发电厂电气部分计算题答案解读

1、发电厂电气部分计算题答案例31屋内配电装置中装100minx$nim的矩形导体- 导体正常运行温度为刑U,周围空气温度为25 r ,计算 导体的载流量°解求交流电阻R = 1,05x0.0422x10 3 = 0.0443x 102求对流散热量a =at(0w -仇迟=5.685(70-25)x016 = 55.26(1/m)13求辐射散热鼠Qf(2714 iw-100 丿= 69.65(W/m)）导体的载流量=1679(A)39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Tmax= 5200h,三相导体水平布置， 相间距离a = 07m

2、,发电机出线上短路时间tk= 02s,短路电流I'='6.0kA, Itk/2 = 280kA, h = 24.0kA，周围环境温度 +35C, 铝导体弹性模量E = 7X 1010Pa,母线频率系数Nf = 3.56。要求选 择发电机引出导体。学过第六章后的做题过程:解：（1）按长期发热允许电流选择截面Sj =gmaxJ二5800 =8947(mm2)0.76发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mm x 90mm x 12mm 标准槽形母线， S= 8080mm2, Kf = 1.237, Wy= 465x 10-6m3, J = 294x 10_8m4

3、, 1丫25°= 8800A。求得温度修正系数K = 0.88,则 lal35°= 088X 8800= 7744 (A)> 6800A在35C时，导体长期工作温度:；=61.9 9I _:* wF (兀-v)1 max R片卜5C=j咛|1 max1 al ,35 C(2)校验热稳定由于tk = 02s,求得热效应Qk= Qp + QnpQp 十(1 2 101： 2 I：) =161.867(kA)2 SQnp 二Tl 2 =0.2 362 =259.2(kA)2 S正常运行时导体温度为61.92°，查表得C = 91, 则满足短路时发热的最小导体截面为

4、SminQKf _ 421.067 106 1.237C 91二 250.795(mm2) 8080(mm2)k满足热稳定要求(3)共振校验一 选择绝缘子跨距母线共振校验 m = S-m = 4040X 10_6x 2700= 10.9 (kg/m)设共振频率fi = 200Hz,导体不发生共振时的最大绝缘子跨距:所以为使导体自振频率大于 200Hz，绝缘子最大跨距不允许超过1.56m，取为1.5m。(4)动稳定校验一 选择衬垫跨距取发电机出口短路时，冲击系数K = 1.9则 ish =19、.2l''=96.732kA,单位长度上相间电动力：fph =1.735*10几i；h

5、*丄=2319.2(N/m)a2 2相间应力为-ph 卫- 2319.2 1.5=11.2219 106 (Pa)10W1046.5勺0双槽形导体间作用力:821o21fb =5*10 *i2h*5*10 *96732 2*2339.27( N / m)h0.2条间允许应力“馬一iPhPh条间衬垫的最大允许跨距:Lbmax12(aa<ip12汉 46.5汉 10» (70 11.2219 1°6 3 744(m)2339.27般每隔衬03-05m设一衬垫，故衬垫跨距 Lb可取0.5m设发电机容量为10万kW,发电机回路最大持续工作电流lmax= 6791A,最 大负荷

6、利用小时Tmax= 5200h,三相导体水平布置，相间距离 a= 0.7m,发 电机出线上短路时间 tk = 0.2s,短路电流l'=36.0kA, Itk/2 = 28.0kA, Itk= 24.0kA，周围环境温度+35E，铝导体弹性模量E = 7X1010Pa,母线频率系 数Nf = 3.56。要求选择发电机引出导体。下面学过第三章内容后：选截面+热稳校验，不全面，学过第六章后选择发 电机引出导体的详细过程详见后面。解：（1）按长期发热允许电流选择导体截面 S,并求长期发热温度 九附表1和附表2给出的导体载流量，是按最高允许温度 70C、基准环境温度25°C计算的，由于

7、打,25十=：wF（；_0），故导体在35c时的载流量为Ial,35CFq)吓九 tax|/67917717lal,25C -ImaXK 二碍/K日 0.88查附表1和附表2知，发电机出口母线电流较大，矩形母线不能满足要求，选用 2 条 200mmx 90mmX 12mm 标准槽形母线，S= 8080mm2, lai,25c=8800A。则 lai,35c = KX lai,25c = 0.88X 8800= 7744 (A) 在35 E时，1 maxfFUw JI al ,35 C =I maxI al ,35 C2max2I al,35 C二 35 (70 - 35)6791 27744=

8、 61.9 C（2）校验热稳定（实用计算法）由于tk= 0.2S,求得热效应 Qk= Qp+QnpQp 二丄（I 2 10lt：2 It2）"61.867（kA）2 SQnp =TI 2 =0.2 362 =259.2(kA)2 S由于正常运行时导体温度为61.9oC，查图3-13得Aw : 0.46 1016J；门 m4，故6 16卡 421.067 100.46 10(8080 10 )= 0.525 1016 J,m4查图3-13得，71 C : 200 C满足热稳定要求学过第六章后的做题过程： 解：（1）按长期发热允许电流选择截面SjI g max58000.762= 894

9、7( mm2)发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mm x 90mmx 12mm 标准槽形母线， S= 8080mm2, Kf = 1.237, Wy = 46.5X 10-6m3, J = 294X108m4, Iy25°= 8800A。求得温度修正系数 K = 0.88,J则 Ial35° = 0.88X 8800= 7744 (A)> 6800A(2)校验热稳定tk= 0.2s，求得热效应 Qk= Qp+Qnp= 295.07X 106 (A2s)算常上面时导体温度为61-92°,查表得C=91,(导体正常运行时温度计则满足短路时

10、发热的最小导体截面为SminQkKf.295.07* 106 * 1.237-912 2二20995(mm ) ：8080(mm )满足热稳定要求。(3) 共振校验一 选择绝缘子跨距母线共振校验 m = S 唁=4040X 10_6 X 2700= 10.9 (kg/m)设共振频率f1 = 200Hz,导体不发生共振时的最大绝缘子跨距：Lmax= 1.56(m)所以为使导体自振频率大于200Hz,绝缘子最大跨距不允许超过1.56m, 取为1.5m。(4) 动稳定校验取发电机出口短路时，冲击系数K = 1.9相间应力为PhL2ph 10W2319.2 1.5210 46.5 106= 11.22

11、19 10(Pa)则 ish =19 2l ''=96.732kA,单位长度上相间电动力：1fph =1.735*10 7*ifh*- 2319.2( N /m)a双槽形导体间作用力:fb =5*10 出* ifh*1 =5*10 *96732 2*2339.27( N / m)h0.2夂间允许应力fbLb .12W r - jh条间允许应力 = 12WP C 一二Ph = Lb sf条间衬垫的最大允许跨距：Lbmax= 3.744(m)12 46.5即0丁70-11.2219 1062339.27般每隔衬0.3-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距Lb可取0.5m4-10220kV双

12、母或双母带旁母；110kV采用双母带旁母4 111）原始资料分析和主接线方案的拟定地方热电厂（小型地区性电厂，小于200MW ,单机容量6 50MW ）具有较多的发电机电压出线，在地方负荷较低时，应能将多余电能送入系统，而地方负荷较大时，能送系统倒送电能。发电机出口电压等级 6.3kV 地方负荷容量不大，最大负荷 30MW， 最小负荷20MW，采用2台25MW发电机的直馈线供电为宜。根据地方热 电厂的特点，发电机电压接线采用有母线的接线方式。鉴于6.3kV出线回路多，且两台发电机单机容量在25MW,宜采用双母分段接线，并在分段母线间及电缆馈线上安装电抗器以限制短路电流。因机组数目较多，在满足地

13、方负荷的前提下，50MW容量机组采用单元接线直接将把电能送入110kV电力系统。（或扩大单元接线）110kV出线4回，采用双母线带旁母，并采用专用旁母断路器（或双 母线，单母带旁母一一可靠性和经济性综合考虑）。s QPAJ9.-AAt2)变压器台数和容量的选择(a)两电压等级之间的变压器因为要确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，接于发电机电压母线上的主变压器不应少于2台，故两电压等级之间采用两台主变。正常时，应能将剩余功率送往系统(2 25 (1 -0.1)-20)/2 =：12.5MW当一台发电机故障时，从系统倒送功率满足最大负荷：(30 -25 (1 -0.1)/2 =3.75MW当一台变

14、压器因故退出，应能送出剩余功率的70%以上：(2 25 (1 -0.1)-20) 0.717.5MW所以变压器容量应大于 17.5MW，可选SF7-25000/110b )单元接线的两台变压器1.1 50 (1 -0.1)=49.5MW 所以选 SF7-75000/1105-10已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA，5=6kV ,5% =8，要求同时自启动的电动机容量为 11400kW，电动机启动电流倍数 Ky=5，cos N =0.8, n =0-9。试校验该备用变压器容量能否满足自启动要求【参考答案】任选一种1 )电压校验：取基准容量Sj=Seh=12500kVA ，基准电

15、压U j 二Up =6kV高压自启动电动机的启动容量标么值：S*Kh PhN COS 'n Seh5 114000.9 0.8 12500-6.33高压厂用母线电压，（只需做一种假设）假设采用无激磁电压调压变压器，U*,1 S*hX*t!1.051 6.33 1.1 0.087680.68 ： 0.7，该组电动该咼压厂用母线为失压或空载自启动， 机不能顺利自启动。假设采用有载调压变压器U*o =1.1 ,U*1丛*20.71 0.7，该组电动机能顺利自1 +Sh X*t11+6.33汇1.1江0.08启动。注意：该电厂为高温高压电厂，另外通过备用变压器取电，所以U*o -12）按容量校

16、验：假设采用有载调压变压器U*。=1.1 ,U*0 U*1 COS Stg 0.9 0.8 12500 =11688 11400U*1x*tKav0.7 1.1 0.08 5该组电动机可以顺利自启动假设米用无激磁电压调压变压器，U*o -Ur1.05-0.7Pm丄 cos St0.9 0.8 12500 =10227 ： 11400-U*1x*tKav0.7 1.1 0.08 5该组电动机不能顺利自启动。第六章6-7选择某10kV配电装置的出线断路器及出线电抗器。设系统容量为150MVA，归算至10kV母线上的电源短路总电抗X*r=0.14 （基准容量Sd=100MVA），出线最大负荷为 56

17、0A,出线 保护动作时间tpr =1S。解：£ T00MVA，Ud =10.5kV， Id =5.5kA由于 Uns =10.5 kV, I max = 560A，因此选择 SN10 10/630 断路器。总阻抗X* L归算至系统的计算阻抗为：X*= 0.14型=0.21工_100假设没有加装出线电抗器，系统提供的短路电流为= 39.3 kA11501150rX*.3 10.5 0.21 、3 10.5而SN10 -10/630断路器的额定开断电流为INbr -16，小于I"，因此需要加装出线电抗器，以满足轻型断路器的要求。选择出线电抗器，根据 Uns =10.5kV, l

18、max=560A，初选NKL 10 600型电抗器。选择电抗值，令|"“Nbr "6 kA，贝yXl(%)=(说-X<)肯 100%d NhUd5.50.6 10.5=(0.14)100%165.5 10= 2.33%所以选择 NKL 10 600 4 型电抗器，其 xl(%)=4% ,ies=38.氷A ,It2t =342(kA)s。电压损失和残压校验：首先重算电抗器后短路电流X*L =XL(%)5.5汇10 = 0.04 -0.35X*厂x*x<换算到系统的计算电抗为= 0.35 0.14 =0.49150x* 寸=x*百=0.49 乂=0.735- -

19、100 短路电流 I" 150150_=ii.2 kAX*E 府 X10.5 0.735 J3X10.5电压损失 ：U(%) : xL(%)jmaxsin 八 0.04 60 0.6 = 2.24% ： 5%I n600残压校验 . ：Ure =Xl(%) =0.04 =74.7%60 70%I n0.6动稳定校验和热稳定校验短路计算时间 ttpr - tin ta -1 0.05 0.06 =1.11sQk = I "2t =11.22 1.11 =139.2(kA)2 sish =1.92 11.2 =30.09kA断 路 器 ：|Nbr=16 l"=11.2

20、lNc 尸 40i 亍 h 30.09It2t =162 2 =512 Qk =139.2ies = 40 ish = 30.09电抗器：lt2t =342 Q =139.2，ies =38.3 ish =30.096- 10设发电机容量为25MW, Un =10.5kV ,最大负荷利用小时Tmax = 6000h ,三相导体水平布置（导体平放），相间距离a = 0.35m ,发电机出线上短路时间tk =0.2s，短路电流l"=27.2kA , ltk =21.9kA ,ltk =19.2kA，周围环境+ 400C。试选择发电机引出导体。解：1）按经济电流密度选择母线截面。母线最大持

21、续电流为（注意最大持续电流计算中的105）max1.05Pn. 3U n cos :_1.05_25_.3 10.5 0.8=1.804 kA)根据图 6- 17 查得 Tmax =6000h 时，J =0.68A/mm2，根据式 6-56 有站 二！804 =2653（mm2）J 0.68查附表1,选用每相2条125mm 10mm（= 2500mm2）矩形铝导体（注 意选接近计算得到的标准截面），平放时In = 3152A , Kf =1.45。根据式6-54、6-55得到，当周围环境+ 400C时允许电流为打=KIn =J7°40 汉3152 = 2553A>1804A :

22、70 -25满足长期允许发热条件。2）热稳定校验。短路周期分量热效应ti“222022222Qp -(I " 10ItkItk)(27.210 21.919.2 98.41(kA)sP 12 k2 k 12短路非周期分量的热效应Qnp 订I "2 =0.2 27.22 =147.97(kA)2 s短路热效应Qk 二 Qp Qnp =98.41 147.97 =246.3q(kA)2 s正常运行时最高温度为I1804兀 一 J (齐-巧(4)2 =40 (70 -40)()2 =55(°C)I ai2553查表6- 9,得到热稳定系数C =93，根据式6-57可得Smin =1