熊信银《发电厂电气部分》第四版课后习题答案含计算题(2)

答：等值时间法由于计算简单，并有一定精度，目前仍得到广泛应用。但是曲线所示是根据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期分量衰减曲线的平均值制作的，用于更大容量的发电机，势必产生误差。这时，最好采用其它方法。

3-6 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？ 答：用实用计算法中的电流是短路稳态电流，而等值时间法计算的电流是次暂态电流。 3-7 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？

答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因而不易为人们所察觉。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。

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。

3-9 导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？

答：动态应力系数β为动态应力与静态应力的比值，导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力，对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系统数β，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。

3-10 大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？ 答：大电流母线采用分相封闭母线是由于：

1）运行可靠性高，因母线置于外壳内，能防止相间短路，且外壳多点接地，可保障人体接人体接触时的安全。2）短路时母线相间电动力大大降低，由于外壳涡流的屏蔽作用，使壳内的磁场减弱，对减小短路时的电动力有明显的效果；3）壳外磁场也因外壳电流的屏蔽作用而减弱，可较好改善母线附近的钢构发热；4）安装的维护工作量小。

3-11 怎样才能减少大电流母线附近钢构的发热？ 答：减小大电流母线附近的钢构发热的措施：

1）加大钢构和导体间的距离，使布磁场强度减弱，因而可降低涡流和磁滞损耗； 2）断开钢构回路，并加装绝缘垫，消除环流； 3）采用电磁屏蔽； 4）采用分相封闭母线。

3-12 设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax=6791A，最大负荷利用小时数Tmax = 5200h，三相导体水平布置，相间距离a = 0.70m，发电机出线上短路时间tk = 0.2s，短路电流I?? = 36.0kA，Itk/2 = 28.0kA，Itk = 24.0kA，周围环境温度+35℃。试选择发电机引出导线。

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第四章 厂用电

5-1 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。

5-2 厂用电的作用和意义是什么？

答：发电机在启动、运转、停机，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，除尘及水处理等的正常运行。降低厂用电率可以降低电能成本，同时也相应地增大了对电力系统的供电量。

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：

⑴ I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；

⑵ II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； ⑶ III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

5-4 对厂用电接线有哪些基本要求？ 答：对于厂用电接线的要求主要有： 1）各机组的厂用电系统是独立的；

2）全厂新公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线；

3）充分考虑发电厂正常，事故，检修启动等运行方式下的供电要求，尽可能的使切换操作简便，启动电源能在短时间内投入；

4）充分考虑电厂分期建设，连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别是要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变和更换装置。

5）200MW及以上的机组应设置足够容量的交流事故保安电源。

5-5 厂用电接线的设计原则是什么？对厂用电压等级的确定和厂用电源引接的依据是什么？

答：厂用电的设计原则主要是：

⑴ 厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运行。 ⑵ 接线应能灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。 ⑶ 厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电。

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⑷ 设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。

⑸ 在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。

厂用电的电压等级是根据发电机的额定电压，厂用电动机的电压和厂用电，供电网络等因素，相互配合，经技术经济比较后确定的。

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。

5-8 发电厂和变电站的自用电在接线上有何区别？

答：发电厂厂用电系统一般采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。厂用电源由相应的高压厂用母线供电。而变电站的站用电源引接方式主要有：1）由变电站内主变压器第三绕组引接，站用变压器高压侧要选用较大断流容量的开关设备，否则要加限流电抗器。2）当站内有较低母线时，一般由这类电压母线上引接两个站用电源。这种站用电源引接方式经济性好和可靠性高的特点；3）500kV变电站的外接电源多由附近的发电厂或变电站的低压母线引接。

5-9 何谓厂用电动机的自启动？为什么要进行电动机自启动校验？如果厂用变压器的容量小于自启动电动机总容量时，应如何解决？

答：厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰行。若电动机失去电压后，不与电源断开，在很短时间内，厂用电源恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰行还未结束，

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又自动启动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机自启动。分为：⑴失压自启动；⑵空载自启动；⑶带负荷自启动。若参加自启动的电动机数目多，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，甚至引起电动机过热，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。若不能满足自启动条件，应采用以下措施：

⑴ 限制参加自启动的电动机数量。

⑵ 机械负载转矩为定值的重要设备的电动机，因它只能在接近额定电压下启动，也不应参加自启动，可采用低电压保护和自动重合闸装置，即当厂用母线电压低于临界值时，把该设备从母线上断开，而在母线电压恢复后又自动投入。

⑶对重要的厂用机械设备，应选用具有较高启动转矩和允许过载倍数较大的电动机与其配套。

⑷在不得已的情况下，或增大厂用变压器容量，或结合限制短路电流问题一起考虑进适当减小厂用变压器的阻抗值。

5-10 已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA,Uk(%) = 8，要求同时自启动电动机容量为11400kW，电动机启动平均电流倍数为5，cosφ = 0.8，η = 0.90。试校验该备用变压器容量能否满足自启动要求。

解：

5-11 厂用母线失电的影响和应采取的措施？

答：厂用母线的工作厂用电源由于某种故障而被切除，即母线的进线断路器跳闸后，由于连接在母线上运行的电动机的定子电流和转子电流都不会立即变为零，电动机定子绕组将产生变频电压，即母线存在残压。残压的大小和频率都随时间而降低。电动机转速下降的快慢主要决定于负荷和机械时间常数，一般经0.5S后转速约降至额定转速。若在此时间内投入备用电源，一般情况下，电动机能迅速恢复到正常稳定运行状态。一般用电源的快捷切换，要求工作厂用电源切除后，在厂用母线残压于备用电源电压之间的相角差未达到第一次反相之前合上备用电源，可保证备用电源合上时电动机的转速下降尚少，且冲击电流亦小。

5-12 厂用电源的各种切换方式及其优缺点？

答：厂用电源的切换，除按操作控制分为手动与自动外，还可按厂用系统的运行状态，断路器动作顺序，厂用电源切换的速度等进行区分。按厂用电系统正常运行状态厂用电源的切换分为正常切换和事故切换。按断路器的运行顺序厂用电源的切换分为并联切换、断电切换和同时切换。按厂用电源的切换速度厂用电源的切换分为快速切换和慢速切换。

第五章 导体和电气设备的原理与选择

6-1 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

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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 开关电器中常用的灭弧方法有那些？ 答：有以下几种灭弧方式：

1）利用灭弧介质，如采用SF6气体；2）采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面复合；4）采用多段口熄弧；5）提高断路器触头的分离速度，迅速拉长电弧，可使弧隙的电场强度骤降，同时使电弧的表面突然增大，有利于电弧的冷却和带电质点向周围介质中扩散和离子复合。

6-4 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 电流互感器常用的二次接线中，为什么不将三角形接线用于测量表计？

答：计量用电流互感器接线方式的选择，与电网中性点的接地方式有关，当为非有效接地系统时，应采用两相电流互感器，当为有效接地系统时，应采用三相电流互感器，一般地，作为计费用的电能计量装置的电流互感器应接成分相接线（即采用二相四线或三相六线的接线方式），作为非计费用的电能计量装置的电流互感器可采用二相三线或三相的接线方式，

6-6 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

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