《发电厂电气部分》期末深刻复习归纳

.四、计算题P63一、屋内配电装置中装有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2200.028mm/m，铝的电阻温度系数0.0041C，铝导体肌肤效应系数为1.05fK，辐射散热系数0.95）解：（1）单位长度导体直流电阻320[1(20)]0.028[10.0041(4020)]0.030310()10010wdcRS单位长度导体交流流电阻30.031810()acfdcRkR（2）求对流散热量对流散热面积1210010222()12()10.2210001000FAA（m2/m）对流散热系数0.350.35101.5()1.5(4020)4.28w对流散热量1101()4.28(4020)0.2218.83wQF（W/m）（3）导体的辐射散热辐射散热面积1210010222()12()10.2210001000FAA（m2/m）4402732735.7100100wffQF4427340273205.70.950.2226.54100100（4）导体载流量为1318.8326.5411940.031810fQQIR（A）P63二、屋内配电装置中装有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2200.028mm/m，铝的电阻温度系数0.0041C，铝导体肌肤效应系数为1.05fK，辐射散热系数0.95）解：（1）单位长度导体直流电阻320[1(20)]0.028[10.0041(7020)]0.042210()1008wdcRS单位长度导体交流流电阻30.044310()acfdcRkR.（2）求对流散热量对流散热面积121008222()12()10.21610001000FAA（m2/m）对流散热系数0.350.35101.5()1.5(7025)5.685w对流散热量1101()5.685(7025)0.21655.26wQF（W/m）（3）导体的辐射散热辐射散热面积121008222()12()10.21610001000FAA（m2/m）4402732735.7100100wffQF4427370273255.70.950.21669.65100100（4）导体载流量为1352.2669.6516790.044310fQQIR（A）P70三、某发电机端电压为10.5kV，额定电流为1500A，装有2×（100×8）mm2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，1640.3510J/(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0.30.20.5kt（S）又/28/201.4II查短路电流周期分量的等值时间曲线的0.65ptS（1分）因1ktS，故应考虑非周期分量的热效应。（1分）非周期分量的等值时间为220.050.051.40.1npt（S）（1分）短路电流热效应为22()20(0.650.1)300kpnpQItt（kA2S）（2分）（2）求母线最高温度h。因46w，查图得1640.3510J/(Ωm)wA（1分）6162211300100.35101008[2]10001000hkwAQAS160.361710[J/Ωm]再由图查得50200h（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、1.05fK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，1640.5510J/(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1.30.21.5kt（S）又/30/201.5II（1分）查短路电流周期分量的等值时间曲线的1.6ptS（1分）因1kt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)640kpnpQItt（kA2S）（2分）（2）求母线最高温度h。因70w，查图得1640.5510J/(Ωm)wA（1分）616221.05640100.55101008[]10001000fhkwKAQAS1616(0.1050.55)100.65510[J/Ωm]（2分）再由图查得80200h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10.5NU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，0.622sIkA，1.220sIkA。计算短路电流的热效应和导体的最高温度。（注：46w，1640.3510J/(Ωm)wA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10.21.2kt（S）短路电流周期分量热效应为2222222/21.2(10)(28102220)602.4[(kA)S]1212kkkptttQIII由于短路电流作用时间1.21kt，非周期分量的作用可以忽略。短路电流热效应为2602.4[(kA)S]kpQQ（kA2S）（2）求母线最高温度h。因46w，查图得1640.3510J/(Ωm)wA.6162211602.4100.35101008[]10001000hkwAQAS160.444110[J/Ωm]再由图查得60200h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）mm2矩形铝导线，短路电流28IkA，0.622sIkA，1.220sI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，1640.3510J/(Ωm)A）非周期分量短路发热等值时间T短路点T（秒）0.1kt0.1kt发电机出口及母线0.150.2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0.30.20.5kt（S）周期分量的热效应2222222/20.5(10)(28102220)251[(kA)S]1212kkkptttQIII又因1ktS，故应考虑非周期分量的热效应。取等效时间T取0.22220.228156.8[(kA)S]pQTI短路电流热效应为251156.8407.8kpnpQQQ（kA2S）（2）求母线最高温度h。因46w，查图得1640.3510J/(Ωm)wA6162211407.8100.35101008[2]10001000hkwAQAS160.365910[J/Ωm]再由图2查得50200h此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P80七、某电厂装有10kV单条矩形导体，尺寸为h=60mm，b=6mm，支柱绝缘子之间的距离L=1.2m，相间距离.0.35m，三相短路冲击电流45shikA。导体弹性模量10710EPa，单位长度的质量0.972mkg/m。试求导体的固有频率和最大电动力。（给定导体一阶固有频率系数1.57fN）解：导体的截面惯性矩312bhJ38840.661010.810(m)12（2分）导体的一阶固有频率为12fNEJfLm10821.5771010.81096.15(Hz)1.20.972（2分）固有频率在35~135Hz之间，应考虑动态应力系数（1分）72max1.7310shLFi721.21.7310450001.351621.5(N)0.35（2分）P80某电厂装有10kV单条矩形导体，尺寸为h=10mm，b=12mm，支柱绝缘子之间的距离L=1.5m，相间距离0.35m，三相短路冲击电流60shikA。导体弹性模量3810EPa，单位长度的质量1.272mkg/m。试求导体的固有频率和最大电动力。（给定导体一阶固有频率系数1.57fN）解：导体的截面惯性矩312bhJ33640.012110110(m)12（2分）导体的一阶固有频率为12fNEJfLm10621.57710110260.5(Hz)1.21.272（2分）固有频率不在35~135Hz之间，不应考虑动态应力系数，（1分）72max1.7310shLFi721.21.7310450001201(N)0.35（2分）P159八、某发电厂厂用电系统为6kV和380V两级电压，厂用高压备用变压器为分裂绕组变压器，其高压绕组额定容量为5000kVA，低压绕组额定容量为2500kVA，以高压绕组电抗为基准的半穿越电抗标幺值为19%，厂用高压变压器电源侧母线电压标幺值*01.1U（有载调压），厂用低压变压器额定容量为1000kVA，阻抗电压为10%。厂用高压备用变压器已经带负荷6200kW，参加自启动电动机总容量为13363kW。厂用低压母线上参加自启动电机容量为500kW。试计算厂用高压备用变压器自投高、低压母线串接启动时，能否实现自启动。解：（1）厂用高压母线校验：厂用高压母线的合成负荷标幺值为.110*25133636200cos0.83.5925000HNKPSSS（2分）厂用高压变压器电抗标幺值为2*11(%)1925001.11.10.1041001005000kNtNUSxS（1分）高压母线电压标幺值为*0*1**1.10.80.7110.1043.59dHUUxS，满足要求。（2分）（2）厂用低压母线校验：厂用低压母线合成标幺值为22*25500/(cos)0.83.1251000LtKPSS厂用低压变压器电抗标幺值为*2(%)101.11.10.11100100ktUx（1分）低压母线电压标幺值为*1*2*2*0.80.5950.55110.113.125tLUUxS，满足要求。（2分）P187九、已知某电流互感器到仪表的电气距离为40m，导体电阻率为221.7510(mm/m)，最大负荷阻抗为0.058欧。拟选择仪用电流互感器型为LFZJ-1型，0.5级，变比为400/5,二次负荷额定阻抗为0.8欧，请选择二次连接导线（假定接触电阻为0.1欧）。解：根据题意，为了保证互感器的测量精度，设导线电阻最大值为max