发电厂电气部分 全部计算题解答与课程设计部分解答第3版.ppt

1,为方便使用本教材或换用本教材，特编写了本教材习题中全部计算题的解答和课程设计的部分解答（第3版和第2版均可使用），可作为习题课电子教案，有不妥或错误之处请同行老师批评指正。,2,习题3-6如果图3-9中旁路断路器和旁路回路的隔离开关都是断开状态，线路WL1运行在母线W1上，试写出检修QF1时的不停电倒闸操作过程。,解:1.合上QS1和QS3;2.合上QFp;3.QFp合闸成功（说明旁母完好）,合上QS1p（等电位合闸）;4.断开QF1;5.拉开QS13和QS11;6.做安全措施。,3,习题3-7有两个限流电抗器，额定电压都是10kV，其中一个的额定电流为200A，电抗百分数为3%，另一个的额定电流为400A，电抗百分数为4%，哪个限流作用效果好？,解:额定电流为200A的电抗器的电抗有名值为,额定电流为300A的电抗器的电抗有名值为,可以看出：额定电流为200A，电抗百分数为3%的电抗器的电抗大，限流作用效果好。,4,习题3-9,解:首先计算运行费,计算抵偿年限T，标准抵偿年限为5年,应该选投资高的第I方案。,某电气主接线设计中，有两个技术性能相当的初步方案，其中方案1的综合投资为900万元，年电能损耗为5106kWh，折旧费及检修维护费合计为30万元；方案2的综合投资为800万元，年电能损耗为7106kWh，折旧费及检修维护费合计为20万元。设平均电价为0.20元/kWh，标准抵偿年限为5年，试用抵偿年限法选出最佳方案。,习题3-10,某企业的自备热电厂有三台机组，其中100MW机组为发电机-变压器单元接线直接接入110kV母线，另外两台25MW机组经6kV机压母线和机压母线上的变压器接入110kV母线。机压母线上接入的16回电缆线路是本企业的重要负荷，其最大综合负荷为35MW，cos=0.8，厂用电率为10%；110kV母线上有4回出线，其中2回为本厂与系统的联络线，2回接附近两个终端变电所。请设计该厂的电气主接线，并选择主变压器。,解:(1)单元接线主变容量选择,查有关发电机的技术参数资料，可得100MW发电机,cos=0.85,额定电压为10.5kV。,选择主变压器容量为：120MVA，变比为121/10.5kV。,6,(2)机压母线上的主变容量选择,优先选2台同容量的主变,1）发电机出力最大，而发电机电压母线上的负荷最小时，扣除厂用电负荷后，主变压器能将剩余的功率送入电力系统。当缺乏具体资料时，最小负荷可取为最大负荷的60%70%。,7,2）发电机电压母线上的最大一台发电机停机时，主变压器应能从电力系统倒送功率，满足发电机电压母线上的最大负荷和厂用电的需要，即,考虑了停运机组的起动厂用负荷。,8,3）若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时，其中一台容量最大的主变压器退出运行时，应该能输送母线最大剩余功率的60%70%以上，即,选2台20MVA的主变压器，电压为121/6.3kV。,该厂的电气主接线设计可参考图3-27。,习题3-11某110kV变电所，其35kV侧出线为架空线(无架空地线)，6回线路总长是120km；其10kV侧出线为电缆，16根电缆的总长度是25km，请计算35kV和10kV系统的对地电容电流IC，并决定两个系统是否应该设置消弧线圈，若需要请选择消弧线圈的型号。,考虑母线增加13%的电容电流后，总电容电流为,Ic=1.1311.34=12.81A10A因此需要在35kV中性点上加装消弧线圈，采用过补偿方式，消弧线圈的计算容量为,查附录A表A-32，选容量为400kVA的消弧线圈。,解：35kV系统,10kV系统,Ic=1.1625=2930A,10kV系统不需要安装消弧线圈。,考虑母线增加16%的电容电流后，总电容电流为,10,习题3-12某变电所安装两台容量为31.5MVA，电压等级为110/10kV的双绕组主变，请选择该变电所10kV母线上应该装设的无功补偿电容器的台数与接线方式。注：按主变容量的15%左右选择,接线采用单星形,大小搭配分两组分别安装在10kV两段母线上。,解：选无功补偿容量为23000kvar+21800kvar=9600kvar，9600/63000=15.238%，在主变容量的10%30%范围内，符合规范要求，大小搭配分两组分别安装在10kV两段母线上，每段母线安装4800kvar。并联电容器采用构架式结构屋外放置，接线选单星形接线。3000kvar组每相1000kvar，选3台334kvar单相电容器并联。1800kvar组每相600kvar，选3台200kvar单相电容器并联。,习题4-15,解：,x*t=1.1Uk/100=1.18/1000.088,允许自启动的电动机总容量为14160.84kW，能满足自启动要求。,试校验某高温高压火电厂6kV高压备用厂用变压器的容量，能否满足厂用电动机自起动要求。已知高压备用厂用变压器的容量为12.5MVA，Uk8；要求同时自起动电动机容量为11000kW，电动机的平均起动电流倍数为5，cos=0.8，=0.9。,12,习题5-7根据附录有关参考资料，查出以下导体的长期允许电流并回答问题（设环境温度）。,(1)8010mm2单条矩形铝导体，平放及竖放时的长期允许电流各是多少？二者为何不同？(2)2（1008）mm2双条矩形铝导体，平放时的长期允许电流是多少？它为何小于同样条件下两根单条矩形铝导体的长期允许电流之和？,解:(1)8010mm2平放为1411A;竖放为1535A，竖放散热好。,(2)2(1008)mm2平放为2259A;1008mm2平放为1547A，两根1008mm2平放为21547A。两根单条矩形铝导体有效散热面积大。,13,习题5-8,解：,（1）短路电流热效应,（2）短时发热最高温度,由导体的正常工作温度为50，查图5-5曲线可得Ai=0.41016J/（m4）。,若已知63mm10mm铝导体回路中之短路电流I”=28.3kA，I1=23.8kA，I2=19kA，短路切除时间为tk=2s，导体的正常工作温度为50，集肤系数为Ks=1.04，试计算导体的短路电流热效应和短时发热最高温度。,14,查图5-5曲线可得f=98Smin=278.7mm2，能满足热稳定要求。,（2）共振校验,20,取=1，即不考虑共振影响。,（3）动稳定校验,相间电动力,相间应力,21,根据,，,可以查得形状系数,，条间电动力为,最大允许衬垫跨距,衬垫临界跨距,每跨选取2个衬垫时,可以满足动稳定要求。,22,习题6-6根据有关参考资料，求出按下列条件直埋在土中的铝心油浸纸绝缘电力电缆（三芯）的长期允许载流量：(1)UN=10kV，S=120mm2，土壤热阻系数为120cm/W，土壤温度为10。,(2)UN=10kV，S=2(120)mm2，土壤热阻系数为80cm/W，土壤温度为10，两条电缆并列直埋土中，电缆净距100mm。,解:在附表中查出各K的数值。(1)长期允许载流量,(2)长期允许载流量,23,习题6-7某电厂由10kV机压母线用双回电缆线路向一重要用户变电所供电。用户最大负荷5000kVA，最大负荷利用小时数为5200h/年，当一回电缆线路故障时，要求另一回仍能供给80%的最大负荷。线路长度较短，直埋土中，电缆净距为100mm2，高湿度土壤，土壤温度10，短路电流I”=10kA,I1=7.6kA,I2=6.9kA。短路切除时间为2s，试选择该电缆。,解正常情况下每回路的最大持续工作电流为,根据最大负荷利用小时数5200h/年，查图6-3曲线1，得J=0.72,直埋敷设一般选用钢带铠装电缆，每回路选用两根三芯油浸纸绝缘铝心铝包铠装防腐电缆，每根S=95mm2，高湿度热阻系数为80cm/W，此时的允许载流量为Ial=185A，最高允许温度为60，额定环境温度为25。,长期发热按一回电缆线路故障时转移过来的负荷校验，即,满足长期发热要求。,短路热效应,短路前电缆的工作温度,热稳定系数C为,满足热稳定要求。,由于电缆较短不用电压损失校验,根据以上计算可以看出，所选电缆满足要求。,27,习题6-8.解（1）支柱绝缘子的选择根据装设地点及工作电压，位于屋内部分选择ZB-10Y型户内支柱绝缘子，其高度H=215mm，抗弯破坏负荷Fde=7350N。,mm=242mm,可以满足动稳定要求。如选ZL-10/8型,28,（2）穿墙套管的选择根据装设地点、工作电压及最大长期工作电流，选择CWLC2-10/2000型户外铝导体穿墙套管，其UN=10kV，IN=2000A，Fde=12250N，套管长度Lca=0.435m，5s热稳定电流为40kA。,(kA)2s满足热稳定要求。,满足动稳定要求。,29,习题6-9选择某电网末端变电所10kV出线中的高压断路器及隔离开关（屋内）。已知：线路最大持续工作电流为480A，所配置的过电流保护动作时间为1.5s，线路首端的短路电流在整个短路过程中保持不变为11.7kA。,解:根据额定电压和Imax=480A，初选SN10-10I/630型少油断路器。,断路器和隔离开关选择比较结果选校项目计算数据SN10-10I/630型GN6-10T/600型额定电压/kV101010额定电流/A480630600额定开断电流/kA11.716-额定关合电流/kA29.83540-热稳定校验/(kA)2s21916222024动稳定校验/kA29.8354052,30,习题6-10某发电厂的电气主接线如下图所示，已知主要设备参数为：T1和T2，SN=20MVA，ud%=10.5，电压比k=121/10.5kV。G1和G2，PN=25MVA，UN=10.5kV，,。系统容量S=500MVA，系统电抗；馈线负荷Pmax=4000kW，功率因数为0.8，短路持续时间为2s。现欲在10kV电缆馈线中采用SN10-10I型高压少油断路器，试选择校验线路电抗器L1。,解基准选取：Sd=100MVA，Ud=10.5kV，Id=5.5kA。,根据安装地点电网电压和持续工作电流初选NKL-10-300-3型电抗器。参数计算如下：,系统电抗:,选择电抗百分值,变压器：,发电机：,选用电抗百分值为3%的电抗器。计算总电抗为,故选用电抗百分值为3%的电抗器，动稳定不能满足要求，改选电抗百分值为4%的电抗器NKL-10-300-4型。,SN10-10I型高压少油断路器INbr=16kA。,33,重新计算电抗器后短路电流,求计算电抗,动稳定满足要求,热稳定校验,电压损失校验,残压校验,可以看出，选用NKL-10-300-4型电抗器满足要求。,35,习题6-11选择某变电所10kV母线上的电压互感器。该母线上共接有8回馈电线路，每回线路上装有电流表及有功电能表各一只。此外，在母线上还需装设测量线电压的电压表1只及供绝缘监察装置用的电压表3只。,解：根据电压互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，供给电能表电压及用于绝缘监察，选用JSJW-10型三相五柱式电压互感器（也可选用3只单相JDZJ型浇注绝缘电压互感器），额定电压为10/0.1kV，辅助二次绕组为0.1/3kV，准确级为0.5级，三相额定容量SN2=120VA。电压互感器与测量仪表的接线方式，与电压互感器接线方式不同（不完全星形部分）的各相间二次负荷分配在下表中示出。,36,根据表6-7计算不完全星形部分负荷的视在功率和功率因数，即,37,利用表6-7中的计算公式，并计及与电压互感器接线方式相同的绝缘监察电压表功率P，得A相负荷为,B相负荷为,38,由于Sab与Sbc接近，ab与bc接近，可知B相负荷最大，即,故选用JSJW-10型电压互感器满足要求。,Smax=48.345MVA满足要求。型号选SFSZ9-31500/110，电压等级11081.25%/38.522.5%/10.5kV，接线组别YN，yn0，d11。110kV侧有载调压开关采用十七档分接头，35kV侧有载调压开关采用五档分接头。,2.电气主接线设计,3.中性点的接地方式设计和站用电设计,4.变压器低压侧引出线导体选择,5.10kV母线选择,6.110kV母线选择,7.变压器低压侧引出线中的支柱绝缘子和穿墙套管选择,49,8.主变压器低压侧进线断路器、10kV母线分段断路器和10kV出线断路器选择,9.110kV各回路的断路器和隔离开关选择,10.35kV各回路的断路器和隔离开关选择,12.防雷保护计算,以上计算均为机械工业出版社2015.7出版的许珉主编“变电站电气一次设计”中的例题，计算选择结果可参考该教材。,11.短路电流计算,50,附录C课程（毕业）设计任务书2课程设计学时较少时可使用该题目。,1.主变压器的选择1)10kV的最大综合计算负荷根据10kV远景负荷，同时系数取0.85，线损率取5%，得Smax=0.85(7.5/0.8+6/0.78+5/7.5+3.5/0.8+12/0.8)1.05=39.13MVA,2)主变选择60%的全部最大综合计算负荷为0.639.13MVA=23.48VA可以看出全部I类负荷SI和II类负荷SII之和小于23.48MVA选择SN=25MVA的有载调压降压结构变压器两台，单台容量SN23.48MVA，总容量为2SNSmax=39.13MVA满足要求。型号选SFZ9-25000/110，额定容量为25000kVA，电压等级为11081.25%/10.5kV，接线组别YN，d11。110kV侧有载调压开关采用