熊信银《发电厂电气部分》第四版课后习题答案含计算题(4)

屋内配电装置的特点：1）由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；2）维修、巡视和操作在室内进行，可减少维护工作量，不受气候影响；3）外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；房屋建设投资较大，建设周期长，但可采用价格较低的户内设备。

屋外配电装置的特点：1）土建工作量和费用较小，建设周期短；2）与屋内配电装置相比，扩建比较方便；3）想念设备之间距离较大，便于带电作业；4）与屋内配电装置相比，占地面积积大；5）受外界环境影响，设备运行条件较差，需加强绝缘；6）不良气候对设备维修和操作影响大。

成套配电装置的特点：1）电气设备封闭可半封闭的金属中，相间和对地距离可缩小，结构紧凑，上地面积小；2）所有设备已在工厂组装成一体；3）运行可靠性高，维护方便；4）耗用钢材较多，造价较高。

7-4 简述配电装置的设计原则和设计要求。

答：配电装置的设计原则是配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料和新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠和维护方便。

发电厂和变电站的配电装置形式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置形式时必须满足下述要求：节约用地；运行安全和操作巡视方便；便于检修和安装；节约材料，降低造价。

配电装置的设计要求：1）满足安全净距的要求；2）施工、运行和检修的要求；3）噪声的允许标准及限制措施；4）静电感应的场强水平和限制措施；5）电晕无线电干扰和控制。

7-5 何谓配电装置的配置图、平面图和断面图？

答：电气工程中常用配电装置图、平面图和断面图来描述配电装置的结构、设备布置和安装情况。

配置图是一种示意图，用来表示进线、出线、断路器、互感器、避雷器等合理分配与各层、各间隔中的情况，并表示出导线和电气设备在各个间隔的轮廓，但不要求按比例尺给出。通过配置图可以了解和分析配电装置方案，统计所用的主要电气设备。

平面图是按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的平面轮廓，平面上间隔只是为了确定间隔数及排列，故可不表示所装电气设备。

断面图是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置、安装和相互连接的结构图。断面图与应按比例绘制。

7-6 如何区别屋外中型、高型和半高型配电装置？它们的特点和应用范围是什么？ 答：根据电气设备和母线布置高度，屋外配电装置可分为中型配电装置，高型配电装置和

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半高型配电装置。

1）中型配电装置。中型配电装置是将所有电器设备都安装在同一水平面内，并装在一定高度基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动；母线所在的水平面稍高于电气设备所在的水平面，母线和电气设备不能上、下重叠布置。中型配电装置布置比较清晰，不易误操作，运行可靠、施工和维护方便，造价较省，并有多年运行经验，其缺点是占地面积大。

2）高型配电装置。高型配电装置是将一组母线几个隔离开关与另一组母线上几个隔离开关上下重叠布置的配电装置，可以节省占地面积百分之五十左右，但耗用钢材较多，造价较高，操作维护条件差。

3）半高型配电装置。半高型配电装置是将母线至于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置，其占地面积比普通中型减少30％。半高型配电装置介于高型和中型之间，具有两者优点。除母线隔离开关外，其余部分与中型布置基本相同，其维护仍较方便。

7-7 气体全封闭组合电器由哪些元件组成？与其他类型配电装置相比，有何特点？ 答：它由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出线套管等设备，按电气主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部分封闭于接地金属外壳中，壳内充满一定压力SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。它的特点是占地面积小，占用空间小，运行可靠性高，维护工作量小，检修周期长，不受外界环境条件的影响，无静电和电晕干扰，噪声水平低，抗震性能好，适应性强。

7-8 简述发电机引出线装置的分类及其应用范围。

7-9 对发电厂中各种电气设施的布置有哪些基本要求？

发电厂电气部分计算题答案

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3.9设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax ＝6791A，最大负荷利用小时Tmax＝5200h，三相导体水平布置，相间距离a＝0.7m，发电机出线上短路时间tk＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E＝7×1010Pa，母线频率系数Nf＝3.56。要求选择发电机引出导体。 学过第六章后的做题过程： 解：（1）按长期发热允许电流选择截面

SJ?IgmaxJ?5800?8947(mm2) 0.76发电机出口母线电流大，矩形母线不能满足要求，选用2条200mm×90mm×12mm标准槽形母线，S＝8080mm2，Kf＝1.237，WY＝46.5×10-6m3， J＝294×10－8m4，IY25o＝8800A。求得温度修正系数K＝0.88，

则Ial35o＝0.88×8800＝7744 （A） > 6800A 在35℃时，导体长期工作温度：

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?w???(?al??)I2maxI2al,35?C?6791??35?(70?35)????61.9?C

?7744?2??wF(?w??)??Imax??Imax?w??R???????al???wF(?al??)?Ial,35?C??Ial,35?C??R????? ????(2)校验热稳定

由于tk＝0.2s，求得热效应Qk＝Qp＋Qnp

Qp?tk22(I??2?10It2?I)?161.867[(kA)?S] 2tkk12Qnp?TI??2?0.2?362?259.2[(kA)2?S]

正常运行时导体温度为61.92o，查表得C＝91， 则满足短路时发热的最小导体截面为

Smin?QkKfC421.067?106?1.237??250.795(mm2)?8080(mm2)k

91满足热稳定要求。

（3）共振校验—>选择绝缘子跨距

母线共振校验m＝S?m＝4040×10－6×2700＝10.9（kg/m） 设共振频率f1＝200Hz，

导体不发生共振时的最大绝缘子跨距：

Lmax?Nff1EJ3.567*1010*294*10?8??1.56(m) m20010.9所以为使导体自振频率大于200Hz，绝缘子最大跨距不允许超过1.56m，取为1.5m。

（4）动稳定校验—>选择衬垫跨距

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取发电机出口短路时，冲击系数K＝1.9 则ish?1.92I''?96.732kA，

2*?2319.2(N/m) 单位长度上相间电动力：fph?1.735*10?7*ish1a相间应力为?ph2319.2?1.526（Pa） ???11.2219?10?610W10?46.5?10fphL2双槽形导体间作用力：

2fb?5*10?8*ish*11?5*10?8*967322*?2339.27(N/m) h0.212W??al??ph?fbL2b条间允许应力?b? ??al??ph?Lb?12Wfb条间衬垫的最大允许跨距：

Lbmax?12W??al??ph?fb12?46.5?10?6?70?11.2219??106??3.744(m)

2339.27一般每隔衬0.3-0.5m设一衬垫，故衬垫跨距Lb可取0.5m

3-9设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流Imax＝6791A，最大负荷利用小时Tmax＝5200h，三相导体水平布置，相间距离a＝0.7m，发电机出线上短路时间tk＝0.2s，短路电流I’’=36.0kA，Itk/2＝28.0kA，Itk＝24.0kA，周围环境温度+35℃，铝导体弹性模量E＝7×1010Pa，母线频率系数Nf＝3.56。要求选择发电机引出导体。

下面学过第三章内容后：选截面+热稳校验，不全面，学过第六章后选择发电机引出导体的详细过程详见后面。

解：（1）按长期发热允许电流选择导体截面S，并求长期发热温度?w

附表1和附表2给出的导体载流量，是按最高允许温度70℃、基准环境温度25℃计算的，由于Ial,25?C??wF(?al??0)R，故导体在35℃时的载流量为

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