三河口电站导体稳定计算

杨泽江

(四川水利职业技术学院,四川都江堰,611830)

1 基本概况

三河口电站位于四川省马边县境内,为径流式水电站,坝前无调节水库,设计引用流量11.67m3/s,额定水头 222.5m,装机容量 22MW,多年平均年发电量 9030.04kW.h,年利用小时数4105h,保证出力 4.155MW。

经水能计算确定为装机 2台,单机容量11MW,发电机额定电压 10.5kV,只发不供,主变一台容量为 SF9-31500/110,一回 20km线路上网。通过共箱母线的冲击短路电流为 ich=47.6kA,周围环境温度按 40℃考虑。拟定的主接线方案见图 1。

图 1 三河口电站主接线方案

2 主变低压侧母线的选择计算

主变低压侧额定电流为:

由于母线安装在密封罩内散热条件较差,铝母线的载流量按 70%考虑,则共箱母线的持续工作电流为:

周围环境温度为 40℃,则温度修正系数为:

共箱母线的最大持续工作电流:

在周围环境温度为 40℃下,选 LMY-2(125×10)型共箱母线,竖放。

3 所选母线的动稳定校验计算

3.1 满足机械强度要求时母线的最大允许跨距

LMY-2(125×10)型母线,竖放满足机械强度最大允许跨距不超过 lm:

片间衬垫的临界跨距为:

取小于 lli的片间衬垫间距 l1=50cm,片间应力:

短路时多片矩形母线受到的机械应力为:

将 σ限制在铝母线的允许应力 σxu=6860(N/cm2)

设母线相间距离 a=30cm

3.2 避免机械共振和满足机械强度要求下的跨距

不发生共振的最大跨距:lg=108cm

片间衬垫跨距为:ld=61cm

避免发生机械共振的跨距 l=90cm～100cm

3.3 校验母线自振频率

三相母线布置在同一平面上,自振频率计算式如下:

式中:ri——母线的惯性半径(cm),双导体竖放时,ri=1.04b=1.04×1cm;

b——导体的厚度(cm);

ε——材料系数,铝为 1.55×104。

将 l=100cm及 ε、ri各值代入,可得

短路时,为了避免母线在电动力作用下产生机械共振,对于每相多片矩形母线,其自振频率应排除在 35HZ～155HZ范围之外。计算结果表明,所选母线可以避免机械共振。同样,若取 l=90cm时,也能满足要求。

3.4 校验母线装置短路时承受的机械应力

3.4.1 所选母线相间应力计算:

式中:l——绝缘子间跨距(cm),取 100cm;

a——相间距离,取 30cm;

W——导体断面系数 (cm2)。此处,W=1.44hb2,其中 h为导体的高度(cm);b为导体的厚度(cm);

β——振动系数,此处取 1;

ich——冲击电流 47.6kA。

由此计算出:

3.4.2 所选母线承受的机械应力计算

由前计算可知,当片间衬垫间距为 50cm时,片间机械应力 σx=200N/cm2;当母线绝缘子跨距 l=100cm时,相间应力 σx-x=726N/cm2。

已选母线的总应力:

4 结论

所选共箱母线装置,既满足正常情况下持续工作电流的要求,也符合短路时各项动稳定计算校验要求。归纳已选共箱母线各项计算,结果如下:

(1)母线选 LMY-2(125×10);

(2)每相 2片铝母线间衬垫中心距离 l1=500mm;

(3)母线相间距离 a=300mm;

(4)支持母线绝缘子间跨距 l=900mm～1000mm。