余热发电电气基础知识

水泥余热发电电气部分复习题

1、宁国水泥厂1线余热发电机组的发电机视在功率是多少？最大有功出力是多少？该发电机的额定电压是多少？定子的输出电流不得超过多少安培？正在建设的3线余热发电的发电机有功功率是多少？

答：宁国水泥厂1线余热发电的发电机视在功率为8100kVA，最大有功出力为7200kW，该发电机的额定电压为6.3kV，定子的最大输出电流不得超过742A；正在建设的3线余热发电发电机有功出力为9100 kW；

2、具体说明余热发电的电气主接线的特点。

答：余热发电的电气主接线的特点是：电站的吸收功率与发电机同期并列后输送功率，用的是同一电缆及其线路上开关设备。具体是：在余热发电站未发电之前，通过总降的52F开关闭合，通过电缆，将电能从总降的母线送至余热电站的52P、52H开关，供电站启动各设备；当电站的发电机发电并由52G开关同期合闸与总降并列后，通过52P 开关、及两开关之间的电力电缆、52F开关向总降母线输送功率，同时也通过52G开关及52H开关，供余热电站自用电。

3、汽轮发电机的主要构造有哪些，其转子构造有哪些特点，与电动机转子相比较，有哪些不同？

答：汽轮发电机的构造主要有这几大部分：发电机的定子及固定定子的压板和机座、转子、冷却器等几部分构成。

汽轮发电机的定子是由导磁的铁心和导电的定子绕组组成。铁心是用0.35～0.5mm 硅钢片叠制成的，直径小的电机定子，由整张硅钢片冲制叠成，直径大的电机铁心，则由硅钢片冲成扇形，然后拼成一个整圆叠成。每片硅钢片的两面都涂有绝缘漆，以减少铁心的蜗流损耗。定子铁心的硅钢片之间留有通风孔，铁心用压板压紧，固定在机座上。三相绕组用云母或玻璃丝带做绝缘，以120°电角度分布在定子铁心槽中，用槽楔压紧。其输出端三个头及中性点的三个头全部抽出来。机座是用来固定定子铁心。箱式发电机的冷却器在发电机的上方，国产发电机的冷却器均放置在发电机下部。

汽轮发电机发电机的转子，是由高机械强度和导磁率高的合金纲锻造而成的，然后在进行机械加工。一般来说，二极汽轮发电机发电机的转子是隐极式，二极以上的汽轮发电机发电机的转子都是凸极式。

由于汽轮发电机发电机的转子在运行中离心力很大，转子的绕组必须进行很牢固的固定，其槽楔一般都是青铜或铝合金做成的，绕组由端部护环和中心护环来固定。在转子槽楔上部留有通风槽，槽面钻有通风孔以利于散热。

在无刷励磁的发电机的转子上，还有励磁系统的元件，即：永磁发电机（PMG），交流发电机，二极管整流器（整流盘）。

与电动机转子的不同之处是：电动机的转子是硅钢片叠制而成的，而发电机的转子是由高机械强度和导磁率高的合金纲锻造而成的，然后在进行机械加工而成。

4、对同步发电机的励磁有哪几项基本要求？

答：对同步发电机的励磁有以下三点基本要求：

⑴、励磁系统不应该受到外部电网的影响；

⑵、励磁系统本身运行应是稳定的；

⑶、励磁系统应能保证一定的励磁顶值电压，并且要有一定的励磁增长速度。

5、简述旋转半导体励磁系统的工作过程。

答：旋转半导体的工作过程如下：永磁发电机的转子随发电机的轴旋转，在永磁发电机的静止的电枢中产生电流，引至AVR，经可控硅整流后送至交流发电机的励磁绕组；交流发电机电枢的电流，经同轴的旋转整流器（整流盘）整流后直接供发电机转子励磁绕组作励磁电流。

发电机转子的励磁电流的大小，由AVR来控制。

6、半导体无刷励磁系统有哪些特点？

答：半导体无刷励磁系统的特点是：

⑴、由于无碳刷和滑环，维护工作量大大减少，且无接触部分的磨损，也无碳粉、铜粉末而引起的污染，电机绝缘寿命长；

⑵、发电机的励磁由励磁机独立供电，供电可靠性高；

⑶、发电机励磁电流的调节，是靠调节交流励磁发电机的磁场来实现的，因此，励磁系统的响应比较慢；

⑷、发电机的转子及励磁回路都是随轴旋转的，因此，转子回路不能直接接入灭磁开关，无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统进行直接的常规检测，必须采用其他间接的方法进行。

7、同步发电机并列应遵循哪两项原则？

答：⑴、并列断路器合闸时，冲击电流要尽可能的小，其瞬时值不得超过发电机的额定电流的1～2倍；

⑵、发电机并网以后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，减少对电网的扰动。

8、同步发电机并列的理想条件是什么？

答：⑴、待并发电机的电压U G与电网电压U X相等，即U G＝U X。

⑵、待并发电机的角频率ωG与电网的角频率ωX相等，即f G＝f X。

⑶、待并发电机与电网间的相角差δ＝0。

9、同步发电机的非同期并列有哪些危害？

答：同步发电机的非同期并列的危害如下：

⑴、当U G≠U X f G＝f X δ＝0时，此时的冲击电流主要为无功分量，产生的电动力对发电机的绕组产生影响，特别是发电机端部无依托的绕组；

⑵、当U G＝U X f G＝f X δ≠0时，这时的冲击电流为有功电流分量，说明合闸后的发电机与电网立即有功率交换，当相角差达120°时，因并列产生的冲击电流和电磁转矩最大，并且还会出现单相转矩，从而对发电机的轴系产生冲击，情况特别严重时，会造成发电机的弯轴事故；

⑶、当f G≠f X U G＝U X δ＝0时，并入电网的发电机需要一个很常的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时会造成发电机失步。

10、引起同步发电机的振动原因有哪些？

答：引起发电机振动主要有以下原因：

⑴、升降负荷过速，引起发电机有功功率瞬间突变，会造成轴的振动，同时也产生热不平衡，使转子变形而产生振动；

⑵、因转子在定子中的间隙不均引起振动，无励磁时振动很小，一旦励磁投入后，振动加大；

⑶、因地基下沉，导致发电机与减速机（或发电机与汽轮机）的同心度发生变化，从而引起振动；

⑷、因润滑油引起的振动：

a、油量过多，粘度过大，以危险的速度或1/2速度的频率振动；

b、油量不足，导致轴承部位形成不了理想的油膜，伴随着不规则的音响及振动；

c、因外加力引起的振动。

11、运行中的电缆被击穿的原因有哪些？

答：电缆被击穿的根本原因是它的绝缘程度降低而呈不合格状态所致。其主要原因有：⑴、电压过高。电缆的最高工作电压不得超过其额定电压的15%，如果电缆选择不当，

或在运行中突然有高电压窜入，都有可能使电缆的绝缘遭受到破坏而被击穿；

⑵、超负荷运行。电缆长期超负荷运行，加速电缆的绝缘老化，缩短电缆的使用寿命，容易被击穿；

⑶、外力损伤。包括机械外力损伤和地形变化后受到的拉力；

⑷、事故伤害。发生过接地或短路，当时的损坏程度似乎不太严重，经过一段时间运行后，就容易被击穿；

⑸、电缆的保护层失效，绝缘受到破坏，容易被击穿。

12、高压电缆在安装现场必须做耐压试验，这种耐压试验是在什么时间来做？答：高压电缆在做电缆头前后都必须做耐压试验。

13、简述汽轮发电机水冷却器的漏水检测器的工作原理。

答：发电机的空气水冷却器的漏水检测装置是由漏水槽、探测器、漏水检测用的电极、入口水管、出口水管所组成。传感器由一长一短的两根电极组成。两电极接触水面时导通，接点闭合，发出警报。

当发电机空气冷却器水管破损漏水时，由于入口水管比出口水管直径大，水槽内水位不断上升，当水面接触到短电极时，检测器动作。

另外，当冷却器内部发生结露现象时，露水可通过此装置收集并排出。

14、继电保护的基本任务是什么？电力系统对继电保护有哪些基本要求？

答：继电保护的基本任务是：

⑴自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，保证其他无故障元件部分迅速恢复正常运行，使故障元件免于继续遭到破。

⑵反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时，一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的延时，以保证选择性。电力系统继电保护的基本要求是：

动作于跳闸的继电保护，在技术上应满足四个基本要求，即：

⑴、选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

⑵、速动性快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低情况下的用电时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作，切除故障。

⑶、灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反映能力。满足灵敏性要求的保护装置，应该是在事先规定的保护范围内部故障

时，不论短路点的位置以及短路的类型如何，都能敏锐感觉，正确反映。保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，各类继电保护的灵敏系数都有具体规定。

⑷、可靠性保护装置的可靠性，是指在规定的保护范围内，发生了属于它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。

一般来说，保护装置组成的元件的质量越高，接线越简单，回路中的继电器的触点数量越少，保护工作就越可靠。同时，正确的调整、试验，良好的运行维护以及丰富的运行经验，对于保护的可靠性也具有重要作用。

15、电流互感器及电压互感器在电气回路中的作用是什么？它们在使用中应该注意些什么？

答：电流互感器实际上是变流器，它是将大电流变为小电流，电压互感器是将高电压变为低电压，目的是便于电气回路中进行测量、监视和控制。一般电流互感器的二次侧的电流为5A，电压互感器的二次侧电压为100V。

在使用中，电流互感器的二次侧不得开路，而电压互感器的二次侧不得短路。

16、继电保护的电流互感器的通常接线有哪几种方式？

答：（1）全星形接线：

（2）不完全星形接线：

（3）差接式接线：

17、请说出高压开关柜应具备“五防”功能。

答：高压开关柜应具备“五防”功能，即防止误分、合断路器，防止带负荷分、合隔离开关或隔离插头，防止接地开关送上时（或带接地线）送电，防止带电合接地开关（或挂接地线），防止误入进入带电隔离室。

18、真空断路器及油断路器为什么能断开额定负荷电流和在短路情况下断开其最大的短路电流？

答：真空断路器及油短路器之所以能断开额定负荷电流及在短路情况下，断开其本身能断开的短路电流，是因为这两种断路器都具有灭弧室，开断上述两种电流所产生的电弧，能够在极短时间内熄灭，从而保证开关设备的安全，因此广泛使用在高压电气回路中。

19、交流电的三要素是指什么？

答：交流电可以用其瞬时表达式来表示，即：u=U m sin（ωt+φ）；

其中：U m称为极大值，ω称为角频率，φ称为初相位；这三个参数称为交流电的三要素。

20、衡量电能质量的三个重要指标是什么？

答：衡量电能质量的三个重要指标是：电压、频率、供电可靠性。

21、电气接地分工作接地，保护接地，重复接地。请说明发电机和变压器的中性点接地是属于哪一种接地？其接地阻值是多少？

答：发电机与变压器的中性点接地是属于工作接地，接地的电阻值≤4Ω。

22、发电机的电压和频率的调整，分别是调整什么？

答：发电机的电压调整主要是调整发电机的励磁电流，频率调整是调整汽轮机的转速。

23、电力电缆分哪些种类？

答：根据电力电缆的运行电压、使用绝缘材料、线芯数和结构特点，可以分为以下几类：

⑴、按运行电压可分为高压电缆和低压电缆；

⑵、按使用环境可分为：直埋、穿管、河底、矿井用、船用、空气中、高海拔、潮热区和大高差等；

⑶、按线芯可分为：单芯、双芯、三芯和四芯等；

⑷、按电缆使用的绝缘材料可分为：油浸纸绝缘、不滴漏纸绝缘、充油型、塑料绝缘（包括聚氯乙烯、交联聚乙烯）、橡胶绝缘等；

⑸、按电缆的结构特征可分为：统包型、分相型、钢管型、扁平型、自容型等。

24、以交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套为例，说明该电缆的构造。

答：交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的最里面是导体（铜或铝），导体的外面是内半导体屏蔽层，内半导体屏蔽层外面是交联聚乙烯绝缘，再外面是半导体屏蔽层，半导体屏蔽层外面是铜带屏蔽层，线芯间有填充物，然后是包带，最外面是聚氯乙烯外护套。

25、试说明交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆三层屏蔽层的作用。

答：导体外覆盖的内半导体屏蔽层，用以防止导体电场对交联聚乙烯绝缘的长期作用造成的电场分解和腐蚀，在交联聚乙烯绝缘之外的半导体屏蔽层和半导体之外的铜带屏蔽层的作用是削弱外电场对交联聚乙烯绝缘的作用，确保绝缘性能良好。

26、单芯多根及多芯多根电缆在使用时应注意什么？

答：单芯多根及多芯多根电缆在并联使用时，其载流量应乘以一个系数，降容使用。

27、常说的微机综合保护有“五遥功能”，请说出这五遥功能。

答：微机综合保护系统的“五遥”功能分别是：遥控、遥测、遥调、遥信、遥脉。

28、我国的绝缘材料等级分为哪些，其极限工作高温度是多少？

答：我国的绝缘材料分：Y、A、E、B、F、H、C七个等级。其代表极限工作温度分别是：90℃、105℃、120℃、130℃、155℃、180℃、220℃。

29、在电气上有多种“接地”，分别叙述：工作接地、保护接地、保护接零、重复接地。

答：发电机、变压器的中性点及避雷器接地，称为工作接地；将设备在正常情况下不带电的金属外壳与接地装置进行良好的金属联结称为保护接地；将设备在正常情况下不带电的金属部分用导线与系统零线直接联结称为保护接零；在低压中性点直接接地的系统中，为防止零线断线造成的危害，还必须在零线其他地方进行必要的接地，这种接地称为重复接地。

30、判断高压电气设备的绝缘状况，吸收比是一个重要的试验，请叙述吸收比试验做法。一般没有受潮的绝缘吸收比是多少？

答：用电压适当的兆欧表（摇表）进行吸收比试验绝缘电阻测量，从开始起至15秒时记下绝缘电阻的阻值R15，在60秒时记下绝缘电阻的阻值R60，用公式R60/ R15计算出来的值，就是吸收比。一般没有受潮的绝缘吸收比应＞1.3。

31、通常所说的避雷装置是指哪些？

答：通常所说的避雷装置是指：避雷针、避雷线、避雷带、避雷网、避雷器等。

32、在选择高压断路器时，除了关注该断路器的额定电压、额定电流之外，还应关注哪两个重要参数？

答：断路器的能力大小，除了它的额定电压、额定电流之外，还要关注在正常情况下，能断开最大短路电流的能力的参数，即开断电流；还有表示断路器的开断能力的综合值，即额定断流容量。

33、叙述巡检电气设备应注意哪些问题。

答：⑴、注意电气设备的温度是否正常，有无发热现象；

⑵、对旋转电气设备如电机，是否振动，其振动是否在允许值范围内；

⑶、电机的轴承温度是否正常，轴瓦的电机，要看轴瓦的油位、油流是否正常；

⑷、电气设备的电压、电流是否在正常值范围内；带电的部分颜色是否正常；

⑸、电气设备内有否散出异味；

⑹、电气设备的音响是否正常，有否不正常的音响

⑺、巡检变压器时，要看其油位是否正常，有无漏渗油现象；变压器的声音是否均匀，瓷套管有无闪络现象。

34、在操作高压开关柜时，往往会出现操纵过电压。现代开关柜是如何解决这个问题？为什么？

答：现代的开关柜使用了氧化锌避雷器。因为氧化锌避雷器是一种非线性电阻，在正常情况下，其阻值呈无限大，相当开路，当受到过电压时，其阻值迅速减小，相当短路，将过电压接入大地之中。