发电厂及变电站电气部分 ( 第3次 )

第3次作业
一、填空题（本大题共10分，共 5 小题，每小题 2 分）
1. 最小安全净距分为 ______ 、 ______ 、 ______ 、 ______ 、 ______ 等五种情况。

2. 变电站的站用电电压一般为 ______ 。

3. 简易接线形式包括 ______ 接线和 ______ 接线。

4. 我国电力系统发展的格局是“ ______ ， ______ ，逐步实现全国联网”。

5. 火电厂的技术最小出力一般限制在 ______ 额定负荷以上运行。

二、名词解释题（本大题共30分，共 6 小题，每小题 5 分）
1. 电压互感器的最大容量。

2. 允许工作电压
3. 水电厂
4. 直流电弧的伏安特性
5. 短时发热
6. 厂用电动机的自启动
三、绘图题（本大题共15分，共 1 小题，每小题 15 分）
某发电厂升压站110kV母线有2回电源进线和2回负荷出线，采用单母线分段带专用旁路断路器的旁路系统接线。

请绘出该接线形式，并简述该接线在正常运行方式下以及在检修某一出线断路器时，各元件（母线、断路器、隔离开关）的运行状态。

四、计算题（本大题共10分，共 1 小题，每小题 10 分）
1台10,000 kVA变压器通过6kV母线对8台1000kW鼠笼式电动机供电，设备参数如下：变压器：额定容量S
e
=10000kVA，额定电压比110/6.3kV，短路电压
百分值U
d %=10.5；电动机（m
1
~ m
8
参数相同）：额定电压U
e
=6kV，额定功率
p e =1000kW，额定功率因数cosφ
e
=0.8，额定效率n
e
=0.93，启动电流倍数K=5。

如果8台电动机同时参加自启动，试计算6kV母线在启动过程中最低电压标幺值，是否能保证自启动成功？如果自启动不成功，可采取何措施？
五、简答题（本大题共35分，共 7 小题，每小题 5 分）
1. 简述灭弧栅熄灭电弧的主要原理。

2. 什么是配电装置？设计配电装置时要解决哪些问题？
3. 限制短路电流的措施有哪些？
4. 简述低压开关常采用的灭弧措施。

5. 简述电弧熄灭后在开关断口间出现的两个过程。

6. 高压断路器的其它选择条件是什么？如何确定非周期性分量系数α？
7. 什么是电弧？简述断口开断时，电弧的形成过程及稳定燃烧过程。

由此提出的通用灭弧措施有哪些？
答案：
一、填空题（10分，共 5 题，每小题 2 分）
1.
参考答案：
A；B；C；D；E。

解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
380/220V
解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
桥形；多角形。

解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
西电东送；南北互供。

解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
70%。

解题方案：
评分标准：
二、名词解释题（30分，共 6 题，每小题 5 分）
1.
参考答案：
当使用环境温度为标准环温时，在该容量下长期运行，电压互感器的温度正好为长期工作允许的最高温度。

解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
电气设备可以长期在其额定电压的110%～115%下安全运行，这一电压称为允许工作电压。

解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
将水的位（势）能转换为电能的工厂。

解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
在一定长度下，电弧压降与电弧电流的关系。

解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
t＜＜4T
r 的发热状态为短时发热，其中t为电气设备的通电持续时间，T
r
为电
气设备发热的时间常数。

解题方案：
评分标准：
6.
参考答案：
当厂用电动机母线电压下降或中断又恢复后，厂用电动机重新升速的过程称为厂用电动机的自启动。

解题方案：
评分标准：
三、绘图题（15分，共 1 题，每小题 15 分）
0.
参考答案：
1、作图，如下图所示。

2、正常运行方式下，除旁路系统（即旁母PM、旁路断路器PD、旁路隔离开关G1～G5）不投运外，其余所有设备均投运。

3、出线L1支路断路器检修时，首先合上G1、G3、PD，对旁母充电，然后合上G4，断开L1支路的断路器DL及其隔离开关G6、G7，即可实现用旁路断路器PD代替支路断路器DL工作。

解题方案：
评分标准：
四、计算题（10分，共 1 题，每小题 10 分）
0.
参考答案：
（1）
（2）由于启动过程中，电动机母线最低电压，故不能保证电
动机自启动成功。

（3）设低电压保护限制参加自启动电动机的容量。

解题方案：
评分标准：
五、简答题（35分，共 7 题，每小题 5 分）
1.
参考答案：
（1）拉长电弧以增加电弧压降；（2）将电弧分割成多段短弧，利用电弧的近极压降而使电弧所需电压增加。

解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
1、配电装置是电气一次接线的工程实施。

2、设计配电装置包括选择安装场地、布置设备、每个设备的固定、设备之间的连接。

电缆沟道及运输道路的分布等问题，对完成一次接线并使之具有优良的技术经济性影响极大。

解题方案：
评分标准：
3.
参考答案：
（1）在发电厂、变电站中，解除并联运行关系；（2）使用限流电器。

解题方案：
评分标准：
4.
参考答案：
开关断开时在电路中串入电阻；拉长电弧；加灭弧栅。

解题方案：
评分标准：
5.
参考答案：
电弧熄灭后在开关断口间出现两个过程：一方面开关断口间介质的绝缘强度（以击穿电压表示）迅速提高；另一方面施加于断口的电压（称为恢复电压）由燃弧时极小的数值向该时刻电源电压过渡。

解题方案：
评分标准：
6.
参考答案：
1、I
dl ≥I
d
(t
dl
)，其中I
dl
为高压断路器的额定开断电流；I
d
(t
dl
)为高压断路器触
头开始分离瞬间的短路电流的有效值。

对于慢速动作开关(t
dl
≥0.1s)，其开断
电流选择计算条件可简化为I
dl
≥I"。

2、非周期性分量系数。

当高压断路器的触头始分时间t
dl
=0s时，有α=3；
当t
dl
≥0.1s时，有α=1。

解题方案：
评分标准：
7.
参考答案：
1、电弧是气体导电现象。

2、开关电器开断时，断口中电弧的形成过程包括：
①强电场发射，在高电场作用下，金属中的自由电子被强行从金属表面拉出。

②碰撞游离，自由电子在强电场作用下，高速运动打击中性分子，使中性分子游离出自由电子。

这种链式碰撞使断口中自由电子的浓度迅速上升，断口开始导电，形成电弧。

3、稳定燃烧过程包括：①热发射，高温使自由电子从金属表面逸出。

②热游离，在很高的温度下，高速运动的分子相互碰撞而产生自由电子，称为热游离。

与游离相反，断口中同时存在去游离过程，即复合和扩散。

当游离与去游离相平衡时，断口中的自由电子浓度保持一个稳定的数值，则电弧进入稳定燃烧状态。

4、通用灭弧措施有：提高断口的开断速度、冷却、提高断口周围的气体压力、吹弧、使用真空灭弧室。

解题方案：
评分标准：。