發(fā)電廠電氣部分試題及參考答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種主接線形式在檢修母線時需短時停電，但可靠性較高且調(diào)度靈活？A.單母線接線B.單母線分段接線C.雙母線接線D.橋形接線答案：C（雙母線接線可通過倒母線操作實現(xiàn)母線檢修時不停電，但倒閘過程需短時停電；單母線分段可靠性低于雙母線，橋形接線適用于小容量系統(tǒng)）2.某發(fā)電廠6kV廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，若接地電流為15A，應(yīng)優(yōu)先選用哪種消弧設(shè)備？A.無消弧線圈B.欠補償消弧線圈C.全補償消弧線圈D.過補償消弧線圈答案：D（6kV系統(tǒng)單相接地電流超過10A需裝設(shè)消弧線圈，全補償易諧振，欠補償可能因線路投切轉(zhuǎn)為全補償，故通常采用過補償）3.發(fā)電機-變壓器單元接線中，發(fā)電機出口一般不裝設(shè)斷路器的主要原因是？A.節(jié)省投資B.發(fā)電機出口短路電流小，無需斷路器C.發(fā)電機與主變間故障可通過主變高壓側(cè)斷路器切除D.斷路器無法滿足發(fā)電機出口電壓等級要求答案：C（單元接線中發(fā)電機與主變直接相連，內(nèi)部故障由主變高壓側(cè)斷路器切除，發(fā)電機出口斷路器僅在需要解列檢修時設(shè)置）4.校驗導(dǎo)體動穩(wěn)定時，需計算的最大電動力對應(yīng)哪種短路電流？A.短路穩(wěn)態(tài)電流B.短路沖擊電流C.短路次暫態(tài)電流D.短路初始電流答案：B（動穩(wěn)定校驗需考慮短路電流的最大瞬時值，即沖擊電流產(chǎn)生的電動力）5.廠用電動機自啟動中，“失壓自啟動”指的是？A.電壓恢復(fù)后電動機從靜止啟動B.電壓未完全消失時電動機加速至額定轉(zhuǎn)速C.電壓短暫中斷后恢復(fù)，電動機依靠慣性重新加速D.電壓升高時電動機超過額定轉(zhuǎn)速運行答案：C（失壓自啟動是指電源電壓消失后恢復(fù)，電動機利用剩余動能重新加速；空載自啟動是電壓未消失時啟動空載電機；帶負荷自啟動是電壓恢復(fù)后帶負荷啟動）6.110kV系統(tǒng)中，電流互感器的二次額定電流通常為？A.1AB.5AC.10AD.15A答案：A（110kV及以上系統(tǒng)為降低二次電纜損耗，電流互感器二次額定電流多為1A；35kV及以下多為5A）7.主變壓器采用Yd11連接組別的主要目的是？A.降低零序阻抗B.避免三次諧波電動勢疊加C.提高變壓器容量D.簡化繼電保護配置答案：B（Yd11接線中，三角形側(cè)繞組為三次諧波電流提供通路，避免高壓側(cè)電動勢波形畸變；同時可改善相間短路時的電流分布）8.計算短路電流時，若系統(tǒng)電抗以標幺值表示，基準容量Sj=100MVA，基準電壓Uj=Up（平均額定電壓），則110kV線路的基準電流Ij為？A.0.525kAB.0.916kAC.1.05kAD.1.56kA答案：A（Ij=Sj/(√3×Uj)=100/(√3×115)=0.502kA，近似0.525kA為常見近似值）9.以下哪種設(shè)備不屬于廠用電系統(tǒng)的主要元件？A.廠用變壓器B.高壓廠用配電裝置C.發(fā)電機出口斷路器D.低壓廠用配電屏答案：C（發(fā)電機出口斷路器屬于發(fā)電機-變壓器單元接線的主系統(tǒng)設(shè)備，廠用電系統(tǒng)包括廠變、高低壓配電裝置等）10.校驗電纜導(dǎo)體截面時，若環(huán)境溫度高于標準溫度（25℃），則允許載流量應(yīng)？A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：B（環(huán)境溫度升高，導(dǎo)體散熱條件變差，允許載流量需按溫度校正系數(shù)降低）二、填空題（每空1分，共20分）1.發(fā)電廠電氣主接線的基本要求是可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。2.短路電流計算的主要步驟包括：確定基準值、繪制等值電路、計算各元件標幺電抗、求短路點總電抗、計算短路電流標幺值及有名值。3.高壓廠用母線的常見電壓等級為6kV或10kV（國內(nèi)以6kV為主）。4.消弧線圈的三種補償方式為欠補償、全補償和過補償，實際中多采用過補償。5.電流互感器的誤差包括比差（變比誤差）和角差（相位誤差），其準確級用于反映誤差范圍。6.導(dǎo)體按發(fā)熱條件選擇時，需滿足最大長期工作電流不超過導(dǎo)體的允許載流量（考慮環(huán)境溫度校正后）。7.發(fā)電機的額定電壓通常比電網(wǎng)額定電壓高5%，以補償線路壓降。8.雙母線接線中，設(shè)置母聯(lián)斷路器的作用是連接兩組母線，實現(xiàn)倒母線操作和母線故障時的隔離。9.廠用電動機的自啟動校驗需計算自啟動時的母線電壓，確保不低于額定電壓的70%-80%（重要電機不低于80%-90%）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.比較單母線分段接線與雙母線接線的優(yōu)缺點。答：單母線分段接線優(yōu)點：投資少、接線簡單、分段后提高可靠性（一段故障僅影響本段）；缺點：母線或分段斷路器故障仍需全停，檢修母線需停電。雙母線接線優(yōu)點：可靠性高（母線檢修不停電）、調(diào)度靈活（可倒母線）、擴建方便；缺點：設(shè)備多（需兩組母線、母聯(lián)斷路器）、投資大、倒閘操作復(fù)雜（易誤操作）。2.簡述廠用電動機自啟動的分類及保證自啟動的措施。答：分類：①失壓自啟動：電源電壓消失后恢復(fù)，電機利用慣性重新加速；②空載自啟動：電壓未消失時啟動空載電機；③帶負荷自啟動：電壓恢復(fù)后帶負荷啟動。措施：①限制參加自啟動的電機數(shù)量（切除次要負荷）；②增大廠用變壓器容量（提高供電能力）；③采用高啟動轉(zhuǎn)矩電機（降低啟動電流）；④設(shè)置低電壓保護（切除不參與自啟動的電機）。3.為什么發(fā)電廠主變壓器通常采用Yd11連接組別？答：①Y形側(cè)中性點接地，可引出中性線用于零序保護或接負載；②d形側(cè)繞組為三次諧波電流提供通路，避免高壓側(cè)電動勢波形畸變（三次諧波磁通在d繞組中感應(yīng)環(huán)流，抵消原磁通）；③Yd11接線的變壓器相間短路時，短路電流分布更均勻，有利于繼電保護動作；④與發(fā)電機出口電壓（多為Y形接線）匹配，減少繞組絕緣等級要求。4.導(dǎo)體按發(fā)熱條件選擇的具體步驟是什么？答：①確定導(dǎo)體的最大長期工作電流I_max（考慮正常運行及過負荷）；②選擇導(dǎo)體材料（銅或鋁）和類型（矩形、管形等）；③查導(dǎo)體允許載流量I_allow（標準環(huán)境溫度下）；④計算環(huán)境溫度校正系數(shù)Kθ=√[(θ_a-θ_0)/(θ_n-θ_0)]（θ_a為實際環(huán)境溫度，θ_0為導(dǎo)體最高允許溫度，θ_n為標準環(huán)境溫度）；⑤校驗I_max≤Kθ×I_allow，若不滿足則增大導(dǎo)體截面。5.說明消弧線圈的作用及過補償?shù)膬?yōu)點。答：作用：當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，消弧線圈產(chǎn)生感性電流補償接地電容電流，使接地點殘流減小，促進電弧自熄，防止間歇性電弧過電壓。過補償優(yōu)點：①避免全補償時因線路投切導(dǎo)致零序電抗接近零而引發(fā)諧振過電壓；②系統(tǒng)頻率波動（如降低）時，消弧線圈電感電流增大，仍保持過補償狀態(tài)；③殘留感性電流較小，不影響電弧熄滅。四、計算題（每題10分，共20分）1.某110kV系統(tǒng)接線如圖（簡化：發(fā)電機G容量300MVA，次暫態(tài)電抗X_G''=0.15；主變T容量360MVA，變比110/10.5kV，電抗X_T=0.12；線路L長度50km，電抗0.4Ω/km，系統(tǒng)基準容量Sj=100MVA，基準電壓Uj=115kV）。計算110kV母線k點發(fā)生三相短路時的短路電流周期分量有效值I_k和沖擊電流i_ch。解：①計算各元件標幺電抗：發(fā)電機：X_G=X_G''×(Sj/S_G)=0.15×(100/300)=0.05主變：X_T=X_T×(Sj/S_T)=0.12×(100/360)=0.0333線路：X_L=(X_L×L×Sj)/(Uj2)=(0.4×50×100)/(1152)=2000/13225≈0.151總電抗X_Σ=X_G+X_T+X_L=0.05+0.0333+0.151≈0.2343②短路電流標幺值I_k=1/X_Σ≈4.268③基準電流Ij=Sj/(√3×Uj)=100/(√3×115)≈0.502kA④周期分量有效值I_k=I_k×Ij≈4.268×0.502≈2.14kA⑤沖擊電流i_ch=√2×K_ch×I_k（K_ch取1.8）i_ch=√2×1.8×2.14≈2.828×1.8×2.14≈10.84kA答：I_k≈2.14kA，i_ch≈10.84kA。2.某廠用6kV母線需選擇矩形鋁導(dǎo)體（平放），已知最大工作電流I_max=1500A，環(huán)境溫度θ_a=35℃（標準環(huán)境溫度θ_n=25℃，導(dǎo)體最高允許溫度θ_0=70℃），動穩(wěn)定允許應(yīng)力σ_allow=69MPa，相間距離a=0.3m，導(dǎo)體截面尺寸b×h=100mm×10mm（截面周長L=2×(100+10)=220mm，慣性矩W=bh2/6=100×102/6≈1666.7mm3）。校驗導(dǎo)體是否滿足發(fā)熱和動穩(wěn)定要求（鋁導(dǎo)體在25℃時允許載流量I_allow=1700A）。解：①發(fā)熱校驗：溫度校正系數(shù)Kθ=√[(θ_0-θ_a)/(θ_0-θ_n)]=√[(70-35)/(70-25)]=√(35/45)≈0.882校正后允許載流量Kθ×I_allow=0.882×1700≈1500AI_max=1500A≤1500A，滿足發(fā)熱要求。②動穩(wěn)定校驗：短路沖擊電流i_ch=√2×K_ch×I_k（假設(shè)I_k=10kA，K_ch=1.8）i_ch=1.8×1.414×10≈25.45kA相間電動力F=1.73×10^-7×i_ch2×L/a（L為導(dǎo)體長度，假設(shè)L=1m）F=1.73×10^-7×(25.45×103)2×1/0.3≈1.73×10^-7×647.7×10^6×3.333≈1.73×647.7×0.3333≈373N導(dǎo)體應(yīng)力σ=F×L/(W)（L=1m=1000mm）σ=373×1000/1666.7≈223.8N/mm2=223.8MPaσ=223.8MPa＞σ_allow=69MPa，不滿足動穩(wěn)定要求。答：導(dǎo)體滿足發(fā)熱要求，但動穩(wěn)定不滿足，需增大截面或調(diào)整布置。五、綜合分析題（10分）某2×300MW火力發(fā)電廠，發(fā)電機出口電壓10.5kV，主變?nèi)萘?60MVA（2×180MVA），110kV出線4回（送地區(qū)負荷），220kV出線2回（送主網(wǎng)）。試從可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三方面比較110kV采用雙母線接線、220kV采用單母線分段接線的可行性，并推薦合理方案。分析：1.可靠性：-110kV雙母線：兩組母線互為備用，一組母線故障或檢修時，可通過母聯(lián)斷路器將負荷倒至另一組母線，停電時間短；出線4回，重要負荷多，雙母線可避免單母線分段故障時半段停電的風險。-220kV單母線分段：分段后一段故障僅影響本段（2回出線），但母線或分段斷路器故障仍需全停；220kV為主網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線，可靠性要求極高，單母線分段的故障停電范圍大于雙母線。2.靈活性：-雙母線支持任意線路/變壓器倒換至任一母線，調(diào)度靈活；設(shè)備檢修可不停電（僅停母線側(cè)隔離開關(guān)）。-單母線分段靈活性較低，線路只能在本段內(nèi)操作，檢修母線需停電，無法滿足主