1 第一章 發(fā)電廠概述習(xí)題與解答 一、簡(jiǎn)答題 1、簡(jiǎn)述水力發(fā)電、火力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。 答：水力發(fā)電是將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程?；鹆Πl(fā)電是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。風(fēng)力發(fā)電是將空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。 2、火電廠按照原動(dòng)機(jī)不同可分哪幾類(lèi)？火電廠的三大主機(jī)是什么？ 答：火電廠按照原動(dòng)機(jī)不同可分為汽輪機(jī)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)電廠、蒸汽 燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠。鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)是常規(guī)火力發(fā)電廠的三大主 機(jī)。 3、簡(jiǎn)述蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程。 答：燃料送入鍋爐燃燒放出大量的熱能，鍋爐中的水吸收熱量成為高壓、高溫的蒸汽，經(jīng)管道有控制地送入汽輪機(jī)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)降壓降溫，其熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，電能由升壓變壓器升壓后送入電力系統(tǒng)，而做功后的乏汽（汽輪機(jī)的排汽）進(jìn)入凝汽器被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水由給水泵重新打回鍋爐，如此周而復(fù)始，不斷生產(chǎn)出電能。 4、常規(guī)燃煤火電廠對(duì)環(huán)境的污染主要體現(xiàn)在哪些方面？ 答：主要是煙氣污染物排放、灰渣排放、廢水排放，其中煙氣排放中的粉塵 、硫氧化物和氮氧化物經(jīng)過(guò)煙囪排入大氣，會(huì)給環(huán)境造成污染。 5、目前比較成熟的太陽(yáng)能發(fā)電有哪些形式？ 答：太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電。 6、簡(jiǎn)述閃蒸地?zé)岚l(fā)電的基本原理。 答：來(lái)自地?zé)峋臒崴紫冗M(jìn)入減壓擴(kuò)容器，擴(kuò)容器內(nèi)維持著比熱水壓力低的壓力，因而部分熱水得以閃蒸并將產(chǎn)生的蒸汽送往汽輪機(jī)膨脹做功。如地?zé)峋诹黧w是濕蒸汽，則先進(jìn)入汽水分離器，分離出的蒸汽送往汽輪機(jī)做功，分離剩余的水再進(jìn)入擴(kuò)容器（如剩余熱水直接排放就是汽水分離法，熱能利用不充分），擴(kuò)容后得到的閃蒸蒸汽也送往汽輪機(jī)做功。 7、簡(jiǎn)述雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電的基 本原理。 答：地下熱水用深井泵加壓打到地面進(jìn)入蒸發(fā)器，加熱某種低沸點(diǎn)工質(zhì)，使之變?yōu)榈头悬c(diǎn)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽，然后送入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，汽輪機(jī)排出的乏汽經(jīng)凝汽器冷凝成液體，用工質(zhì)泵再打回蒸發(fā)器重新加熱，重復(fù)循環(huán)使用。為充分利 2 用地?zé)崴挠酂幔瑥恼舭l(fā)器排出的地?zé)崴ヮA(yù)熱器加熱來(lái)自凝汽器的低沸點(diǎn)工質(zhì)液體，使其溫度接近飽和溫度，再進(jìn)入蒸發(fā)器。 8、可用于發(fā)電的海洋能有哪幾種類(lèi)型？ 答：可用于發(fā)電的海洋能主要為：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能和海水濃度差能。 二、問(wèn)答題 1、水電站常見(jiàn)的類(lèi)型有哪幾種？抽水蓄能式 水電站具有什么特點(diǎn)？ 答：水電站常見(jiàn)的類(lèi)型有：河床式水電站、壩后式水電站和引水式水電站。抽水蓄能電站是特殊形式的水電站。當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷處于低谷時(shí)，它利用電網(wǎng)內(nèi)富余的電能，機(jī)組采用電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式，將下游（低水池）水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在電力系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)，機(jī)組改為發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式，將高水池的水能用來(lái)發(fā)電。因此，在電力系統(tǒng)中抽水蓄能電站既是電源又是負(fù)荷，是系統(tǒng)內(nèi)唯一的削峰填谷電源，具有調(diào)頻、調(diào)相、負(fù)荷備用、事故備用的功能。 2、水力發(fā)電有哪些主要特點(diǎn)？ 答： 水力發(fā)電主要有以下特點(diǎn)： （ 1）水能是可 再生能源，一般也不會(huì)造成水體污染； （ 2）水力發(fā)電不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒(méi)有核廢料； （ 3）水力發(fā)電的效率高，常規(guī)水電廠的發(fā)電效率在 80%以上； （ 4）水力發(fā)電可同時(shí)完成一次能源開(kāi)發(fā)和二次能源轉(zhuǎn)換； （ 5）水力發(fā)電的生產(chǎn)運(yùn)行成本低，無(wú)需燃料、運(yùn)行人員較少、管理和運(yùn)行簡(jiǎn)便、運(yùn)行可靠性較高； （ 6）水力發(fā)電機(jī)組起停靈活，輸出功率增減快、可變幅度大，是理想的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用電源； （ 7）水力發(fā)電資源一般遠(yuǎn)離用電負(fù)荷中心，開(kāi)發(fā)投資大，工期長(zhǎng)； （ 8）無(wú)水庫(kù)調(diào)節(jié)或水庫(kù)調(diào)節(jié)能力較差的水電站，其發(fā)電受豐枯季節(jié)變 化的影響較大，與用戶用電需要不相適應(yīng)；一般采用水、火、核電站聯(lián)合供電方式； （ 9）水電站的水庫(kù)可以綜合利用，可獲得較高的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 （ 10）建有較大水庫(kù)的水電站，有的水庫(kù)淹沒(méi)損失較大，移民較多，并影響野生動(dòng)植物的生存環(huán)境。 3、什么是鍋爐？其作用是什么？ 答：鍋爐本體實(shí)際上就是一個(gè)龐大的熱交換器，由“鍋”和“爐”兩部分組成的。鍋是指鍋爐的汽水系統(tǒng)，完成水變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽的吸熱過(guò)程。爐是指鍋爐的燃燒系統(tǒng)，完成煤的燃燒放熱過(guò)程。其作用是：燃料在爐膛內(nèi)燃燒將其化學(xué)能轉(zhuǎn) 3 變?yōu)闊煔鉄崮?；煙氣熱能加熱給水，水經(jīng) 過(guò)預(yù)熱、汽化、過(guò)熱三個(gè)階段成為具有一定壓力、溫度的過(guò)熱蒸汽。 4、風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由哪些部件組成？各有什么作用？ 答：風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)輪、升速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置（對(duì)風(fēng)裝置）、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。風(fēng)輪的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，它由氣動(dòng)性能優(yōu)異的葉片裝在輪轂上所組成，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)由升速齒輪箱增速，以便與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)速相匹配并將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。由于風(fēng)向經(jīng)常變化，為了有效地利用風(fēng)能，必須要有對(duì)風(fēng)裝置，它根據(jù)風(fēng)向傳感器測(cè)得的風(fēng)向信號(hào)，由控制器控制偏航電機(jī)，驅(qū)動(dòng)與塔架上大齒輪咬合的小 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)艙始終對(duì)準(zhǔn)來(lái)風(fēng)的方向。由于風(fēng)能是隨機(jī)性的，風(fēng)力的大小時(shí)刻變化，必須根據(jù)風(fēng)力大小及電能需要量的變化及時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速、電壓、頻率）、停機(jī)、故障保護(hù)（超速、振動(dòng)、過(guò)負(fù)荷等）以及對(duì)電能用戶所接負(fù)荷的接通調(diào)整及斷開(kāi)等。 5、太陽(yáng)能光發(fā)電的基本原理是什么？太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)一般由哪些設(shè)備組成？ 答：光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池（光伏）將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化成電能。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池上時(shí)，電池吸收光能產(chǎn)生電子 空穴對(duì)，從而產(chǎn)生光生電壓。太陽(yáng)能電池（光伏電 池）發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池方陣、防反充二極管、儲(chǔ)能蓄電池、充電控制器、逆變器等設(shè)備組成。 6、利用生物質(zhì)能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)在哪方面？生物質(zhì)能發(fā)電主要特點(diǎn)是什么？ 答：利用生物質(zhì)能發(fā)電關(guān)鍵在于生物質(zhì)原料的處理和轉(zhuǎn)化技術(shù)。采用生物質(zhì)能發(fā)電特點(diǎn)是： （ 1）生物質(zhì)能發(fā)電的重要配套技術(shù)是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，且轉(zhuǎn)化設(shè)備必須安全可靠、維護(hù)方便； （ 2）利用當(dāng)?shù)厣镔Y源發(fā)電的原料必須具有足夠數(shù)量的儲(chǔ)存，以保證連續(xù)供應(yīng)； （ 3）發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量一般較小，且多為獨(dú)立運(yùn)行的方式； （ 4）利用當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源就地發(fā)電、就地利用， 不需外運(yùn)燃料和遠(yuǎn)距離輸電； （ 5）城市糞便、垃圾和工業(yè)有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，用于發(fā)電，化害為 4 利，變廢為寶； （ 6）生物質(zhì)能發(fā)電所用能源為可再生能源，資源不會(huì)枯竭、污染小、清潔衛(wèi)生，有利于環(huán)境保護(hù)。 三、讀圖題 1、如圖 1示為某一水電站的示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的設(shè)備或設(shè)施名稱。 圖 1 某一水電站的示意 答： 1水庫(kù)； 2壓力水管； 3水電站廠房； 4水輪機(jī)； 5發(fā)電機(jī)； 6尾水渠道。 2、如圖 1示為某一蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程原理示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的設(shè)備名稱。 圖 1 某一蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程原理示意 答： 1鍋爐； 2汽輪機(jī)； 3發(fā)電機(jī)； 4凝汽器； 5凝結(jié)水泵； 6回?zé)峒訜崞鳎?7給水泵。 3、如圖 1示為某一獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功能模塊示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的功能模塊名稱。 1234567 5 圖 1 獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功能模塊 答： 1耗能負(fù)載； 2蓄電池組； 3逆變器。 4、如圖 1示為某一塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)原理示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的設(shè)備名稱。 圖 1某一塔式太 陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)原理示意 答： 1定日鏡； 2接收器； 3塔； 4熱鹽槽； 5冷鹽槽； 6蒸汽發(fā)生器； 7汽輪發(fā)電機(jī)組； 8凝汽器。 控制器 3 交流負(fù)載 直流負(fù)載 2 1 風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組 G 6 第二章 電氣主接線 習(xí)題與解答 一、簡(jiǎn)答題 1、什么是電氣主接線？ 答：電氣一次設(shè)備根據(jù)其作用和工作要求，按一定的順序連接，用以表示生產(chǎn)匯集和分配電能的電路，稱為電氣主接線，或一次電路，或主電路。 2、 什么叫電力系統(tǒng)？ 答：由發(fā)電廠電氣部分、變電所、輸配電線路以及用戶用電設(shè)備有機(jī)連接起來(lái)的，組成發(fā)、變、輸、配、用電的整體，稱為電力系統(tǒng)。 3、 什么 叫電力網(wǎng)？ 答：電力系統(tǒng)中，由升壓、降壓變電所和各種不同電壓等級(jí)的輸配電線路連接在一起所組成的部分，稱為電力網(wǎng)。 4、 什么叫配電裝置？ 答：發(fā)電廠和變電所的開(kāi)關(guān)電器、載流導(dǎo)體及必要的輔助設(shè)備，根據(jù)電氣主接線要求建造而成的用來(lái)在正常工作情況和故障情況下正確工作的電工建筑物，稱為配電裝置。 5、 什么叫最小安全凈距？ 答：無(wú)論正?；蜻^(guò)電壓情況下都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿的最小凈距，稱為最小安全凈距。 二、問(wèn)答題 1、 對(duì)電氣主接線的基本要求 ? 答：主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要 組成部分。它直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系 1） 可靠性， 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。 2） 靈活性， 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的切換，并滿足擴(kuò)建要求。 3） 經(jīng)濟(jì)性， 主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性包括：投資、占地面積及電能損耗三方面內(nèi)容。 7 2、倒閘操作中隔離開(kāi)關(guān)相對(duì)斷路器而言“先通后斷”如何理解？ 答：隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置 ，用隔離開(kāi)關(guān)來(lái)斷開(kāi)電路使得在電路斷開(kāi)瞬間產(chǎn)生的電弧沒(méi)法熄滅，會(huì)造成弧光短路，故在斷開(kāi)電路應(yīng)該由具有滅弧裝置的斷路器完成，在斷開(kāi)電路時(shí)，先斷開(kāi)斷路器再斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)，同里在接通電路時(shí)也應(yīng)由斷路器來(lái)完成接通，即隔離開(kāi)關(guān)要在斷路器合上之前來(lái)合上。這個(gè)“先通后斷”是為了防止用隔離開(kāi)關(guān)帶負(fù)荷拉合電路。 3、母線隔離開(kāi)關(guān)相對(duì)線路隔離開(kāi)關(guān)而言“先通后斷”又如何理解？ 答：一般情況下，斷路器斷開(kāi)后，電路已沒(méi)有電流，先拉哪個(gè)都可以。但是，若斷路器實(shí)際并未斷開(kāi)時(shí)先拉母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，則由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置就會(huì)造成弧光短路，此時(shí) 相當(dāng)于母線短路，電源側(cè)斷路器跳閘，導(dǎo)致全廠停電若先拉線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，也造成弧光短路，此時(shí)相當(dāng)于線路上短路，線路斷路器跳閘，事故影響小。因此，斷開(kāi)線路斷路器后，應(yīng)先拉線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后才拉母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，以防意外。 4、為什么屋內(nèi)配電裝置室的門(mén)要向外開(kāi)？ 答：這是為了防止萬(wàn)一配電裝置內(nèi)發(fā)生油燃燒或爆炸等類(lèi)似事故時(shí)，便于工作人員迅速可靠地撤離事故現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)，這樣規(guī)定也有利于配電裝置外的人員在發(fā)生上述事故時(shí)，可以采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，不致于在緊急與慌亂中造成配電裝置門(mén)緊閉、與外界隔離，而引起慘重后果。 5、 什么叫 最大運(yùn)行方式？什么叫最小運(yùn)行方式？ 答：電力系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行，或者滿足檢修工作的要求需要經(jīng)常變更系統(tǒng)的運(yùn)行方式，由此相應(yīng)地引起了系統(tǒng)參數(shù)的變化。在設(shè)計(jì)發(fā)電廠、變電所等工程時(shí)，選擇電氣設(shè)備和確定繼電保護(hù)裝置整定值時(shí)，往往需要根據(jù)電力系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路電流值來(lái)計(jì)算和校驗(yàn)所選用電器、導(dǎo)體的穩(wěn)定度和繼電保護(hù)裝置的靈敏度。 最大運(yùn)行方式是系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最小的短路阻抗值、發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運(yùn)行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的短路電流值，來(lái)校驗(yàn)所選用的電器、導(dǎo)體的穩(wěn)定 性。 最小運(yùn)行方式是系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最大的短路阻抗值、發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運(yùn)行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式的短路電流 8 值，來(lái)校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度。 6、架空線路、電纜線路的結(jié)構(gòu)，各自的特點(diǎn)及應(yīng)用。 答：架空線路將導(dǎo)線和避雷線架設(shè)在露天的桿塔上，主要由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和線路金具等主要部件組成。架空線路露置在空氣中，易于檢修與維護(hù)。利用空氣絕緣，建造較為容易。但由于架空線路露天架設(shè)，容易遭受雷擊和風(fēng)雨冰雪等自然災(zāi)害的侵襲，而且需要大片土地作為出線走廊，對(duì)交通、建筑、市容和人 身安全有影響。 電纜線路主要包括電纜線、支撐物和保護(hù)層等，其中電纜線導(dǎo)體通常采用多股銅線或鋁絞線，以增加其柔韌性，使之能在一定程度內(nèi)彎曲，以利于施工和存放。電纜線路一般直埋設(shè)在土壤、敷設(shè)在電纜溝或電纜隧道、穿管敷設(shè)等，占地少，整齊美觀，受氣候條件和周?chē)h(huán)境的影響小，傳輸性能穩(wěn)定，故障少，供電可靠性高，維護(hù)工作量少。因此在如城市人口密集區(qū)，重要公共場(chǎng)所等往往采用電纜出線。但電纜線路的投資大，線路不易變動(dòng)，尋測(cè)故障難，檢修費(fèi)用大，電纜終端的制作工藝要求復(fù)雜等。 架空線路的設(shè)備簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用比電纜線路低，電壓等級(jí) 越高，二者在投資上差距就越顯著。 7、放射式接線特點(diǎn)？樹(shù)干式的特點(diǎn)？ 答：放射式接線的特點(diǎn)：本線路上故障不影響其它線路；容易進(jìn)行繼點(diǎn)保護(hù)裝置的整定，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 ； 樹(shù)干式配電系統(tǒng)有可能降低投資費(fèi)用和有色金屬消耗量，使變、配電所的饋線出線少，占用出線走廊小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 8、如何區(qū)別屋外中型、半高型、高型配電裝置？ 答：屋外中型、半高型、高型配電裝置的區(qū)別主要是指電氣設(shè)備與母線及母線與母線之間在空間布置上是否有重疊。當(dāng)電氣設(shè)備布置在同一個(gè)水平面上，與母線在空間上無(wú)重疊布置為屋外中型布置；當(dāng)母線 及母線隔離開(kāi)關(guān)高層抬高，把斷路器等電氣設(shè)備布置在其下方，母線與電氣設(shè)備具有重疊布置為屋外半高型布置；當(dāng)母線與母線具有重疊布置，使配電裝置占地面積進(jìn)一步減小，空間進(jìn)一步提高，為屋外高型布置。中型布置占地面積最大，但運(yùn)行維護(hù)最方便，有色金屬耗量少，高型布置占地面積最小，但運(yùn)行維護(hù)最不方便，有色金屬耗量最大，半高型布置居兩者之中。 9、試畫(huà)出內(nèi)橋接線方式接線圖，并說(shuō)明應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。 9 答：繪圖見(jiàn)圖 2橋接線的特點(diǎn)是：線路投切比較方便，線路故障僅是故障線路跳閘，不影響其它回路運(yùn)行，但變壓器故障時(shí)與該變壓器 連接的兩臺(tái)斷路器均須跳閘，從而影響了同側(cè)線路的運(yùn)行；此外，變壓器的停、投比較麻煩，需要操作兩臺(tái)斷路器，并使同側(cè)線路短時(shí)停電。但由于變壓器比較可靠，故障較少，一般不經(jīng)常切換，因此采用內(nèi)橋接線較多。 10、試畫(huà)出不分段單母線和用斷路器分段的單母線的基本接線形式，并說(shuō)明后一種接線比前一種接線在可靠性和靈活性方面有哪些提高？ 答：?jiǎn)文妇€接線和單母線用斷路器接線分別見(jiàn)圖 2母線接線可靠性較高表現(xiàn)在，任一母線段或母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修，另一母線段可以不停電，并可供電給一級(jí)負(fù)荷，不至于發(fā)生 全廠或全變電站停電事故。靈活性較高表現(xiàn)在：任一饋電線路都可以從兩個(gè)母線段獲得電源，兩段母線分列和并列運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、方便能較好地適應(yīng)運(yùn)行方式的變化。 11、某 110兩臺(tái)主變，其中 10 110 4 回出線，采用單母線帶旁路接線，請(qǐng)（ 1）畫(huà)出 110壓等級(jí)接線圖。（ 2）設(shè)現(xiàn)要對(duì)出線 1斷路器進(jìn)行檢修進(jìn)行停電，要求出線 1不停電，寫(xiě)出倒閘操作過(guò)程。 答： （ 1）單母線帶旁路接線見(jiàn)圖 2 （ 2）對(duì)出線 1斷路器檢修的倒閘操作過(guò)程： 1）合 旁路母線充電，并檢驗(yàn)旁路母線； 若母線完 好 2）合 時(shí)出線 1為雙回路供電。 3）斷 出斷路器 12、寫(xiě)出雙母線接線中檢修工作母線的倒閘操作過(guò)程。 答：設(shè)當(dāng)前運(yùn)行方式為單母線運(yùn)行母線 1（ 作，母線 2 備用，母聯(lián)回路斷開(kāi)，要檢修母線 1（ 如圖2閘操作過(guò)程如下： 1) 合 母線 2充電。 2) 合 出線 1倒到母線 2。同理可以把其他回路倒到母線 2。 3) 當(dāng)全部進(jìn)出線都倒閘到 三、計(jì)算題 1、某縣擬建 一 35關(guān)變電所，根據(jù)負(fù)荷調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，在 5 10 年建設(shè)規(guī)劃期 間， 100000、二級(jí)負(fù)荷共占 75），最小負(fù)荷 7000八回出線向各用戶供電； 35有兩回線路，一回與電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)，一回供電給縣水泥廠，水泥廠最大負(fù)荷 3000小負(fù)荷 2000擬定一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理的電氣主接線方案?？晒┻x擇的主變壓器額定容量系列為： 1000、1250、 1600、 2000、 2500、 3150 、 4000、 5000、 6300、 8000、 10000、 12500、 11 16000 解：（ 1）主變臺(tái)數(shù)、容量選擇： 1） 由于 10荷中 一、二級(jí)負(fù)荷共占 75 ，變電站在該地區(qū)為較為重要的變電站，負(fù)荷要求兩獨(dú)立電源供電，故主變臺(tái)數(shù)設(shè) 2臺(tái)，備用方式為暗備用。 2） 主變?nèi)萘窟x擇考慮 52臺(tái)主變互為備用，正常時(shí)每臺(tái)供 50的負(fù)荷，當(dāng)一臺(tái)主變發(fā)生故障時(shí)，另一臺(tái)要在事故過(guò)負(fù)荷能力的情況下帶上 一、二級(jí)負(fù)荷 即總負(fù)荷的 75?？紤]主變?nèi)萘?0000/7000kW k V T 7 8 0 0 0c o 0 0 ， 選擇容量為 8000變壓器 2 臺(tái)。正常時(shí)一臺(tái)承受 5000負(fù)荷，負(fù)荷率為： %708000*000 滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。當(dāng)一臺(tái)主變因故退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)主變承當(dāng)?shù)?75負(fù)荷，其負(fù)荷率為； 0*5 00 變壓器運(yùn)行足以滿足要求。 （ 2）主接線方案擬定； 1） 35回到電力系統(tǒng)即電源，令一回到縣水泥廠即 352臺(tái)主變，可以考慮只有一回電源 35可用單母線接線；兩回線路， 2臺(tái)主變又可以考慮為橋式接線，因?yàn)榈娇h水泥廠是 35的轉(zhuǎn)供負(fù)荷，可以考慮外橋接線。 2） 10級(jí)負(fù) 荷比例大，考慮用單母線分段接線，用成套開(kāi)關(guān)柜布置，布置簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好?？煽啃阅軡M足要求 。 3） 故可以擬定供電可靠性靈活性方案有 2：一為 350為 3510 （ 3）主接線方案確定： 12 對(duì)兩方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，不同部分只在 35，單母線接線用四臺(tái)斷路器，外橋接線用 3臺(tái)斷路器。但是單母線接線二次繼電保護(hù)配合等相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)各個(gè)負(fù)荷計(jì)量點(diǎn)明確，外橋接線雖然節(jié)省一臺(tái)斷路器，但其如果發(fā)生故障會(huì)影響主變的供電，一臺(tái)主變要退出工作，且 35 路器價(jià)格不高，綜合考慮故 35采用單母線接線。變電站主接線方案最終確定為： 35用單母線接線， 10圖 2 13 第三章 輸電網(wǎng)運(yùn)行分析 習(xí)題與解答 一、問(wèn)答題 1、電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是？其要求分別是？ 答：電能質(zhì)量的三個(gè)主要指標(biāo)是電壓、頻率、波形。電壓要求：我國(guó)目前規(guī)定 35以上電壓允許變化為 %5 ， 10以下為 %7 ，低壓照明及農(nóng)業(yè)用戶為（ 5 ；頻率要求：正常運(yùn)行時(shí)，中小系統(tǒng)允許頻率偏差為 ，允許時(shí)間 40s,大系統(tǒng)為 ，允許時(shí)間 30s；事故運(yùn)行時(shí)， 30，15，但不低于 H ；波形畸變率要求： 110 3566 6 10 網(wǎng) 2、采用標(biāo)么制進(jìn)行計(jì)算電網(wǎng)參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)？ 答：三相電路的計(jì)算公式與單相電路相同，三相功率的標(biāo)么值與單相功率標(biāo)么值相等；采用標(biāo)么制計(jì)算的數(shù)量級(jí)比較小，計(jì)算比較簡(jiǎn)單；選定全網(wǎng)的基準(zhǔn)功率以及各級(jí)的基準(zhǔn)電壓后，直接進(jìn)行標(biāo)么值計(jì)算，計(jì)算參數(shù)不需折算。 3、潮流計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)一般如何分類(lèi)？ 答： 點(diǎn)的有功 是給定的 ，節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角（ U、 ）是待求量，通常變電所母線屬于此類(lèi)； 點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)的有功功率 P 和電壓幅值 U 是給定的，節(jié)點(diǎn)無(wú)功和電壓相角（ Q、 ）是待求量，當(dāng)節(jié)點(diǎn)處有足夠的可調(diào)無(wú)功量，可以維持給定電壓幅值時(shí)，該節(jié)點(diǎn)可選為 點(diǎn)，一般為有一定無(wú)功儲(chǔ)備的發(fā)電廠和具有可調(diào)無(wú)功電源的變電所母線；平衡節(jié)點(diǎn)：承擔(dān)系統(tǒng)有功平衡的節(jié)點(diǎn)，一般選主調(diào)頻發(fā)電廠。 4、潮流計(jì)算的目的？ 答：可以判斷系統(tǒng)各元件（輸電線、變壓器等）是否過(guò)負(fù)荷；可 以判斷各節(jié)點(diǎn)電壓是否滿足電能質(zhì)量要求；以便正確選擇系統(tǒng)運(yùn)行方式；作為設(shè)備選型依據(jù)，以滿足技改要求；為系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行提供必要的依據(jù)；可以為系統(tǒng)調(diào)壓計(jì)算、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行計(jì)算等提供必要的數(shù)據(jù)。 5、電力系統(tǒng)等值電路中精確和近似計(jì)算的區(qū)別及其各自使用的場(chǎng)合？ 答：利用電網(wǎng)或元件的額定電壓進(jìn)行電路等效參數(shù)計(jì)算或歸算，稱精確計(jì)算，一般用于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析；利用各級(jí)電壓的平均值進(jìn)行電路等效參數(shù)計(jì)算或歸 14 算，稱近似計(jì)算，一般用于系統(tǒng)故障分析。 二、分析題 1、試用單位長(zhǎng)度電抗計(jì)算公式分析采用分裂導(dǎo)線的優(yōu)點(diǎn)？ 答：采用分裂導(dǎo)線， 增大了導(dǎo)線的等效半徑，所以其單位長(zhǎng)度電抗值相對(duì)普通減小，具體分析如下：普通導(dǎo)線的單位電抗1 0 . 1 4 4 5 l g 0 . 0 1 5 7r（ ）；其中r 表示導(dǎo)線半徑； 分裂導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度電抗1 0 . 0 1 5 70 . 1 4 4 5 l ( ) ，1 2 2 3 1()ne q nr r d d d， 2 1 3 1 nd d d、表示某根導(dǎo)線與其余 1分裂根數(shù)超過(guò) 4根時(shí)，電抗值下降不明顯，故一般不超過(guò) 4根。 2、潮流問(wèn)題中系統(tǒng)變量的約束條件一般是？ 答：常用的約束條件如下： （ 1）節(jié)點(diǎn)電壓幅值需控制在一定的范圍內(nèi)，即滿足m in m a U； （ 2）電源節(jié)點(diǎn)的功率需滿足 (3)節(jié)點(diǎn)間的相位差應(yīng)滿足 ，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 3、系 統(tǒng)頻率調(diào)整中，怎樣才能做到頻率無(wú)差調(diào)節(jié)（試作圖說(shuō)明）？（ 5分） 答： 二次調(diào)頻可以實(shí)現(xiàn)，如圖 3示， 0：發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率0調(diào)速器作用增發(fā)的 ,負(fù)荷調(diào)整效應(yīng)減少的負(fù)荷功 率 (；當(dāng) 0 0 0，即 f 0，實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)。 m i n m a xm i n m a xG i G i G iG i G i G Qm a xi j i j 15 0f0PL0P0 3 二次調(diào)頻示意 4、標(biāo)么制計(jì)算中線電壓和相 電壓、三相和單相功率標(biāo)么值相等，試加以簡(jiǎn)析。 答：一般對(duì)稱的三相電力系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，均化為等值星形電路，電壓、電流的線與相之間的關(guān)系以及三相功率與單相功率之間的關(guān)系如下： 、3*333 )1( ，其中， U 、 I 、 S 表示線電壓、線電流、三相功率；1(電流、單相功率；且 、 、， 所以 )1(3 3 謂電暈現(xiàn)象？產(chǎn)生電暈的臨界電壓稱？ 答：導(dǎo)線表面的電場(chǎng)強(qiáng)度大于空氣分子的游離程度，使之發(fā)生電離的現(xiàn)象 。產(chǎn)生電暈的臨界電壓稱電暈起始電壓也稱起暈電壓。124 9 . 3 l g U m m r r，當(dāng)線路運(yùn)行電壓大于 “滋滋”作響。其中1般晴朗天氣2m 1，惡劣天氣2見(jiàn)靈敏度滿足要求。 57 第八章 防雷與接地 習(xí)題與解答 一、簡(jiǎn)答題 1、什么是工作接地、保護(hù)接地、防雷接地？ 答：（ 1）工作接地：為保證電力系統(tǒng)正常工作而采取的接地，即星型連接的變壓器或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式。（ 2）保護(hù)接地：一切正常不帶電而由于 絕緣損壞有可能帶電的金屬部分（電氣設(shè)備金屬外殼、配電裝置的金屬構(gòu)架等）的接地，目的是設(shè)備絕緣損壞而使金屬外殼沒(méi)有危及人身安全的電壓。（ 3）防雷接地：使用防雷保護(hù)裝置（如避雷針、避雷線、避雷器）導(dǎo)泄雷電流的接地。 2、何為接觸電壓和跨步電壓？ 答：（ 1）接觸電壓：當(dāng)人觸及漏電外殼，加于人手與腳之間的電壓，稱為接觸電壓，即通常按人站在距設(shè)備水平距離 地面上，手觸設(shè)備所承受的電壓。（ 2）跨步電壓：當(dāng)人在分布電壓區(qū)域內(nèi)跨開(kāi)一步，兩腳間（相距 承受的電壓稱為跨步電壓。 3、雷電是如何產(chǎn)生的？ 答：積 云的形成：地面濕氣受熱上升，在空中與不同冷熱氣團(tuán)相遇，凝成水滴或冰晶，形成積云。 雷云的形成：積云在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到強(qiáng)氣流的作用，形成了帶有正負(fù)電荷的兩部分積云，這種帶電積云稱為雷云。 云與云及云與地強(qiáng)大電場(chǎng)的形成：受上下氣流的強(qiáng)烈撞擊和摩擦，雷云中的電荷越積越多，一方面在空中形成了正負(fù)不同雷云間的強(qiáng)大電場(chǎng)，另一方面臨近地面的雷云使大地或建筑物感應(yīng)出與其極性相反的電荷，這樣雷云與大地或建筑物間也形成了強(qiáng)大電場(chǎng)。 導(dǎo)電通道的形成：強(qiáng)大電場(chǎng)強(qiáng)度破壞空氣的絕緣性能，使之變?yōu)閷?dǎo)體，在雷云和大地之間形成導(dǎo)電通道 。 先導(dǎo)放電：從雷云到大地之間以逐級(jí)發(fā)展的、高電導(dǎo)的、高溫的、具有極高電位的先導(dǎo)通道將雷云到大地之間的氣隙擊穿而形成的放電過(guò)程。 主放電：當(dāng)先導(dǎo)放電的頭部接近異性雷云的電荷中心或地面上的感應(yīng)電荷中心時(shí)，就開(kāi)始進(jìn)入放電的第二階段，即主放電階段。主放電又叫回?fù)舴烹姡浞烹婋娏骷蠢纂娏骺蛇_(dá)幾十萬(wàn)安培，電壓可達(dá)幾百萬(wàn)伏，溫度可達(dá) 2 萬(wàn)攝氏度。在 58 幾個(gè)微秒時(shí)間內(nèi)，使周?chē)目諝馔ǖ罒砂谉岫土遗蛎?，并出現(xiàn)耀眼的亮光和巨響，這就是通常所說(shuō)的“打閃”和“打雷”。 4、避雷針的保護(hù)有什么特點(diǎn)？ 答：避雷針高于被保護(hù)物，使先導(dǎo)向 避雷針?lè)较虬l(fā)展，將雷電吸引到避雷針本身上來(lái)，由于避雷針具有良好的接地，可以安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)了設(shè)備免受直接雷擊。 5、變電所對(duì)直擊雷和雷電波的入浸各采取什么防范措施？ 答：（ 1）裝設(shè)避雷針，防止直擊雷；（ 2）在靠近變壓器側(cè)裝設(shè)閥型避雷器，以限制雷電波入侵時(shí)的過(guò)電壓；（ 3）變電所進(jìn)線段保護(hù)，以限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度；（ 4）三繞組變壓器的低壓繞組任一相裝設(shè)避雷器，防止感應(yīng)過(guò)電壓。 二、分析題 1、 為什么電壓等級(jí)高的電網(wǎng)中性點(diǎn)采用直接接地的方式？ 答：電壓等級(jí)較高時(shí)，當(dāng)發(fā)生單相接地，如 果采用直接接地的方式，則中性點(diǎn)對(duì)地電位不變，非故障相對(duì)地電壓還是相電壓，降低了電力網(wǎng)絕緣的投資，而且電壓等級(jí)越高，效果越明顯；而中性點(diǎn)不接地或者經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電位變成相電壓電位，因此非故障相對(duì)地電壓變成線電壓大小，造成了較大的絕緣投資。 2、 為何同一臺(tái)發(fā)電機(jī)、變壓器或母線供電的低壓線路只能采用一種保護(hù)方式？ 答：因?yàn)樵谌嗨木€制采用保護(hù)接零方式的電力網(wǎng)中，如有采用保護(hù)接地方式的電氣裝置時(shí)，當(dāng)后者一根絕緣損壞發(fā)生碰殼短路時(shí)，接地電流將受到接地電阻的限制，致使保護(hù)裝置不動(dòng)作，故障不能及時(shí)切除。同時(shí)，當(dāng) 接地電流通過(guò)電源的中性點(diǎn)接地電阻時(shí)，零線上產(chǎn)生高電位，使采用保護(hù)接零的電氣設(shè)備上都將帶有不允許的高電位，而危及工作人員的安全。 3、 管型避雷器與保護(hù)間隙有何不同和相同之處？ 答：管型避雷器與保護(hù)間隙的相同點(diǎn)： （ 1）都有兩個(gè)間隙；（ 2）當(dāng)雷電波入侵時(shí)，都是間隙先擊穿，工作母線接地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高，從而保護(hù)了設(shè)備。 59 管型避雷器與保護(hù)間隙的不同點(diǎn)： （ 1）保護(hù)間隙的兩個(gè)間隙不是串聯(lián)的，而管型避雷器的間隙是串聯(lián)的； （ 2）保護(hù)間隙的熄弧能力比較差，往往不能自行熄滅，續(xù)流比較嚴(yán)重，會(huì)引起斷路器跳閘；管型避 雷器具有較高熄弧能力，續(xù)流消失時(shí)間較快。 4、為什么額定電壓低于 35 答：低于 35線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)雷擊桿頂對(duì)一相導(dǎo)線放電時(shí)，工頻接地電流很小，不會(huì)引起線路的跳閘；線路比較低，受到建筑物和樹(shù)木的保護(hù)，累擊的幾率比較小。 5、試說(shuō)明在何種情況下，保護(hù)變電所免受直擊雷的避雷針可以裝設(shè)在變電所的構(gòu)架上，何種情況下則又不行，為什么？ 答：對(duì)于 110以上的變電所，可以將避雷針架設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上，這是由于此類(lèi)電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，雷擊避雷針時(shí)在配電構(gòu)架上出現(xiàn) 的高電位不會(huì)造成反擊事故。 對(duì)于 35以下的變電所，因其絕緣水平較低，故不允許將避雷針裝設(shè)在配電構(gòu)架上，以免出現(xiàn)反擊事故，需要架設(shè)獨(dú)立避雷針。 三、計(jì)算題 1、某工廠油罐直徑 12 米，高出地面 15 米，現(xiàn)在采用單根避雷針保護(hù)，針距離罐壁至少 5米的距離，求避雷針的高度。 解：當(dāng)針距離罐壁至少 5 米時(shí)，為了保護(hù)整個(gè)油罐，則保護(hù)的半徑至少 17米。 根據(jù)下式：)2()2)1()(,21）式計(jì)算，則避雷針的保護(hù)高度達(dá)到 32 米，不滿足2，因 為米15按照（ 2）式計(jì)算， 米15米17入（ 2），得出 h 米。即在距離罐壁