发电厂电气部分计算题答案

发电厂电气部分计算题答案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T=5200h,三相导体水平布置，max相间距离a=0・7m,发电机出线上短路时间t=0.2s,短路电流kI''=36・0kA,I=28・0kA,I=24.0kA,周围环境温度+35°C,tk/2tk铝导体弹性模量E=7X10i°Pa，母线频率系数N=3.56。要求选f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=8080mm2,K=1.237,WfY=46・5X10-6m3,J=294X10-8m4,I°=8800A。求得温度修正Y25系数K=0.88,则Io=0・88X8800=7744(A)>6800Aal35在35C时，导体长期工作温度：(2)校验热稳定由于t=0・2s,求得热效^Q=Q+Qkkpnp正常运行时导体温度为61.92o,查表得C=91,则满足短路时发热的最小导体截面为

满足热稳定要求。（3）共振校验—＞选择绝缘子跨距母线共振校验m=Sp=4040X10-6X2700=10・9（kg/m）m设共振频率f=200Hz,1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—＞选择衬垫跨距取发电机出口短路时，冲击系数K=1.9则i=1.9.2/''=96.732kA，sh单位长度上相间电动力：2(N/m)phsha相间应力为b二fphL=2319.2x1-52二11.2219x106(Pa)ph10W10x46.5x10-6双槽形导体间作用力：条间允许应力bbfL“条间允许应力bbfL“-b12Walph12W(b-balph条间衬垫的最大允许跨距：一般每隔衬0・3-0・5m设一衬垫，故衬垫跨距Lb可取0.5mb设发电机容量为10万kw,发电机回路最大持续工作电流I=6791A,最大max负荷利用小时T=5200h，三相导体水平布置，相间距离a=0.7m,发电机max出线上短路时间t=0.2s,短路电流I''=36.0kA,I=28.0kA,I=ktk/2tk24.0kA，周围环境温度+35°C，铝导体弹性模量E=7X10i°Pa，母线频率系数N=3.56。要求选择发电机引出导体。f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eW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I=JawF(0ai~0o)，故导体在35C时的载流al,25°C耳R量为e-e其中，Ke-e其中，K=eal070535=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200mmX90mmX12mm标准槽形母线，S=8080mm2,I=al,25C8800A。则I=KeXI=0.88X8800=7744(A)al,35Ceal,25C在35C时，故校验热稳定(实用计算法)由于t=0.2s，求得热效应Q=QQkkp＋np由于正常运行时导体温度为61.9oC，查图由于正常运行时导体温度为61.9oC，查图3-13得沁0.46xl0i6),查图3-13得，e沁71°C<200°C满足热稳定要求。h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。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=8080mm2,K=1.237,W=46.5X10-6山3,JfY=294X10-8m4,Io=8800A。求得温度修正系数K=0.88,Y25则Ii35o=0.88X8800=7744(A)>6800A(2)校验热稳定t=0.2s,求得热效应Q=QQ=295.07X106(A2S)kkp＋np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满足热稳定要求。共振校验—>选择绝缘子跨距母线共振校验m=Sp=4040X10-6X2700=10.9(kg/m)m设共振频率f=200Hz,1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。动稳定校验取发电机出口短路时，冲击系数K=1.9则i=1.9迈厂=96.732kA,sh单位长度上相间电动力：f=1.735*10-7*i2*丄=2319.2(N/m)phshafL23192x152相间应力为b二二:——.一二11.2219x106(Pa)ph10W10x46.5x10-6nL<bb双槽形导体间作用力：条间允许应力b二fbLb<GnL<bbb12Walph条间衬垫的最大允许跨距：一般每隔衬0.3-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距-可取0.5mb4-10220kV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，发电机电压接线釆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（2x25x（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：当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的70％以上：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1.1x50x（1-0.1）=49.5MW所以选SF7-75000/110

5-10已知某火电厂厂用6kV备用变压器容量为12.5MVA,U=6kV,u%二8，要求同时自启动的电动机容量为11400kW,Nk电动机启动电流倍数K=5，cos©二0.8,n二0.9。试校验该备用

yNN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S二S二12500kVA，基准电压jehU=U=6kVjp高压自启动电动机的启动容量标么值：*M5x11400*M5x114000.9x0.8x12500=6.33Neh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，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。假设采用有载调压变压器U二1.1，*oU二U*o二11二0.71>0.7，该组电动机能顺利自*11+S-X1+6.33x1.1x0.08*h*t1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丰1*o

2）按容量校验：假设采用有载调压变压器u二1.1,*o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，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'二0.14基准容*s基准容S二100mva），出线最大负荷为560A,出线保护动作d时间t二1s。pr解：S二100MVA，U二10.5kV，I二5.5kAddd由于U二10.5kV,I二560A，因此选择SN10-10/630断路器。Nsmax总阻抗x'归算至系统的计算阻抗为：X'=0.14x150=0.21*e*e100假设没有加装出线电抗器，系统提供的短路电流为1150xX'1150xX'v'3x10.5*x1150021x再x10.5二39.3kA而SN10-10/630断路器的额定开断电流为I二16，小于I"，因此Nbr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U二10.5kV,I二560A，初选NKL—10—Nsmax600型电抗器。选择电抗值，令I"二I二16kA,则Nbr

所以选择NKL—10—600—4型电抗器，其x(%)二4%，i=38.3kA，LesI2t=342(kA)2gs。t电压损失和残压校验：首先重算电抗器后短路电流换算到系统的计算电抗为x=x+x换算到系统的计算电抗为*2*L*E=0.35+0.14=0.49x"=x=0.49X150=0.735*2*2100短路电流I"=丄X」5°=丄X」5°=11.2kAX”羽X10.50.735羽X10.5*2电压损失⑷(%)〜xL(%)4ine=0.。4X諜X°6=2・24%<5%N残压校验AU=x(%)1-=0.04x112=74.7%>60~70%reLI0.6N动稳定校验和热稳定校验短路计算时间+0.05+0.06=1.11skprina断路器：I=16>I"=11.2I=40>i=30.09NbrNclshI2t=162X2=512>Q=139.2tk电抗器：I2t=342>Q=139.2，i=38.3>i=30.09tkessh6－10设发电机容量为25MW,U=10.5kV，最大负荷利用小时NT=6000h，三相导体水平布置(导体平放)，相间距离a=0.35mmax发电机出线上短路时间t=0.2s，短路电流I”=272kA，I=21.9kA，ktKI二19.2kA，周围环境+40oC。试选择发电机引出导体。tk解：1）按经济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）根据图6—17查得T二6000h时，J=0.68A/mm2，根据式6—56max有查附表】，选用每相2条125mmx10mm（=2500mm2）矩形铝导体（注意选接近计算得到的标准截面），平放时Nf根据式6—54.6—55得到，当周围环境+400c时允许电流为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短路非周期分量的热效应短路热效应正常运行时最高温度为査表6—9,得到热稳定系数c=93，根据式6—57可得满足热稳定。3）共振校验。根据式6