姚春球版《发电厂电气部分》计算题及参考答案

第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理

1.发热对导体和电器有何不良影响？

答：机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能下降。

2.导体的长期发热和短时发热各有何特点？

答：长期发热是指正常工作电流长期通过引起的发热。长期发热的热量，一部分散到周围介质中去，一部分使导体的温度升高。

短时发热是指短路电流通过时引起的发热。虽然短路的时间不长，但短路的电流很大，发热量很大，而且来不及散到周围的介质中去，使导体的温度迅速升高。

~~~~热量传递的基本形式：对流、辐射和导热。对流：自然对流换热河强迫对流换热

3.导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？

答：I=根号下(αFτω/R)，因此和导体的电阻R、导体的换热面F、换热系数α有关。

提高长期允许载流量，可以：减小导体电阻R、增大导体的换热面F、提高换热系数α。

4.计算导体短时发热度的目的是什么？如何计算？

答：确定导体通过短路电流时的最高温度是否超过短时允许最高温度，若不超过，则称导体满足热稳定，否则就是不满足热稳定。

计算方法见笔记“如何求θf”。

6.电动力对导体和电器有何影响？计算电动力的目的是什么？

答：导体通过电流时，相互之间的作用力称为电动力。正常工作所产生的电动力不大，但是短路冲击电流所产生的电动力可达很大的数值，可能导致导体或电器发生变形或损坏。导体或电器必须能承受这一作用力，才能可靠的工作。

进行电动力计算的目的，是为了校验导体或电器实际所受到的电动力是否超过期允许应力，以便选择适当强度的电器设备。这种校验称为动稳定校验。

7.布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在哪一相上？试简要分析。

答：布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在中间的那一相上。具体见笔记本章第五节。

8.导体动态应力系数的含义是什么？什么情况下才需考虑动态应力？

答：导体动态应力系数β用来考虑震动的影响、β表示动态应力与静态应力之比，以此来求得实际动态过程的最大电动力。

配电装置的硬导体及其支架都具有质量和弹性，组成一个弹性系统，在两个绝缘子之间的硬导体可当作两端固定的弹性梁，这种情况下就需要考虑动态应力。

9.大电流母线为什么广泛采用全连式分相封闭母线？

答：防止相间短路；屏蔽磁场、减小干扰和对附近钢构的影响；减小相间电动力；不用安装昂贵的机组断路器。

10.何谓碰撞游离、热游离、去游离？他们在电弧的形成和熄灭过程中起何作用？

答：碰撞游离即电场游离：在电场作用下，带电粒子被加速到一定能量，碰撞前面的中性质点，形成新的带电粒子，连锁发生的结果，使间隙中带电粒子增多。

热游离：由于电弧的高温，中性质点自动离解成自由电子和正离子的现象。

去游离：使带电质点减少的过程，称为去游离过程。

碰撞游离进行的结果，使触头间充满自由电子和正离子，具有很大的电导。

热游离的作用是维持电弧的稳定燃烧。

要熄灭电弧，必须采取措施加强去游离作用、并削弱游离作用。

11.开关电器中的电弧有何危害？

答：1）电弧的高温可能造成导体或绝缘的烧坏；

2）由于电弧的导电性，从而延长了开关设备切断电路的时间；

3）一定条件下会形成间歇电弧，在系统中形成谐振过电压。

12.交流电弧有何特点？交流电弧的熄灭条件是什么？

答：交流电弧的特点：

1）伏安特性为动态特性；

2）电弧电压的波形呈马鞍形变化；

3）电流每半周过零一次，电弧会暂时自动熄灭。

交流电弧的熄灭条件：介质强度恢复过程u d(t) > 弧隙电压恢复过程u r(t)。

13.何谓弧隙介质强度恢复过程？何谓弧隙电压恢复过程？它们与哪些因素有关？

答：弧隙介质强度恢复过程u d(t)：电弧电流过零时，弧隙介质的绝缘能力由起始介质强度逐渐增强的过程。

弧隙电压恢复过程u r(t)：电弧电流过零时，经过由电路参数所决定的电磁振荡，弧隙电压逐渐由熄弧电压恢复到电源电压的过程。

起始介质强度出现后，弧柱区介质强度的恢复过程与断路器的灭弧装置结构、介质特性、电弧电流、冷却条件及触头分开速度等因素有关。

弧隙电压恢复过程与电路参数及负荷性质有关。

14.熄灭交流电弧的基本方法有哪些？

答：1）采用灭弧能力强的灭弧介质；

2）利用气体或油吹弧；

3）采用特殊金属材料作灭弧触头；

4）在断路器的主触头两端加装低值并联电阻；

5）采用多断口熄弧；

6）提高断路器触头的分离速度；

7）低压开关中的熄弧方法：利用金属灭弧栅灭弧；利用固体介质狭缝灭弧。

15．减少钢构损耗和发热的措施：加大钢构和载流导体之间的距离；断开载流导体附近的钢构闭合回路并加上绝缘垫；采用电磁屏蔽；采用分相封闭母线。

16．分相封闭母线的优点：防止相间短路，保证人员接触外壳的安全；短路时母线间的电动力大大减小；减少了母线附近钢构的发热；提高母线的载流量；安装维护的工作量小。

缺点：母线散热条件差；外壳产生损耗；有色金属消耗量增加。

第三章电器设备的结构和工作原理

1.绝缘子按结构型式分为哪几类？其作用是什么？

答：绝缘子按结构型式分为：支柱式、套管式及盘形悬式。

绝缘子的作用是：支持和固定裸载流导体，并使裸载流导体与地绝缘，或使装置中处于不同电位的载流导体之间绝缘。

2.敞露母线有哪几种？各适用什么场合？母线靠什么绝缘？用多条矩形母线时每相为何最好不超过3条？

答：敞露母线有4种：

矩形母线：一般用于35kV及以下、持续工作电流在4000A以下的配电装置中；

槽形母线：一般用于35kV及以下、持续工作电流在4000-8000A的配电装置中；

管形母线：一般用于110kV及以上、持续工作电流在8000A以上的配电装置中；