发电厂电气部分第三章习题解答

发电厂电气部分第三章习题解答第三章导体的发热和电动力3-1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各有何特点？答：电流将产生损耗，这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。发热对电气设备的影响：使绝缘材料性能降低；使金属材料的机械强度下降；使导体接触电阻增加。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。这些热量在适时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。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。长期发热是由正常工作电流产生的；短时发热是由故障时的短路电流产生的。3-2为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？答：导体连接部分和导体本身都存在电阻(产生功率损耗)；周围金属部分产生磁场,形成涡流和磁滞损耗；绝缘材料在电场作用下产生损耗，如：δtg值的测量载流导体的发热：长期发热：指正常工作电流引起的发热短时发热：指短路电流引起的发热一发热对绝缘的影响绝缘材料在温度和电场的作用下逐渐变化，变化的速度于使用的温度有关；二发热对导体接触部分的影响温度过高→表面氧化→电阻增大↑→↑→RI2恶性循环三发热对机械强度的影响温度达到某一值→退火→机械强度↓→设备变形如：3-3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。为了载流量，宜采用电阻率小的材料，如铝和铝合金等；导体的形状，在同样截面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形和槽形的表面积则较大。导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。3-4为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？答：载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。当满足这个条件时，则认为导体在短路时，是具有热稳定性的。计算方法如下：1）有已知的导体初始温度θw；从相应的导体材料的曲线上查出Aw；2）将Aw和Qk值代入式：1/S2Qk=Ah-Aw求出Ah；3）由Ah再从曲线上查得θh值。3-5等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？答：等值时间法由于计算简单，并有一定精度，目前仍得到广泛应用。但是曲线所示是根据容量为500MW以下的发电机，按短路电流周期分量衰减曲线的平均值制作的，用于更大容量的发电机，势必产生误差。这时，最好采用其它方法。3-6用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？答：用实用计算法中的电流是短路稳态电流，而等值时间法计算的电流是次暂态电流。3-7电动力对导体和电气设备的运行有何影响？答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因而不易为人们所察觉。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值，当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。3-8三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。答：三相平等导体发生三相短路时最大电动力出现在中间相B相上，因为三相短路时，B相冲击电流最大。3-9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的比值，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上乘以动态应力系统数β，以求得实际动态过程中的动态应力的最大值。3-10大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？答：大电流母线采用分相封闭母线是由于：1）运行可靠性高，因母线置于外壳内，能防止相间短路，且外壳多点接地，可保障人体接人体接触时的安全。2）短路时母线相间电动力大大降低，由于外壳涡流的屏蔽作用，使壳内的磁场减弱，对减小短路时的电动力有明显的效果；3）壳外磁场也因外壳电流的屏蔽作用而减弱，可较好改善母线附近的钢构发热；4）安装的维护工作量小。3-11怎样才能减少大电流母线附近钢构的发热？答：减小大电流母线附近的钢构发热的措施：1）加大钢构和导体间的距离，使布磁场强度减弱，因而可降低涡流和磁滞损耗；2）断开钢构回路，并加装绝缘垫，消除环流；3）采用电磁屏蔽；4）采用分相封闭母线。3-12设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax=6791A，最大负荷利用小时数Tmax=5200h，三相导体水平布置，相间距离a=0.70m，发电机出线上短路时间tk=0.2s，短路电流I''=36.0kA，Itk/2=28.0kA，Itk=24.0kA，周围环境温度+35℃。试选择发电机引出导线。