发电厂电气部分计算题答案

1、发电厂电气部分计算题答案例3-1屋内配电装置中装有lUOmn】MSmm的矩形导体口导体正常运行温度为70U,周围空气温度为25c，计算导体的我流量.解求交流电阻R=1,05x0.0422x105=0.0443xlO_5(Q/m)Q)求对流散热量9=%(&-4凡=5.6S5(70-25)x016=55.26(/m)»)求辐射散热量©=5就外曳n汪=吼71I。JIlOfl川，(4)导体的载流量I=心；。工=1679(A)3.9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=0.

2、7m,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+35C,铝导体弹性模量E=7Xl010Pa,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Igmax58002、Sj=8947(mm)J0.76发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mmx90mmx12mm标准梢形母线，S=8080mm2,Kf=1.237,Wy=46.5X10-6m3,J=294X108m4,h25o=8800A。求得温度修正系数K=0.88,

3、贝UIal35o=0.88X8800=7744(A)>6800A彳I =61.9在35c时，导体长期工作温度:IL6791%-.，(%-)2=35(70-35)I al ,35 CI maxFQDRF。-口)RIal,35C7744Im口-.max_wIa135c.1al-.口al,35cal(2)校验热稳定由于tk=0.2s,求得热效应Qk=Qp+QnpQp='I21012It2)=161.867(kA)2S12kkQnp=TI2=0.2362=259.2(kA)2S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QkKf421.06

4、71061.23722Smin=-=250.795(mm):8080(mm)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=Sm=4040x106x2700=10.9(kg/m)设共振频率G=200Hz,导体不发生共振时的最大绝缘子跨距:L2003.56 7*10 10 *294*1010.9,8= 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)动稳定校验一选择衬垫跨距取发电机出口短路时，冲击系数K=1.9贝Uish=1.9拒1''=96.732kA,单位长度上相间电动力:.二21fph=1.735*1

5、0*i2h*-=2319.2(N/m)a22相间应力为仃前=.=11.2219106(Pa)p10W1046.510双梢形导体间作用力:,-821-821fb=5*10*i2h*-=5*10*967322*2339.27(N/m)h0.2条间允许应力c-b12W12W二al-hfb条间衬垫的最大允许跨距:Lbmax12W二alOph1246.510-670-11.22191062339.27=3.744(m)般每隔衬0.3-0.5m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Imax=6791A,最大负荷利用小时Tmax=5200h,三相导体水平布置

6、，相间距离a=0.7m,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+35C,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w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25c计算的，由于"125c=al,25CwF3l°),故导体在35c时的载流量为Ial,35Cw

7、FQ-u)R=K/al,25C-Imax其中，K=吃O''ImaxIal,25C一y678>7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200mmx90mmx12mm标准槽形母线，S=8080mm2,a25c=8800A。WJIai,35c=KXIai,25c=0.88X8800=7744(A)在35c时,I>F(8we)max-VR=Jma:wFCal-口)iIal,35C%-口Ial,35clrI26791，=>(%T*=35(70-35)也Ial,35c7744=61.9C(2)校验热稳定(实用计算法)由于tk=0.2s,

8、求得热效应Qk=Qp+QnpQp=：2(I210It22It2)=161.867(kA)2SQnp=TI2=0.2362=259.2(kA)2S由于正常运行时导体温度为61.9oC,查图3-13得Aw=0.46父1016J/(Qm4),故421.0671060.461016(808010)=0.5251016J.11m4查图3-13得，eh定719<200(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。Igmax58002Sj=8947(mm2)J0.76发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mmx90mmx12mm标准槽形母线，S=80

9、80mm2,Kf=1.237,Wy=46.5X10-6m3,J=294X108m4,Iy250=8800A。求得温度修正系数K=0.88,则Iai35°=0.88X8800=7744(A)>6800A(2)校验热稳定tk=0.2s,求得热效应Qk=Qp+Qnp=295.07X106(A2s)正常运行时导体温度为61.92°,查表得C=91,(导体正常运行时温度计算详见上面)则满足短路时发热的最小导体截面为QkKfs . =3min一C.295.07*106 * 1.23791=209.95(mm2) <8080(mm2)满足热稳定要求。(3)共振校验一>选

10、择绝缘子跨距母线共振校验m=Sm=4040X106X2700=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：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贝Uish=1.9折”=96.732kA,1单位长度上相向电动力：fph=1.735*10*i；h*=2319.2(N/m)a22fphL2319.21.56相向应力为仃八=26=11.2219x10(Pa)ph10W1046.510双槽形导体间作用力:821821fb=5*10*ish*=5*10*96732*2

11、339.27(N/m)h0.2条间允许应力"b=fWb2Lb£片）条间衬垫的最大允许跨距:Lbmax= 3.744(m)12W二al；ph_1246.510上70-11.2219106fb一二2339.27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650MW）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

12、，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，并在分段母线问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)2)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

13、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(225(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当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的70%以上：(225(1-0.1)-20)0.7=17.5MW所以变压器容量应大于17.5MW,可选SF7-25000/110(b)单元接线的两台变压器1.1m50m(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,UN=6kV,Uk%=8,要求同时

14、自启动的电动机容量为11400kW,电动机启动电流倍数Ky=5,cos'=0.8,”=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§=Seh=12500kVA,基准电压Uj叫=6kVjp高压自启动电动机的启动容量标么值：S* MKh PhNCOS ：NSeh5 114006.330.9 0.8 12500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*01S*hX*t11.051 6.33 1.1 0.08-0.68该高压厂用母线为失压或空载自启动，0.68<0.7，该组电动机不能顺利自启动。假

15、设采用有载调压变压器U*o=1.1,U*1=0.71>0.7,该组电动机能顺禾I自1S*hX*t116.331.10.08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*。=12）按容量校验：假设采用有载调压变压器U*o=1.1,U*0"1cos3=1.10.70.90.812500=1168811400U*1x*tKav0.71.10.085Itav该组电动机可以顺利自启动假设采用无激磁电压调压变压器,U*0-U*1,1.05-0.7Pm=01cosSt=0.90.812500=10227<11400一U*1x*tKav0.71.10.085该组电动机

16、不能顺利自启动。第六章67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工=0.14（基准容量Sd=100MVA）,出线最大负荷为560A,出线保护动作时间tpr=1s。pl解：Sd=100MVA,Ud=10.5kV,1d=5.5kA由于Uns=10.5kV,Imax=560A,因此选择SN1010/630断路器。总阻抗X:理算至系统的计算阻抗为：X4.14喘=0.21假设没有加装出线电抗器，系统提供的短路电流为I ”二11501150,3 10.5 0.21、3 10.5= 39.3 kA而SN10-10/630断路器的额定开

17、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,Imax=560A,初选NKL-10600型电抗器。选择电抗值，令I"=INbr=16kA,则xL(%)=(k-x':；)JU100%I"-IdUN5.50.610.5=(-0.14)-100%165.510=2.33%所以选择NKL-10-6004型电抗器，其xL(%)=4%,ies=38.3kA,It2t=342(kA)2Lso电压损失和残压校验:首先重算电抗器后短路电流x*L = xL(%)IdUN5.510=0.040.610.5-0.

18、35"工"0+"工换算到系统的计算电抗为=0.350.14=0.49一一150x*丁=x*；=0.49=0.735-100短路电流I"=>150=，150=11.2kAX*z.310.50.735.310.5电压损失：U(%)11(%)$冶-0.04至00.6=2.24%：二5%In6001 "11.2残压校验，Ure=Xl(%)=0.0474.7%6070%In0.6动稳定校验和热稳定校验短路计算时间tk-tprtinta-10.050.06-1.11s2 _22Qk=I"2t=11.221.11=139.2(kA)2闾ish

19、=1.9211.2=30.09kA断路器：.=16aI"=11.2Incr40>i点30.0922It2t=1622=512Qk=139.2ies=40ish=30.09电抗器：1t2t=342>Qk=139.2,ies=38.3>ish=30.09ess610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I"=27.2kA,Itk.=21.9kA%=19.2kA,周围环境+400C。试选择发电机引出导体。Lk解：1）按经济

20、电流密度选择母线截面。母线最大持续电流为（注意最大持续电流计算中的1.05）1 max1.05Pn. 3U n cos ：1.05 25,3 10.5 0.8=1.804 kA)根据图617查得Tmax=6000h日寸，J=0.68A/mm2,根据式656有Sj=甘=黑=2653（mm2）查附表1,选用每相2条125mmM10mm（=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,2=1.45。根据式654、655得到，当周围环境+400C时允许电流为70-40lal=KIn=<j父3152=2553Aa1804A70-25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t2220.22222Qp=(I"10ItkItk)=(27.21021.919.2)-98.41(kA)s短路非周期分量的热效应Qnp=TI"2=0.227.22=147.97(kA)2s短路热效应2Qk=QpQnp=98.41147.97=246.38(kA)2s正常运行时最高温度为I1804c工-(入-u)(q)2=40(70-40)()2=5