《發(fā)電廠電氣部分》期末復(fù)習(xí)總結(jié)

1、四、計(jì)算題P63、屋內(nèi)配電裝置中裝有100 10的矩形鋁導(dǎo)體，導(dǎo)體正常運(yùn)行溫度為40度，周圍環(huán)境溫度為20度，試計(jì)算該導(dǎo)體的載流量。（給定條件：20度時(shí)鋁導(dǎo)體的電阻率為 嘉。=0.028mm2/m，鋁的電阻溫度系數(shù)二0.0041 C，鋁導(dǎo)體肌膚效應(yīng)系數(shù)為K f =1.05，輻射散熱系數(shù)；-0.95）解：（1 ）單位長(zhǎng)度導(dǎo)體直流電阻100 10201 心-20)0.0281 0.0041(40 -20)= 0.0303 10”)單位長(zhǎng)度導(dǎo)體交流流電阻Rac二kf 氐=0.0318 10（）(2) 求對(duì)流散熱量100 10對(duì)流散熱面積 F =2A 2民=2 ()12() 1 = 0.22 (m2/

2、m)10001000對(duì)流散熱系數(shù) r =1.5(加0 )0.35 =1.5(40 -20)0.35 = 4.28對(duì)流散熱量 Q1 rsLw - 如斤=4.28 (40 -20) 0.22 =18.83 (W/m)(3) 導(dǎo)體的輻射散熱10010輻射散熱面積 F =2A 2=2 I )12() 1=0.22 (m2/m)10001000Qf= 5.7 ；何3+14273+叮氏100 丿I 100丿=5.70.95273 *404273 *2041 0.22 =26.54卜 100 丿 I 100 丿（4）導(dǎo)體載流量為|p+Qf/18.83十 2654 =1194（ A ）P63V RY 0.03

3、18X10二、屋內(nèi)配電裝置中裝有 100mm 8mm的矩形鋁導(dǎo)體，導(dǎo)體正常運(yùn)行溫度為70度，周圍環(huán)境溫度為 25度，試計(jì)算該導(dǎo)體的載流量。（給定條件：20度時(shí)鋁導(dǎo)體的電阻率為匸20 = 0.028mm2/m，鋁的電阻溫度系數(shù):=0.0041 ；C，鋁導(dǎo)體肌膚效應(yīng)系數(shù)為Kf =1.05，輻射散熱系數(shù)；=0.95）解：（1 ）單位長(zhǎng)度導(dǎo)體直流電阻氐01X -20)少0281 0.0041(70 一20) “.0422 10”)S單位長(zhǎng)度導(dǎo)體交流流電阻100 8Rac 二 kf 氐=0.0443 10（2）求對(duì)流散熱量對(duì)流散熱面積F =2A! 2A2 =2 ( 100 ) 1 2 (8) 1 =0.

4、216(m2/m)1000 1000對(duì)流散熱系數(shù)：-1 =1.5(兀-山)0.35 =1.5(70 -25)0.35 =5.685對(duì)流散熱量 Q1 -(入-二0)斤=5.685 (70 -25) 0.216 =55.26 (W/m)（3）導(dǎo)體的輻射散熱輻射散熱面積 F =2人 2A2 =2 ( 100 ) 1 2 ( 8 ) 1=0.216 (m2/m)1000 1000”273 +氐$f273 十&丫1ecu “273 +70 $ 孑273 +25 丫1 c c“ “Q f = 5.7 名 I f F f = 5.7 疋 0.95 If If 0.216= 69.65R 100 丿 J 10

5、0 丿丄100丿 I 1001(4) 導(dǎo)體載流量為| = /Q +Q /5226+6965 =1679(A)P70:, R 0.044310 -三、某發(fā)電機(jī)端電壓為10.5kV，額定電流為 1500A,裝有2x( 100X 8) mrn矩形鋁導(dǎo)線，短路電流l=：28kA,I二=20 kA。繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.3S，斷路器全斷開(kāi)時(shí)間0.2S，正常負(fù)荷時(shí)母線溫度為46,試計(jì)算短路電流熱效應(yīng)和母線的最高溫度。(注：溫度46時(shí)，A =0.35 1016J/(QLm4)解：(1)計(jì)算短路電流熱效應(yīng)。短路電流作用時(shí)間等于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器全斷開(kāi)時(shí)間之和，即tk二0.3 0.2二0.5(S)又= 1 V

6、I二=28/ 20 =1.4查短路電流周期分量的等值時(shí)間曲線的tp =0.65S( 1分)因tk : 1 S,故應(yīng)考慮非周期分量的熱效應(yīng)。(1分)非周期分量的等值時(shí)間為tnp =0.05： $ = 0.05 1.4 =0.1 （S） （1 分）短路電流熱效應(yīng)為Qk = |2：(tp tnp) =202(0.65 0.1) = 300 (kA2S) (2分)(2)求母線最高溫度入。因 =46 ,查圖得 Aw =0.35 1016J/（ QLm4） （1 分）Ah1 630010100822 1000 10000.351016= 0.3617 1016J/ Qm再由圖查得 片=50； : 200(

7、1分)（1 分）P70此母線最高溫度未超過(guò)允許值，能滿足熱穩(wěn)定要求。四、發(fā)電機(jī)出口引出母線用100mnX 8mm Kf =1.05的矩形截面硬鋁母線，運(yùn)行在額定工況時(shí)母線的溫度為70度。經(jīng)計(jì)算流過(guò)母線的短路電流為=30kA,l：=20kA。繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間1.3秒，斷路器全斷開(kāi)時(shí)間 0.2秒，試計(jì)算母線短路時(shí)最高溫度及其熱穩(wěn)定性。(注：溫度70時(shí)，a = 0.55 1016J/( Qm4)解: (1)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算。短路電流作用時(shí)間等于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器全斷開(kāi)時(shí)間之和，即tk =1.3 - 0.2 =1.5(S)又：，-I 71二=30/20 =1.5 (1分)查短路電流周期分量的等值時(shí)

8、間曲線的tp=1.6S( 1分)因tk 1 S,非周期分量的熱效應(yīng)忽略。(2分)短路電流熱效應(yīng)為Qk = I 2：(tp tnp ) = 20 2(1.6 - 0) = 640 ( kAS) ( 2 分)(2)求母線最高溫度 齊。因入=70,查圖得 Aw =0.55 1016J/(Qm4) (1 分)AhQk - Aw1.0561664010 亠 0.5510r 1008,2 1000 1000= (0.105 0.55) 1016 =0.655 1016J/ qLm (2 分)再由圖查得 卉=80： ：200；此母線最高溫度未超過(guò)允許值，能滿足熱穩(wěn)定要求。(1 分)P73五、鋁導(dǎo)體型號(hào)為L(zhǎng)M

9、Y-100X 8,正常工作電壓Un =10.5 V,正常負(fù)荷電流為1500A,正常負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體溫度為46度,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 1秒，斷路器動(dòng)作時(shí)間0.2秒，短路電流l“ = 28kA, |0.6s=22kA, l1.220kA。計(jì)算短路電流的熱效應(yīng)和導(dǎo)體的最高溫度。(注：九=46：, Aw =0.35 1016J/(Qm4)即 tk =10.2 = 1.2解：(1 )短路電流熱效應(yīng)計(jì)算。 短路電流作用時(shí)間等于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器全斷開(kāi)時(shí)間之和,(S)短路電流周期分量熱效應(yīng)為10112/2 lt2) =1(282 10 222 202r 602.4(kA) 2卜12由于短路電流作用時(shí)間tk =21

10、，非周期分量的作用可以忽略。短路電流熱效應(yīng)為Qk 二 Qp =602.4(kA)2|_S ( kA2S)(2)求母線最高溫度 -h。因入=46，查圖得Aw =0.35 1016J/( QLm4)1 1 6 16Ah 二 2 QkAw 602.410 6 - 0.35 10h S2 k w r 1008 .2K1000 1000= 0.4441 1016J/ qLm再由圖查得 入=60； ： 200：此母線最高溫度未超過(guò)允許值，能滿足熱穩(wěn)定要求。P73六、某發(fā)電機(jī)端電壓為10.5kV，額定電流為 1500A,裝有2 x( 1QQX 8) mrn矩形鋁導(dǎo)線，短路電流l = 28kA,l0.6s =

11、22kA, l1.2s =20kA。繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.3S，斷路器全斷開(kāi)時(shí)間0.2S，正常負(fù)荷時(shí)母線溫度為46,試計(jì)算短路電流熱效應(yīng)和母線的最高溫度。(注：溫度 46 時(shí)，A = 0.35 1016J/(Qm4)非周期分量短路發(fā)熱等值時(shí)間T短路點(diǎn)T (秒)tk 蘭0.1tk =0.1發(fā)電機(jī)出口及母線0.150.2解：(1)計(jì)算短路電流熱效應(yīng)。短路電流作用時(shí)間等于保 護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器全 斷開(kāi)時(shí)間之和，即tk =0.3 0.2 =0.5 (S)周期分量的熱效應(yīng) Qp =址(l 210lt2/2 I： )= 05 (28 21022 2202) =251 (kA) 2L_S12 12又因tk

12、:：: 1 S,故應(yīng)考慮非周期分量的熱效應(yīng)。取等效時(shí)間T 取 0.2Qp =TI 2 =0.2 282 =156.8(kA)2LS短路電流熱效應(yīng)為 Qk 二QpQnp =251156.8 =407.8(kA%)(2)求母線最高溫度 卅。因応 6，查圖得Aw =0.35 1016J/( QLm4)-Aw407.810rc1008,22 1000 10000.351016-0.3659 1016J/QLm再由圖 2 查得 rh =50： :：: 200:：此母線最高溫度未超過(guò)允許值，能滿足熱穩(wěn)定要求。P80七、某電廠裝有10kV單條矩形導(dǎo)體，尺寸為h=60mm b=6mm支柱絕緣子之間的距離 L=

13、1.2m,相間距離a = 0.35m 三相短路沖擊電流ish=45kA。導(dǎo)體彈性模量 E =7 1010Pa,單位長(zhǎng)度的質(zhì)量 m = 0.972kg/m。試求導(dǎo)體的固有頻率和最大電動(dòng)力。（給定導(dǎo)體一階固有頻率系數(shù)Nf =1.57）解：導(dǎo)體的截面慣性矩33j =bh = 0.6610 10.8 10*m4) (2 分)12 12導(dǎo)體的一階固有頻率為f1N fJ _ 1.577 1010 10.810L2 m 一1.22 ；0.972= 96.15(Hz)(2 分)固有頻率在35135Hz之間，應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)（1 分）Fmax =1.7310I1 2J if/ =1.73 10 450002

14、1.35 = 1621.5(N) (2 分) 0.35某電廠裝有10kV單條矩形導(dǎo)體，尺寸為h=10mm b=12mm支柱絕緣子之間的距離L=1.5m,相間距離a = 0.35m三相短路沖擊電流ish =60kA。導(dǎo)體彈性模量3E =8 10 Pa,單位長(zhǎng)度的質(zhì)量m = 1.272kg/m。試求導(dǎo)體的固有頻率和最大電動(dòng)力。（給定導(dǎo)體一階固有頻率系數(shù)Nf =1.57）解：導(dǎo)體的截面慣性矩j =b _ 0.01213導(dǎo)體的一階固有頻率為1101 10 (m 4) ( 2 分)1.571.2 27 漢10 X 10 = 260.5(Hz)(2 分)1.272固有頻率不在35135Hz之間，不應(yīng)考慮動(dòng)

15、態(tài)應(yīng)力系數(shù)，（1分）_7 L 2-7 122Fmax =1.73 10 ish =1.73 1045000 -1201（N） （2 分）P1590.35八、某發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)為6kV和380V兩級(jí)電壓，廠用高壓備用變壓器為分裂繞組變壓器，其高壓繞組額定容量為5000kVA，低壓繞組額定容量為 2500kVA ,以高壓繞組電抗為基準(zhǔn)的半穿越電抗標(biāo)幺值為19%，廠用高壓變壓器電源側(cè)母線電壓標(biāo)幺值 U*。=1.1 （有載調(diào)壓），廠用低壓變壓器額定容量為1000kVA，阻抗電壓為10%。廠用高壓備用變壓器已經(jīng)帶負(fù)荷6200kW，參加自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛?3363kW。廠用低壓母線上參加自啟動(dòng)電機(jī)容量為

16、500kW。試計(jì)算廠用高壓備用變壓器自投高、低壓母線串接啟動(dòng)時(shí)，能否實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)。解：（1）廠用高壓母線校驗(yàn)：廠用高壓母線的合成負(fù)荷標(biāo)幺值為S 5 13363cosS06200K1 R0.8S2N25000= 3.59 （2 分）廠用高壓變壓器電抗標(biāo)幺值為x*t1 =1.1 匕他1.1192500100S1 N0.104（ 1 分）1005000高壓母線電壓標(biāo)幺值為1.1U=1 +x*dS*H 1+0.104 X 3.59= 0.8 0.7，滿足要求。（2 分）5 500（2）廠用低壓母線校驗(yàn)：廠用低壓母線合成標(biāo)幺值為K2P2/（HcosW） _0.8=3.125St21000廠用低壓變壓器電抗

17、標(biāo)幺值為x* 12 =1.1皿十蠱“11（ 1分）100低壓母線電壓標(biāo)幺值為 U*2U*10.81X* 12 S L0.5950.55，滿足要求。（2 分）P18710.11 3.125九、已知某電流互感器到儀表的電氣距離為40m，導(dǎo)體電阻率為1.75 10H_mm2/m），最大負(fù)荷阻抗為0.058歐。擬選擇儀用電流互感器型為L(zhǎng)FZJ-1線（假定接觸電阻為 0.1歐）。型，0.5級(jí)，變比為400/5,二次負(fù)荷額定阻抗為 0.8歐，請(qǐng)選擇二次連接導(dǎo)解：根據(jù)題意，為了保證互感器的測(cè)量精度，設(shè)導(dǎo)線電阻最大值為Rmax，則Rmax =0.8 - 0.1 0.058 =0.642（門）（1 分）由 R

18、L 得到SLminRmax（2 分）帶入數(shù)據(jù)Smin_2L 1.75 10 化1.09血）（2 分）Rnax0.642選擇1.5mm2的銅導(dǎo)線。（2 分）接線電阻為R二一L1.75 1040 =0.467（門）（1 分）1.540米1.5 mm2的導(dǎo)線電阻為0.467小于0.642，故能滿足要求。（2 分）R187十、已知某電流互感器到儀表的電氣距離為40m，導(dǎo)體電阻率為0.75 10H-mm2/m），最大負(fù)荷阻抗為 0.06歐。擬選擇儀用電流互感器型為L(zhǎng)FZJ-1型，0.5級(jí)，變比為400/5,二次負(fù)荷額定阻抗為0.8歐，請(qǐng)選擇二次連接導(dǎo)線 （假定接觸電阻為0.1歐）。解：根據(jù)題意，為了保證

19、互感器的測(cè)量精度，設(shè)導(dǎo)線電阻最大值為Rmax，則Rmax =0.8 -0.1 - 0.06 =0.64（）（ 1 分）由 R L 得到 SminS（2 分）帶入數(shù)據(jù)S.in2L 1.75 1040 =1.09（mm2）（ 2 分）0.64選擇1.5mm2的銅導(dǎo)線。（2分）1.23.56 7 1010 侮 伏 v4.51553.3751.5接線電阻為 R=0.467（門）（1分）S 40米1.5 mm2的導(dǎo)線電阻為0.467小于0.642，故能滿足要求。（2分）P205!一、某屋內(nèi)配電裝載匯流母線電流為I max =3463 A，三相導(dǎo)體垂直布置，相間距離0.75m，絕緣子跨距 1.2m,母線短

20、路電流I、51kA，短路熱效應(yīng)Qk =1003（kA）2|_S，環(huán)境溫度為+35。，鋁導(dǎo)體彈性模量 E = 7 103 Pa，母線頻率系數(shù)Nf =3.56。初步選定母線為 3條125 10的矩形硬呂導(dǎo)體，已知導(dǎo)體豎放允許電流為4243A，請(qǐng)對(duì)選擇的導(dǎo)體進(jìn)行校驗(yàn)。（集膚效應(yīng)系數(shù)為 1.8, 35時(shí)溫度修正系數(shù)為 K = 0.88，鋁導(dǎo)體密度為2700kg/m3） 不同工作溫度硬鋁導(dǎo)體的熱溫定系數(shù)工作溫度（度）505560657075808590硬鋁及鋁錳合金959391898785838281解：導(dǎo)體截面積為125X 10=1250mm2Ial35 =0.88 4243 = 3734 A3463

21、A（1）熱穩(wěn)定檢驗(yàn)r -厲（嘉 r）丨羅35 （70 -35） 34642二65（度）I；37342查表得C=89，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為Sn 二 QkKf /C =.1003 106 0.88/89 =477.41106A(1)熱穩(wěn)定檢驗(yàn)r - -0 (為 飛)也F=35(70-35)口$ =65(度)I al1195查表得C=89，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為 弘 二 QkKf /C 二 334 106 1.04/89 =209.4155相間應(yīng)力 fph =1.73 101 i；h/： =1.73 10= 457302/0.75 = 482.4 (N/m)W =0.5bh2 =0.5 0.008 0.083.2 10JphL210W482.2 1.2210 3.2 10-= 2.13 107(Pa) 7 106不滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。 滿足動(dòng)穩(wěn)定最大跨距為L(zhǎng)max10；6lW fph10 7 106 3.2 10V482.2(m)跨距最大不能超過(guò) 0.681米。P205十三、某屋內(nèi)配電裝載匯流母線電流為lmax =1100 A，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離0.75m，絕緣子跨距0.6m