发电厂电气部分计算题答案.docx

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发电厂电气部分计算题答案

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Imax

＝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＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E＝7×1010Pa，母线频率系数Nf＝3.56。

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

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＝8080mm2，Kf＝1.237，WY＝46.5×10-6m3，J＝294×10－8m4，IY25o＝8800A。

求得温度修正系数K＝0.88，

则Ial35o＝0.88×8800＝7744（A）>6800A

在35℃时，导体长期工作温度：

（2）校验热稳定

由于tk＝0.2s，求得热效应Qk＝Qp＋Qnp

正常运行时导体温度为61.92o，查表得C＝91，

则满足短路时发热的最小导体截面为

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m＝Sρm＝4040×10－6×2700＝10.9（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：

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K＝1.9

则，

单位长度上相间电动力：

相间应力为（Pa）

双槽形导体间作用力：

条间允许应力

条间衬垫的最大允许跨距：

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Imax＝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＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E＝7×1010Pa，母线频率系数Nf＝3.56。

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θw

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℃时的载流量为

其中，

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200mm×90mm×12mm标准槽形母线，S＝8080mm2，Ial,25℃＝8800A。

则Ial,35℃＝Kθ×Ial,25℃＝0.88×8800＝7744（A）

在35℃时，

故

（2）校验热稳定（实用计算法）

由于tk＝0.2s，求得热效应Qk＝Qp＋Qnp

由于正常运行时导体温度为61.9oC，查图3-13得，故

查图3-13得，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。

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＝8080mm2，Kf＝1.237，WY＝46.5×10-6m3，J＝294×10－8m4，IY25o＝8800A。

求得温度修正系数K＝0.88，

则Ial35o＝0.88×8800＝7744（A）>6800A

（2）校验热稳定

tk＝0.2s，求得热效应Qk＝Qp＋Qnp＝295.07×106（A2s）

正常运行时导体温度为61.92o，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

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m＝Sρm＝4040×10－6×2700＝10.9（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：

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＝1.9

则，

单位长度上相间电动力：

相间应力为（Pa）

双槽形导体间作用力：

条间允许应力

条间衬垫的最大允许跨距：

一般每隔衬0.3-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距Lb可取0.5m

4-10

220kV双母或双母带旁母；110kV采用双母带旁母

4－11

1）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6～50MW）―――具有较多的发电机电压出线，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

当一台发电机故障时，从系统倒送功率满足最大负荷：

当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的70％以上：

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SF7-75000/110

5-10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11400kW，电动机启动电流倍数Ky=5，。

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，基准电压

高压自启动电动机的启动容量标么值：

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，

该高压厂用母线为失压或空载自启动，，该组电动机不能顺利自启动。

假设采用有载调压变压器，，该组电动机能顺利自启动。

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

2）按容量校验：

假设采用有载调压变压器，

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，

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,出线保护动作时间。

解：

，，

由于kV,A，因此选择断路器。

总阻抗归算至系统的计算阻抗为：

假设没有加装出线电抗器，系统提供的短路电流为

kA

而断路器的额定开断电流为，小于，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kV,A，初选NKL－10－600型电抗器。

选择电抗值，令kA，则

所以选择NKL－10－600－4型电抗器，其，，。

电压损失和残压校验：

首先重算电抗器后短路电流

换算到系统的计算电抗为

短路电流kA

电压损失

残压校验

动稳定校验和热稳定校验

短路计算时间

断路器：

电抗器：

，

6－10设发电机容量为25MW,，最大负荷利用小时，三相导体水平布置（导体平放），相间距离，发电机出线上短路时间，短路电流，，，周围环境＋。

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1.05）

根据图6－17查得时，，根据式6－56有

查附表1，选用每相2条矩形铝导体（注意选接近计算得到的标准截面），平放时，。

根据式6－54、6－55得到，当周围环境＋时允许电流为

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

短路非周期分量的热效应

短路热效应

正常运行时最高温度为

查表6－9，得到热稳定系数，根据式6－57可得

满足热稳定。

3）共振校验。

根据式6－60计算不发生共振的最大绝缘子跨距

取，，带入式6－69得到

取，则，满足共振校验要求。

4）动稳定校验

取发电机出口短路时，冲击系数，则冲击电流

母线相间应力

由，，查图3－18得到。

同相条间应力

，所以每跨内安装2个衬垫，实际衬垫跨距为，满足动稳定的要求。