《发电厂电气部分》期末复习总结说课讲解

1、精品文档四、计算题 P63一、屋内配电装置中装有 100 10 的矩形铝导体，导体正常运行温度为 40 度，周围环境温度为 20 度，试计算该导 体的载流量。 （给定条件： 20度时铝导体的电阻率为 20 0.028 mm2 / m ，铝的电阻温度系数0.0041oC ，0.95)铝导体肌肤效应系数为 K f 1.05 ，辐射散热系数解：（1）单位长度导体直流电阻 201 （ w 20） Rdcdc S0.0281 0.0041(4020)单位长度导体交流流电阻Rackf100 100.030310 3( )3Rdc 0.0318 10 3(2）求对流散热量对流散热面积 F2A12A2(100

2、 ) 110002 ( 10 )10001 0.22 (m2/m)对流散热系数 11.5(0.35 w 0 )1.5(400.3520)0.35 4.28对流散热量 Q11( w0)F14.28 (4020)0.22 18.83 ( W/m )3）导体的辐射散热辐射散热面积 F 2A12A2Qf 5.7 273 wf 100273100100( ) 110004Ff5.74）导体载流量为Q1 Qf( 10 )(1000)0.9518.83 26.540.0318 10 31 0.22 (m2/m)4273 401001194 (A )4273 20 0.22 26.54100P63220 0.

3、028 mm2 /m ，铝的电阻温度系数二、屋内配电装置中装有 100mm 8mm 的矩形铝导体，导体正常运行温度为 70 度，周围环境温度为 25 度，试计0.0041oC ，铝导体肌肤效应系数为K f 1.05 ，辐射散热系数0.95)解：（1）单位长度导体直流电阻201 ( w 20) 0.0281 Rdc0.0041(70 20) 0.042210 3( )dc S100 8算该导体的载流量。 （给定条件： 20 度时铝导体的电阻率为单位长度导体交流流电阻Rac kf Rdc 0.0443 10 3( )(2)求对流散热量对流散热面积100 8F 2A1 2A2 2 ( ) 1 2 (

4、 ) 1 0.216 (m2/m)1 2 1000 1000对流散热系数 1 1.5( w 0 )0.35 1.5(70 25)0.35 5.685对流散热量 Q1 1( w 0)F1 5.685 (70 25) 0.216 55.26 (W/m) 精品文档精品文档（3）导体的辐射散热辐射散热面积 F 2A1 2A2 2 （ 100 ） 1 2 （ 8 ） 1 0.216 （m2/m） 1 2 1000 10004444Q f 5.7273 w273 0273 70273 250 F f 5.7 0.950.216 69.651001001001004）导体载流量为 IQ1 Q f52.26

5、69.653 1679 （ A ） P70R 0.0443 10 3、某发电机端电压为 10.5kV ，额定电流为 1500A，装有 2×（100×8）mm2 矩形铝导线，短路电流 I 28kA，46°，试计算短路电流20 kA。继电保护动作时间为 0.3S ，断路器全断开时间 0.2S ，正常负荷时母线温度为 热效应和母线的最高温度。 （注：温度 46°时， A 0.35 1016J/（gm4） ）（S）又I /I28/ 20 1.4 查短路电流周期分量的等值时间曲线的tp 0.65 S（ 1分）解：（ 1）计算短路电流热效应。 短路电流作用时间等于保

6、护动作时间和断路器全断开时间之和，即 tk 0.3 0.2 0.5因 tk 1 S，故应考虑非周期分量的热效应。 （1 分）非周期分量的等值时间为22tnp 0.05 2 0.05 1.42 0.1（S）（1 分）短路电流热效应为2 2 2Qk I 2（tp tnp） 202（0.65 0.1） 300（ kA2S）（ 2分）（2）求母线最高温度h 。因 w 46o，查图得 Aw 0.35 1016J/（gm4） （1 分）1Ah2 Q kAwS2161 6 16 0.3617 1016J/ gm 300 10 6 0.35 10 162 100 8 2 300 10 0.35 10 1000

7、 1000再由图查得 h50o 200o （1 分）此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。（1 分） P70四、发电机出口引出母线用 100mm× 8mm、 K f 1.05的矩形截面硬铝母线，运行在额定工况时母线的温度为70度。经计算流过母线的短路电流为 I 30kA， I 20 kA。继电保护动作时间 1.3 秒，断路器全断开时间 0.2 秒，试计 算母线短路时最高温度及其热稳定性。 （注：温度 70°时， A 0.55 1016 J/（gm 4 ） ） 解：（1）短路电流热效应计算。 短路电流作用时间等于保护动作时间和断路器全断开时间之和，即 tk 1.3 0

8、.2 1.5（S）又I /I30/20 1.5（1 分）查短路电流周期分量的等值时间曲线的tp 1.6 S（ 1分）因 tk 1 S，非周期分量的热效应忽略。 （2 分）精品文档精品文档2短路电流热效应为Qk I 2（tp tnp ） 20 2 （1.6 0） 640 （kAS）（2 分）2）求母线最高温度h 。因 w 70o ，16 4查图得 Aw 0.55 1016 J/(gm 4 ) ( 1 分)AhK 2f Q kS 2 kAw1.05 100100010080 2640 10 60.5510 16(0.105 0.55) 1016 0.655 1016J/gm (2 分)再由图查得

9、h 80o 200o此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。（1 分） P73五、铝导体型号为 LMY-100× 8，正常工作电压 U N 10.5 V，正常负荷电流为 1500A，正常负荷时导体温度为 46 度，继电保护动作时间 1 秒，断路器动作时间 0.2 秒，短路电流 I28kA， I0.6s 22kA， I1.2s 20 kA。计算短路电流的热效应和导体的最高温度。 （注： w 46o ， Aw 0.35 1016J/（gm4）解：（ 1）短路电流热效应计算。 短路电流作用时间等于保护动作时间和断路器全断开时间之和，即 tk 1 0.2 1.2（S） 短路电流周期分量

10、热效应为Qp1t2k (I210It2k/2It2k)11.22(28210222202)602.4(kA)2gS由于短路电流作用时间 tk 1.2 1 ，非周期分量的作用可以忽略。短路电流热效应为Qk Qp 602.4(kA) 2 gS ( kA2S)2）求母线最高温度 h 。因 w 46o ，查图得 Aw 0.35 1016 J/（gm4 ）1 1 6 16 Ah2 Qk Aw602.4 10 6 0.35 1016h S 2 k w 100 8 21000 1000 0.4441 1016J/gm 再由图查得 h 60o 200o 此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。 P73

11、六、某发电机端电压为 10.5kV ，额定电流为 1500A，装有 2×（100×8）mm2 矩形铝导线，短路电流 I28kA，I0.6s 22kA， I1.2s 20 kA。继电保护动作时间为0.3S，断路器全断开时间0.2S ，正常负荷时母线温度为 46短路点T（秒）试计算短路电流热效应和母线的最高温度。 （注：温度 46°时， A 0.35 1016 J/（gm4 ） ） 非周期分量短路发热等值时间 Ttk 0.1tk 0.1发电机出口及母线0.150.2解：（1）计 算 短路电 流 热效 应。短路 电 流作 用 时间 等于保 护 动 作时 间和断 路器全

12、断 开时间 之 和， 即tk 0.3 0.2 0.5 (S)周期分量的热效应 Qp tk (I 2 10It2 /2 p 12tk /22 0.5 2 2 2 2It2k )(28 2 10 22 2 202) 251(kA) 2gS又因 tk 1 S，故应考虑非周期分量的热效应。取等效时间 T 取 0.222Qp TI 2 0.2 2822156.8(kA)2gS短路电流热效应为 Q kQ pQ np251156.8 407.8 ( kA2S)2）求母线最高温度h 。因 w46o，查图得 Aw0.35 1016J/(gm4 )Ah1100 8 21 Q A2 k wS 21000 10004

13、07.8 10 60.35 10 160.3659 1016J/gm 再由图 2 查得 h 50o200o此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P80七、某电厂装有 10kV 单条矩形导体， 尺寸为 h=60mm，b=6mm，支柱绝缘子之间的距离 L=1.2m，相间距离0.35m，三相短路冲击电流 ish 45 kA。导体弹性模量 E 7 1010 Pa，单位长度的质量 m 0.972kg/m。试求导体的固有频率和最大电动力。 （给定导体一阶固有频率系数 N f 1.57）解： 导体的截面惯性矩33J b1h2 0.6126 10 8 10.8 10 8(m 4) (2 分)导体的一阶

14、固有频率为f11.572 7 1010 10.8 10 8 96.15(Hz) (2 分)1.2 2 0.972固有频率在 35135Hz 之间，应考虑动态应力系数（ 1 分）7 1.2 21.73 10 7 450002 1.35 1621.5（N） （2 分） P800.35某电厂装有 10kV 单条矩形导体，尺寸为 h=10mm， b=12mm，支柱绝缘子之间的距离 L=1.5m，相间距离Fmax1.73 10 7 L is2h0.35m，三相短路冲击电流 ish 60 kA。导体弹性模量E83103 Pa，单位长度的质量 m 1.272kg/m。试求导体的固有频率和最大电动力。 （给定

15、导体一阶固有频率系数Nf1.57)k 12精品文档bh310 31 10 6 (m 4 ) ( 2 分)解： 导体的截面惯性矩 J bh 0.012 1312 12精品文档260.5（Hz）2 分）导体的一阶固有频率为 f N f EJ 1.57 7 10 10 1 10 6 1 L2 m 1.2 2 1.272固有频率不在 35135Hz 之间，不应考虑动态应力系数， （ 1 分）7 L 2 7 1.2 2Fmax 1.73 10 7 is2h 1.73 10 7 450002 1201（N） （2 分） P159max sh 0.35八、某发电厂厂用电系统为 6kV 和 380V 两级电压

16、，厂用高压备用变压器为分裂绕组变压器，其高压绕组额定容量 为 5000kVA ，低压绕组额定容量为 2500kVA，以高压绕组电抗为基准的半穿越电抗标幺值为19%，厂用高压变压器 电源侧母线电压标幺值 U*0 1.1 （有载调压） ，厂用低压变压器额定容量为 1000kVA，阻抗电压为 10%。厂用高压I1精品文档备用变压器已经带负荷 6200kW ，参加自启动电动机总容量为 13363kW 。厂用低压母线上参加自启动电机容量为 500kW 。试计算厂用高压备用变压器自投高、低压母线串接启动时，能否实现自启动。解：S* H1）厂用高压母线校验：厂用高压母线的合成负荷标幺值为 K 1 P15 1

17、3363S06200cos 0.8S2N250003.59 （ 2 分）厂用高压变压器电抗标幺值为 x*t1 1.1 U k（%） S1002NS1 N1.119100250050000.104 （ 1 分）高压母线电压标幺值为U *01 x*d S* HU*11.11 0.104 3.590.8 0.7 ，满足要求。2 分）2）厂用低压母线校验：厂用低压母线合成标幺值为S* LK 2P2 /（ cos ）St 25 5000.8 3.1251000厂用低压变压器电抗标幺值为x*t 21.1U k （%）1001.111000 0.11 （1分）低压母线电压标幺值为 U*2U*10.81 x*

18、t2S* L0.595 0.55 ，满足要求。 （2分）P1870.11 3.125九、已知某电流互感器到仪表的电气距离为2240m，导体电阻率为 1.75 10 2（ gmm 2/m） ，最大负荷阻抗为 0.058欧。拟选择仪用电流互感器型为 LFZJ-1 线（假定接触电阻为 0.1 欧）。型，0.5 级，变比为 400/5,二次负荷额定阻抗为 0.8 欧，请选择二次连接导解： 根据题意，为了保证互感器的测量精度，设导线电阻最大值为Rmax ，则Rmax 0.8 0.1 0.058 0.642（ ） （ 1分）由 RSL得到SminR （ 2 分）Rmax带入数据 SminRmax21.75

19、 10 2 400.64221.09（mm2 ） （2 分）选择 1.5mm2 的铜导线。2 分）0.467（ ）（1 分）接线电阻为 R21.75 10 2 401.540 米 1.5 mm 2的导线电阻为 0.467 小于 0.642，故能满足要求。 （2分） P187 精品文档22 十、已知某电流互感器到仪表的电气距离为40m，导体电阻率为 0.75 10 （ gmm /m） ，最大负荷阻抗为 0.06 欧。拟选择仪用电流互感器型为 LFZJ-1 型，0.5级，变比为 400/5,二次负荷额定阻抗为 0.8 欧，请选择二次连接导线 （假 定接触电阻为 0.1 欧）。解：根据题意，为了保证

20、互感器的测量精度，设导线电阻最大值为Rmax ，则Rmax 0.8 0.1 0.06 0.64（ ）（1分）由 RL得到 SminL （2分）SRmax带入数据 Smin1.75 10 2 400.6421.09(mm2 ) (2 分)选择 1.5mm2的铜导线。（ 2 分）接线电阻为 R1.75 10 2 401.50.467( )(1 分)40 米 1.5 mm 2的导线电阻为 0.467 小于 0.642，故能满足要求。 （2分） P205一、某屋内配电装载汇流母线电流为 Imax 3463 A，三相导体垂直布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距 1.2m，母线短路电流 I51kA ，短路

21、热效应 Qk 1003（kA） 2 gS ，环境温度为 +35°，铝导体弹性模量 E 7 103 Pa，母线频率系数 N f 3.56 。初步选定母线为 3 条125 10 的矩形硬吕导体，已知导体竖放允许电流为4243A ，请对选择的导体进行校验。 （集肤效应系数为 1.8， 35°时温度修正系数为 K 0.88，铝导体密度为 2700kg/m 3）不同工作温度硬铝导体的热温定系数1）热稳定检验0 ( al0)I m2ax max Ia2l35 (70 35)3464223734265(度)查表得 C=89 ，则满足短路时发热的最小导体截面为SminQkK f /C 10

22、03 106 0.88 /89 477.4<3750，满足热稳定要求。（2）动稳定校验1 米长导体质量为 m b h 0.125 0.01 2700 3.375 ( kg/m )bh3120.01 0.1253121.63 10 6(m4)454.5>155Nf EI 3.56 7 1010 1.63 10 6L2 m 1.223.375ph615.154 106（Pa）b4Lbmaxbh（ al0.01 2 0.125 （70 15.154） 106 /14153 0.31 所 选 衬 垫 跨 距 应 小 于 Lcr 和精品文档 所以对该母线可不计共振影响。取冲击系数为1.9，则

23、ish 1.9 2I 2.69 51 137.19（kA ）相间应力 fph 1.73 10 7 is2h/1.73 10 7 1371902 / 0.75 4341（N/m ）W 3.3b2h 3.3 0.012 0.125 41.25 10 622 f phL 4341 1.22 10W 10 41.25 10母线同相条间作用应力为b102bb 2 10 100.08 ，0.074 ，h125bh 10 1254bb4 10 100.222 ，由于 K120.37， K13 0.57 ，则bh10 125fb 8（K12 K13） 10 9 is2h/b 14153 （Pa）临界跨距 Lc

24、r 和条间衬垫最大跨距 Lbmax 分别为1197 0.014 0.125/14153 0.65精品文档Lbmax ，所以每跨绝缘子中社三个衬垫，Lb =0.3m10 7 106 3.2 10 6 482.2满足动稳定要求。 满足动稳定最大跨距为0.681 （m ）跨距最大不能超过 0.681 米。 P205十二、某屋内配电装载汇流母线电流为 Imax 1106 A，三相导体垂直布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距 1.2m，母23线短路电流 I 17kA ，短路热效应 Qk 334（kA） 2 gS ，环境温度为 +35°，铝导体弹性模量 E 7 103 Pa，母线频率系数 Nf

25、3.56 。初步选定母线为 80 8的矩形硬铝导体，已知导体竖放允许电流为1358A ，请对选择的导体进行校验。（集肤效应系数为 1.04， 35°时温度修正系数为 K 0.88 ，铝导体密度为 2700kg/m 3）不同工作温度硬铝导体的热温定系数工作温度（度）505560657075808590硬铝及铝锰合金959391898785838281解： 导体截面积为 80× 8=640mm 2Ial35o 0.88 1358 1195 A>1106A精品文档1）热稳定检验0 （ al0）Im2ax max Ia2l35 （70 35）2110621195265（度）查

26、表得 C=89 ，则满足短路时发热的最小导体截面为SminQkK f /C334 106 1.04 /89 209.4<640，满足热稳定要求。2）动稳定校验1 米长导体质量为 m b h0.08 0.008 2700 1.9 （kg/m ）bh3120.008 0.083123.41 10 7 （m4）282.2>1553.56 7 1010 3.41 101.221.9所以对该母线可不计共振影响。取冲击系数为1.9，则ish 1.9 2I2.69 1745.73（ kA ）相间应力 f ph1.73 10 72 ish /1.7310 7457302 /0.75 482.4（ N/m ）W0.5bh20.5 0.0080.0823.210 6f phL2482.2 1.2276ph6 2.13 107 （Pa）>7 10610W10 3.2 106610 7 106 3.2 10 6 482.2不满足动稳定要求。 满足动稳定最大跨距为0.681 （m ） 跨距最大不能超过 0.681 米。 P205 十三、某屋内配电装载汇流母线电流为 Imax 1100 A ，三相导体水平布置，相间距离 0.75