發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題答案

1、發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題答案例3-1屋內(nèi)配電裝置中裝有l(wèi)UOmn】MSmm的矩形導(dǎo)體口導(dǎo)體正常運(yùn)行溫度為70U,周圍空氣溫度為25c，計(jì)算導(dǎo)體的我流量.解求交流電阻R=1,05x0.0422x105=0.0443xlO_5(Q/m)Q)求對(duì)流散熱量9=%(&-4凡=5.6S5(70-25)x016=55.26(/m)»)求輻射散熱量©=5就外曳n汪=吼71I。JIlOfl川，(4)導(dǎo)體的載流量I=心；。工=1679(A)3.9設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬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.

2、7m,發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間tk=0.2s,短路電流I'='36.0kA,Itk/2=28.0kA,Itk=24.0kA,周圍環(huán)境溫度+35C,鋁導(dǎo)體彈性模量E=7Xl010Pa,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)過第六章后的做題過程:解：(1)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面Igmax58002、Sj=8947(mm)J0.76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200mmx90mmx12mm標(biāo)準(zhǔn)梢形母線，S=8080mm2,Kf=1.237,Wy=46.5X10-6m3,J=294X108m4,h25o=8800A。求得溫度修正系數(shù)K=0.88,

3、貝UIal35o=0.88X8800=7744(A)>6800A彳I =61.9在35c時(shí)，導(dǎo)體長(zhǎng)期工作溫度:IL6791%-.，(%-)2=35(70-35)I al ,35 CI maxFQDRF。-口)RIal,35C7744Im口-.max_wIa135c.1al-.口al,35cal(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定由于tk=0.2s,求得熱效應(yīng)Qk=Qp+QnpQp='I21012It2)=161.867(kA)2S12kkQnp=TI2=0.2362=259.2(kA)2S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QkKf421.06

4、71061.23722Smin=-=250.795(mm):8080(mm)k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=Sm=4040x106x2700=10.9(kg/m)設(shè)共振頻率G=200Hz,導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)的最大絕緣子跨距:L2003.56 7*10 10 *294*1010.9,8= 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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)一選擇襯墊跨距取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)K=1.9貝Uish=1.9拒1''=96.732kA,單位長(zhǎng)度上相間電動(dòng)力:.二21fph=1.735*1

5、0*i2h*-=2319.2(N/m)a22相間應(yīng)力為仃前=.=11.2219106(Pa)p10W1046.510雙梢形導(dǎo)體間作用力:,-821-821fb=5*10*i2h*-=5*10*967322*2339.27(N/m)h0.2條間允許應(yīng)力c-b12W12W二al-hfb條間襯墊的最大允許跨距:Lbmax12W二alOph1246.510-670-11.22191062339.27=3.744(m)般每隔襯0.3-0.5m設(shè)一襯墊，故襯墊跨距Lb可取0.5m設(shè)發(fā)電機(jī)容量為10萬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

6、，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I'=36.0kA,Itk/2=28.0kA,Itk=24.0kA,周圍環(huán)境溫度+35C,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(jī)引出導(dǎo)體。下面學(xué)過第三章內(nèi)容后：選截面+熱穩(wěn)校驗(yàn)，不全面，學(xué)過第六章后選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體的詳細(xì)過程詳見后面。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70C、基準(zhǔn)環(huán)境溫度25c計(jì)算的，由于"125c=al,25CwF3l°),故導(dǎo)體在35c時(shí)的載流量為Ial,35Cw

7、FQ-u)R=K/al,25C-Imax其中，K=吃O(shè)''ImaxIal,25C一y678>7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200mmx90mmx12mm標(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S=8080mm2,a25c=8800A。WJIai,35c=KXIai,25c=0.88X8800=7744(A)在35c時(shí),I>F(8we)max-VR=Jma:wFCal-口)iIal,35C%-口Ial,35clrI26791，=>(%T*=35(70-35)也Ial,35c7744=61.9C(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定(實(shí)用計(jì)算法)由于tk=0.2s,

8、求得熱效應(yīng)Qk=Qp+QnpQp=：2(I210It22It2)=161.867(kA)2SQnp=TI2=0.2362=259.2(kA)2S由于正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.9oC,查圖3-13得Aw=0.46父1016J/(Qm4),故421.0671060.461016(808010)=0.5251016J.11m4查圖3-13得，eh定719<200(滿足熱穩(wěn)定要求學(xué)過第六章后的做題過程：解：(1)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇截面。Igmax58002Sj=8947(mm2)J0.76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200mmx90mmx12mm標(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S=80

9、80mm2,Kf=1.237,Wy=46.5X10-6m3,J=294X108m4,Iy250=8800A。求得溫度修正系數(shù)K=0.88,則Iai35°=0.88X8800=7744(A)>6800A(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定tk=0.2s,求得熱效應(yīng)Qk=Qp+Qnp=295.07X106(A2s)正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.92°,查表得C=91,(導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)溫度計(jì)算詳見上面)則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為QkKfs . =3min一C.295.07*106 * 1.23791=209.95(mm2) <8080(mm2)滿足熱穩(wěn)定要求。(3)共振校驗(yàn)一>選

10、擇絕緣子跨距母線共振校驗(yàn)m=Sm=4040X106X2700=10.9(kg/m)設(shè)共振頻率f1=200Hz,導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)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(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù)K=1.9貝Uish=1.9折”=96.732kA,1單位長(zhǎng)度上相向電動(dòng)力：fph=1.735*10*i；h*=2319.2(N/m)a22fphL2319.21.56相向應(yīng)力為仃八=26=11.2219x10(Pa)ph10W1046.510雙槽形導(dǎo)體間作用力:821821fb=5*10*ish*=5*10*96732*2

11、339.27(N/m)h0.2條間允許應(yīng)力"b=fWb2Lb£片）條間襯墊的最大允許跨距:Lbmax= 3.744(m)12W二al；ph_1246.510上70-11.2219106fb一二2339.27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熱電廠（小型地區(qū)性電廠，小于200MW,單機(jī)容量650MW）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

12、，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，并在分段母線問及電纜饋線上安裝電抗器以限制短路電流。因機(jī)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)2)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

13、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)之間采用兩臺(tái)主變。正常時(shí)，應(yīng)能將剩余功率送往系統(tǒng)(225(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：(30-25(1-0.1)/2=3.75MW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：(225(1-0.1)-20)0.7=17.5MW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1.1m50m(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)

14、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'=0.8,”=0.9。試校驗(yàn)該備用變壓器容量能否滿足自啟動(dòng)要求【參考答案】任選一種1)電壓校驗(yàn)：取基準(zhǔn)容量§=Seh=12500kVA,基準(zhǔn)電壓Uj叫=6kVjp高壓自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量標(biāo)么值：S* MKh PhNCOS ：NSeh5 114006.330.9 0.8 12500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*01S*hX*t11.051 6.33 1.1 0.08-0.68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

15、設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U*o=1.1,U*1=0.71>0.7,該組電動(dòng)機(jī)能順禾I自1S*hX*t116.331.10.08啟動(dòng)。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*。=12）按容量校驗(yàn)：假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U*o=1.1,U*0"1cos3=1.10.70.90.812500=1168811400U*1x*tKav0.71.10.085Itav該組電動(dòng)機(jī)可以順利自啟動(dòng)假設(shè)采用無激磁電壓調(diào)壓變壓器,U*0-U*1,1.05-0.7Pm=01cosSt=0.90.812500=10227<11400一U*1x*tKav0.71.10.085該組電動(dòng)機(jī)

16、不能順利自啟動(dòng)。第六章67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工=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。pl解：Sd=100MVA,Ud=10.5kV,1d=5.5kA由于Uns=10.5kV,Imax=560A,因此選擇SN1010/630斷路器。總阻抗X:理算至系統(tǒng)的計(jì)算阻抗為：X4.14喘=0.21假設(shè)沒有加裝出線電抗器，系統(tǒng)提供的短路電流為I ”二11501150,3 10.5 0.21、3 10.5= 39.3 kA而SN10-10/630斷路器的額定開

17、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,Imax=560A,初選NKL-10600型電抗器。選擇電抗值，令I(lǐng)"=INbr=16kA,則xL(%)=(k-x':；)JU100%I"-IdUN5.50.610.5=(-0.14)-100%165.510=2.33%所以選擇NKL-10-6004型電抗器，其xL(%)=4%,ies=38.3kA,It2t=342(kA)2Lso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(%)IdUN5.510=0.040.610.5-0.

18、35"工"0+"工換算到系統(tǒng)的計(jì)算電抗為=0.350.14=0.49一一150x*丁=x*；=0.49=0.735-100短路電流I"=>150=，150=11.2kAX*z.310.50.735.310.5電壓損失：U(%)11(%)$冶-0.04至00.6=2.24%：二5%In6001 "11.2殘壓校驗(yàn)，Ure=Xl(%)=0.0474.7%6070%In0.6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-tprtinta-10.050.06-1.11s2 _22Qk=I"2t=11.221.11=139.2(kA)2閭ish

19、=1.9211.2=30.09kA斷路器：.=16aI"=11.2Incr40>i點(diǎn)30.0922It2t=1622=512Qk=139.2ies=40ish=30.09電抗器：1t2t=342>Qk=139.2,ies=38.3>ish=30.09ess610設(shè)發(fā)電機(jī)容量為25MW,Un=10.5kV,最大負(fù)荷利用小時(shí)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(jī)出線上短路時(shí)間tk=0.2s,短路電流I"=27.2kA,Itk.=21.9kA%=19.2kA,周圍環(huán)境+400C。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。Lk解：1）按經(jīng)濟(jì)

20、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）1 max1.05Pn. 3U n cos ：1.05 25,3 10.5 0.8=1.804 kA)根據(jù)圖617查得Tmax=6000h日寸，J=0.68A/mm2,根據(jù)式656有Sj=甘=黑=2653（mm2）查附表1,選用每相2條125mmM10mm（=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,2=1.45。根據(jù)式654、655得到，當(dāng)周圍環(huán)境+400C時(shí)允許電流為70-40lal=KIn=<j父3152=2553Aa1804A70-25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)t2220.22222Qp=(I"10ItkItk)=(27.21021.919.2)-98.41(kA)s短路非周期分量的熱效應(yīng)Qnp=TI"2=0.227.22=147.97(kA)2s短路熱效應(yīng)2Qk=QpQnp=98.41147.97=246.38(kA)2s正常運(yùn)行時(shí)最高溫度為I1804c工-(入-u)(q)2=40(70-40)()2=5