发电厂电气部分作业习题

作业：发电机出口采用100mm*8mm铝导体，其正常工作电压 U N  .5 ，正常负10kV荷电流 I W  1500 A 。正常运行时，导体温度为70摄氏度。经计算，流过母线的短路电流为 I '' kA ， I 0. 15  22 kA ， I0.320kA 28继电保护动作时间 t p  0 s ，断路器全分闸时间 t b  0 .2s 。三相母线水平布置，绝缘.1子跨距L=2m，相间距离为a=250mm.

求：1、计算母线短路时热效应和导体的最高温度，并校验热稳定性

2、母线平放和竖放时的最大电动力是否相同？为什么？（写出计算步骤） 解：1、tktptb0.10.20.3s tk1s，要考虑非周期分量，

QKQPQnp

由实用计算法：

QPtk''20.322(I10ItkItk)(28210222202)150.6(kA2S) 121222QnpTI'' tk0.1s，查73页，表3-3，发电机出口及母线，T0.20s

Qnp0.2282156.8(kA2S)

QKQPQnp150.6158.6307.4(kA2S)

W70℃ 查72页，图3-7曲线，AW0.51016(J/(m4))

AhAW1116Q0.510307.41060.5481016(J/(m4))K22S(0.10.08) 再由图3-7曲线，h80℃＜200℃， 满足热稳定要求。 解：2、三相短路冲击电流ish2KshI''，通常在机端Ksh取1.8，

ish21.82871.27kA

母线平放： K1；

母线竖放： K1； F1.73107KL2ish a所以，母线平放时，所受电动力略大于竖放。

SZ9—6300/35 空载损耗 （kW） 6.24

负载损耗 （kW） 38.7 空载电流 （%） 0.8 短路阻抗 （%） 7.5 该变压器，运行时间：8760小时，年最大负荷利用小时数为 为5000小时，

max年最大负荷损耗小时数为：3500小时

损耗电能电价：0.08元/kw.h

计算：变压器年损耗电量、折算回金额 解：由题设可知，该变压器为三相、双绕组有载调压变压器，容量6300kVA，电压等级35kV

TT8760h，Tmax5000h，max3500h，cos取0.85，K取0.1

则变压器年损耗电量为：

1SAn(P0KQ0)T(PKKQK)()2max(kWh)

nSN式中：n=1，P0为空载损耗6.24kW，Pk负载损耗为38.7kW，

Q0I0%0.8SN630050.4kvar 100100Ud%7.5SN6300472.5kvar 100100Qk变压器所承担的负荷通常占变压器容量的65%—75%，

A1(6.240.150.4)87601(38.70.1472.5)(0.7)23500

=98812.8+147404.25

=246217.05kWh

折算回金额：0.08×246217.05=19697.364（元）

题4-10：（134页）

假设W1为工作母线，W2为备用母线，Wp为旁路母线，QFC回路断开，现QF1需要检修，现要求用QFP代替QF1对L1进行供电。说明倒闸操作步骤。

解：（ 1、首先明确两个“先通后断”： ①隔离开关较之断路器，先通后断

②母线隔离开关较之线路隔离开关，先通后断

2、隔离开关的等电位操作）

倒闸操作步骤：（先假设当前状态，W1为工作母线） 1、 合QSP1，QSPP

2、 合QFP——对WP充电，并检查WP是否正常 3、 合QS1P（等电位原则） 4、 断开QF1

5、 断QS13，断QS11 6、 将QF1退出，检修

7、 用QFP代替QF1工作，对L1供电

题6-10：（214页）

发电机容量为25MW，IN=1718A，最大负荷利用小时数Tmax=6000h，三相导体水平布置，相间距离a=0.35m，发电机出线上短路时间tk=0.2s， 短路电流I=27.2kA，Itk=21.9 kA，Itk=19.2 kA，周围环境+40℃。

2''试选择发电机引出导线，断路器，隔离开关。 解：1、导线选择 （1）导体选型：

发电机 IN=1718A，

25103则发电机 UN====10.5（kV）

317180.83IN3INcosSNPN1.0525103发电机最大持续工作电流Imax===1804（A）

310.50.83UNcos1.05PN结合导体工作电网的电压等级为10kV，可以考虑选择矩形铝母线。

（2）选择导体的截面积

Tmax=6000h5000h，且发电机机端，输出容量较大， 可按经济电流密度选择导体截面积。

由P205，图6—17，查得，当Tmax=6000h时，铝导体的J≈0.68（A/mm）

2SJImax18042652.94(mm2) J0.68查P354，附表1，由于没有正好合适的标准截面，故选用截面积最接近且小于经济截

面， 2条12510mm矩形导体，布置方式采用水平布置，导体平放。

由此得长期允许载流量为3005A，Kf=1.45

考虑环境温度的修正，由附表1，al=70℃，0=25℃，=40℃

K=

al=0.82

al0Ial40℃=0.823005=2464.1A≥Imax=1804A

（2）、热稳定校验

周期分量热效应为：QP=

tk''2（I+10 Itk1222+ Itk2）

=

0.22222（27.2+1021.9+19.2）=98.4（kAS） 12 tk=0.2s〈1S， 考虑非周期分量。

QnpTI'' tk0.1s，查73页，表3-3，发电机出口及母线，T0.20s

2Qnp0.227.22148(kA2S) QKQPQnp98.4148246.4(kA2S)

导体正常最高工作温度

2Imax18042=0+（al—0）2=40+（70—40）×=67.5℃ 21882.72Ial查P205，表6—12，C取88

Smin=

QkKfC246.41.4510622==214.79（mm）〈2500mm

88满足热稳定要求

（3）动稳定校验

①相间应力计算：

取发电机出口， 冲击系数Ksh=1.8~1.9

ish=2KshI''=21.927.2=73.2（kA）

求单位长度导体相间应力，

72/a=1.731073200/0.35=2648.5（N/m） fph=1.73107 i2sh2导体截面系数W，由（P205叙述），两条导体平放，W=bh/3 W=

10.010.1252=5.2105（m2） 3ph=

fphL210W 则Lmax10alW10701065.21053.7(m)

fph2648.5由于L取值不超过（1.5—2m），取L=1.2m

2648.51.227.3106(Pa)＜70106Pa =ph=5105.21010W

②条间应力计算：

2由两条导体组成 fb=2.5k12ishfphL21108 b

h1252bb12.5 0.074 查表得k12=0.37 b10bh1108=4956.4（N/m）  fb=2.50.377320020.01由P75，图3—10 则满足动稳定要求衬垫最大跨距： Lbmax=b

2h(alph)fb20.125(707.3)106=0.01=0.56（m）

4956.4临界跨距 Lcr=b4h0.125=10030.014=0.71（m） fb4956.4联立 LbLbmax LbLcr Lb=

L n1.2=0.4（m） 3 为了便于安装，每跨绝缘子装设2个衬垫 Lb=

22fbLbfbLb4956.40.4231.7106(Pa) =b=2212W2bh20.010.125phb7.310631.710639106Paal70106Pa

动稳定校验合格。

（4）导体共振校验

m=hbw=0.1250.012700=3.375（kg/m）——导体单位长度质量

bh30.010.125346J===3.2610 (m) Nf由表3—4（P79），取3.56

66f1=

NfL2EI3.56710103.26106==642.8Hz〉（30~160Hz） 2m1.23.375不计共振影响

2、断路器和隔离开关的选择 发电机最大持续工作电流 Imax=1804（A） QK=246.4（kAS）

ish=2KshI''=21.927.2=73.2（kA）

2由P356~P357，附表5，附表7，选出断路器和隔离开关的类型

选SN10—10Ⅲ/2000型少油断路器（可选型号不仅此1项）

选GN2—10/2000型隔离开关（可选型号不仅此1项）

列出有关参数，与计算数据比较，见下表 计算数据 UNs 10 kV Imax 1804A I 27.2 kA ish 73.2 kA QK 246.4（kA2''SN10—10Ⅲ/2000型少油断路器 UN 10kV IN 2000A INbr 43.3 kA iNcl 130 kA GN2—10/2000型隔离开关 UN 10kV IN 2000A ———— ———— S） 2222It2t 43.34=7499（kAS） It2t 515=13005（kAS） ish 73.2 kA

ies 130kA ies 130kA