母線和電纜的選擇ppt課件

1、6.3 母線和電纜的選擇母線和電纜的選擇 6.3.1 6.3.1 母線的選擇母線的選擇 配電裝置中的母線，應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下配電裝置中的母線，應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗(yàn)：列條件選擇和校驗(yàn)：母線材料、截面形狀和布置方式；母線材料、截面形狀和布置方式；母線截面尺寸；母線截面尺寸；電暈；熱穩(wěn)定；動穩(wěn)定；共振頻率。電暈；熱穩(wěn)定；動穩(wěn)定；共振頻率。 一、母線材料、截面形狀和布置方式選擇一、母線材料、截面形狀和布置方式選擇 母線一般采用導(dǎo)電率高的鋁、銅型材制成。 常用的硬母線截面形狀為矩形、槽形和管形。 母線的散熱條件和機(jī)械強(qiáng)度與母線的布置方式有關(guān)。 二、母線截面尺寸選擇二、母線截面尺寸選

2、擇 l(1)為了保證母線的長期安全運(yùn)行，母線導(dǎo)體在為了保證母線的長期安全運(yùn)行，母線導(dǎo)體在額定環(huán)境溫度額定環(huán)境溫度0e和導(dǎo)體正常發(fā)熱允許最高溫度和導(dǎo)體正常發(fā)熱允許最高溫度e下的允許電流下的允許電流Ie ，經(jīng)過修正后的數(shù)值應(yīng)大于，經(jīng)過修正后的數(shù)值應(yīng)大于或等于流過導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流或等于流過導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流Igmax。l為了考慮母線長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，除了配電裝為了考慮母線長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，除了配電裝置的匯流母線以及斷續(xù)運(yùn)行或長度在置的匯流母線以及斷續(xù)運(yùn)行或長度在20米以下米以下的母線外，一般均應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體的母線外，一般均應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體的截面。的截面。二、母線截面尺寸選

3、擇二、母線截面尺寸選擇l導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面Ssec計(jì)算公式：計(jì)算公式：l l式中式中Igmax 正常工作時的最大持續(xù)工作電正常工作時的最大持續(xù)工作電流流(A)；l j經(jīng)濟(jì)電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度(Amm2)。三、電暈電壓校驗(yàn)三、電暈電壓校驗(yàn)l電暈放電會造成電暈損耗、無線電干擾、噪音和金屬腐電暈放電會造成電暈損耗、無線電干擾、噪音和金屬腐蝕等許多危害。蝕等許多危害。l110110220220千伏裸母線晴天不發(fā)生可見電暈的條件是：電千伏裸母線晴天不發(fā)生可見電暈的條件是：電暈臨界電壓暈臨界電壓UljUlj應(yīng)大于最高工作電壓應(yīng)大于最高工作電壓UgmaxUgmax，即，即l Ulj UljUgma

4、x Ugmax l對于對于330330500500千伏超高壓配電裝置千伏超高壓配電裝置, ,電暈是選擇導(dǎo)線的電暈是選擇導(dǎo)線的控制條件。要求在控制條件。要求在1.11.1倍最高工作相電壓下，晴天夜晚倍最高工作相電壓下，晴天夜晚不應(yīng)出現(xiàn)可見電暈。不應(yīng)出現(xiàn)可見電暈。 四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)四、熱穩(wěn)定校驗(yàn) l裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為：裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為： l式中式中 S S所選導(dǎo)體截面所選導(dǎo)體截面mm2mm2）；）；lSminSmin根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小允許截面根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小允許截面mm2mm2）；）；lQdQd短路電流熱效應(yīng)；短路電流熱效應(yīng)；lkfkf集膚效應(yīng)系數(shù)；集膚效應(yīng)系數(shù)； l

5、C C熱穩(wěn)定系數(shù)，其值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān)。熱穩(wěn)定系數(shù)，其值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān)。五、動穩(wěn)定校驗(yàn)五、動穩(wěn)定校驗(yàn) l安裝在支持絕緣子上的硬母線，當(dāng)短路沖擊電流通過母安裝在支持絕緣子上的硬母線，當(dāng)短路沖擊電流通過母線時，電動力將使母線產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。因此，母線應(yīng)進(jìn)線時，電動力將使母線產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。因此，母線應(yīng)進(jìn)行短路機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算。行短路機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算。l單條母線的應(yīng)力計(jì)算單條母線的應(yīng)力計(jì)算l在電動力的作用下，當(dāng)跨距數(shù)大于在電動力的作用下，當(dāng)跨距數(shù)大于2 2時，母線所受的最時，母線所受的最大彎矩為大彎矩為 l 式中式中f f單位長度母線上所受最大相間電動力單位長度母線上所受最大相間電動力(N(Nm)m)

6、；l L L母線支持絕緣子之間的跨距母線支持絕緣子之間的跨距(m)(m)。 l 單條母線的應(yīng)力計(jì)算單條母線的應(yīng)力計(jì)算當(dāng)跨距數(shù)等于當(dāng)跨距數(shù)等于2 2時，母線所受最大彎矩為時，母線所受最大彎矩為母線最大相間計(jì)算彎曲應(yīng)力母線最大相間計(jì)算彎曲應(yīng)力 上式中上式中W W 為母線對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)為母線對垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)( (或稱抗或稱抗彎矩彎矩) )。 單條母線的應(yīng)力計(jì)算單條母線的應(yīng)力計(jì)算l當(dāng)三相母線水平布置且相間距離為當(dāng)三相母線水平布置且相間距離為a(m)a(m)時，三相短路的最大電動力時，三相短路的最大電動力為為l母線最大相間計(jì)算應(yīng)力母線最大相間計(jì)算應(yīng)力jx jx l l jx

7、= l.73 jx= l.7310-7 iim(3) 2 (Pa) 10-7 iim(3) 2 (Pa) l式中式中iim(3) iim(3) 三相短路沖擊電流值三相短路沖擊電流值(A)(A)。l 單條母線的應(yīng)力計(jì)算單條母線的應(yīng)力計(jì)算l求出的母線最大相間計(jì)算應(yīng)力求出的母線最大相間計(jì)算應(yīng)力jxjx不超過母線不超過母線材料的允許應(yīng)力材料的允許應(yīng)力yy，即，即l 則認(rèn)為母線的動穩(wěn)定是滿足要求的。母線材則認(rèn)為母線的動穩(wěn)定是滿足要求的。母線材料的允許應(yīng)力料的允許應(yīng)力yy見相應(yīng)表格。見相應(yīng)表格。 絕緣子間的最大允許跨距絕緣子間的最大允許跨距LmaxLmaxl在設(shè)計(jì)中，常根據(jù)母線材料的最大允許應(yīng)力在設(shè)計(jì)中，

8、常根據(jù)母線材料的最大允許應(yīng)力yy來決定絕緣子間的最大允許跨距來決定絕緣子間的最大允許跨距LmaxLmax絕緣子間的最大允許跨距絕緣子間的最大允許跨距LmaxLmaxl計(jì)算得到的計(jì)算得到的LmaxLmax可能較大，為了避免水平放置的母可能較大，為了避免水平放置的母線因自重而過分彎曲，所選擇的跨距一般不超過線因自重而過分彎曲，所選擇的跨距一般不超過1.51.52 2米。米。l為便于安裝絕緣子支座及引下線，最好選取跨距等為便于安裝絕緣子支座及引下線，最好選取跨距等于配電裝置的間隔寬度。于配電裝置的間隔寬度。六、母線共振的校驗(yàn)六、母線共振的校驗(yàn)l母線應(yīng)盡量避免共振。為了避開共振和校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，對于重要

9、回母線應(yīng)盡量避免共振。為了避開共振和校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，對于重要回路路( (如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等如發(fā)電機(jī)、變壓器及匯流母線等) )的母線應(yīng)進(jìn)行共振校驗(yàn)。的母線應(yīng)進(jìn)行共振校驗(yàn)。l 母線的一階自振頻率母線的一階自振頻率f1f1可按下式計(jì)算可按下式計(jì)算l其中其中LL母線絕緣子之間的跨距母線絕緣子之間的跨距(m)(m)；l E E導(dǎo)體材料的彈性模量導(dǎo)體材料的彈性模量(N(Nm2)m2)； l I I導(dǎo)體截面的慣性矩導(dǎo)體截面的慣性矩(m4)(m4)；l m m單位長度母線導(dǎo)體的質(zhì)量單位長度母線導(dǎo)體的質(zhì)量(kg(kgm)m)；l Nf Nf頻率系數(shù)，與母線的連接跨數(shù)和支承方式有關(guān)，可由相頻率系數(shù)，與母線

10、的連接跨數(shù)和支承方式有關(guān)，可由相應(yīng)表格查得。應(yīng)表格查得。六、母線共振的校驗(yàn)六、母線共振的校驗(yàn)l為了避免導(dǎo)體產(chǎn)生危險(xiǎn)的共振，對于重要回路的母線，為了避免導(dǎo)體產(chǎn)生危險(xiǎn)的共振，對于重要回路的母線，應(yīng)使其固有振動頻率在下述范圍以外：應(yīng)使其固有振動頻率在下述范圍以外：l 單條母線及母線組中各單條母線：單條母線及母線組中各單條母線：3535150Hz150Hzl 對于多條母線組及帶引下線的單條母線：對于多條母線組及帶引下線的單條母線：3535155Hz155Hzl 對于槽形母線和管形母線：對于槽形母線和管形母線：3030160 Hz 160 Hz l當(dāng)母線固有振動頻率無法限制在共振頻率范圍之外時，當(dāng)母線固

11、有振動頻率無法限制在共振頻率范圍之外時，母線受力計(jì)算必須乘以振動系數(shù)母線受力計(jì)算必須乘以振動系數(shù)，值可由相應(yīng)曲線值可由相應(yīng)曲線查得。查得。 六、母線共振的校驗(yàn)六、母線共振的校驗(yàn)l在考慮母線共振影響的母線絕緣子之間的最大允許跨距在考慮母線共振影響的母線絕緣子之間的最大允許跨距為為l若已知母線的材料、外形、布置方式和應(yīng)避開共振的固若已知母線的材料、外形、布置方式和應(yīng)避開共振的固有振動頻率有振動頻率f0(一般一般f0=200Hz)時，可由上式算出母線不時，可由上式算出母線不發(fā)生共振所允許的最大絕緣子跨距發(fā)生共振所允許的最大絕緣子跨距 ，如選擇的絕緣子跨，如選擇的絕緣子跨距小于距小于Lmax ，則，則

12、=l。 6.3.2 電力電纜的選擇電力電纜的選擇 l一、按結(jié)構(gòu)類型選擇電力電纜一、按結(jié)構(gòu)類型選擇電力電纜l根據(jù)電力電纜的用途、敷設(shè)方法和使用場所，選擇電力根據(jù)電力電纜的用途、敷設(shè)方法和使用場所，選擇電力電纜的芯數(shù)、芯線的材料、絕緣的種類、保護(hù)層的結(jié)構(gòu)電纜的芯數(shù)、芯線的材料、絕緣的種類、保護(hù)層的結(jié)構(gòu)以及電纜的其它特征，最后確定電力電纜的型號。以及電纜的其它特征，最后確定電力電纜的型號。l二、按電壓選擇二、按電壓選擇l要求電力電纜的額定電壓要求電力電纜的額定電壓Ue不小于安裝地點(diǎn)的最大工作不小于安裝地點(diǎn)的最大工作電壓電壓Ugmax，即，即l UeUgmax 6.3.2 電力電纜的選擇電力電纜的選擇

13、 三、按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面三、按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面要使電纜的正常發(fā)熱溫度不超過其長期允許發(fā)熱要使電纜的正常發(fā)熱溫度不超過其長期允許發(fā)熱溫度溫度ee，必須滿足下列條件：，必須滿足下列條件： IgmaxkIe IgmaxkIe 式中式中Igmax Igmax 電纜電路中長期通過的最大工作電纜電路中長期通過的最大工作電流；電流； Ie Ie電纜的長期允許電流；電纜的長期允許電流； k k綜合修正系數(shù)，與環(huán)境溫度、敷設(shè)方綜合修正系數(shù)，與環(huán)境溫度、敷設(shè)方式及土壤熱阻有關(guān)。式及土壤熱阻有關(guān)。 6.3.2 電力電纜的選擇電力電纜的選擇四、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面四、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電

14、纜截面 對于發(fā)電機(jī)、變壓器回路，當(dāng)其最大負(fù)荷利用小時數(shù)對于發(fā)電機(jī)、變壓器回路，當(dāng)其最大負(fù)荷利用小時數(shù)超過超過50005000小時年，且長度超過小時年，且長度超過2020米時，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流米時，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面，并按最大長期工作電流進(jìn)行校驗(yàn)。密度選擇電纜截面，并按最大長期工作電流進(jìn)行校驗(yàn)。按經(jīng)濟(jì)電流密度選出的電纜，還應(yīng)確定經(jīng)濟(jì)合理的電纜按經(jīng)濟(jì)電流密度選出的電纜，還應(yīng)確定經(jīng)濟(jì)合理的電纜根數(shù)。一般情況下，電纜截面在根數(shù)。一般情況下，電纜截面在150mm2150mm2以下時，其經(jīng)濟(jì)以下時，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)為一根。當(dāng)截面根數(shù)為一根。當(dāng)截面S S大于大于150 mm2150 mm2時，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)可按

15、時，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)可按S S150150決定。決定。若電纜截面比一根若電纜截面比一根150 mm2150 mm2的電纜大，但又比兩根的電纜大，但又比兩根150 150 mm2mm2的電纜小時，通常宜采用兩根的電纜小時，通常宜采用兩根120 mm2120 mm2的電纜。的電纜。 6.3.2 電力電纜的選擇電力電纜的選擇l五、按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面五、按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面l 滿足熱穩(wěn)定要求的最小電纜截面可按下式求得：滿足熱穩(wěn)定要求的最小電纜截面可按下式求得：l式中式中Qd Qd 短路電流熱效應(yīng)短路電流熱效應(yīng)A2sA2s）；）；l C C 熱穩(wěn)定系數(shù)，它與電纜類型、額定電壓及短熱穩(wěn)定系數(shù)，它與電纜

16、類型、額定電壓及短路允許最高溫度有關(guān)。路允許最高溫度有關(guān)。l 6.3.2 電力電纜的選擇電力電纜的選擇l六、電壓損失校驗(yàn)六、電壓損失校驗(yàn)l當(dāng)電纜用于遠(yuǎn)距離輸電時，還應(yīng)對其進(jìn)行允許電壓損失當(dāng)電纜用于遠(yuǎn)距離輸電時，還應(yīng)對其進(jìn)行允許電壓損失校驗(yàn)。電纜電壓損失可按如下公式校驗(yàn)校驗(yàn)。電纜電壓損失可按如下公式校驗(yàn): :l其中其中電纜導(dǎo)體的電阻率電纜導(dǎo)體的電阻率(mm2(mm2m)m)；l L L電纜長度電纜長度(m)(m)；l Ue Ue電纜額定電壓電纜額定電壓(V)(V)；l S S 電纜截面電纜截面(mm2)(mm2)； l Igmax Igmax電纜的最大長期工作電流電纜的最大長期工作電流(A)(A

17、)。 電力電纜的選擇舉例電力電纜的選擇舉例電力電纜的選擇舉例電力電纜的選擇舉例l解：解：(1)(1)截面選擇截面選擇l當(dāng)鋁芯電纜當(dāng)鋁芯電纜Tmax= 4500hTmax= 4500h時，時，經(jīng)濟(jì)電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度j=1.73Aj=1.73Amm2 mm2 ，則電纜經(jīng)濟(jì)截面為，則電纜經(jīng)濟(jì)截面為電力電纜的選擇舉例電力電纜的選擇舉例l選用兩根選用兩根1010千伏千伏ZLLl2ZLLl2三芯油浸紙絕緣鋁芯鉛包防腐電三芯油浸紙絕緣鋁芯鉛包防腐電纜，每根截面纜，每根截面S=95mm2S=95mm2，Ie=185AIe=185A，正常運(yùn)行允許最高溫，正常運(yùn)行允許最高溫度度6060。l(2)(2)按長期發(fā)熱

18、允許電流校驗(yàn)考慮一條線路故障時，另按長期發(fā)熱允許電流校驗(yàn)考慮一條線路故障時，另一條線路要供兩臺變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，故最大長期工作一條線路要供兩臺變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，故最大長期工作電流電流l Igmax =2 Igmax =2183=366(A) 183=366(A) l當(dāng)實(shí)際土壤溫度為當(dāng)實(shí)際土壤溫度為+20+20時，查出溫度修正系數(shù)時，查出溫度修正系數(shù)k1=1.07k1=1.07。當(dāng)電纜間距取當(dāng)電纜間距取200mm200mm時，由手冊可查得兩根并排電纜修時，由手冊可查得兩根并排電纜修正系數(shù)正系數(shù)k2=O.92k2=O.92。當(dāng)土壤熱阻系數(shù)。當(dāng)土壤熱阻系數(shù)g=80g=80時，查得修正系時，查得修正系數(shù)數(shù)K3=1.05K3=1.05，故綜合修正系數(shù)為，故綜合修正系數(shù)為l k= k1 k2 k3 =1.07 k= k1 k2 k3 =1.070.920.921.05=0.931.05=0.93電力電纜的選擇舉例電力電纜的選擇舉例l兩根電纜的允許載流量為兩根電纜的允許載流量為l Ie =2kIe=2 Ie =2kIe=20.930.93185=382.4(A) 185=3