《發電廠電氣部分》第四版課后習題答案 - 熊信銀版 - 下載本文

繼電器的絕緣。由于磁感應強度劇增,會引起鐵心和繞組過熱。此外,在鐵心中還會產生剩磁,使互感器準確級下降。

6-10 三相三柱式電壓互感器為什么不能測量相對地電壓?

答:為了監視系統各相對地絕緣情況,就必須測量各相的對地電壓,并且應使互感器一次側中性點接地,但是,由于普通三相三柱式電壓互感器一般為Y,yn型接線,它不允許一次側中性點接地,故無法測量對地電壓.假使這種裝置接在小電流接地系統中,互感器接成YN,yn型,既把電壓互感器中性點接地,當系統發生單相接地時,將有零序磁通在鐵芯中出現.由于鐵芯是三相三柱的,同方向的零序磁通不能在鐵芯內形成閉和回路,只能通過空氣或油閉合,使磁阻變得很大,因而零序電流將增加很多,這可能使互感器的線圈過熱而被燒毀.所以,普通三相三柱式電壓互感器不能作絕緣監視用,而作絕緣監視用的電壓互感器只能是三相五柱式電壓互感器(JSJW)或三臺單相互感器接成YN,yn型接線.

6-11 運行中為什么不允許電壓互感器二次回路短路?

答:當電壓互感器二次側發電短路時,由于回路中電阻R和剩余的電抗XL-XC均很小,短路電流可達到額定電流的幾十倍,此電流將產生很高的共振過電壓,為此在LL上關聯放電間隙EE,用以保護。此外由于電容式電壓互感器系由電容(C1C2)和非線性電抗所構成,當受到二次側短路或斷開等沖擊時,由于非線性電抗的飽和,可能激發產生某次諧波鐵磁諧振過電壓,為了擬制諧振的產生,常在互感器二次側接入D。

6-12 在發電廠中,電壓互感器的配置原則有那些? 答:1)母線;2)線路;3)發電機;4)變壓器

6-13 如圖6-14所示接線,設25MW發電機(UN=10.5kV,IN=1718A),回路裝有儀表:電流表3只,有功功率表、無功功率表、有功電能表、無功電能表、電壓表及頻率表各1只,互感器距控制室的距離為60m。試選擇該回路中供測量表計用的電流互感器4及電壓互感器13。

解:

6-14 選擇10kV配電裝置的出線斷路器及出線電抗器。設系統容量為150MVA,歸算至10kV母線上的電源短路總電抗X?*Σ=0.14(基準容量Sd=100MVA),出線最大負荷為560A,出線保護動作時間tpr=1s。

解:假設選擇斷路器為SN10-10I INbr=16kA,全分閘時間tbr=0.1s, 基準容量Sd=100MVA Ud=10.5kV,Id=5.5kA

xL(%)?(IdtNbr?x'*?)INUd5.5600?10500?100%?(?0.14)?100%?2.33%IdUN165500?10000

選擇4%的電抗NKL-10-600-4,參數如下:

xL(%)?4% ies?38.28kA It2t?342(kA)2?s計算如下:

3)電壓損失和殘壓校驗:

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電抗標么值:x*L?xL(%)IdUN5500?10000?0.04??0.349 INUd600?10500???x*L?0.14?0.349?0.489 x*??x*短路計算時間:tk?tpr?tbr?1?0.1?1.1s,查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值,I\?12.1kA,I0.55?9.9kA,I1.1?9.35kA。

電壓損失和殘壓分別為:

?U(%)?xL(%)Imax560sin??0.04??0.6?2.24%?5% IN600I\12.1?0.04??80.7%?60%~70% IN0.6?Ure(%)?xL(%)4)動、熱穩定校驗。

Qk?2I\2?10It2?I/2tkk1212.12?9.92?9.352tk??1.1?30.42(kA)2?s?342(kA)2?s12ish?Ksh2I\?2.55?12.1?30.86(kA)?38.28(kA)

可見,電壓損失、殘壓、動熱穩定均滿足要求。

6-15 按經濟電流密度選擇的導體,為何還必須按長期發熱允許電流進行校驗?配電裝置的匯流母線,為何不按經濟電流密度選擇導體截面?

答:略

6-16 設發電機容量為25MW,最大負荷利用小時數Tmax=6000h,三相導體水平布置,相間距離a=0.35m,發電機出線上短路時間tk=0.2s,短路電流I??=27.2kA,Itk/2=21.9kA,Itk=19.2kA。周圍環境溫度+40oC。試選擇發電機引出導體。

解:

1)按經濟電流密度選擇導線截面。

Imax1.05?25?103???1804(A)

3UNcos?3?10.5?0.81.05PNImax1804??2653(mm2) J0.682查圖6-17曲線2,得:J?0.68A/mm,則:SJ?2

選擇100×10mm的三條矩形導體水平布置,允許電流Ial25?C?3284A,集膚效應Kf?1.7截面積為3000mm。當環境溫度為40C時:

2

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Ial40?C?K?Ial25?C?70?40?3284?0.816?3284?2681(A)?(Imax?1804A)

70?252)熱穩定校驗。正常運行時導體溫度:

2Imax18042????0?(?al??0)2?40?(70?40)?54C 2Ial?01681查表6-9,得熱穩定系數C?93,則滿足短路時發熱的最小導體截面為:

Qk?Qp?Qnp Qp?2I\2?10It2?I/2tkk1227.22?21.92?19.22tk??0.2?26.47(kA)2?s

12發電機出口短路待會,非周期分量等值時間T取0.2s

Qnp?T?I\2?0.2?27.22?148.0(kA)2?s Qk?Qp?Qnp?26.47?148.0?174.47(kA)2?s Smin?QkKfC174.47?106?1.7??185(mm2)?3000(mm2)

93滿足熱穩定要求。

3)動穩定校驗。導體自振頻率由以下求得:

m?h?b??w?0.1?0.01?2700?2.7kg/m

bh20.01?0.13J???0.83?10?6(m4)

1212f1?NfL2EJ3.567?1010?0.83?10?6?2?522(Hz)?155Hz m2.71可不計母線共振影響。取發電機出口短路時,沖擊系數K?0.9,則

ish?1.92I\?2.69?27.2?73.17(kA)

母線相間應力計算如下:

22fph?1.73?10?7?ish/a?1.73?10?7?73170/0.35?2646(N/m)

bh2W??0.5?0.01?0.12?50?10?6(m3)

2?ph2646?12???5.292?106(Pa) ?610W10?50?10fphL2母線同相條間作用應力計算如下:

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b104b?b302b?b10??0.1,??0.273 ??0.091,h100b?h110b?h10?100K12?0.45,K13?0.6 則:

22fb?8(K12?K13)?10?9?ish/b?8?(0.45?0.6)?10?9?73170/0.01?4497(Pa)臨

界跨距Lcr(每相三條鋁導體??1197)及條間襯墊最大跨距Lbmax分別為:

Lcr??b4h/fb?1197?0.0140.1/4497?0.822(m)

Lbmax?b2h(?al??ph)/fb?0.012?0.1(70?5.2)?106/4497?0.54(m)

所選襯墊跨距應小于Lcr及Lbmax。

6-17 選擇100MW發電機和變壓器之間母線橋的導體。已知發電機回路最大持續工作電流Imax=6791A,Tmax=5200h,連接母線三相水平布置,相間距離a=0.7m,最高溫度+35oC,母線短路電流I??=36kA,短路熱效應Qk=421.1(kA)2?s。

解:1)按經濟電流密度選擇導線截面。

Imax?6791A,Tmax?5200h

2查圖6-17曲線2,得:J?0.78A/mm,則:SJ?Imax6791??8706(mm2) J0.78選擇h?225mm,b?105mm,C?12.5mm,r?16mm的雙槽形導體水平布置,導體截面積9760mm允許電流Ial25?C?10150A,集膚效應系數Kf?1.285。當環境溫度為35?C時:

2

Ial35?C?K?Ial25?C?70?35?10150?0.89?10150?8951(A)?(Imax?6791A)

70?252)熱穩定校驗。正常運行時導體溫度:

2Imax67972????0?(?al??0)2?35?(70?35)?55C 2Ial?08951查表6-9,得熱穩定系數C?93,則滿足短路時發熱的最小導體截面為: 已知:Qk?421.1(kA)?s

2Smin?QkKfC421.1?106?1.285??250(mm2)?9760(mm2)

93滿足熱穩定要求。

3)動穩定校驗。導體自振頻率由以下求得: 取發電機出口短路時,沖擊系數K?1.9,則

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ish?1.92I\?2.69?36?96.84(kA)

母線相間應力計算如下:

fb?2(0.5ish)2?10?7121?5?10?8ish?5?10?8?968402/0.225?2084(N/m) hhW?WY?66.5?10?6(m3)

2fbL2iL2084?1266bshb?b??4.16??2.612?10(Pa)?(??69?10Pa) al?612WYhWY12?66.5?10

第七章 配電裝置

7-1 對配電裝置的基本要求是什么?

答:對配電裝置的基本要求是:1)保證運行可靠;2)便于操作、巡視和檢修;3)保證工作人員的安全;4)力求提高經濟性;5)具有擴建的可能。

7-2 試述最小安全凈距的定義及其分類。

答:最小安全凈距是指在這一距離下,無論在正常最高工作電壓或出現內、外過電壓時,都不使空氣氣隙被擊穿,對于敞露在空氣中的屋內、外配電裝置中有關部分之間的最小安全凈距分為A、B、C、D、E五類。

7-3 試述配電裝置的類型及其特點。

答:配電裝置按電氣設備裝設地點不同,可分為屋內配電裝置和屋個配電裝置;按其組裝方式,可分為裝配式和成套式。

屋內配電裝置的特點:1)由于允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較小;2)維修、巡視和操作在室內進行,可減少維護工作量,不受氣候影響;3)外界污穢空氣對電氣設備影響較小,可減少維護工作量;房屋建設投資較大,建設周期長,但可采用價格較低的戶內設備。

屋外配電裝置的特點:1)土建工作量和費用較小,建設周期短;2)與屋內配電裝置相比,擴建比較方便;3)想念設備之間距離較大,便于帶電作業;4)與屋內配電裝置相比,占地面積積大;5)受外界環境影響,設備運行條件較差,需加強絕緣;6)不良氣候對設備維修和操作影響大。

成套配電裝置的特點:1)電氣設備封閉可半封閉的金屬中,相間和對地距離可縮小,結構緊湊,上地面積小;2)所有設備已在工廠組裝成一體;3)運行可靠性高,維護方便;4)耗用鋼材較多,造價較高。

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