【正文】 第一篇：發(fā)電廠電氣部分問答題第四章 問答題中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)應(yīng)如何處理？答案：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)不必停電，應(yīng)盡快找出故障點(diǎn)，排除故障或?qū)⒐收暇€路切除。如果尋找和排除故障的時(shí)間將超過二小時(shí)，必須考慮停電處理，并提早通知用戶。小接地短路電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，由Ｙ，ｄｎ0接線、變比為10／？答案：因?yàn)橛脩舫惺艿碾妷菏怯桑?，ｄ?配電變壓器的低壓側(cè)供給的， 側(cè)各相電壓決定于高壓Ｙ側(cè)各相繞組的電壓，而Ｙ側(cè)各相繞組的電壓決定于系統(tǒng)提供的線電壓。當(dāng)正常工作情況時(shí)，系統(tǒng)提供的線電壓對稱，Ｙ側(cè)各相繞組承受了對稱的相對系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓，并等于相對地電壓，故側(cè)各相電壓及線電壓對稱，負(fù)荷正常工作；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地，雖然各相的對地電壓發(fā)生了變化，但系統(tǒng)提供的線電壓仍然維持不變，Ｙ側(cè)各相繞組由于本側(cè)中性點(diǎn)是不接地的，承受的相對中性點(diǎn)電壓仍與正常工作情況相同，故側(cè)負(fù)荷承受的電壓也同正常工作情況，因此用戶并不知道系統(tǒng)發(fā)生單相接地，只不過系統(tǒng)故障不排除，用戶繼續(xù)工作的時(shí)間不能超過二小時(shí)。為什么額定電流小的交流接觸器用雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，而額定電流大的反而用單斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)？ 答案：額定電流小的交流接觸器采用雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，可以在電流過零時(shí)可靠熄弧，無需另裝滅弧裝置。同時(shí)，雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)的觸頭開距小、體積小、沒有軟連接、沖擊能量小、機(jī)械壽命高。雖然雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)觸頭壓力小，觸頭接觸時(shí)無摩擦自清掃作用，而且要用銀基合金做材料，但這些缺點(diǎn)影響不大。額定電流大的交流接觸器觸頭壓力要大，且由于開斷容量大，電弧不易自熄，一定要裝設(shè)滅弧裝置。此時(shí)，如還用雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)，必然使接觸器結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，而采用單斷點(diǎn)已能滿足要求。消弧線圈有何作用？答案：消弧線圈的作用是將系統(tǒng)的接地電容電流加以補(bǔ)償，使接地點(diǎn)的電流補(bǔ)償?shù)阶钚≈?，防止弧光短路擴(kuò)大事故；同時(shí)降低了弧隙電壓恢復(fù)速率以提高弧隙的絕緣強(qiáng)度，防止電弧重燃造成間歇性弧光接地過電壓。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)又稱補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，而補(bǔ)償原理是基于在接地點(diǎn)的電容電流上迭加一個(gè)相位相反的電感電流，使接地電流達(dá)到最小值。為什么對35kV的電力網(wǎng)，當(dāng)接地電容電流大于10A時(shí)要求裝消弧線圈；對3～10kV的電力網(wǎng)，當(dāng)接地電流大于 30～20A時(shí)要求裝消弧線圈；而對3～10kV由由發(fā)電機(jī)直接供電的電力系統(tǒng)，則接地電流大于５A(chǔ)就要裝消弧線圈？答案：對于35kV的電力網(wǎng)，當(dāng)接地電容電流大于 10A時(shí)，易產(chǎn)生間歇性的弧光接地諧振過電壓，～3倍的相電壓峰值，從而危及絕緣裕度不大的該電網(wǎng)設(shè)備的絕緣。因此，35kV電力網(wǎng)接地電容電流大于10A時(shí)要裝消弧線圈，以減少接地電流，防止諧振過電壓。對于3～10kV電網(wǎng)，當(dāng)接地電容電流大于 10A時(shí)，也會產(chǎn)生諧振過電壓，但是該電網(wǎng)設(shè)備的絕緣裕度較大，而不至于危及絕緣；但當(dāng)接地電流大于30A～20A時(shí)，會形成穩(wěn)定性的電弧，此時(shí)電弧已不能自行熄滅，在風(fēng)、熱力及電動力的作用下而拉長擺動，往往引起多相短路，造成事故而停電。因此，3～6kV電力網(wǎng)接地電容電流大于30A（10kV電網(wǎng)大于20A）時(shí)要裝消弧線圈，以減少接地電流，利于消除接地點(diǎn)電弧。由發(fā)電機(jī)直接供電的系統(tǒng)，如在機(jī)內(nèi)發(fā)生單相接地故障而繼續(xù)帶故障運(yùn)行時(shí)，就可能燒壞定子鐵芯而使其不可修復(fù)。所以，如要求發(fā)電機(jī)帶故障運(yùn)行一定時(shí)間的話，則接地電容電流一定要小于5A，否則就要在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償，以減少接地電流，防止燒壞發(fā)電機(jī)。消弧線圈為什么能起消弧作用？ 答案：消弧線圈是安裝在不接地系統(tǒng)變壓器或發(fā)電機(jī)Ｙ形連接線圈的中性點(diǎn)上。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓作用在消弧線圈上，產(chǎn)生電感電流流過接地點(diǎn)。電容電流與的方向相反，流過故障點(diǎn)的總電流為此兩者之差，故可起補(bǔ)償作用。通過補(bǔ)償，接地點(diǎn)電流在允許范圍之內(nèi)，不會形成間歇性電弧，因此可以說，消弧線圈起了消弧作用。為什么中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力網(wǎng)多采用過補(bǔ)償方式？答案：實(shí)踐證明，在同時(shí)滿足故障點(diǎn)殘流和中性點(diǎn)位移電壓的要求時(shí)，過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償對滅弧的影響是差不多的。但欠補(bǔ)償時(shí)，因系統(tǒng)頻率下降、切除部分線路或線路一相斷線等，有可能會形成完全補(bǔ)償（即接地點(diǎn)殘流為零），而造成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓。所以，在正常情況下不宜采用欠補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式，而應(yīng)采用過補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行方式。只有當(dāng)消弧線圈的容量不足，才允許在一定時(shí)間內(nèi)采用欠補(bǔ)償?shù)姆绞竭\(yùn)行，但要對可能產(chǎn)生的過電壓進(jìn)行校驗(yàn)。為什么消弧線圈要制成許多分接頭？答案：流過消弧線圈的電感電流是用來補(bǔ)償系統(tǒng)單相接地時(shí)，通過接地點(diǎn)的電容電流的。而系統(tǒng)電容電流是隨運(yùn)行方式的變化而變化，如投入設(shè)備和切除設(shè)備都會使對地電容電流發(fā)生變化。因此，消弧線圈的電感電流也要相應(yīng)地改變，以保證接地點(diǎn)電流在允許范圍。當(dāng)消弧線圈制成多個(gè)分接頭，就可通過改變電感量達(dá)到調(diào)節(jié)電感電流大小的目的。為什么消弧線圈的鐵芯是帶間隙的？答案：消弧線圈是鐵芯帶間隙的電感線圈，間隙是沿整個(gè)鐵芯分布的。這樣做的目是避免磁飽和，使補(bǔ)償電流與電壓成正比，減少高次諧波分量，得到穩(wěn)定的電感值。此外，還可以增大消弧線圈的容量。為什么消弧線圈要單獨(dú)安裝？為什么也不宜裝在由單回路供電的終端變電所？答案：消弧線圈應(yīng)分散安裝，以避免發(fā)生事故或停電檢修時(shí)，造成多臺消弧線圈退出運(yùn)行。由單回路供電的終端變電所也不宜安裝消弧線圈，因該回線路跳閘后，終端變電所的消弧線圈就退出運(yùn)行，系統(tǒng)就得不到該消弧線圈的補(bǔ)償。1一個(gè)系統(tǒng)采用多臺消弧線圈時(shí)，為什么額定容量最好不等？答案：當(dāng)選用多臺消弧線圈時(shí)，應(yīng)盡量使其額定容量不等。例如，當(dāng)補(bǔ)償電流為200A時(shí)，不宜選用兩臺額定電流為100A的消弧線圈，而應(yīng)當(dāng)選用一臺150A和一臺50A的消弧線圈，這樣做有利于調(diào)節(jié)補(bǔ)償范圍。1為什么110kV及以上的電力系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，而3～35kV的電力系統(tǒng)為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)？而380／220V的系統(tǒng)卻又是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)？答案：在高壓電力系統(tǒng)中，中性點(diǎn)直接接地時(shí)的絕緣水平大約比不接地時(shí)降低了20％左右，而降低絕緣水平的經(jīng)濟(jì)意義則隨額定電壓的不同而不同。在110kV及以上系統(tǒng)中，變壓器及電器的造價(jià)大約與試驗(yàn)電壓（試驗(yàn)電壓加于被試驗(yàn)物時(shí)，不應(yīng)引起擊穿或閃絡(luò)，也不應(yīng)引起油中發(fā)生局部放電）成正比，因此110 kV及以上的系統(tǒng)如果采用中性點(diǎn)直接接地的方式，則變壓器及電器的價(jià)格也將降低20％左右，所以這種高壓系統(tǒng)常是接地系統(tǒng)。但在3～35kV系統(tǒng)中，絕緣投資比例較小，中性點(diǎn)接地沒有太大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且還使得單相接地成為短路，接地電流大大增加，所以該系統(tǒng)都采用中性點(diǎn)不接地方式。至于380/220V系統(tǒng)則因它是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活上方便使用的動力和照明共用的電壓系統(tǒng)。1為什么在煤礦井下禁止供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地？答案：因井下很潮濕，如采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，則人在偶爾接觸一相導(dǎo)體時(shí)就有生命危險(xiǎn)，同時(shí)中性點(diǎn)接地時(shí)單相接地短路電流較大，弧光容易引起瓦斯燃燒和爆炸。為了保證礦井的安全，所以在煤礦井下禁止供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地。1為什么中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)會產(chǎn)生弧光接地過電壓，而中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)卻不會？ 答案：在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，若單相接地時(shí)接地電容電流較大，約大于10A左右，接地點(diǎn)電弧熄滅又重燃，產(chǎn)生間歇性電弧，會引起另兩相對地電容與變壓器、線路的電感發(fā)生振蕩，從而產(chǎn)生弧光接地過電壓。在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，單相接地即是單相接地短路，短路電流很大，保護(hù)裝置立即作用于斷路器跳閘，切除該電路。因此它不會產(chǎn)生間歇性電弧，不會出現(xiàn)弧光接地過電壓。1計(jì)算電力系統(tǒng)短路時(shí)，為什么一般電氣元件的額定電壓用平均額定電壓，而電抗器卻例外？答案：在電力系統(tǒng)中，由于線路中存在著電壓損失，因此首端電壓比末端電壓可高達(dá)10％。為了簡化計(jì)算，可認(rèn)為接在同一電壓級的所有元件的額定電壓都等于其平均額定電壓，這樣計(jì)算造成的誤差在允許范圍之內(nèi)。但電抗器則需要考慮實(shí)際額定電壓，因?yàn)殡娍蛊鞯碾娍贡绕渌脑蟮枚?，對短路電流的影響大，所以在?jì)算短路電流時(shí)，要用實(shí)際的額定電壓才能滿足準(zhǔn)確度的要求。1電力系統(tǒng)短路時(shí)，為什么電抗器有較大的限流作用？答案：電抗器串聯(lián)在電路中，正常工作時(shí)電抗器的阻抗遠(yuǎn)小于負(fù)載阻抗，僅占電路總阻抗百分只幾，限流作用很小，電壓降也很小；在短路時(shí)負(fù)載阻抗接近于零，短路電路中的總阻抗主要是電抗器的阻抗，因而可使電路中短路電流大大減少，故有明顯的限流作用。1不對稱短路電流計(jì)算方法與對稱短路電流計(jì)算方法有什么共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 答案：三相短路電流的計(jì)算即為正序分量電流的計(jì)算，它與不對稱短路電流正序分量的計(jì)算公式相同；而不對稱短路電流的計(jì)算，必須根據(jù)對稱分量法計(jì)算序電抗和不為零的一個(gè)附加電抗，不對稱短路電流的實(shí)際值為不對稱短路電流的正序分量乘以一個(gè)不為１的電流倍數(shù)。1簡要說明電弧形成和熄滅的物理過程。答案：電弧是導(dǎo)電體，但與金屬導(dǎo)電性質(zhì)不同，它屬于氣體游離導(dǎo)電。因?yàn)橛|頭間隙正常充滿著絕緣介質(zhì)，不能導(dǎo)電，只有游離時(shí)使觸頭間隙弧道中充滿了自由電子和正離子時(shí)，才具備良好的導(dǎo)電性能。電弧形成的起因是開關(guān)電器的觸頭開始分離時(shí)，由于動、靜觸頭間的接觸壓力不斷下降，接觸面積不斷減少，使接觸電阻迅速增大，接觸處的溫度急劇升高；另一方面，觸頭剛分離時(shí)，由于觸頭間的距離極小，即使觸頭間的電壓很小，電場強(qiáng)度也很大。上述兩個(gè)原因使陰極表面向外發(fā)射起始自由電子，這種現(xiàn)象前者稱熱電子發(fā)射而后者稱強(qiáng)電場發(fā)射。電弧形成的重要因素是從陰極表面發(fā)射出來的自由電子，在電場力的作用下向陽極作加速運(yùn)動且自由行程較大時(shí)將獲得大的動能，當(dāng)它與前方中性質(zhì)點(diǎn)相撞時(shí)就能把其撞裂為自由電子和正離子，連續(xù)碰撞游離的結(jié)果，尤如雪崩一樣使觸頭間隙內(nèi)充滿了自由電子和正離子，這種現(xiàn)象稱碰撞游離。此時(shí)，間隙具有很大的電導(dǎo)，在外加電壓作用下，帶電粒子作定向運(yùn)動形成電流而被擊穿形成電弧。電弧形成后，維持其穩(wěn)定燃燒的主要因素是由于處于弧隙高溫下的中性質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱運(yùn)動，它們之間不斷碰撞的結(jié)果，又可能發(fā)生游離，這種現(xiàn)象稱熱游離。熱游離維持電弧穩(wěn)定持續(xù)燃燒。在觸頭間隙產(chǎn)生大量帶電粒子的同時(shí)，還發(fā)生帶電粒子消失的相反過程即去游離。去游離有復(fù)合和擴(kuò)散兩種形式，當(dāng)去游離作用比游離作用強(qiáng)時(shí)，電弧電流將逐漸減少而使電弧熄滅。1直流電路中，為什么大都采用空氣滅弧的開關(guān)電器，而不采用油斷路器？答案：斷開有電感的直流電路，會在電路中產(chǎn)生自感電勢，其大小與電流變化速度成正比。如用油斷路器斷開電路，因其滅弧裝置的滅弧能力較強(qiáng)，電弧迅速熄滅，電流極快降為零，此時(shí)較大的電流變化率使電路產(chǎn)生很高的自感電勢，危及電路和設(shè)備的絕緣。因此，直流電路中一般要用滅弧能力不很強(qiáng)的開關(guān)。目前多采用在空氣中滅弧的開關(guān)，如自動空氣開關(guān)、閘刀開關(guān)、接觸器等。為什么高壓斷路器都采用多個(gè)斷口？答案：高壓斷路器每相有兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)斷口，其作用有（1）可使加在每個(gè)斷口上的電壓降低，從而使弧隙的恢復(fù)電壓降低（2）可以把電弧分割成多個(gè)小電弧段，在相等的觸頭行程下，多斷口的電弧比單斷口的電弧拉得較長，從而增大弧隙電阻（3）多斷口總的分閘速度增加了，介質(zhì)恢復(fù)速度也就增大。這些使斷路器有較好的滅弧性能，所以高壓斷路器采用多個(gè)斷口。2低壓開關(guān)利用金屬滅弧柵熄滅交流電弧和直流電弧的滅弧原理有什么不同？答案：低壓交流電弧的滅弧，是利用電弧電流過零時(shí)，每一柵片內(nèi)的短弧由于近陰極效應(yīng)作用，立即在陰極附近產(chǎn)生150～250V的起始介質(zhì)電強(qiáng)度。若所有短電弧中陰極的介質(zhì)電強(qiáng)度的總和，永遠(yuǎn)大于觸頭間外加的恢復(fù)電壓，電弧就不再重燃。這就是以近陰極效應(yīng)的原理為基礎(chǔ)的交流短弧滅弧原理。低壓直流電弧的滅弧，是利用每一柵片內(nèi)維持短弧燃燒的陰極和陽極電壓降的總和大于觸頭的外加電壓，電弧就不能維持，來實(shí)現(xiàn)滅弧的。這就是以直流電弧特性為基礎(chǔ)的直流短弧滅弧原理。2為什么電氣設(shè)備的銅鋁接頭不宜直接連接？答案：以氫為基準(zhǔn)，金屬物質(zhì)都有不同的電化序。鋁的電化序在氫之前，標(biāo)準(zhǔn)電極電位為－；銅的電化序在氫之后，標(biāo)準(zhǔn)電極電位為＋。如把銅和鋁用簡單的機(jī)械方法連接在一起，特別是在潮濕并含鹽份的環(huán)境中，銅、鋁接頭就相當(dāng)于浸泡在電解液中的一對電極，－()＝。在原電池的作用下，鋁會很快喪失電子而被腐蝕掉，從而使電氣接頭慢慢地松馳，使接觸電阻增大。如此惡性循環(huán)，直到接頭燒毀為止。2熔斷器的銅熔絲上焊上一顆小錫球有什么作用？答案：銅熔絲上焊上一低熔點(diǎn)的小錫球后，由于冶金效應(yīng)的作用，通過電流時(shí)若溫度達(dá)到錫的熔點(diǎn)，錫球熔化，液態(tài)錫與銅作用形成銅錫液態(tài)合金。合金的熔點(diǎn)比銅低，電阻率卻比銅大幾倍，使局部發(fā)熱劇增。這樣可減少熔化時(shí)間和熔化系數(shù),改善了銅熔絲的保護(hù)特性,并且不致引起熔斷器本體長期過熱而損壞。2熔斷器的熔絲是否達(dá)到其額定電流時(shí)即熔斷？答案：熔斷器的熔絲在接觸良好、正常散熱時(shí)，通過額定電流時(shí)是不熔斷。但在實(shí)際使用時(shí)，因接觸和散熱不好，并可能有震動，或熔絲裝設(shè)時(shí)受損傷使截面積變小，都有可能使熔絲在額定電流左右就熔斷。2為什么在額定電流大的填充石英砂的熔斷器中，其熔絲常用幾根并聯(lián)，而不用一根較粗的熔絲來代替？ 答案：幾根小截面的熔絲在石英砂中熔斷時(shí)形成了幾個(gè)并聯(lián)的電弧，由于石英砂限制了電弧直徑的擴(kuò)展，幾條細(xì)電弧的溫度容易散發(fā)，從而能很快熄滅。用一根粗熔絲熔斷時(shí)電弧的截面也大，冷卻較慢對電弧的熄滅不利。因此熔絲常用幾根并聯(lián)。2為什么有些熔斷器的熔管內(nèi)要填充石英砂，而RM系列熔斷器卻不要？答案：熔管內(nèi)填充石英砂是為了利用石英砂構(gòu)成的狹縫滅弧。電弧在石英砂中燃燒時(shí)，電弧與周圍的石英砂緊密接觸，冷卻較好，增強(qiáng)了去游離；也使熔體氣化產(chǎn)生的熾熱蒸氣形成高溫高壓作用，迅速分散滲入到石英砂的縫隙中凝結(jié)，迫使電弧在短路電流未達(dá)到?jīng)_擊值時(shí)就完全熄滅。RM系列熔斷器的熔體裝在封閉的纖維管內(nèi)。當(dāng)熔體熔斷時(shí)，電弧高溫使內(nèi)壁纖維氣化，分解為氫、二氧化碳和水汽，這些氣體都有很好的滅弧性能。同時(shí)熔管又是封閉的，且容積很小，產(chǎn)生的氣體被電弧強(qiáng)烈加熱，管內(nèi)壓力迅速增大，去游離加強(qiáng)，也在短路電流達(dá)到最大沖擊值之前就可熄弧。故RM系列熔斷器不用石英砂作填料，這樣還可使其體積小巧。2為什么熔斷器中石英砂顆粒大小對滅弧性能有影響？答案：石英砂的顆粒太小時(shí)縫隙小，電弧的滲透能力大為減低，失去對電