发电厂电气部分-全部计算题解答与课程设计部分解答课件.ppt
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1、1 为方便使用本教材或换用本教材,特编写了本教为方便使用本教材或换用本教材,特编写了本教材习题中全部计算题的解答和课程设计的部分解答材习题中全部计算题的解答和课程设计的部分解答(第(第3 3版和第版和第2 2版均可使用),可作为习题课电子教案,版均可使用),可作为习题课电子教案,有不妥或错误之处请同行老师批评指正。有不妥或错误之处请同行老师批评指正。2习题习题3-6如果图如果图3-9中旁路断路器和旁路回路的隔离开关都是中旁路断路器和旁路回路的隔离开关都是断开状态,线路断开状态,线路WL1运行在母线运行在母线W1上,试写出检修上,试写出检修QF1时的时的不停电倒闸操作过程。不停电倒闸操作过程。解
2、解:1.合上合上QS1和和QS3;2.合上合上QFp;3.QFp合闸成功(说合闸成功(说明旁母完好)明旁母完好),合上合上QS1p(等电位合闸)(等电位合闸);4.断开断开QF1;5.拉开拉开QS13和和QS11;6.做安全措施。做安全措施。3习题习题3-7有两个限流电抗器,额定电压都是有两个限流电抗器,额定电压都是10kV,其中一个,其中一个的额定电流为的额定电流为200A,电抗百分数为,电抗百分数为3%,另一个的额定电流为,另一个的额定电流为400A,电抗百分数为,电抗百分数为4%,哪个限流作用效果好?,哪个限流作用效果好?解解:额定电流为额定电流为200A的电抗器的电抗有名值为的电抗器的
3、电抗有名值为866. 032001003. 03100%NNLIUxxL额定电流为额定电流为300A的电抗器的电抗有名值为的电抗器的电抗有名值为77. 033001004. 03100%NNLIUxxL可以看出:额定电流为可以看出:额定电流为200A,电抗百分数为,电抗百分数为3%的电抗器的电的电抗器的电抗大,限流作用效果好。抗大,限流作用效果好。4习题习题3-9解解: 首先计算运行费首先计算运行费万万1303000001052 . 0621I UUAU 万1602000001072 . 0621IIUUAU计算抵偿年限计算抵偿年限T T,标准抵偿年限为标准抵偿年限为5 5年年年年533. 3
4、130160800900IIIIII UUOOT应该选投资高的第应该选投资高的第I I方案。方案。某电气主接线设计中,有两个技术性能相当的初步方案,其中某电气主接线设计中,有两个技术性能相当的初步方案,其中方案方案1的综合投资为的综合投资为900万元,年电能损耗为万元,年电能损耗为5106kWh,折旧,折旧费及检修维护费合计为费及检修维护费合计为30万元;方案万元;方案2的综合投资为的综合投资为800万元,万元,年电能损耗为年电能损耗为7106kWh,折旧费及检修维护费合计为,折旧费及检修维护费合计为20万元。万元。设平均电价为设平均电价为0.20元元/kWh,标准抵偿年限为,标准抵偿年限为5
5、年,试用抵偿年限年,试用抵偿年限法选出最佳方案。法选出最佳方案。习题习题3-10某企业的自备热电厂有三台机组,其中100MW机组为发电机-变压器单元接线直接接入110kV母线,另外两台25MW机组经6kV机压母线和机压母线上的变压器接入110kV母线。机压母线上接入的16回电缆线路是本企业的重要负荷,其最大综合负荷为35MW,cos =0.8,厂用电率为,厂用电率为10%;110kV母线上有母线上有4回出线回出线,其中,其中2回为本厂与系统的联络线,回为本厂与系统的联络线,2回接附近两个终端变电所。回接附近两个终端变电所。请设计该厂的电气主接线,并选择主变压器请设计该厂的电气主接线,并选择主变
6、压器 。 解解: (1)单元接线主变容量选择单元接线主变容量选择,查有关发电机的技术参数资料,查有关发电机的技术参数资料,可得可得100MW发电机发电机, cos =0.85,额定电压为额定电压为10.5kV。MVA47.11685. 0/%)101 (1001 . 1cos/ )1 (1 . 1NPNNKPS选择主变压器容量为:选择主变压器容量为:120MVA,变比为,变比为121/10.5kV。6(2)机压母线上的主变容量选择机压母线上的主变容量选择优先选优先选2台同容量的主变台同容量的主变1)发电机出力最大,而发电机电压母线上的负荷最小时,扣)发电机出力最大,而发电机电压母线上的负荷最小
7、时,扣除厂用电负荷后,主变压器能将剩余的功率送入电力系统。当除厂用电负荷后,主变压器能将剩余的功率送入电力系统。当缺乏具体资料时,最小负荷可取为最大负荷的缺乏具体资料时,最小负荷可取为最大负荷的60%70%。MVA8125.122/625.252/ )625.3025.56(2/%)708 . 0358 . 0) 1 . 01 (252(/ )1 (minp1NNnSKSSmii72)发电机电压母线上的最大一台发电机停机时,主变压器应能)发电机电压母线上的最大一台发电机停机时,主变压器应能从电力系统倒送功率,满足发电机电压母线上的最大负荷和厂从电力系统倒送功率,满足发电机电压母线上的最大负荷和
8、厂用电的需要,即用电的需要,即MVA375. 92/)25.318 . 0/1 . 025275.432/)8 . 0/258 . 0/ ) 1 . 01 (252(8 . 0/35/)1 (maxNp1NmaxNnSKSSSmii考虑了停运机组的起动厂用负荷。考虑了停运机组的起动厂用负荷。83)若发电机电压母线上接有两台或两台以上主变时,其中一台容量最大的主变压器退出运行时,应该能输送母线最大剩余功率的60%70%以上,即MVA9375.177 . 0625.257 . 0)625.3025.56(7 . 0%)708 . 0358 . 0) 1 . 01 (252(%70) 1/()1 (
9、minp1NNnSKSSmii选选2台台20MVA的主变压器,电压为的主变压器,电压为121/6.3kV。该厂的电气主接线设计可参考图该厂的电气主接线设计可参考图3-27。习题习题3-11某某110 kV变电所,其变电所,其35 kV侧出线为架空线侧出线为架空线(无架空地线无架空地线),6回线回线路总长是路总长是120 km;其;其10 kV侧出线为电缆,侧出线为电缆,16根电缆的总长度是根电缆的总长度是25 km,请,请计算计算35kV和和10kV系统的对地电容电流系统的对地电容电流IC,并决定两个系统是否应该设置消,并决定两个系统是否应该设置消弧线圈,若需要请选择消弧线圈的型号。弧线圈,若
10、需要请选择消弧线圈的型号。A34.111000/120357 . 210) 3 . 37 . 2(3NcLUI考虑母线增加考虑母线增加13%的电容电流后,总电容电流为的电容电流后,总电容电流为Ic=1.1311.34=12.81A10A因此需要在因此需要在35kV中性点上加装消弧线圈,采用过补偿方式,消弧线圈的中性点上加装消弧线圈,采用过补偿方式,消弧线圈的计算容量为计算容量为 VAk5 .349732. 1/3581.1235. 13NcUKIQ查附录查附录A表表A-32,选容量为,选容量为400kVA的消弧线圈。的消弧线圈。解:解:35kV系统系统A5252101 . 01 . 0NcLU
11、I10kV系统系统Ic=1.1625=2930A10kV系统不需要安装消弧线圈。系统不需要安装消弧线圈。考虑母线增加考虑母线增加16%的电容电流后,总电容电流为的电容电流后,总电容电流为10习题习题3-12某变电所安装两台容量为某变电所安装两台容量为31.5MVA, 电压等级为电压等级为110/10kV的双的双绕组主变,请选择该变电所绕组主变,请选择该变电所10kV母线上应该装设的无功补偿电容器的台数母线上应该装设的无功补偿电容器的台数与接线方式。注:按主变容量的与接线方式。注:按主变容量的15%左右选择左右选择,接线采用单星形接线采用单星形, 大小搭配大小搭配分两组分别安装在分两组分别安装在
12、10kV两段母线上。两段母线上。解:选无功补偿容量为解:选无功补偿容量为23000kvar+21800kvar=9600kvar,9600/63000=15.238%,在主变容量的,在主变容量的10%30%范围内,符合规范要求,范围内,符合规范要求,大小搭配分两组分别安装在大小搭配分两组分别安装在10kV两段母线上,每段母线安装两段母线上,每段母线安装4800kvar。并联电容器采用构架式结构屋外放置,接线选单星形接线。并联电容器采用构架式结构屋外放置,接线选单星形接线。3000kvar组每相组每相1000kvar,选,选3台台334 kvar单相电容器并联。单相电容器并联。1800kvar组
13、每相组每相600kvar,选,选3台台200 kvar单相电容器并联。单相电容器并联。习题习题4-15解:解:x*t =1.1Uk /100=1.18/1000.088tavt110mcosSKxUUUPkW84.14160125005088. 065. 08 . 09 . 0)65. 01 . 1 (允许自启动的电动机总容量为允许自启动的电动机总容量为14160.84 kW,能满足自启动要求。,能满足自启动要求。试校验某高温高压火电厂试校验某高温高压火电厂6kV高压备用厂用变压器的容量,能否高压备用厂用变压器的容量,能否满足厂用电动机自起动要求。已知高压备用厂用变压器的容量为满足厂用电动机自
14、起动要求。已知高压备用厂用变压器的容量为12.5MVA,Uk 8;要求同时自起动电动机容量为;要求同时自起动电动机容量为11000kW,电动机的平均起动电流倍数为,电动机的平均起动电流倍数为5,cos=0.8 , =0.9。12习题5-7根据附录有关参考资料,查出以下导体的长期允许电流并回答问题(设环境温度 )。250(1)8010mm2单条矩形铝导体,平放及竖放时的长期允许电流各是多少?二者为何不同?(2)2(1008)mm2双条矩形铝导体,平放时的长期允许电流是多少?它为何小于同样条件下两根单条矩形铝导体的长期允许电流之和? 解:(1) 8010mm2平放为1411A;竖放为1535A,竖
15、放散热好。(2)2(1008)mm2平放为2259A; 1008mm2平放为1547A,两根两根1008mm2平放为平放为21547A 。两根单条矩形铝导体有效散热面积大。两根单条矩形铝导体有效散热面积大。13习题习题5-8解:解: (1 1)短路电流热效应)短路电流热效应 s(kA)7 .1137s)(kA)198 .23103 .28(122)10(12d22222222/2k02ptpkkkk tttIIIttIQQ(2)短时发热最高温度)短时发热最高温度 由导体的正常工作温度为由导体的正常工作温度为50,查图查图5-55-5曲线可得曲线可得Ai=0.41016J/(m4)。)。 若已知
16、若已知63mm10mm铝导体回路中之短路电流铝导体回路中之短路电流I”=28.3kA,I1=23.8kA, I2=19kA,短路切除时间为,短路切除时间为tk=2s,导体的正常工,导体的正常工作温度为作温度为50,集肤系数为,集肤系数为Ks=1.04,试计算导体的短路电流,试计算导体的短路电流热效应和短时发热最高温度。热效应和短时发热最高温度。 14)mJ/(10698. 0)mJ/()01. 0063. 0(04. 1107 .1137104 . 0141642616sk2if KQSAA查图查图5-5曲线可得曲线可得f =98Smin=278.7mm2,能满足热稳定要求。,能满足热稳定要求
17、。 (2)共振校验)共振校验 kg/m375. 3270001. 0125. 0w bhm46433m102552. 36/m125. 001. 06/ bhI20Hz155Hz2 .7187 . 2102552. 31072 . 156. 361022f1 mEILNf取取=1=1,即不考虑共振影响。,即不考虑共振影响。 (3)动稳定校验)动稳定校验 kA15.94kA3569. 2sh i相间电动力相间电动力 N/m7 .2190)94150(7 . 011073. 111073. 1272sh7ph iaf3622m10523/125. 001. 03/ bhW相间应力相间应力 Pa10
18、0666. 61052102 . 17 .2190106622phph WLf 2108. 0hb074. 0101251020 bhba37. 012 KN/m4 .819901. 010)94150(43. 05 . 21015 . 28282sh12b biKfm4415. 04 .819910)0666. 670(125. 0201. 026bbalmaxb fhbL m627. 04 .8199/125. 001. 01003/44brc fhbL crmaxbbm4 . 0m122 . 11LLnLL 根据根据,可以查得形状系数可以查得形状系数,条间电动力为,条间电动力为 最大允许
19、衬垫跨距最大允许衬垫跨距 衬垫临界跨距衬垫临界跨距 每跨选取每跨选取2个衬垫时个衬垫时可以满足动稳定要求。可以满足动稳定要求。22习题6-6根据有关参考资料,求出按下列条件直埋在土中的铝心油浸纸绝缘电力电缆(三芯)的长期允许载流量:(1) UN=10kV,S=120mm2,土壤热阻系数为120cm/W,土壤温度为10。(2) UN=10kV,S=2(120)mm2,土壤热阻系数为,土壤热阻系数为80cm/W,土壤温度为土壤温度为10,两条电缆并列直埋土中,电缆净距,两条电缆并列直埋土中,电缆净距100mm。 解解 :在附表中查出各在附表中查出各K的数值。的数值。(1)长期允许载流量长期允许载流
20、量A88.221A215186. 02 . 1al43tC10alIKKKI(2)长期允许载流量A4 .464A22159 . 012 . 1al43tC10alIKKKI23习题习题6-7某电厂由某电厂由10kV机压母线用双回电缆线路向一重要用机压母线用双回电缆线路向一重要用户变电所供电。用户最大负荷户变电所供电。用户最大负荷5000kVA,最大负荷利用小时数,最大负荷利用小时数为为5200h/年,当一回电缆线路故障时,要求另一回仍能供给年,当一回电缆线路故障时,要求另一回仍能供给80%的最大负荷。线路长度较短,直埋土中,的最大负荷。线路长度较短,直埋土中, 电缆净距为电缆净距为100mm2
21、,高湿度土壤,土壤温度,高湿度土壤,土壤温度10,短路电流,短路电流I”=10kA, I1=7. 6kA, I2=6.9kA。短路切除时间为。短路切除时间为2s,试选择该电缆。,试选择该电缆。 解解 正常情况下每回路的最大持续工作电流为正常情况下每回路的最大持续工作电流为 A5 .1442/289A1032500005. 1maxI根据最大负荷利用小时数根据最大负荷利用小时数5200h/年,年,查图查图6-3 曲线曲线1,得,得 J=0.72 2maxmm20172. 05 .144JIS直埋敷设一般选用钢带铠装电缆,每回路选用两根三芯油浸直埋敷设一般选用钢带铠装电缆,每回路选用两根三芯油浸纸
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