《发电厂电气部分》课程教学资源（习题解答）发电厂电气部分.doc

5.电力系统中性点有哪几种运行方式？各有什么优峡点？我国大体上用怎样的电压等级范围？答： (1)电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地和经低电阻接地三种。中性点直接接地、经中电阻接地和经低电阻接地称为大接地电流系统：中性点不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地称为小接地电流系统。 (2)各运行方式的优缺点小接地电流系统的优点：单相接地时，三相间线电压仍保持对称和大小不变，对电力用户的继续供电并无影响。缺点：两个非故障相的对地电压升高至√3倍，所以在中性点不接地的电力网中，各种设备的对地绝缘应按线电压设计，才能承受在一相接地时，非故障相对地电压的升高影响。在中性点不接地的电力网中，一相接地时接地点的接地电流等于正常时相对地电容电流的三倍，经消弧线圈接地的电力网中，可以大大减小一相接地时接地点的接地电流，但欠补偿时容易发生振荡，引起内过电压。大接地电流系统的优点：单相接地时，非故障相对地电压保持不变，各种设备的对地绝缘按相电压设计即可。缺点：可靠性较低，发生单相接地故障时，故障的送电线路被切断，因而使用户的供电中断。经电阻接地运行方式的优点：使接地电容电流向阻性发展，避免系统振荡引起过电压。缺点：高电阻接地不适用于故障电容电流大于4~5A的网络，应用范围较小。低电阻接地接地时则接地电流较大。 (3)目前我国所用的电压等级范围 1)对于6~I0kV系统，主要由电缆线路组成的电网，在电容电流超过74时，采用电阻接地。在电容电流低于7A,或由架空线组成的电网，则采用不接地的运行方式： 2)6-20kV发电机或调相机回路，中性点可采用不接地、经消弧线圈接地或高电阻接地方式（即经过二次侧接电阻的接地变压器接地）； 3)3kV系统，一般均采用中性点经消弧线圈接地的方式 4)110kV及以上系统，一般均采用中性点直接接地的方式。在一些多雷山区，为了提高供电的可靠性，有的110V系统中性点也采用经消弧线圈接地的方式： 5)1kV以下系统，中性点采用不接地的方式运行。380220V三相四线制电网的中性点，是为了适应受电器取得相电压的需要而直接接地。 6.如何计算系统单相接地时的电容电流？如何选择消孤线围容量？答： (1)线路一相接地电容电流可近似地用下列公式估计： 1)对于架空电网 1=(2.73.3)U6×103(A)

2 5．电力系统中性点有哪几种运行方式?各有什么优缺点?我国大体上用怎样的电压等级范围? 答：（1）电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有中性点不接地、直接接地、经电阻接地和经消弧线圈接地运行方式。其中经电阻接地又分经高电阻接地、经中电阻接地和经低电阻接地三种。中性点直接接地、经中电阻接地和经低电阻接地称为大接地电流系统；中性点不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地称为小接地电流系统。（2）各运行方式的优缺点小接地电流系统的优点：单相接地时，三相间线电压仍保持对称和大小不变，对电力用户的继续供电并无影响。缺点：两个非故障相的对地电压升高至3 倍，所以在中性点不接地的电力网中，各种设备的对地绝缘应按线电压设计，才能承受在一相接地时，非故障相对地电压的升高影响。在中性点不接地的电力网中，一相接地时接地点的接地电流等于正常时相对地电容电流的三倍，经消弧线圈接地的电力网中，可以大大减小一相接地时接地点的接地电流，但欠补偿时容易发生振荡，引起内过电压。大接地电流系统的优点：单相接地时，非故障相对地电压保持不变，各种设备的对地绝缘按相电压设计即可。缺点：可靠性较低，发生单相接地故障时，故障的送电线路被切断，因而使用户的供电中断。经电阻接地运行方式的优点：使接地电容电流向阻性发展，避免系统振荡引起过电压。缺点：高电阻接地不适用于故障电容电流大于 4～5A 的网络，应用范围较小。低电阻接地接地时则接地电流较大。（3）目前我国所用的电压等级范围 1）对于 6～l0kV 系统，主要由电缆线路组成的电网，在电容电流超过 7A 时，采用电阻接地。在电容电流低于 7A，或由架空线组成的电网，则采用不接地的运行方式； 2）6~20kV 发电机或调相机回路，中性点可采用不接地、经消弧线圈接地或高电阻接地方式（即经过二次侧接电阻的接地变压器接地）； 3）35kV 系统，一般均采用中性点经消弧线圈接地的方式； 4）110kV 及以上系统，一般均采用中性点直接接地的方式。在一些多雷山区，为了提高供电的可靠性，有的 110kV 系统中性点也采用经消弧线圈接地的方式； 5）1kV 以下系统，中性点采用不接地的方式运行。380/220V 三相四线制电网的中性点，是为了适应受电器取得相电压的需要而直接接地。 6．如何计算系统单相接地时的电容电流?如何选择消弧线圈容量? 答：（1）线路一相接地电容电流可近似地用下列公式估计： 1）对于架空电网 IC=(2.7～3.3)U-×10-3 （A）

式中的系数，没有架空地线时取2.7，有架空地线时取3.3。对于同杆架设的双回路，电容电流为单回路的1.3~1.6倍。 2)对于电缆电网 1c=0.1U◆(A) 式中U 一电网线电压(kV): 一有直接电连接的这一电压级电网送电线路的长度(km)。 (2)消弧线圈容量的选择选择消弧线圈的容量，应考虑电网五年左右的发展规划，并按过补偿方式考虑，其容量按下式计算 S=1.5lc·U。 (kVA) 式中一电网一相接地电容电流(A): U。一一电网相电压(kV)。 7,电力系统失去稳定是一种什么状况？稳定问题分为哪几类？答： (1)电力系统失去稳定时，系统产生自发性振荡，或者各机组间产生剧烈的相对运动，以至于系统的频率和电压大幅度变化，不能保证对负荷的正常供电，造成大量用户停由。 (2)电力系统稳定问题是指当系统受到扰动后能否继续保持各发电机之间同步运行的问题。根据系统受到扰动的大小及运行参数变化特性的不同，通常将系统的稳定问题分为三大类，即静态稳定、暂态稳定和动态稳定。静态稳定是指电力系统在运行中受到微小扰动（如短时的负荷波动）后，能够自动恢复到原有运行状态的能力。暂态稳定是指系统在运行中受到大的扰动（如切除机组、线路或发生短路等）后，经历一个短暂的暂态过程，从原来的运行状态过渡到新的稳定运行状态的能力。动态稳定是指系统在运行中受到大扰动后，保持各发电机在较长的动态过程中不失步，由衰减的同步振荡过程过渡到稳定运行状态的能力。 8.何谓短路？引起短路的主要原因是什么？发生短路后可能有什么后果？ 2答 (1)电力系统短路指电力系统中相与相之间或相与地之间（中性点直接接地系统)通过电弧或其它较小阻抗而形成的一种非正常连接。 (2)发生短路的原因 1)电气设备载流部分绝缘损坏。如大气过电压，操作过电压，绝缘老化，机械性损伤，设计、安装、运行维护不良； 2)意外事件起的短路。如输电线路断线、倒到杆、雷击等： 3)人为事故。如带负荷拉开或合上隔离开关、带地线合闸、将挂地线设备投入运行等： 4)异物跨接导体。如鸟兽跨接、树枝跨接等。 (3)电力系统短路后的后果 1)短路点电弧可能烧坏设备，甚至引起火灾：

3 式中的系数，没有架空地线时取 2.7，有架空地线时取 3.3。对于同杆架设的双回路，电容电流为单回路的 1.3～1.6 倍。 2）对于电缆电网 IC=0.1U- （A）式中 U- ——电网线电压（kV）； l——有直接电连接的这一电压级电网送电线路的长度（km）。（2）消弧线圈容量的选择选择消弧线圈的容量，应考虑电网五年左右的发展规划，并按过补偿方式考虑，其容量按下式计算 S=1.5IC·U （kVA）式中 IC——电网一相接地电容电流（A）； U——电网相电压（kV）。 7．电力系统失去稳定是一种什么状况?稳定问题分为哪几类? 答：（1）电力系统失去稳定时，系统产生自发性振荡，或者各机组间产生剧烈的相对运动，以至于系统的频率和电压大幅度变化，不能保证对负荷的正常供电，造成大量用户停电。（2）电力系统稳定问题是指当系统受到扰动后能否继续保持各发电机之间同步运行的问题。根据系统受到扰动的大小及运行参数变化特性的不同，通常将系统的稳定问题分为三大类，即静态稳定、暂态稳定和动态稳定。静态稳定是指电力系统在运行中受到微小扰动(如短时的负荷波动)后，能够自动恢复到原有运行状态的能力。暂态稳定是指系统在运行中受到大的扰动(如切除机组、线路或发生短路等)后，经历一个短暂的暂态过程，从原来的运行状态过渡到新的稳定运行状态的能力。动态稳定是指系统在运行中受到大扰动后，保持各发电机在较长的动态过程中不失步，由衰减的同步振荡过程过渡到稳定运行状态的能力。 8．何谓短路？引起短路的主要原因是什么？发生短路后可能有什么后果？答：（1）电力系统短路指电力系统中相与相之间或相与地之间（中性点直接接地系统）通过电弧或其它较小阻抗而形成的一种非正常连接。（2）发生短路的原因 1）电气设备载流部分绝缘损坏。如大气过电压，操作过电压，绝缘老化，机械性损伤，设计、安装、运行维护不良； 2）意外事件引起的短路。如输电线路断线、倒杆、雷击等； 3）人为事故。如带负荷拉开或合上隔离开关、带地线合闸、将挂地线设备投入运行等； 4）异物跨接导体。如鸟兽跨接、树枝跨接等。（3）电力系统短路后的后果 1）短路点电弧可能烧坏设备，甚至引起火灾；

2)短路由流产生大量的热量，引起温度升高，其至会损坏绝终， 3)短路电流在导体中产生的电动力，可能使导体发生变形，甚至损坏： 4)系统电压大幅下降影响用户的供电，严重时甚至破坏电力系统的稳定： 5)短路电流产生的电磁感应会干扰通讯线路，甚至危及设备和人身安全。 9。何谓次暂态短路电流、冲击短路电流、短路全电流最大有效值及稳态短路电流？计算这些电流的用追是什么？答： (1)在第一个周期内周期分量的有限值称为次暂态短路电流，是校验断路器开断能力的依据： (2)短路电流在短路后半个周期(0.01s)时，瞬时值达到最大，该最大值称为冲击短路电流，是校验电气设备动稳定能力的依据： (3)出现在冲击短路电流处的周期分量有效值和非周期分量的均方根值称为短路全电流最大有效值，故障切断时间小于0.1s时，检验断路器的开断能力： (4)短路后，非周期分量衰减完，暂态过程结束，就进入稳定状态，此时的短路电流称为稳态短路电流，是短路后计算残压的依据。 10,用标么值对元件电抗和短路电流计算有什么好处？如何将任意基准下元件电抗的标么值换算成选定基准下元件电抗的标么值？答： (1)用标么值对元件电抗和短路电流计算的好处有： 1)用标么值进行计算时，只要选定的基准容量相同，基准电压按规定的平均额定电压选取，按电抗所在电压级计算所求得的标么值，可适用于其他电压级： 2)相间电压的标么值与相电压的标么值相等： 3)三相功率的标么值与单相功率的标么值相等： 4)三相电路的欧姆定律公式=U,X,功率方程式S=U·+与单相电路相同： 5)当电压标么值U,=时，功率的标么值等于电流的标么值，等于电抗标么值的倒数，即 S.=1=/X. (2)任意基准下元件电抗的标么值换算成选定基准下元件电抗标么值的方法：设Xw、Uw、Sw分别是额定参数下的标么值，换算成选定基准下元件电抗标么值可按公式 =Xws同 U S 计算，当Uw与Ua相等时，可按公式： =X受计算。其它基准下元件电抗的标么值换算一样

4 2）短路电流产生大量的热量，引起温度升高，甚至会损坏绝缘； 3）短路电流在导体中产生的电动力，可能使导体发生变形，甚至损坏； 4）系统电压大幅下降影响用户的供电，严重时甚至破坏电力系统的稳定； 5）短路电流产生的电磁感应会干扰通讯线路，甚至危及设备和人身安全。 9．何谓次暂态短路电流、冲击短路电流、短路全电流最大有效值及稳态短路电流？计算这些电流的用途是什么？答：（1）在第一个周期内周期分量的有限值称为次暂态短路电流，是校验断路器开断能力的依据；（2）短路电流在短路后半个周期(t=0.01s)时，瞬时值达到最大，该最大值称为冲击短路电流，是校验电气设备动稳定能力的依据；（3）出现在冲击短路电流 ish 处的周期分量有效值和非周期分量的均方根值称为短路全电流最大有效值，故障切断时间小于 0.1s 时，检验断路器的开断能力；（4）短路后，非周期分量衰减完，暂态过程结束，就进入稳定状态，此时的短路电流称为稳态短路电流，是短路后计算残压的依据。 10．用标么值对元件电抗和短路电流计算有什么好处?如何将任意基准下元件电抗的标么值换算成选定基准下元件电抗的标么值? 答：（1）用标么值对元件电抗和短路电流计算的好处有： 1）用标么值进行计算时，只要选定的基准容量相同，基准电压按规定的平均额定电压选取，按电抗所在电压级计算所求得的标么值，可适用于其他电压级； 2）相间电压的标么值与相电压的标么值相等； 3）三相功率的标么值与单相功率的标么值相等； 4）三相电路的欧姆定律公式 I*=U* /X*，功率方程式 S*=U*·I*与单相电路相同； 5）当电压标么值 U*=1 时，功率的标么值等于电流的标么值，等于电抗标么值的倒数，即 S*=I*=1/X* （2）任意基准下元件电抗的标么值换算成选定基准下元件电抗标么值的方法：设 XN、UN、SN 分别是额定参数下的标么值，换算成选定基准下元件电抗标么值可按公式 2 2 * * d d N N N d d U S S U X X X X = =   计算，当 UN与 Ud 相等时，可按公式： N d d N S S X = X  * * 计算。其它基准下元件电抗的标么值换算一样