熊信银《发电厂电气部分》第四版课后习题答案

第1章发电、变电和输电的电气部分2-1 哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是

什么？

答：通常把生产、变换、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和，切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。

2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。

答：1）发电机与变压器的连接采用发电机—变压器单元接线；

2）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电；

3）在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器；

4）在发电机出口侧和中性点侧，每组装有电流互感器4个；

5）发电机中性点接有中性点接地变压器；

6）高压厂用变压器高压侧，每组装有电流互感器4个。

其主要设备如下：电抗器：限制短路电流；电流互感器：用来变换电流的特种变压器；电压互感器：将高压转换成低压，供各种设备和仪表用，高压熔断器：进行短路保护；中性点接地变压器：用来限制电容电流。

2-3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。

2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？

答：1）长距离输送电能；

2）大容量输送电能；

3）节省基建投资和运行费用；

4）电力系统互联。

2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。

答：目前，我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断路器两种接线方式。其中3/2台断路器接线具有以下特点：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的

极端条件下，功率均能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备用。

2-6 并联高压电抗器有哪些作用？抽能并联高压电抗器与并联高压电抗器有何异同？

2-7 简述6kV抽能系统的功能及其组成。

2-8 简述串联电容器补偿的功能及其电气接线。

2-9 简述高压直流输电的基本原理。

2-10 简述换流站的电气接线及主要设备的功能。

2-11 简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些？

答：优点：

1）线路造价低，年电能损失小；

2）不存在系统稳定问题；

3）限制短路电流。

4）调节快速，运行可靠；

5）没有电容充电电流。

6）节省线路走廊。

缺点：

1）换流装置较昂贵；

2）消耗无功功率多；

3）产生谐波影响；

4）缺乏直流开关；

5）不能用变压器来改变电压等级。

2-12 简述高压直流输电系统的主接线及其运行方式。

第2章导体的发热和电动力

3-1 研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？

答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。导体短路时，虽然持续时间不长，

但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。

3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？

答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：值的测量

载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热

短时发热：指短路电流引起的发热

一发热对绝缘的影响

绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；

二发热对导体接触部分的影响

温度过高表面氧化电阻增大恶性循环

三发热对机械强度的影响

温度达到某一值退火机械强度设备变形

如：

长期发热70短期发热300

长期发热70短期发热200

3-3 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？

答：是根据导体的稳定温升确定的。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。

3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？

答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。

计算方法如下：

1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出

A w；

2）将A w和Q k值代入式：1/S2Q k=Ah-Aw求出A h；

3）由A h再从曲线上查得θh值。

3-5 等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？

答：等值时间法由于计算简单，并有一定精度，目前仍得到广泛应用。但是曲线所示是根据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期分量衰减曲线的平均值制作的，用于更大容量的发电机，势必产生误差。这时，最好采用其它方法。

3-6 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？

答：用实用计算法中的电流是短路稳态电流，而等值时间法计算的电流是次暂态电流。

3-7 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？

答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因而不易为人们所察觉。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。

3-8 三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。

答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。

3-9 导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？

答：动态应力系数β为动态应力与静态应力的比值，导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力，对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系统数β，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。

3-10 大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？