【正文】 第一章 發(fā)電廠概述習(xí)題與解答一、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述水力發(fā)電、火力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。答：水力發(fā)電是將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程?；鹆Πl(fā)電是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。風(fēng)力發(fā)電是將空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的過(guò)程。火電廠按照原動(dòng)機(jī)不同可分哪幾類(lèi)？火電廠的三大主機(jī)是什么？答：火電廠按照原動(dòng)機(jī)不同可分為汽輪機(jī)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)電廠、蒸汽—燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠。鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)是常規(guī)火力發(fā)電廠的三大主機(jī)。簡(jiǎn)述蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程。答：燃料送入鍋爐燃燒放出大量的熱能，鍋爐中的水吸收熱量成為高壓、高溫的蒸汽，經(jīng)管道有控制地送入汽輪機(jī)，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)降壓降溫，其熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)機(jī)械功，高速旋轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)軸拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，電能由升壓變壓器升壓后送入電力系統(tǒng)，而做功后的乏汽（汽輪機(jī)的排汽）進(jìn)入凝汽器被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水由給水泵重新打回鍋爐，如此周而復(fù)始，不斷生產(chǎn)出電能。常規(guī)燃煤火電廠對(duì)環(huán)境的污染主要體現(xiàn)在哪些方面？答：主要是煙氣污染物排放、灰渣排放、廢水排放，其中煙氣排放中的粉塵、硫氧化物和氮氧化物經(jīng)過(guò)煙囪排入大氣，會(huì)給環(huán)境造成污染。目前比較成熟的太陽(yáng)能發(fā)電有哪些形式？答：太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電。簡(jiǎn)述閃蒸地?zé)岚l(fā)電的基本原理。答：來(lái)自地?zé)峋臒崴紫冗M(jìn)入減壓擴(kuò)容器，擴(kuò)容器內(nèi)維持著比熱水壓力低的壓力，因而部分熱水得以閃蒸并將產(chǎn)生的蒸汽送往汽輪機(jī)膨脹做功。如地?zé)峋诹黧w是濕蒸汽，則先進(jìn)入汽水分離器，分離出的蒸汽送往汽輪機(jī)做功，分離剩余的水再進(jìn)入擴(kuò)容器（如剩余熱水直接排放就是汽水分離法，熱能利用不充分），擴(kuò)容后得到的閃蒸蒸汽也送往汽輪機(jī)做功。簡(jiǎn)述雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電的基本原理。答：地下熱水用深井泵加壓打到地面進(jìn)入蒸發(fā)器，加熱某種低沸點(diǎn)工質(zhì)，使之變?yōu)榈头悬c(diǎn)工質(zhì)過(guò)熱蒸汽，然后送入汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，汽輪機(jī)排出的乏汽經(jīng)凝汽器冷凝成液體，用工質(zhì)泵再打回蒸發(fā)器重新加熱，重復(fù)循環(huán)使用。為充分利用地?zé)崴挠酂?，從蒸發(fā)器排出的地?zé)崴ヮA(yù)熱器加熱來(lái)自凝汽器的低沸點(diǎn)工質(zhì)液體，使其溫度接近飽和溫度，再進(jìn)入蒸發(fā)器。可用于發(fā)電的海洋能有哪幾種類(lèi)型？答：可用于發(fā)電的海洋能主要為：潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水溫差能和海水濃度差能。二、問(wèn)答題水電站常見(jiàn)的類(lèi)型有哪幾種？抽水蓄能式水電站具有什么特點(diǎn)？答：水電站常見(jiàn)的類(lèi)型有：河床式水電站、壩后式水電站和引水式水電站。抽水蓄能電站是特殊形式的水電站。當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)負(fù)荷處于低谷時(shí)，它利用電網(wǎng)內(nèi)富余的電能，機(jī)組采用電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式，將下游（低水池）水抽送到高水池，能量蓄存在高水池中。在電力系統(tǒng)高峰負(fù)荷時(shí)，機(jī)組改為發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式，將高水池的水能用來(lái)發(fā)電。因此，在電力系統(tǒng)中抽水蓄能電站既是電源又是負(fù)荷，是系統(tǒng)內(nèi)唯一的削峰填谷電源，具有調(diào)頻、調(diào)相、負(fù)荷備用、事故備用的功能。水力發(fā)電有哪些主要特點(diǎn)？答：水力發(fā)電主要有以下特點(diǎn)：（1）水能是可再生能源，一般也不會(huì)造成水體污染；（2）水力發(fā)電不排放有害氣體、煙塵和灰渣，沒(méi)有核廢料；（3）水力發(fā)電的效率高，常規(guī)水電廠的發(fā)電效率在80%以上；（4）水力發(fā)電可同時(shí)完成一次能源開(kāi)發(fā)和二次能源轉(zhuǎn)換；（5）水力發(fā)電的生產(chǎn)運(yùn)行成本低，無(wú)需燃料、運(yùn)行人員較少、管理和運(yùn)行簡(jiǎn)便、運(yùn)行可靠性較高；（6）水力發(fā)電機(jī)組起停靈活，輸出功率增減快、可變幅度大，是理想的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用電源；（7）水力發(fā)電資源一般遠(yuǎn)離用電負(fù)荷中心，開(kāi)發(fā)投資大，工期長(zhǎng)；（8）無(wú)水庫(kù)調(diào)節(jié)或水庫(kù)調(diào)節(jié)能力較差的水電站，其發(fā)電受豐枯季節(jié)變化的影響較大，與用戶用電需要不相適應(yīng)；一般采用水、火、核電站聯(lián)合供電方式；（9）水電站的水庫(kù)可以綜合利用，可獲得較高的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（10）建有較大水庫(kù)的水電站，有的水庫(kù)淹沒(méi)損失較大，移民較多，并影響野生動(dòng)植物的生存環(huán)境。什么是鍋爐？其作用是什么？答：鍋爐本體實(shí)際上就是一個(gè)龐大的熱交換器，由“鍋”和“爐”兩部分組成的。鍋是指鍋爐的汽水系統(tǒng)，完成水變?yōu)檫^(guò)熱蒸汽的吸熱過(guò)程。爐是指鍋爐的燃燒系統(tǒng)，完成煤的燃燒放熱過(guò)程。其作用是：燃料在爐膛內(nèi)燃燒將其化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊煔鉄崮?；煙氣熱能加熱給水，水經(jīng)過(guò)預(yù)熱、汽化、過(guò)熱三個(gè)階段成為具有一定壓力、溫度的過(guò)熱蒸汽。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由哪些部件組成？各有什么作用？答：風(fēng)力發(fā)電機(jī)由風(fēng)輪、升速齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航裝置（對(duì)風(fēng)裝置）、控制系統(tǒng)、塔架等部件所組成。風(fēng)輪的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，它由氣動(dòng)性能優(yōu)異的葉片裝在輪轂上所組成，低速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)由升速齒輪箱增速，以便與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)速相匹配并將動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)。由于風(fēng)向經(jīng)常變化，為了有效地利用風(fēng)能，必須要有對(duì)風(fēng)裝置，它根據(jù)風(fēng)向傳感器測(cè)得的風(fēng)向信號(hào)，由控制器控制偏航電機(jī)，驅(qū)動(dòng)與塔架上大齒輪咬合的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)艙始終對(duì)準(zhǔn)來(lái)風(fēng)的方向。由于風(fēng)能是隨機(jī)性的，風(fēng)力的大小時(shí)刻變化，必須根據(jù)風(fēng)力大小及電能需要量的變化及時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)速、電壓、頻率）、停機(jī)、故障保護(hù)（超速、振動(dòng)、過(guò)負(fù)荷等）以及對(duì)電能用戶所接負(fù)荷的接通調(diào)整及斷開(kāi)等。太陽(yáng)能光發(fā)電的基本原理是什么？太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)一般由哪些設(shè)備組成？答：光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池（光伏）將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化成電能。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池上時(shí)，電池吸收光能產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，從而產(chǎn)生光生電壓。太陽(yáng)能電池（光伏電池）發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池方陣、防反充二極管、儲(chǔ)能蓄電池、充電控制器、逆變器等設(shè)備組成。利用生物質(zhì)能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)在哪方面？生物質(zhì)能發(fā)電主要特點(diǎn)是什么？答：利用生物質(zhì)能發(fā)電關(guān)鍵在于生物質(zhì)原料的處理和轉(zhuǎn)化技術(shù)。采用生物質(zhì)能發(fā)電特點(diǎn)是：（1）生物質(zhì)能發(fā)電的重要配套技術(shù)是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，且轉(zhuǎn)化設(shè)備必須安全可靠、維護(hù)方便；（2）利用當(dāng)?shù)厣镔Y源發(fā)電的原料必須具有足夠數(shù)量的儲(chǔ)存，以保證連續(xù)供應(yīng)；（3）發(fā)電設(shè)備的裝機(jī)容量一般較小，且多為獨(dú)立運(yùn)行的方式；（4）利用當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源就地發(fā)電、就地利用，不需外運(yùn)燃料和遠(yuǎn)距離輸電；（5）城市糞便、垃圾和工業(yè)有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，用于發(fā)電，化害為利，變廢為寶；（6）生物質(zhì)能發(fā)電所用能源為可再生能源，資源不會(huì)枯竭、污染小、清潔衛(wèi)生，有利于環(huán)境保護(hù)。三、讀圖題如圖11所示為某一水電站的示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的設(shè)備或設(shè)施名稱(chēng)。圖11 某一水電站的示意答：1－水庫(kù)；2－壓力水管；3－水電站廠房；4－水輪機(jī)；5－發(fā)電機(jī)；6－尾水渠道。如圖12所示為某一蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程原理示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的設(shè)備名稱(chēng)。圖12 某一蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程原理示意答：1－鍋爐；2－汽輪機(jī)；3－發(fā)電機(jī)；4－凝汽器；5－凝結(jié)水泵；6－回?zé)峒訜崞鳎?－給水泵。如圖13所示為某一獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功能模塊示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的功能模塊名稱(chēng)?？刂破?交流負(fù)載直流負(fù)載 2 1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組圖13 獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功能模塊答：1－耗能負(fù)載；2－蓄電池組；3－逆變器。如圖14所示為某一塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)原理示意圖，請(qǐng)回答圖中標(biāo)注所代表的設(shè)備名稱(chēng)。圖14 某一塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)原理示意答：1－定日鏡； 2－接收器； 3－塔； 4－熱鹽槽； 5－冷鹽槽；6－蒸汽發(fā)生器； 7－汽輪發(fā)電機(jī)組； 8－凝汽器。第二章 電氣主接線習(xí)題與解答一、簡(jiǎn)答題什么是電氣主接線？答：電氣一次設(shè)備根據(jù)其作用和工作要求，按一定的順序連接，用以表示生產(chǎn)匯集和分配電能的電路，稱(chēng)為電氣主接線，或一次電路，或主電路。 什么叫電力系統(tǒng)？答：由發(fā)電廠電氣部分、變電所、輸配電線路以及用戶用電設(shè)備有機(jī)連接起來(lái)的，組成發(fā)、變、輸、配、用電的整體，稱(chēng)為電力系統(tǒng)。什么叫電力網(wǎng)？答：電力系統(tǒng)中，由升壓、降壓變電所和各種不同電壓等級(jí)的輸配電線路連接在一起所組成的部分，稱(chēng)為電力網(wǎng)。什么叫配電裝置？答：發(fā)電廠和變電所的開(kāi)關(guān)電器、載流導(dǎo)體及必要的輔助設(shè)備，根據(jù)電氣主接線要求建造而成的用來(lái)在正常工作情況和故障情況下正確工作的電工建筑物，稱(chēng)為配電裝置。什么叫最小安全凈距？答：無(wú)論正?；蜻^(guò)電壓情況下都不致發(fā)生空氣絕緣的電擊穿的最小凈距，稱(chēng)為最小安全凈距。二、問(wèn)答題對(duì)電氣主接線的基本要求?答：主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、：1）可靠性，安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。2）靈活性，電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的切換，并滿足擴(kuò)建要求。3）經(jīng)濟(jì)性，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟(jì)合理。經(jīng)濟(jì)性包括：投資、占地面積及電能損耗三方面內(nèi)容。倒閘操作中隔離開(kāi)關(guān)相對(duì)斷路器而言“先通后斷”如何理解？ 答：隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，用隔離開(kāi)關(guān)來(lái)斷開(kāi)電路使得在電路斷開(kāi)瞬間產(chǎn)生的電弧沒(méi)法熄滅，會(huì)造成弧光短路，故在斷開(kāi)電路應(yīng)該由具有滅弧裝置的斷路器完成，在斷開(kāi)電路時(shí)，先斷開(kāi)斷路器再斷開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)，同里在接通電路時(shí)也應(yīng)由斷路器來(lái)完成接通，即隔離開(kāi)關(guān)要在斷路器合上之前來(lái)合上。這個(gè)“先通后斷”是為了防止用隔離開(kāi)關(guān)帶負(fù)荷拉合電路。母線隔離開(kāi)關(guān)相對(duì)線路隔離開(kāi)關(guān)而言“先通后斷”又如何理解？答：一般情況下，斷路器斷開(kāi)后，電路已沒(méi)有電流，先拉哪個(gè)都可以。但是，若斷路器實(shí)際并未斷開(kāi)時(shí)先拉母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，則由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置就會(huì)造成弧光短路，此時(shí)相當(dāng)于母線短路，電源側(cè)斷路器跳閘，導(dǎo)致全廠停電若先拉線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，也造成弧光短路，此時(shí)相當(dāng)于線路上短路，線路斷路器跳閘，事故影響小。因此，斷開(kāi)線路斷路器后，應(yīng)先拉線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后才拉母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，以防意外。為什么屋內(nèi)配電裝置室的門(mén)要向外開(kāi)？答：這是為了防止萬(wàn)一配電裝置內(nèi)發(fā)生油燃燒或爆炸等類(lèi)似事故時(shí)，便于工作人員迅速可靠地撤離事故現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)，這樣規(guī)定也有利于配電裝置外的人員在發(fā)生上述事故時(shí)，可以采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，不致于在緊急與慌亂中造成配電裝置門(mén)緊閉、與外界隔離，而引起慘重后果。什么叫最大運(yùn)行方式？什么叫最小運(yùn)行方式？答：電力系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行，或者滿足檢修工作的要求需要經(jīng)常變更系統(tǒng)的運(yùn)行方式，由此相應(yīng)地引起了系統(tǒng)參數(shù)的變化。在設(shè)計(jì)發(fā)電廠、變電所等工程時(shí)，選擇電氣設(shè)備和確定繼電保護(hù)裝置整定值時(shí)，往往需要根據(jù)電力系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路電流值來(lái)計(jì)算和校驗(yàn)所選用電器、導(dǎo)體的穩(wěn)定度和繼電保護(hù)裝置的靈敏度。最大運(yùn)行方式是系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最小的短路阻抗值、發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運(yùn)行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的短路電流值，來(lái)校驗(yàn)所選用的電器、導(dǎo)體的穩(wěn)定性。最小運(yùn)行方式是系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最大的短路阻抗值、發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運(yùn)行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式的短路電流值，來(lái)校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度。架空線路、電纜線路的結(jié)構(gòu)，各自的特點(diǎn)及應(yīng)用。答：架空線路將導(dǎo)線和避雷線架設(shè)在露天的桿塔上，主要由導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和線路金具等主要部件組成。架空線路露置在空氣中，易于檢修與維護(hù)。利用空氣絕緣，建造較為容易。但由于架空線路露天架設(shè)，容易遭受雷擊和風(fēng)雨冰雪等自然災(zāi)害的侵襲，而且需要大片土地作為出線走廊，對(duì)交通、建筑、市容和人身安全有影響。電纜線路主要包括電纜線、支撐物和保護(hù)層等，其中電纜線導(dǎo)體通常采用多股銅線或鋁絞線，以增加其柔韌性，使之能在一定程度內(nèi)彎曲，以利于施工和存放。電纜線路一般直埋設(shè)在土壤、敷設(shè)在電纜溝或電纜隧道、穿管敷設(shè)等，占地少，整齊美觀，受氣候條件和周?chē)h(huán)境的影響小，傳輸性能穩(wěn)定，故障少，供電可靠性高，維護(hù)工作量少。因此在如城市人口密集區(qū)，重要公共場(chǎng)所等往往采用電纜出線。但電纜線路的投資大，線路不易變動(dòng)，尋測(cè)故障難，檢修費(fèi)用大，電纜終端的制作工藝要求復(fù)雜等。架空線路的設(shè)備簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用比電纜線路低，電壓等級(jí)越高，二者在投資上差距就越顯著。放射式接線特點(diǎn)？樹(shù)干式的特點(diǎn)？答：放射式接線的特點(diǎn)：本線路上故障不影響其它線路；容易進(jìn)行繼點(diǎn)保護(hù)裝置的整定，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；樹(shù)干式配電系統(tǒng)有可能降低投資費(fèi)用和有色金屬消耗量，使變、配電所的饋線出線少，占用出線走廊小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。如何區(qū)別屋外中型、半高型、高型配電裝置？ 答：屋外中型、半高型、高型配電裝置的區(qū)別主要是指電氣設(shè)備與母線及母線與母線之間在空間布置上是否有重疊。當(dāng)電氣設(shè)備布置在同一個(gè)水平面上，與母線在空間上無(wú)重疊布置為屋外中型布置；當(dāng)母線及母線隔離開(kāi)關(guān)高層抬高，把斷路器等電氣設(shè)備布置在其下方，母線與電氣設(shè)備具有重疊布置為屋外半高型布置；當(dāng)母線與母線具有重疊布置，使配電裝置占地面積進(jìn)一步減小，空間進(jìn)一步提高，為屋外高型布置。中型布置占地面積最大，但運(yùn)行維護(hù)最方便，有色金屬耗量少，高型布置占地面積最小，但運(yùn)行維護(hù)最不方便，有色金屬耗量最大，半高型布置居兩者之中。試畫(huà)出內(nèi)橋接線方式接線圖，并說(shuō)明應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。答：繪圖見(jiàn)圖21。內(nèi)橋接線的特點(diǎn)是：線路投切比較方便，線路故障僅是故障線路跳閘，不影響其它回路運(yùn)行，但變壓器故障時(shí)與該變壓器連接的兩臺(tái)斷路器均須跳閘，從而影響了同側(cè)線路的運(yùn)行；此外，變壓器的停、投比較麻煩，需要操作兩臺(tái)斷路器，并使同側(cè)線路短時(shí)停電。但由于變壓器比較可靠，故障較少，一般不經(jīng)常切換，因此采用內(nèi)橋接線較多。試畫(huà)出不分段單母線和用斷路器分段的單母線的基本接線形式，并說(shuō)明后一種接線比前一種接線在可靠性和靈活性方面有哪些提高？ 答：?jiǎn)文妇€接線和單母線用斷路器接線分別見(jiàn)圖22和23，單母線接線可靠性較高表現(xiàn)在，任一母線段或母線側(cè)