发电厂电气工程作业

发电厂电气工程作业1-3火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。按蒸气压力和温度分：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。按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。按输出能源分：凝气式发电厂；热电厂。按发电厂总装机容量分：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。火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程分三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称不汽水系统；由气轮机转子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。1-4水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂；坝后式水电厂；河床式水电厂；引水式水电厂；混合式水电厂。按径流调节的程度分为：无调节水电厂；有调节水电厂；日调节水电厂；年调节水电厂；多年调节水电厂。水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；水力发电不污染环境；水电厂建设投资较大工期长；水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。2-1哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是什么？答：通常把生产、变换、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。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和，切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。2-4影响输电电压等级发展因素有哪些？答：1）长距离输送电能；2）大容量输送电能；3）节省基建投资和运行费用；4）电力系统互联。2-11简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些+应用？答：优点：1）线路造价低，年电能损失小；2）不存在系统稳定问题；3）限制短路电流。4）调节快速，运行可靠；5）没有电容充电电流。6）节省线路走廊。缺点：1）换流装置较昂贵；2）消耗无功功率多；3）产生谐波影响；4）缺乏直流开关；5）不能用变压器来改变电压等级。2-12简述高压输电的基本原理？3-1研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。3-2为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：tg值的测量载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热短时发热：指短路电流引起的发热一发热对绝缘的影响绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；二发热对导体接触部分的影响温度过高表面氧化电阻增大RI2恶性循环三发热对机械强度的影响温度达到某一值退火机械强度设备变形如：Cu长期发热70C0短期发热300C0Al长期发热70C0短期发热200C03-4为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。计算方法如下：1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；3）由Ah再从曲线上查得θh值。3-8三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。3-10可靠性的定义是什么？电气设备常用的可靠性指标有哪些？3-11什么叫故障率与不可靠度？可靠度R（t）与可用度有什么区别？3-12电气主接线的可靠性指标有哪些？3-15财务评价与国民经济评价的主要区别？4—10P1335-1什么叫厂用电和厂用电率？答：发电机在启动，运转、停止，检修过程中，有大量电动机手动机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤，碎煤，除尘及水处理的正常运行。这些电动机及全厂的运行，操作，实验，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。厂用电耗量占发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。5-3厂用电负荷分为哪几类？为什么要进行分类？答：厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，按其重要性可分为四类：⑴I类厂用负荷：凡是属于短时停电会造成主辅设备损坏，危及人身安全，主机停用及影响大量出力的厂用设备；⑵II类厂用负荷：允许短时断电，恢复供电后，不致造成生产紊乱的常用设备；⑶III类厂用负荷：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产不方便的厂用负荷；⑷事故保安负荷⑸交流不间断供电负荷5-6在大容量发电厂中，要设启动电源和事故保安电源，如何实现？答：启动电源的设计：1）从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器引接。2）从发电厂联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。3）从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压的母线引接。4）当经济技术合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电机组，蓄电池以及逆变器将直流变为交流事故保安电源。对300MW及以上机组还就由附近110kV及以上的变压器工发电厂引入独立可靠的专用线路作为事故备用保安电源。5-7火电厂厂用电接线为什么要按锅炉分段？为提高厂用电系统供电可靠性，通常都采用那些措施？答：为了保证厂用供电的连续性，使发电厂安全满发，并满足运行安全可靠灵活方便。所以采用按炉分段原则。为提高厂用电工作的可靠性，高压厂用变压器和启动备用变压器采用带负荷高压变压器，以保证厂用电安全，经济的运行。5-10P1696-1什么是验算热稳定的短路计算时间tk以及电气设备的开断计算时间tbr？答演算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，而tbr是指断路器分断脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到各种触头分离后的电弧完全熄灭位置的时间段。6-2开关电器中电弧产生与熄灭过程与那些因素有关？答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧柱中出现了大量的自由电子的缘故。电弧形成过程：⑴电极发射大量自由电子：热电子+强电场发射；⑵弧柱区的气体游离，产生大量的电子和离子：碰撞游离+热游离。电弧的熄灭关键是去游离的作用，去游离方式有２种：复合：正负离子相互吸引，彼此中和；扩散：弧柱中的带电质点由于热运行逸出弧柱外。开关电器中电弧产生与熄灭过程与以下因素有关：⑴电弧温度；⑵电场强度；⑶气体介质的压力；⑷介质特性；⑸电极材料。6-3什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与那些因素有关？答：弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定的时间恢复到绝缘的正常状态的过程为弧隙介质强度的恢复过程。弧隙介质强度主要由断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定，随断路器形式而异。弧隙电压恢复过程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压。电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。6-5为提高电流互感器容量，能否采用同型号的两个互感器在二次侧串联或并联使用？答：可以将电流互感器串联使用，提高二次侧的容量，但是要求两个电流互感器型号相同。因为电流互感器的变比是一次电流与二次电流之比。两个二次绕组串联后，二次电路内的额定电流不变，一次电路内的额定电流也没有变，故其变比也保持不变。二次绕组串联后，因匝数增加一倍，感应电势也增加一倍，互感器的容量增加了一倍。也即每一个二次绕只承担二次负荷的一半，从而误差也就减小，容易满足准确度的要求。在工程实际中若要扩大电流互感器的容量，可采用二次绕组串联的接线方式。不能将电流互感器并联使用。6-7选择10kV配电装置的出线断路器及出线电抗器。设系统容量为150MVA，归算至10kV母线上的电源短路总电抗X΄*Σ=0.14（基准容量Sd＝100MVA），出线最大负荷为560A，出线保护动作时间tpr＝1s。解：假设选择断路器为SN10-10IINbr=16kA，全分闸时间tbr=0.1s，基准容量Sd＝100MVAUd＝10.5kV，Id=5.5kA%33.2%10010000550010500600)14.0165.5(%100)'((%)*NddNNbrdLUIUIxtIx选择4％的电抗NKL-10-600-4，参数如下：%4(%)LxkAies28.38skAtIt222)(34计算如下：3）电压损失和残压校验：电抗标么值：349.01050060010000550004.0(%)*dNNdLLUIUIxx489.0349.014.0***Lxxx短路计算时间：stttbrprk1.11.01，查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值，kAIkAIkAI35.9,9.9,1.121.155.0。电压损失和残压分别为：%5%24.26.060056004.0sin(%)(%)maxNLIIxU%70~%60%7.806.01.1204.0(%)(%)NLreIIxU4）动、热稳定校验。skAskAtIIIQkttkkk222222222/2)(34)(42.301.11235.99.91.121210)(28.38)(86.301.1255.22kAkAIKishsh可见，电压损失、残压、动热稳定均满足要求。6-8P2136-9P214按经济电流密度选择的导体，为何还必须按长期发热允许电流进行校验？配电装置的汇流母线，为何不按经济电流密度选择导体截面？6-10设发电机容量为25MW，最大负荷利用小时数Tmax＝6000h，三相导体水平布置，相间距离a＝0.35m，发电机出线上短路时间tk＝0.2s，短路电流I=27.2kA，2/ktI=21.9kA，ktI=19.2kA。周围环境温度+40ºC。试选择发电机引出导体。解：1）按经济电流密度选择导线截面。)(18048.05.103102505.1cos305.13maxAUPINN查图6-17曲线2，得：2/68.0mmAJ，则：)(265368.018042maxmmJISJ选择100×10mm2的三条矩形导体水平布置,允许电流AICal328425，集肤效应7.1fK截面积为3000mm2。当环境温度为C40时：)1804()(26813284816.0328425704070max2540AIAIKICalCal2）热稳定校验。正常运行时导