1、发电厂电气部分计算题答案3.9 设发电机容量为 10 万 kW，发电机回路最大持续工作电流Imax6791A，最大负荷利用小时 Tmax5200h ，三相导体水平布置，相间距离 a0.7m，发电机出线上短路时间 tk0.2s，短路电流I=36.0kA，I tk/228.0kA，I tk24.0kA ，周围环境温度+35，铝导体弹性模量 E710 10Pa，母线频率系数 Nf3.56。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max2580947().6gJISm发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用 2 条200mm90mm12mm 标准槽形
2、母线，S8080mm 2，K f1.237 ，W Y46.510 -6m3， J29410 8 m4，I Y25o8800A。求得温度修正系数 K0.88，则 Ial35o0.8888007744 （A） 6800A在 35时，导体长期工作温度： 22max,35I6791()(035).4wallC C ,35,35I I()wmax maxwlCalallCFR (2)校验热稳定由于 tk0.2s，求得热效应 QkQ pQ np222(10)16.87()kkpttQIIAS.359nT正常运行时导体温度为 61.92o，查表得 C91，则满足短路时发热的最小导体截面为 6 22min42
3、1.07.2350.79()80()9kfQKS mCk满足热稳定要求。（3）共振校验选择绝缘子跨距母线共振校验 mS m404010 6 270010.9（kg/m）设共振频率 f1200Hz，导体不发生共振时的最大绝缘子跨距： 108max13.567*2941.56()2.fNEJL 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）动稳定校验选择衬垫跨距取发电机出口短路时，冲击系数 K1.9则 ，1.926.73shiIkA单位长度上相间电动力： 7211.35*039.(/)phshfiNma相间应力为 （Pa）22669104phf
4、LW双槽形导体间作用力： 8282115*05*09673*39.27(/)0.bshfi Nm条间允许应力 21alphbalphbbWfLLWf条间衬垫的最大允许跨距： 66max12124.5071.293.74()03alphbbWLf m一般每隔衬 0.3-0.5m 设一衬垫，故衬垫跨距 Lb 可取 0.5m设发电机容量为 10 万 kW，发电机回路最大持续工作电流 Imax6791A，最大负荷利用小时 Tmax5200h，三相导体水平布置，相间距离 a0.7m，发电机出线上短路时间 tk0.2s，短路电流 I=36.0kA，I tk/228.0kA，I tk24.0kA，周围环境温
5、度+35，铝导体弹性模量 E710 10Pa，母线频率系数 Nf3.56。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 w附表 1 和附表 2 给出的导体载流量，是按最高允许温度 70、基准环境温度 25计算的，由于 ，故导体在 35时的载流0,25()IwalalCFR量为 ,35 ,25max()II alwaa CllCKFR 其中， 07350.82alKmax,25691I.alCA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
6、满足要求，选用 2 条 200mm90mm12mm 标准槽形母线，S8080mm 2，I al,258800A。则 Ial,35 K Ial,25 0.8888007744（A）在 35时， ,35,35()I Iwmax maxwlCalallCFR 故 22max,35I6791()(035)4 61.9wallC (2)校验热稳定（实用计算法）由于 tk0.2s，求得热效应 QkQ p Qnp222(10)16.87()kkpttQIIAS.359nT由于正常运行时导体温度为 61.9oC，查图 3-13 得，故1640.4wAJm6162621641.07.40(80) 0.5hkwQ
7、SJ查图 3-13 得， 满足热稳定要求。7hC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。 )(89476.052maxmJISg发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用 2 条200mm90mm12mm 标准槽形母线，S8080mm 2，K f1.237，W Y46.510 -6m3， J29410 8 m4，I Y25o 8800A。求得温度修正系数 K0.88，则 Ial35o0.8888007744 （A） 6800A(2)校验热稳定tk0.2s ，求得热效应 QkQ p Qnp295.07106（A 2s）正常运行时导体温度为 61.92o，查表得 C91
8、， （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 )(80)(95.209137.*0.25 226min mCKQSfk 满足热稳定要求。（3）共振校验选择绝缘子跨距母线共振校验 mS m404010 6 270010.9 （kg/m）设共振频率 f1200Hz ，导体不发生共振时的最大绝缘子跨距： 108max13.567*2941.56()2.fNEJL 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 K1.9则 ，1.926.73shiIkA单位长度上相间电动力： 7211.
9、35*039.(/)phshfiNma相间应力为 （Pa）2266319.51.90040phfLW双槽形导体间作用力： 828215*5*9673*39.27(/)0.bshfi Nm条间允许应力 211alphbalphbbWfLLWf条间衬垫的最大允许跨距： 66max224.5107.21903.74()3alphbbL mf 一般每隔衬 0.3-0.5m 设一衬垫，故衬垫跨距 Lb 可取 0.5m4-10 220kV 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650MW） 具有较多的发电机
10、电压出线，在地方负荷较低时，应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 6.3kV 地方负荷容量不大，最大负荷 30MW，最小负荷 20MW，采用 2 台 25MW 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 6.3kV 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，50MW 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
11、用专用旁母断路器（或双母线，单母带旁母可靠性和经济性综合考虑） 。（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 (2510.)2/1.5MW当一台发电机故障时，从系统倒送功率满足最大负荷： (305(1.)/3.7MW当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的 70以上：2201.所以变压器容量应大于 17.5MW，可选 SF7-25000/110 （b）单元接线的两台变压器 所以选 SF7-.50(.)49.575000/110 5-
12、10 已知某火电厂厂用 6kV 备用变压器容量为 12.5MVA， UN=6kV， ，要求同时自启动的电动机容量为%8k11400kW，电动机启动电流倍数 Ky=5， 。试cos0.8,.9N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 ，基准电压1250jehSkVA6jpUkV高压自启动电动机的启动容量标么值：* 51406.3cos.982hMNeKPSS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，*11.05.68631.ohtUSX该高压厂用母线为失压或空载自启动， ，该组电动07机不能顺利自启动。假设采用有载调压变压
13、器 ，*1.oU，该组电动机能顺利自*11.0.7638ohtUSX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 *1oU2）按容量校验：假设采用有载调压变压器 ，*1.oU01avcosttSxK*mP1.07.9825068405该组电动机可以顺利自启动假设采用无激磁电压调压变压器，01avcosttUSxK*mP1.057.9081250714该组电动机不能顺利自启动。第六章67 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 150MVA，归算至 10kV 母线上的电源短路总电抗（基准容量 ） ，出线最大负荷为 560A, 出线*0.14X10dSM
14、VA保护动作时间 。prts解： ， ，10dSVA10.5dUk.5dIk由于 kV, A，因此选择 断路器。10.5NsUmax560I10/63SN总阻抗 归算至系统的计算阻抗为：*X *5.4.21X假设没有加装出线电抗器，系统提供的短路电流为 kA*150150“ 3923.I而 断路器的额定开断电流为 ，小于 ，因此/6SN 16NbrI“I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 kV, A，初选10.5NsUmax50INKL 10600 型电抗器。选择电抗值，令 kA，则 “6NbrI*(%)10%5.0.65142.3ddLIxxIU所以选择 NKL
15、106004 型电抗器，其 ，(%)4Lx， 。8.esikA223()tIksA电压损失和残压校验：首先重算电抗器后短路电流 *(%)5.100.463dNLIUx换算到系统的计算电抗为 *0.35140.9Lx“*5.73短路电流 kA“*10150.2.53.IX电压损失 max6(%)sin.4.4%5LNIU 残压校验 “1.2()0.7.07reLI动稳定校验和热稳定校验短路计算时间 10.561.kprinatt s222“1.39.()kQIt kAs.90shi断路器： 16“.2NbrII403.9NclshIi25239t kIQ40.esshii电抗器： ，241.2t
16、kI38.0.9esshii610 设发电机容量为 25MW, ，最大负荷利用小时10.5NUkV，三相导体水平布置（导体平放） ，相间距离 ，max0Th 0.35am发电机出线上短路时间 ，短路电流 ，0.2kts“27.IkA， ，周围环境 。试选择发电机引出导21.9ktIA19.2ktI04C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 1.05）max.051.0521.8043cos3NPIU（ kA)根据图 617 查得 时， ，根据式 656max6Th2.6/Jm有 2max180453().6JIS查附表 1，选用每相 2 条 矩形
17、铝导体（注210(5m）意选接近计算得到的标准截面） ，平放时 ， 。根31NIA1.45fK据式 654、655 得到，当周围环境 时允许电流为04C704315218alNIKA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 222220.(“1)(71.9.)8.41()kkkptttQII kAs短路非周期分量的热效应 222“0.714.9()npTIkAs短路热效应 298.417.46.38()kpnQkAs正常运行时最高温度为 2 20max1()40(7)5()3whlI C查表 69，得到热稳定系数 ，根据式 657 可得9C622min124.3810.45.5
18、0kfSQKmC满足热稳定。3）共振校验。根据式 660 计算不发生共振的最大绝缘子跨距0.125.703.5(/)hbkgm3364./1.I 取 ， ，带入式 669 得到6fN1fHz10max13.57.32.06()5fEIL m取 ，则 ，满足共振校验要求。max.54）动稳定校验取发电机出口短路时，冲击系数 ，则冲击电流1.9K“21.927.3.0()shiKI kA母线相间应力 732.30(.91)64.(/).5phf Nm22530.15.10()3bhWm226564.3.4()10phfLPa由 ， ，查图 318 得到 。.85b10.7bh 120.37K同相条间应力 282681 1.50.537.090492/).bshfKi Nm （44/1/7()crbLf m66max2()2().15(71.430)0. .54()92alphalphbbbW mff ，所以每跨内安装 2 个衬垫，实际衬垫跨max/1.5/042.75bL距为 ，满足动稳定的要求。3()
