一、绘图题1. 画出专用变压器供电时,TN-S接零保护的三相五线制电源系统接线方式(二级电源配置)。
如图所示。
DK—一级电源箱内的隔离开关;RCD—一级电源箱内总漏电保护;PE—重复保护接地
2. 画出采用双星形差流保护的电容器组的接线示意图(两个电容串联、并加装限流电抗器和2个放电TV)。
3. 画出双母线单分段带旁路母线的接线方式,并标明各间隔的名称。
4. 某电网接线图如下,试绘出A母线断路器失灵保护原理方框图。
5. 绘出三段式距离保护原理框图(Ⅰ、Ⅱ段公用阻抗继电器),并说出Ⅱ段保护区内发生故障时的动作行为及动作时限。
如图所示。Ⅱ段保护区内发生故障时,经过T
2延时后启动QHJ,QHJ动作后将公用阻抗继电器切换为Ⅱ段,即2ZKJ动作经Y
1、t
Ⅱ延时、2XJ(信号继电器)、或门H跳闸。动作时限为(0.1+t
Ⅱ)。
6. 画出Y,d11接线变压器差动保护的三相原理接线图,并标出主变及电流互感器的极性。
7. 某220kV线路电流互感器有6组二次绕组如图,已知2组用于线路保护,2组用于母差保护,1组用于测量,1组用于计量,请标出绕组排列顺序及绕组的准确度等级。
8. 补完图中的一次接线。
如图所示,为确保电气距离,使用管母连接电流互感器与断路器。
图为某500kV主变压器保护配置图,请回答:
9. 该变压器主要配置了多少套保护?
第一套差动保护、500kV阻抗保护、500kV过励磁保护、500kV过负荷保护、低压侧过电流保护(2套)、非电量保护、第二套差动保护、220kV阻抗保护、中性点零序过电流保护、公共绕组过负荷保护、低压侧中性点偏移保护、220kV失灵保护及失灵起动、非全相保护。
10. C
1、C
2差动保护的区别是什么?
C1为纵差保护,保护范围为主变压器三侧,对绕组匝间短路有一定的保护作用。C2为分侧差动保护,保护范围比纵差小,对绕组匝间短路无保护作用。
11. 500kV阻抗保护动作行为如何?
500kV阻抗保护第一时限(短)动作于变压器500kV断路器跳闸,第二时限动作变压器各侧断路器跳闸。
二、论述题1. 电流互感器二次负荷阻抗值过大,应采取哪些措施?
应采取如下措施。
(1)加大电流互感器二次电缆截面,以降低实际的二次负荷阻抗。
(2)将两组变比相同的同类型电流互感器串联使用,使电流互感器的变比不变,但励磁阻抗增大一倍,允许的二次负荷阻抗也相应增大一倍,以满足10%误差曲线的要求。
(3)增大电流互感器的变比,电流互感器变比越大,二次绕组圈数就越多,则励磁阻抗就越大,允许的二次负荷阻抗也就越大,因此选用变比大的电流互感器,有利于满足10%误差曲线的要求。
2. 断路器触头间的电弧是怎样形成的?
当断路器的触头刚分离时,触头间隙很小,电场强度很大。在阴极表面由于热发射或强电场发射的自由电子在强电场的作用下做加速运动,在触头间隙间不断与气体原子碰撞使中性原子游离,触头间隙中自由电子与离子数量不断增加。由于电子与原子不断互相碰撞,间隙间气体温度显著增加,当温度达到几千摄氏度时热游离成为游离的主要因素,触头间自由电子数量的增大使原来绝缘的气体间隙变成了导电通道,使介质击穿而形成电弧。
3. 什么是三极管的电流放大作用?
三极管在基区同时存在两个过程:自由电子向集电结扩散的过程和自由电子与基区复合的过程。其电流放大能力取决于扩散与复合的比例,扩散运动越是超过复合运动,就有更多的自由电子扩散到集电结,电流放大作用也就越强。当管子内部的复合与扩散比例确定后,基极电流Ib和集电极电流Ic的比例即确定,Ib增大或减少多少倍,Ic也随之增大或减小多少倍。因为Ib<<Ic,故Ib有微小的变化即会引起Ic极大的变化,以小电流控制大电流就是电流放大作用。
4. 在什么情况下,整流输出用电容滤波和电感滤波?各种滤波效果有何不同?
对于输出电流较小的电路,例如控制电路电源等,一般采用电容滤波较为合适。对于输出电流较大的电路,一般采用电抗器滤波效果好。对于要求直流电压中脉动成分较小的电路,例如精度较高的稳压电源,常采用电容电感滤波。用电容滤波输出电压较高,最大可接近整流后脉动电压的峰值;用电感滤波时,输出电压值可接近整流后脉动电压的平均值;用电容、电感滤波时,当电感、电容都足够大时,输出电压脉动会更小。
5. 试述变压器的基本原理。
变压器由一次绕组、二次绕组和铁心组成。当一次绕组加上交流电压时,则一次绕组中产生电流,铁心中产生交变磁通。交变磁通在一、二次绕组中感应电动势,一、二次侧的感应电动势之比等于一、二次绕组匝数之比。当二次侧接上负载时,二次侧电流也产生反磁通势,为了维持主磁通不变,随之在原一次侧增加电流,使磁通势达到平衡。这样,一次侧和二次侧通过电磁感应而实现了能量的传递。接负载后,若忽略内阻抗压降,则绕组端电压与感应电动势相等,一、二次侧电压之比也等于一、二次绕组匝数之比。一、二次绕组匝数不同时,一、二次侧电压也不相同,这就是变压器的基本原理。
6. 用磁通势平衡原理说明变压器一次电流随二次负荷电流变化而发生的变化。
变压器空载时,一次侧电流I1=I0,在铁心中感应出主磁通势I0W1;当二次绕组接上负载后,二次侧便有电流流过,产生反磁通势I2W2。根据磁通势平衡原理,一次侧随即新增电流I1,产生与二次绕组磁通势相抵消的磁通势增量,以保证主磁通不变。因此,一次电流随二次电流的变化而发生变化,即(I0+I1)W1-I2W2=I0W1,则I1W1=I2W2。
7. 何谓电动机的自启动?电动机自启动时会出现什么问题?如何保证重要电动机的自启动?
电动机在运转中突然停电,其转速开始下降,在电动机尚未停止运转以前,如果重新获得供电,其转速又开始上升直到恢复到正常工作这一过程称电动机自启动。当同时参加自启动的电动机数目多时,很大的启动电流,在厂用变压器和线路等元件中引起电压下降,使厂用电母线电压大大下降,会危及厂用电系统的稳定运行;厂用电母线电压降低,使电动机启动过程时间增长,电动机绕组会发热,影响其寿命和安全。因此,可限制同时参加自启动电动机的台数,来保证重要电动机的自启动。
8. 试述SF
6断路器按触头的开距结构分为哪两种?各有什么特点?
分为定开距和变开距两种结构。
定开距在开断电流过程中,断口两侧引弧触头间的距离不随动触头桥的运动而发生变化。其特点如下:
(1)与变开距相比,电弧长度较短、电弧电压低、能量小,因而对提高开断性能有利。
(2)压气室距电弧较远,绝缘拉杆不易烧坏,弧间隙介质强度恢复较快。
(3)压气室内SF6气体利用率不如变开距高;为保证足够的气吹时间,压气室总行程要求较大。
变开距在开断电流过程中,动、静弧触头之间的开距随动触头的运动而发生变化。其特点如下:
(1)压气室内的气体利用率高。在从开始至吹弧后的全部行程内,都对电弧吹拂。
(2)喷嘴能与动弧触头分开。
(3)开距大、电弧长、电弧电压高、电弧能量大。
(4)绝缘的喷嘴易被电弧烧伤。
9. 110kV及以上主变压器一般应有哪些保护?它的范围如何?
其保护及范围如下。
(1)差动保护:范围是主变压器220kV断路器电流互感器至主变压器110kV断路器电流互感器之间的所有设备。
(2)零序差动保护:范围是主变压器零序差动各侧电流互感器之间的所有设备。
(3)瓦斯保护:保护范围是主变压器内部。
(4)220kV复合电压闭锁过流保护:保护范围是主变压器后备及110kV侧后备保护。
(5)110kV复合电压闭锁过流保护:保护范围是110kV母线及主变压器220kV侧后备保护。
(6)220kV零序方向过流保护:保护范围是主变压器及110kV侧后备保护。
(7)110kV零序过流保护:保护范围是110kV母线及主变压器220kV侧后备保护。
(8)过负荷保护:监视主变压器负荷。
10. 液压机构上需装设哪些油压闭锁及信号装置?
各种液压机构的油压闭锁装置基本相同:①启泵和停泵控制回路,油泵在运转时应发出信号;②重合闸闭锁;③合闸闭锁;④分闸闭锁;⑤压力异常信号及油泵闭锁回路;⑥有的产品还装有零压闭锁。
11. 固体介质的击穿主要有哪两种形式?试分析各有什么特点。
固体介质击穿主要有电击穿和热击穿两种形式。
(1)电击穿:固体介质的电击穿和材料本身的结构特性、电场均匀程度有关。如材料本身有气泡,一方面相当于厚度减少,另一方面气泡处电场强度很大,易发生游离,使击穿电压降低。
在均匀电场中,击穿电压和介质的厚度成正比;而在不均匀电场中,其极不均匀处首先容易发生游离,致使击穿电压明显降低。
(2)热击穿:固体介质的热击穿,是介质在电压作用时间较长的情况下发生的。固体介质在电场的作用下,其介质损耗使介质内部发热,温度上升。由于发热量大,则内部温度不断升高,特别是内部有局部损伤,如有气泡或有潮气时,则发热就更严重,最后会丧失绝缘性能,导致击穿,即称热击穿。
12. 什么叫备用电源自动投入装置?对它的基本要求是什么?
备用电源自动投入装置就是当工作电源因故障被断开后,能自动地而且迅速地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上去,使用户不产生持续停电的一种装置,简称为BZT装置。
对BZT装置的基本要求有以下几点:
(1)装置的启动部分应能反应工作母线失去电压的状态。
(2)工作电源断开后,备用电源才能投入。为防止把备用电源投入到故障元件上,以致扩大事故、扩大设备损坏程度,因此要求只有当工作电源断开后,备用电源方可投入。
(3)BZT装置只能动作一次,以免在母线上或引出线上发生持续性故障时,备用电源被多次投入到故障元件上,造成更严重的事故。
(4)BZT装置应该保证停电时间最短,使电动机容易自启动。
(5)当电压互感器的熔断器熔断时,BZT装置不应动作。
(6)当备用电源无电压时,BZT装置不应动作。
13. 如何加速电弧的熄灭?
电弧的熄灭,取决于电弧中游离与去游离的过程。加强去游离、削弱游离就能使电弧熄灭。
采取有效措施冷却电弧,可以减弱热游离。电弧中去游离的强度,在很大程度上决定于介质特性,如气体的导热系数、介电强度、热游离温度、热容量等,如采用SF6气体作为灭弧介质,它具有很高的介电强度和良好的灭孤性能。气体介质的压力对电弧去游离影响也很大,气体压力越大,电弧越易熄灭;触头的熔点、导热系数和热容量越大,可以减小热发射和电弧中金属蒸气,有利于熄弧;将电弧切为数段并迅速拉长(提高跳闸速度采用磁吹,压力纵、横吹等措施),是灭弧的有效办法。
14. 通过对充油设备中油的色谱分析,为什么能发现设备缺陷和判断故障性质?
在充油电气设备运行中,当设备内部发生故障时,故障点附近的绝缘油或其他绝缘物就会分解出气体;由于故障不同,分解出的气体也不相同,故障程度越严重,气体就越多;有些气体溶解于变压器油中。因此,分析油中可溶性气体的成分和含量,就可以判断充油设备潜伏性故障的性质和程度。
变压器及其他充油设备的故障大致可分为过热性故障和放电性故障。
15. 对于SF
6断路器,有哪些实用的检漏方法?
SF6气体检漏分为定性和定量检漏两种。在现场,定性检漏更实用,具体包括简易定性检漏、压力下降法、分割定位法和局部蓄积法。
(1)简易定性检漏:是使用一般的检漏仪,对所有组装的密封面、管道连接处以及其他有怀疑的地方进行检测。
(2)压力下降法:即用精密压力表测量SF6气体压力,隔数天甚至数十天进行复测,结合温度换算或进行横向比较来判断可能的压力下降。
(3)分割定位法:适用于三相SF6气路连通的断路器,如已确认有泄漏但难于定位时,可把SF6气体系统分割成几部分,再进行检漏,从而可以减少盲目性。
(4)局部蓄积法:是用塑料布将待测部位包扎起来,经过数小时后再用检漏仪测量塑料布内是否有泄漏出的SF6气体。该方法灵敏度高,特别是在户外刮风较大时实用性更大,是目前最受推广和采用的定性检漏方法。
16. 试述电流互感器的工作原理,并阐明其二次侧在运行中不能开路的原因。
电流互感器是按电磁变换原理工作的,其一次绕组串联在线路里,二次绕组接仪表和继电器的电流线圈。一次绕组内的电流取决于线路的负载电流,与二次负载无关,二次回路中串联的负载阻抗很小,因此电流互感器正常工作时接近于短路状态。正常运行时,磁通势互相平衡,F1=F2+F0,I1W1=I2W2+I0W0,其激磁电流很小;一旦二次回路开路时,二次磁通势F2=0,一次磁通势F1将全部用于激磁,此时铁心将处于高度饱和状态,导致铁心损耗和温度剧增,而在二次绕组上会感应出很高的电压,其峰值可达数千伏,甚至更高,危及工作人员的安全,甚至损坏仪表设备。所以,电流互感器二次侧在运行中开路是不允许的。
17. 试述变压器内部绝缘的保护措施。
变压器受雷电波袭击时,绕组端部匝间的电位梯度很大,若不采取措施,改善波的起始分布,就必须加大匝间绝缘。这样,由于匝间绝缘增加、绝缘材料增多、体积增大,会使造价提高。因此,在变压器设计和制造时,采取了内部保护措施。这些保护措施有:
(1)绕组端部加静电板。静电板是一个包有绝缘的开口金属环,它放在绕组的端部。由于静电板增加了端部第一匝及附近几匝的附加电容,使起始电压分布得到显著改善,匝间电位梯度减少,端部匝间绝缘不易击穿。
(2)加静电线匝。静电线匝加在绕组端部,增加端部线匝的附加电容,使冲击波侵入线圈时,起始电压分布接近最终分布,首端匝间电位梯度减少,匝间绝缘不易损坏。