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I max ＝6791A，最大负荷利用小时T max＝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t k＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，I tk/2＝28.0kA，I tk＝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N f＝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max258008947()0.76g J I S mm J === 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 ＝8080mm 2，K f ＝1.237，W Y ＝46.5×10-6m 3， J ＝294×10－8m 4，I Y25o ＝8800A 。

求得温度修正系数K ＝0.88，则I al35o ＝0.88×8800＝7744 （A ） > 6800A在35℃时，导体长期工作温度：22max2,35I 6791()35(7035)61.9I 7744w al al C C θθθθ︒⎛⎫=+-=+-⨯=︒ ⎪⎝⎭,35,35I I I I max max al C al C ︒︒⎛⎫⎫= ⎪⎪ ⇒= = ⎝⎭(2)校验热稳定由于t k ＝0.2s ，求得热效应Q k ＝Q p ＋Q np22222(10)161.867[()]12k k k p t t t Q I I I kA S ''=++=⋅ 2220.236259.2[()]np Q TI kA S ''==⨯=⋅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22min 250.795()8080()S mm mm ===<k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：max1.56()L 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K＝1.9则''96.732shi kA==，单位长度上相间电动力：7211.735*10**2319.2(/)ph shf i N ma-==相间应力为22662319.2 1.511.221910101046.510phphf LWσ-⨯===⨯⨯⨯（Pa）双槽形导体间作用力：8282115*10**5*10*96732*2339.27(/)0.2b shf i N mh--===条间允许应力212b b b al ph b f L L W σσσ=≤-⇒≤条间衬垫的最大允许跨距：max 3.744()b L m === 一般每隔衬0.3-0.5m 设一衬垫，故衬垫跨距L b 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I max ＝6791A ，最大负荷利用小时T max ＝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t k ＝0.2s ，短路电流I ’’=36.0kA ，I tk/2＝28.0kA ，I tk ＝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N f ＝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,25I al C ︒=35℃时的载流量为,35,25max I I I al a C l C K θ︒︒=≥=其中，0.88K θ===max ,256791I I 77170.88al C K θ︒∴≥= 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 ＝8080mm 2，I al,25℃＝8800A 。

则I al,35℃＝K θ×I al,25℃＝0.88×8800＝7744（A ）在35℃时，,35,35I I I I max max al C al C ︒︒⎫=⎪⎪⇒==故22max 2,35I 6791()35(7035)I 7744 61.9w al al C Cθθθθ︒⎛⎫=+-=+-⨯ ⎪⎝⎭=︒(2)校验热稳定（实用计算法）由于t k ＝0.2s ，求得热效应Q k ＝Q p ＋Q np22222(10)161.867[()]12k k kp t t tQ I I I kA S ''=++=⋅2220.236259.2[()]np Q TI kA S ''==⨯=⋅由于正常运行时导体温度为61.9o C ，查图3-13得()1640.4610w A J m ≈⨯Ω⋅，故 )61626216411421.067100.4610(808010) 0.52510h k w A Q A S J m -=+=⨯⨯+⨯⨯=⨯Ω⋅查图3-13得，71200h C C θ≈︒<︒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。

)(894776.058002maxmm J I S g J === 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 ＝8080mm 2，K f ＝1.237，W Y ＝46.5×10-6m 3， J ＝294×10－8m 4，I Y25o ＝8800A 。

求得温度修正系数K ＝0.88， 则I al35o ＝0.88×8800＝7744 （A ） > 6800A(2)校验热稳定t k ＝0.2s ，求得热效应Q k ＝Q p ＋Q np ＝295.07×106（A 2s ）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)(8080)(95.20991237.1*10*07.295226min mm mm C K Q S fk <=== 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 ＝S ρm ＝4040×10－6×2700＝10.9（kg/m ）设共振频率f 1＝200Hz ，导体不发生共振时的最大绝缘子跨距：max 1.56()L 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K ＝1.9则''96.732sh i kA ==， 单位长度上相间电动力：7211.735*10**2319.2(/)ph sh f i N m a-== 相间应力为22662319.2 1.511.221910101046.510ph ph f L W σ-⨯==⨯=⨯⨯（Pa ）双槽形导体间作用力：8282115*10**5*10*96732*2339.27(/)0.2b sh f i N m h --=== 条间允许应力212b b b al ph b f L L W σσσ=≤-⇒≤条间衬垫的最大允许跨距：max 3.744()b L m === 一般每隔衬0.3-0.5m 设一衬垫，故衬垫跨距L b 可取0.5m4-10、某220kV 系统的重要变电站装置2台120MV ·A 的主变压器，220kV 侧有4回进线，110kV 侧有10回进线且均为Ⅰ、Ⅱ类负荷，不允许停电检修出现断路器，应采用何种接线方式？画出接线图并简要说明。

4-11、某新建地方热电厂有2×25MW+2×50MW 共4台发电机，8.0cos =ϕ，U N =6.3kV,发电机电压级有10条电缆馈线，其最大综合负荷为30MW ，最小为20MW ，厂用电率为10%，高压侧为110kV ，有4回线路与电力系统相连，试初步设计该厂主接线图，并选择主变压器台数和容量。

主接线图上应画出各主要设备及馈线，可不标注型号和参数。

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 (225(10.1)20)/212.5MW ⨯⨯--= 当一台发电机故障时，从系统倒送功率满足最大负荷：(3025(10.1))/2 3.75MW -⨯-=当一台变压器因故退出，应能送出剩余功率的70％以上：(225(10.1)20)0.717.5MW ⨯⨯--⨯=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 1.150(10.1)49.5MW ⨯⨯-= 所以选SF7-75000/1105-10 已知某火电厂厂用6kV 备用变压器容量为12.5MV A ，U N =6kV ，%8k U =，要求同时自启动的电动机容量为11400kW ，电动机启动电流倍数K y =5，cos 0.8,0.9NN φη==。