发电厂电气部分计算题答案

1、发电厂电气部分计算题答案设发电机容量为10万kW发电机回路最大持续工作电流 "ax=6791A,最大负荷利用小时 Tmax= 5200h,三相导体水平布置，相间距离a= 0.7m，发电机出线上短路时间t k =，短路电流I ' ' =, Itk/2 =, Itk =，周围环境温度+35C，铝导体弹性模量E=7X 1O10Pa,母线频率系数N =。要求选择发电机引出导体。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Sjg maxJ8947(mm2)0.76发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mM 90mM 12mm标准槽形母线，S=

2、 8080ml2 Kf = , W=x10-6m, J = 294X 1。 8m, Iy25O= 8800A。求得温度修正系数 K=,则 I ai350 =X 8800= 7744 (A) > 6800A在35C时，导体长期工作温度:(al12maxal ,35 C35 (7035)2679161.9 C7744I maxI al ,35 C1 maxwwF ( al1 al,35 C 1 al(2)校验热稳定由于t k=，求得热效应 Q= Q+ QptQp 12(I10Itk2 Itk) 161.867(kA) SQnp TI 2 0.2 362 259.2(kA)2 S正常运行时导体

3、温度为，查表得 8 91,则满足短路时发热的最小导体截面为JQK(421.067 106 1.2372、2XISmin250.795(mm2) 8080(mm2)kC91满足热稳定要求(3)共振校验一 选择绝缘子跨距母线共振校验 详 S m= 4040X 10一6x 2700=( kg/m) 设共振频率f1 = 200Hz, 导体不发生共振时的最大绝缘子跨距：10 87*10 *294*101.56(m), 佃甌 13.5610.9Lmax m - 200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)动稳定校验一 选择衬垫跨距取发电机出口短路时，冲

4、击系数K= 则 ish 19.21” 96.732kA，一 1单位长度上相间电动力：fph 1.735*10 7 * is： *2319.2(N /m)a相间应力为phphL22319.2 1.5210W10 46.5 1011.2219 106 ( Pa)双槽形导体间作用力:8 2 1 8 2 1fb 5*10 *ish*5*10 *96732 *2339.27(N / m)h0.2条间允许应力fb£12WalphLbmax3.744(m)2339.27条间衬垫的最大允许跨距:12 46.5 10 6 70 11.2219 106般每隔衬-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距Lb可取0.5

5、m设发电机容量为10万kW发电机回路最大持续工作电流lmax= 6791A最大 负荷利用小时Tmax= 5200h，三相导体水平布置，相间距离a = 0.7m,发电机 出线上短路时间tk=，短路电流I '' =, I tk/2 =, I tk =，周围环境温度+35 °C, 铝导体弹性模量E= 7X 1010Pa,母线频率系数N二。要求选择发电机引出导 体。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,并求长期发热温度附表1和附表2给出的导体载流量，是按最高允许温度 7

6、0C、基准环境温度25 C计算的，由于la|,25C故导体在35 C时的载流量为I al,35 Cw F ( alRK I al,25 C I max其中，K：70一35 70 250.8867910.88B7717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 200mnX 90mrX 12mm标准槽形母线，S= 8080ml2， I al,25 c =8800A。则 I ai,35 c= K X I ai,25 c=X 8800= 7744 (A) 在35 C时，I maxI al,35 CmaxI al,35 C(alI2max)al ,35 C35 (

7、70 35)6791774461.9 C(2)校验热稳定(实用计算法) 由于t k=，求得热效应 Q= Q+ QpTQp 12(I10Itk2 Itk) 161.867(kA) SQnp TI 2 0.2 362 259.2(kA)2 S由于正常运行时导体温度为，查图3-13得A 0.46 1016 Jm4，故1 1 6 16A.2 Qk Awrr 421.067 100.46 10S2(8080 10 6)20.525 1016 Jm4查图3-13得，h 71 C 200 C满足热稳定要求。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。Sj 也 5800 8947 (mm2

8、) J 0.76发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mmx 90mrX 12mm标准槽形母线，S= 8080mm Kf =，W=x 10"6ni， J = 294 X 10X, Iy2,= 8800A。求得温度修正系数 K=，则 I ai35o=x 8800= 7744 (A) > 6800A(2)校验热稳定t k=，求得热效应 Q = Q+ Qp=x 106 (As)正常运行时导体温度为，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Smin乎 込°7*；。6* 1.237 209.95(mm2) 808

9、0(mm2)满足热稳定要求。(3)共振校验一 >选择绝缘子跨距母线共振校验 m= S m= 4040x 10_6x2700=(kg/m)设共振频率fi = 200Hz,导体不发生共振时的最大绝缘子跨距:max3.56 2007*1010*294*1010.91.56(m)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)动稳定校验取发电机出口短路时，冲击系数 K=则 ish 19. 296.732kA ,单位长度上相间电动力:fph 1.735*10 7*iSh*丄 2319.2(N/m)a相间应力为phL222319.2 1.5ph10W10

10、 46.5 1011.2219 106 (Pa)双槽形导体间作用力:b 5*10 y1*5*10 8 *96732h2*丄0.22339.27(N / m)fbLbLb12Walphb 12WalphVfb条间允许应力bmax条间衬垫的最大允许跨距:12 46.5 10670 “2219 106 3744(m) 2339.27般每隔衬-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距 Lb可取0.5m4-10220kV 双母或双母带旁母； 110kV 采用双母带旁母4111) 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650MVV具有较多的发电机电压出线，在地方负荷较低时，应

11、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 地方负荷容量不大，最大负荷 30MWV最小负荷 20MW，采用2台25MV发电机的直馈线供电为宜。根据地方热电厂的特点， 发电机电压接线采用有母线的接线方式。鉴于出线回路多，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，50MV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)。

12、(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 (2 25 (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：(30 25 (1 0.1) / 2 3.75MW 当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的70以上：(2 25 (1 0.1) 20) 0.7 17.5MW所以变压器容量应大于，可选 SF7-25000/110(b) 单元接线的两台变压器 1.1 50 (1 0.1) 49.5MW 所

13、以选 SF7-75000/1105-10 已知某火电厂厂用 6kV 备用变压器容量为， UN=6kV，Uk% 8，要求同时自启动的电动机容量为11400kW电动机启动电流倍数 Ky=5， cos N 0.8, N 0.9 。试校验该备用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Sj Seh 12500kVA ,基准电压U j Up 6kV高压自启动电动机的启动容量标么值：Kh Ph5 11400S* m6.33n cos n Seh 0.9 0.8 12500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，U*1S*h1.051 6.33 1

14、.1 0.080.68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*。1.1，U*1 匹0.71 0.7，该组电动机能顺利自1 Sh X*t11 6.33 1.1 0.08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*o 12）按容量校验：假设采用有载调压变压器U*。1.1，f U*0 U*111 0 7Pm cos St0.9 0.8 12500 11688 11400U*1X*tKav0.7 1.1 0.08 5该组电动机可以顺利自启动假设米用无激磁电压调压变压器，U*o Urc 1.05 0.711400Pm-

15、0丄 cos St0.9 0.8 12500 10227UgX*tKav0.7 1.1 0.08 5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150M VA归算至10kV母线上的电源短路总电抗 X*0.14（基准容量Sd 100MVA ）,出线最大负荷为560A,出线保护动作时间tpr 1S。解：Sd 100MVA , Ud 10.5kV , Id 5.5kA由于 Uns 10.5kV, I max 560A,因此选择 SN10 10/630断路器。总阻抗X*归算至系统的计算阻抗为：X*0.14空 0.21100假设没有加装出线电抗器

16、，系统提供的短路电流为I"丄 一150 丄一15039.3 kAX*J3 10.5 0.21 J3 10.5而SN10 10/630断路器的额定开断电流为 dr 16，小于I"，因此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Uns 10.5kV, Imax 560A，初选NK 10 600型电抗器。选择电抗值，令I " I Nbr 16kA,则Xl(%)止 x'*100%I"IdUN(5.5(160.6 10.50.14)100%5.5 102.33%所以选择 NK 10 600 4 型电抗器，其 xL(%) 4% , ie

17、s 38.3kA ,2 2 2Itt 34 (kA) gs。电压损失和残压校验: 首先重算电抗器后短路电流0.35x*x*Lx'*0.35 0.140.49换算到系统的计算电抗为II150X"x*0.490.735100短路电流1 "1II150L1150L11.2 kAX*3 10.50.735.3 10.5电压损失U(%) Xl (%)-Ijmaxsin1 N0.04 560 0.62.24%5%600、 1 "残压校验Ure xL (%)0.0411.274.7%60 70%1 N0.6动稳疋校验和热稳疋校验短路计算时间tk tprt.ta 10.0

18、50.061.11sQk2 2 2l " t 11.21.11139.2( kA) si sh1.9 .211.230.09kA断路as. 器:lNbr 16 l" 11.21 Ncl40ish30.09lt2t162 2512Qk 139.2ies 40 ish 30.09电抗器：2 2ltt 34Qk139.2 , ies 38.3 ish 30.09Xl (%)JUnIn50.045.5 100.6 10.56- 10设发电机容量为 25MW, Un lO.5kV，最大负荷利用小时Tmax 6000h ,三相导体水平布置（导体平放），相间距离a 0.35m ,发电机出

19、线上短路时间tk 0.2s，短路电流l"27.2kA , 1如21.9kA，Itk 19.2kA，周围环境+ 400C。试选择发电机引出导体。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）max1.05Pn3U N cos,31.00.5250.8 1.80( kA)根据图 6- 17 查得Tmax 6000h 时，J 0.68A/mm2，根据式 6-56SjmaxJ18040.6822653(mm )查附表1,选用每相2条125mm 10mm（ 2500mm2）矩形铝导体（注意选接近计算得到的标准截面），平放时In 3152a , Kf 1.4

20、5根据式6-54、6- 55得到，当周围环境+ 400C时允许电流为70 40Ial KIN 、31522553A 1804 AY 70 25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Qp叫"21210IsU.22222(27.210 21.919.2 )98.41( kA) s短路非周期分量的热效应Qnp TI "2 0.2 27.22 147.97(kA)2 s短路热效应Qk Qp Qnp 98.41 147.97 246.38(kA)2 s正常运行时最高温度为w ( h)(ImaX)2 40 (70 40)(警)2 55(0C)I al2553查表6- 9,得到热稳定系数C 93，根据式6- 57可得Smin1 QkKf1、246.38 106 1.45 203.