發(fā)電廠電氣部分計算題答案

1、發(fā)電廠電氣部分計算題答案例31屋內(nèi)配電裝置中裝100minx$nim的矩形導(dǎo)體- 導(dǎo)體正常運行溫度為刑U,周圍空氣溫度為25 r ,計算 導(dǎo)體的載流量°解求交流電阻R = 1,05x0.0422x10 3 = 0.0443x 102求對流散熱量a =at(0w -仇遲=5.685(70-25)x016 = 55.26(1/m)13求輻射散熱鼠Qf(2714 iw-100 丿= 69.65(W/m)）導(dǎo)體的載流量=1679(A)39設(shè)發(fā)電機容量為10萬kW，發(fā)電機回路最大持續(xù)工作電流Imax=6791A，最大負荷利用小時Tmax= 5200h,三相導(dǎo)體水平布置， 相間距離a = 07m

2、,發(fā)電機出線上短路時間tk= 02s,短路電流I'='6.0kA, Itk/2 = 280kA, h = 24.0kA，周圍環(huán)境溫度 +35C, 鋁導(dǎo)體彈性模量E = 7X 1010Pa,母線頻率系數(shù)Nf = 3.56。要求選 擇發(fā)電機引出導(dǎo)體。學過第六章后的做題過程:解：（1）按長期發(fā)熱允許電流選擇截面Sj =gmaxJ二5800 =8947(mm2)0.76發(fā)電機出口母線電流大，矩形母線不能滿足要求，選用2條200mm x 90mm x 12mm 標準槽形母線， S= 8080mm2, Kf = 1.237, Wy= 465x 10-6m3, J = 294x 10_8m4

3、, 1丫25°= 8800A。求得溫度修正系數(shù)K = 0.88,則 lal35°= 088X 8800= 7744 (A)> 6800A在35C時，導(dǎo)體長期工作溫度:；=61.9 9I _:* wF (兀-v)1 max R片卜5C=j嚀|1 max1 al ,35 C(2)校驗熱穩(wěn)定由于tk = 02s,求得熱效應(yīng)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正常運行時導(dǎo)體溫度為61.92°，查表得C = 91, 則滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為

4、SminQKf _ 421.067 106 1.237C 91二 250.795(mm2) 8080(mm2)k滿足熱穩(wěn)定要求(3)共振校驗一 選擇絕緣子跨距母線共振校驗 m = S-m = 4040X 10_6x 2700= 10.9 (kg/m)設(shè)共振頻率fi = 200Hz,導(dǎo)體不發(fā)生共振時的最大絕緣子跨距:所以為使導(dǎo)體自振頻率大于 200Hz，絕緣子最大跨距不允許超過1.56m，取為1.5m。(4)動穩(wěn)定校驗一 選擇襯墊跨距取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數(shù)K = 1.9則 ish =19、.2l''=96.732kA,單位長度上相間電動力：fph =1.735*10幾i；h

5、*丄=2319.2(N/m)a2 2相間應(yīng)力為-ph 衛(wèi)- 2319.2 1.5=11.2219 106 (Pa)10W1046.5勺0雙槽形導(dǎo)體間作用力:821o21fb =5*10 *i2h*5*10 *96732 2*2339.27( N / m)h0.2條間允許應(yīng)力“馬一iPhPh條間襯墊的最大允許跨距:12W 二 al - ph12必5 106心心1910 嘶）2339.27般每隔襯03-05m設(shè)一襯墊，故襯墊跨距 Lb可取0.5m設(shè)發(fā)電機容量為10萬kW,發(fā)電機回路最大持續(xù)工作電流lmax= 6791A,最 大負荷利用小時Tmax= 5200h,三相導(dǎo)體水平布置，相間距離 a= 0

6、.7m,發(fā) 電機出線上短路時間 tk = 0.2s,短路電流l'=36.0kA, Itk/2 = 28.0kA, Itk= 24.0kA，周圍環(huán)境溫度+35E，鋁導(dǎo)體彈性模量E = 7X1010Pa,母線頻率系 數(shù)Nf = 3.56。要求選擇發(fā)電機引出導(dǎo)體。下面學過第三章內(nèi)容后：選截面+熱穩(wěn)校驗，不全面，學過第六章后選擇發(fā) 電機引出導(dǎo)體的詳細過程詳見后面。解：（1）按長期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面S,并求長期發(fā)熱溫度 九附表1和附表2給出的導(dǎo)體載流量，是按最高允許溫度 70E、基準環(huán)境溫度25°C計算的，由于la|,25量為0.88Iai,25c -ImaxK 二需二7717/

7、K日 0.88查附表1和附表2知，發(fā)電機出口母線電流較大，矩形母線不能滿足要求，選用 2 條 200mmx 90mmX 12mm 標準槽形母線，S= 8080mm2, Iai,25c=8800A。則 lai,35c = KX lai,25c = 0.88X 8800= 7744 (A) 在35 E時，1 maxfFUw JI al ,35 C =I maxI al,35 C2max2I al,35 C二 35 (70 - 35)6791 27744= 61.9 C（2）校驗熱穩(wěn)定（實用計算法）由于tk= 0.2S,求得熱效應(yīng) Qk= Qp+QnpQp 二丄（I 2 10lt：2 It2）&qu

8、ot;61.867（kA）2 SQnp =TI 2 =0.2 362 =259.2(kA)2 S由于正常運行時導(dǎo)體溫度為61.9oC，查圖3-13得A 0.46 1016J；門 m4，故6 16rr 421.067 100.46 10(8080 10 )= 0.525 1016 J,m4查圖3-13得，71 C : 200 C滿足熱穩(wěn)定要求學過第六章后的做題過程： 解：（1）按長期發(fā)熱允許電流選擇截面SjI g max58000.762= 8947( mm2)發(fā)電機出口母線電流大，矩形母線不能滿足要求，選用2條200mm x 90mmx 12mm 標準槽形母線， S= 8080mm2, Kf

9、= 1.237, Wy = 46.5X 10-6m3, J = 294X108m4, Iy25°= 8800A。求得溫度修正系數(shù) K = 0.88,J則 Ial35° = 0.88X 8800= 7744 (A)> 6800A(2)校驗熱穩(wěn)定tk= 0.2s，求得熱效應(yīng) Qk= Qp+Qnp= 295.07X 106 (A2s)算常上面時導(dǎo)體溫度為61-92°,查表得C=91,(導(dǎo)體正常運行時溫度計則滿足短路時發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為SminQkKf.295.07* 106 * 1.237-912 2二20995(mm ) ：8080(mm )滿足熱穩(wěn)定要求。(

10、3) 共振校驗一 選擇絕緣子跨距母線共振校驗 m = S 唁=4040X 10_6 X 2700= 10.9 (kg/m)設(shè)共振頻率f1 = 200Hz,導(dǎo)體不發(fā)生共振時的最大絕緣子跨距：3.567*10 10 *294*10 “ 200 110.9Lmax= 1.56(m)所以為使導(dǎo)體自振頻率大于200Hz,絕緣子最大跨距不允許超過1.56m, 取為1.5m。(4) 動穩(wěn)定校驗取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數(shù)K = 1.9相間應(yīng)力為PhL2ph 10W2319.2 1.5210 46.5 10“6= 11.2219 10(Pa)則 ish =19 2l ''=96.732kA,單

11、位長度上相間電動力：1fph =1.735*10 7*ifh*- 2319.2( N /m)a雙槽形導(dǎo)體間作用力:fb =5*10 出* ifh*1 =5*10 *96732 2*2339.27( N / m)h0.2夂間允許應(yīng)力fbLb .12W r - jh條間允許應(yīng)力 = 12WP C 一二Ph = Lb sf條間襯墊的最大允許跨距：Lbmax12 46.5即0丁70-11.2219 1062339.27= 3.744(m)般每隔襯0.3-0.5m設(shè)一襯墊，故襯墊跨距Lb可取0.5m4-10220kV雙母或雙母帶旁母；110kV采用雙母帶旁母4 111）原始資料分析和主接線方案的擬定地方

12、熱電廠（小型地區(qū)性電廠，小于200MW ,單機容量6 50MW ）具有較多的發(fā)電機電壓出線，在地方負荷較低時，應(yīng)能將多余電能送入系統(tǒng)，而地方負荷較大時，能送系統(tǒng)倒送電能。發(fā)電機出口電壓等級 6.3kV 地方負荷容量不大，最大負荷 30MW， 最小負荷20MW，采用2臺25MW發(fā)電機的直饋線供電為宜。根據(jù)地方熱 電廠的特點，發(fā)電機電壓接線采用有母線的接線方式。鑒于6.3kV出線回路多，且兩臺發(fā)電機單機容量在25MW,宜采用雙母分段接線，并在分段母線間及電纜饋線上安裝電抗器以限制短路電流。因機組數(shù)目較多，在滿足地方負荷的前提下，50MW容量機組采用單元接線直接將把電能送入110kV電力系統(tǒng)。（或擴

13、大單元接線）110kV出線4回，采用雙母線帶旁母，并采用專用旁母斷路器（或雙 母線，單母帶旁母一一可靠性和經(jīng)濟性綜合考慮）。s QPAJ9.-AAt2)變壓器臺數(shù)和容量的選擇(a)兩電壓等級之間的變壓器因為要確保對發(fā)電機電壓上的負荷供電可靠性，接于發(fā)電機電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于2臺，故兩電壓等級之間采用兩臺主變。正常時，應(yīng)能將剩余功率送往系統(tǒng)(2 25 (1 -0.1)-20)/2 =：12.5MW當一臺發(fā)電機故障時，從系統(tǒng)倒送功率滿足最大負荷：(30 -25 (1 -0.1)/2 =3.75MW當一臺變壓器因故退出，應(yīng)能送出剩余功率的70%以上：(2 25 (1 -0.1)-20) 0.

14、717.5MW所以變壓器容量應(yīng)大于 17.5MW，可選SF7-25000/110b )單元接線的兩臺變壓器1.1 50 (1 -0.1)=49.5MW 所以選 SF7-75000/1105-10已知某火電廠廠用6kV備用變壓器容量為12.5MVA，5=6kV ,5% =8，要求同時自啟動的電動機容量為 11400kW，電動機啟動電流倍數(shù) Ky=5，cos N =0.8, n =0-9。試校驗該備用變壓器容量能否滿足自啟動要求【參考答案】任選一種1 )電壓校驗：取基準容量Sj=Seh=12500kVA ，基準電壓U j 二Up =6kV高壓自啟動電動機的啟動容量標么值：S*Kh PhN COS

15、'n Seh5 114000.9 0.8 12500-6.33高壓廠用母線電壓，（只需做一種假設(shè)）假設(shè)采用無激磁電壓調(diào)壓變壓器，U*,1 S*hX*t!1.051 6.33 1.1 0.087680.68 ： 0.7，該組電動該咼壓廠用母線為失壓或空載自啟動， 機不能順利自啟動。假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U*o =1.1 ,U*1叢*20.71 0.7，該組電動機能順利自1 +Sh X*t11+6.33匯1.1江0.08啟動。注意：該電廠為高溫高壓電廠，另外通過備用變壓器取電，所以U*o -12）按容量校驗：假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U*。=1.1 ,U*0 U*1 COS Stg 0.9 0

16、.8 12500 =11688 11400U*1x*tKav0.7 1.1 0.08 5該組電動機可以順利自啟動假設(shè)米用無激磁電壓調(diào)壓變壓器，U*o -Ur1.05-0.7Pm丄 cos St0.9 0.8 12500 =10227 ： 11400-U*1x*tKav0.7 1.1 0.08 5該組電動機不能順利自啟動。第六章6-7選擇某10kV配電裝置的出線斷路器及出線電抗器。設(shè)系統(tǒng)容量為150MVA，歸算至10kV母線上的電源短路總電抗X*r=0.14 （基準容量Sd=100MVA），出線最大負荷為 560A,出線 保護動作時間tpr =1S。解：£ T00MVA，Ud =10.

17、5kV， Id =5.5kA由于 Uns =10.5 kV, I max = 560A，因此選擇 SN10 10/630 斷路器。總阻抗X* L歸算至系統(tǒng)的計算阻抗為：X*= 0.14型=0.21工_100假設(shè)沒有加裝出線電抗器，系統(tǒng)提供的短路電流為= 39.3 kA11501150rX*.3 10.5 0.21 、3 10.5而SN10 -10/630斷路器的額定開斷電流為INbr -16，小于I"，因此需要加裝出線電抗器，以滿足輕型斷路器的要求。選擇出線電抗器，根據(jù) Uns =10.5kV, lmax=560A，初選NKL 10 600型電抗器。選擇電抗值，令|"“Nb

18、r "6 kA，貝yXl(%)=(說-X<)肯 100%d NhUd5.50.6 10.5=(0.14)100%165.5 10= 2.33%所以選擇 NKL 10 600 4 型電抗器，其 xl(%)=4% ,ies=38.氷A ,It2t =342(kA)2'S。電壓損失和殘壓校驗：首先重算電抗器后短路電流X*L =XL(%)5.5匯10 = 0.04 -0.6D0.5-0.35X*廠x*x<換算到系統(tǒng)的計算電抗為= 0.35 0.14 =0.49150x* 寸=x*百=0.49 乂=0.735- - 100 短路電流 I"50150_=ii.2 k

19、AX*E VX10.50.73573x10.5電壓損失：U(%) : xL(%)jmaxsin 八 0.04 60 0.6 = 2.24% ： 5%I n600殘壓校驗 . ：Ure =Xl(%) =0.04 =74.7%60 70%I n0.6動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗短路計算時間 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斷 路 器 ：|Nbr=16 l"=11.2lNc 尸 40i 亍 h 30.09It2t =162 2 =512

20、 Qk =139.2ies = 40 ish = 30.09電抗器：lt2t =342 Q =139.2，ies =38.3 ish =30.096- 10設(shè)發(fā)電機容量為25MW, Un =10.5kV ,最大負荷利用小時Tmax = 6000h ,三相導(dǎo)體水平布置（導(dǎo)體平放），相間距離a = 0.35m ,發(fā)電機出線上短路時間tk =0.2s，短路電流l"=27.2kA , ltk =21.9kA ,ltk =19.2kA，周圍環(huán)境+ 400C。試選擇發(fā)電機引出導(dǎo)體。解：1）按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面。母線最大持續(xù)電流為（注意最大持續(xù)電流計算中的105）max1.05Pn. 3U

21、n cos :1.05 25.3 10.5 0.8=1.804 kA)根據(jù)圖 6- 17 查得 Tmax =6000h 時，J =0.68A/mm2，根據(jù)式 6-56 有站 二！804 =2653（mm2）J 0.68查附表1,選用每相2條125mm 10mm（= 2500mm2）矩形鋁導(dǎo)體（注 意選接近計算得到的標準截面），平放時In=3152A , Kf =1.45。根據(jù)式6-54、6-55得到，當周圍環(huán)境+ 400C時允許電流為Ial 二 KIn70-40 3152 = 2553A 1804A :70 -25滿足長期允許發(fā)熱條件。2）熱穩(wěn)定校驗。短路周期分量熱效應(yīng)ti“222022222Qp -(I " 10ItkItk)(27.210 21.919.2 98.41(kA)sP 12 k2 k 12短路非周期分量的熱效應(yīng)Qnp 訂I "2 =0.2 27.22 =147.97(kA)2 s短路熱效應(yīng)Qk 二 Qp Qnp =98.41 147.97 =246.3q(kA)2 s正常運行時最高溫度為I1804兀 一 J (齊-巧(4)2 =40 (70 -40)()2 =55(°C)I ai2553查表6-9,得到熱穩(wěn)定系數(shù)C =93，根據(jù)式6-57可得Smin =1 jQkKf = J246