《發(fā)電廠電氣部分》課后習(xí)題答案

《發(fā)電廠電氣部分》課后習(xí)題答案第一章能源和發(fā)電

1-2電能的特點(diǎn)：便于大規(guī)模生產(chǎn)和遠(yuǎn)距離輸送；便利轉(zhuǎn)換易于掌握；損耗?。恍矢?；無(wú)氣體和噪聲污染。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，電能的應(yīng)用不僅影響到社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)的各個(gè)側(cè)面，也越來(lái)越廣泛的滲透到人類生活的每個(gè)層面。電氣化在某種程度上成為現(xiàn)代化的同義詞。電氣化程度也成為衡量社會(huì)文明進(jìn)展水平的重要標(biāo)志。

1-3火力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過(guò)程及其特點(diǎn)？答：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。

按蒸氣壓力和溫度分：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。

按原動(dòng)機(jī)分：凝所式氣輪機(jī)發(fā)電廠；燃?xì)廨啓C(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。按輸出能源分：凝氣式

發(fā)電廠；熱電廠。

按發(fā)電廠總裝機(jī)容量分：小容量發(fā)電廠；中容量發(fā)電廠；大中容量發(fā)電廠；大容量發(fā)電廠?；痣姀S的生產(chǎn)過(guò)程概括起來(lái)說(shuō)是把煤中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程分三個(gè)系統(tǒng)：燃料的化學(xué)能在鍋爐燃燒變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng)；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入氣輪機(jī)，沖動(dòng)氣輪機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，稱不汽水系統(tǒng)；由氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把機(jī)械能變?yōu)殡娔埽Q為電氣系統(tǒng)。

1-4水力發(fā)電廠的分類，其電能生產(chǎn)過(guò)程及其特點(diǎn)？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(diào)整的程度分為：無(wú)調(diào)整水電廠；有調(diào)整水電廠；日調(diào)整水電廠；年調(diào)整水電廠；多年調(diào)整水電廠。

水電廠具有以下特點(diǎn)：可綜合利用水能資源；發(fā)電成本低，效率高；運(yùn)行敏捷；水能可儲(chǔ)蓄和調(diào)整；水力發(fā)電不污染環(huán)境；水電廠建設(shè)投資較大工期長(zhǎng)；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(kù)的興建，沉沒土地，移民搬遷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)一些不利，還可能在肯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(diào)峰；填谷；備用；調(diào)頻；調(diào)相。

功能：降低電力系統(tǒng)燃料消耗；提高火電設(shè)備利用率；可作為發(fā)電成本低的峰荷電源；對(duì)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。

其次章發(fā)電、變電和輸電的電氣部分

2-1哪些設(shè)備屬于一次設(shè)備？哪些設(shè)備屬于二次設(shè)備？其功能是什么？答：通常把生產(chǎn)、變換、安排和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。其中對(duì)一次設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視和愛護(hù)的設(shè)備稱為二次設(shè)備。如儀用互感器、測(cè)量表計(jì)，繼電愛護(hù)及自動(dòng)裝置等。其主要功能是起停機(jī)組，調(diào)整負(fù)荷和，切換設(shè)備和線路，監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

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：1）發(fā)電機(jī)與變壓器的連接采納發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線；

2）在主變壓器低壓側(cè)引接一臺(tái)高壓廠用變壓器，供應(yīng)廠用電；

3）在發(fā)電機(jī)出口側(cè)，通過(guò)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)，每組裝有電流互感器4個(gè)；

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)，每組裝有電流互感器4個(gè)。

其主要設(shè)備如下：電抗器：限制短路電流；電流互感器：用來(lái)變換電流的特種變壓器；電壓互感器：將高壓轉(zhuǎn)換成低壓，供各種設(shè)備和儀表用，高壓熔斷器：進(jìn)行短路愛護(hù)；中性點(diǎn)接地變壓器：用來(lái)限制電容電流。

2-3簡(jiǎn)述600MW發(fā)電機(jī)組電氣接線的特點(diǎn)及主要設(shè)備功能。

2-4影響輸電電壓等級(jí)進(jìn)展因素有哪些？

答：1）長(zhǎng)距離輸送電能；

2）大容量輸送電能；

3）節(jié)約基建投資和運(yùn)行費(fèi)用；

4）電力系統(tǒng)互聯(lián)。

2-5簡(jiǎn)述溝通500kV變電站主接線形式及其特點(diǎn)。

答：目前，我國(guó)500kV變電所的主接線一般采納雙母線四分段帶專用旁路母線和3/2臺(tái)斷路器兩種接線方式。其中3/2臺(tái)斷路器接線具有以下特點(diǎn)：任一母線檢修或故障，均不致停電；任一斷路器檢修也不引起停電；甚至在兩組母線同時(shí)故障（或一組母線檢修另一組母線故障）的極端條件下，功率均能連續(xù)輸送。一串中任何一臺(tái)斷路器退出或檢修時(shí)，這種運(yùn)行方式稱為不完整串運(yùn)行，此時(shí)仍不影響任何一個(gè)元件的運(yùn)行。這種接線運(yùn)行便利，操作簡(jiǎn)潔，隔離開關(guān)只在檢修時(shí)作為隔離帶電設(shè)備用。

2-11簡(jiǎn)述高壓直流輸電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)各有哪些？

答：優(yōu)點(diǎn)：

1）線路造價(jià)低，年電能損失小；2）不存在系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題；

3）限制短路電流。4）調(diào)整快速，運(yùn)行牢靠；

5）沒有電容充電電流。6）節(jié)約線路走廊。

缺點(diǎn)：

1）換流裝置較昂貴；2）消耗無(wú)功功率多；3）產(chǎn)生諧波影響；

4）缺乏直流開關(guān)；5）不能用變壓器來(lái)轉(zhuǎn)變電壓等級(jí)。

第三章導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力

3-1討論導(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)熱各有何特點(diǎn)？答：電流將產(chǎn)生損耗，這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電器設(shè)備的溫度上升。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)熱量仍舊許多。這些熱量在適時(shí)間內(nèi)不簡(jiǎn)單散出，于是導(dǎo)體的溫度快速上升。同時(shí)，導(dǎo)體還受到電動(dòng)力超過(guò)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)行中必需留意的問(wèn)題。長(zhǎng)期發(fā)熱是由正常工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱是由故障時(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：導(dǎo)體連接部分和導(dǎo)體本身都存在電阻（產(chǎn)生功率損耗）；四周金屬部分產(chǎn)生磁場(chǎng),形成渦流和磁滯損耗；絕緣

材料在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生損耗，如：tg值的測(cè)量載流導(dǎo)體的發(fā)熱：長(zhǎng)期發(fā)熱：指正常工作電流引起的發(fā)熱

短時(shí)發(fā)熱：指短路電流引起的發(fā)熱

一發(fā)熱對(duì)絕緣的影響

絕緣材料在溫度和電場(chǎng)的作用下漸漸變化，變化的速度于使用的溫度有關(guān)；二發(fā)熱對(duì)導(dǎo)體接觸部分的影響

溫度過(guò)高表面氧化電阻增大I2R惡性循環(huán)

三發(fā)熱對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響

溫度達(dá)到某一值退火機(jī)械強(qiáng)度設(shè)備變形

如：

3-3導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許