发电厂电气设备

《发电厂电气设备》综合复习资料

四、简答题

1、 短路电流有什么危害？电气主接线的设计及电气运行过程中，通常采取哪些措施减

少短路电流？ 危害：答： 1） 热损坏 2） 机械损坏

3） 电压降低，停电，影响系统稳定运行； 4） 电磁干扰 措施：答：

1） 合理的选择电气主接线形式

2） 合理的调配，保证变压器、发电机等的分列运行，减少短路电流； 3） 加装限流电抗器

4） 采用低压分裂绕组变压器

2、 计算短路电流时，必须确定一个无穷大容量系统，这个无穷大系统的特点是什么？

画出双电源进线、单母线单分段电气主接线图（注意元件符号）。正常运行时电源分列运行，一路电源故障或检修时，为保证不间断供电，写出到闸操作过程。 答：

1） 端电压保持恒定。发生短路时系统母线电压降低很小，短路点距离电源较远。 2） 系统没有内阻抗（或可以忽略）。电力系统阻抗小，小于短路回路总阻抗的

5%-10%。

3） 容量无限大。供配电系统容量小，与电力系统相比容量小的多。 3、 请说出高压断路器的分闸时间包含哪些时间段及各段的意义 4、 任选一种灭弧形式的断路器，说明它的灭弧过程。

5、 分析我国电力系统地接地方式，说明各种接地方式的优缺点。 6、 结合自己的工作实践，说说如何选择主变压器？

7、 说出你熟悉的任选一种灭弧形式的断路器，说明它的灭弧过程。

8、 为了兼顾绝缘材料成本和接地保护装置动作的可靠性，一般规定，对于35Kv以下电

力系统，采用中性点非直接接地系统（中性电不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统。对于110Kv以上高压电力系统，皆采用中性点直接接线系统。请具体说明其中的原因。

9、 结合自己的工作实践，说说如何选择主变压器？ 10、 导体长期发热和短时发热的特点有哪些？

11、 隔离开关与断路器的主要区别在哪里？它们的操作程序应应如何正确配合？为防

止误操作通常采用哪些措施？

五、论述、计算题

1、 发电机出线铝导体型号为LWY-100*8mm,到体间距a=0.5m。正常负荷时，导体的温

度为θi=40℃。继电保护动作时间为tpr=1s,断路器全开断时间为tab=0.2s。短路电流I=30KA,I0.6=20KA,I1.2=10KA。

//

2

（1） 求短路时导体的最终发热温度。

（2） 求短路时导体单位长度受力的最大值。

（3） 若只考虑满足导体的热稳定要求时对应的导体的最小截面积。 附表一：非周期分量等效时间T的确定

短路点 T(s) tk≤0.1s tk＞0.1s 0.2s 0.15s 发电机出口及母线

附表二：??f(A)曲线

θ（℃）

400

铝 300 200

100

0

16

1 2 3 4 5X10

4

A【J/(Ωm)】

公式提示：

t?t?tKprabQp?tk(I??2?10It2k?It2)k122Qnp?TI??2Qk?Qp?QnpAf?1Qk?AiS2?72 1(N/m)aFmax?1.73?10ishish?2.55I//

解：

1）校验导体的热稳定

（1）求短路电流的热效应Qk 短路电流通过的时间

tK?tpr?tab?1?0.2?1.2s

短路电流周期分量热效应

Q?tk(I??2?10I2?I2)?1.2(322?10?252?152)?749.9(kA)2s

ptt12kk212短路电流非周期分量热效应根据短路点可知，非周期分量等效时间等于0.2s

Qnp?TI??2?0.2?322?204.8(kA)2s

短路电流热效应

Qk?Qp?Qnp?749.9?204.8?754.7(kA2)s

（2）求导体最高发热温度

o

引导体的初始温度等于θi=50C，查铝导体的在此温度下的加热系数

Ai?0.4?1016J/(?m4)

11Q?A?754.7?106?0.4?1016?0.518?1016J/(?m4)ki210082S(?)10001000 再由图查得此时铝导体对应的最终发热温度

o o

θf=70C，小于铝导体的最高允许温度200C。

可知铝导体的最高温度未超过允许值，导体能满足热稳定要求。 2）求导体的最大电动力

导体的短路电流冲击值

Af?ish?2.55I//?2.55?32?81.6kA

导体短路时的电动力（设导体的间距a）

?7 Fmax?1.73?10ish2111151.9?1.73?10?7?(81.6?103)2?(N/m) aaa3）若只考虑导体的热稳定要求，求导体的最小截面

o

由于铝导体最高允许温度θf=200C，查铝导体对应的加热系数,可得下式

11 Af?1.4?1016J/(?m4)=2Qk?Ai?2?754.7?106?0.4?1016

SS 解得导体的最小截面积(也可利用公式S?Af?AiQk)

S?275?10?6m2?275(mm)2

2、 说出下列主接线形式，分析主要特点。

答：

1） 该电气主接线形式为中型热电厂电气主接线。

2） 该热电厂4台发电机，G1、G2两台发电机负荷主要满足地方负荷，剩余负荷

通过三绕组变压器T1、T2送至两个升高电压级110kv和220kv。发电机出口母线采用双母线结构，可靠性得到保证。采用三绕组变压器可以使得当任何一侧故障时，其余两级电压仍可维持联系，保证继续供电。

3） G3、G4两台发电机负荷外送。采用“一机一变”的单元接线，简化接线，节

约投资。

4） 220kv侧母线由于较为重要，出现较多，和系统联系较为密切，故采用双母线

接线。出线侧接旁路母线，并设有专门的旁路断路器。不论哪一条母线或出线断路器出现故障，都可以不停电检修。变压器侧不设旁路母线，因为变压器高压侧断路器一般故障较少，可以和发电机、变压器同时检修。

5）110kv侧母线采用单母线分段接线，平时分段运行，可减少短路电流。对于重

要用户，可以同时从两段母线上接入，实现双回路供电。

3、某10kV屋内配电装置中，环境温度为25℃，回路的最大持续工作电流为750A。该回路通过的最大三相短路电流I″=I0.75=I1.5=23kA。短路电流持续时间t=1.5s。现有

GN19-10/1000型隔离开关，额定电压10kV，额定电流1000A，动稳定电流80kA,5s的热稳定电流为31.5kA。试确定该隔离开关是否合适。

答：

1）隔离开关形式选择

隔离开关为室内安装，符合要求。 2）额定电压选择

隔离开关额定电压UN=10kV，安装地点的额定电压UNs=10kV， ?U?U

NNs额定电压满足要求。 3）额定电流选择

隔离开关额定电流IN=2000，安装地点的最大持续工作电流IMAX=550A， ?I?I

Nmax额定电流满足要求。

4）热稳定校验 周期分量热效应

QP?I??2?10It2k/2?It2k12 232?10?232?2322??tk??1.5?793.5?kA?s?12由于tk>1s，故不计短路电流非周期分量热效应。短路电流热效应为

2

Qk?QP?793.5??kA?s??

隔离开关热稳定电流的热效应

2It2t?512?5?13005??kA?s??

It2t?Qk

所以热稳定校验满足要求。 5）动稳定校验 冲击电流

ish?1.92I???2.69?23?61.89kA

隔离开关

ies?85kA

ies?ish

所以动稳定校验满足要求。 4、某220kV系统的重要变电所，装有两台120MVA、220/110KV主变压器。高压侧（220kV）有2回电源进线，低压侧（110kV）有6回出线，负荷性质为Ⅰ、Ⅱ类负荷，不允许停电检修断路器。要求：

1） 说出高压侧（220kV）电气主接线形式； 2） 说出低压侧（110kV）电气主接线形式；

3） 对高低压侧电气主接线的可靠性等作简要说明。

5、画出两个电源，四条引出线的单母线带旁路接线的电气主接线图，并写出给旁路母线充电的操作步骤。

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