《发电厂电气部分》复习
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
1
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。
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
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。
2、断路器、隔离开关的区别
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与带电部分可靠地隔离，或起辅助切换操作。
3、母线的作用
母线的作用：起汇集和分配电能的作用
4、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
5、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2.6倍，以保证发电机及其其他设备的绝缘不被击穿。
6、影响输电电压等级发展的主要原因
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、导体发热和散热的主要形式
答：(P64)导体发热的主要形式有对流、辐射和导热三种。散热的主要形式是辐射和对流形式。
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。
2
4、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。(不确定是否为动稳定校验的概念)
5、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：看看课本第三章第二节
6、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）
7、可靠性分析及计算
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.主接线方案的拟定与选择。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。
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、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图、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P107图4－2；双母接线P107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；一台半断路器接线P111图4－10；运行方式P111――113；倒闸操作P105（廖老师的PPT）
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
3
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（PPT中得来，内容较多，自己看着办）
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。
第五章 厂用电
1、厂用电源的类型、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、厂用电负荷的计算方法（缺）
4
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
若电动机失去电压以后，不与电源断开，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，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。
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。
第六章 导体和电气设备的原理与选择
1、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
2、电弧的形成与熄灭的基本原理，近阴极效应
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。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） 5
3、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。）
4、断路器开断三相电路、首先开断相、后续开断相
答：当三相发生短路时，断路器就开断三相电路，但是，各相电流过零时间不同，因此，电弧电流过零就有先后。先过零的一相电弧熄灭，此相称为首先开断相。其后开断的相，称为后续开断相。
（由于题目的的问题并不是很明确，这里就再列一点知识）
断路器开断三相电流包括开断中性点不直接接地与直接接地系统的三相接地短路电路，断路器在开断短路电路时，首先开断相的恢复电压最大，所以，断口电弧的熄灭，关键所在于首先开断相。但是，后续开断相，燃弧时间将比首先开断相延长0.005s，相对来讲，电弧能量又较大，因而可能使触头烧坏、喷油、喷气等现象比首先开断相更为严重。
5、隔离开关的作用
答：1.隔离电压 2.倒闸操作 3.分、合小电流
6、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，错误！未找到引用源。= 0 ,励磁磁动势由正常为数甚小的错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。骤增为错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。，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）
7、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。
8、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。
9、3－35kV、100kV及以上不同电压等级时，电压互感器与电网的连接方式
答：3－35KV电压互感器：经隔离开关和熔断器接入高压电网。
110KV
10、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。
6
(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、如何选择普通电抗器的电抗百分数、（半）穿越电抗、分裂电抗定义及大小关系 普通电抗百分比：（P198,公式请大家自己补充）
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。
（半）穿越电抗：（没发现在哪…）
分裂电抗：（P198-199，公式自己补充）
a. 按将短路电流限制到要求值来选择
b. 电压波动检验
c. 短路时残压及电压偏移校验
12、F－C回路的概念 P199
高压熔断器与高压接触器配合，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。
13、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）
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，无论再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
7
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，手与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与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。
第八章 发电厂和变电站的控制与信号
8
1、发电厂的控制方式，及各种控制方式的区别
宏观：
主控制室控制方式： 机炉电相关设备的控制采用分离控制，即设电气主控制室、锅炉分控制室和汽机分控制室。主控制室为全厂控制中心，负责起停机和事故处理方面的协调和指挥。
机炉电集中控制方式：一般将机、炉、电设备集中在一个单元控制室（简称集控室控制）。 微观：分为模拟信号测控方式和数字信号测控方式。
2、变电站的控制方式
变电站的控制方式：
按有无值班员分为值班员控制方式、调度中心或综合自动化站控制中心远方遥控方式。即使对于值班员控制方式，还可按断路器的控制手段分为控制开关控制和计算机键盘控制；控制开关控制方式还可分为在主控室内的集中控制和在设备附近的就地控制。 按控制电源电压的高低变电站的控制方式还可分为强电控制和弱电控制。
3、集控站概念
220KV及以上的变电站一般采用值班员控制方式，并常常兼作其所带的低电压等级变电站的控制中心，称为集控站。
4、图8－3（P260）、图8－4（P260）的继电器动作原理
5、断路器“跳跃”现象的概念
因断路器合闸时，如遇永久性故障，继电保护使其跳闸，此时，如果控制开关未复归或自动装置触点被卡住，将引起断路器再次合闸继又跳闸，即出现“跳跃”现象，容易损坏断路器。
6、图8－9（P266）灯光监视的断路器控制回路和信号回路、各种操作的动作过程.
9