风电场毕业论文

长春工程学院毕业设计（论文）

(A) 计算条件

1) 气候条件: 最大风速24m/s，最高气温+40.7℃，最低气温-40.3 2) 三相短路电流峰值： ich = 5.12KA

3) 结构尺寸：跨距 L= 12m,支持金属长0.5m,计算跨距L=12m-0.5m=11.5m,相间距 a=3m.

4) 导体型号及技术特性：导体选用LF-21Y型?100/90铝锰合金管，导体材料的温度线膨胀系数ax=23.2? 10

3?6(1/℃)，弹性模量 E=6.958×10(N/mm),惯性距J=69.2(cm),

2424导体密度r=2.73(g/cm),导体截面积S=954（mm）,自重q=2.6(kg/m) 导体截面积系数W=17.3(cm

3)

(B) 最大弯矩和弯曲应力的计算

正常状态时母线所受的最大弯距由母线自重产生的垂直弯距,集中荷载产生的垂直弯距及最大风速产生的水平弯距组成。

a) 母线自重产生的垂直弯距Mcz为：

从表8-19中查得均布荷载最大弯矩系数为0.125，则弯矩为：

Mcz?0.125?q?ljs?9.8?0.125?1.722?11.5?9.8?278.97?Nm?22

b) 集中荷载产生的垂直弯距Mcj为:

从表8-20中查得集中荷载的最大弯矩系数为0.188，则弯矩为：

Mcj=0.188×P×Ljs ?9.8=0.188?15?11.5?9.8=317.8(Nm)

C) 最大风速产生的水平弯距Msf,取风速不均匀系数为av=1,取动气动力系数Kv=1.2最大风速为Vmax=24m/s则风压为：

fv=a0 kv Dt

V2max16=1?1.2?0.1?(24/16)=4.32(kg/m)

222Msf=0.125fv?Ljs?9.8=0.125?4.32?11.5?9.8=699.87(Nm)

正常状态时母线所承受的最大弯距及应力为：

Mmax??MWcz?M??M2cj2sf?(278.97?317.8)?699.87222?919.76?Nm?

max=100?Mmax=100?(919.76/33.8)=2721.18(N/cm)

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此值小于材料允许的应力8820N/cm,所以满足要求。 2)短路状态时母线所受的最大弯距Md和应力＆d的计算

短路状态时母线所受的最大弯矩由导体自重、集中荷载、短路电动力及对应于内过电压情况下的风速所产生的最大弯矩组成。

a) 短路电动力产生的水平弯矩Msd及短路电动力fd

2Fdi?1.76?2ch????1.76?5.123002?0.58?0.089?kg/m?

22Msd=0.125?Fd?Ljs?9.8=0.125×0.089?11.5?9.8=14.42 (Nm)

b) 在内过电压情况下的风速产生的水平弯距Msf及风压fvˊ.

V2fvˊ=dv?kv?D1?16= 1?1.2 ?0.1 ?15216=1.69(kg/m)

22Msf=0.125?fvˊ?Ljs?9.8=0.125×1.69×11.5?9.8=273.8(Nm)

短路状态时母线所承受的最大弯距及应力

Md??M?sd?Msf?2??Mcz?Mcj?22

2Md?14.42?273.8???278.97?317.8??662.73?Nm?

d?d?100?MW?100?662.7333.8?1960.74?Nm?

此值小于材料允许的应力8820N/cm,所以满足要求 (C) 挠度的校验

1) 母线自垂产生的挠度由单跨梁力学计算公式得知，在X=0.4215时，Ljs处有最大挠度。

从表8-19中查得均布荷重挠度计算系数为0.521,

2q?LY?0.521?100E?J1js14?0.521?4.068?11.5?10546100?6.958?10?169?3.15?cm?

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2) 集中荷载产生的挠度由单跨梁力学计算公式得，在X=0.4472Ljs处有最大挠度。从表8-19查得集中荷重挠度计算系数为0.911,

Y2=0.911?p?Ljs100E?J3=0.911?15?11.535100?6.958?10?169=1.76(cm)

3) 合成挠度，由以上计算可知，跨中产生的挠度Y1和Y2的位置不同但相差不远，故按同一位置的严重处考虑,

Y=Y1+Y2=3.15+1.76=4.91(cm)<0.5D1=5cm 所以，满足要求。 6.6.3 35KV 母线的选择 6.6.3.1 原始条件：

① 35KV侧变压器型号和参数 SLZ7—2000/35型 额定容量 2000MVA 高压侧35+3×2.5% 低压侧6.3，10.5

② 短路时通过共箱母线上的冲击电流ich=33.69KA ③ 母线安装时为竖放，环境温度按40度考虑。 6.6.3.2 按持续工作电流选择母线：

20003?35Ig?1.05??34.64?A?

在40度环境温度及母线竖放的条件下选LMY—2（100×10）型母线。 6.6.3.3 按短路动稳定校验：

① 满足机械强度要求时母线的最大允许跨距： 最大的允许跨距大应超过：

lm?28.75a???xich

片间衬垫的临界跨距为：

l?558/lch

在满足不超过l条件下的片间机械力为： ???5.29?10?4?ichl122

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将ich=28.32KA代入得

l?558?1/28.32?104.85?cm?

取小于l 的片间衬垫间距l1=50cm并代入算式：

?x?5.29?10?4?28.32?5022?1061?N/cm2?

短路时多片矩形母线受到的机械应力为：

???x??x?x

2??6860N/cm?x?x当将? 限制在铝母线的允许应力 x 只能等于或小于：

?x?x????x?6860?1061?5799?N/cm2?

设母线相间距离为α=30cm，即可求的满足母线机械强度条件下母线的最大允许跨距：

lm?28.7530?5799/28.32?434.4?cm?

② 满足避免发生机械共振和满足机械强度要求下的跨距l：

根据已选的LMY—2（100×10）母线，在母线竖放安装条件下，由数据表可查得当要求母线装置避免发生机械共振时所能允许的最大跨距lg=108cm，片间衬垫跨距ld=61cm。故取lm和lg中较小而接近lg的跨距l，即可视为即满足避免机械共振又满足机械强度要求的跨距。现试取l=90～100cm。

③ 校验母线装置的自振频率：

由于三相母线布置在同一平面，自振频率用式：

fm?112?r1l2?

将l=100及r1 、ε各值代入算式：

fm?112?1.041002

计算结果表明：所选母线可以避免发生机械共振。

④ 校验以选共箱母线装置在短路时所能承受的机械应力： 1) 母线相间机械应力由公式

1.55?10?180.5?HZ4? 30