第六章导体和电气设备原理和选择
华北电力大学《发电厂电气部分》习题总结答案
《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。
发电厂电气部分第六章习题解答
第6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t k以及电气设备的开断计算时间t br？答：演算热稳定的短路计算时间t k为继电保护动作时间t pr和相应断路器的全开断时间t br之和，而t br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。
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本书与第三版相比，反映了现代电力工业的现状及特点，增加了1000kW大容量发电机组的电气主接线和特点，750kV超高压和1000kV特高压在电力系统中的作用，以及数字化发电厂和数字化变电站等内容。
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前言第三版前言第二版前言第一版前言绪论第一章能源和发电第一节能源和电能第二节火力发电厂第三节水力发电厂第四节核能发电厂小结思考题第二章发电、变电和输电的电气部分第一节概述第二节发电厂的电气部分第三节高压交流输变电第四节高压直流输电小结思考题第三章常用计算的基本理论和方法第一节正常运行时导体载流量计算第二节载流导体短路时发热计算第三节载流导体短路时电动力计算第四节电气设备及主接线的可靠性分析第五节技术经济分析小结思考题和习题第四章电气主接线及设计第一节电气主接线的基本要求和设计程序第二节主接线的基本接线形式第三节主变压器的选择第四节限制短路电流的方法第五节电气主接线设计举例小结思考题和习题第五章厂用电接线及设计第一节概述第二节厂用电接线的设计原则和接线形式第三节不同类型发电厂的厂用电接线第四节厂用变压器的选择第五节厂用电动机的选择和自启动校验第六节厂用电源的切换小结思考题和习题第六章导体和电气设备的原理与选择第一节电气设备选择的一般条件第二节高压断路器和隔离开关的原理与选择第三节互感器的原理及选择第四节限流电抗器的选择第五节高压熔断器的选择第六节裸导体的选择第七节电缆、绝缘子和套管的选择小结思考题和习题第七章配电装置第一节概述第二节屋内配电装置第三节屋外配电装置第四节成套配电装置第五节封闭母线第六节发电厂和变电站的电气设施平面布置小结……看过“发电厂电气部分第四版（熊信银著）”的人还看了：1.电力拖动自动控制系统第4版(阮毅陈著)课后答案下载2.复变函数与积分变换(刘建亚著)课后题答案下载。
第六发电厂电气12节
第一节 电气设备选择的一般条件
大多数电气设备具有必须满足的共同选择校验项目，即 按正常工作条件选择额定电压和额定电流，按短路条件校验 热稳定和动稳定。
一、按正常工作条件选择额定电压和额定电流 按环境条件修正
1、额定电压选择 正常电压：电气设备所在回路的最高运行电压不得高
于电气设备的允许最高电压。
式中 K----综合修正系数,不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为
K ? ? al ? ? ? al ? ? 0
式中 ?al ----导体的长期发热允许最高温度，裸导体一般为70℃。
? 0 ----导体的额定环境温度，裸导体一般为25℃。
二、按短路条件校验热稳定和动稳定
1、短路热稳定校验：
① 定义：热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不 损坏的能力。
② 接线---可能发生最大短路电流的正常接线方法
（2）短路种类： ① 开断电流一般按三相短路计算； ② 若单、两相接地短路教三相短路严重时，则应按严重 情况验算。
（3）计算短路点：
1）对两侧均有电源的电气设备，
应比较电气设备前、后短路时的 短路电流，选通过电气设备短路 电流较大的地点作为短路计算点。 （QF1、k1、k2） 2）短路计算点选在并联支路时，
电气设备的裕度较大，短路计算 点可以只选一个，选在母线上。 （ k6 ）
（4）短路电流的实用计算方法
在进行电气设备的热稳定验算时，需要用短路后不同时刻的
短路电流（I〞、Itk/2 、Itk ），即计及暂态过程，通常采用短
路电流的实用计算方法，即运算曲线法。
步骤：
1）网络化简为以各电源至短路点的辐射形网络，得各转移电 抗。
② 电器满足动稳定的条件：
发电厂电气部分课后习题
19．运行中的电流互感器二次绕组严禁开路。（）
20．电流互感器二次绕组可以接熔断器。（）
21．电流互感器相当于短路状态下的变压器。（）
22．运行中的电压互感器二次绕组严禁短路。（）
23．电压互感器的一次及二次绕组均应安装熔断器。（）
24．电压互感器相当于空载状态下的变压器。（）
25．电压互感器的不完全接线可以用二台单相电压互感器构成。（）
2．带旁路断路器的单母线分段接线在检修各出线断路器时会造成出线停电。（）
3．带旁路断路器的单母线分段接线在检修各出线断路器时不会造成出线停电。（）
4．内桥接线适用于线路长变压器需经常切换的场所。（）
5．外桥接线适用于线路较长、变压器不需要经常进行切换操作的场合。（）
6．将并联变压器分开运行的目的是限制短路电流。（）
8．试画出二台变压器和二回输电线路的两种可行的接线方案。
9．某220kV系统的重要变电站，装置2台120MVA的变压器，220kV侧有4回进线，110kV侧有10回进线且均为I ,II类负荷，不允许停电检修出现断路器，应采用何种接线方式为好？
（1）画出接线图？
（2）以其中某一回出线为例，写出不停电检修出线断路器的操作步骤。
6．信号灯和控制电缆都是二次设备。（）
7．电流互感器和电流表都是属于一次设备。（）
8．二次设备是指接在变压器二次侧的电气设备。（）
二、选择题
1．下列设备中，属一次设备的有____________。
A电压表B断路器C发电机D熔断器
2．当前的核电站是利用___________来进行发电的。
A.核聚变B.核裂变
4．发电厂的保安负荷根据对电源的要求不同，如何区分？
5．厂用变压器备用电源通常有哪几种引接方式？
电力设计培训 第六章 电气初设及施设设计深度讲解
归档资料
设计过程中，主设人对工程来往文件和资料应实行登记 保管使用，工程设计及施工结束时应将资料分类装订送档 案室归档，内容包括：
1.主要的设计输入文件资料，包括顾客提供资料验证记录。 2.工程收资提纲及收资报告，包括收集的重要图纸资料。 3.各专业间设计交接资料。 4.设计评审记录。 5.设计成品验证（校审）单。 6.设计变更通知单及修改图纸。 7.计算书。
施工图内容深度
1.图纸
1.1.电气主接线图 包括： 1）各级电压母线以及主变与各级电压母线之间的连接方
式。 2）各级电压进出线回路名称及各项设备和导线的配置、
型号、规范。 3）各级电压所在系统中性点接地方式及补偿设备。 4）应示出远景接线示意图。
施工图内容深度
1.2.短路电流计算及主要设备选择 包括： 1）应根据系统提供的阻抗进行最大运行方式下的短路电
施工图内容深度
1.8.防雷接地 包括： 1）按比例示出避雷针、线坐标及高度，被保护物轮廊及相应高度保
护范围。 2）如建筑物有避雷带，应示出避雷带在屋面布置方位，安装高度及
接地引下线位置。 3）示出全站接地网布置及接地井位置。 4）全站接地网布置图中，应示出避雷针、线、避雷带、避雷器及变
和周围道路等相对布置位置、指北针等。 2）应示出各配电装置间隔及进出线排列。 3）主要构筑物至各配电装置电缆通道。
施工图内容深度
1.4.各级电压配电装置断面图 包括： 1）根据配置接线图和采用的配电装置型式，示出各层平
面标高布置尺寸、间隔名称、排列顺序、进出线相序、道 路及其它建构筑物相对位置等。 2）应按不同类型间隔提供断面图。在断面图中，应示出 各种设备和支、构架外形、安装位置和高度、导线引接方 式、电气安全距离校验尺寸。 3）各间隔电气设备的连接金具，应根据回路导线规格和 根数、设备端端子材质及引线角度选用。 4）配电装置软导线应进行拉力计算，硬母线及其支持瓷 瓶应进行动稳定和机械强度计算。
发电厂电气部分基础知识
第一章能源与发电1、掌握电力系统与电力网的概念。
☞电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备有机连接起来的整体。
☞电力系统=发电厂+电力网+电力用户。
☞电力网是指在电力系统中，由升压和降压变电所通过输、配电线路连接起来的部分。
2、掌握额定电压的概念及电力网的电压等级。
☞额定电压：电气设备的额定电压是能使发电机、变压器和用电设备在正常运行时获得最佳技术效果的电压。
☞我国电力网额定电压等级如下：0.22、0.38、3、6、10、35、110、220、330、500、750、1000 kV☞按电压等级高低分类：低压电网：3kV以下；高压电网：3~330kV；超高压电网：330~1000kV；特高压电网：1000kV及以上；4、掌握发电厂的类型。
☞按一次能源取得的方式不同分类：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力电厂、太阳能电厂、地热电厂、潮汐电厂等。
☞按燃料分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂。
☞按蒸汽压力和温度分类：中低压电厂、高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂、超临界压力电厂、超超临界压力电厂。
☞按原动机分类：凝汽式汽轮机电厂、燃汽轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽－燃气轮机电厂。
☞按输出能源分类：凝汽式发电厂、热电厂。
5、掌握火力发电厂的电能生产过程。
☞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)锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，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。
第二章发电、变电和输电的电气部分1、什么是一次设备？掌握各种类型一次设备的作用、图形符号和文字符号。
☞一次设备的概念：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。
☞一次设备的类型：1）生产和转换电能的设备。
发电机：机械能转化为电能；电动机：电能转化为机械能；变压器：将电压升高或降低；2）接通和断开电路的开关电器。
发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章
发电厂电气部分第四版课后习题答案第1章---第7章第一章能源和发电1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。
答：第一、机械能。
它包括固体一流体的动能，势能，弹性能及表面张力能等。
其中动能和势能是大类最早认识的能量，称为宏观机械能。
第二、热能。
它是有构成物体的微观原子及分子振动与运行的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物体原子及分子运行的强度。
第三、化学能。
它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学瓜是放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气等燃料中最主要的可燃元素。
第四、辐射能。
它是物质以电磁波形式发射的能量。
如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。
第五、核能。
这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。
释放巨大核能的核反应有两种，邓核裂变应和核聚变反应。
第六、电能。
它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。
或是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。
1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？答：一、按获得方法分为一次能源和二次能源；二、按被利用程度分为常规能源和新能源；三、按能否再生分为可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。
电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
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。
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三、短路器开断短路电流时的物理过程(弧隙电压恢复过程分析)
弧隙电压恢复过程分析
U0：电弧电流0过 时的 电源电压瞬时值
第六章导体和电气设备原理和选择
第六章导体和电气设备原理和选择
第六章导体和电气设备原理和选择
幅值系数: 电压恢复速度:
半个固有振荡频率内电压恢复的平均速度:
动稳定： tk’=tpr1+tin
tpr:后备保护时间
tpr1:主保护时间
第六章导体和电气设备原理和选择
第二节 高压断路器和隔离开关的原理和选择
(6.2 The Principle and Selection of Breaker and Isolating Switch)
一、概述（断路器）
1.断路器的作用：正常时起控制作用(接通和开断)、设备或线路故障 时切除故障设备，起保护作用
第六章 导体和电气设备的原理与选择
(Chap 6 The Principle and Selection of Conductor and Electrical Equipment)
第六章导体和电气设备原理和选择
• 第一节 电气设备选择的一般条件
(6.1 The General Conditions for the Selection of Electrical Equipment)
去游离方式
“复合”：带电质点重新结合成中性质点 “扩散”：带电质点向周围介质扩散出去
游离过程 大于 去游离过程 则电弧越来越旺 游离过程 等于 去游离过程 则电弧维持不变 游离过程 小于 去游离过程 则电弧越来越小，最后熄灭
熄灭电弧的基本条件：
去游离过程 大于 游离过程
第六章导体和电气设备原理和选择
游离：中性质点转化为带电质点
游离方式
高电场发射 碰撞游离 热电发射 热游离
过程：阴极在高电场作用下发射电子，发射的
电子在触头电压作用下产生碰撞游离，就
形成了电弧。在电弧高温作用下，阴极发
生热电发射，并在介质和电气设备原理和选择
去游离过程：带电质点不断减少的现象
第六章导体和电气设备原理和选择
并联电阻r的作用:
(1)当r < rcr时,可将周期性振荡特性的恢复电压过程转变为非周期性
恢复过程; (2)改变恢复电压的特性,影响恢复电压的幅值和恢复速度; (3)提高电路功率因数,使电流电压更加同步,降低E0.
第六章导体和电气设备原理和选择
四、不同短路形式对断路器开断能力的影响
2.对断路器的基本要求：足够的开断能力、快速、可靠性高 3.断路器的重要任务：熄灭切断电流时产生的电弧 4.断路器的结构特点：有完善的灭弧装置，而隔离开关无灭弧装置
第六章导体和电气设备原理和选择
二、电弧的形成与熄灭
1. 产生电弧的物理过程
原因：触头本身及触头周围介质中含有大量可被 游离的中性质点，当分断的触头间存在足够大 的外施电压，且电路也达到最小生弧电流时， 就会强烈游离而形成电弧
（2）短路类型 一般按三相短路计算，当其它类型短路较三相短路严重时，则按最 严重的情况计算
（3）短路计算点 原则：选择通过电气设备短路电流最大的点 实际：一个电压等级选择一个（同电位各点的 短路电流值相等），但需计算各分支提供的 短路电流，以供设备选择之用
（4）短路计算时间
热稳定： tk=tpr+tbr tbr=tin+ta
2. 交流电弧的特性
特性:动态特性 特点:交流电流每次过零时,电弧都要暂时熄灭
第六章导体和电气设备原理和选择
3. 交流电弧的熄灭
温度高,烧坏开关电器的金属触头
电弧的危害
烧坏开关电器的绝缘
延长事故时间,威胁电力系统安全运行
弧隙介质强度Ud(t)恢复过程: 电弧电流过零、电弧暂时熄灭后，弧隙介质强 度逐渐恢复到正常绝缘能力的过程
Imax =
1.05IN 发电机、调相机、变压器回路
IN (母线上最大一台发电机、变压器额定电流) 母联回路
0.5-0.8IN （母线上最大一台发电机额定电流） 分断回路
PN
3U N cos
馈线回路
PN
3U Ncos
电动机回路
3.环境条件的影响 对额定电压选择的影响（非高原型、高原型） 对电流选择的影响
(1) 开断单相短路电路
(2) 开断中性点不直接接地系统的三相短路电路 首先开断相:
电流先过零并熄灭电弧的相
结论: 断口电弧的熄灭,关键在于首先
开断相电弧的熄灭
第六章导体和电气设备原理和选择
(3) 开断中性点直接接地系统的三相短路电路
(4) 开断两相短路电路
Ial IN
al a l 0
kIN
第六章导体和电气设备原理和选择
二、按短路状态校验
1.热稳定校验
It 2t QK
Qk:短路电流产生的热效应（3.2节） It、t:电气设备允许通过的热稳定电流和时间 2.动稳定校验
ies ish 或 Ies Ish
ish、Ish:短路冲击电流的幅值及有效值 ies、Ies:电气设备允许通过的动稳定电流幅值和有效值
下列几种情况可不校验动稳定或热稳定
1)用熔断器保护的电气设备，可不校验热稳定
2)用有限流作用熔断器保护的电气设备，可不校验动稳定，电缆不校验动稳定
3)电压互感器回路的电气设备，可不校验动稳定和热稳定
第六章导体和电气设备原理和选择
3.短路电流计算条件
（1）容量和接线 容量— 按工程设计最终容量计算（考虑5-10远景规划）； 接线– 最大运行方式（能产生最大短路电流的正常接线方式）。
电气设备选择的一般原则：按正常工作条件进行选择，然后按短
路状态来校验其热稳定和动稳定。
一、按正常工作条件选择电气设备
1.额定电压
UN：电气设备额定电压 UNs：电气设备安装地点额定电压
选择方法： UN ≥ UNs
2.额定电流
IN：电气设备额定电流 Imax：电气设备所在回路最大持续工作电流
选择方法： 第IN六≥章I导m体ax和电气设备原理和选择
近阴极效应:电流过零瞬间,介质强度突然 升高现象
第六章导体和电气设备原理和选择
弧隙电压Ur(t)恢复过程: 弧隙电压从熄弧电压恢复到电源电压的过程
U r(t)U tr (t) U s( rt)
第六章导体和电气设备原理和选择
熄灭交流电弧的条件:
Ud(t)Ur(t)
Ur1(t)：t1时刻电弧重燃 Ur2(t)：电弧熄灭