论述题1. 论述机组运行中水车自动回路电源消失的后果。
机组运行中,水车自动回路电源消失,不利于机组安全运行,严重时造成事故或扩大事故。万一水车自动回路电源消失,运行人员必须根据具体情况,加强现场检查,做好事故预想,并应尽快恢复电源。一旦保护启动不能正常执行,应手动帮助停机或加上风闸,确保机组安全运行。
(1)水车自动回路电源一般包括机组LCU开出继电器工作电源和各直流电磁阀的操作电源。
(2)机组LCU开出继电器工作电源一旦消失,机组所有保护动作后均无法开出,等于机组无保护运行。
(3)机组紧急电磁阀、过速限制器电磁阀的水车直流电源失去,机组所有保护虽经LCU开出继电器开出,但是无法实行紧急关闭导叶,机组除了二级过速可以启动事故油泵停机以外,其他保护均不能实现事故停机,会扩大事故。
(4)机组制动加闸电磁阀电源消失,则停机过程中不会自动加闸,有可能导致机组长时间低转速运行造成烧瓦。
(5)主变事故启动机组事故停机情况下,遇水车自动回路电源消失,机组导叶无法及时关闭,容易引起机组过速。
2. 发电机主变压器新投运或大修后投运前为何要进行冲击试验?
发电机主变压器新投运或大修后投运前要进行冲击试验,理由如下:
(1)拉开空负荷变压器时有可能产生操作过电压,在电力系统中性点不接地或经消弧线圈接地时,过电压幅值可达4~4.5倍相电压;在中性点直接接地时,可达3倍相电压,为了检查变压器绝缘强度能否承受全电压或操作过电压的冲击,需进行冲击试验。
(2)带电投入空负荷变压器时,会出现励磁涌流,其值可达6~8倍额定电流。励磁涌流开始衰减较快,一般经0.5~1.5s后即减到0.25~0.5倍额定电流值,但完全衰减时间较长,大容量的变压器可达几十秒,由于励磁涌流产生很大的电动力,为了考核变压器的机械强度,同时考核励磁涌流衰减初期能否造成继电保护误动,需进行冲击试验。
3. 论述为何要升高电压进行远距离输电?
升高电压进行远距离输电可以提高输送功率,降低线路中的功率损耗并改善电压质量。
远距离传输的电能一般是三相正弦交流电,输送的功率可用
计算。从公式可看出,如果输送的功率不变,电压越高,则电流越小,这样就可以选用截面较小的导线,节省有色金属。在输送功率的过程中,电流通过导线会产生一定的功率损耗和电压降,如果电流减小,功率损耗和电压降会随着电流的减小而降低。所以,提高输送电压后,选择适当的导线,不仅可以提高输送功率,而且可以降低线路中的功率损耗并改善电压质量。
但是,随着电压升高,绝缘费用增加,所以电压不能无限升高。
4. 论述为何现代中大型电机交流绕组一般都采用双层绕组?
现代中大型电机交流绕组一般都采用双层绕组,是因为双层绕组有很多优点。双层绕组每一个槽中有两个绕组边,因而整个绕组的绕组数正好等于槽数,由于双层绕组一个绕组的一个边在某槽的上层,另一个绕组边在另一个绕组的下层。根据电磁性能的要求,选择最有利的短节距,这就是双层绕组的最大优点。且双层绕组能节省部分用铜量并能得到较多的并联支路,故经济。
5. 论述公用同期同时投入两个同期断路器的危害。
公用同期同时投入两个同期断路器是不允许的,因为这样做将会产生严重不良后果。理由如下:
(1)同时投入两个同期断路器,使不同频率的电源通过同期小母线发生非同期并列。
(2)彼此有30°相角差的电压互感器二次电压通过同期小母线合环并列,将烧毁电压互感器或电压保护误动作。
(3)一定条件下,通过同期小母线向一次系统送电,将危及人身及设备安全。
6. 论述水轮机顶盖上为何要装真空破坏阀?
水轮机项盖上安装真空破坏阀,对水轮发电机组安全运行的需要。
机组在运行中如停机,尤其是遇到紧急停机情况时,导叶紧急关闭,破坏了水流连贯性,这样在水轮机转轮室及尾水管内会产生严重的真空,此真空随着导叶紧急关闭后转轮室的水流流向下游而不断增大,如果此时得不到及时补偿,就会引起反水锤,此力作用于转轮叶片下部,严重时会引起机组停机过程中的抬车,为了防止这种现象,故在水轮机顶盖处安装真空破坏阀,用以减小紧急停机过程中的真空。
7. 论述同步发电机为何要冷却?
为了确保同步发电机安全经济运行,同步发电机必须安装冷却装置进行冷却。
同步发电机在运行时,定转子绕组和定子铁芯由于有铜损、铁损而发热,要保证发电机的安全运行,发电机内各部分的温升不得超过允许值,这样就需要冷却,将损耗产生的热量及时带走。
8. 论述电网电能损耗中的理论线损的组成和特点。
电网电能损耗中的理论线损包括可变损耗和固定损耗。可变损耗,其大小随着负荷的变动而变化;固定损耗,它与通过元件的负荷功率的电流无关。
(1)可变损耗包括各级电压的架空输、配电线路和电缆导线的铜损,变压器铜损,调相机、调压器、电抗器、阻波器和消弧线圈等设备的铜损,其大小随着负荷的变动而变化,它与通过电力网各元件中的负荷功率或电流的二次方成正比。
(2)固定损耗包括输、配电线路和电缆导线的铁损,变压器铜损,调相机、调压器、电抗器、阻波器和消弧线圈等设备的铁损,绝缘介质损耗,绝缘子漏电损耗,电流、电压互感器的铁损,还有用户电能表电压绕组及其他附件的损耗。它与通过元件的负荷功率的电流无关,而与电力网元件上所加的电压有关。
9. 为什么有些低压线路中用了自动空气开关后,还要串联交流接触器?
有些低压线路中用了自动空气开关后,还要串联交流接触器,根本原因是自动空气开关与串联交流接触器在性能上存在互补之处。
自动空气开关有过负荷、短路和失压保护功能,但在结构上它着重提高了灭弧性能,不适宜于频繁操作。而交流接触器没有过负荷、短路的保护功能,只适用于频繁操作。因此,有些需要在正常工作电流下进行频繁操作的场所,常采用自动空气开关串联交流接触器,由接触器频繁接通和断开电路,又能由自动空气开关承担过负荷、短路和失压保护。
10. 发电机的定子铁芯为何不用整块硅钢制成,而要用硅钢片叠装而成?
发电机的定子铁芯用硅钢片叠装而成,能减少发热。理由如下:
(1)铁磁材料在交变磁场作用下要感应涡流,产生涡流损失和磁滞损耗,使铁芯发热。
(2)定子铁芯不用整块铁来做,而要用硅钢片叠装,就是增加涡流阻抗,以减少发电机工作时的涡流损失发热量。
11. 发电机大轴接地电刷可有可无,这话对吗?
发电机大轴接地电刷可有可无的说法不对,发电机大轴接地电刷是必须要有的,理由如下:
(1)不论是立式还是卧式水轮发电机,其主轴不可避免地处在不对称的磁场中旋转。这种不对称磁场通常是由于定子铁芯合缝,定子硅钢片接缝,定子和转子空气间隙不均匀,轴心与磁场中心不一致,以及励磁绕组间短路等各种因素所造成。当主轴旋转时,总是被这种不对称磁场中的交变磁通所交链,从而在主轴中产生感应电势,为了人身和设备安全,保护推力和导轴承润滑油免遭电离,需要消除大轴对地的静电及感应电压,这是发电机大轴接地电刷的功能之一。
(2)发电机大轴接地电刷构成转子接地保护装置的信号检测回路的一部分。
(3)发电机大轴接地电刷构成转子绕组正、负极对地电压测量回路的一部分。
12. 如图所示,说明厂用6kV中性点不接地系统中绝缘监视装置的原理,及接地后的处理。
中性点不接地系统绝缘监视装置
中性点非直接接地或不接地系统中,当任一点发生接地故障时都会出现零序电压。利用零序电压的存在,可以实现无选择性的绝缘监视装置,该装置仅发出告警信号。绝缘监视装置一般都是在电源母线上装有一套三相五柱式电压互感器,其二次侧有两个绕组,其中一个绕组接成星形,各相对地之间分别接入一个电压表(或一个电压表加一个三相切换开关),以监视母线的电压,另一个绕组接成开口三角形,并在开口处接一个过电压继电器,用来反应接地故障时的零序电压。
正常运行时,厂用电系统三相电压对称,所以3个电压表的读数相等,过电压继电器不会动作,当厂用电系统母线上任一处发生金属性接地故障时,接地相电压为零,而非接地相的对地电压升高3倍;同时系统中出现零序电压,过电压继电器动作,发出接地信号。接地信号指示一般均采用黄灯和白灯指示,提示值班人员接地故障的性质。黄灯亮表示接地故障为瞬时性故障,而黄灯、白灯均亮,则说明接地故障为永久性故障,警告值班人员在检查时必须配戴绝缘工具,防止触电。值班人员根据信号和电压表指示,可以判明厂用电系统哪一相发生了接地故障,但不知道哪条线路或元件发生了接地故障,这就必须用依次断开线路或元件来查找。
13. 论述桥式整流电路为何能将交流电变换为直流电?
桥式整流电路能将交流电变换为直流电。桥式整流电路如图所示,变压器将输入电压U
i降压后送到桥式整流电路,当a端为正,b端为负时,二极管V
2、V
3导通,V
1、V
4截止,电流从a经V
2、R
L、V
3回到b端,在电压的负半周时,b端为正,a端为负,二极管V
1、V
4导通,V
2、V
3截止,电流从b端流过V
4、R
L、V
1流回a端,重复以上过程,流过负载尺L上的电流方向不变,这样就得到了脉动直流电。
桥式整流电路
14. 作图定性分析经发电机变压器组接入系统,主开关非全相时的定子电流变化规律。
主开关非全相时分两种情况:①一相未断开,以U相未断开为例如下图1所示;②两相未断开,以U、V相未断开为例如下图2所示。
图1 一相(U)未断开 图2 两相(U、V)未断开 U相一相未断开时,I
u=I
v,I
w=0,即主断路器一相未断开时,发电机两相有电流,且大小相等,另外一相电流为零。
U、V两相未断开时,I
v较大,I
u、I
w较小,且可能I
u=I
w,也可能I
u≠I
w。即主断路器两相未断开时,发电机三相都有电流,且一相较大,另外两相较小。
15. 如图所示,说明厂用高压断路器的操作过程,要求说明合闸、分闸和“防跳”过程。图中:YO是断路器的合闸线圈,YR是断路器的分闸线圈,KL是开关的防跳跃闭锁继电器,KOFS是跳闸位置继电器,KOS是合闸位置继电器,KMP是保护跳闸触点,SA是断路器的分、合闸操作把手,QFO是断路器的动合辅助触点,QFOF是开关的动断辅助触点。
厂用高压断路器的典型控制回路图
(1)断路器合闸时,可将操作把手1SA(2SA)顺时针拧到“合闸”位置(或在监控计算机上操作合闸键),这时操作把手的①—②触点接通,正极母线通过①—②触点、防跳跃闭锁继电器的闭触点KL2和开关的跳闸位置辅助触点QFOF,把合闸线圈YO与负极母线接通,YO励磁将断路器合闸,此时断路器的跳闸位置辅助触点QFOF断开,将合闸回路断开,断路器合闸后,松开操作把手,操作把手自动复归到原位,断路器的合闸辅助触点QFO接闭,使合闸位置继电器KOS经过电阻R与跳闸回路接通,KOS的动合触点闭合,可向远方发开关合闸的信号;这时由于电路中有电阻R,所以通过跳闸线圈YR的电流非常小,它不足以使跳闸线圈励磁动作。
(2)断路器分闸时,手动操作开关的操作把手SA到“分闸”位置,使断路器的分闸线圈YR励磁,将断路器分闸。
(3)防跳跃闭锁:当断路器合闸于故障线路且断路器的合闸命令由于操作把手的触点或自动装置出口继电器的触点粘住或操作把手未复归而长期保留着,如没有专门的闭锁装置,断路器在继电保护装置的作用下跳闸后,势必再次合闸,又复跳闸,从而使断路器发生多次“跳一合”现象,称之为“跳跃”。因此,在断路器的操作电路中装设有防“跳跃”的电气闭锁装置。图中的KL就是防“跳跃”闭锁继电器,它有电流启动I线圈和电压保持V线圈。当断路器合闸于故障线路时,由于继电保护装置动作,保护出口继电器的触点KMP接闭,接通跳闸回路,跳闸线圈YR动作的同时,防跳跃闭锁继电器的电流启动线圈也同时励磁,由于此时的合闸命令仍然存在,所以KL1接闭使KL的电压保持线圈励磁自保持住,其闭接点KL2断开合闸回路,从而起到防止再次合闸的目的。
16. 如图所示,说明水电站渗漏集水井排水泵的控制过程(要求说明自动、备用和手动控制过程)。
集水并排水泵自动控制回路图
排水泵正常时一台放“自动”,另一台放“备用”,如1SA放“自动”,2SA放“备用”,当集水井水位上升到“自动启动”水位时,变压器T的低压侧电路经过水而接通,使3KM励磁,3KM1自保持,3KM2接通1号泵的接触器线圈1KM,1KM接触器闭合,启动1号泵;当水位继续上升至“备用起动”水位时,4KM回路接通,4KM1自保持,4KM3起动2号备用泵,4KM4接通信号回路,向远方发报警信号;当水位下降到停止水位以下时,由于电极与“停止”电极之间的电路断开,3KM和4KM都失磁,自动和备用泵都将停止。将控制开关1SA、2SA放手动,即可手动起动水泵。
17. 电网电能损耗中的理论线损由哪几部分组成?
(1)可变损耗。其大小随着负荷的变动而变化,它与通过电力网各元件中的负荷功率或电流的二次方成正比。包括各级电压的架空输、配电线路和电缆导线的铜损,变压器铜损,调相机、调压器、电抗器、阻波器和消弧线圈等设备的铜损。
(2)固定损耗。它与通过元件的负荷功率的电流无关,而与电力网元件上所加的电压有关,它包括输、配电线路和电缆导线的铁损,变压器铜损,调相机、调压器、电抗器、阻波器和消弧线圈等设备的铁损,绝缘介质损耗,绝缘子漏电损耗,电流、电压互感器的铁损,还有用户电能表电压绕组及其他附件的损耗。
18. 论述工控机运行中可否直接停电?为什么?应如何避免?
工控机运行中不可以直接停电。因为工控机的内存储器分两种,一种是只读存储器ROM;另一种是读写存储器RAM。ROM的特点是信息的非易失性,即电源掉电后再上电时存储信息不会改变。RAM的特点是易失性,即关掉电源就失去全部内容。由于工控机在运行中部分应用程序放在RAM中,突然停电,这部分程序就会丢失,故工控机运行中不允许停电。避免工控机运行中掉电的基本方法有3种:
(1)硬件措施:装设掉电保护电路。用电池组作为这些存储器的后备电源,一旦系统掉电时,掉电保护电路会自动地把系统供电切换到电池组供电。
(2)软件措施:装设信息保护。工控机系统在检测到系统掉电时,立即把运行状态存入带有电池保护的存储器,并以软硬配合对存储器进行封锁,禁止对存储器的任何操作,以防存储器的内容被破坏。一旦检测到电源恢复正常后,就可恢复到故障发生前的状态。
(3)操作措施:工控机停电前,先将工控机退出运行,改为热备用。即将运行中存于RAM中的信息送到ROM中存放后,再停电。
19. 论述为何在压力大和转速低的设备中选择黏度较大的润滑油?
压力大和转速低的设备中选择黏度较大的润滑油,理由如下:
(1)低转速和压力大的场合,由于转速低离心力小所以油膜建立慢,压力大容易把油膜挤出。
(2)黏度大的润滑油能产生较大的阻力,增加摩擦,它附着金属表面不易被压出,有利于保持液体摩擦状态。
20. 论述铅锡合金熔件的局限性。
铅锡合金只能应用在500V及以下的低压熔断器中。铅锡合金熔点较低,但电阻率较大,所以用这些金属制成的熔件截面较大,形成的电弧截面也较大,断路能力弱,故这类熔件只能应用在500V及以下的低压熔断器中。
21. 论述导、轮叶为何要进行低油压关导叶试验?
为了定量地检查导水机构动作所需要的最低油压是多少,以检验导水机构各处的摩擦阻力的大小,及时发现问题,予以消除,确保机组和调速系统安全运行。
(1)最低动作油压高,说明导水机构动作不灵活。有的地方太紧,使调速器在额定油压下,不能操作导水叶,影响正常调节和开停机。
(2)最低油压低,说明各处摩擦力都很小,导叶轴套间隙可能较大,如投入运行,则严重漏水。
22. 论述直流接地对运行有何危害?
直流系统发生接地,有可能导致保护误动或拒动。
直流正极接地有造成保护误动作的可能,因为一般跳闸线圈(如出口中间线圈和跳闸线圈等)均接负极电源,若这些回路再发生接地或绝缘不良就会引起保护误动作,直流负极接地与正极接地同一道理,如回路中再有一点接地,就会造成保护拒绝动作(越级扩大事故),因为两点接地将跳闸或合闸回路短路,这时可能烧坏继电器触点。
23. 发电机为何要利用灭磁电阻来灭磁?
灭磁电阻的作用是抑制转子过电压和实现快速灭磁。
发电机的励磁绕组就是一个具有较大电感的线圈,在正常情况下,励磁电流在发电机转子上产生较强的磁场。当发电机内部故障时,需要迅速切断励磁电流,除去发电机的磁场,以免事故扩大。但是,用开关直接切断这种具有较大电感的电路中的电流是很困难的。因为直接切断励磁电流会在励磁绕组的两端产生高电压,可能击穿绕组的绝缘,同时,在开关处将产生很大的电弧,可能烧坏开关触头。因此,在切断励磁回路前,首先在转子两端并联接入灭磁电阻,这样再切断励磁回路时,灭磁电阻就可迅速吸收励磁绕组的磁能,减缓转子电流变化速度,达到降低转子自感电动势,起到抑制转子过电压和灭磁的目的。
24. 论述电流互感器二次侧串联仪表过多,对仪表读数是否有影响?
有影响。电流互感器的铭牌上都注明二次回路的额定负荷及准确度等级,如电流互感器的二次侧回路的总阻抗与比值差和相角差能符合准确级的要求,则读数符合要求。如果二次侧回路串联仪表过多,它的阻抗与比值差,相角差都会不符合准确级要求,这样仪表读数就要受到影响。