核电厂电气原理与设备课后习题

第一章概述1-1.核电厂一次设备的作用与组成作用：直接生产和输送电能。

组成：①发、变、送、用电设备②汇集和分配电能的设备③开关设备④限制短路电流和防雷设备⑤将一次电路和二次电路相联系的设备1-2.核电厂二次设备的作用与组成作用：对一次设备的工作进行监察、测量、控制和保护的辅助设备。

组成：①仪表和信号装置②继电保护和自动装置③远动装置和控制装置1-3.核电厂的电气设备在安全上是如何分级的：安全及设备、安全相关设备、非安全重要设备第二章核电厂电气开关与导体2-1.电弧是如何形成的：当开关断开电路时,只要电流达到几百毫安，电源电压有几十伏，在开关的触头间就会出现电弧。

2-2.电弧是带电介质形成的良导体，通常分为三个区域：阴极区、弧柱区、阳极区。

其中电弧的燃烧和熄灭过程是开关电器最重要的内容。

2-3.电弧的熄灭：去游离过程大于游离过程2-4.交流电弧的特性：①电流瞬时值随时间发生变化，因而电弧的温度、直径、电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为动特性②电弧具有热惯性③交流电弧每隔半个周期要经过零值一次，称为“自然过零”2-5.弧隙的介质强度：能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压2-6.近阴极效应：当电流过零电极极性改变时，弧隙中剩余带电介质的运动方向随之改变，质量较轻的自由电子因带负电荷迅速转向新的阳极，而此时正离子由于惯性大，来不及改变方向还停留在原处。

这就使得新阴极附近被正电荷充满，缺少导电的自由电子，于是在阴极附近出现150~250V介质强度，这种现象被称为近阴极效应。

2-7.影响介质强度恢复速度的物理因素：①弧隙温度②弧隙介质的特性③灭弧介质的压力（越高越不易击穿）④断路器跳闸时，触头的分断速度2-8.灭弧方法（热击穿和电击穿）：①提高触头的分断速度②采用多断口③吹弧（纵吹、横吹、纵横吹：大电流横吹，小电流纵吹）④灭弧原理灭弧⑤利用固体的狭缝狭沟灭弧⑥采用耐高温金属材料制作触头、优质灭弧介质2-9.熔断器构成：金属熔件、支持熔件的触头和外壳（熔管），灭弧介质2-10.断路器分类：按压力分（低压熔断器、高压熔断器），按熔断后电流分（限流和不限流）2-11.熔断器工作原理：在铜或银熔件的表面焊上小锡球或小铅球，当熔件发热到锡或铅的熔点时，锡或铅的小球率先融化，而掺入铜或银熔件的内部，形成合金，电阻增大，发热加剧，同时熔点降低，首先在焊有小锡球或小铅球处融化，熔断点形成电弧使熔件沿全厂融化。

2-12.熔断器的安秒特性曲线：熔件熔断时间与通过电流的关系称为熔断器的保护特性。

此特性用t=f(I)曲线表示，称为熔断器的安秒特性，又成为保护特性曲线。

2-13.熔断器的主要参数：①额定电压②额定电流③极限分断能力2-14.熔断器的选用原则：设备正常工作（正常启动）时不熔断，当过大电流和短路电流时熔断。

2-15.低压开关：低压刀开关、接触器、磁力启动器、低压断路器①低压刀开关：一般可用于手工接通、断开低压电器②接触器：远距离频繁接通、断开负载电流，不能切开过载电流和短路电流③低压断路器：控制兼保护电器分类（根据保护对象分）：配电保护型、电动机保护型、家用保护型、剩余电流（漏电）保护型。

（结构、用途）：万能式/框架式、塑壳式/装置式。

2-16.低压断路器结构：触头、操作机构、灭弧装置、脱扣器（电流、失压、热脱、分励、自由脱扣器）2-17.低压断路器工作原理：当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。

当电路欠电压时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。

分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。

2-18.低压断路器主要技术参数：额定电压、额定频率、额定（持续）电流、额定开断能力2-19.高压断路器的作用：控制作用、保护作用2-20.高压断路器的分类①（根据控制和保护对象分）：发电机断路器（额定电流大，不需要快速自动重合闸）、输电断路器（具备快速自动重合闸、开合失步故障、架空电路和电缆线路充电电流能力）、配电断路器（具备快速重合闸、开合电容器组及电缆线路充电电流能力）、控制断路器（由于频繁操作具有较高的机械寿命和电气寿命）②按灭弧原理分：①油断路器②压缩空气断路器（灭弧能力强，动作迅速，但结构复杂，体SF断路器④真空断路器（广泛用于中压等级）⑤磁吹断路器⑥固体积大，开端噪声大）③6产气断路器2-21.高压断路器在电力系统中承担着接通或断开负荷电流，短路时切断短路电流的重要作用，因此具有以下要求：①在额定条件下应能长期可靠的工作②应具有足够的断路能力③具有尽可能短的断路时间④结构简单、价格合适2-22.—SF Z-真空）；2—安装环境（N-室内，W-1—产品种类（S少油断路器、D-多油K-空气L=-6室外）；3-设计系列代号；4-额定电压/Kv；5-其他标识，如改进型G；6-额定电流/A;7-额定开断能力（KA/MVA）；8-特殊环境代号。

如ZN12-10/1250-50，表示10kV,1250A，50kA,12型室内真空断路器。

2-23.高压断路器基本参数：①额定电压：允许连续工作的电压；②最高工作电压；③额定电流；④额定开断电流：在一定电压下能正常开断的最大短路电流；⑤热稳定电流；⑥动稳定电流；⑦额定关合电流：试闭合时；⑧分、合闸时间；⑨自动重合闸性能：对于重要线路，发生不成功的自动重合闸后，允许180S后强制送电一次，故障仍然存在则断路器三相跳闸。

2-24.真空断路器特点：适合频繁操作，运行可靠2-25.真空断路器结构：①灭弧室：真空断路灭弧器关键部件，真空度降低会引起开断能力降低。

横磁场触头常见有螺旋触头、杯状磁场触头②操纵机构：其机械特性是影响真空断路器可靠性的主要原因。

真空断路器操动机构有手动、电磁、弹簧、永磁操动机构③绝缘结构：真空绝缘、复合绝缘、固封极柱绝缘SF高压断路器：主要应用在高压或超高压系统中的户外断路器、GIS以及中压系统的2-26.6发电机断路器①特点：断路器断口耐压强度高、开断能力大、电器寿命长，检修周期长、操作能量小，分闸性能好SF气体特性：稳定且程惰性，但在电弧作用下会分解出有害气体②6③分类：按使用地点可分为敞开式与全封闭组合式按结构形式可分为绝缘子支柱型和落地罐式按灭弧方式可分为双压式和单压式按触头动作方式可分为定开距和变开距④操动机构的作用：按照规定的操作顺序操动断路器实现分合操作，并分别保持在相应的分合闸位置。

要求必须具备动作高度可靠、动作快速稳定、并能防止“跳跃\联锁、重合闸等可靠功能2-27.断路器操动机构的性能要求：①合闸；②保持合闸；③分闸；④自由脱口：操动机构以执行分闸操作为优先；⑤防跳跃：断路器关合短路而又自动分闸后，即使合闸命令尚未解除也不会再次合闸；⑥复位；分闸后各部件自动复位；⑦联锁：分合闸位置两座、低气/液压与高气/液压位置联锁、弹簧操动机构中的位置联锁等2-28.操动机构的种类及特点：①手动操作机构：机构简单但不能自动重合闸②电磁操动机构：结构简单成本低但消耗功率大，机构笨重③电动机操动机构：结构复杂，价格昂贵但可用于交流操作④气动操动机构：⑤液压操动机构；⑥液压弹簧机构；⑦永磁操动机构：双稳态永磁操动机构分闸和合闸及保持均靠永磁力保持，单稳态永磁操动机构只有合闸保持靠永磁力2-29.电气五防：①防止误分、合断路器。

②防止带负荷分、合隔离开关。

③防止带电挂（合）接地线（接地开关）。

④防止带地线送电。

⑤防止误入带电间隔。

2-30.隔离开关的主要作用（没有专门的灭弧装置，只能在无压和无负荷的条件下通断路）：①隔离设备和线路与高压电源隔开，以保证检修人员和设备的安全②通断电压互感器励磁电流、线路和母线的电容电流③用于双母线和旁路母线的负荷改变运行方式2-31.隔离开关的特点：①具有明显的断开点与信号标记，可以清楚辨认出开关分、合状态；②绝缘水平稳定且要高于断路器，以保证安全；③和断路器配合使用时要有机械/电气闭锁，以确保操作顺序正确：断开时先断路器后隔离开关，闭合时先隔离开关后断路器；④隔离开关带有接地开关时，两者之间应有机械/电气闭锁2-32.—1-产品字母代号（G-隔离开关，J-接地开关）；2-使用环境（N-室内，W-室外）；3-设计系列代号；4-额定电压/Kv；5-派生代号（K-带快分装置，D-带接地刀闸，G-改进型，T-统一设计产品）；6-额定电流/A2-32.真空接触器属于控制电器，主要用于对高压电动机、变压器、电容器等设备，用于远距离控制和频繁操作。

2-33.导体形式：①矩形导体：散热好、安装简单但集肤效应大，一般I<2000A；②槽型导体：电流分布均匀，集肤效应小，安装简单，4000~8000A；③管型导体; 集肤效应小，机械强度高，适合8000A以上大电流母线2-34.核电厂电气贯穿件作用：地震和失水事故情况下，起点贯穿件应能保证反应堆安全壳的完整性，防止放射性物质外泄，同时安全壳内外的电气和信号的连续性2-35.避雷针按照结构可分为：保护间隙、管型避雷针、阀型避雷针、氧化锌避雷针2-36.氧化锌避雷针优点：无间隙、无续流、设备承受过电压能力低、通流容量大、在绝缘配合方面可以做到陡波、雷电流和操作波的保护裕度接近一致。

第三章成套配电设备3-1. 低压开关柜/低压成套配电装置：将控制、测量、保护等低压电器元件根据使用要求按照一、二次接线方案组装在封闭式或敞开式的金属柜内，作为接受和分配电能的成套装置。

3-2.低压开关柜/低压成套配电装置的分类：按结构特点可分为开启式和封闭式3-3.低压配电置按结构可分为：抽出式结构（抽屉式）、固定式结构（固定型配电柜）3-4.中压开关柜：一开关为主体，将其他各种电器元件按一定主接线要求组装为一体的成套电气设备。

3-5.中压开关柜分类：①按柜内隔室的构成：半封闭式、箱式、间隔式、铠装式②按柜内绝缘介质分：空气绝缘、复合绝缘、SF6绝缘、3-6.真空断路器—断路器组合电器，高压熔断器因负荷种类不同选取的方法也不同：①电动机的保护和熔断器的选择：用于电动机保护的熔断器必须依据其使用条件来进行，必须考虑工作电压、启动电流、启动时间、每小时启动次数、电动机满负荷电流、现场的短路因素的等。

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