2012发电厂电气部分思考题答案

发电厂电气部分

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：（1）机械强度下降。（2）接触电阻增加。（3）绝缘性能下降。

2、导体的长期发热和短时发热各有什么特点？

答：长期发热：（1）热量一部分散到周围介质中，一部分使导体温度升高

（2）温度变化不大，电阻R、比热容c、总换热系数视为常数。

短时发热：（1）短路电流大，持续时间短，导体产生的全部热量都用来使导体温度升高。（2）电阻R、比热容c不能再视为常量，而是温度的函数。

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：因素：与导体的电阻R、换热面积F、换热系数。

措施：（1）减小导体电阻R。（2）增大导体的换热面F。（3）提高换热系数 。

4、计算导体短时发热温度的目的是什么？如何计算？

答：目的：确定导体通过短路电流时的最高温度（短路故障切除时的温度）是否超过短时最高允许温度，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：见课本P34例2-2。

5、大电流导体附近的钢构为什么会发热？减少钢构发热的措施有哪些？

答：原因：大电流导体（母线）的周围存在强大的交变磁场，使附近的

钢铁构件产生很大的磁滞和涡流损耗，钢构因而发热；如果钢构成闭合回路，还会感应产生环流，使功率损耗和发热更严重。

措施：（1）加大钢构和载流导体之间的距离。（2）断开载流导体附近钢构闭的合回路并加上绝缘。（3）采用电磁屏蔽。（4）采用分相闭合母线。

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：影响：正常工作电流所产生的电动力不大，但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。

目的：为了校验导体或电器实际所受到的电动力是否超过其允许应力，以便选择适当强度的电气设备。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：见课本P42。

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：工程上采用动态应力系数（动态应力与静态应力之比）来考虑振动的影响。

配电装置的硬导体及其支架（钢构、绝缘子等）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。这种情况下要考虑动态应力。

9、大电流母线为什么广泛采用全连式分享封闭母线？说明壳外磁场和由邻相穿入壳内的磁场减弱的原因。

答：（1）防止相间短路。（2）减少短路时母线间的电动力。（3）减少母线附近钢构的发热。（4）提高母线载流量。（5）安装、维护的工作量小。

参考P48。

10、何谓碰撞游离、热游离、去游离？它们在电弧的形成和熄灭过程中起何作用？

答：碰撞游离：自由电子与介质中的中性质点（原子或分子）发生碰撞，使中性质点游离为新的自由电子和正离子。作用：碰撞游离连续进行的结果，使触头间充满自由电子和正离子，具有很大的电导。

热游离：由于电弧温度很高，介质的分子和原子将产生强烈的不规则热运行，具有足够动能的中性质点互相碰撞时，游离出自由电子和正离子。作用：热游离维持电弧燃烧。

去游离：使带电质点减少的过程。作用：去游离作用大于游离作用，电弧熄灭。

11、开关电器中的电弧有何危害？

答：如果电弧长时间不熄灭，就会烧坏触头和触头附近的绝缘，并延长断路时间，危害电力系统的安全运行。

12、交流电弧有何特点？交流电弧的熄灭条件是什么？

答：特点：（1）交流电弧的伏安特性为动态特性。电弧温度的变化滞后于电流的变化，电弧热惯性。（2）电弧电压的波形呈马鞍形变化。（3）电流每半周过零一次，电弧会暂时熄灭。

灭弧条件：弧隙介质强度恢复过程高于弧隙电压恢复过程。

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：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。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。提高触头分断速度可以提高介质强度的恢复速度。

弧隙电压恢复过程：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。与电路参数（L、C、R）及负荷性质（阻、感、容性）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（例如，变压器油、压缩空气、SF6气体、真空等）。（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）提高断路器出头的分离速度。（7）低压开关中的灭弧方法（利用金属灭弧栅灭弧；利用固体介质狭缝灭弧）。

第三章电气设备的结构和工作原理

1、绝缘子按结构型式分哪几类？其作用是什么？基本结构怎样？

答：（1）支柱式。户内式主要应用在3~35kV屋内配电装置；户外式主要应用在6kV及以上屋外配电装置。主要由绝缘瓷件、铸铁帽和铸铁底座组成。

（2）盘形悬式。主要应用在35kV及以上屋外配电装置和架空线路上。由绝缘件（瓷件或钢化玻璃）、铁帽、铁脚组成。

35kV不少于3片，110kV不少于7片，220kV不少于13片，330kV不少于19片，500kV不少于24片。

（3）套管式。用于母线在屋内穿过墙壁或天花板，以及从屋内向屋外引

出，或用于使有封闭外壳的电器的载流部分引出壳外。

2、敞露母线有哪几种？各适合什么场合？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：发电厂和变电所中的各种电压等级配电装置的主母线，发电机、变压器与相应配电装置之间的连接导体，统称为母线，其中主母线起汇集和分配电能的作用。

母线与地之间的绝缘靠绝缘子维持，相间绝缘靠空气维持。

（1）矩形母线。一般用于35kV及以下、持续工作电流在4000及以上的配电装置中。当每相有3条以上时，电流并不在条间平均分配。

（2）槽形母线。一般用于35kV及以下、持续工作电流为4000~8000A的配电装置中。

（3）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。

（4）绞线圆形软母线。钢芯铝绞线，一般用于35kV及以上的屋外配电装置；

组合导线，常用于发电机与屋内配电装置或屋外主变压器之间的连接。

5、电抗器按用途分为哪几类？其作用各是什么？

答：（1）限流电抗器。限制短路电流，以便能经济合理地选择电器。

（2）串联电抗器。它与并联电容补偿装置或交流滤波装置回路中的电容器串联，组成谐振回路，滤除指定的高次谐波，抑制其他次谐波放大，减少系统电压波形畸变，提高电压质量，同时减少电容器组涌流。

（3）并联电抗器。