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1、1 杭州电子科技大学自动化学院电气工程及自动化发电厂电气部分复习资料章坚民2011 年 4 月1 第一章绪论第一节发电厂和变电所的类型第二节发电厂和变电所电气设备简述第三节我国电力工业发展概况思考题1电能有哪些优点？2我国电力工业发展概况怎样？发展方针是什么？3什么是新能源发电？4发电厂和变电所的作用是什么？各有哪些类型？5什么是一次设备？什么是二次设备？哪些设备属一次设备？哪些设备属二次设备？6什么是电气主接线？什么是配电装置？7本课程的主要目的和任务是什么？2 第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理第一节导体的发热和散热第二节导体的长期发热与载流量第三节导体的短时发热第四节大电流导体
2、附近钢构的发热第五节导体短路的电动力第六节大电流封闭母线的电动力第七节开关电器中电弧的产生及熄灭第八节弧隙电压恢复过程分析第九节熄灭交流电弧的基本方法课程内容（1）开关电器的灭弧原理开关电器开关触头分离时产生电弧的4 种原理：（1）高温阴极表面的热电子发射；（2） 阴极表面处的强电场发射电子；（3）电子向正电极加速运行，撞击中心质点（分子或原子）使其释放电子， 形成更多的自由电子和正离子；该现象持续发展， 形成所谓的碰撞游离； （ 4）高温下气体分子剧烈运动，互相碰撞，产生自由电子和正离子，称为热游离。电弧形成的物理过程。电弧熄灭的过程：游离与去游离；去游离：复合：扩散：直流电弧的伏安特性：电
3、导增加，电弧电压反而下降，呈现“倒数函数”。交流电弧的伏安特性：呈现动态交变特性，燃弧段与灭弧段交替出现，电流每经半个周波要过零值一次，使电弧暂时熄灭，是熄灭交流电弧的有利时机。介质强度： 是指弧隙中介质所能承受而不被击穿的最大外加电压。交流电弧的熄灭：在电流过零点，存在两个相互联系的过程，即电压恢复过程和介质强度恢复过程。 一方面， 弧隙介质强度随着去游离的加强而逐渐恢复；另一方面， 弧隙电压也由熄弧电压恢复到电源电压。如果恢复电压高于介质强度，弧隙将重新被击穿，电弧重燃；反之，弧隙将不会再次被击穿，电弧就彻底被熄灭。3 断路器由于不同的间隙介质，具有不同的介质强度恢复曲线，因而用于不同的场
4、合。熄灭交流电弧的基本方法：（1）采用灭弧能力强的灭弧介质高压断路器中广泛采用以下几种灭弧介质：变压器油、压缩空气、六氟化硫、真空。（2）利用气体或油吹动电弧纵向吹弧：使电弧冷却并变细横向吹弧：把电弧拉长、切断（3）采用多断口熄弧（4）采用并联电阻（5）采用特殊金属材料作灭弧触头（6）提高断路器的分离速度（2）高压断路器高压断路器分类1：户内、户外分类 2：油断路器、压缩空气断路器、SF6 断路器、真空断路器 基本参数：1、额定电压2、额定电流3、额定开断电流4、动稳定电流（峰值）5、热稳定电流6、全开断时间tt = t1 + t2 7、合闸时间8、自动重合闸性能（3）隔离开关隔离开关没有专门
5、的灭弧结构，因此不能用来开断负荷电流和短路电流。需与断路器配合使用，只有当断路器开断电流后才能进行操作。主要用途：（1）将停役的电气设备与带电的电网隔离，以确保被隔离的电气设备能安全地进行检修（2）倒闸操作（3）接通或开断小电流电路隔离开关分类1：单柱式、双柱式和三柱式2：水平旋转式、垂直旋转式、摆动式、插入式3：户内式、户外式4：带接地倒闸、无接地倒闸4 （4）低压开关电器1、刀开关2、低压熔断器3、接触器是一种利用电磁原理来实现低压电路的接通和断开，并作为远距离控制的一种电器。（5）互感器电流互感器正常运行时，不允许二次回路开路，在极端情况下可能感应数千甚至上万伏电压。电流互感器的二次绕组
6、与测量仪表、继电器等的电流线圈串联，接近于短路状态运行。电流互感器的误差和准确度：（1）电流误差（2）角误差（相角差）（3）电流互感器的准确级和10%误差曲线电流互感器的准确等级有0.2、0.5、1、3、10、B 级； B 级是专门用于继电保护的电流互感器。电压互感器正常运行时，不容许二次侧短路，因为短路后在二次回路会产生很大的短路电流，将使电压互感器烧毁。电压互感器的误差和准确度：（1）电压误差（2）角误差（相角差）（3）电压互感器的准确级我国电压互感器的准确等级分为四级，即0.2、0.5、1.0 级和 3 级。 0.2 级用于实验室精密测量，0.5-1.0 级用于发电厂和变电所的盘式仪表，
7、3 级用于测量仪表和某些继电保护装置。（6）电抗器三基（1）基本概念介质强度：是指弧隙中介质所能承受而不被击穿的最大外加电压。5 （2）基本原理（3）基本计算选择题1、开关在开断电路时，只要加在动、静触头间的电压大于，通过其间的电流大于时，在动、静触头之间就会出现电弧。（A）（A）10- 20 V ， 80- 100mA （B）220- 380 V， 80-100mA （C） 0- 5V ， 10-50mA （ D）10- 20 V ， 0- 10mA 2、在交流电路中，电弧电流过零值之后，当弧隙的恢复电压（C ）弧隙击穿电压时，将会使电弧熄灭。A大于 B 等于C小于 D 正比于3、在采用气体
8、吹动电弧加速熄弧的方法中，按照气体吹动方向的不同，可分为纵向吹动和横向吹动，在相同工作条件下，横向灭弧比纵向灭弧效果（A）。A好一些 B差一些C一样 D 差得多4、熄灭电弧的条件是去游离作用（ B ）游离作用A等于 B大于 C小于 D不大于5、熄灭直流电弧的方法之一（ C ）A减小线路电阻B提高电源电压C冷却和拉长电弧 D 提高降在弧隙上的电压6、交流电弧熄灭的条件是弧隙介质强度的恢复（ B ）弧隙电压的恢复A等于 B大于 C小于 D不大于7、少油式断路器中油的用途是（A）A灭弧介质和触头间的绝缘 B灭弧介质和对地绝缘介质C绝缘介质 D. 仅作为灭弧介质8、油断路器内的变压器油的作用（C ）A
9、、绝缘和防锈 B、绝缘和散热 C、绝缘和灭弧9、在中性点不接地系统用两只单相电压互感器接成V-V 形接线为测量（C ）。A、相电压 B 、各相对地电压 C、线电压10、熔断器熔件中焊有小锡球采用“冶金效应 “法作用是为了（C ）A、减少金属蒸气 B、缩短熔断时间 C 、降低熔件的熔点温度6 11、负荷开关不能用来切、合的电路为（C ）。A、空载电路 B、负载电路 C、短路故障电路12、少油断路器的对地绝缘是靠（C ）A绝缘油实现 B空气实现C瓷支柱实现 D环氧树脂13、隔离开关用于隔离电压或切换电路，(C) A.不得断开但可接通负荷电路 B. 不得接通但可断开负荷电路C.不得断开或接通负荷电路
10、 D. 不得转移电流或接通电路14、电压互感器的一次绕组并联于被测回路的电路之中, 其二次额定电压通常为( A)伏。A.100 或 100/3B.100 或3100C.100 或 100/2D.100 或210015、三相五柱式电压互感器的二次侧辅助副绕组接成开口三角形接线，其作用是监测系统的( C D ) ZHANGJM A、相电压B、线电压C、零序电压D、相电压和线电压16、在中性点不接地系统用两只单相电压互感器接成V-V 形接线为测量（C ） 。A、相电压 B、各相对地电压C、线电压D、零序电压判断题1 在中性点不接地的3-10kV 系统中，当单相接地电流不大于30 安时，可不装消弧线圈
11、。（ ）2 冲击短路电流仅在三相中的一相出现，而不会在三相同时出现 ( ) 3 在三角形接线中，线电流中不含有零序分量。 ( ) 4 没有中线的星形接线中，三相电流之和为零，不含有零序分量( ) 5 无限大容量电源供电的电路内发生短路时，短路电流周期分量的幅值是变化的（）8 在中性点非直接接地系统中，当发生单相接地后相应的继电保护装置将故障部分迅速切除。 ( ) 9 消弧线圈可采用全补偿方式运行-（ ）。10 电弧的熄灭依赖于去游离作用强于游离作用 ( ) 11 直流电弧比交流电弧易于熄灭（）12 出线装设串联电抗器可以限制短路电流。（ ）7 13 电弧产生的条件是触头断开的间隙的电压大于10
12、-20 伏， 电流大于80-100 毫安。 （ ）14 高压断路器的作用，正常时用于接通断开，电路事故时由继电保护动作断开故障电路，并能完成自动重合闸任务。（ ）15 隔离开关无灭弧装置，不得切、合负荷电路。（ ）16 SF6 电气特性优越，主要是利用SF6气体具有优良的灭弧性能和绝缘性能。（ ）17 熔断器的熔断电流与时间关系特性曲线，称保护特性， 采用冶金效应法的目的是降低熔件的熔点。（ ）18 油断路器切断电路时产生电弧的过程，可分为四介阶段即强场发射、碰撞游离、 热电子发射和热游离。（ ）19 电流互感器正常运行中，二次侧处于开路状态（ ）20 电压互感器正常运行中，二次侧处于带负荷工
13、作状态（ ）21 电压互感器的电压误差与二次负荷有关（ ）。22 电流互感器的一次电流与二次负载电流无关（ ）。23 断路器的额定电流是指在任意的环境温度下，当断路器的绝缘和截流部分不超过其长期工作的最高允许温度时，断路器允许通过的最大电流值。（）24 断路器的额定电流不得小于装设断路器回路的最大短路电流。( X ) ZHANGJM 25 断路器的开断时间是从断路器接到分闸命令瞬间起，到断路器各极触头间的电弧最终熄灭瞬间为止的时间间隔。（）26 户外式断路器可以用于户内，而户内式断路器也可以用户外。（）27 熔体的最大额定电流应超过熔断器的额定电流 ( ) ZHANGJM 28 电气主接线中的
14、内桥接线多用于线路较长，无穿越功率， 变压器不经操作的场合。 （ ）29 发电机与变压器组成单元接线的主要优点是运行灵活。( )30 单母线分段的优点是当某段母线故障时，可以经过倒闸操作将故障段母段上的负荷切换到另一段母线上以恢复供电。( ) 31 隔离开关与断路器配合的操作原则是：“先断开断路器后拉开隔离开关”或“先接通隔离开关后合上断路器”。( ) 思考题和习题（书本上）1发热对导体和电器有何不良影响？2导体的长期发热和短时发热各有何特点？3导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？4计算导体短时发热温度的目的是什么？如何计算？5大电流导体附近的钢构为什么会发热
15、？减少钢构发热的措施有哪些？6电动力对导体和电器有何影响？计算电动力的目的是什么？7布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在哪一相上？试简要分析。8寻体动态应力系数的含义是什么？什么情况下才需考虑动态应力？9大电流母线为什么广泛采用全连式分相封闭母线？说明壳外磁场和由邻相穿入壳内 的磁场减弱的原因。10,何谓碰撞游离、热游离、去游离？它们在电弧的形成和熄灭过程中起何作用？11开关电器中的电弧有何危害？12交流电弧有何特点？交流电弧的熄灭条件是什么？13.何谓弧隙介质强度恢复过程？何谓弧隙电压恢复过程？它们与哪些因素有关？14.熄灭交流电弧的基本方法有哪些？8 15.计算屋内配电装置中80mmlOmm 的矩形铜导体的长期允许截流量。导体正常最高允许温度 w=70，基准环境温度 0=25。16.某铝母线尺寸为lOOmmX lOmm ， 集肤系数K。 -1. 05，在正常最大负荷时温度最一60，继电保护动作时间田-ls，断路器全开断时间乙。-。 Is，短路电流J”一 30kA，J。 。 。=25kA ， h，一 22kA。试计算该母线的热效应和最高温度。17. 某 l0kV 汇流母线，每相为2 条 l00mml0mm 矩形铜导体，三相水平布置、导体平放，绝缘子跨距L=l.0m ，相间距离a=0.35m，三相短路冲击电流ish = l00kA ，导体弹性模量E=l
