《发电厂电气部分》期末复习总结

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200.028mm2/m，铝的电阻温度系数0.0041C，铝导体肌肤效应系数为Kf1.05，辐射散热系数0.95） 解：（1）单位长度导体直流电阻 Rdc20[1(w20)]S0.028[10.0041(4020)]0.0303103()

100103单位长度导体交流流电阻RackfRdc0.031810() （2）求对流散热量

对流散热面积F2A12A22(10010)12()10.22（m2/m） 100010000.351.5(4020)0.354.28 对流散热系数11.5(w0)对流散热量Q11(w0)F14.28(4020)0.2218.83（W/m） （3）导体的辐射散热

辐射散热面积F2A12A22(10010)12()10.22（m2/m） 10001000273w427304273404273204Qf5.7Ff5.70.950.2226.54 100100100100（4）导体载流量为 IQ1QfR18.8326.541194（A） P63 30.031810二、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

200.028mm2/m，铝的电阻温度系数

0.0041C，铝导体肌肤效应系数为Kf1.05，辐射散热系数0.95）

解：（1）单位长度导体直流电阻 Rdc20[1(w20)]S0.028[10.0041(7020)]0.0422103() 1008单位长度导体交流流电阻 RackfRdc0.0443103() （2）求对流散热量 对流散热面积 1008F2A12A22()12()10.216（m2/m） 100010000.351.5(7025)0.355.685 对流散热系数11.5(w0)对流散热量 Q11(w0)F15.685(7025)0.21655.26（W/m） （3）导体的辐射散热 辐射散热面积 F2A12A22(10082)12()10.216（m/m） 10001000273w427304273704273254Qf5.70.21669.65 Ff5.70.95100100100100（4）导体载流量为IQ1QfR52.2669.651679（A） P70 30.0443102

三、某发电机端电压为10.5kV，额定电流为1500A，装有2×（100×8）mm矩形铝导线，短路电流I28kA，

I20kA。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，A0.3510J/(Ωm)）

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tk0.30.20.5（S）又I/I28/201.4查短路电流周期分量的等值时间曲线的tp0.65S（1分） 因tk1S，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 （1分） tnp0.0520.051.420.1（S）

短路电流热效应为 QkI(tptnp)20(0.650.1)300（kAS）（2分）

2

122（2）求母线最高温度h。

1因w46，查图得Aw0.3510J/(Ωm)（1分）

11Ah2QkAw3001060.35101610082S[2]100010000.36171016[J/Ωm]

再由图查得h50200 （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、Kf1.05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I30kA，I20kA。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，A0.5510J/(Ωm)）

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tk1.30.21.5（S）又I/I30/201.5（1分）查短路电流周期分量的等值时间曲线的tp1.6S（1分） 因tk1S，非周期分量的热效应忽略。（2分）

2短路电流热效应为 QkI（2分） (tptnp)202(1.60)0（kAS）

2

1（2）求母线最高温度h。因w70，

1查图得Aw0.5510J/(Ωm)（1分）

AhKfS2QkAw1.0510082[]1000100001060.551016

(0.1050.55)10160.6551016[J/Ωm]（2分）

再由图查得h80200

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UN10.5V，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I28kA，I0.6s22kA，I1.2s20kA。计算短路电

1流的热效应和导体的最高温度。（注：w46， Aw0.3510J/(Ωm)

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tk10.21.2（S） 短路电流周期分量热效应为 Qptk1.222222(I210It2I)(28102220)602.4[(kA)S] tkk/21212由于短路电流作用时间tk1.21，非周期分量的作用可以忽略。 短路电流热效应为 QkQp602.4[(kA)S]（kAS）

2

21（2）求母线最高温度h。因w46，查图得Aw0.3510J/(Ωm)

Ah11 QA602.41060.351016kw210082S[]100010000.44411016[J/Ωm]再由图查得h60200

此母线最高温度未超过允许值，能满足热稳定要求。P73

2

六、某发电机端电压为10.5kV，额定电流为1500A，装有2×（100×8）mm矩形铝导线，短路电流I28kA，

I0.6s22kA，I1.2s20kA。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，A0.3510J/(Ωm)）

非周期分量短路发热等值时间T

T（秒） 短路点 发电机出口及母线 解：（1）

1tk0.1 0.15 tk0.1 0.2 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

tk0.30.20.5（S）

周期分量的热效应Qptk(I210It2/2It2)0.5(28210222202)251[(kA)2S]

kk1212又因tk1S，故应考虑非周期分量的热效应。取等效时间T取0.2

QpTI20.2282156.8[(kA)2S]

短路电流热效应为QkQpQnp251156.8407.8（kAS）

1（2）求母线最高温度h。因w46，查图得Aw0.3510J/(Ωm)

2

Ah 11616QA407.8100.3510kw10082S2[2]100010000.36591016[J/Ωm]再由图2查得h50200

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0.35m，三相短路冲击电流ish45kA。导体弹性模量E71010Pa，单位长度的质量m0.972kg/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Nf1.57） 解：导体的截面惯性矩 bh30.663J10810.8108(m4)（2分） 1212导体的一阶固有频率为 f1NfL21.57EJ1.22m7101010.810896.15(Hz)（2分） 0.972固有频率在35~135Hz之间，应考虑动态应力系数（1分） Fmax1.73107L2ish1.731071.24500021.351621.5(N)（2分）P80 0.35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0.35m，三相短路冲击电流ish60kA。导体弹性模量E8103Pa，单位长度的质量m1.272kg/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Nf1.57）

bh3解：导体的截面惯性矩J12导体的一阶固有频率为f10.012131031106(m4)（2分） 12EJ1.57710101106260.5(Hz)（2分） 22Lm1.21.272固有频率不在35~135Hz之间，不应考虑动态应力系数，（1分）

NfFmax1.73107L2ish1.731071.24500021201(N)（2分）P159 0.35八、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U*01.1（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

S*HK1P5133631S06200cos0.83.59（2分）

S2N25000Uk(%)S2N1925001.10.104（1分） 100S1N1005000厂用高压变压器电抗标幺值为

x*t11.1高压母线电压标幺值为

U*1U*01.1（2分） 0.80.7，满足要求。1x*dS*H10.1043.59（2）厂用低压母线校验：厂用低压母线合成标幺值为S*L5500KP/(cos)220.83.125

St21000厂用低压变压器电抗标幺值为x*t21.1Uk(%)1.1100.11（1分）

100100低压母线电压标幺值为U*2U*10.80.5950.55，满足要求。（2分）P187

1x*t2S*L10.113.12522九、已知某电流互感器到仪表的电气距离为40m，导体电阻率为1.7510(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Rmax，则

Rmax0.80.10.0580.2()（1分）由RLS得到SminLRmax（2分）

带入数据SminLRmax1.75102401.09(mm2)（2分）

0.2选择1.5mm2的铜导线。（2分）

1.75102400.467()（1分） 接线电阻为RS1.5L40米1.5 mm2的导线电阻为0.467小于0.2，故能满足要求。（2分）P187

十、已知某电流互感器到仪表的电气距离为40m，导体电阻率为0.7510(mm/m)，最大负荷阻抗为0.06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Rmax，则

22Rmax0.80.10.060.()（1分）由RLS得到SminLRmax（2分）

带入数据SminLRmax1.75102401.09(mm2)（2分）

0.选择1.5mm2的铜导线。（2分）

1.75102400.467()（1分） 接线电阻为RS1.5L40米1.5 mm2的导线电阻为0.467小于0.2，故能满足要求。（2分）P205

十一、某屋内配电装载汇流母线电流为Imax3463A，三相导体垂直布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距1.2m，母线短路电流I51kA，短路热效应Qk1003(kA)2S，环境温度为+35°，铝导体弹性模量E7103Pa，母线频率系数Nf3.56。初步选定母线为3条12510的矩形硬吕导体，已知导体竖放允许电流为4243A，请对选择的导体进行校验。（集肤效应系数为1.8，35°时温度修正系数为K0.88，铝导体密度为2700kg/m3） 不同工作温度硬铝导体的热温定系数 工作温度（度） 50 硬铝及铝锰合金 95 55 93 60 91 65 70 87 75 85 80 83 85 82 90 81 解：导体截面积为125×10=1250mm2

Ial350.8842433734A>3463A

2Im342ax（1）热稳定检验 0(al0)235(7035)65(度) Ial37342查表得C=，则满足短路时发热的最小导体截面为 SminQkKf/C10031060.88/477.4<3750，满足热稳定要求。 （2）动稳定校验

1米长导体质量为mbh0.1250.0127003.375（kg/m）

bh30.010.1253I1.63106(m4) 1212f1NfL2EI3.56710101.63106454.5>155 m1.223.375所以对该母线可不计共振影响。取冲击系数为1.9，则 ish1.92I2.6951137.19（kA） 相间应力fph1.7310ish/1.7310137190/0.754341（N/m）

7272W3.3b2h3.30.0120.12541.25106

ph43411.22615.15410(Pa) 610W1041.2510fphL2母线同相条间作用应力为 b102bb210100.08，0.074， h125bh101254bb410100.222，由于K120.37，K130.57，则 bh101252fb8(K12K13)109ish/b14153（Pa）

临界跨距Lcr和条间衬垫最大跨距Lbmax分别为

Lcrb4hLbmaxbfb11970.0140.125/141530.65 0.0120.125(7015.154)106/141530.31所选衬垫跨距应小于Lcr和fb2h(alph)Lbmax，所以每跨绝缘子中社三个衬垫，Lb=0.3m

满足动稳定要求。 满足动稳定最大跨距为 Lmax10alW1071063.21060.681（m） fph482.2跨距最大不能超过0.681米。 P205

十二、某屋内配电装载汇流母线电流为Imax1106A，三相导体垂直布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距1.2m，母

2线短路电流I17kA，短路热效应Qk334(kA)S，环境温度为+35°，铝导体弹性模量E7103Pa，母线

频率系数Nf3.56。初步选定母线为808的矩形硬铝导体，已知导体竖放允许电流为1358A，请对选择的导体进行校验。（集肤效应系数为1.04，35°时温度修正系数为K0.88，铝导体密度为2700kg/m3）

不同工作温度硬铝导体的热温定系数 工作温度（度） 50 硬铝及铝锰合金 95 55 93 60 91 65 70 87 75 85 80 83 85 82 90 81 解：导体截面积为80×8=0mm2

Ial350.8813581195A>1106A

2Im11062ax（1）热稳定检验 0(al0)235(7035)65(度)

Ial11952查表得C=，则满足短路时发热的最小导体截面为

SminQkKf/C3341061.04/209.4<0，满足热稳定要求。

（2）动稳定校验

1米长导体质量为mbh0.080.00827001.9（kg/m）

bh30.0080.083I3.41107(m4)

1212f1NfL2EI3.56710103.41107282.2>155 m1.221.9所以对该母线可不计共振影响。取冲击系数为1.9，则

ish1.92I2.691745.73（kA）

相间应力fph1.7310ish/1.731045730/0.75482.4（N/m）

7272W0.5bh20.50.0080.0823.2106

ph482.21.222.13107(Pa)> 7106 610W103.210fphL2不满足动稳定要求。 满足动稳定最大跨距为

Lmax10alW1071063.21060.681（m）

fph482.2跨距最大不能超过0.681米。P205

十三、某屋内配电装载汇流母线电流为Imax1100A，三相导体水平布置，相间距离0.75m，绝缘子跨距0.6m，母

2线短路电流I17kA，短路热效应Qk334(kA)S，环境温度为+25°，铝导体弹性模量E7103Pa，母线

频率系数Nf3.56。初步选定母线为808的矩形硬铝导体，已知导体竖放允许电流为1249A，请对选择的导体进行校验。（集肤效应系数为1.04，25°时温度修正系数为K1.0，铝导体密度为2700kg/m3）

不同工作温度硬铝导体的热温定系数 工作温度（度） 50 硬铝及铝锰合金 95 55 93 60 91 65 70 87 75 85 80 83 85 82 90 81

解：导体截面积为80×8=0mm2

Ial251.012491249A>1106A

（1）热稳定检验，正常运行时导体温度为

2Imax110020(al0)225(7025)60(度) 2Ial1249查表得C=91，则满足短路时发热的最小导体截面为

SminQkKf/C3341061.04/91204.8<0，满足热稳定要求。

（2）动稳定校验

1米长导体质量为mbh0.080.00827001.9（kg/m）

bh30.0080.083I3.41107(m4)

1212f1NfL2EI3.56710103.411071108.4>155 2m0.61.9所以对该母线可不计共振影响。取冲击系数为1.9，则

ish1.92I2.691745.73（kA）

相间应力fph1.7310ish/1.731045730/0.75482.4（N/m）

7272W0.5bh20.50.0080.0823.2106

ph482.20.62665.4210(Pa)< 710610W103.210fphL2满足动稳定要求。 满足动稳定最大跨距为Lmax10alW1071063.21060.681（m）

fph482.2跨距最大不能超过0.681米。