发电厂电气部分第六章(2)
《发电厂电气部分》(含答案版)
《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。
发电厂电气部分 复习 第六章
2009-2010《发电厂电气部分》要点 第六章第六章导体和电气设备的原理与选择（重点！） 1. 了解电气设备选择的一般条件1、正常工作条件：额定电流、额定电压额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥）额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥）2、短路条件：热稳定、动稳定 热稳定校验：设备在最严重的短路电流热效应下，发热最高温度不超过最高允许的温度（k t Q t I ≥2，t I 、t 为电气设备允许的热稳定电流和时间，kQ 短路产生的热效应）短路计算时间：继电器工作时间pr t +断路器全断开时间br t （P172） 断路器全断开时间br t ：固有分闸时间in t +电弧持续时间a t动稳定校验：设备最高允许动稳定电流大于短路电流（sh es I I ≥）2. 了解电弧的形成与熄灭过程；掌握高压断路器和隔离开关的功能；掌握高压断路器 和隔离开关的选择方法和步骤。
看懂例题6－1。
P183 1、电弧：电弧的形成（绝缘介质中中性质点转换为带点质点）：阴极表面发射电子（热电子发射、强电场电子发射）——碰撞游离——热游离电弧的熄灭：复合+扩散>游离 交流电弧的熄灭条件：电弧电流过零时，弧隙介质强度恢复速度>弧隙电压上升速度2、高压断路器的功能：1、 正常运行：设备过线路投入和切出（断开负荷电流）2、 设备或线路故障时：切出故障回路（断开短路电流）高压隔离开关：不产生电弧的切换动作（不能用于切换负荷电流和短路电流）3、高压断路器的选择（1）额定电压、额定电流额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥）额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥）（2）开断电流选择 P181 pt Nbr I I ≥（Nbr I 为额定开断电流，pt I 开断瞬间短路电流周期分量）开断时间较长时s t 1.0≥:''I I Nbr ≥（起始次暂态电流）开断时间较短s t 1.0≤：’k Nbr I I ≥（3）关合电流（断路器在闭合短路电流时安全）：关合电流大于短路电流最大冲击值sh Ncl i i ≥（4）热稳定校验和动稳定校验 k t Q t I ≥2sh es I I ≥4、隔离开关的选择（隔离电源、倒闸操作、分合小电流）：不能开断和关合电流，所以不必进行开断电流和关合电流校验（1）额定电压、额定电流额定电压：额定电压>电网额定电压（Ns N U U ≥）额定电流：额定电流>回路最大持续工作电流（max I I N ≥）（2）热稳定校验和动稳定校验 k t Q t I ≥2sh es I I ≥3. 了解互感器作用；了解误差及影响误差的因素；掌握互感器的选择方法和步骤；掌 握电流互感器准确级和额定容量的选择；注意计算长度的概念；掌握连接导线截面 的选择方法；掌握电压互感器的容量和准确级的选择，注意互感器和负荷接线方式 不一致时的折算。
发电厂电气部分 (2)
发电厂电气部分
电厂的电气部分是负责发电设备和电力系统的设计、安装、维护和运行的部分。
它包括以下主要内容：
1. 发电设备：电厂的发电设备通常包括发电机、变压器、
开关设备、控制设备等。
电气部分负责选择适合的发电设备，并进行布置和安装。
2. 输电系统：电厂的输电系统将发电设备产生的电能输送
到电网中。
电气部分负责设计输电线路、变电站和变频设备，并确保输电系统的稳定和高效运行。
3. 电气保护：电厂的电气部分负责设计、安装和调试电气
保护系统，包括短路保护、过电压保护、接地保护等，在
发生故障时及时切除受故障影响的设备，确保电力系统的
安全运行。
4. 自动化控制：电厂的自动化控制系统在发电过程中自动
控制并监测各个设备的运行状态。
电气部分负责设计和安
装自动化控制系统，包括发电机组自动启停控制、负荷调
节和电网稳定控制等。
5. 维护和运行：电气部分负责电厂发电设备的维护和运行
管理。
这包括定期检修和维护发电设备，处理故障和异常
情况，并进行设备性能监测和数据分析，以保证发电设备
的高可靠性和高效性。
总而言之，发电厂的电气部分是电厂电力系统的核心部分，负责发电设备和电力系统的设计、安装、维护和运行管理，以确保电厂稳定、可靠地发电。
姚春球版《发电厂电气部分》习题及参考答案
姚春球编《发电厂电气部分》教材计算题参考答案第二章 P6215. 0266.00=R Ω，14.1=s K ，31003.0-⨯=R Ω／m ，18.0==r c F F m 2/m ，05.46=c QW/m ，04.58=r Q W/m ，7.1862=I A 。
16. 1.1=k t s ，78.699==p k Q Q (kA)2·s ，161048.0⨯=i A J/（Ω·m 4），161055.0⨯=f A J/（Ω·m 4），f θ=75℃<200℃，满足热稳定。
17. 61067.1-⨯=J m 4，8.17=m kg/m ，1602.3661>=f H Z ，β=1，86.4942max =F N 。
18. 8625==w w I I A ，0703.0=s T s ，4.1778616j s e I -==A ，4.87390j re I -=A 。
19. 开断各种短路故障，工频恢复电压有效值、工频恢复电压最大值、恢复电压最大值分别为： 开断单相接地短路： )(01.127kV ， )(62.179kV ， )(43.269kV ；开断三相不接地短路，首先开断相： )(52.190kV ， )(43.269kV ， )(145.404kV ； 开断三相接地短路，首先开断相： )(12.165kV ， )(51.233kV ，)(27.350kV 。
开断两相短路，首先开断相： )(12.165kV ， )(48.233kV ，)(21.350kV 第四章 P18612. 2台主变，110kV 侧初期采用内桥接线，终期发展为单母线分段接线；10kV 侧采用单母线分段接线。
主接线图（略）。
max max7.0S S ='=15.22MVA ，可选择SF7-16000/110变压器。
13.需设10kV 发电机电压母线， 2×50MW 发电机接于10kV 母线上，且采用工作母线分段的双母线（双母三分段），母线分段及各电缆馈线均装设普通电抗器，母线上设2台主变T1、T2与220kV 系统联系； 200MW 发电机采用发电机-双绕组变单元接线，直接接于220kV 母线，采用可靠性高的SF 6断路器及双母线接线（当采用其他型式断路器时，则采用双母线带旁路接线）。
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。
[发电厂变电站电气设备][第六章 高压开关电器]第四节 SF6断路器
![[发电厂变电站电气设备][第六章 高压开关电器]第四节 SF6断路器](https://img.taocdn.com/s3/m/36d152250722192e4536f6cc.png)
第四节 六氟化硫断路器 三、SF6断路器的灭弧室 断路器的灭弧室
《发电厂变电站电气设备》 第六章 高压开关电器
1.压气式 压气式SF6断路器的灭弧室 压气式 断路器的灭弧室
按灭弧室结构可分：为变开距和定开距。 按灭弧室结构可分：为变开距和定开距。 触头系统：包括工作触头、弧触头和中间触头。 ：包括工作触头、弧触头和中间触头。 触头系统压气式 断路器的触头由两个带嘴的空心静触头3、5和 压气式SF6断路器灭弧室的可动部分带有压气装 断路器灭弧室的可动部分带有压气装 定开距灭弧室： 定开距灭弧室：断路器的触头由两个带嘴的空心静触头3 特点：喷口采用耐电弧性能好的金属或石墨等导电材料制成。 特点：喷口采用耐电弧性能好的金属或石墨等导电材料制成。灭 特点：变开距灭弧室内的气体利用率高。 特点：变开距灭弧室内的气体利用率高。断口电压可做得较高 主喷口： 2组成。在关合时，动触头2跨接于静触头3、5之间，构 主喷口：用聚四氟乙烯或以聚四氟乙烯为主的填料制成的复合材料 。 变开距灭弧室：在灭弧过程中，触头的开距是变化的。 变开距灭弧室：在灭弧过程中，触头的开距是变化的 动触头2 之间， 动触头 组成。在关合时，动触头2 126kV的断路器只有30mm） 弧室断口电场均匀，灭弧开距小， 跨接于静触头3 。绝缘喷 的断路器只有30mm 弧室断口电场均匀，灭弧开距小， （126kV的断路器只有30mm） 断口间隙可达150 160mm），但开断电流受到限制。 150～ ），但开断电流受到限制 （置，在开断过程中利用操作机构带动活塞和气缸的相 断口间隙可达150～160mm），但开断电流受到限制 等绝缘材料制成。 等绝缘材料制成。 成电流通路； 熄弧能力强， 成电流通路 ，熄弧能力强 燃弧时间短， 变开距灭弧室按吹弧方式分为单向纵吹（ 变开距灭弧室按吹弧方式分为单向纵吹（适用于中小 电弧能量较小，开断时， ，燃弧时间短，可以开断很大的短路 电弧能量较小；开断时，断路器的弧隙由两个静触头保持固定的 嘴易被电弧烧伤，会影响弧隙的介质强度。 嘴易被电弧烧伤，会影响弧隙的介质强度。 对运动，压缩SF6气体形成气体吹弧而熄灭电弧。对 气体形成气体吹弧而熄灭电弧。 对运动，压缩 气体形成气体吹弧而熄灭电弧 逆止阀的作用：使分闸过程中压气室的气体集中向喷嘴吹弧， 逆止阀的作用：使分闸过程中压气室的气体集中向喷嘴吹弧，而在 开距。 开距。 电流。但是压气室的体积较大。 高压大容量断路器）。 电流。但是压气室的体积较大。 高压大容量断路器）。 容量断路器）和双向纵吹（ 容量断路器）和双向纵吹（ 合闸过程中不致在压气室形成真空。 合闸过程中不致在压气室形成真空。 操作功率要求大。 操作功率要求大。
《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。
发电厂电气部分(第五版)苗世洪课件
目前，我国最大的火电机组容量为110万kW（新疆农六师煤电有限公司二期工程 ），最大的水电机组容量为80万kW（向家坝水电站），最大的核电机组容量为175万 kW（台山核电站）；最大的火力发电厂装机容量为540万kW（内蒙古托克托电厂， 8×60万+2×30万kW），最大的水力发电厂装机容量为2250万kW（三峡电厂，32×70 万+2×5万kW），最大的核电发电厂装机容量为380万kW（大亚湾——岭澳核电站， 2×90万+2×100万kW），最大的抽水蓄能厂装机容量为240万kW（广东抽水蓄能电厂 ，8×30万kW）。
2016年4月发电厂电气部分第一章概述571章第二章载流导体的发热和电动力72126章第三章灭弧原理及主要开关电器127215目录章第四章电气主接线及设计216357第五章厂用电接线及设计358470第六章导体和电气设备的原理与选择471576第七章配电装置577627发电厂电气部分第八章发电厂和变电站的控制与信号第九章同步发电机的运行第十章电力变压器的运行628674675710711791发电厂电气部分第一节电力工业发展概况一我国电力工业发展简况第一章概述1882年7月26日上海电气公司在上海成立安装了一台以蒸汽机带动的直流发电机并正式发电从电厂到外滩沿街架线供给照明用电这是我国的第一座火电厂
发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
628～674 675～710 711～791
发电厂电气部分
第一章 概述
电气工程基础第六章
《电气工程基础》题解(第6章)6-1何谓短路冲击电流？什么情况下短路产生的短路冲击电流有最大值？答：短路电流最大可能的瞬时值称为短路冲击电流。
取I m 0, R 0, 90时，当0,即短路恰好发生在电源电势过零时, 短路后T/2时刻左右出现短路电流的最大值。
6-2何谓短路电流有效值？有何作用?答：短路电流有效值I t是指以任时刻t为中心的个周期内瞬时电流的均方根值。
即：11 t 石 2 I t — T2：t2dtt.T t T t短路电流有效值主要用于校验某些电器的断流能力。
例如在选择断路器时必须使断路器的额定开断电流大于断路器开断瞬间的短路电流有效值。
6-3何谓冲击系数？工程计算中一般如何取值?答：根据推导可得短路冲击电流的计算式为: i i e °.01 /T a (i e o.01/T a)I* m 1pm 1pm e (1 e丿1pm令k im 1 e °°1/T a,称为冲击系数。
工程计算中一般按以下情况确定Km的值:(1)在发电机端部发生短路时，k im1.9 im(2) 在发电厂高压侧母线上发生短路时，k im 1.85 (3) 在其他地点短路时，k im 1.86-4何谓输入阻抗？转移阻抗？答：当网络化简为具有若干个电源的等值电路后，如下图图中：X jf 称为节点i 和节点f 之间的转移电抗。
即如果仅在i 路中加 电势E i ，其他电源电势均为零时，则E i 与在f 支路中所产生的电流的 比值就是i 支路与f 支路之间的转移电抗。
Ef jX ffX ff 称为短路点f 的输入电抗。
在所有电源电势均相等时，短路点的输入电抗为其自导纳的倒数，其值等于短路点 f 对其余所有电源节点 的转移电抗的并联值。
若所有的电源电势E 1 E 2 接入电势E f ，E i E n 0,并在短路点f 反向E i6-5何谓电流分布系数？它有何特点？答：网络中的某一支路的电流I i和短路电流I f的比值为电流分布系数，记为C i。
发电厂电气部分
目录第一章电气主接线及设计 (1)第一节电气主接线设计原则和程序 (1)第二节主接线的基本接线形式 (4)第三节发电厂厂用电系统 (9)第二章发电机的运行 (10)第一节发电机基本结构 (10)第二节发电机的运行 (16)第三节发电机的典型操作 (19)第四节发电机常见的异常及故障处理 (22)第五节汽轮发电机运行中的检查和维护 (23)第三章变压器及其运行 (24)第一节变压器的结构、类型及特点 (24)第二节变压器的运行 (30)第三节变压器的监视和操作 (31)第四节变压器的异常及故障处理 (32)第四章高低压开关设备及互感器 (35)第一节高压断路器 (35)第二节隔离开关 (41)第三节互感器 (44)第五章励磁系统 (47)第一节发电机励磁系统 (47)第二节节励磁系统的结构 (49)第三节励磁系统的运行及操作 (49)第四节发电机一变压器组继电保护装置 (50)第六章继电保护及二次控制 (51)第一章电气主接线及设计电气主接线是发电厂，变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。
本章以电气主接线的设计为中心，从工程观点出发，介绍对主接线的基本要求、典型接线形式以及主要设备的作用、配置原则，并对变压器选择、限制短路电流的方法等进行了详尽的分析；综合阐述了各种类型发电厂或变电站电气主接线的特点和主接线设计的一般原则、步骤，并举例说明。
电厂电气系统分为一次系统、二次系统：一次系统——生产、分配、变换、消费（例如厂用电）、输送（个别电厂）电能二次系统——对一次系统进行测量、控制、保护调节第一节电气主接线设计原则和程序电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。
用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6章导体与电气设备的原理与选择6-1什么就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与相应断路器的全开断时间t br 之与,而t br就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:电弧就是导电的,电弧之所以能形成导电通道,就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,产生大量的电子与离子:碰撞游离+热游离。
电弧的熄灭关键就是去游离的作用,去游离方式有２种:复合:正负离子相互吸引,彼此中与;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与强烈地冷却面复合;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,有利于电弧的冷却与带电质点向周围介质中扩散与离子复合。
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就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与灭弧介质的性质所决定,随断路器形式而异。
弧隙电压恢复过程就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。
电气主系统第六章电气设备选择
2 I max 2 I al θ
两式两边相除再平方得：
w ( al )
θ、Ialθ——实际环境温度和对应于实际环境温度θ的允许电流。
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6-17
发电厂电气主系统
（五）硬导体的动稳定校验 硬导体的动稳定校验条件为最大计算应力σmax不大于导体的最 大允许应力σal，即 σmax≤σal 硬导体的最大允许应力：硬铝为70×106 Pa， 硬铜为140×106Pa，1Pa=1N/m2。 由于相间距离较大，无论什么形状的导体和组合，计算相 间电动力fph（单位为N/m）时，可不考虑形状的影响，均按下 式计算 7 1 2 f ph 1.73 10 ish a ish为三相短路冲击电流（A）；a为相间距离（m）；β为动态 应力系数。
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6-12
发电厂电气主系统
图6-3 经济电流密度 1—变电所所用、工矿和电缆线路的铝纸绝缘铅包、铝包、塑料护套及各 种铠装电缆 2—铝矩形、槽形及组合导线 3—火电厂厂用的铝纸绝缘 铅包、铝包、塑料护套及各种铠装电缆 4—35~220kV 线路的 LGJ 、LGJQ 型钢心铝绞线
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6-13
发电厂电气主系统
发电厂电气主系统
第六章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
电气设备选择
电气设备选择的一般条件 导体与电缆的选择 支柱绝缘子与穿墙套管的选择 高压断路器与隔离开关的选择 高压熔断器的选择 限流电抗器的选择
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6-1
发电厂电气主系统
第一节 电气设备选择的一般条件
选择条件有
｛
一般条件：多数电气设备共有的选择校验项目。 特殊条件：个别电气设备具有的选择校验项目。
UN ≥ UNs
■
《发电厂电气部分》第三、第六章计算题 熊信银版
3.9设发电机容量为10万kW ，发电机回路最大持续工作电流I max ＝6791A ，最大负荷利用小时T max ＝5200h ，三相导体水平布置，相间距离a ＝0.7m ，发电机出线上短路时间t k ＝0.2s ，短路电流I ’’=36.0kA ，I tk/2＝28.0kA ，I tk ＝24.0kA ，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E ＝7×1010Pa ，母线频率系数N f ＝3.56。
要求选择发电机引出导体。
学过第六章后的做题过程： 解：（1）按长期发热允许电流选择截面max 258008947()0.76g J I S mm J=== 发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mm ×90mm ×12mm 标准槽形母线，S ＝8080mm 2，K f ＝1.237，W Y ＝46.5×10-6m 3， J ＝294×10－8m 4，I Y25o ＝8800A 。
求得温度修正系数K ＝0.88，则I al35o ＝0.88×8800＝7744 （A ） > 6800A 在35℃时，导体长期工作温度：22max 2,35I 6791()35(7035)61.9I 7744w al al CC θθθθ︒⎛⎫=+-=+-⨯=︒ ⎪⎝⎭,35,35()I I I ()I w w max max w al Cal w al al C F R F R αθθθθθθαθθ︒︒⎛⎫⎫-= ⎪⎪-⎪ ⎪⇒=⎬ ⎪--⎪ ⎪= ⎪⎪⎭⎝⎭(2)校验热稳定由于t k ＝0.2s ，求得热效应Q k ＝Q p ＋Q np22222(10)161.867[()]12k k kp t t t Q I I I kA S ''=++=⋅ 2220.236259.2[()]np Q TI kA S ''==⨯=⋅正常运行时导体温度为61.92o ，查表得C ＝91， 则满足短路时发热的最小导体截面为622min 421.06710 1.237250.795()8080()91k f Q K S mm mm C⨯⨯===<k满足热稳定要求。
发电厂电气部分(第四版)ppt课件
22
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发电厂电气部分
（3）混合式水电厂。在适宜开发的河段拦河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，
坝下游河段的落差由有压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成 ，这种集中落差的方式称为混合开发模式，由此而修建的水电厂称为混合式水电厂， 它兼有堤坝式和引水式两种水电厂的特点。
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
7
发电厂电气部分
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发电厂电气部分
第二节 火力发电厂
一、火电厂的分类 按原动机分
（1）凝汽式汽轮机发电厂
（3）内燃机发电厂
按燃料分 （1）燃煤发电厂 （3）燃气发电厂
1
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发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
546～579 580～616 617～697
2
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发电厂电气部分
第一章 能源和发电
四、电能
电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送Байду номын сангаас
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
发电厂电气部分
6
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五、发电厂
按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
第六章-电气设备的选择电子教案
一、敞露母线的选择 （一）母线材料、截面形状和布置方式选择 1．材料
一般采用铝母线；特殊场所，采用铜母线。
发电厂电气部分
2．截面形状 35kV及以下、�Imax≤4000A屋内，一般采用矩形母线； 35kV及以下、�Imax ＝4000～8000A的屋内，一般采用槽形
发电厂电气部分
（3）短路计算点：选择通过校验对象的短路电流为最大的那 些点作为短路计算点。对两侧均有电源的电气设备，应选其前、 后短路时，通过它的短路电流较大的地点作为短路计算点。
1）发电机回路QF1。 当k4 短路时流过QF1电流由G1供 给；当k1短路时由QF2和系 统提供，若两台发电机容量 相等，后者大，应选k1为短 路计算点。
二、按短路条件校验热稳定和动稳定 1．短路电流的计算条件 （1）短路计算容量和接线： ➢容量: 应按本工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的 远景发展规划（一般为本期工程建成后5~10年）。 ➢接线: 可能发生最大短路电流的正常接线方式。 （2）短路种类：
一般按三相短路验算；若发电机出口的两相短路，或中性 点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路 较三相短路严重时，则应按严重情况验算。
K al al 0
（6-4）
电器的�K值计算：
（6-5）
发电厂电气部分
➢ 回路最大持续工作电流Imax 的计算:
回路名称
最大持续工作电流
说明
发电机、调相机回路 变压器回路 出线
母联回路、主母线 母线分段回路
1.05倍发电机、调相机额定电流
1.05倍变压器额定电流
1.3~2.0倍变压器额定电流 单回路：线路最大负荷电流
双回路：1.2~2倍一回线的政策最大 负荷电流 环形与一台半断路器接线：两个相邻 回路正常负荷电流 桥型接线：最大元件负荷电流 母线上最大一台发电机或变压器的最 大持续工作电流 母线上最大一台发电机额定电流的 50%~80% 变电所应满足用户的一级负荷和大部 分二级负荷
《发电厂电气部分》课后答案 姚春秋
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。
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。
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和二次电流
I2在大小和 相位上都有 误差。
I1
I2’
I0
c
b U2’ E2’
δ
i
o
作者：李长松 版权所有
2.影响误差的因素
电流误差fi
I 0 N1 fi sin( ) 100(%) I1 N1
I 0 N1 相位误差δi i cos( ) 3440(' ) I1 N1
作者：李长松 一、电磁式电流互感器
版权所有
～ N1 TA N2 I1
负载
I2
A
Wh
TV
电流互感器在正常工作状 态时，二次负荷电流I2所 产生的二次磁势F2对一次 磁势F1有去磁作用，因此 合成磁势F0及铁芯中的合 成磁通Φ数值都不大，在 二次绕组内所感应的电势 E2数值不超过几十伏。
作者：李长松 一、电磁式电流互感器
• 电子式互感器
UC 2
U1C1 KU1 C1 C 2
K为分压比，且 K C1 / C1 C2 可见，通过UC2可测出一次高压 侧相对地电压U1.当C2两端与负 荷接通，有负荷电流时，在内 阻抗上产生电压降，产生误差
电容式电压互感器原理接线图 20
6.电压互感器的分类
按安装地点：户内（35kV及以下）、户外（35kV以上） 按相数：单相（任意电压等级） 三相 （20kV及以下） 按绕组数：双绕组（ 35kV及以下） 三绕组（任意电压等级，辅助绕组接入监视电网 绝缘的仪表和保护接地继电器。） 按绝缘：干式（6kV以下空气干燥的室内） 浇注式（3~35kV室内）
互感器
作者：李长松 版权所有
互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向 测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设 备的正常运行和故障情况。
互感器的作用是： 将一次回路的高电压和大电流变为二次回 路标准 的低电压（100V）和小电流（5A ,1A），使测量仪 表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、 价格便宜和便于屏内安装。
版权所有
如果运行中的电流互感器二次绕组开路，则二次磁势 F2等于零，而一次磁势F1不变，且全部用于激磁。此时 合成磁势F0等于F1，比正常状态的合成磁势增大了许多 倍，使铁芯中的磁通急剧增加而达到饱和状态。
铁芯饱和致使随时间变化的磁通 波形变为平顶波。在波形上升和 下降处，因磁通急剧变化在开路 的二次绕组内所感应的电势E2可达 几千伏甚至更高，对设备和人员 是极其危险的。 E2 Φ t
正常工作时，二次绕组接近于空载状态（即是说，运
行中的电压互感器，二次绕组决不能短路）。此时， 二次电压接近于二次电势，并决定于一次电压值。 即有： 额定电压比
U N 1 N1 Ku 1 U N 2 N2
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3.电磁式电压互感器的误差
-fu r1 I1 x1 I0 r0 r2’ x2’ U1 a b
使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均 接地，从而保证了设备和人身安全。
互感器
• 电流互感器（TA 或CT） – 电磁式电流互感器
电压互感器（TV或 PT） 电磁式电压互感器 电容式电压互感器
电磁式电压互感器
电容式电压互感器
4
一、电磁式电流互感器
特点：
一次绕组串联在所测量的一 次回路中，并且匝数很少。 因此，一次绕组中的电流I1 完全取决于被测回路的负荷 电流，而与二次绕组电流I2 大小无关。 二次绕组匝数N2很多，是一 次绕组匝数的若干倍。二次 绕组中的电流I2完全取决于 一次绕组电流I1。
测量用：0.2级
0.5级
1级
3级
10级
保护用：P级 TP级 （相当于 3级－10级） 只有二次负载阻抗Z2f在一定范围内（小于某个值），
才能保证电流互感器达到一定的准确级。
同一台电流互感器工作在不同准确级时，可以带不同
范围（上限值）的二次负载阻抗。
装入式（穿芯式） 电流互感器
穿墙式电流互感器 （浇注式）
只有二次负载阻抗Z2f在一定范围内（大于某个值），
才能保证电压互感器达到一定的准确级。
同一台电压互感器工作在不同准确级时，可以带不同
范围（下限值）的二次负载阻抗。
5.电容式电压互感器
随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的体积越来 越大，成本随之增高，我国500kV普遍采用电容式电压互感器。 电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，在被测装置的相和 地之间接有电容 C1 和 C 2 ，按反比分压，C 2上的电压为：
三、互感器在主接 线中配置原则
母线：除旁母外，一 般的工作、备用母线 都装有一组电压互感 器，用于同步、测量 仪表和保护装置 线路：35KV及以上输 电线路，当对端有电 源时，为监视线路有 无电压、进行同步和 设置重合闸，需装有 一台单相电压互感器 变压器：低压侧有时 为满足同步或继电保 护的要求，设一组电 压互感器 25
1.电磁式电压互感器
电磁式电压互感器的工作原 理、构造和连接方法都和普通电力 变压器相同。
～ TV
作者：李长松 版权所有
U1
负载
N1
N2
U2
一次接线端子
V
Wh
TA
电压互感器的特点 ①容量很小，类似一台小容量 变压器，但结构上要求有较高 的安全系数； ②电压互感器二次绕组所接仪 表的电流线圈阻抗很大，正常 情况下，电压互感器在近于空 载的状态下运行。
(2)相位误差δu：
I r cos I 0 x1 sin I 2 (r1 r2) sin 2 I 2 ( x1 x2 ) cos 2 u 0 1 3440(' ) U1 U1
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4.电压互感器的准确级
电压互感器的准确级以电压误差fu来定义的。即：在 规定的一次电压和二次负荷变化范围内，二次负荷功 率因数为额定值时，电压误差的最大值。 （准确级越大，误差越大，精度越低） 测量用：0.2级 0.5级 1级 3级
13
二 电压互感器
按工作原理，电压互感器可分为： 电磁式电压互感器
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电压互感器的作用是把高电压变为低电压。
电力变压器型，原理和普通变压器相似； 适用于6kV－110kV系统； 价格贵，容量大，误差小（相对于后者） 电容式电压互感器 电容分压型； 适用于110kV－500kV系统； 价格低，容量小，误差大（相对于前者）
（3）电压互感器在结线时，必须注意其端子的极性在结线
时，若将其中的一相绕组接反，二次回路中的线电压将发生 变化，会造成测量误差和保护误动作(或误信号)，甚至可能
对仪表造成损害。因此，必须注意其一、二次极性的一致性。
23
七、互感器在主接线中配置原则
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互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的 选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。 图6－14为发电厂中互感器配置示例。
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一次接线端子 一次绕组
二次绕组
铁 心
即有：
I N1 N 2 Ki I N 2 N1
二 次 接 线 端 子
LQJ-10绕组式电流互感器
特点：
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～ N1 TA N2 I2 I1
负载
A
Wh
TV
电流互感器的二次回路中 所串接的负载，是测量仪 表和继电器的电流线圈。 它们的阻抗都很小，因此 电流互感器在正常工作时， 二次侧接近于短路状态， 这是与普通电力变压器的 主要区别。
发电机：一般装有2-3组电压互感器，一组供自动调节励磁装 置（三只单相 双绕组）；一组供测量仪表、同步和保护装置 使用（三相五柱式或三只单相接地专用互感器，开口三角形供 发电机在未并列前检查是否接地用），当负荷太大时，可增设 一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。 5万KW及 以上的发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%定子 接地保护
可见，fi和δi都与激磁磁势F0(I0N1)及一次磁势F1(I1N1)
有关。F0↑ F1↓→ fi↑δi↑；F0↓ F1↑→ fi↓δi↓。
具体影响电流互感器的误差的因素有：
一、二次绕组的匝数；一次电流的大小；
铁芯材料质量、结构尺寸；二次回路的负载阻抗等
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3.减小误差的措施
I 0 N1 fi sin( ) 100(%) I1 N1 I 0 N1 i cos( ) 3440(' ) I1 N1
-jI2’(x1+x2’) -I2’(r1+r2’) jI0x1 I0r1
-I2’ E2’ -U2’ Z2f’ o -δ c
u
U1
x0
E I (r jx ) U
' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' 2
-U2’ δ
u
+δ
u
' 2
φ2 -I2’ I0 ψ
U (因为I 很小)
' 根据e d / dt， 滞后于E2 90
26
（2）电流互感器的配置
在发电机、变压器、 出线、母线分段、 母联断路器、旁路 断路器等回路，均 设有电流互感器。
中性点直接接地系 统，一般按三相配 置；对中性点非直 接接地的系统，依 具体情况，可按二 相和三相配置。
只有A、C相CT
27
母线保 护范围， 使用8 地点CT
CT布置在 出线侧
CT布置在 主变侧 主变保 护范围， 使用10 地点CT
A. B. C. D. E. 运行时，应使一次实际电流接近一次额定电流。 I1较小时，必须增加一次绕组匝数N1。 为了减小磁势F0，必须减小铁芯的磁阻rm。 要尽量减小二次回路的负载Z2f。 减少二次绕组的匝数N2。