发电厂电气部分期末复习总结

四、计算题 P63

一、屋配电装置中装有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：20度时铝导体的电阻率为2

200.028mm /m ρ=Ω⋅，铝的电阻温度系数0.0041C α=，铝

导体肌肤效应系数为 1.05f K =，辐射散热系数0.95ε=） 解：（1）单位长度导体直流电阻 320[1(20)]

0.028[10.0041(4020)]

0.030310()10010

w dc R S

ραθ-+-+-=

=

=⨯Ω⨯

单位长度导体交流流电阻3

0.031810()ac f dc R k R -=⨯=⨯Ω （2）求对流散热量

对流散热面积1210010

222(

)12()10.2210001000

F A A =+=⨯⨯+⨯⨯=（m 2/m ） 对流散热系数0.35

0.35101.5()

1.5(4020) 4.28w αθθ=-=-= 对流散热量1101() 4.28(4020)0.2218.83w Q F αθθ=-=⨯-⨯=（W/m ） （3）导体的辐射散热

辐射散热面积1210010

222(

)12()10.2210001000

F A A =+=⨯⨯+⨯⨯=（m 2/m ） 4402732735.7100100w f f Q F θθε⎡⎤++⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦4427340273205.70.950.2226.54100100⎡⎤

++⎛⎫⎛⎫=⨯-⨯=⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣

⎦

（4）导体载流量为 1194I =

=

=（A ） P63 二、屋配电装置中装有100mm ⨯8mm 的矩形铝导体，导体正常运行温度为70度，周围环境温度为25度，试计算

该导体的载流量。（给定条件：20度时铝导体的电阻率为2

200.028mm /m ρ=Ω⋅，铝的电阻温度系数

0.0041C α=，铝导体肌肤效应系数为 1.05f K =，辐射散热系数0.95ε=）

30.044310()ac f dc R k R -=⨯=⨯Ω

对流散热系数0.35

0.35101.5()

1.5(7025) 5.685w αθθ=-=-= 对流散热量 1101() 5.685(7025)0.21655.26w Q F αθθ=-=⨯-⨯=（W/m ）

三、某发电机端电压为10.5kV ，额定电流为1500A ，装有2×（100×8）mm 2矩形铝导线，短路电流28I ''=kA ，

20I ∞=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°，试计算短路电流

热效应和母线的最高温度。（注：温度46°时，164

0.3510J/(Ωm )A =⨯）

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0.30.20.5k t =+=（S ）又/28/20 1.4I I β∞''''===查短路电流周期分量的等值时间曲线的0.65p t =S （1分） 因1k t

（1分） 短路电流热效应为 22

()20(0.650.1)300k p np Q I t t ∞=+=+=（kA 2S ）（2分） （2）求母线最高温度h θ。

因46w θ=，查图得164

0.3510J/(Ωm )w A =⨯（1分）

616

2211300100.35101008[2]10001000

h k w A Q A S =+=⨯⨯+⨯⨯⨯160.361710[J/Ωm]=⨯

再由图查得50200h θ=< （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100mm ×8mm 、 1.05f K =的矩形截面硬铝母线，运行在额定工况时母线的温度为70度。经计算流过母线的短路电流为30I ''=kA ，20I ∞=kA 。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。（注：温度70°时，16

4

0.5510J/(Ωm )A =⨯）

解：（1）短路电流热效应计算。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 1.30.2 1.5k t =+=（S ）又/30/20 1.5I I β∞''''===（1分）查短路电流周期分量的等值时间曲线的 1.6p t =S （1分） 因1k t >S ，非周期分量的热效应忽略。（2分）

短路电流热效应为 22()20(1.60)640k p np Q I t t ∞=+=+=（kA 2S ）

（2分） （2）求母线最高温度h θ。因70w θ=，

查图得164

0.5510J/(Ωm )w A =⨯（1分）

616

2

21.05640100.55101008[]10001000

f h k w K A Q A S

=

+=

⨯⨯+⨯⨯

1616(0.1050.55)100.65510[J/Ωm]=+⨯=⨯（2分）

再由图查得80200h θ=<

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LMY-100×8，正常工作电压10.5N U =V ，正常负荷电流为1500A ，正常负荷时导体温度为46度，继电保护动作时间1秒，断路器动作时间0.2秒，短路电流28I ''=kA ，0.622s I =kA ， 1.220s I =kA 。计算短

路电流的热效应和导体的最高温度。（注：46w θ=， 1640.3510J/(Ωm )w A =⨯

解：（1）短路电流热效应计算。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10.2 1.2k t =+=2S] 由于短路电流作用时间 1.21k t =>，非周期分量的作用可以忽略。 短路电流热效应为 2

602.4[(kA)S]k p Q Q ==（kA 2S ）

（2）求母线最高温度h θ。因46w θ=，查图得164

0.3510J/(Ωm )w A =⨯

160.444110[J/Ωm]=⨯再由图查得60200h θ=<

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×（100×8）mm 2矩形铝导线，短路电流28I ''=kA ，

0.622s I =kA ， 1.220s I =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°，

试计算短路电流热效应和母线的最高温度。（注：温度46°时，16

4

0.3510J/(Ωm )A =⨯）

非周期分量短路发热等值时间T