三河口電站導(dǎo)體穩(wěn)定計(jì)算

楊澤江

(四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川都江堰,611830)

1 基本概況

三河口電站位于四川省馬邊縣境內(nèi),為徑流式水電站,壩前無調(diào)節(jié)水庫,設(shè)計(jì)引用流量11.67m3/s,額定水頭 222.5m,裝機(jī)容量 22MW,多年平均年發(fā)電量 9030.04kW.h,年利用小時(shí)數(shù)4105h,保證出力 4.155MW。

經(jīng)水能計(jì)算確定為裝機(jī) 2臺(tái),單機(jī)容量11MW,發(fā)電機(jī)額定電壓 10.5kV,只發(fā)不供,主變一臺(tái)容量為 SF9-31500/110,一回 20km線路上網(wǎng)。通過共箱母線的沖擊短路電流為 ich=47.6kA,周圍環(huán)境溫度按 40℃考慮。擬定的主接線方案見圖 1。

圖 1 三河口電站主接線方案

2 主變低壓側(cè)母線的選擇計(jì)算

主變低壓側(cè)額定電流為:

由于母線安裝在密封罩內(nèi)散熱條件較差,鋁母線的載流量按 70%考慮,則共箱母線的持續(xù)工作電流為:

周圍環(huán)境溫度為 40℃,則溫度修正系數(shù)為:

共箱母線的最大持續(xù)工作電流:

在周圍環(huán)境溫度為 40℃下,選 LMY-2(125×10)型共箱母線,豎放。

3 所選母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算

3.1 滿足機(jī)械強(qiáng)度要求時(shí)母線的最大允許跨距

LMY-2(125×10)型母線,豎放滿足機(jī)械強(qiáng)度最大允許跨距不超過 lm:

片間襯墊的臨界跨距為:

取小于 lli的片間襯墊間距 l1=50cm,片間應(yīng)力:

短路時(shí)多片矩形母線受到的機(jī)械應(yīng)力為:

將 σ限制在鋁母線的允許應(yīng)力 σxu=6860(N/cm2)

設(shè)母線相間距離 a=30cm

3.2 避免機(jī)械共振和滿足機(jī)械強(qiáng)度要求下的跨距

不發(fā)生共振的最大跨距:lg=108cm

片間襯墊跨距為:ld=61cm

避免發(fā)生機(jī)械共振的跨距 l=90cm～100cm

3.3 校驗(yàn)?zāi)妇€自振頻率

三相母線布置在同一平面上,自振頻率計(jì)算式如下:

式中:ri——母線的慣性半徑(cm),雙導(dǎo)體豎放時(shí),ri=1.04b=1.04×1cm;

b——導(dǎo)體的厚度(cm);

ε——材料系數(shù),鋁為 1.55×104。

將 l=100cm及 ε、ri各值代入,可得

短路時(shí),為了避免母線在電動(dòng)力作用下產(chǎn)生機(jī)械共振,對(duì)于每相多片矩形母線,其自振頻率應(yīng)排除在 35HZ～155HZ范圍之外。計(jì)算結(jié)果表明,所選母線可以避免機(jī)械共振。同樣,若取 l=90cm時(shí),也能滿足要求。

3.4 校驗(yàn)?zāi)妇€裝置短路時(shí)承受的機(jī)械應(yīng)力

3.4.1 所選母線相間應(yīng)力計(jì)算:

式中:l——絕緣子間跨距(cm),取 100cm;

a——相間距離,取 30cm;

W——導(dǎo)體斷面系數(shù) (cm2)。此處,W=1.44hb2,其中 h為導(dǎo)體的高度(cm);b為導(dǎo)體的厚度(cm);

β——振動(dòng)系數(shù),此處取 1;

ich——沖擊電流 47.6kA。

由此計(jì)算出:

3.4.2 所選母線承受的機(jī)械應(yīng)力計(jì)算

由前計(jì)算可知,當(dāng)片間襯墊間距為 50cm時(shí),片間機(jī)械應(yīng)力 σx=200N/cm2;當(dāng)母線絕緣子跨距 l=100cm時(shí),相間應(yīng)力 σx-x=726N/cm2。

已選母線的總應(yīng)力:

4 結(jié)論

所選共箱母線裝置,既滿足正常情況下持續(xù)工作電流的要求,也符合短路時(shí)各項(xiàng)動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算校驗(yàn)要求。歸納已選共箱母線各項(xiàng)計(jì)算,結(jié)果如下:

(1)母線選 LMY-2(125×10);

(2)每相 2片鋁母線間襯墊中心距離 l1=500mm;

(3)母線相間距離 a=300mm;

(4)支持母線絕緣子間跨距 l=900mm～1000mm。