發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題答案.

1、發(fā)電廠電氣部分計(jì)算題答案3.9 設(shè)發(fā)電機(jī)容量為 10 萬 kW ，發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流I max 6791A，最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax5200h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離 a0.7m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間 tk0.2s，短路電流I =36.0kA，I tk/2 28.0kA，Itk 24.0kA，周圍環(huán)境溫度 +35，鋁導(dǎo)體彈性模量E71010Pa，母線頻率系數(shù) Nf 3.56。要求選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。學(xué)過第六章后的做題過程：解：（1）按長期發(fā)熱允許電流選擇截面SJ58008947( mm2 )I g maxJ0.76發(fā)電機(jī)出口母線電流大， 矩形母線不能滿足要求， 選用 2 條200

2、mm90mm12mm標(biāo)準(zhǔn)槽形母線，S2， Kf 8080mm，Y 46.510-63，J2941084， IY25o8800A。1.237 Wmm求得溫度修正系數(shù)K0.88，則 I al35o0.8888007744 （A） 6800A在 35時(shí)，導(dǎo)體長期工作溫度：I max22( al)35 (70 35)6791w261.9 CI al ,35 C7744I maxw F (w)RImaxwI al ,35 Cw F (al)I al ,35 CalR(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定由于 tk0.2s，求得熱效應(yīng) QkQpQnpQ ptk ( I 210 It2k 2I t2k ) 161.867( kA

3、)2 S12QnpTI 20.2 362259.2(kA) 2 S正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為 61.92o，查表得 C91，則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為SQk K f421.067 106 1.237250.795(mm2 ) 8080(mm2 )kminC91滿足熱穩(wěn)定要求。（3）共振校驗(yàn) 選擇絕緣子跨距母線共振校驗(yàn) mSm 4040106270010.9（kg/m）設(shè)共振頻率 f1200Hz，導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)的最大絕緣子跨距：N fEJ3.567*10 10 *294*108Lmaxm20010.91.56( m)f1所以為使導(dǎo)體自振頻率大于 200Hz，絕緣子最大跨距不允許超過 1.56m

4、，取為 1.5m。（ 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 選擇襯墊跨距取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù) K1.9則 ish 1.9 2I 96.732kA，單位長度上相間電動(dòng)力：f ph1.735*10 7 * ish2 * 12319.2( N / m)a相間應(yīng)力為f ph L22319.21.526 11.2219 106（Pa）ph1046.51010W雙槽形導(dǎo)體間作用力：fb5*10 8 * i sh2 * 15*10 8 *96732 2 * 12339.27( N / m)h0.2條間允許應(yīng)力bfb Lb2alphLb12Walph12Wfb條間襯墊的最大允許跨距：12Walph12 46.5 10 6

5、70 11.2219 106Lbmaxfb2339.273.744(m)一般每隔襯0.3-0.5m 設(shè)一襯墊，故襯墊跨距Lb 可取 0.5m設(shè)發(fā)電機(jī)容量為 10 萬 kW ，發(fā)電機(jī)回路最大持續(xù)工作電流 I max 6791A，最大負(fù)荷利用小時(shí) Tmax 5200h，三相導(dǎo)體水平布置，相間距離 a0.7m，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間 tk 0.2s，短路電流 I=36.0kA， Itk/2 28.0kA ， Itk1024.0kA ，周圍環(huán)境溫度 +35，鋁導(dǎo)體彈性模量 E710 Pa，母線頻率系數(shù) Nf3.56。要求選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。下面學(xué)過第三章內(nèi)容后：選截面 +熱穩(wěn)校驗(yàn)，不全面，學(xué)過第六章后選

6、擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體的詳細(xì)過程詳見后面。解：（ 1）按長期發(fā)熱允許電流選擇導(dǎo)體截面S，并求長期發(fā)熱溫度w附表 1 和附表 2 給出的導(dǎo)體載流量，是按最高允許溫度 70、基準(zhǔn)環(huán)境溫度 25計(jì)算的，由于 I al ,25 Cw F ( al0 ) ，故導(dǎo)體在 35時(shí)的載流R量為I al ,35 Cw F ( al)K I al ,25 CI maxR其中， Kal7035700.88al025I al ,25 CI max67917717K0.88查附表 1 和附表2 知，發(fā)電機(jī)出口母線電流較大，矩形母線不能滿足要求，選用 2 條 200mm 90mm12mm 標(biāo)準(zhǔn)槽形母線， S8080mm2，Ial

7、,25 8800A。則 Ial,35 K I al,25 0.8888007744（A ）在 35時(shí)，I maxw F (w)RImaxwI al ,35 CwF (al)I al ,35CalR故Imax22w(al)35 (7035)6791I al2,35C774461.9 C(2)校驗(yàn)熱穩(wěn)定（實(shí)用計(jì)算法）由于 tk0.2s，求得熱效應(yīng) QkQpQnpQ ptk(I210I t2k 2I t2k)161.867( kA)2S12QnpTI20.2362259.2(kA)2S由于正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為61.9oC ， 查 圖3-13 得Aw0.461016 Jm4，故Ah12 QkAw16)

8、2 421.067 1060.46 1016S(8080 100.5251016 Jm4查圖 3-13 得，h71 C200 C 滿足熱穩(wěn)定要求。學(xué)過第六章后的做題過程：解：（ 1）按長期發(fā)熱允許電流選擇截面。SJI g max58002)J8947( mm0.76發(fā)電機(jī)出口母線電流大， 矩形母線不能滿足要求， 選用 2 條 200mm 90mm12mm 標(biāo)準(zhǔn)槽形母線， S 8080mm2， K f 1.237， WY 46.5-6 3，84o10 mJ29410m ， IY258800A。求得溫度修正系數(shù) K 0.88，則 Ial35o0.8888007744 （A ） 6800A(2)校驗(yàn)

9、熱穩(wěn)定2 ）tk0.2s，求得熱效應(yīng) QkQpQnp 295.07106（ As正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體溫度為 61.92o，查表得 C91，（導(dǎo)體正常運(yùn)行時(shí)溫度計(jì)算詳見上面）則滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為Qk K f295.07 * 10 6 * 1.2372 )S209.95( mm2 ) 8080(mmmin91C滿足熱穩(wěn)定要求。（ 3）共振校驗(yàn) 選擇絕緣子跨距母線共振校驗(yàn) mSm404010 6 270010.9（kg/m）設(shè)共振頻率 f1 200Hz，導(dǎo)體不發(fā)生共振時(shí)的最大絕緣子跨距：LmaxN fEJ3.567*10 10 *294*108f1m20010.91.56( m)所以為使導(dǎo)體自

10、振頻率大于200Hz，絕緣子最大跨距不允許超過1.56m，取為 1.5m。（ 4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)取發(fā)電機(jī)出口短路時(shí)，沖擊系數(shù) K 1.9則 ish1.9 2I 96.732kA，單位長度上相間電動(dòng)力：f ph1.735*107 * ish2 * 12319.2( N / m)a22相間應(yīng)力為 phf ph L2319.21.511.2219106 （Pa）10W61046.510雙槽形導(dǎo)體間作用力：fb 5*10 8 * i sh2* 15*108 *96732 2 *12339.27( N / m)h0.2條間允許應(yīng)力bf b L2balphLb12Walph12Wfb條間襯墊的最大允許跨距：L

11、bmax12W alph12 46.5 10 6 70 11.2219 106fb3.744(m)2339.27一般每隔襯 0.3-0.5m 設(shè)一襯墊，故襯墊跨距L b 可取 0.5m4-10220kV 雙母或雙母帶旁母；110kV 采用雙母帶旁母4 111） 原始資料分析和主接線方案的擬定地方熱電廠（小型地區(qū)性電廠，小于 200MW ，單機(jī)容量 6 50MW ）具有較多的發(fā)電機(jī)電壓出線，在地方負(fù)荷較低時(shí)，應(yīng)能將多余電能送入系統(tǒng)，而地方負(fù)荷較大時(shí)，能送系統(tǒng)倒送電能。發(fā)電機(jī)出口電壓等級(jí) 6.3kV 地方負(fù)荷容量不大，最大負(fù)荷 30MW ，最小負(fù)荷 20MW ，采用 2 臺(tái) 25MW 發(fā)電機(jī)的直饋

12、線供電為宜。 根據(jù)地方熱電廠的特點(diǎn)，發(fā)電機(jī)電壓接線采用有母線的接線方式。鑒于 6.3kV 出線回路多，且兩臺(tái)發(fā)電機(jī)單機(jī)容量在 25MW, 宜采用雙母分段接線，并在分段母線間及電纜饋線上安裝電抗器以限制短路電流。因機(jī)組數(shù)目較多，在滿足地方負(fù)荷的前提下， 50MW 容量機(jī)組采用單元接線直接將把電能送入 110kV 電力系統(tǒng)。（或擴(kuò)大單元接線）110kV 出線 4 回，采用雙母線帶旁母，并采用專用旁母斷路器（或雙母線，單母帶旁母可靠性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮）。（2）變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇（a）兩電壓等級(jí)之間的變壓器因?yàn)橐_保對發(fā)電機(jī)電壓上的負(fù)荷供電可靠性， 接于發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于 2 臺(tái)，

13、故兩電壓等級(jí)之間采用兩臺(tái)主變。正常時(shí)，應(yīng)能將剩余功率送往系統(tǒng)(225(10.1)當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)故障時(shí)，從系統(tǒng)倒送功率滿足最大負(fù)荷：20)/212.5MW(3025(10.1) / 23.75MW當(dāng)一臺(tái)變壓器因故退出，應(yīng)能送出剩余功率的70以上：(225(1 0.1)20)0.717.5MW所以變壓器容量應(yīng)大于17.5MW ，可選 SF7-25000/110（ b ）單元 接線 的兩臺(tái)變 壓器1.150(10.1)49.5MW所 以選SF7-75000/1105-10已知某火電廠廠用6kV備用變壓器容量為12.5MVA，UN =6kV ，U k %8，要求同時(shí)自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量為11400kW，電

14、動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流倍數(shù)K y=5，cosN0.8,N0.9 。試校驗(yàn)該備用變壓器容量能否滿足自啟動(dòng)要求?！緟⒖即鸢?】任選一種1）電壓校驗(yàn)：取基準(zhǔn)容量SjSeh12500kVA，基準(zhǔn)電壓U jU p6kV高壓自啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量標(biāo)么值：KhPh511400S* MN Seh0.96.33N cos0.8 12500高壓廠用母線電壓，（只需做一種假設(shè) ）假設(shè)采用無激磁電壓調(diào)壓變壓器，U * o1.05U *1X* t10.681 S* h1 6.33 1.1 0.08該高壓廠用母線為失壓或空載自啟動(dòng)，0.680.7 ，該組電動(dòng)機(jī)不能順利自啟動(dòng)。假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U * o1.1，U * o1.1

15、，該組電動(dòng)機(jī)能順利自U *10.71 0.71 S* h X* t11 6.33 1.1 0.08啟動(dòng)。注意：該電廠為高溫高壓電廠，另外通過備用變壓器取電，所以U * o12）按容量校驗(yàn)：假設(shè)采用有載調(diào)壓變壓器U * o1.1，U * 0U * 1cos St1.10.7Pm0.7 1.10.9 0.8 12500 11688 11400U * 1x* t K av0.08 5該組電動(dòng)機(jī)可以順利自啟動(dòng)假設(shè)采用無激磁電壓調(diào)壓變壓器，U * 0U * 1cos St1.050.7Pm0.7 1.10.9 0.8 12500 10227 11400U * 1x* t K av0.08 5該組電動(dòng)機(jī)不

16、能順利自啟動(dòng)。第六章67 選擇某 10kV 配電裝置的出線斷路器及出線電抗器。設(shè)系統(tǒng)容量為150MVA，歸算至10kV 母線上的電源短路總電抗X *0.14 （基準(zhǔn)容量 Sd100MVA ），出線最大負(fù)荷為560A, 出線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 t pr1s 。解： Sd100MVA ， U d10.5kV ， I d5.5kA由于 U Ns10.5kV, I max 560 A，因此選擇 SN1010 / 630 斷路器?？傋杩?X*歸算至系統(tǒng)的計(jì)算阻抗為： X*0.14 1500.21100假設(shè)沒有加裝出線電抗器，系統(tǒng)提供的短路電流為I 1150115039.3 kAX*310.50.213 10.

17、5而 SN1010 /630 斷路器的額定開斷電流為 I Nbr16 ，小于 I ，因此需要加裝出線電抗器，以滿足輕型斷路器的要求。選擇出線電抗器，根據(jù)U Ns10.5 kV,I max560A，初選 NKL 10600 型電抗器。選擇電抗值，令 I I Nbr 16kA，則x (%)( I dx ) I NU d100%LI *I dU N(5.50.14) 0.610.5100%165.5102.33%所以選擇 NKL 106004 型電抗器，其 xL (%)4% ，ies38.3kA ，I t2t 342 ( kA)2s 。電壓損失和殘壓校驗(yàn)：首先重算電抗器后短路電流I d U Nx*

18、LxL (%)I NU d5.5100.040.6 10.50.35x*x* Lx *換算到系統(tǒng)的計(jì)算電抗為0.350.140.49x*x*0.491500.735100短路電流I 1150115011.2 kAX*3 10.50.7353 10.5電壓損失U (%)xL (%)I maxsin0.045600.6 2.24% 5%I N600殘壓校驗(yàn)U re xL (%) I 0.0411.274.7%60 70%I N0.6動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間t ktprtinta10.050.061.11sQkI 2 t11.22 1.11139.2(kA)2si sh1.92 11.23

19、0.09kA斷路器：I Nbr16I 11.2I N c l 4 0 i s h 3 0 . 0 9I t2 t1622512Qk139.2i es40i sh30.09電抗器：I t2 t342Qk139.2 ， ies38.3 ish30.09610 設(shè)發(fā)電機(jī)容量為25MW,U N10.5kV ，最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax6000h ，三相導(dǎo)體水平布置 （導(dǎo)體平放），相間距離 a0.35m ，發(fā)電機(jī)出線上短路時(shí)間tk0.2s，短路電流 I27.2kA，It k21.9kA ，2I tk19.2kA ，周圍環(huán)境 40 0 C 。試選擇發(fā)電機(jī)引出導(dǎo)體。解：1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面。母線最大

20、持續(xù)電流為 （注意最大持續(xù)電流計(jì)算中的1.05）1.05PN1.05 25（ kA)I max3 10.5 0.81.8043U N cos根據(jù)圖617 查得 Tmax 6000h 時(shí)， J0.68 A / mm2 ，根據(jù)式566有SJI max18042653(mm2 )J0.68查附表 1，選用每相 2 條 125mm 10mm(2500mm2）矩形鋁導(dǎo)體 （注意選接近計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)截面） ，平放時(shí) I N 3152A ， K f1.45。根據(jù)式 654、655 得到，當(dāng)周圍環(huán)境400 C 時(shí)允許電流為I al KI N70403152 2553A 1804A7025滿足長期允許發(fā)熱條件。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)。短路周期分量熱效應(yīng)Q pt k (I 2 10I t2kI t2k )0.2 (27.2 210 21.9219.22 ) 98.41( kA) 2 s12212短路非周期分量的熱效應(yīng)QnpTI 20.227.22147.97(kA)2 s短路熱效應(yīng)QkQpQnp98.41 147.97246.38( kA) 2 s正常運(yùn)行時(shí)最高溫度為w( h)( I max )240 (70 40)( 1804 ) 255(0 C)I al2553查表 69，得到熱穩(wěn)定系數(shù) C93 ，根據(jù)式 657 可得Smin1Qk K f1246.38 10 61.45 203