十二章厂用电.docx
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十二章厂用电.docx
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十二章厂用电
1)熟悉厂(所)用电负荷的分类、电压选择;
2)掌握厂(所)用电接线要求、备用方式和负荷配置原则;
3)掌握厂(所)用电系统的计算和设备选择;
4)熟悉厂(所)用电设备布置设计的一般要求;
5)了解保安电源系统的设计;
6)了解厂(所)用电系统的测量、保护、控制和自动装置;
7)掌握UPS的选择。
本章在整个考试中分值大概占25分,其中专业知识占15分左右,案例占10分左右。
考点集中,考试题目有一定难度。
答题依据主要有《电力工程电气设计手册电气一次部分》第三章、《水力发电厂厂用电设计规程》(DL/T5164—2002)、《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)以及《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)。
重点考查厂(所)接线型式、设备选择、配电装置、短路电流计算、继电保护灵敏度计算等方面的内容,近年来加大了对水力发电厂厂用电设计的考查。
1.单项选择题
(1)在水电厂动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)低压厂用电回路设计中塑壳断路器的功能是( )。
(2012)
(A)隔离电器
(B)保护电器
(C)操作电器
(D)保护和操作电器
(2)有一台300MW机组的无励磁调压低压厂用变压器,容量为1250kVA,变压器电抗Ud=10%,有一台200kW的0.38kV电动机正常起动,此时0.38kV母线已带负荷0.65(标幺值),请计算母线电压是下列哪个值?
(设Kq=6,ηd=0.95,cosφd=0.8)(2012)
(A)83%
(B)86%
(C)87%
(D)91%
(3)发电厂中的机组继电室内屏柜带有后开门,背对背布置时,屏背面至屏背面的最小屏间距离为下列哪项值?
(2012)
(A)800mm
(B)1000mm
(C)1200mm
(D)1400mm
(4)变电所中,220~380V所用配电屏室内,跨越屏前的裸导体对地高度及屏后通道内裸导体对地高度分别不得低于( )。
((2011)
(A)2300mm、1900mm
(B)2300mm、2200mm
(C)2500mm、2200mm
(D)2500mm、2300mm
(5)变电所中,当用21kVA、220V单相国产交流电焊机作检修电源时,检修电源回路的工作电流为( )。
((2011)
(A)153A
(B)77A
(C)15.32A
(D)7.7A
(6)发电厂中,下列哪种类型的高压电动机应装设低电压保护?
(2011)
(A)自起动困难,需要防止自起动时间过长的电动机需装设低电压保护
(B)当单相接地电流小于10A,需装设接地故障检测装置时,电动机要装设低电压保护
(C)当电流速断保护灵敏度不够时,电动机需装设低电压保护
(D)对I类电动机,为保证人身和设备安全,在电源电压长时间消失后须自动切除时,电动机需装设低电压保护
(7)发电厂主厂房内,动力控制中心和电动机控制中心采用互为备用供电方式时,应符合下列哪一规定?
(2011)
(A)对接有I类负荷的电动机控制中心的双电源应自动切换
(B)两台低压厂用变压器互为备用时,宜采用自动切换
(C)成对的电动机控制中心,应由对应的动力中心双电源供电
(D)75kW及以下的电动机宜由动力中心供电
(8)某发电厂中,有一台50/25-25MVA的无励磁调压高压厂用变压器,低压侧电压为6kV,变压器半穿越电抗Ud=16.5%,接有一台6500kW的6kV电动机。
电动机起动前6kV母线已带负荷0.7(标幺值。
请计算电动机正常起动时6kV母线电压应为下列哪项数值?
(标幺值)(设Kq=6,ηd=0.95,cosφd=0.8)(2011)
(A)0.79
(B)0.82
(C)0.84
(D)0.85
参考答案:
(1)答案:
[D]
依据:
《水力发电厂厂用电设计规程》(DL/T5164—2002)第9.4.1条:
“在重要的电动机的供电回路中,宜装设有隔离电器(用于隔离电源)、保护电器(用于分段短路电流)及操作电器(用于正常接通和开断回路),也可采用保护和操作合一的电器。
其中隔离电器可采用隔离开关、插头等,保护电器可采用熔断器、断路器等。
操作电器可采用接触器、磁力启动器、组合电器、断路器等。
”断路器具有过载保护、过电流保护、欠电压保护等功能,因而属于保护电器,同时具有操作功能,因此也属于操作电器。
(2)
答案:
[C]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)附录H,对变压器有
(3)
答案:
[A]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)表8.1.8。
分析:
本题并未指明是维护和操作通道,配电屏的种类也没有指明,故按最小距离给出答案。
(4)
答案:
[D]
依据:
《220kv~500KV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)第7.3.5条。
(5)
答案:
[B]
依据:
根据(220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)附录E的E6条及式(E7)有
(6)
答案:
[D]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)第9.6.1条第6款。
(7)
答案:
[A]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)第4.7.5条。
(8)
答案:
[C]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)式(J1)。
2.多项选择题
(1)选择和校验高压熔断器串真空接触器时,下列规定哪些是正确的?
(2012)
(A)高压限流熔断器不宜并联使用,也不宜降压使用
(B)高压熔断器的额定开断电流,应大于回路中最大预期短路电流冲击值
(C)在变压器架空线路组回路中,不应采用高压熔断器串真空接触器作为保护和操作设备
(D)真空接触器应能承受和关合限流熔断器的切断电流
(2)某变电所的所用配电屏成排布置,成排长度为下列哪几种时,屏后通道需设两个出口?
(2012)
(A)5m
(B)6m
(C)8m
(D)10m
(3)在选择厂用电系统中性点接地方式时,下列哪些规定是正确的?
(2012)
(A)
方式
(B)当高压厂用电系统接地电容电流小于或等于7A时,可采用不接地方式
(C)当高压厂用电系统接地电容电流大于7A时,宜采用低电阻接地方式
(D)低压厂用电系统不应采用三相三线制,中性点经高阻接地方式
(4)变电所中,所用电低压系统接线方式,下列哪些原则是错误的?
(2011)
(A)采用380V、三相四线制接线,系统中性点可通过电阻接地
(B)采用380/220V、三相四线制接线,系统中性点直接接地
(C)采用380V、三相制接线
(D)采用380/220V、三相四线制接线,系统中性点经避雷器接地
(5)发电厂中,高压厂用电系统短路电流计算时,考虑以下哪几项条件?
(2011)
(A)应按可能发生最大短路电流的正常接线方式
(B)应考虑在切换过程中短时并列的运行方式
(C)应计及电动机的反馈电流
(D)应考虑高压厂用变压器短路阻抗在制造上的负误差
(6)发电厂高压电动机的控制接线应满足下列哪些要求?
(2011)
(A)能监视电源和跳闸回路的完好性,以及备用设备自动合闸回路的完好性
(B)能指示断路器的位置状态,其断路器的跳、合闸线圈可用并联电阻来满足跳、合闸指示灯亮度的要求
(C)应具有防止断路器跳跃的电气闭锁装置
(D)断路器的合闸或跳闸动作完成后,命令脉冲能自动消除
参考答案:
(1)
答案:
[A、D]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)第7.2.3条。
分析:
其中B答案应该改为应大于回路中最大预期短路电流周期分量有效值。
C答案应该改为不宜采用高压熔断器串真空接触器作为保护和操作设备。
(2)
答案:
[C、D]
依据:
《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)第7.3.4条:
成排布置的所用配电屏,其长度超过6m时,屏后的通道应设两个出口,并宜布置在通道的两端,当两个出口之间的距离超过15m时,尚应增加出口。
(3)
答案:
[A、B、C]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)第4.2.1条。
分析:
根据第4.2.2条,主厂房内的低压厂用电系统宜采用三相三线制,中性点经高电阻接地的方式。
故D答案错误。
(4)
答案:
[A、C、D]
依据:
《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5153—2002)第4.2.1条:
所用电低压系统应采用三相四线制,系统的中性点直接接地,系统额定电压380/220V。
(5)
答案:
[A、C、D]
依据:
《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)第7.1.1条:
计算短路电流时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,不考虑仅在切换过程中短时并列的运行方式,故A答案正确,B答案错误;根据第7.1.2条:
高压厂用电系统的短路电流计算应计及电动机反馈电流,并考虑高压厂用变压器短路阻抗在制造上的负误差,故C、D答案正确。
(6)
答案:
[A、C、D]
依据:
根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)第10.1.3条可知,高压电动机的控制接线应满足下列要求:
1)能监视电源和跳闸回路的完好性,以及备用设备自动重合闸回路的完好性,故A答案正确。
2)能指示断路器(或操作设备)的位置状态,备用设备自动重合闸或事故跳闸时应有明显的信号,断路器的跳、合闸线圈和合闸接触器的线圈不允许用并联电阻来满足跳、合闸指示灯亮度的要求,故B答案错误。
3)具有防止断路器跳跃的电气闭锁装置,故C答案正确。
4)断路器的合闸或跳闸动作完成后,命令脉冲能自动消除,故D答案正确。
3.案例题
题1:
某新建2×300MW燃煤发电厂,高压厂用电系统标称电压为6kV,其中性点为高电阻接地。
每台机组设两台高压厂用无励磁调压双卷变压器,容量为35MVA,阻抗值为10.5%,6.3kV单母线接线,设A段、B段。
6kV电统电缆选为ZRYJV226/6kV三芯电缆(见表12-1和表12-2)。
注:
1.表中导体尺寸中h为宽度,b为厚度。
2.表中当导体为四条时,平放、竖放第2、3条间距皆为50mm。
3.相同截面的铜导体载流量为表中铝导体载流量的1.27倍。
清根据上述条件计算下列各题(保留两位小数)。
(2012)
(1)当A段母线上容量为3200kW的给水泵电动机起动时,其母线已带负荷为19141kVA,求该电动机起动时的母线电压百分数为下列哪项值?
(已知该电动机起动电流倍数为6、额定效率为0.963、功率因数为0.9)
(A)88%
(B)92%
(C)93%
(D)97%
(2)已知:
厂用高压变压器高压侧系统阻抗为无穷大,接在B段的电动机负荷为21000kV.A,电动机平均反馈电流倍数取6,ηcostφD取0.8,求B段的短路电流最接近下列哪项值?
(A)15.15kA
(B)33.93kA
(C)45.68kA
(D)149.09kA
(3)请在下列选项中选择最经济合理的6.3kV段母线导体组合,并说明理由。
(A)100×10矩形铜导体二条平放
(B)100×8矩形铝导体三条竖放
(C)100×6.3矩形铜导体三条平放
(D)100×10矩形铝导体三条竖放
题2:
某大型燃煤厂,采用发电机变压器组单元接线,以220kV电压接入系统,高压厂用工作变压器支接于主变低压侧,高压起动备用变压器经220kV电缆从本厂220kV配电装置引接,其两侧额定电压比为226/6.3kV,接线组别为YNyn0,额定容量为40MVA,阻抗电压为14%,高压厂用电系统电压为6kV,设6kV工作段和公用段,6kv公用段电源从工作段引接,请解答下列问题:
(2012)
(1)已知6kV工作段设备短路水平为50kA,6kV公用设备短路水平为40kV,且无电动机反馈电流,若在工作段至公用段馈线上采用额定电流为2000A的串联电抗器限流,请计算并选择下列哪项电抗器的电抗百分值最接近所需值?
(不考虑电压波动)
(A)5%
(B)4%
(C)3%
(D)1.O5%
(2)已知电气原则接线如图12-1所示(220kV出线未表示),当机组正常运行时,CB1、CB2、CB3都在合闸状态,CB4在分闸状态,请分析并说明该状态下,下列哪项表述正确?
(A)变压器接线组别选择正确,CB4两端电压相位一致,可采用并联切换。
(B)变压器接线组别选择正确,CB4两端电压相位有偏差,可采用并联切换。
(C)变压器接线组别选择错误,CB4两端电压相位一致,不可采用并联切换。
(D)变压器接线组别选择错误,CB4两端电压相位有偏差,不可采用并联切换。
题3:
某220kV变电所有两台10/0.4kV所用变,单母分段接线,容量630kVA,计算负荷560kVA。
现计划扩建:
综合楼空调器(仅夏天用)所有相加额定容量为80kW,照明负荷为40kW,深井水泵为22kW(功率因数为0.85),冬天取暖用电炉一台,接在2#主变的母线上,容量150kW。
(2009)
(1)新增用电计算负荷为( ),写出计算过程。
(A)288.7kVA
(B)208.7kVA
(C)292kVA
(D)212kVA
(2)若新增用电计算负荷为200kVA,则所用变压器的额定容量为( )。
写出计算过程。
(A)1#主变630kVA2#主变800kVA
(B)1#主变630kVA2#主变1000kVA
(C)1#主变800kVA2#主变800kVA
(D)1#主变1000kVA2#主变1000kVA
(3)深井泵进线隔离开关,馈出低压断路器,其中一路给泵供电,已知泵电动机起动电流为额定电流的5倍,最小短路电流为1000A,最大短路电流为1500A,断路器动作时间为0.01s,可靠系数取最小值。
(A)脱扣器整定电流265A,灵敏度3.77
(B)脱扣器整定电流334A,灵敏度2.99
(C)脱扣器整定电流265A,灵敏度5.7
(D)脱扣器整定电流334A,灵敏度4.5
(4)上述,进线侧断路器侧过电流脱扣器延时为( )。
(A)0.1s
(B)0.2s
(C)0.3s
(D)0.4s
(5)如设专用备用变压器,则电源自投方式为( )。
(A)当自投起动条件满足时,自投装置立即动作
(B)当工作电源恢复时,切换回路须人工复归
(C)手动断开工作电源时,应起动自动投入装置
(D)自动投入装置动作时,发事故信号
题4:
发电厂有1600kVA两台互为备用的干式厂用变,Dynll,6.3/0.4kV,Ud=6%,中性点直接接地。
(2009)
(1)需要装的保护配置为( )。
(A)纵联差动,过电流,瓦斯,单相接地
(B)纵联差动,过电流,温度,单相接地短路
(C)电流速断,过电流,瓦斯,单相接地
(D)电流速断,过电流,温度,单相接地短路
(2)最少需要的电流互感器和灵敏度为( )。
(A)三相大于等于2.0
(B)三相大于等于1.5
(C)两相大于等于2.0
(D)两相大于等于1.25
(3)由低压母线引出到电动机,功率为75kW,电流为145A,起动电流为7倍额定电流,装电磁型电流继电器,最小三相短路电流为6000A,则整定值为( )。
(A)522.5A3.94
(B)1522.5A3.41
(C)1928.5A3.1l
(D)1928.5A2.96
(4)假设电动机内及引出线单相接地相间短路整定电流为1530A,电缆长130m,相间短路保护灵敏系数为( )。
(A)1.5,不需要另加单相接地保护
(B)1.5,需要另加单相接地保护
(C)1.2,不需要另加单相接地保护
(D)1.2,需要另加单相接地保护
题5:
某发电厂起动备用变压器从本厂110kV配电装置引线,变压器型号为SF9-16000/110,三相双绕组无励磁调压变压器115/6.3kV,阻抗电压Ud=8%,接线组别为YNdll,高压侧中性点固定接地。
(2008)
(1)请说明下列几种保护哪一项是本高压起动备用变压器不需要的?
(A)纵联差动保护
(B)瓦斯保护
(C)零序电流保护
(D)零序电压保护
(2)若高低压侧CT电流比分别为300/5A、2000/5A,计算当采用电磁式差动继电器接线时,高、低压侧CT二次回路额定电流接近下列哪组数值?
(高、低压一次额定电流分别为80A和466A)
(A)2.31A3.67A
(B)1.33A3.67A
(C)2.31A2.02A
(D)1.33A2.02A
(3)假定变压器高低压侧CT二次回路的额定电流分别为2.5A和3.0A,计算差动保护要躲过CT二次回路断线时的最大负荷电流最接近下列哪项值?
(A)3.0A
(B)3.25A
(C)3.9A
(D)2.5A
(4)已知用于后备保护110kV的CT二次负载能力为10VA,保护装置的第一整定值(差动保护)动作电流为4A,此时保护装置的二次负载为8VA,若忽略接触电阻,计算连接导线的最大电阻应为下列何值?
(A)0.125Ω
(B)0.O42Ω
(C)0.072Ω
(D)0.063Ω
(5)假定该变压器单元在机炉集中控制室控制,说明控制屏应配置下列哪项所列表计。
(假定电气不进DCS,也无监控系统)
(A)电流表、有功功率表、有功电能表
(B)电流表、电压表、有功功率表
(C)电压表、有功功率表、无功功率表
(D)电压表、有功功率表、有功电能表
参考答案:
题1:
(1)
答案:
[B]
解答过程:
根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)附录J有关公式计算如下:
1)厂用母线空载电压标幺值为
Uo=1.05
2)自起动前厂用电源已带的负荷标幺值为
3)自起动容量为
4)变压器电抗标幺值为
5)电动机正常起动时母线电压为
按四舍五入的原则选B为正确答案。
(2)
答案:
[A]
解答过程:
根据根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153—2002)附录M有关计算公式计算如下:
1)厂用电源短路周期分量的起始有效值为
2)电动机反馈电流周期分量的起始有效值为
3)短路电流周期分量起始有效值为
(3)
答案:
[B]
解答过程:
1)先计算6.3kV段母线的持续工作电流:
宜选择铝母线。
2)考虑海拔和温度校正,查《导体和电器选择设计技术规定》(DL/T5222—2005)表D.11得不同海拔及环境温度下的综合校正系数为0.67。
3)若选100×8矩形铝导体三条竖放,允许载流量为
3311×0.67A=2218.4A
满足要求;若选择100×10矩形铝导体三条竖放,允许载流量为
3578×0.67A=2397.26A
也满足要求。
4)从经济性考虑,B选项为最佳选择。
题2:
(1)
答案:
[D]
解答过程:
根据《电力工程电气设计手册电气一次部分》式(6-14)可得:
分析:
电抗器电抗百分数的选择经常出题。
(2)
答案:
[B]
解答过程:
根据《电力变压器选用导则》(GB/T17468—2008)第6.1条:
并联运行的条件为钟时序数要严格相等。
本题中主变为YNdll接线,高压厂变为Dyn1,起备变为YNynO,高厂变和起备变在6kV侧时钟时序数相同,故可并联切换。
题3:
答案:
[A]
解答过程:
根据《220kv~500kv变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)第5.1.2条知,负荷计算采用换算系数法,所用变压器的容量按下式选择:
S≥K1×P1+P2+P3
=[0.85×22+(80+150)+40]kVA=288.7kVA
分析:
根据《220kv~500kv变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)附录B,深井水泵属于动力负荷,空调器和取暖用电炉属于电热负荷,应该仔细阅读附录B的这个算例。
(2)
答案:
[C]
解答过程:
1)由题目和上题的计算结果可知,原有计算负荷560kVA,新增负荷为200kVA,故总的计算负荷=[560+200]kVA=760kVA。
2)由《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)第4.1.1条:
220kV变电所宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同,可互为备用,分列运行的所用工作变压器,每台工作变压器按全所计算负荷选择。
可知每台工作变压器按全所计算负荷选择,故选用两台800kVA的所用变。
分析:
凡是变电所所用电的题,如果变电所是200kV及以上电压等级,要首先考虑规程《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)。
(3)
答案:
[B]
解答过程:
由本题题目可知,断路器动作时间0.01s,可靠系数取最小值,根据《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)附录F表F2,取可靠系数为1.7,可得断路器过电流脱扣器整定电流为
根据附录F笫F2条知,过电流脱扣器的灵敏度按下式进行校验:
Id/Iz=1000/334.27=2.99≥1.5
灵敏度符合要求。
(4)
答案:
[B]
解答过程:
根据《220kV~500kV变电所所用电设计技术规程》(DL/T5155—2002)附录G第G2条可知,断路器过电流脱扣器级差可取O.15~0.2s,即负荷断路器为瞬动,馈电干线断路器取短延时0.15~0.2s,总电源断路器延时为0.3~0.4s。
本题中深井泵进线隔离开关属于馈电干线断路器,其延时取0.15~0.2s,故本题
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- 十二 用电
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