导体和电气设备的原理与选择
华北电力大学《发电厂电气部分》习题总结答案
《发电厂电气部分》复习第一章能源和发电1、火、水、核等发电厂的分类火电厂的分类：（1)按燃料分:燃煤发电厂，燃油发电厂，燃气发电厂，余热发电厂，利用垃圾和工业废料作为燃料的发电厂。
（2）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂,高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂.（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂,燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽—-燃气轮轮机发电厂。
（4）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（5）按发电厂总装机容量的多少分：小容量发电厂，中容量发电厂,大中容量发电厂,大容量发电厂。
水力发电厂的分类：（1）按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂,混合式水电厂.(2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
核电厂的分类：压水堆核电厂,沸水堆核电厂。
2、抽水蓄能电厂的作用调峰,填谷，备用，调频,调相.3、发展联合电力的效益（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。
4、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程.整个过程可以分为三个系统:1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机,冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能,称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转,把机械能变为电能,称为电气系统。
能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。
5、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转,将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能.6、轻水堆核电厂的分类(缺生产过程及区别）答:轻水堆核电站可以分为压水堆核电站和沸水堆核电站。
《发电厂电气部分》课后习题答案
《发电厂电气部分》课后习题答案第一章能源和发电1-2 电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。
按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。
按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
按输出能源分：凝气式发电厂；热电厂。
按发电厂总装机容量分：小容量发电厂；中容量发电厂；大中容量发电厂；大容量发电厂。
火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个生产过程分三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称不汽水系统；由气轮机转子的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂；坝后式水电厂；河床式水电厂；引水式水电厂；混合式水电厂。
按径流调节的程度分为：无调节水电厂；有调节水电厂；日调节水电厂；年调节水电厂；多年调节水电厂。
水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；水力发电不污染环境；水电厂建设投资较大工期长；水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。
导体及电气设备的原理与选择
导体及电气设备的原理与选择前言在现代社会中，导体及电气设备是我们生活中不可或缺的一部分。
无论是家庭用电还是工业生产，电气设备都扮演着重要的角色。
本文将介绍导体和电气设备的原理，以及如何选择合适的设备。
导体的原理导体是一种能够传导电流的材料。
在导体中，电流的传导是由电子的移动来实现的。
导体中的电子在受到外界电场的力作用下，会发生自由移动，从而形成电流。
导体的导电性取决于其原子或分子结构。
通常，具有松散结构的材料，例如金属，是良好的导体。
金属中的电子可以自由移动，因此可以很容易地形成电流。
而对于非金属材料，由于其原子或分子结构的限制，电子的移动受到阻碍，因此导电性较差。
导体的选择在选择导体时，需要考虑以下因素：1. 导电性能不同的导体具有不同的导电性能。
一般来说，金属材料具有更好的导电性能，因此常用于电路的导线和连接器中。
在选择导线和连接器时，应选择具有良好导电性能的金属材料，如铜或铝。
2. 机械强度导体在使用过程中需要承受一定的机械应力，因此导体材料的机械强度也是选择的重要考虑因素之一。
导体应能够抵抗拉伸、弯曲和挤压等力。
一些强度较高的导体材料，如钢铁或铜合金，常用于要求较高机械强度的场合。
3. 抗腐蚀性导体可能暴露在潮湿、酸性或碱性环境中，因此其抗腐蚀性也是选择导体的重要考虑因素之一。
一些具有良好抗腐蚀性的材料，如不锈钢或镀银的铜线，常被选用。
4. 成本因素导体的成本也是选择的重要因素。
不同材料的导体具有不同的价格。
在满足性能要求的前提下，应选择成本较低的导体材料。
电气设备的原理电气设备是指用于控制、转换和分配电能的设备。
电气设备的原理可以总结为以下几点：1. 电路原理电气设备的工作原理基于电路原理。
电路由电源、导线、开关、元件等组成。
电气设备的工作状态取决于电路中元件的连接和开关的状态。
通过控制开关的状态，可以实现电气设备的启动、停止、控制等功能。
2. 电能转换电气设备的一个重要功能是将电能转换成其他形式的能量。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6章导体和电气设备的原理与选择6-1什么是验算热稳定的短路计算时间t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。
6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。
电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。
开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。
6-3开关电器中常用的灭弧方法有那些？答：有以下几种灭弧方式：1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；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地冷却面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。
6-4什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。
弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。
电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。
发电厂电气部分基础知识
第一章能源与发电1、掌握电力系统与电力网的概念。
☞电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备有机连接起来的整体。
☞电力系统=发电厂+电力网+电力用户。
☞电力网是指在电力系统中，由升压和降压变电所通过输、配电线路连接起来的部分。
2、掌握额定电压的概念及电力网的电压等级。
☞额定电压：电气设备的额定电压是能使发电机、变压器和用电设备在正常运行时获得最佳技术效果的电压。
☞我国电力网额定电压等级如下：0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、500、750、1000 kV☞按电压等级高低分类：低压电网：3kV以下；高压电网：3~330kV；超高压电网：330~1000kV；特高压电网：1000kV及以上；4、掌握发电厂的类型。
☞按一次能源取得的方式不同分类：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力电厂、太阳能电厂、地热电厂、潮汐电厂等。
☞按燃料分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂。
☞按蒸汽压力和温度分类：中低压电厂、高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂、超临界压力电厂、超超临界压力电厂。
☞按原动机分类：凝汽式汽轮机电厂、燃汽轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽－燃气轮机电厂。
☞按输出能源分类：凝汽式发电厂、热电厂。
5、掌握火力发电厂的电能生产过程。
☞1)燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2)锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3）由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
第二章发电、变电和输电的电气部分1、什么是一次设备？掌握各种类型一次设备的作用、图形符号和文字符号。
☞一次设备的概念：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。
☞一次设备的类型：1）生产和转换电能的设备。
发电机：机械能转化为电能；电动机：电能转化为机械能；变压器：将电压升高或降低；2）接通和断开电路的开关电器。
发电厂电气部分第六章(3)
式中：Imax － 导体所在回路的最大持续工作电流 Ial
裸导体的选择
2.选择导体的截面大小 (2)按经济电流密度选择截面
作者：李长松 版权所有
当负荷电流通过载流导体时，将产生电能损耗。电能 损耗的大小与负荷电流的大小、母线截面(或母线电 阻)有关。
同一熔断器内，通常可分别接入额定电流 大于熔断器额定电流的任何熔体
6
7
用来保护电路中的电气设备免受过载和电路电流的危害。
不能用来正常地切断和接通电路，必须与其它电器（隔离开关、 接触器、负荷开关等）配合 广泛用在1000V及以下的装置中，在3~110kV高压配电装置作为 小功率电力线路、配电变压器、电力电容器、电压互感器等设备 的保护。
三、高压熔断器的分类
2. 非限流型高压熔断器：自然灭弧
作者：李长松 版权所有
在熔体熔化后，短路电流不减小，一直达到最大值。 在第一次过零或经过几个半周期之后电弧才熄灭。
四、高压熔断器的选择和校验
1. 选择额定电压 非限流型： UN ≥ UNS
作者：李长松 版权所有
限流型：
原因：
UN ≡ UNS
I
IN1 Id
2－截面较大 1－截面较小
三、高压熔断器的分类
分类方式 性能 保护范围 熄弧方式 安装场所 保护对象 型式 结 构 极数 底座绝缘子 限流式、非限流式 一般、后备、全范围 角壮式(大气中熄弧)、石英砂填料、喷射式、真空等 分类名称
户外、户内
变压器、电动机、电压互感器、单台并联电容器、电容 器组、电容器组、供电回路等 插入式、母线式、跌落式、非跌落式、混合式等 单极、三级 单柱、双柱
t 1 电源 2(粗) 1(细) d 2
电气设备选择的一般条件
第一节 电气设备选择的一般条件
第一节 电气设备选择的一般条件
选择条件有
｛ 特殊条件：个别电气设备具有的选择校验项目。
一般条件：多数电气设备共有的选择校验项目。
一、按正常工作条件选择额定电压和额定电流 1. 额定电压选择 1)正常电压要求是：电气设备所在回路的最高运行电压不 得高于电气设备的允许最高工作电压。 2) 由于电气设备的允许最高工作电压为其额定电压的UN 的1.1~1.15倍，而电网电压正常波动引起的最高运行电压不超 过电网额定电压UNs的1.1倍。 3) 一般可以按电气设备的额定电压UN不得低于其所在电 网的额定电压UNs的条件来选择电气设备，即: UN ≥ UNs
t ab t in t a
验算裸导体的短路热稳定时，tpr宜采用主保护动作时间，如主 保护有死区时，则采用能对该死区起保护作用的后备保护动作 时间； 验算电器的短路热稳定时，tpr宜采用后备保护动作时间。 少油断路器的燃弧时间ta为0.04~0.06s，SF6断路器的燃弧时间ta 为0.02~0.04s。
IN（或Ial）≥Imax
第一节 电气设备选择的一般条件
一、按正常工作条件选择电气设备
《发电厂电气主系统》 第六章 导体和电气设备的原理与选择
3) 当实际环境温度θ不同于导体的额定环境温度θ0时，其长期允 许电流应该用下式进行修正。 Ialθ = KIal ≥Imax 不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数K为
第一节 电气设备选择的一般条件
一、按正常工作条件选择电气设备
《发电厂电气主系统》 第六章 导体和电气设备的原理与选择
注意： 1) 海拔影响电气设备的绝缘性能，随装设地点海拔的增 加，空气密度和湿度相应减小，使得电气设备外部空气间隙 和固体绝缘外表面的放电特性降低，电气设备允许的最高工 作电压减小。 对海拔超过1000m的地区，一般应选用高原型产品或外绝 缘提高一级的产品。 对于现有110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度， 可在海拔2000m以下地区使用。 2) 在空气污秽(腐蚀减低绝缘强度)或有冰雪的地区，某 些电气设备应选用绝缘加强型或高一级电压的产品。
电气设备的原理与选择
I 0 N1 fi bc sin( ) 100% I1 N1 I 0 N1 i sin i cos( ) 3440(') I1 N1
相位差:
电流互感器的准确级和额定容量
CT的准确级
CT根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是 指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大电 流误差。
五、限流电抗器的选择
厂、站装设限流电抗器的主要目的是限制短路电流，以便选择 轻型断路器及较小截面的电缆，有的还用来在短路故障时维持母线 的残压水平，以提高厂用电动机及其它用户的工作可靠性。但电抗 器在运行中有少量的功率损失及显著的电压损失，从而使另一侧的 电压水平有所降低，故应加以校验。
10kV出线2
•一次回路电压的选择 0.8UN1<UNs<1.2UN1
•二次回路电压的选择
•种类和型式选择
PT的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择。 在6～35KV屋内配电装臵中，一般采用油浸式或浇注式；110～ 220KV，常采用串级式电磁PT；110-500KV 的配电装臵，当容量 和准确级满足要求时，可采用电容式电压互感器。
变比:
额定电流比 ，一次、二次额定电流之比
Ki I N1 / I N 2 N2 / N1
电流互感器的误差：
I1 N1 I 2 N 2 I 0 N1
N2 I1 I 2 I0 I2 I0 N1 '
I1
I2 I0
z0 z2l
由于CT本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，一次电流和二次 电流测量值得数值和相位都有差异，即测量结果有误差。 电流误差:
发电厂电气部分教学大纲
《水电站电气设备》课程教学大纲课程编号: 000300930课程名称：水电站电气设备英文名称：Electrical Equipment of hydro power plant总学时：32总学分：2适用对象: 水电专业的本科生。
先修课程：电路原理一、课程性质、目的和任务本课程目的在于使学生获得和掌握发电、变电和输电的电气主系统的构成、设计和运行的基本理论和计算方法，熟悉和掌握主要水电站常用电气设备的原理和性能，了解同步发电机和电力变压器运行方面的简单常识。
二、教学要求和内容基本要求1、了解发电厂的类型，熟悉火电厂、水电厂、核电站的电能生产过程及其特点；掌握发电厂和变电站中主要的一次设备和二次设备的作用；了解典型的300MW发电机电气主接线、600MW发电机电气主接线的特点。
2、理解载流导体的发热和电动力的理论和计算方法，掌握载流导体长期发热、短时发热的特点，熟悉提高导体载流量的措施，掌握短路电流热效应的计算方法，掌握最大短路电动力的计算方法；熟悉电气主接线可靠性的分析方法；熟悉技术经济分析的基本原则和常用的分析方法。
3、掌握电气主接线的概念；熟悉发电厂、变电站电气主接线设计的原则和程序；掌握各典型的电气主接线（单母线（带旁路母线）、单母线分段（带旁路母线）、双母线（带旁路母线）、双母线分段（带旁路母线）、一台半断路器接线、变压器母线组接线、单元接线、桥形接线、角形接线等）的特点和适用范围；掌握主变压器的选择方法；掌握限制短路电流的方法；了解不同类型的发电厂、变电站电气主接线的特点；熟悉电气主接线运行中典型的倒闸操作的原则和步骤。
4、掌握厂用电及厂用电率的概念；掌握厂用电负荷的分类及供电特点；掌握厂用电的电压等级、厂用电系统中性点的接地方式以及厂用电源引接方式的设计原则；了解不同类型发电厂的厂用电接线的特点；熟悉厂用变压器的选择方法；熟悉厂用电动机的选择方法；掌握厂用电动机自启动校验的方法；了解厂用电源的切换问题。
第六章 导体和电气设备的原理与选择
tpr——继电保护动作时间。备在保验护算动电作器时的间短。路热效应时，宜采用后
tbr——相应断路器的全开断时间
tbr =tin+ta
tin ——断路器固有分闸时间，可在手册上查出。 ta ——断路器开断时电弧持续时间。
第二节 高压断路器和隔离开关的原理与选择
回顾 : 高压断路器的主要功能 ①正常状况下，控制各电力线路的开断与闭合。 ②事故时在继电保护装置控制下能自动切除短路电流。
（3）计算短路点
②母联断路器 考虑当采用该母联断路器向备用路线充电时，备
用母线故障流过该备用母线的全部短路电流。 ③带电抗器的出线回路
由于干式电抗器工作可靠性较高，且断路器与电 抗器间的连线很短，故障几率小，一般可选电抗 器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器， 以节约投资。
系统
k6
k5
It
(2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不 校验动稳定。
(3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设 备可不校验动、热稳定。
3、短路电流计算条件：
做校验用的短路电流应按下列情况确定： （1）容量和接线
按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划 (一般为本工程建成后5～10年)；其接线应采用可能发生最大短 路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列 的接线方式(如切换厂用变压器时的并列)。
（二）交流电弧特性
1、交流电弧的波形 交流电弧具有过零值自然熄灭 及动态的伏安特性两大特点。
i Ua
图中A点是电弧产生时的电压，称为燃弧电压。 B点是电弧熄灭时的电压，称为熄弧电压。
显然，由于介质的热惯性，燃弧电压必然大于熄弧电压。
2、交流电弧的熄灭
在电流过零时，采取有效 措施加强弧隙的冷却，使 弧隙介质的绝缘能力达到 不会被弧隙外施电压击穿 的程度，则在下半周电弧 就不会重燃而最终熄灭。
《发电厂电气部分》课后习题答案
第一章能源和发电1-2 电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。
按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。
按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
按输出能源分：凝气式发电厂；热电厂。
按发电厂总装机容量分：小容量发电厂；中容量发电厂；大中容量发电厂；大容量发电厂。
火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个生产过程分三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称不汽水系统；由气轮机转子的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。
1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂；坝后式水电厂；河床式水电厂；引水式水电厂；混合式水电厂。
按径流调节的程度分为：无调节水电厂；有调节水电厂；日调节水电厂；年调节水电厂；多年调节水电厂。
水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；水力发电不污染环境；水电厂建设投资较大工期长；水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。
导体和电气设备的原理与选择ppt
06
安全与维护
导体的安全距离与保护措施
导体安全距离
为了保证安全，不同类型和规格的导体之间应保持一定的距离，如高低压线路的 安全距离、带电作业的安全距离等。
保护措施
在导体的铺设和安装过程中，应采取适当的保护措施，如穿管铺设、采用封闭式 母线等，防止导体裸露、老化等问题。
连接方式
导体的连接方式主要有焊接、压接、螺丝连接等。不同的连接方式有各自的 优缺点和应用范围。
固定方法
导体的固定方法主要有螺丝固定、卡扣固定、支架固定等。根据不同的使用 环境和需求，选择合适的固定方法可保证导体的稳定性和安全性。
05
电气设备的选择与配置
电路元件的选择与计算
1
根据电路参数选择适当的导体类型和规格，如 电缆、铜线等。
2
根据电流和电压要求选择合适的断路器和接触 器等元件。
3
根据电路布局和安装环境选择适宜的元件尺寸 和类型。
电源设备的选型与配置
根据负荷性质和设备功率选择合适的电源设备， 如稳压电源、不间断电源等。
根据设备电压和电流要求配置合适的电源线径和 插座规格。
根据电源设备的特性和使用环境进行正确的安装 和接线。
开关设备的选型与配置
根据负荷性质和功率选择适 宜的开关设备，如断路器、
隔离开关等。
根据开关设备的特性和使用 环境进行正确的安装和接线
。
根据开关设备的操作方式和 操作机构选配适合的开关规
格。
保护设备的选型与配置
根据设备和线路的要求选择适当的保护设备，如 熔断器、继电器等。
根据保护设备的特性和使用环境进行正确的安装 和接线。
导体的热稳定性与电压降
电气设备基本知识与选择
目的：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保 护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流 时误动作
保护电力电容器时 INfs = K INc
电力电容器回 路的额定电流
K－可靠系数（对限流式高压熔断器，当一台电力电容器 时K=1.5~2.0，当一组电力电容器时K=1.3~1.8）
目的：当系统电压升高或波形畸变引起回路电流 增大或运行中产生涌流时不应误熔断
X*L
X*
X *
( Id I
X
*
)
Ud Id
IN UN
100%
XL
U d I d ：基准电压、电流
２）按正常运行时电压损失校验
要求 U 5% ，考虑到 U 主要由Ｉ的无功分量 Imax sin
产生，电压损失
U (%)
X L (%)
I max IN
sin
３）母线残压校验
5%？
要求：
导体的经济截面：
SJΒιβλιοθήκη I max J需注意的两点：
尽量选择接近的截面，若无合适规格的导体，选小于 经济截面的导体。
按经济电流密度选择的导体截面，其允许电流必须大 于导体的最大持续工作电流
３）电晕电压校验
对110KV以上的裸导体，按晴天不发生全面 电晕条件校验：
裸导体的临界电压 Ucr ≥ Umax
与裸导体不同之处在于修正系数与敷设方式和环境温度有关。
敷设时电缆应保持一定的弯曲半径。应尽量将三芯电缆的截面限 制在185mm2及以下
4）允许电压降校验
对供电距离远、容量大的电缆线路，应校验 其电压损失，一般应满足电压降不超过5%
U % 173Imax L(r cos x sin ) /U 5）热稳定校验
发电厂电气部分--第13讲
第十三讲
主 讲： 刘君 E-mail: liujunlishu@ Tel: 80798449
第六章
导体和电气设备的原理与选择 （4）
基本要求： 1、高压熔断器的选择 2、导体的选择 3、电缆的选择
第五节 高压熔断器的选择
原理：电路发生过负荷或短路时，随着电流增大，熔
一、导体选型
导体材料 铜：只用于持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或污秽对铝 有严重腐蚀的场所。 纯铝：矩形、槽形和管形 敷设方式 A B C 铝合金：管形 铝锰合金：载流量大，机械强度差 A B C 铝镁合金：载流量小，机械强度大，焊接困难，使用受限 类型
特点 矩形 槽形 管形 应用 集肤效应系数大，便于安装 只用于35KV及以下，电流在4000A及 以下的配电装置 机械强度高，载流量大，集 只用于35KV及以下，电流在4000－ 8000A的配电装置 肤系数小 机械强度高，集肤系数小 可用于35KV及以上，电流在8000A以 上的配电装置
N 频率系数 f m导体单位长度的质量(kg/m)
第七节 电缆、绝缘子和套管的选择
一、电力电缆的选择
§ 电缆芯线材料及型
号的选择
§ 截面选择
一般按长期发热允许电流选择，当最大负 荷利用小时数超过5000小时、长度超 过20米时，应按经济电流密度选择。 修正系数与敷设方式和环境温度有关。 敷设时电缆应保持一定的弯曲半径。
2 13 sh
衬垫间允许的最大跨距(临界跨距)--防止同相各条导体相互接触
Lcr = lb h f b
4
l ：铜双条1774，三条1355
铝双条1003，三条1197
满足动稳定的最大允许衬垫跨距
发电厂电气部分-第六章
（4）短路电流的实用计算方法：在进行电气设 备的热稳定计算时，需要用短路后不同时刻的 短路电流，即计及暂态过程，通常采用短路电 流实用计算方法，即运算曲线法。
4、短路电流热效应计算时间的确定
短路电流热效应计算时间tk 为继电保护动作时间tpr 和相应 断路器的全分闸时间tbr之和，即 tk = tpr + tbr 式中tbr为断路器的固有分闸时间和燃弧时间之和。 验算电气设备时宜采用后备保护动作时间；在验算裸导体 的短路热效应时，宜采用主保护动作时间。如主保护有死 区时，则采用能对该死区起作用的后备保护动作时间，并 采用相应处的短路电流值；验算电缆时，对电动机等直馈 线应采用主保护动作时间，其余宜按后备保护动作时间。 在验算电器的短路热效应时，宜采用后备保护动作时间。
④ 不要求断开或闭合电流，只用来在检修时隔离电 压的开关电器，如隔离开关等。
引言
2. 断路器的作用
在正常情况下，控制各种电力线路和设备的开 断和关合。 在电力系统发生故障时，自动地切除电力系统 的短路电流，以保证电力系统的正常运行。
一、电弧的形成与熄灭
当开关电器开断电路时，电压和电流达到一定 值时，触头刚刚分离后，触头之间就会产生强 烈的白光，称为电弧。 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 了出现大量自由电子的缘故。
2、短路动稳定校验
动稳定也称电动力稳定，是指电气设备承受 短路电流机械效应的能力。满足动稳定的条件为：
ies ish 或I es I sh
式中 ish、I sh — 短路冲击电流幅值及其有效值。ish 2K sh I ''， I ''为0s短路电流周期分量有效值，K sh 为冲击系数； ies、I es — 电气设备允许通过的动稳定电流幅值及其有效值。
导体和电气设备的原理与选择.
§6~5 裸导体和电缆的选择
硬导体的动稳定性校验
硬导体的动稳定校验条件
每相为多条矩形导体母线的应力计算与校验
每相为三条时，可以认为中间条通过20%电流， 两边条各通过40%电流，单位长度条间最大电动 力 fb 为
I max S J
Imax—正常运行方式下导体的最大 持续工作电流，计算时不考虑过负 荷和事故时转移过来的负荷；
J—经济电流密度：导体在一定的最大负荷利用 小时数的情况下，年计算费用最低的电流密度
§6~5 裸导体和电缆的选择
裸导体的选择
导体截面选择---按经济电流密度选择
§6~5 裸导体和电缆的选择
导体和电气设备的原理与选择
§6~5 裸导体和电缆的选择
裸导体的选择
导体的材料
铜：
电阻率低，机械强度高，耐腐蚀性比铝强，储量少，价格高。
铝：
电阻率高，机械强度低，耐腐蚀性较铜差，储量高，价格低。 一般优先采用铝导体，在工作电流大，地方狭窄的场所和对铝 有严重腐蚀的地方可采用铜导体。
§6~5 裸导体和电缆的选择
65裸导体和电缆的选择?裸导体的选择?导体的类型硬导体?矩形导体广泛用于35kv及以下工作电流不超过矩形导体广泛用于35kv及以下工作电流不超过4000a的屋内配电装置中?槽形导体适用于35kv及以下工作电流为40008000a的配电装置中?管形导体适用于8000a以上的大电流母线220kv管型母线及支柱绝缘子65裸导体和电缆的选择?裸导体的选择?导体的类型软导体?钢心铝绞线适用于35kv及以上的屋外软母线钢心铝绞线适用于35kv及以上的屋外软母线?组合导线用于中小容量发电机和变压器的引出线?空心导线扩径导线和分裂导线直径大可以减小线路电抗减小电晕损耗和对通讯的干扰用于超高压母线和输电线路65裸导体和电缆的选择?裸导体的选择?导体的布置方式a散热好机械强度差b机械强度好散热差c散热好机械强度好65裸导体和电缆的选择?裸导体的选择?导体截面选择按导体长期发热允许电流选择汇流母线及长度在20m以下的导体等一般应按长期汇流母线及长度在20m以下的导体等一般应按长期发热允许电流选择其截面即imaxkialimax导体的最大持续工作电流计算时一般需考虑过负荷和事故时转移过来的负荷
中国电网考试《电力系统设备与保护》
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《发电厂电气部分》填空1．按输出能源分,火电厂分为凝汽式电厂和。
答：热电厂P132.将各种一次能源转变为的工厂，称为发电厂。
答：电能P123.水电厂可分为、引水式水电厂和混合式水电厂。
答：堤坝式水电厂P174.核电厂的系统由核岛和组成。
答：常规岛P255. 自然界中现成存在，可直接取得和利用而又改变其基本形态的能源称为。
答：一次能源P106. 由一次能源经加工转换的另一种形态的能源。
答：二次能源P107.火力发电厂的能量转换过程为。
答：燃料的化学能→热能→机械能→电能P138. 水力发电厂的能量转换过程为。
答：水的位能→动能→机械能→电能P189.水电站所用的发电机为。
答：水轮发电机P1810.火力发电厂所用的发电机为。
答：汽轮发电机P1311.我国建造的第一座核电厂是。
答：秦山核电厂P2212.既可以是电力用户，又可以是发电厂的是电厂。
答：抽水蓄能电厂P2113. 是变换和分配电能的设备。
答：变压器P2814. 可将高电压变为低电压。
答：电压互感器P2915. 是限制短路电流的设备。
答：电抗器P2816.通常把生产、变换、输送、分配和使用电能是设备称为。
答：一次设备P2817.对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、件事和保护的设备称为。
答：二次设备P2818. 由一次设备，如：发电机、变压器、断路器等按预期生产流程所连成的电路，称为。
答：一次电路或电气主接线P2819．在对称三相电路中仅画出基中一相设备的连接用来表示三相电路的电路图称为_________。
答：单线图P2920．发电厂或变电所中的___________按照设计要求连接而构成的电路称为电气主接线。
答：各种一次设备P2921. 根据电气主接线的要求，由开关电器、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体即为_________。
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(2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。
(3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验 动、热稳定。
3.短路电流计算条件
短路电流应按下列条件确定：
(1)容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力 系统远景发展规划（一般为本工程建成后5-10年）；其接线 应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在 切换过程中可能短时并列的接线方式（如切换厂用变压器时 的并）。
碰撞游离: 阴极表面发射出的电子和弧隙中原有的少数电子在强电场能的作用下，
向阳极方向运动，并不断地与其他粒子（如气体原子、分子）发生碰撞， 将中性粒子中的电子击出，游离成正离子和新的自由电子，新产生的电子 也向阳极加速运动，同样也会使它所碰撞的中性质点游离。碰撞游离连续 进行就可能导致在触头间充满了电子和离子，从而介质被击穿，电流急剧 增大出现光效应和热效应而形成电弧。
2．额定电流 IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 Imax
I N I NS
1)发电机、调相机和变压器在电压降低5％时，出力保持 不变，故其相应回路的Imax=1.05IN ；
2)若变压器有可能过负荷运行时， Imax=(1.3~2) IN；
3)母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机Imax；
高压隔离开关的主要功能： 保证高压电器及装置在检修工作时的安全，不能
用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许 用于不产生强大电弧的某些切换操作。
一、电弧的形成与熄灭 电弧：用开关电器切断通有电流的线路时，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 现电弧电弧。
二、按短路状态校验
1.短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超
过允许值。满足热稳定的条件为
I
2 t
Qk
2．电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳 定的条件为
ies ish
或
Ies I sh
下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：
4.短路计算时间 验算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断 路器的全开断时间tbr之和，即
tk t pr tbr
tpr取保护装置的后备保护动作时间，而tbr是指对断路器的分闸脉冲传 送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各相触头分离后的电弧完全 熄灭为止的时间段。包括两个部分，即
发电厂电气部分
第六章 导体和电气设备的原理与选择
主要设备的原理 导体及电气设备的选择 选择条件 校验条件
第一节电气设备选择的一般条件 按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动 稳定。
一、按正常工作条件选择电气设备 1.额定电压 电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压
U N U NS
热电子发射：触头分离瞬间，接触电阻突然加大而产生的高温及电弧燃 烧，使阴极表面出现强烈的炽热点，将阴极金属材料内的大量电子不断 逸出金属 表面； 强电场电子发射：当触头刚分开时，触头间距离很小，则产生很强的电 场强 度（3x106V/m以上），阴极表面的电子就会被电场力拉出而形成触头空 间的自由电子。这种强电场发射是在弧隙间最初产生电子的主要原因。
特点：电弧是导电的。电弧电弧弧柱中出现了大量自由电子。
1．电弧的形成和弧隙介质的游离与去游离 产生：及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：中性质点转化为带电质点。电弧的形成过程就是气态介质或固态、 液态介质高温气化后向等离子体态的转化过程。因而，电弧是一种游离 的气体放电现象。
(2)短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三 相短路严重时，则应按最严重的情ห้องสมุดไป่ตู้验算。
(3)计算短路点。在计算电路图中，同电位的各短路点的短 路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的 位置不同而不同。在校验电器和载流导体时，必须确定电气 设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电 流校验值为最大。
2)当海拔在1000-3500m范围内，若海拔制造厂家规定值每升高 100m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压 不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级 的产品。
3)对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔 2000m以下使用。
4)一般使用的额定环境温度θ0 = + 40℃，如周围环境温度高于＋ 40 ℃ （但小于+ 60 ℃ ）时，其允许电流一般可按每增高1 ℃ ， 额定电流减少1.8％进行修正；当环境温度低于＋40℃时，环境温 度每降低1 ℃ ，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额 定电流的20%
热游离: 由于在电弧燃烧过程中，弧柱中的电导很大，则电位梯度很小，电子
不能获得必需的位能，于是碰撞游离已不可能。然而电弧产生之后，弧隙 的温度很高，中性质点不规则热运动速度增加，具有足够动能的互相碰撞 游离出电子和正离子，这种现象称为热游离。一般气体开始发生热游离的 温度为9000-10000℃；金属蒸气的热游离温度约为4000-5000 ℃ 。因为 开关电器的电弧中总有一些金属蒸气，而弧心温度总大于4000-5000℃ ， 所以，热游离的强度足可维持电弧的燃烧。
4)母线分段电抗器Imax 应为母线上最大一台发电机跳闸时， 保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电 流的50％-80%；
5)出线回路的Imax 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故 时由其他回路转移过来的负荷。
3．环境条件对设备选择的影响
1)非高原型的电气设备使用环境的海拔高度不超过1000m。
tbr tin ta
tin为断路器固有分闸时间
ta为断路器开断时电弧持续时间
第二节高压断路器和隔离开关的原理与选择
高压断路器主要功能： 正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网
或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障 时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行， 起着保护作用。
特点：是能断开电器中负荷电流和短路电流。