电气设备复习题
1、哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？
答：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等成为一次设备。其中对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称为二次设备。如仪用互感器、测量表记、继电保护及自动装置等。其主要功能是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态，发生异常故障时及时处理等。
2、研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热有何特点？
答：电气设备有电流通过时将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电气设备的温度升高。发热对电气设备的影响；使绝缘材料性能降低；使金属材料色机械强度下降；使导体接触部分电阻增强。导体短路时，虽然持续时间不长，但短路电流很大，发热量仍然很多。这些热量在短时间内不容易散出，于是导体的额温度迅速升高。同时，导体还受到电动力超过允许值，将使导体变形或损坏。由此可见，发热和电动力是电气设备运行中必须注意的问题。长期发热，由正常工作电流产生的；短时发热，由故障时的短路电流产生的。
3、导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？
答：是根据导体的稳定温升确定的，为了提高导体的在流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等。导体的形状，再同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽型的表面积则较大。导体的布置应采用去散热效果最佳的方式，而矩形截面积导体的散热效果比平方的要好。
4、三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。
三相平行导体发生三相断路时最大电动力出现在B相上，因三相短路时B相冲击电流最大。
5、导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？
答：动态应力系数β为动态应力与静态应力之比值。导体发生振动时，在导体内部会产生动态应力。对于动态应力的考虑，一般是采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系数β，以求得实际动态过程中动态应力的最大值。
6、隔离开关与断路器主要区别是什么？运行中，对它们的操作过程应遵循哪些重要原则？ 答：断路器开合电路的专用灭弧设置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用老作为接通或切断电路的控制电器。而隔离开关没有灭弧设置，其开合电流作用极低，只能用做设备停用后退出工作时断开电流。
7、主母线和旁路母线各起什么作用？设置专用旁路断路器和以母联断路器或分段断路器兼作旁路断路器，各有什么特点？检修处线路断路器时，如何操作？
答：主母线主要用来汇集电能和分配电能。旁路母线主要用于配电装置检修断路器时不致中断回路而设计的。设置旁路短路断路器极大的提高了可靠性。而分段断路器兼旁路断路器的连接和母联断路器兼旁路断路器的接线，可以减少设备，节省投资。当出线的断路器需要检修时，先合上旁路断路器，检查旁路母线是否完好，如果旁路母线有故障，旁路断路器在合上，就不会断开，合上出线的旁路隔离开关，然后断开出线的断路器，再断开两侧的隔离开关，有旁路断路器代替断路器工作，便可对断路器进行检修。
8、电气主接线中通常采用哪些方法限制短路电流？
答：在发电厂和变电站的6—10kv派点配电装置中，加装限流电抗器限制短路电流：①在母线分段处设置母线电抗器，目的是发电机出口断路器，变压器低压侧断路器，母联断路器等能按各回路额定电流来选择，不因短路电流过大而事容量升级；②线路电抗器：主要用来限制电缆馈线回路短路电流；③分裂电抗器
②采用低压分裂绕组变压器。当发电机容量越大时，采用低压分裂绕组变压器组成扩大单元接线以限制短路电流。
③采用不同的主接线形式和运行方式。
9、发电机—变压器单元接线中，在发电机和双绕组变压器之间通常不装断路器，有何利弊？ 答：在发电机和双绕组作变压器之间通常不装设断路器，避免了由于额定电流或断流电流过大，使得在选择出口断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。但是，变压器或厂用变压器发生故障时，除了跳主变压器高压侧出口断路器外，还需要发电机磁场开关，若磁场开关拒跳，则会出现严重的后果，而发电机定子绕组本身发生故障时，若变压器高压侧失灵跳闸，则造成发电机和主变压器严重损坏。并且发电机一旦故障跳闸，机组将面临厂用电中断的威胁。
10、一台半断路器接线与双母旁路接线相比较，各有何特点？一台半断路器接线中的交叉布置有何意义？
答：影响主变压器选择的因素主要有：容量、台数、型式、其中单元接线时变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。连接在发电机母线与系统之间的主变压器容量=（发电机的额定容量—厂用容量—支配负荷的最小容量）*70%。微粒确保发电机电压上的负荷供电可靠性，所接主变压器一般不应小于两台，对于工业生产的余热发电的中、小型电厂，可装一台主变压器与电力系统构成弱连接。除此之外，变电站主变压器容量，一般应按5—10年规划负荷来选择。主变压器型式可根据：①、相数决定，容量为300MW及以机组单元连接的变压器和330kv及以下电力系统中，一般选用三相变压器，容量为60MW的机组单元连接的主变压器和500kv电力系统中的主变压器经综合考虑后，可采用单相组成三相变压器。②、绕组数与结构：最大机组容量为125MW以及下的发电厂多采用三绕组变压器，机组容量为200MW以上的发电厂采用发电厂双绕组变压器单元接线，在110kv以上的发电厂采用直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场合，均可采用自耦变压器。
11、为什么分裂电抗器具有正常运行时电压降小，而一臂出现短路时电抗大，能去的限流作用强的效果？
答：分裂电抗器在正常运行时两分支的负荷电流相等，在两臂中通过大小相等，方向相反的电流，产生方向相反的磁通，其中有X=X1—Xm=(1—f)*X1且f=0.5，有X=0.5X1，可见在正常情况下，分裂电抗器每个臂的电抗仅为每臂自感电抗的1/4。而当某一分支短路时，X12=2*（X1+Xm）=2*X1*（1+f）可见，当f=0.5时，X12=3*XL使分裂电抗器能有效的限制另一臂送来的短路电流。所以分裂电抗器具有正常运行时电抗小，而短路时电抗大。
12、什么叫厂用电和厂用电效率？
答：发电厂在启动、运转、挺役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机和发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘以及水处理的正常运行。这些电动机以及全场的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用电负荷，总的耗电量，统称为厂用电。
13、厂用电负荷分为哪几类？为什么要进行分类？
答：厂用电负荷，根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危害程度，其重要性可以分为以下四类。
a． Ⅰ类厂用负荷。凡是属于短时（手动切换恢复供电所需要的时间）停电会造成主辅设备损坏、危急人身安全、主机停运以及出力下降的厂用负荷，都属于Ⅰ类负荷。
b． Ⅱ类厂用负荷。允许短时停电(几秒钟或者几分钟)，不致造成生产紊乱，但较长时间停电有可能损坏设备或影响机组正常运转的厂用负荷，
c． 均属于Ⅱ类厂用负荷。
d． Ⅲ类厂用负荷。较长时间停电，不会直接影响生产，仅造成生产上的不方便的厂用负荷，都属于Ⅲ类厂用负荷。
e． 不停电负荷，直流保安负荷，交流保安负荷。
f．
14、对厂用电接线有哪些基本要求？
a． 供电可靠，运行灵活。
b． 各机组的厂用电系统应该是独立的。
c． 全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公共负荷母线。
d． 充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求。
e． 供电电源应尽力与电力系统保持紧密的联系。
f． 充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统运行方式。
15、对厂用电电压等级的确定和厂用电源引接的依据是什么？
答：厂用电电压等级是根据发电机额定电压、厂用电电动机的电压和厂用电供电网络等因素，相互配合，经过技术经济综合比较后确定的。
在大容量发电厂中，要设启动电源和事故保安电源，如何实现？
启动电源：
a.从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器引接。
b.从发电厂联络变压器的低压绕组引线，但应保证在机组全停运情况下，能够获得足够的电源容量。
c.从与电力系统联系紧密，供电可靠的最低一级电压母线引接。
d.当经济技术合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。
14、厂用电的设计原则是什么？
答：①厂用电接线应保持对厂用负荷可靠性和连续供电，使发电厂主机安全运转。 ②接线应该灵活地适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。
③厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时只会影响一台发电机组的运行，缩小了故障范围，接线也简单。
④设计时还应适当注意其经济性和发展的的可能性，并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。
⑤在设计厂用电系统接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。
15、火电厂厂用接线为什么要锅炉分段？为提高厂用电系统供电可靠性，通常用哪些措施？ 答：为了保证厂用供电的连续性，使发电厂能安全满发，并满足运行安全可靠性灵活方便。所以采用按锅炉分段原则。为提高厂用电工作的可靠性，高压工作厂用变压器和启动备用变压器采用带负荷调压变压器，以保证厂用电安全，经济的运行。
16、何谓厂用电动机的自启动？为什么要进行电动机的自启动校验？如果厂用变压器的容量小于自启动电动机总容量时，应该如何解决？
答：厂用电系统运行的电动机，当突然断开电源或者厂用电压降低时，电动机转速就会下降，甚至会停止运行，这一转速下降的过程称为惰性。若电动机失去电压以后，不予电源断开，在很短时间内，厂用电压又恢复或通过自动切换装置将备用电源投入，此时，电动机惰性将未结束，又自动恢复到稳定状态运行，这一过程称为电动机的自启动。若参加自启动的电动机数目多，容量大时，启动电流过大，可能会使厂用母线及厂用电网络电压下降，甚至引起电动机过热，将危急电动机的安全以及厂用电网络的稳定运行，因此，必须进行电动机的自启动校验。若不能自启动应采用：1.失压自启动。2.空载自启动。3.带负荷自启动。
17、什么叫介质强度恢复过程？什么叫电压恢复过程？它与哪些因素有关？
答：①弧隙介质强度恢复过程是指电弧电流过是指电弧熄灭，而弧隙的绝缘能力要经过一定时间恢复到绝缘的正常状态的过程称之为弧隙介质强度的恢复过程。②弧隙介质强度主要有断路器灭弧装置的结构和灭弧介质的性质所决定的，随断路器形式而异。③弧隙电压恢复过
程是指电弧电流自然过零后，电源施加于弧隙的电压，将从不大的电弧熄灭电压逐渐增长，一直恢复到电源电压的过程，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，电压恢复过程主要取决于系统电路的参数，即线路参数、负荷性质等，可能是周期性的或非周期性的变化过程。
18、如何区别屋外中型、高型和半高型配电装置？它们的特点和应用范围是什么？
答：根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置，高型配电装置和半高型配电装置。
①中型配电装置。中型配电装置是将所有电器设备都安装在同一水平面内，并装在一定高度基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动；母线所在的水平面稍高于电气设备所在的水平面，母线和电气设备不能上、下重叠布置。中型配电装置布置比较清晰，不易误操作，运行可靠、施工和维护方便，造价较省，并有多年的运行经验，其缺点是占地面积大。
②高型配电装置。高型配电装置是将一组母线几个隔离开关与另一组母线上几个隔离开关上下重叠布置的配电装置，可以节省占地面积百分之五十左右，但耗用钢材较多，造价较高，操作维护条件差。
③半高型配置。半高型配置是将母线至于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置，其占地面积比普通中型减少30%。半高型配电装置介于高型和中型之间，具有两者优点。除母线隔离开关外，其余部分与中型布置基本相同，其维护仍较方便。 ④由于高型和半高型配电装置可大量节省占地面积，因而在电力系统中得到广泛应用。
19、断路器控制回路应满足那些基本要求？试以灯光监视的控制回路为例，分析它是如何满足这些要求的。
答：断路器控制回路必须完整，可靠，因此应满足下面的要求：
（1）断路器的合闸和跳闸回路是按短路时通电设计的，操作完成后，应迅速自动断开合闸或跳闸回路以避免烧坏线圈。
（2）断路器既能在远方由控制开关进行手动合闸或跳闸，又能在自动装置和继电保护作用下自动合闸或跳闸。
（3）控制回路应具有反映断路器位置状态的信号。
（4）具有防止短路器多次合、跳闸的防跳装置。
（5）对控制回路及其电源是否完好，应能进行监视。
（6）对采用气压，液压和弹簧操作的断路器，应有对压力是否正常，弹簧是否拉紧到位的监视回路和动作闭锁回路。
20、什么叫断路器的跳跃？在控制回路中，防止跳跃的措施是什么？
答：操作前，断路器处于合闸状态，故其处于跳闸回路的ＱＦ在合位，将控制开关SA由合闸后的垂直位置逆时针转至“预备跳闸”的水平位置，致使ＳＡ１３－１４接通,红灯ＨＲ接至具有正极的闪光电源,并经跳闸回路的ＫＣＦ，ＱＦ，ＹＦ同控制电源的负极接通,红灯闪光,提醒操作人员核对操作对象.再将ＳＡ进一步逆时针转45度至跳闸位置,触点ＳＡ６－７导通,因断路器仍在合闸位置,故此时跳闸回路的常开触点ＱＦ仍在合位．这样的跳闸回路通，跳闸线圈YT通过较大的电流,致使YF动作断路器跳闸,断路器的两个辅助触点状态发生了变化,跳闸回路的QF闭合,与此同时,ＳＡ自动弹回”跳闸后”水平位置,SA11-10接通,这样,绿灯HG发平光,
自动跳闸:如果线路或其他一次设备出现故障时,继电保护装置就会动作,从而引起保护出口继电器动作,其常开触点KCO闭合。由于触点KCO与SA6-7并联,所以接下来的断路器跳闸过程与手动跳闸过程类似,只是断路器跳闸后,控制开关仍停留在”合闸后”位置,与断路器跳闸位置不对应,使得绿灯HG经M100(+)---SA9-10---HG---常闭触点QF---KM与控制电源的负极接通,绿灯发闪光,告知运行人员已发生跳闸,将ＳＡ逆时针转动,最后停至”跳闸后”位
置.
自动跳闸表明事故发生,除闪光外,控制回路和信号回路还应发出音响.断路器跳闸后,事故音响回路的常闭触点QF闭合,控制开关仍处于”合闸后”位置,SA1-3和SA19-17均处于接通状态,是事故音响信号小母线M708与信号回路电源负极（-700）接通，从而可启动事故信号装置发出音响。
防止跳跃的措施是：一：35KV以上的断路器，应采用电气防跳。二：较为简单的机械防跳，即操作机构本身就具有防跳性能。
21、发电厂中有哪些信号装置？各有什么作用？
答：发电机的设备装置主要有：
（1）事故信号。如断路器发生事故跳闸时，立即用蜂鸣器发出较强的音响，通知运行人员进行处理。同时，断路器的位置指示灯发出闪光。
（2）预告信号。当运行设备出现危及安全运行的异常情况时，例如：发电机过负荷，变压器过负荷，二次回路断线等，便发出另一种有别于事故信号的音响—铃响。此外，标有故障内容的光字牌也变亮。
（3）位置信号。包括短路位置信号和隔离开关位置信号，前者使用灯光来表示集合、跳闸位置；而后者则是一种位置指示灯来表示其位置状况。
（4）其他信号。如指挥信号、联系信号和全厂信号等。这些信号是全厂公用的，可根据实际的需求装设。
22、开关电器中电弧产生与熄灭过程与哪些因素有关？
答：电弧是导电的，电弧之所以能形成导电通道，是因为电弧弧柱中出现了大量自由电子的缘故。
23、试述最小安全净距的定义及其分类。
答：最小安全净距是指在这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内、外过电压时，都不致使空气气隙被击穿，对于敞露在空气中的屋内、外配电装置中有关部分之间的最小安全净距分为A、B、C、D、E五类。
24、试述配电装置的类型及其特点。
答：配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置：按其组装方式，又可分为装配式和成套式。
屋内配电装置的特点：1）由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；2）维修、巡视和操作在室内进行，可减少维护工作量，不受气候影响；3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可以减少维护工作量；房屋建设投资较大，建设周期长，但可采用价格较低的户内型设备。
屋外配电装置的特点：1）土建工作量和费用较小，建设周期短；2）与屋内配电装置相比，扩建比较方便；3）相邻设备之间距离较大，便于带电作业；4）与屋内配电装置相比，占地面积大；5）受外界环境影响，设备运行条件较差，需加强绝缘；6）不良气候对设备维修和操作有影响。
成套配电装置的特点：1）电气设备布置在封闭或半封闭的金属中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；2）所有设备已在工厂组装成一体；3）运行可靠性高，维护方便；4）耗用钢材较多，造价较高。
25、何谓配电装置的配置图、平面图和断面图？
答：电气工程中常用配电装置配置图、平面图和断面图来描述配电装置的结构、设备布置和安装情况。
配置图是一种示意图，用来表示进线、出线、断路器、互感器、避雷器等合理分配与各层、歌间隔中的情况，并表示出导线和电气设备在各个间隔的轮廓，但不要求按比例尺寸绘出。
通过配置图可以了解的分析配电装置方案，统计所用的主要电气设备。
平面图是按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的平面布置轮廓，平面上的间隔只是为了确定间隔数及排列，故可不表示所装电气设备。
断面是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置、安装和相互连接的结构图。断面也应按比例绘制。
26、如何区别屋外中型、高型和半高型配电装置？它们的特点和应用范围是什么？
答：根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型配电装置，高型配电装置和半高型配电装置。
1） 中型配电装置。中型配电装置是将所有电器设备都安装在同一水平面内，并装在一定高度基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动；母线所在的水平面稍高于电气设备所在的水平面，母线和电气设备不能上、下重叠布置。中型配电装置布置比较清晰，不易误操作，运行可靠、施工和维护方便，造价较省，并有多年的运行经验，其缺点是占地面积大。
2） 高兴配电装置。高型配电装置是将一组母线几个隔离开关与另一组母线上几个隔离开关上下重叠布置的配电装置，可以节省占地面积百分之五十左右，但耗用钢材较多，造价较高，操作维护条件差。
3） 半高型配置。半高型配置是将母线至于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置，其占地面积比普通中型减少30%。半高型配电装置介于高型和中型之间，具有两者优点。除母线隔离开关外，其余部分与中型布置基本相同，其维护仍较方便。
4） 由于高型和半高型配电装置可大量节省占地面积，因而在电力系统中得到广泛应用。
27、气体全封闭组合电器由哪些元件组成？与其他类型配电装置相比，有何特点？
答：它由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出现套管等元件，按电气主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳内充一定压力SP6气体，作为绝缘和灭弧介质。它的特点是占地面积小，占用空间小，运行可靠性高，维护工作量小，检修周期长，不受外界环境条件的影响，无静电感应和电晕干扰，噪声水平低，抗震性能好，适应性强。
