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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?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
6 Rdc??20[1??(?w?20)]?0.028[1?0.0041(40?20)]?0.0303?10?3(?)
S100?107 8 9
单位长度导体交流流电阻Rac?kf?Rdc?0.0318?10?3(?) （2）求对流散热量
100102对流散热面积F?2A1?2A2?2?()?1?2?()?1?0.22（m/m）
1000100010
对流散热系数?1?1.5(?w??0)0.35?1.5(40?20)0.35?4.28
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
100102
辐射散热面积F?2A1?2A2?2?()?1?2?()?1?0.22（m/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 ????100??100???????100??100???11
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15
（4）导体载流量为 I?Q1?QfR?18.83?26.54?1194（A） P63 ?30.0318?1016
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）
17
18
1
19 解：（1）单位长度导体直流电阻
20 Rdc??20[1??(?w?20)]?0.028[1?0.0041(70?20)]?0.0422?10?3(?) S100?821 单位长度导体交流流电阻
22
Rac?kf?Rdc?0.0443?10?3(?) （2）求对流散热量 对流散热面积
10082F?2A1?2A2?2?()?1?2?()?1?0.216（m/m） 1000100023
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对流散热系数?1?1.5(?w??0)0.35?1.5(70?25)0.35?5.685
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） 1000100027
28
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30
??273??w?4?273??0?4???273?70?4?273?25?4?Qf?5.7????????Ff?5.7?0.95????????0.216?69.65 100100100100????????????????31
（4）导体载流量为I?Q1?QfR?52.26?69.65?1679（A） P70 ?30.0443?1032
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?1016J/(Ωm4)）
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
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2
37 （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）
2短路电流热效应为 Qk?I?（2分） (tp?tnp)?202(0.65?0.1)?300（kA2S）
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40
41
（2）求母线最高温度?h。
因?w?46，查图得Aw?0.35?1016J/(Ωm4)（1分）
11Ah?2Qk?Aw??300?106?0.35?101610082S[2??]1000100042
43 ?0.3617?1016[J/Ωm]
44
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?1016J/(Ωm4)）
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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
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tp?1.6S（1分）
因tk?1S，非周期分量的热效应忽略。（2分）
2
2短路电流热效应为 Qk?I?（2分） (tp?tnp)?202(1.6?0)?640（kAS）
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3
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（2）求母线最高温度?h。因?w?70， 查图得Aw?0.55?1016J/(Ωm4)（1分）
KfS256
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Ah?Qk?Aw?1.0510082[?]10001000?640?106?0.55?1016
58 ?(0.105?0.55)?1016?0.655?1016[J/Ωm]（2分）
59
再由图查得?h?80?200
60 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。计算短路电流的热效应和导体的最高温度。（注：?w?46， Aw?0.35?1016J/(Ωm4)
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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] /2tkk121265
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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)2S]（kA2S）
（2）求母线最高温度?h。因?w?46，查图得Aw?0.35?1016J/(Ωm4)
11616 Q?A??602.4?10?0.35?10kw10082S2[?]1000100069
70
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Ah?4
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?0.4441?1016[J/Ωm]再由图查得?h?60?200
73 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?1016J/(Ωm4)）
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78 非周期分量短路发热等值时间T
T（秒） 短路点 tk?0.1 tk?0.1 发电机出口及母线 0.15 0.2 79
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）
周期分量的热效应Qp?tk(I??2?10It2/2?It2)?0.5(282?10?222?202)?251[(kA)2S]
12kk80
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1283
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
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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（kA2S） （2）求母线最高温度?h。因?w?46，查图得Aw?0.35?1016J/(Ωm4)
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最新《发电厂电气部分》期末复习总结
