《发电厂电气部分》期末复习总结

1、四、计算题 P63一、屋内配电装置中装有100 10 的矩形铝导体，导体正常运行温度为40 度，周围环境温度为20 度，试计算该导体的载流量（给定条件 度时铝导体的电阻率为 0.028mm2 /m ，铝的电阻温度系数 ，20铝导体肌肤效应系数为Kf 1.05 ，辐射散热系数 0.95）（）单位长度导体直流电阻Rdc1(wS 20) 0.0041(40 100 10 0.0303103 ()单位长度导体交流流电阻RkacfR 0.0318103dc求对流散热量F 2A12A2 2100 ) 1 2 ( 10 ) 1 0.22 （m /m）2100010002对流散热系数1 1.5(w )0.35

2、 1.5(40 20)0.35 4.280对流散热量Q1 1 )F0 4.28 (40 20) 0.22 18.83 （W/m）导体的辐射散热F 2A12A2 2100 ) 1 2 ( 10 ) 1 0.22 （m /m）201000100020 273 4 2734 273 40 4 273 20 4Q5.7f100w 100 Ff 5.7 0.95 0.22 26.54 100100 Q Q1fR18.83 26.540.0318103（4）导体载流量为Q Q1fR18.83 26.540.0318103100mm100mm 8mm 70 25 度，试计算该导体的载流量。 （给定条件： 2

3、0 度时铝导体的电阻率为 0.028mm2 /m ，铝的电阻温度系数20 Kf 1.05 ，辐射散热系数 0.95）单位长度导体直流电阻Rdc1(20)0.0041(70 20)20wS1008 0.0422 103 ()单位长度导体交流流电阻RRkR0.0443103 ()acfdc（2）求对流散热量对流散热面积F 2A 2A 2 (1001000)12(1281000) 1 0.216 （m2/m）对流散热系数对流散热系数 1.5( )0.35 1.5(70 25)0.35 5.6851w0对流散热量Q )F 5.685 (70 25) 0.216 55.26 （W/m）11w01（3）导

4、体的辐射散热辐射散热面积 F 2A 2A 2( 100 )1 2(12100081000) 1 0.216 （m2/m）QQ5.7f 273 100w 4 273 1000 F4 5.7 0.95 273 70 4 273 25 4 f100 100 0.216 69.65（4）导体载流量为I Q Qf152.26 69.650.0443 103 1679（A）P70R三、某发电机端电压为 10.5kV，额定电流为 1500A，装有 2（1008）mm2 矩形铝导线，短路电流I 28kA，I 20 kA。继电保护动作时间为0.3S，断路器全断开时间0.2S，正常负荷时母线温度为46，试计算短路

5、电流热效应和母线的最高温度（46A 0.35 1016 ）解1计算短路电流热效应短路电流作用时间等于保护动作时间和断路器全断开时间之和即t0.30.20.5k（S）又 I /I 28/ 20 1.4查短路电流周期分量的等值时间曲线的t 0.65 分）p因t 1S，故应考虑非周期分量的热效应（1 分）非周期分量的等值时间为kt0.02 0.051.2 0.11 分）np短路电流热效应为 Qk（2）求母线最高温度h I 2 (t。t)22(0.650.1)300（A（2 分）np因 46o，查图得Aw 0.35 1016 J/(gm4 ) （1 分）11 0.36171016 AQ AhS 2k1

6、008 300 10 6 0.35 10 162 210001000再由图查得 50o 200oh（1 分）此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求（1 分）P70四、发电机出口引出母线用100mm8mm、K 1.05 的矩形截面硬铝母线，运行在额定工况时母线的温度为 70f度。经计算流过母线的短路电流为I 30kA，I 20kA。继电保护动作时间1.3 秒，断路器全断开时间0.2 秒，试计算母线短路时最高温度及其热稳定性（70A 0.55 1016 ）1tk 1.3 0.2 1.5（S）又 I /I 30/20 1.5（1 分）查短路电流周期分量的等值时间曲线的t1.6S（1 分）p因t

7、1S，非周期分量的热效应忽略（2 分）k短路电流热效应为 Qk I 2 (t t) 20 2 1.6 0)640（A（2 分）np（2）求母线最高温度h。因w 70o，查图得 Aw 0.55 1016 J/(gm4 ) （1 分）KAf Q hS 2k1.05w 1008210001000 640 10 6 0.55 10 16 (0.105 0.55) 1016 0.655 1016 J/gm （2 分）再由图查得h 80o 200o此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求（1 分）P73五、铝导体型号为 正常工作电压U五、铝导体型号为 正常工作电压U10.5V，正常负荷电流为 正常负荷

8、时导体温度为 46N1 0.2 I 28kAI0.6s 22 kA，I1.2 s 20 kA。计算短路电流的热效应和导体的最高温度（注： 46o， A 0.35 1016 J/(gm4 )ww1t10.2 1.2k（S）短路电流周期分量热效应为Q tk (I 210I2 I2 ) 1.2(282 10222 202) 602.4(kA)2p12t / 2ktk12由于短路电流作用时间t1.2 1，非周期分量的作用可以忽略。k短路电流热效应为QQ （kA2S）kp（2）求母线最高温度。因h 46o，查图得A 0.35 1016 J/(gm4 )wwAh1S 2Q Ak1 602.4 10 6 0

9、.35 1016w 1008100010002 0.44411016再由图查得 60o 200oh此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P73六、某发电机端电压为 10.5kV，额定电流为 1500A，装有 2（1008）mm2 矩形铝导线，短路电流I 28kA此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P73I 22kAI 20 kA。继电保护动作时间为0.3S，断路器全断开时间0.2S，正常负荷时母线温度为46，试0.6s1.2s计算短路电流热效应和母线的最高温度（46A 0.35 1016 ）非周期分量短路发热等值时间TTT（秒）短路点t 0.1kt 0.1k发电机出口及母线0

10、.150.2（）t12k12计算短路电流热效应。短 路电流作用时间等于保 护动作时间和断路器全 断开时间之和， 即 0.3 0.2 0.5 （S）0.5周期分量的热效应Q0.5k ( I 2 10 I I 2 ) (28 2 10 22 2 20 2 ) 251 (kA) 2tp12tt /2tkk又因t1S，故应考虑非周期分量的热效应。取等效时间T 取0.2kQTI2 0.2 p短路电流热效应为Qk Q Qp 251 156.8 407.8（2）求母线最高温度。因h 46oAw 0.35 1016 J/(gm4 )1AQ A 407.8 10 6 0.35 10161hS kw1008221

11、0001000 0.36591016再由图2 查得 50o 200oh此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P80此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P80V 0.35，三相短路冲击电流i 45kA。导体弹性模量E 7单位长度的质量m 0.972kg/m。试求导体的固有频sh率和最大电动力（给定导体一阶固有频率系数N 1.57）f解：导体的截面惯性矩J bh3120.612108 10.8 108 (m4 （2 分）导体的一阶固有频率为f1NfL2EJ 1.57m1.2 27 10 10 10.8 10 0.972 96.15(Hz)（2 分）35135Hz 之间，应考虑动态

12、应力系数分）F1.73107i2 1.73导体的一阶固有频率为f1NfL2EJ 1.57m1.2 27 10 10 10.8 10 0.972 96.15(Hz)（2 分）35135Hz 之间，应考虑动态应力系数分）F1.73107i2 1.73107Lmaxsh1.20.35450002 1.35 1621.5(N) （2 分 ）P80sh率和最大电动力。（给定导体一阶固有频率系数Nf 1.57 ）解：J bh3120.0121312 10 3 1 10 6 (m 4 )（2 分）导体的一阶固有频率为f1 260.5(Hz)（2 分）NfL2EJm1.571.2 27 10 NfL2EJm1

13、.571.2 27 10 10 1 10 61.272Fmax 1.73107L i2 1.731071.20.35450002 1201(N) （2 分）P1596kV 和 380V 为 ，低压绕组额定容量为 19%，厂用高压变压器电源侧母线电压标幺值U*0 1.1（有载调压，厂用低压变压器额定容量为，阻抗电压为%。厂用高压备用变压器已经带负荷 6200kW，参加自启动电动机总容量为 13363kW。厂用低压母线上参加自启动电机容量为500kW。试计算厂用高压备用变压器自投高、低压母线串接启动时，能否实现自启动。1）厂用高压母线校验：厂用高压母线的合成负荷标幺值为K P11 5 13363

14、6200S cos *HS2 N0.80250000 3.59 （2 分 ）厂用高压变压器电抗标幺值为x 1.1 U(%)Sk2 1.1 19 2500 （1 分）* t 1100S1 N1005000高压母线电压标幺值为U1.1，满足要求。（2 分）U*0*11 xS*d*H1 0.104 3.590.8 0.75 500（2）厂用低压母线校验：厂用低压母线合成标幺值为K P /( cos )0.8S22*LSt 21000 3.125厂用低压变压器电抗标幺值为x 1.1 Uk 1.1 10 0.11（1 分）低压母线电压标幺值为U*2*t 2U 1 x *1 S1001000.80.595

15、 0.55（2 分）P1871 0.11 3.125*t2*L九、已知某电流互感器到仪表的电气距离为 ，导体电阻率为1.75102(mm2/m) ，最大负荷阻抗为 欧。拟选择仪用电流互感器型为LFZJ-1 级，变比为0.8 欧，请选择二次连接导线（0.1 欧。解：根据题意，为了保证互感器的测量精度，设导线电阻最大值为R，则maxRmax 0.8 0.1 0.058 0.642(（ 分）R L1S1min L Rmax（2 分）min L Rmax1.75102 401.09(mm2（2 分）0.642选择 1.5mm2 的铜导线。（2 分）R L 1.75 102 40 0.467() （1

16、分）S1.540 1.5 mm2 0.467 0.642（2 分）P1870.75102(mm2/m)6 欧。LFZJ-1 级，变比为0.8 欧，请选择二次连接导线（假0.1 欧。解：根据题意，为了保证互感器的测量精度，设导线电阻最大值为R，则maxRmax 0.8 0.1 0.06 0.64(（ 分）R L1S1min L Rmax（2 分）min L Rmax1.75102 401.09(mm2（2 分）0.64选择 1.5mm2 的铜导线。（2 分）接线电阻为R L 1.75102 40 0.467(（1 分）（1.8，35（1.8，35K 0.882700kg/m3）不同工作温度硬铝导

17、体的热温定系数40 1.5 mm2 0.467 0.642（2 分）P205十一、某屋内配电装载汇流母线电流为 Imax十一、某屋内配电装载汇流母线电流为 Imax 3463 A，三相导体垂直布置，相间距离 0.75m，绝缘子跨距 1.2m，母线短路电流I 51kA，短路热效应Q1003(kA)2 ，环境温度+35，铝导体弹性模量E 7103母k线频率系数N 3.56 。初步选定母线为3 条12510的矩形硬吕导体，已知导体竖放允许电流为4243A，请对选f工作温度（度）505560657075808590硬铝及铝锰合金959391898785838281解：导体截面积为 125解：导体截面积

18、为 12510=1250mm2Ial 35o 0.88 4243 3734 A3463A（ ）热稳定检验1 (0)0I2max35(7035)34642 65alI237342(度)al查表得 查表得 C=89，则满足短路时发热的最小导体截面为SSminQ K/ Ckf1003106 0.88 / 89 477.4155所以对该母线可不计共振影响。取冲击系数为1.9，则i1.92I 2.6951137.19（kA）sh相间应力 f1.73107 i2 / 1.73107 / 0.75 4341（N/m）phshW 3.3b2 h 3.3 0.012 0.125 41.25 106 fph434

19、11.22 15.15410ph1041.251066 (Pa)母线同相条间作用应力为b 10 0.08 ， 2b b 2 10 10 0.074，h125b h10 1254b b 4 10 10 0.222 Kb h10 12512 0.37 ，K13 0.57 ，则ff8(K K) 109 i2 / b 14153b1213shLcr和条间衬垫最大跨距Lb max分别为LL b4crhf11970.125/14153 0.65bLb Lb maxb2h()alphf0.01 20.125(7015.154)106 /14153 0.31所选衬垫跨距应小于 Lcr和bLL=0.3mbmax

20、b满足动稳定要求。满足动稳定要求。满足动稳定最大跨距为LLmax10fWal10 7 106 3.2 106 0.681（ ）482.2mph跨距最大不能超过 跨距最大不能超过 0.681 米。 P205十二、某屋内配电装载汇流母线电流为I1106 A，三相导体垂直布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距1.2m，母max线短路电流I 17kA，短路热效应Q 334(kA)2 ，环境温度+35，铝导体弹性模量E 7103母线频k率系数N 3.56 。初步选定母线为808 的矩形硬铝导体，已知导体竖放允许电流为 1358A，请对选择的导体进f行校验。（集肤效应系数为 1.04，35时温度修正系数为K

21、 0.88，铝导体密度为 2700kg/m3）不同工作温度硬铝导体的热温定系数工作温度（度）505560657075808590硬铝及铝锰合金959391898785838281解：导体截面积为 808=640mm2I0.881358 1195A1106Aal 35o 0al 0I 2maxI2al 35 (70 35)11062 65 (度)11952334 106 334 106 1.04Q KkfSQ Kkfmin/ C / 89 209.47106ph103.2106WWalfph10 7 106 3.2 106482.2Lmax0.681（m）跨距最大不能超过 0.681 米。P205十三、某屋内配电装载汇流母线电流为I 1100 A，三相导体水平布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距0.6m，母max线短