發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)答案

1、發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題答案例弘11 JS.rtfld電裝置中裝HHJmmxSmm的卻形導(dǎo)體a 廿體iE常運(yùn)行溫度為70 r ,周圍空氣溫度為2百匸*計(jì)算 導(dǎo)體的戦SS-解(I)求交流電阻H M L«5x(MM22xin=IMM43X 10(2)求對(duì)流散熱量Q1 =O八嘰-q 巧=5.fiS5(70- 25)X1U16 = 55*26(W/m求輻刖散熱量+嘰IOU(4)導(dǎo)體的載流量 =匕，廣=1679( A )3.9設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬(wàn)kW，發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流Imax =6791A，最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax = 5200h，三相導(dǎo)體水平布置, 相間距離a = 0.7m，發(fā)電機(jī)出線

2、上短路時(shí)間tk = 0.2s,短路電流 r='6.0kA , Itk/2 = 28.0kA , Itk = 24.0kA，周圍環(huán)境溫度 +35 C, 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(jī)引出導(dǎo)體。學(xué)過(guò)第六章后的做題過(guò)程: 解：(1)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面Sj 歸遜 8947(mm2)J 0.76發(fā)電機(jī)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(biāo)準(zhǔn)槽形母線， S= 8080mm2, Kf =1.237, Wy= 46.5X 10-6m3,J = 294x 108m4, Iy25°

3、; = 8800A。求得溫度修正系數(shù)K = 0.88,ai35o= 0.88X 8800= 7744 (A)> 6800A在35C時(shí)，導(dǎo)體長(zhǎng)期工作溫度:I2/、" maxw(al ) -2I al ,35 C3526791(70 35) 61.9 C/ wF( w) V RI al ,35 C J1 maxw F ( al )RI maxI wIal,35 C V al7744(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定由于tk = 0.2s,求得熱效應(yīng) Qk= Qp + Qnp2tk/2Qp (I 2 10It2z2 It2) 161.867(kA)2 SQnp TI 20.2 362259.2(kA)

4、2 S正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.92。，查表得C = 91, 則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為SminjQKfJ421*067 10 1.237 250.795(mm2) 8080(mm2)k91滿足熱穩(wěn)定要求。(3)共振校驗(yàn)一 選擇絕緣子跨距母線共振校驗(yàn) 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(shí)的最大絕緣子跨距:L10.93.56 k*10 10 *294*10 8 麗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(guò)1.56m，取為1.5m。(4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一 選擇襯墊跨距取發(fā)

5、電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù) K = 1.9則 ish 1./21 '' 96.732kA,單位長(zhǎng)度上相間電動(dòng)力：fph1.735*10 7*is2,* 丄 2319.2(N/m)af 12相間應(yīng)力為ph 10W21F465> 11'2219 106 (Pa)雙槽形導(dǎo)體間作用力:fb 5*10 8*is2h*15*10h8*967322 *2339.27(N / m)0.2條間允許應(yīng)力b Walalphfb條間襯墊的最大允許跨距:Lbmax12W J12 46.5 10 6 70 “2219 106 3.744(m)fbY2339.27般每隔襯0.3-0.5m設(shè)一襯墊

6、，故襯墊跨距Lb可取0.5m設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬(wàn)kW ,發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流lmax= 6791A,最 大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax= 5200h,三相導(dǎo)體水平布置，相間距離 a= 0.7m,發(fā) 電機(jī)出線上短路時(shí)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+35r，鋁導(dǎo)體彈性模量E = 7X 1010Pa,母線頻率系 數(shù)N匸3.56。要求選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。下面學(xué)過(guò)第三章內(nèi)容后：選截面+熱穩(wěn)校驗(yàn)，不全面，學(xué)過(guò)第六章后選擇發(fā) 電機(jī)引出導(dǎo)體的詳細(xì)過(guò)程詳見(jiàn)后面。解：（1）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面 S,并求長(zhǎng)期發(fā)熱

7、溫度 w附表1和附表2給出的導(dǎo)體載流量，是按最高允許溫度 70r、基準(zhǔn)環(huán)必，故導(dǎo)體在35 r時(shí)的載流境溫度25r計(jì)算的，由于lal,25C JwFLR量為I al ,35 Cyj- K Ial,25 C I maxal 02 0.88V70 25! al,25 C6791 巴二 B7717 0.88查附表1和附表2知，發(fā)電機(jī)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(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S= 8080mm2, lai,25c =8800A。則 lal,35c = K X lal,25c = 0.88X 8800= 7744 (A) 在35 r時(shí)，IJ

8、wF ( w )I maxy RI al ,35 C JwF ( al )R丨maxI al,35 Cal(alI2 I maxI al,35 C35 (70 35)26791774461.9 C(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定(實(shí)用計(jì)算法)由于tk= 0.2s,求得熱效應(yīng) Qk= Qp+QnpQp 知 2 10It2/2Qnp TI 20.2362于正常運(yùn)0.46 1016j/It2)161.867(kA)2 S259.2(kA)2 S時(shí)導(dǎo)體溫度為61.9oC ,查圖 3-13得m4，故12 QkAwS(8080 10 6)2 421.067 10 0.46 100.525 1016j/ m4查圖3-13得

9、，h 71 C 200 C滿足熱穩(wěn)定要求。學(xué)過(guò)第六章后的做題過(guò)程: 解：(1)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面。Sj gmax 58008947( mm2)J 0.76發(fā)電機(jī)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(biāo)準(zhǔn)槽形母線， S= 8080mm2, Ku 1.237, Wy = 46.5X 10-6m3, J = 294X108m4, Iy250= 8800A。求得溫度修正系數(shù) K = 0.88，J則 Iai35o = 0.88X 8800= 7744 (A)> 6800A(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定tk= 0.2s，求得熱效應(yīng) Qk= Qp+Qnp= 29

10、5.07X 106 (A2s)正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.920，查表得C = 91,(導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)溫度計(jì) 算詳見(jiàn)上面)則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為Smin91歸 如5.07。6 * 1.237 209.95(mm2) 80802)C滿足熱穩(wěn)定要求。(3)共振校驗(yàn)一 >選擇絕緣子跨距母線共振校驗(yàn) m = S4040X 106 X 2700=10.9 (kg/m)設(shè)共振頻率fi = 200Hz,導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)的最大絕緣子跨距:L200 q3.567*10 10 *294*1010.981.56(m)所以為使導(dǎo)體自振頻率大于 取為1.5m。200Hz,絕緣子最大跨距不允許超過(guò)1.56m

11、,(4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)則 ish 1.9血96.732kA ,單位長(zhǎng)度上相間電動(dòng)力:f ph1.735*10 7*iSh*-a2319.2(N/m)相間應(yīng)力為 hphfphL210W2319.2 1.5210 46.5 10 6 心19106 (Pa)雙槽形導(dǎo)體間作用力:5*10 8 *967322 *2339.27(N / m)條間允許應(yīng)力b需alphLbp2W alphVfb條間襯墊的最大允許跨距:L 阿 alphLbmaxiffb46-5 1070 丄1-2219 迺 3.744(m)2339.27一般每隔襯0.3-0.5m設(shè)一襯墊，故襯墊跨距Lb可取0.5m4-

12、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熱電廠（小型地區(qū)性電廠，小于200MW ,單機(jī)容量6 50MW ）具有較多的發(fā)電機(jī)電壓出線，在地方負(fù)荷較低時(shí)，應(yīng)能將多余電能送入系統(tǒng)，而地方負(fù)荷較大時(shí)，能送系統(tǒng)倒送電能。發(fā)電機(jī)出口電壓等級(jí) 6.3kV 地方負(fù)荷容量不大，最大負(fù)荷 30MW， 最小負(fù)荷20MW，采用2臺(tái)25MW發(fā)電機(jī)的直饋線供電為宜。根據(jù)地方熱 電廠的特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)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(tái)發(fā)電機(jī)單機(jī)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(jī)

13、組數(shù)目較多，在滿足地方負(fù)荷的前提下，50MW容量機(jī)組采用單元接線直接將把電能送入110kV電力系統(tǒng)。（或擴(kuò)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(jì)性綜合考慮）。M 口nnna丄亠1"13JLI2)變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇(a)兩電壓等級(jí)之間的變壓器因?yàn)橐_保對(duì)發(fā)電機(jī)電壓上的負(fù)荷供電可靠性，接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于2臺(tái)，故兩電壓等級(jí)之間米用兩臺(tái)主變。正常時(shí)，應(yīng)能將剩余功率送往系統(tǒng)(2 25 (1 0.1) 20)/2 12.5MW當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，從系統(tǒng)倒送功率滿足最大負(fù)荷：、|/(3025 (1 0.

14、1)/23.75MW當(dāng)一臺(tái)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) 0.717.5MW所以變壓器容量應(yīng)大于17.5MW，可選SF7-25000/110(b)單元接線的兩臺(tái)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,UN=6kV ,Uk% 8，要求同時(shí)自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量為 11400kW,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù) Ky=5，COS N 0.8, N 0.9。試校驗(yàn)該備用變壓器容量能否滿足自啟動(dòng)要求?！緟⒖即鸢浮咳芜x一種1 )電壓校驗(yàn)：取基準(zhǔn)容量Sj Seh 125

15、00kVA，基準(zhǔn)電壓U j Up 6kVPmC0S S J；5 爲(wèi) 50.9 0.8 12500 10227 114005 11400S*M K-P 6.33高壓廠用母線電壓，（只需做一種假設(shè)）假設(shè)采用無(wú)激磁電N cos NSeh 0.9 0.8 12500壓調(diào)壓變壓器,U*1U*o1S*hX*t1竺0.6816.33 1.1 0.08該高壓廠用母線為失壓或空載自啟動(dòng),0.68 0.7，該組電動(dòng)機(jī)不能順利自啟動(dòng)。假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U*o 1.1 ,U*1七；1 e.； 0.08 o.71 o.7，該組電動(dòng)機(jī)能順利自啟動(dòng)。注意：該電廠為高溫高壓電廠，另外通過(guò)備用變壓器取電，所以U*o 12）

16、按容量校驗(yàn)：假設(shè)米用有載調(diào)壓變壓器U*o 1.1，PmU*0 U*1 COS St 1.1 0.70.9 0.8 12500 11688 11400U*1X*tKav0.7 1.1 0.08 5該組電動(dòng)機(jī)可以順利自啟動(dòng)假設(shè)采用無(wú)激磁電壓調(diào)壓變壓器,該組電動(dòng)機(jī)不能順利自啟動(dòng)。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* 0.14 （基準(zhǔn)容量Sd 100MVA），出線最大負(fù)荷為560A,出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr 1S。解：Sd 100MVA，Ud 10.5kV， Id 5.5kA由于 Uns 10.5kV, Imax

17、 560A，因此選擇 SN10 10/630斷路器。總阻抗X*歸算至系統(tǒng)的計(jì)算阻抗為：X*0.14 150 0.21100假設(shè)沒(méi)有加裝出線電抗器，系統(tǒng)提供的短路電流為丄 150 丄 15039.3 kAX*漿 10.50.21 73 10.5Nbr而SN10 10/630斷路器的額定開(kāi)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 10.5 kV, Imax 560 A，初選NKL 10600型電抗器。選擇電抗值，令I(lǐng)" iNbr 16kA，則NbrXl(%) ( x'* )5 100%I"Id

18、UN/5.5 c .八 0.6 10.5 .(0.14) 100%165.5 102.33% 所以選擇 NKL 10 600 4 型電抗器，其 Xl(%) 4% , ies 38.3kA，2 2 2Itt 34 (kA) gs。電壓損失和殘壓校驗(yàn): 首先重算電抗器后短路電流X* L Xl (%)IdUNgUds 5.5 100.04 0.6 10.50.35x*X*Lx'*到系統(tǒng)的計(jì)算電抗為短路電流電壓損失殘壓校驗(yàn)0.49 空100"1MX*U(%)0.735150爲(wèi) 10.5丄廠 15011.2 kA0.73573 10.5Xl(%)亙sinI N0.04 型6000.62

19、.24%5%U reXl (%)I N0.0411.20.674.7%60 - 70%0.35 0.140.49動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間tk tpr tinta 10.050.061.11sQk2 2 2I " t 11.21.11139.2( kA)Sish1.9 J2 11.2 30.09kAiNbr 16I" 11.2I Ncl 40 ish30.09It2t162 2512 Qk 139.2ies40 ish 30.09電抗器:2 2Itt 34 Qk 139.2 , ies 38.3 ish30.096- 10設(shè)發(fā)電機(jī)容量為25MW, Un 10.5kV

20、，最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax6000h，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(jī)出線上短路時(shí)間tk 0.2s，短路電流|"27.2kA ,入丿21.9kA ,/2Itk 19.2kA，周圍環(huán)境+ 400C。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。解：1）按經(jīng)濟(jì)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(jì)算中的1.05）I1.05Pn! max73Uncos/ w；0.8 1.80(kA)根據(jù)圖 6 17 查得 Tmax 6000h 時(shí)，J 0.68A/mm2，根據(jù)式 6 56Sj 金 1804 2653(mm2)J 0.68查附表1,選用每相2條125mm 10mm(

21、 2500mm2)矩形鋁導(dǎo)體(注意選接近計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)截面），平放時(shí)In 3152A , Kf 1.45。根據(jù)式6 54、6 55得到，當(dāng)周圍環(huán)境+ 40°C時(shí)允許電流為lai KInj 斜25 3152 2553A1804 A滿足長(zhǎng)期允許發(fā)熱條件。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。短路周期分量熱效應(yīng)Qp 和 ”210吆 |'2) 1>.222 2 210 21.9219.22)98.41(kA)2 s短路非周期分量的熱效應(yīng).2Qnp TI "2 0.2 27.22147.97(kA)2S短路熱效應(yīng)Qk Qp Qnp 98.41 147.97 246.38(kA)2 s正常運(yùn)行時(shí)最高溫度為(h)(料2 40 (70I al1804 2040)(2553)2 55(0C)C 93，根據(jù)式6 -57可得查表6 9,得