熱允許溫度。當滿足這個條件時，則認為導體在短路時， 是具有熱穩(wěn)定性的。 計算方法如下： 1）有已知的導體初始溫度 w ；從相應的導體材料的曲線上查出 A w； 2）將 A w和Q k 值代入式： 1/S2Q k=Ah-Aw 求出 A h； 3）由 A 5 / 12 h 再從曲線上查得 h 值。 第四章導體的發(fā)熱和電動力 第五章廠用電 5-1 什么叫廠用電和廠用電率？ 答： 發(fā)電機在啟動

10、，運轉、停止，檢修過程中，有大量電動機手動機械設備， 用以保證機組的主要設備和輸煤，碎煤，除塵及水處理的正常運行。這些電動 機及全廠的運行，操作，實驗，檢修，照明用電設備等都屬于廠用負荷，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。 5-3 廠用電負荷分為哪幾類？為什么要進行分類？ 答： 廠用電負荷，根據(jù)其用電設備在生產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： I 類廠用負荷： 凡是屬于短時停電會造成主輔設備損壞，危及人身安全，主機停用及影 響大量出力的廠用設備； II類廠用負荷： 允許短時斷電，恢復供電后，不致造成生產紊亂的常用設

11、備； III 類廠用 負荷： 較長時間停電，不會直接影響生產，僅造成生產不方便的廠用負荷； 事 故保安負荷 6 / 12 交流不間斷供電負荷 5-5 廠用電接線的設計原則是什么？對廠用電壓等級的確定和廠用電源引接 的依據(jù)是什么？ 答： 廠用電的設計原則主要是： 廠用電接線應保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運 行。 接線應能靈活地適應正常、事故、檢修等各種運行方式的要求。 廠用電源的對應供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電。 設計時還應適當注意其經濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技 術、新設備，使廠用電接線具有可行性和先進性。 在設計廠用電接線時，還應對廠用電的電壓等級、中性

12、點接地方式、廠 用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進行分析和論證。 廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機的額定電壓，廠用電動機的電壓和廠用 電，供電網絡等因素，相互配合，經技術經濟比較后確定的。 5-6 在大容量發(fā)電廠中，要設啟動電源和事故保安電源，如何實現(xiàn)？ 答： 啟動電源的設計： 1）從發(fā)電機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)絡變壓器的低壓繞組引接，但應保證在機組全停情況下，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電壓的母線引接。 7 / 12 4）當經濟技術合理時，可由外部電網引接專用線路，經過變壓器取得獨立 的備用電源或啟動電源。

13、事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動程 序啟動的柴油發(fā)電機組，蓄電池以及逆變器將直流變?yōu)榻涣魇鹿时０搽娫?。?300MW 及以上機組還就由附近 110kV 及以上的變壓器工發(fā)電廠引入獨立可靠的 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 器和啟動備用變壓器采用帶負荷高壓變壓器，以保證廠用電安全，經濟的運 行。 5-8 發(fā)電廠和變電站的自用電在接線

14、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）由變電站內主變壓器第三繞組引接，站用變壓器高壓側要選 用較大斷流容量的開關設備，否則要加限流電抗器。 2）當站內有較低母線時， 一般由這類電壓母線上引接兩個站用電源。這種站用電源引接方式經濟性好和 可靠性高的特點； 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 何謂廠用電動機的自啟動？為什么要進行電動機自啟動校驗？如果廠用 變壓器的容量小于自啟動電動機總容量時，應如何解決？ 答： 8

15、 / 12 廠用電系統(tǒng)運行的電動機，當突然斷開電源或廠用電壓降低時，電動機轉 速就會下降，甚至會停止運行，這一轉速下降的過程稱為惰行。若電動機失去 電壓后，不與電源斷開，在很短時間內，廠用電源恢復或通過自動切換裝置將 備用電源投入，此時，電動機惰行還未結束，又自動啟動恢復到穩(wěn)定狀態(tài)運 行，這一過程稱為電動機自啟動。分為： 失壓自啟動； 空載自啟動； 帶負荷自啟動。若參加自啟動的電動機 數(shù)目多，容量大時，啟動電流過大，可能會使廠用母線及廠用電網絡電壓下 降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以及廠用電網絡的穩(wěn)定運行， 因此，必須進行電動機自啟動校驗。若不能滿足自啟動條件，應采用以下措 施：

16、限制參加自啟動的電動機數(shù)量。 機械負載轉矩為定值的重要設備的電動機，因它只能在接近額定電壓下 啟動，也不應參加自啟動，可采用低電壓保護和自動重合閘裝置，即當廠用母 線電壓低于臨界值時，把該設備從母線上斷開，而在母線電壓恢復后又自動投 入。 對重要的廠用機械設備，應選用具有較高啟動轉矩和允許過載倍數(shù)較大 的電動機與其配套。 在不得已的情況下，或增大廠用變壓器容量，或結合限制短路電流問題 起考慮進適當減小廠用變壓器的阻抗值。 第六章配電裝置 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、外 過電壓時，都不使空氣氣隙被擊穿，對于敞露在空

17、氣中的屋內、外配電裝置中 有關部分之間的最小安全凈距分為 A、B、 9 / 12 C、D、E五類。 7-3 試述配電裝置的類型及其特點。 答： 配電裝置按電氣設備裝設地點不同，可分為屋內配電裝置和屋個配電裝 置；按其組裝方式，可分為裝配式和成套式。屋內配電裝置的特點：1）由于允 許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較小； 2）維修、巡視和操作在室內 進行，可減少維護工作量，不受氣候影響； 3）外界污穢空氣對電氣設備影響較 小，可減少維護工作量；房屋建設投資較大，建設周期長，但可采用價格較低 的戶內設備。 屋外配電裝置的特點： 1）土建工作量和費用較小，建設周期短； 2）與屋 內配電裝置相比，

18、擴建比較方便； 3）想念設備之間距離較大，便于帶電作業(yè)； 4）與屋內配電裝置相比，占地面積積大； 5）受外界環(huán)境影響，設備運行條件 較差，需加強絕緣； 6）不良氣候對設備維修和操作影響大。 成套配電裝置的特點： 1）電氣設備封閉可半封閉的金屬中，相間和對地距 離可縮小，結構緊湊，上地面積?。?2）所有設備已在工廠組裝成一體； 3）運 行可靠性高，維護方便； 4）耗用鋼材較多，造價較高。 7-5 何謂配電裝置的配置圖、平面圖和斷面圖？ 答： 電氣工程中常用配電裝置圖、平面圖和斷面圖來描述配電裝置的結構、設 備布置和安裝情況。 配置圖是一種示意圖，用來表示進線、出線、斷路器、互感器、避雷器等 合理

19、分配與各層、各間隔中的情況，并表示出導線和電氣設備在各個間隔的輪 廓，但不要求按比例尺給出。通過配置圖可以了解和分析配電裝置方案，統(tǒng)計 所用的主要電氣設備。 平面圖是按比例畫出房屋及其間隔、通道和出口等處的平面輪廓，平面上 間隔只是為了確定間隔數(shù)及排列，故可不表示所裝電氣設備。 10 / 12 斷面圖是用來表明所取斷面的間隔中各種設備的具體空間位置、安裝和相 互連接的結構圖。 斷面圖與應按比例繪制。 7-6 如何區(qū)別屋外中型、高型和半高型配電裝置？它們的特點和應用范圍是 什么？答： 根據(jù)電氣設備和母線布置高度，屋外配電裝置可分為中型配電裝置，高型 配電裝置和半高型配電裝置。 1）中型配電裝置。中型配電