《发电厂电气部分》复习大纲

《发电厂电气部分》复习大纲

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。

6、轻水堆核电厂的分类 (缺生产过程及区别)

答：轻水堆核电站可以分为压水堆核电站和沸水堆核电站。

7、目前在我国占比例最大的发电厂类型

答：目前在我国占比例最大的发电厂类型是火力发电厂

第二章发电、变电和输电的电气部分

1、一次设备、二次设备的概念

:

一次设备：通常把生产、变换、输送、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

二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备

2、一次设备中的互感器的作用（P27）

2、断路器、隔离开关的区别

断路器具有灭弧装置，正常运行时可接通或断开电路，在故障情况下，受继电保护的作用，能将电路自动切断。

隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。安装隔离开关的目的是，在设备停运后，用隔离开关使停运的设备和带电部分可靠地隔离，或起辅助切换操作。

3、电气主接线及其功能（P30）

4、母线的作用：起（汇集）和（分配）电能的作用

、

5、分相封闭母线的优缺点

分相封闭母线的优缺点：优点：（1）供电可靠性高（2）运行安全（3）由于外壳的屏蔽作用，母线电动力大大减少，而且基本消除了母线周围钢构件的发热（4）运行维护工作量少

缺点：（1）母线散热条件差（2）外壳上产生损耗（3）金属消耗量增加

6、发电机中性点接地方式及作用

发电机中性点接地方式及作用：发电机中性点为高电阻接地方式，用来限制电容电流。发电机中性点为高电阻接地系统，目的是限制发电机电压系统发生弧光接地时长生的过电压，使之不超过额定电压的倍，以保证发电机及其其他设备的绝缘不被击穿。

7、影响输电电压等级发展的主要原因（P38）

第三章常用计算的基本方法和理论

1、发热对电气设备的影响

/

答：(P63)使绝缘材料的绝缘性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触部分

的接触电阻增加

2、导体发热和散热的形式

答：(P64)导体发热主要是电阻损耗的热量和吸收太阳的热量，散热的形式有对流、辐射和导热三种，辐射和对流是导体散热的主要形式。

3、热稳定概念

答：当短路时导体的最高温度不超过所规定的导体短时发热允许温度时，认为导体在流过短路电流时具有热稳定性。

4、对称三相系统发生三相对称短路时各相导线上所受电动力的大小（P76）

5、动稳定校验的概念

答：通过研究短路冲击电流产生电动力的大小和特征，选择适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。

&

6、载流导体长期发热和短期发热的特点、载流导体短期发热的计算

答：长期发热的特点：其温度变化范围不大，因此电阻R、比热容c及散热系数a均可视为常数。短期发热的特点：（1）发热时间短，产生的热量来不及向周围介质散布，可认为在短路电流持续时间内所产生的全部热量都用来升高导体自身的温度，即认为是一个绝热过程。（2）短路时导体温度变化范围很大，它的电阻和比热容不能再视为常数，而应为温度的函数。载流导体短期发热的计算及目的：看看课本第三章第二节内容。7、导体的正常最高允许温度、短时最高允许温度

答：为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定限值。这个限值叫做最高允许温度。按照有关规定：导体的正常最高允许温度，一般不超过＋70℃。（P63）

导体通过短路电流时，短时最高允许温度可高于正常最高允许温度，对硬铝及铝锰合金可取200℃，硬铜可取300℃。（P64）

第四章电气主接线以及设计

1、电气主接线定义、主接线基本要求及设计程序

答：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。

基本要求：可靠性，灵活性，经济性。

设计程序：1.对原始资料分析。2.主接线方案的拟定和选择。3.短路电流计算和主要电气选择。4.绘制电气主接线图。5.编制工程概算。

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2、主接线型式及分类

答：分为有汇流母线和无汇流母线，有汇流母线可概括分为单母线接线和双母线接线，无汇流母线接线主要有桥形接线、角形接线和单元接线

3、（能够画出）单母（分段）、双母（分段）及其带旁路接线、一台半断路器接线的主接线、内外桥形接线、扩大单元接线等主接线图，（掌握）它们的使用、运行方式及其

典型的倒闸操作步骤

单母接线P105图4－1、单母分段接线P106图4－2；双母接线P106图4－3、双母分段接线P107图4－4；带旁路接线P108――109图4－5、4－6、4－7、4－8，旁路断路器的作用；一台半断路器接线P111图4－10；桥形接线P115图4-15，扩大单元接线P115图4-14，使用、运行方式、倒闸操作P105――115；

4、限制短路电流的措施

1. 装设限流电抗器

2. 低压侧分裂绕组变压器

3 采用不同的主接线方式和运行方式

5、分裂电抗器限制短路电流的原理

正常运行时，两个分支上的电流大小相等，方向相反。产生相反的磁通。每臂上的运行电抗X＝XL-Xu=(1-f).可见正常时每个臂的工作电抗减少；当分支发生短路时，两臂的总电抗为：X12＝2（1+f）XL..可见有效地抑制短路电流。

6、变压器类型和容量的选择依据

￥

1、单元接线的主变压器

单元接线的主变压器容量应按照发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。

采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则计算出的两台机容量之和来确定。

2、具有发电机电压母线接线的主变压器

(1)当发电机电压母线上的负荷最小时，应能将发电机剩余的功率送入系统。

(2)当接入发电机电压母线上的最大一台发电机停用时，能由系统倒送功率供给机压母线的最大负荷。

(3)对于装有2台及以上的主变压器时，当其中1台故障或检修时，其他主变压器应能输送母线剩余功率传输功率的70%。

(4)当丰水季节为充分利用水能发电而对本厂发电机出力进行限制时，应能从系统返送电能满足发电机电压母线的最大负荷

*

3、连接两种升高电压母线的联络变压器

联络变压器一般只设一台，最多不超过两台，否则会造成布置和引接线的困难。

(1)容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换；

(2)容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器满足本侧负荷的要求；同时也可在线路检修或故障时，通

过联络变压器将剩余容量送入另一系统。

4、变电站主变压器

一般应按5~10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。

装有两台主变压器的变电所中，其主变压器的容量应按下列方式确定：当其中一台主变压器停运时，另一台的容量一般应满足60%（220KV及以上电压等级的变电所应满足70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷（220KV及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷和II类负荷。

第五章厂用电(15/100)

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1、厂用电的概念、厂用电源的类型及各自的作用、厂用电率概念

发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。

厂用工作电源，正常运行时给厂用负荷供电；厂用备用电源，厂用工作电源检修或事故时给厂用负荷供电；厂用启动电源，机组启动时给厂用负荷供电；厂用事故保安电源，给事故保安负荷供电。

厂用电耗电量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。

2、厂用负荷的分类

答：Ⅰ类厂用负荷、Ⅱ类厂用负荷、Ⅲ类厂用负荷、事故保安负荷、不间断供电负荷3、明备用、暗备用概念

备用电源有明备用和暗备用两种方式。明备用方式，设置专用的备用变压器（或线路），经常处于备用状态（停运），当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通，代替工作电源，承担全部厂用负荷。按备用方式，不设专用的备用变压器（或线路），而将每台工作变压器容量增大，相互备用，当其中任一台厂用工作变压器退出运行时，该台工作变压器所承担负荷由另一台厂用工作变压器供电。

￥

4、厂用电动机自启动概念、分类及其自启动校验的原因及方式

若电动机失去电压以后，不和电源断开，在很短时间内，厂用又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行尚未结束，又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程成为电动机的自启动。

三类：失压自启动，空载自启动，带负荷自启动。

校验原因：若参加自启动的电动机数量多、容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机停车，将危及电动机的安全以及厂用电

网络的稳定运行，因此必须进行电动机自启动校验。

校验方式：电压校验、容量校验。

5、厂用电各级电压母线按锅炉分段的接线方式有何特点

（1）若某一段母线发生故障，只影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；

（2）厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；

%

（3）将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理和安排检修。

6、在发电厂电气主接线中，机压母线经常装设母线分段电抗器的目的。

为了限制短路电流，使得发电机回路或其它回路选取轻型断路器。

第六章导体和电气设备的原理和选择

1、电气设备的选取必须该按正常工作条件进行选择，而按短路状态校验动、热稳定。

2、最大持续工作电流的选取，环境条件对设备选择的影响及修正，哪些情况下可不校验热稳定或动稳定。

最大持续电流的选取：P170

环境条件对设备选择的影响及修正：P170-171

—

下列情况下可不校验热稳定或动稳定：

（1）用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定

（2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定

（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不验算动、热稳定

3、电弧的形成和熄灭的基本原理，近阴极效应

电弧的形成（P173）

决定熄弧的基本因素是弧隙的介质强度恢复过程和加在弧隙上的弧隙电压恢复过程。耐受电压大于恢复电压。（P174-175）

在t＝0电流过零瞬间，介质强度突然出现0a（0a’、0a”）升高的现象，称为近阴极效应（P174）。电弧的形成主要是碰撞游离所致。

；

4、现代高压开关电器的常用灭弧方法

答：1、利用灭弧介质。

2、利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而复合。

4、采用多断口熄弧。

5、提高断路器触头的分离速度。（迅速拉长电弧，降低弧隙电场强度；并使电弧的

表面加大，利于冷却电弧和带电质点的在周围介质中的扩散和离子复合。）

5、在断路器的断口上并联电容起到断口均压的原理

高压断路器常采用多断口的结构，由于断路器中间导电的部分和 断路器底座和大地之间存在对地电容，使得每一断口在开断位置的电压分配和开断过程中的电压分配不均匀，影响断路器的灭弧能力，在断口上并联电容器的等值电路可以如图所示：

;

并联均压电容后，只要电容量足够大，两断口上的电压分布就接近相等，从而保证了断路器的灭弧能力。 5、在断路器的断口上并联电阻的作用，阻值大小的确定依据

防止Ur(t)振荡，将周期性振荡特性的恢复电压转变成非周期性恢复过程，降低恢复电压的上升速度和它的幅值，防止过电压并有利于熄灭电弧。阻值大小的依据是振荡和非振荡的临界并联电阻值为 `

6、隔离开关的作用

答：1.隔离电压 2.倒闸操作 3.分、合小电流

7、为何电流互感器二次绕组严禁开路

答：因为二次绕组开路时，电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，= 0 ,励磁磁动势由正常为数甚小的骤增为，铁心中的磁通波形呈现严重饱和的平顶波，因此，二次绕组将在磁通过零时，感应产生很高的尖顶波电动势，其值可达数千伏甚至上万伏，危及工作人员安全和仪表、继电器的绝缘，由于磁感应强度骤增，会引起铁心和绕组过热，此外，在铁心中还会产生剩磁，使互感器准确级下降。（结合图6－8a 将有助于你的理解） 8、电压互感器、电流互感器的准确级定义

答：电流互感器：在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。 电压互感器：在规定的一次电压合二次负荷变化范围内，符合功率因数为额定值时，电压误差的最大值。

9、电流互感器常用的接线方式。 、 答：单相接线、星形接线、不完全星形接线。

10、电流互感器二次侧阻抗相关的计算（已知电流互感器二次侧连接关系（如星型连U 1

U 2

C C

C 0 ] C Q U

接），二次额定负荷阻抗，二次测量仪表电阻,继电器阻抗，接触电阻，电流互感器至仪表的导线的电阻率，二次连接导线截面积，求电流互感器至仪表的实际长度；已知电流互感器二次侧连接关系（如不完全星形接线），二次负荷阻抗，接触电阻，连接导线的电阻率，电流互感器和二次负荷的距离，导线允许的最小截面，求二次侧的额定电阻）10、3－35kV、100kV及以上不同电压等级时，电压互感器和电网的连接方式

答：3－35KV电压互感器：经隔离开关和熔断器接入高压电网。

110KV及以上：只经过隔离开关和电网连接。

11、电压互感器、电流互感器的配置原则

答：电压互感器的配置：P197

(1)母线：工作母线和备用母线都应装一组三绕组电压互感器，而旁路母线可不装。母线如分段应在各分段上各装一组三绕组电压互感器。

?

(2) 线路：35kV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。

(3)发电机：一般在发电机出口装设2~3组TV。

(4)变压器：变压器低压侧有时为了满足同期或保护要求，需要设置一组TV。

电流互感器的配置:P197

(1)所有支路均应按测量及继电保护要求装设电流互感器。(发电机、变压器、出线、

母线分段、母联、旁路等回路)

(2)保护用电流互感器装设地点应按尽量消除主保护装置的死区设置。

(3)为防止互感器套管闪络造成母线故障，其互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。

%

(4)为减轻内部故障对发电机损伤，励磁调节用TA应布置在发电机定子出线侧，为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量TA布置在发电机中性点侧。

11、分裂电抗器和普通限流电抗器的主要优、缺点。

分裂电抗器和普通电抗器相比正常运行时电抗值小，电抗上的电压降小；比普通电抗器多一倍的出线；出线发生短路时，限制短路电流的作用相同。当分裂电抗器两臂负荷不等时，造成两臂电压不平衡，甚至可能过电压。

12、如何选择普通电抗器的电抗百分数、穿越电抗、分裂电抗定义及大小关系

普通电抗百分比：以电抗器自身额定值为基准值的标么值乘以100%(或者说：电抗器流过额定电流时产生的压降大小和其所在回路额定（相）电压之比）。

普通电抗器的电抗百分数按一下原则选择：

a.按将短路电流限制到一定数值的要求来选择。

b.正常运行时电压损失校验。

*

c.母线残压校验。

穿越电抗、分裂电抗：（P125）

13、F－C回路的概念 P199

高压熔断器和高压接触器配合，被广泛用于300~600MV大型火电机组的厂用6KV系统，称为F－C回路。

14、导体截面选择方法

导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。（P204,公式自己补充）

15、裸导体选择的相关计算

（如：已知母线的排列方式（三相垂直排列的矩形母线），每相放置条数（如竖放一条），母线的材料及尺寸，短路电流I″，相间距离，最大允许应力，β，截面系数公式等，求绝缘子间允许的最大跨距）

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第七章配电装置

1、最小安全净距的定义及分类（P216，图7－1，图7－2）

最小安全净距是指再这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。

对于敞露再空气中的屋内、外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距分为A、B、C、D、E五类。

A值：

A1－带电部分至接地部分之间的最小电气净距

A2－不同相的带电导体之间的最小电气净距

B值：

B1－带电部分至栅状遮拦间的距离和可移动设备在移动中至带电裸导体间的距离

B2－带电部分至网状遮拦间的电气净距

C值：无遮拦裸导体至地面的垂直净距。保证人举手后，手和带电裸体间的距离不小于A1值。

D值：不同时停电检修的平行无遮拦裸导体之间的水平净距。

E值：屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道路面的距离。

2、屋内、屋外配电装置的分类

发电厂和变电站的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分成三层式，二层式和单层式。（详细请见P222）

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置、高型配电装置和半高型配电装置。（详细请见P227）

3、GIS的定义、成套配电装置的特点

GIS：由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出线套管等元件，按电气主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳体内充一定压力的SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。

成套配电装置的特点：

a.电气设备布置在封闭或半封闭的金属中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；

b.所有电气设备已在工厂组装成一体，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；

c.运行可靠性高，维护方便；

d.耗用钢材较多，造价较高。

4、五防P225

防止误拉合隔离开关、带接地线合闸、带电合接地开关、误拉合断路器、误入带电间隔5、电抗器的安装布置方式

垂直布置、品字形布置、水平布置。P226

垂直布置时B相应放在上下两项之间：品字形布置时不应将A、C相重叠在一起，其原因是B相电抗器线圈的缠绕方向和A、C相线圈相反，这样在外部短路时，电抗器相间的最大作用力是吸引力，而不是排斥力，以便利用瓷绝缘子抗压强度比抗拉强度大得多的特点。

第十章电力变压器的运行

1、发热特点

1)变压器的各部分的发热很不均匀：绕组温度最高，最热点在高度方向的70%~75%，径向温度最高处位于绕组厚度（自内径算起）的1/3处。

2)铁心、高压绕组、低压绕组的发热互不关联：所产生的热量都传给油，热量被循环流动的油带走。

2、温升计算中的基本关系

绕组对空气的温升 = 油对空气的温升 + 绕组对油的温升

绕组的温度 = 空气温度 + 油对空气的温升 + 绕组对油的温升

3、我国国家标准（GB）规定变压器的额定使用条件

最高气温 +40℃；最高日平均气温+30℃；最高年平均气温+20℃；最低气温-30℃；

4、变压器的热老化定律

变压器绕组温度每升高6度，预期寿命将减少1半，这也叫做变压器绝缘老化的六度规则

5、等值空气温度

指某一空气温度，如果在一定时间间隔内维持此温度和变压器所带负荷不变，变压器所遭受的绝缘老化等于空气温度自然变化时的绝缘老化。

题型：填空题、判断题、问答题、，画/识图及倒闸操作，计算题。