发电厂电气部分第六章习题解答（材料）_发电厂电气部分练习题

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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tk以及电气设备的开断计算时间tbr？ 答：演算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，而tbr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。

6-5 电流互感器常用的二次接线中，为什么不将三角形接线用于测量表计？

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一次侧中性点接地，但是，由于普通三相三柱式电压互感器一般为Y，yn型接线，它不允许一次侧中性点接地，故无法测量对地电压．假使这种装置接在小电流接地系统中，互感器接成YN,yn型，既把电压互感器中性点接地，当系统发生单相接地时，将有零序磁通在铁芯中出现．由于铁芯是三相三柱的，同方向的零序磁通不能在铁芯内形成闭和回路，只能通过空气或油闭合，使磁阻变得很大，因而零序电流将增加很多，这可能使互感器的线圈过热而被烧毁．所以，普通三相三柱式电压互感器不能作绝缘监视用，而作绝缘监视用的电压互感器只能是三相五柱式电压互感器(JSJW)或三台单相互感器接成YN,yn型接线．

6-11 运行中为什么不允许电压互感器二次回路短路？

答：当电压互感器二次侧发电短路时，由于回路中电阻R和剩余的电抗XL-XC均很小，短路电流可达到额定电流的几十倍，此电流将产生很高的共振过电压，为此在LL上关联放电间隙EE，用以保护。此外由于电容式电压互感器系由电容（C1C2）和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路或断开等冲击时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生某次谐波铁磁谐振过电压，为了拟制谐振的产生，常在互感器二次侧接入D。

6-12 在发电厂中，电压互感器的配置原则有那些？ 答：1）母线；2）线路；3）发电机；4）变压器

6-13 如图6-14所示接线，设25MW发电机（UN=10.5kV，IN=1718A），回路装有仪表：电流表3只，有功功率表、无功功率表、有功电能表、无功电能表、电压表及频率表各1只，互感器距控制室的距离为60m。试选择该回路中供测量表计用的电流互感器4及电压互感器13。

解：

6-14 选择10kV配电装置的出线断路器及出线电抗器。设系统容量为150MVA，归算至10kV母线上的电源短路总电抗X΄*Σ=0.14（基准容量Sd＝100MVA），出线最大负荷为560A，出线保护动作时间tpr＝1s。

解：假设选择断路器为SN10-10I INbr=16kA，全分闸时间tbr=0.1s，基准容量Sd＝100MVA

Ud＝10.5kV，Id=5.5kA xL(%)(IdtNbrx'*)INUdIdUN100%(5.5160.14)60010500550010000100%2.33%

选择4％的电抗NKL-10-600-4，参数如下：

xL(%)4% ies38.28kA Itt34(kA)s计算如下：

222-3

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查图6-17曲线2，得：J0.68A/mm2，则：SJImaxJ18040.682653(mm)

2选择100×10mm2的三条矩形导体水平布置,允许电流Ial25KfC3284A，集肤效应1.7截面积为3000mm。当环境温度为40C时： 2Ial40CKIal25C7040702532840.81632842681(A)(Imax1804A)

2）热稳定校验。正常运行时导体温度：

0(al0)ImaxIal02240(7040)180416812254C

查表6－9，得热稳定系数C93，则满足短路时发热的最小导体截面为：

QkQpQnp

QpI“10Itk/2Itk12222tk27.221.919.2122220.226.47(kA)s

2发电机出口短路待会，非周期分量等值时间T取0.2s QnpTI”0.227.2148.0(kA)s QkQpQnp26.47148.0174.47(kA)s

QkKCf2222Smin174.47101.7936185(mm)3000(mm)

22满足热稳定要求。

3）动稳定校验。导体自振频率由以下求得：

mhbw0.10.0127002.7kg/m

Jbh12NL20.010.112EJm30.83106(m)

4f1f23.5612710100.83102.76522(Hz)155Hz

可不计母线共振影响。取发电机出口短路时，冲击系数K0.9，则

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时：

Ial35CKIal25C70357025101500.89101508951(A)(Imax6791A)

2）热稳定校验。正常运行时导体温度：

0(al0)ImaxIal02235(7035)679789512255C

查表6-9，得热稳定系数C93，则满足短路时发热的最小导体截面为： 已知：Qk421.1(kA)2s

QkKCfSmin421.1101.285936250(mm)9760(mm)

22满足热稳定要求。

3）动稳定校验。导体自振频率由以下求得： 取发电机出口短路时，冲击系数K1.9，则 ish1.92I"2.693696.84(kA)

母线相间应力计算如下：

fb2(0.5ish)10271h51038ish21h5108968402/0.2252084(N/m)

WWY66.5106(m)

2bfbLb12WY24.16ishLbhWY20841261266.5102.61210(Pa)(al6910Pa)