电力工程基础习题与解答

第一章发电厂概述习题与解答一、简答题1、简述水力发电、火力发电和风力发电的能量转换过程。

答：水力发电是将水流的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。

火力发电是将燃料的化学能转换为热能，再将热能转换为机械能，然后再将机械能转换为电能的过程。

风力发电是将空气的动能转换为机械能，再将机械能转换为电能的过程。

2、火电厂按照原动机不同可分哪几类？火电厂的三大主机是什么？答：火电厂按照原动机不同可分为汽轮机电厂、燃气轮机电厂、蒸汽—燃气轮机联合循环电厂。

锅炉、汽轮机、发电机是常规火力发电厂的三大主机。

3、简述蒸汽动力发电厂的生产过程。

答：燃料送入锅炉燃烧放出大量的热能，锅炉中的水吸收热量成为高压、高温的蒸汽，经管道有控制地送入汽轮机，蒸汽在汽轮机内降压降温，其热能转换成汽轮机转轴旋转机械功，高速旋转的汽轮机转轴拖动发电机发出电能，电能由升压变压器升压后送入电力系统，而做功后的乏汽（汽轮机的排汽）进入凝汽器被冷却水冷却，凝结成水由给水泵重新打回锅炉，如此周而复始，不断生产出电能。

4、常规燃煤火电厂对环境的污染主要体现在哪些方面？答：主要是烟气污染物排放、灰渣排放、废水排放，其中烟气排放中的粉尘、硫氧化物和氮氧化物经过烟囱排入大气，会给环境造成污染。

5、目前比较成熟的太阳能发电有哪些形式？答：太阳能热发电和太阳能光发电。

6、简述闪蒸地热发电的基本原理。

答：来自地热井的热水首先进入减压扩容器，扩容器内维持着比热水压力低的压力，因而部分热水得以闪蒸并将产生的蒸汽送往汽轮机膨胀做功。

如地热井口流体是湿蒸汽，则先进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往汽轮机做功，分离剩余的水再进入扩容器（如剩余热水直接排放就是汽水分离法，热能利用不充分），扩容后得到的闪蒸蒸汽也送往汽轮机做功。

7、简述双循环地热发电的基本原理。

答：地下热水用深井泵加压打到地面进入蒸发器，加热某种低沸点工质，使之变为低沸点工质过热蒸汽，然后送入汽轮发电机组发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽器冷凝成液体，用工质泵再打回蒸发器重新加热，重复循环使用。

为充分利用地热水的余热，从蒸发器排出的地热水去预热器加热来自凝汽器的低沸点工质液体，使其温度接近饱和温度，再进入蒸发器。

8、可用于发电的海洋能有哪几种类型？答：可用于发电的海洋能主要为：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水浓度差能。

二、问答题1、水电站常见的类型有哪几种？抽水蓄能式水电站具有什么特点？答：水电站常见的类型有：河床式水电站、坝后式水电站和引水式水电站。

抽水蓄能电站是特殊形式的水电站。

当电力系统内负荷处于低谷时，它利用电网内富余的电能，机组采用电动机运行方式，将下游（低水池）水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。

在电力系统高峰负荷时，机组改为发电机运行方式，将高水池的水能用来发电。

因此，在电力系统中抽水蓄能电站既是电源又是负荷，是系统内唯一的削峰填谷电源，具有调频、调相、负荷备用、事故备用的功能。

2、水力发电有哪些主要特点？答：水力发电主要有以下特点：（1）水能是可再生能源，一般也不会造成水体污染；（2）水力发电不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料；（3）水力发电的效率高，常规水电厂的发电效率在80%以上；（4）水力发电可同时完成一次能源开发和二次能源转换；（5）水力发电的生产运行成本低，无需燃料、运行人员较少、管理和运行简便、运行可靠性较高；（6）水力发电机组起停灵活，输出功率增减快、可变幅度大，是理想的调峰、调频和事故备用电源；（7）水力发电资源一般远离用电负荷中心，开发投资大，工期长；（8）无水库调节或水库调节能力较差的水电站，其发电受丰枯季节变化的影响较大，与用户用电需要不相适应；一般采用水、火、核电站联合供电方式；（9）水电站的水库可以综合利用，可获得较高的综合经济效益和社会效益。

（10）建有较大水库的水电站，有的水库淹没损失较大，移民较多，并影响野生动植物的生存环境。

3、什么是锅炉？其作用是什么？答：锅炉本体实际上就是一个庞大的热交换器，由“锅”和“炉”两部分组成的。

锅是指锅炉的汽水系统，完成水变为过热蒸汽的吸热过程。

炉是指锅炉的燃烧系统，完成煤的燃烧放热过程。

其作用是：燃料在炉膛内燃烧将其化学能转变为烟气热能；烟气热能加热给水，水经过预热、汽化、过热三个阶段成为具有一定压力、温度的过热蒸汽。

4、风力发电机主要由哪些部件组成？各有什么作用？答：风力发电机由风轮、升速齿轮箱、发电机、偏航装置（对风装置）、控制系统、塔架等部件所组成。

风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮通过传动系统由升速齿轮箱增速，以便与发电机运转所需要的转速相匹配并将动力传递给发电机。

由于风向经常变化，为了有效地利用风能，必须要有对风装置，它根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对准来风的方向。

由于风能是随机性的，风力的大小时刻变化，必须根据风力大小及电能需要量的变化及时通过控制系统来实现对风力发电机的起动、调节（转速、电压、频率）、停机、故障保护（超速、振动、过负荷等）以及对电能用户所接负荷的接通调整及断开等。

5、太阳能光发电的基本原理是什么？太阳能电池发电系统一般由哪些设备组成？答：光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池（光伏）将太阳能直接转化成电能。

当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能产生电子—空穴对，从而产生光生电压。

太阳能电池（光伏电池）发电系统一般由太阳能电池方阵、防反充二极管、储能蓄电池、充电控制器、逆变器等设备组成。

6、利用生物质能发电的关键技术在哪方面？生物质能发电主要特点是什么？答：利用生物质能发电关键在于生物质原料的处理和转化技术。

采用生物质能发电特点是：（1）生物质能发电的重要配套技术是生物质能的转化技术，且转化设备必须安全可靠、维护方便；（2）利用当地生物资源发电的原料必须具有足够数量的储存，以保证连续供应；（3）发电设备的装机容量一般较小，且多为独立运行的方式；（4）利用当地生物质能资源就地发电、就地利用，不需外运燃料和远距离输电；（5）城市粪便、垃圾和工业有机废水对环境污染严重，用于发电，化害为利，变废为宝；（6）生物质能发电所用能源为可再生能源，资源不会枯竭、污染小、清洁卫生，有利于环境保护。

三、读图题1、如图1-1所示为某一水电站的示意图，请回答图中标注所代表的设备或设施名称。

图1-1 某一水电站的示意答：1－水库；2－压力水管；3－水电站厂房；4－水轮机；5－发电机；6－尾水渠道。

2、如图1-2所示为某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意图，请回答图中标注所代表的设备名称。

图1-2 某一蒸汽动力发电厂的生产过程原理示意答：1－锅炉；2－汽轮机；3－发电机；4－凝汽器；5－凝结水泵；6－回热加热器；7－给水泵。

3、如图1-3所示为某一独立运行的风力发电系统的功能模块示意图，请回答图中标注所代表的功能模块名称。

图1-3 独立运行的风力发电系统的功能模块答：1－耗能负载；2－蓄电池组；3－逆变器。

4、如图1-4所示为某一塔式太阳能发电系统原理示意图，请回答图中标注所代表的设备名称。

图1-4 某一塔式太阳能发电系统原理示意答：1－定日镜； 2－接收器； 3－塔； 4－热盐槽； 5－冷盐槽；6－蒸汽发生器； 7－汽轮发电机组； 8－凝汽器。

第二章电气主接线习题与解答一、简答题1、什么是电气主接线？答：电气一次设备根据其作用和工作要求，按一定的顺序连接，用以表示生产汇集和分配电能的电路，称为电气主接线，或一次电路，或主电路。

2、什么叫电力系统？答：由发电厂电气部分、变电所、输配电线路以及用户用电设备有机连接起来的，组成发、变、输、配、用电的整体，称为电力系统。

3、什么叫电力网？答：电力系统中，由升压、降压变电所和各种不同电压等级的输配电线路连接在一起所组成的部分，称为电力网。

4、什么叫配电装置？答：发电厂和变电所的开关电器、载流导体及必要的辅助设备，根据电气主接线要求建造而成的用来在正常工作情况和故障情况下正确工作的电工建筑物，称为配电装置。

5、什么叫最小安全净距？答：无论正常或过电压情况下都不致发生空气绝缘的电击穿的最小净距，称为最小安全净距。

二、问答题1、对电气主接线的基本要求?答：主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系.对其的基本要求是：1）可靠性，安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。

2）灵活性，电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的切换，并满足扩建要求。

3）经济性，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。

经济性包括：投资、占地面积及电能损耗三方面内容。

2、倒闸操作中隔离开关相对断路器而言“先通后断”如何理解？答：隔离开关没有灭弧装置，用隔离开关来断开电路使得在电路断开瞬间产生的电弧没法熄灭，会造成弧光短路，故在断开电路应该由具有灭弧装置的断路器完成，在断开电路时，先断开断路器再断开隔离开关，同里在接通电路时也应由断路器来完成接通，即隔离开关要在断路器合上之前来合上。

这个“先通后断”是为了防止用隔离开关带负荷拉合电路。

3、母线隔离开关相对线路隔离开关而言“先通后断”又如何理解？答：一般情况下，断路器断开后，电路已没有电流，先拉哪个都可以。

但是，若断路器实际并未断开时先拉母线侧隔离开关，则由于隔离开关没有灭弧装置就会造成弧光短路，此时相当于母线短路，电源侧断路器跳闸，导致全厂停电若先拉线路侧隔离开关，也造成弧光短路，此时相当于线路上短路，线路断路器跳闸，事故影响小。

因此，断开线路断路器后，应先拉线路侧隔离开关，最后才拉母线侧隔离开关，以防意外。

4、为什么屋内配电装置室的门要向外开？答：这是为了防止万一配电装置内发生油燃烧或爆炸等类似事故时，便于工作人员迅速可靠地撤离事故现场。

同时，这样规定也有利于配电装置外的人员在发生上述事故时，可以采取相应的补救措施，不致于在紧急与慌乱中造成配电装置门紧闭、与外界隔离，而引起惨重后果。

5、什么叫最大运行方式？什么叫最小运行方式？答：电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求需要经常变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。

在设计发电厂、变电所等工程时，选择电气设备和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器、导体的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

最大运行方式是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值、发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。