篇一：《发电厂电气部分》第四版课后习题答案 熊信银版
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。
按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
按输出能源分：凝气式发电厂；热电厂。
按发电厂总装机容量分：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。
火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程分
三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸汽进入气轮机，冲动气轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称不汽水系统；由气轮机转子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。
1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？
答：按集中落差的方式分为：堤坝式水电厂；坝后式水电厂；河床式水电厂；引水式水电厂；混合式水电厂。
按径流调节的程度分为：无调节水电厂；有调节水电厂；日调节水电厂；年调节水电厂；多年调节水电厂。
水电厂具有以下特点：可综合利用水能资源；发电成本低，效率高；运行灵活；水能可储蓄和调节；水力发电不污染环境；水电厂建设投资较大工期长；水电厂建设和生产都受到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之分，因而发电量不均衡；由于水库的兴建，淹没土地，移民搬迁，农业生产带来一些不利，还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。
1-5 抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其功能？
答：抽水蓄能电厂在电力系统中的作用：调峰；填谷；备用；调频；调相。
功能：降低电力系统燃料消耗；提高火电设备利用率；可作为发电成本低的峰荷电源；对环境没有污染且可美化环境；抽水蓄能电厂可用于蓄能。
1-6 核能发电厂的电能生产过程及其特点？
答：核电厂是一个复杂的系统，集中了当代许多高新技术。核电厂的系统由核岛和常规岛组成。为了使核电能稳定，经济地运行，以及一旦发生事故时能保证反应堆的安全和防止放射性物质外泄，核电厂还设置有各种辅助系统，控制系统和设施。以压力堆为例，有以下主要系统：核岛的核蒸汽供应系统；核岛的辅助系统；常规岛的系统。
核电厂运行的基本规则和常规为电厂一样，都是根据电厂的负荷需要量来调节供给热
量，使得热功率与电负荷平衡。由于核电厂是由反应堆供热，因此核电厂的运行和火电厂相比有以下一些新的特点：１）在火电厂中，可连续不断地向锅炉供燃料，而压水堆核电厂的反应堆，却只能对反应堆堆芯一次装料，交定期停堆换料。因此在堆芯换新料后的初期，过剩反应性很大。为了补偿过剩反应性，除采用控制棒外，还需要在冷却剂中加入硼酸，并通过硼浓度变化来调节反应堆的反应速度。反应堆冷却剂中含有硼酸后，就给一次回路系统及辅助系统的运行和控制带来一定的复杂性。２）反应堆的堆芯内，核燃料发生裂变反应放出核能的同时，也放出瞬发中子和瞬发γ射线。由于裂变产物的积累，以及反应堆的堆内构件和压力容器等因受中子的车辐照而活化，反应堆不管是在运行中或停闭后，都有很强的放射性，这就给电厂的运行和维修带来了一定困难。３）反应堆在停闭后，运行管路中积累起来的裂变碎片和β、γ衰变，将继续使堆芯产生余热。因此堆停闭后不能立刻停机冷却，还必须把这部分余热排放出去，否则会出现燃料元件因过热而烧毁的危险；
即使核电厂在长期停闭情况下，也必须继续除去衰变热；当核电厂发生停电，一回路管道破裂等重大事故时，事故电源、应急堆芯冷却系统立即自动投入，做到在任何事故工况下，保证反应堆进行冷却。４）核电厂在运行过程中，会产生气态，液态和固态的放射性废物，对这些废物必须遵守核安全规定进行妥善处理，以确保工作人员和居民的健康，而为电厂中这一问题不存在。５）与火电厂相比，核电厂的建设费用高，但燃料所占费用较为便宜
一。为了提高核电厂的运行经济性，极为重要的是维持高的发电设备利用率，为此，核电厂应在额定功率或尽可能在接过额定功率的工况下带基本负荷连续运行，并尽可能缩短核电厂反应堆的停闭时间。
第二章 发电、变电和输电的电气部分
2-1 哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是什么？
答：通常把生产、变换、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和，切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。
2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。
答：1）发电机与变压器的连接采用发电机—变压器单元接线；
2）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电；
3）在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器；
4）在发电机出口侧和中性点侧，每组装有电流互感器4个；
5）发电机中性点接有中性点接地变压器；
6）高压厂用变压器高压侧，每组装有电流互感器4个。
其主要设备如下：电抗器：限制短路电流；电流互感器：用来变换电流的特种变压器；电压互感器：将高压转换成低压，供各种设备和仪表用，高压熔断器：进行短路保护；中性点接地变压器：用来限制电容电流。
2-3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。
2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？
答：1）长距离输送电能；
2）大容量输送电能；
3）节省基建投资和运行费用；
4）电力系统互联。
2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。
答：目前，我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断
路器两种接线方式。其中3/2台断路器接线具有以下特点：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的极端条件下，功率均能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备用。
2-6 并联高压电抗器有哪些作用？抽能并联高压电抗器与并联高压电抗器有何异同？
2-7 简述6kV抽能系统的功能及其组成。
2-8 简述串联电容器补偿的功能及其电气接线。
2-9 简述高压直流输电的基本原理。
2-10 简述换流站的电气接线及主要设备的功能。
2-11 简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些？
答：优点：
1）线路造价低，年电能损失小；
2）不存在系统稳定问题；
3）限制短路电流。
4）调节快速，运行可靠；
5）没有电容充电电流。
6）节省线路走廊。
缺点：
1）换流装置较昂贵；
2）消耗无功功率多；
3）产生谐波影响；
4）缺乏直流开关；
5）不能用变压器来改变电压等级。
2-12 简述高压直流输电系统的主接线及其运行方式。
第三章 常用计算的基本理论和方法
3-1 研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？
答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此
可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。
3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？
答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：tg?值的测量
载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热
短时发热：指短路电流引起的发热
一 发热对绝缘的影响
绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；
二发热对导体接触部分的影响
温度过高?表面氧化?电阻增大??IR??恶性循环
三发热对机械强度的影响
温度达到某一值?退火?机械强度??设备变形
如：
2
3-3 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？
答：是根据导体的稳定温升确定的。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。
3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？
答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。
计算方法如下：
1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；
2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；
3）由Ah再从曲线上查得θh值。
3-5 等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？
答：等值时间法由于计算简单，并有一定精度，目前仍得到广泛应用。但是曲线所示是根据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期分量衰减曲线的平均值制作的，用于更大容量的发电机，势必产生误差。这时，最好采用其它方法。
3-6 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？
篇二：第4版发电厂电气部分课后题答案
1-1简述火电厂的分类，其电能生产过程及其特点
答：火电厂的分类：1.按原动机分：凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂等。2.按燃料分：燃煤发电厂（煤炭），燃油发电厂（石油提取汽油，煤油，柴油后的渣油），燃气发电厂（天然气，煤气），余热发电厂（工业余热）还有利用垃圾和工业废料的发电厂。3.按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂（蒸汽压力3.92MPa，温度450℃，电机功率小于25MW），高压发电厂（9.9MPa。540℃，100MW），超高压发电厂（13.83MPa,540/540℃，200MW）,亚临界压力发电厂（16.77MPa,540/540℃，300~1000MW），超临界压力发电厂（大于22.11MPa,550/550℃，机组功率600MW,800MW及以上），超超临界压力发电厂（26.25MPa，600/600℃，机组功率1000MW及以上）4.按输出源分：凝汽式汽轮机发电厂（只能向外供应电能，效率较低，只有30％~40％），热电厂（同时向外供应电能和热能的电厂，效率较高，60％~70％） 火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，冲动机轮机的转子旋转，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，将机械能变为电能，称为电气系统。（凝汽式火电厂电力生产过程）
特点：1.火电厂布局灵活，装机容量的大小可按需要决定。2.火电厂的一次性建设投资少，单位容量的投资仅为同容量水电厂的一般左右，建造工期短，发电设备利用小时数较高。
3.火电厂耗煤量大。4.火电厂动力设备繁多，发电组控制操作复杂，厂用电量和运行人员都多与水电厂，运行费用高。5.燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需要几小时到十几小时，并附加耗用大量燃料。6.火电厂担负调峰、调频或事故备用时，相应的事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。7.火电厂的各种排放物对环境污染较大。
1-2简述水电厂的分类，其电能生产过程及其特点
答：水电厂的分类：一：按集中落差的方式分：1.堤坝式水电厂（坝后式和河床式，，根据厂房位子）在落差较大的适宜地段拦河建坝，形成水库将水积蓄起来，抬高上游水位.2.引水式水电厂：在山区水流湍急的河道上，或河床坡度较陡的地方，由引水渠道造成水头，而且一般不需修坝或只低堰，适用于水头很高的情况。3.混合式水电厂：在适宜开发的河段拦
河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，坝下游河段的落差由压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成。二：按径流调节的程度分：1.无调节水电厂（如果水电厂取水口上游没有打的水库，就不能对径流进行调节以适应水电厂用水要求）2.有调节水电厂（上游有较大的水库，能按照水电厂的用水要求对天然来水流量进行调节）（日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。
水电厂的特点：1.可综合利用水能资源（除发电外，还有防洪、灌溉、航运、供水、养殖及旅游，并且可以将一天河流分为若干河段分别修建水利枢纽，实行梯级开发）2.发电成本低，效率高3.运行灵活（设备简单易于实现自动化，机组启动快，适于承担系统的调峰，调频和作为事故备用）4.水能可储蓄和调节5.水力发电不污染环境6.水电厂建设投资较大，工期较长7.水电厂建设和生产都收到河流的地形，水量及季节气象条件限制，因此发电量也受到水文气象条件的制约，有丰水期和枯水期之别，因而发电部均衡8.由于水库的兴建，土地淹没，移民搬迁，给农业生产带来一些不利，还可能在一定程度上破坏自然界的生态平衡 水电厂基本的生产过程是：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，讲机械能转换成电能。 1-3简述抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其效益
答：作用：1.调峰（电力系统峰荷的上升与下降变动比较强烈，抽水蓄能机组响应符合应动的能力很强，能够跟踪负荷的变化，在白天适合担任电力系统峰荷中的尖峰部分）2.填谷（在夜间或者周末，抽水蓄能电厂利用电力系统富裕电能抽水，使火电机组不必降低输出功率和保持在热效率较高的区间运行，从而节省燃料，并提高电力系统运行的稳定性）（特色）3.事故备用（启动灵活，迅速）4.调频5.调相6.黑启动（在黑启动刚开始时，无需外来电源支持能迅速自动完成机组的自启动，并想部分电力系统供电）7.蓄能（水能借助抽水蓄能电厂的上游水库储存，把下游的水抽到上游水库，以位能形式储存起来）
效益：1.容量效益（在电力系统负荷出现高峰时，大型抽水蓄能电厂可以像火电厂一样发电，能有效地担负电力系统的工作容量和备用容量，减少电力系统对火电机组的装机容量要求，从而实现节省火电设备的投资和运行费用）2.节能效益3环保效益（燃煤含硫大于1％的电厂必须安装脱硫装置）4动态效益（可归纳为调频，调相，快速负荷跟踪，事故备用，提高供电可靠性和黑启动）5.提高火电设备利用率6,对环境没有污染课美化环境
1-9简述300MW发电机电气主接线的特点及主要设备
答：特点：1发电机与主变压器的连接采用发电机-变压器单元接线，无发电机出口断路器和隔离开关2.在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电3.在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器4在发电机出口侧和中性点侧没相装有电流互感器4只。5.发电机中性点接有中性点接地变压器6.高压厂用变压器高压侧，每相装有电流互感器4只。
主要电气设备：1.发电机（额定功率300MW,额定电压为20KV，额定电流为10189A，COSα=0.85，额定转速为3000r/min）2.主变压器(额定容量为360MV A，额定电压为242+/-2*2.5％、20KV，额定电流为858.9/10392.3A，联结组号为YNd11，???0=177????，??0%=0.3，
?????=809????,????%=11。)3.高压厂用变压器（额定容量为40/20-20MW A,额定电压为20+/-2*2.5％/6.3-6.3KV,联结组号为Dd12d12。4电压互感器5.高压熔断器（RN4-20,额定电压为20KV，额定电流为0.35A，最大开断电流有效值为20KA，三相最大开断容量为4500MV A）
6.电流互感器（LGD-20型，变比为12000/5A）7.中性点接地变压器(形式为干式，单相，额定电压为20KV/0.23KV,额定容量为25KV A，二次侧负载电阻为0.5~0.6Ω，实际为高电阻接地方式，用来限制电容电流)
1-10简述600MW发电机组电气主接线的特点及其主要设备
答：特点：1.发电机与主变压器的连接采用发电机—变压器单元接线，发电机和主变压器之间没有断路器与隔离开关。根据实际情况发电机和主电压器之间可设置断路器和隔离开关，但需技术经济分析论证确定。2.主变压器采用三相双绕组变压器，低压侧绕组接成三角型，高压侧绕组接成星型，高压器高压侧中性点接地方式为直接接地。3。在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器和一台高压公用变压器，供给厂用电。4.在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。5.在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。6.发电机中性点接有中性点接地变压器。7.高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。8.主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器3只，中性点配置电流互感器1只。
主要电气设备：1.发电机（额定功率为600MW，额定电压为20KV，额定电流为19245A，COSα=0.9，额定转速为3000r/min）2.主变压器（三相双绕组变压器，额定容量为720MV A。
+额定电压为550/20KV，调压范围为550/ 3?2.5％）????，额定电流为755.8/20784.6A?
（高压/低压），联结组号YNd11,???0=278.4????,??0%=0.12,?????=1280????,????%=13.5)。
3.电压厂用变压器（额定容量为50/31.5——31.5MV A，额定电压为20+/-8*1.25％/6.3—6.3KV，联结组号Dyn1yn1）4.电压互感器5.电流互感器（LRD-20型，变比为12000/5A）6.中性点接地变压器（干式，单相，额定电压为20/0.35KV,额定容量为25KV A，其二次侧接负载电阻值为0.5~0.6Ω）7.高压熔断器（RN4-20型，额定电压为20KV，额定电流为0.35A，最大开断电流有效值为20KA，三相最大开断容量为4500MV A）8.避雷器（FCD2-20型）
2-4屋内配电装置中，安装有100mm*10mm的矩形铝导体，导体正常运行温度为????=70℃,周围空气温度为??0=25℃。试计算该导体的载流量。
答：无风无日照时导体的载流量为I= ??1+??????1. 求交流电阻R。温度20℃时的铝的电阻率??20=0.029?? ????2/??。铝的电阻温度系数
α=0.00403℃?1。当温度为70℃时，1000m长铝导体的直流电阻为
??????=1000??20 1+?? ?????20 0.029? 1+0.00403? 70?20 =1000?=0.0348435（??）
对于 ????????= 0.00348435=119.79及?=1,集肤系数????=1.05,则每米长导体的交流电阻为
R=1.05?0.0348435?10?3=0.0366?10?3 50??2. 求对流散热量??1。对流散热面积
10010??2??1=2??1+2??2=2?+2?=0.22（
对流散热系数
??1=1.5（???????0)0.35=1.5? 70?25 0.35=5.6848 ??/ ??2 ℃
所以求得对流散热量
??1=??1 ???????0 ??1=5.6848?（70?25）?0.22=56.27952（
3. 求辐射散热量????。单位长导体的辐射散热面积
10010??2????=2??1+2??2=2?+2?=0.22( 因导体表面涂漆，取辐射系数ε=0.95，求得辐射散热量为
????=5.7??[(273+????4273+??04? ) ????273+704273+254??=5.7?0.95???0.22=70.94（) 4. 计算导体的载流量。求的100mm*10mm铝导体的载流量为
I= ??1+???????? = 56.27952+70.94
0.0366?10?3（A）
查表看是否符合 2-6电动力对导体和电气设备的运行有何影响？
答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因而不易为人们所察觉。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。3-7三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。
答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。
4-5一台半断路器接与双母线带旁路接线相比较，各有何特点？一台半断路器接线中交叉布置有何意义？ 答：一台半断路器接线，运行的可靠性和灵活性很高，在检修母线时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调试和扩建也方便。但是其接线费用太高，只适用与超高电压线路中双母线带旁路母线中，用旁路母线替代检修中的回路断路器工作，使该回路不停电，适用于有多回出线又经常需要检修的中小型电厂中，但因其备用容量太大，耗资多，所以旁路设备在逐渐取消。一台半断路器接线中的交叉布置比非交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故扩大。
4-8电气主接线中为什么要限制断路电流？通常采用哪些方法？
答：短路电流要比额定电流大的多，有可能超过电器设备的承载能力，将电气设备烧毁，因此，必须限制短路电流，其中限制短路电流的方法有：
1）在发电厂和变电所的6~10kV配电装置中，加装限流电抗器限制短路电流。a)在母线分段处设置母线电抗器，目的是发电机出口断路器，变压器低压侧断路器，母联断路器等能按
各自回路额定电流来选择，不因短路电流过大而使容量升级；b)线路电抗器：主要用来限制电缆馈线回路短路电流；c)分裂电抗器。
2）采用低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线以限制短路电流。
3）采用不同的主接线形式和运行方式。
5-1 什么叫厂用电和厂用电率？
答：发电机在启动，运转、停止，检修过程中，有大量电动机手动机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤，碎煤，除尘及水处理的正常运行。这些电动机及全厂的运行，操作，实验，检修，照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电耗量占发厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。
5-3 厂用电负荷分为哪几类？为什么要进行分类？
答：厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，按其重要性可分为四类：
⑴ I类厂用负荷：凡是属于短时停电会造成主辅设备损坏，危及人身安全，主机停用及影 响大量出力的厂用设备；
⑵ II类厂用负荷：允许短时断电，恢复供电后，不致造成生产紊乱的常用设备；
⑶ III类厂用负荷：较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产不方便的厂用负荷；⑷事故保安负荷
⑸交流不间断供电负荷
5-4 对厂用电接线有哪些基本要求？
答：对于厂用电接线的要求主要有：
1）各机组的厂用电系统是独立的；
2）全厂新公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线；
3）充分考虑发电厂正常，事故，检修启动等运行方式下的供电要求，尽可能的使切换操作简便，启动电源能在短时间内投入；
4）充分考虑电厂分期建设，连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别是要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变和更换装置。
5）200MW及以上的机组应设置足够容量的交流事故保安电源。
6-1 什么是验算热稳定的短路计算时间????以及电气设备的开断计算时间????？
答：演算热稳定的短路计算时间????为继电保护动作时间????和相应断路器的全开断时间????之和，而????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。
6-14 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。
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篇三：熊信银《发电厂电气部分》第四版课后习题答案含计算题
前面的部分是概念部分的答案，后面的部分是计算题部分的答案！两部分是分开的！
第一章 发电、变电和输电的电气部分
2-1 哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是什么？
答：通常把生产、变换、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备。其中对一次设备和系统运行状态进行测量、监视和保护的设备称为二次设备。如仪用互感器、测量表计，继电保护及自动装置等。其主要功能是起停机组，调整负荷和，切换设备和线路，监视主要设备的运行状态。
2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。
答：1）发电机与变压器的连接采用发电机—变压器单元接线；
2）在主变压器低压侧引接一台高压厂用变压器，供给厂用电；
3）在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器；
4）在发电机出口侧和中性点侧，每组装有电流互感器4个；
5）发电机中性点接有中性点接地变压器；
6）高压厂用变压器高压侧，每组装有电流互感器4个。
其主要设备如下：电抗器：限制短路电流；电流互感器：用来变换电流的特种变压器；电压互感器：将高压转换成低压，供各种设备和仪表用，高压熔断器：进行短路保护；中性点接地变压器：用来限制电容电流。
2-3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。
2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？
答：1）长距离输送电能；
2）大容量输送电能；
3）节省基建投资和运行费用；
4）电力系统互联。
2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。
答：目前，我国500kV变电所的主接线一般采用双母线四分段带专用旁路母线和3/2台断路器两种接线方式。其中3/2台断路器接线具有以下特点：任一母线检修或故障，均不致停电；任一断路器检修也不引起停电；甚至在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）
的极端条件下，功率均能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，这种运行方式称为不完整串运行，此时仍不影响任何一个元件的运行。这种接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离带电设备用。
2-6 并联高压电抗器有哪些作用？抽能并联高压电抗器与并联高压电抗器有何异同？
2-7 简述6kV抽能系统的功能及其组成。
2-8 简述串联电容器补偿的功能及其电气接线。
2-9 简述高压直流输电的基本原理。
2-10 简述换流站的电气接线及主要设备的功能。
2-11 简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些？
答：优点：
1）线路造价低，年电能损失小；
2）不存在系统稳定问题；
3）限制短路电流。
4）调节快速，运行可靠；
5）没有电容充电电流。
6）节省线路走廊。
缺点：
1）换流装置较昂贵；
2）消耗无功功率多；
3）产生谐波影响；
4）缺乏直流开关；
5）不能用变压器来改变电压等级。
2-12 简述高压直流输电系统的主接线及其运行方式。
第二章 导体的发热和电动力
3-1 研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？
答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。
3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？
答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：tg?值的测量
载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热
短时发热：指短路电流引起的发热
一 发热对绝缘的影响
绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；
二发热对导体接触部分的影响
温度过高?表面氧化?电阻增大??IR??恶性循环
三发热对机械强度的影响
温度达到某一值?退火?机械强度??设备变形
如：
2
3-3 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？
答：是根据导体的稳定温升确定的。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。
3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？
答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。
计算方法如下：
1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；
2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；
3）由Ah再从曲线上查得θh值。
3-5 等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？
答：等值时间法由于计算简单，并有一定精度，目前仍得到广泛应用。但是曲线所示是根据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期分量衰减曲线的平均值制作的，用于更大容量的发电机，势必产生误差。这时，最好采用其它方法。
3-6 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？
答：用实用计算法中的电流是短路稳态电流，而等值时间法计算的电流是次暂态电流。 3-7 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？
答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因而不易为人们所察觉。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。
3-8 三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。
答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。
3-9 导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？
答：动态应力系数β为动态应力与静态应力的比值，导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力，对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系统数β，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。
3-10 大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？
答：大电流母线采用分相封闭母线是由于：
1）运行可靠性高，因母线置于外壳内，能防止相间短路，且外壳多点接地，可保障人体接人体接触时的安全。2）短路时母线相间电动力大大降低，由于外壳涡流的屏蔽作用，使壳内的磁场减弱，对减小短路时的电动力有明显的效果；3）壳外磁场也因外壳电流的屏蔽作用而减弱，可较好改善母线附近的钢构发热；4）安装的维护工作量小。
3-11 怎样才能减少大电流母线附近钢构的发热？
答：减小大电流母线附近的钢构发热的措施：
1）加大钢构和导体间的距离，使布磁场强度减弱，因而可降低涡流和磁滞损耗；
2）断开钢构回路，并加装绝缘垫，消除环流；
3）采用电磁屏蔽；
4）采用分相封闭母线。
3-12 设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax=6791A，最大负荷利用小时数Tmax = 5200h，三相导体水平布置，相间距离a = 0.70m，发电机出线上短路时间tk = 0.2s，短路电流I?? = 36.0kA，Itk/2 = 28.0kA，Itk = 24.0kA，周围环境温度+35℃。试选择发电机引出导线。
第三章 导体的发热和电动力
3-1 研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？
答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。
3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？
答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：tg?值的测量
载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热
短时发热：指短路电流引起的发热
一 发热对绝缘的影响
绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；
二发热对导体接触部分的影响
温度过高?表面氧化?电阻增大??IR??恶性循环
三发热对机械强度的影响
温度达到某一值?退火?机械强度??设备变形
如：
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3-3 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？
答：是根据导体的稳定温升确定的。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。
3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？
答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。
计算方法如下：
1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；
2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；
3）由Ah再从曲线上查得θh值。
3-5 等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？
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