第六章pp母線和電纜的選擇

1、6.3 母線和電纜的選擇 6.3.1 母線的選擇 配電裝置中的母線，應(yīng)根據(jù)具體使用情況按下列條件選擇和校驗(yàn)：母線材料、截面形狀和布置方式；母線截面尺寸；電暈；熱穩(wěn)定；動(dòng)穩(wěn)定；共振頻率。 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)。 矩形母線的布置方式二、母線截面尺寸選擇 為了保證母線的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，母線導(dǎo)體在額定環(huán)境溫度0e和導(dǎo)體正常發(fā)熱允許最高溫度e下的允許電流Ie ，經(jīng)過(guò)修正后的數(shù)值應(yīng)大于或等于流過(guò)導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流Igmax。為了考慮母線長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，除了配電

2、裝置的匯流母線以及斷續(xù)運(yùn)行或長(zhǎng)度在20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)體的截面。二、母線截面尺寸選擇導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面Ssec計(jì)算公式： 式中Igmax 正常工作時(shí)的最大持續(xù)工作電流(A)； j經(jīng)濟(jì)電流密度(Amm2)。三、電暈電壓校驗(yàn)電暈放電會(huì)造成電暈損耗、無(wú)線電干擾、噪音和金屬腐蝕等許多危害。110220千伏裸母線晴天不發(fā)生可見電暈的條件是：電暈臨界電壓Ulj應(yīng)大于最高工作電壓Ugmax，即 UljUgmax 對(duì)于330500千伏超高壓配電裝置,電暈是選擇導(dǎo)線的控制條件。要求在1.1倍最高工作相電壓下，晴天夜晚不應(yīng)出現(xiàn)可見電暈。 四、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為： 式中 S所

3、選導(dǎo)體截面（mm2）；Smin根據(jù)熱穩(wěn)定條件決定的導(dǎo)體最小允許截面（mm2）；Qd短路電流熱效應(yīng)；kf集膚效應(yīng)系數(shù)； C熱穩(wěn)定系數(shù)，其值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān)。五、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 安裝在支持絕緣子上的硬母線，當(dāng)短路沖擊電流通過(guò)母線時(shí)，電動(dòng)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。五、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)單條母線的應(yīng)力計(jì)算在電動(dòng)力的作用下，當(dāng)跨距數(shù)大于2時(shí)，母線所受的最大彎矩為 式中f單位長(zhǎng)度母線上所受最大相間電動(dòng)力(Nm)； L母線支持絕緣子之間的跨距(m)。 單條母線的應(yīng)力計(jì)算當(dāng)跨距數(shù)等于2時(shí)，母線所受最大彎矩為母線最大相間計(jì)算彎曲應(yīng)力 上式中W 為母線對(duì)垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)(或稱抗

4、彎矩)。 單條母線的應(yīng)力計(jì)算當(dāng)三相母線水平布置且相間距離為a(m)時(shí)，三相短路的最大電動(dòng)力為母線最大相間計(jì)算應(yīng)力jx jx= l.7310-7 iim(3) 2 (Pa) 式中iim(3) 三相短路沖擊電流值(A)。 單條母線的應(yīng)力計(jì)算求出的母線最大相間計(jì)算應(yīng)力jx不超過(guò)母線材料的允許應(yīng)力y，即 則認(rèn)為母線的動(dòng)穩(wěn)定是滿足要求的。母線材料的允許應(yīng)力y見相應(yīng)表格。 絕緣子間的最大允許跨距Lmax在設(shè)計(jì)中，常根據(jù)母線材料的最大允許應(yīng)力y來(lái)決定絕緣子間的最大允許跨距Lmax絕緣子間的最大允許跨距Lmax計(jì)算得到的Lmax可能較大，為了避免水平放置的母線因自重而過(guò)分彎曲，所選擇的跨距一般不超過(guò)1.52米

5、。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。六、母線共振的校驗(yàn)?zāi)妇€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(duì)于重要回路(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)。 母線的一階自振頻率f1可按下式計(jì)算六、母線共振的校驗(yàn)其中L母線絕緣子之間的跨距(m)； E導(dǎo)體材料的彈性模量(Nm2)； I導(dǎo)體截面的慣性矩(m4)； m單位長(zhǎng)度母線導(dǎo)體的質(zhì)量(kgm)； Nf頻率系數(shù)，與母線的連接跨數(shù)和支承方式有關(guān)，可由相應(yīng)表格查得。六、母線共振的校驗(yàn)為了避免導(dǎo)體產(chǎn)生危險(xiǎn)的共振，對(duì)于重要回路的母線，應(yīng)使其固有振動(dòng)頻率在下述范圍以外： 單條母線及母線組中各單條母線：35150H

6、z 對(duì)于多條母線組及帶引下線的單條母線：35155Hz 對(duì)于槽形母線和管形母線：30160 Hz六、母線共振的校驗(yàn)當(dāng)母線固有振動(dòng)頻率無(wú)法限制在共振頻率范圍之外時(shí)，母線受力計(jì)算必須乘以振動(dòng)系數(shù)，值可由相應(yīng)曲線查得。 六、母線共振的校驗(yàn)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六、母線共振的校驗(yàn)若已知母線的材料、形狀、布置方式和應(yīng)避開共振的固有振動(dòng)頻率f0(一般f0=200Hz)時(shí)，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 ，如選擇的絕緣子跨距小于Lmax ，則=l。 6.3.2 電力電纜的選擇 一、按結(jié)構(gòu)類型選擇電力電纜根據(jù)電力電纜的用途、敷設(shè)方法和使用場(chǎng)所，選擇電力電纜的芯數(shù)、

7、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(hào)。6.3.2 電力電纜的選擇二、按電壓選擇要求電力電纜的額定電壓Ue不小于安裝地點(diǎn)的最大工作電壓Ugmax，即 UeUgmax 6.3.2 電力電纜的選擇 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(guò)其長(zhǎng)期允許發(fā)熱溫度e，必須滿足下列條件： IgmaxkIe 式中Igmax 電纜電路中長(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流； Ie電纜的長(zhǎng)期允許電流； k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)。 6.3.2 電力電纜的選擇四、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面 對(duì)于發(fā)電機(jī)、變壓器回路，當(dāng)其最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)超過(guò)50

8、00小時(shí)年，且長(zhǎng)度超過(guò)20米時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面，并按最大長(zhǎng)期工作電流進(jìn)行校驗(yàn)。6.3.2 電力電纜的選擇按經(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150mm2以下時(shí)，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)為一根。當(dāng)截面S大于150 mm2時(shí)，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)可按S150決定。若電纜截面比一根150 mm2的電纜大，但又比兩根150 mm2的電纜小時(shí)，通常宜采用兩根120 mm2的電纜。 6.3.2 電力電纜的選擇五、按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜截面 滿足熱穩(wěn)定要求的最小電纜截面可按下式求得：式中Qd 短路電流熱效應(yīng)（A2s）； C 熱穩(wěn)定系數(shù)，它與電纜類型、額定電壓及短路允許最高溫度有關(guān)

9、。 6.3.2 電力電纜的選擇六、電壓損失校驗(yàn)當(dāng)電纜用于遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，還應(yīng)對(duì)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):其中電纜導(dǎo)體的電阻率(mm2m)； L電纜長(zhǎng)度(m)； Ue電纜額定電壓(V)； S 電纜截面(mm2)； Igmax電纜的最大長(zhǎng)期工作電流(A)。 電力電纜的選擇舉例電力電纜的選擇舉例解：(1)截面選擇當(dāng)鋁芯電纜Tmax= 4500h時(shí)，經(jīng)濟(jì)電流密度j=1.73Amm2 ，則電纜經(jīng)濟(jì)截面為電力電纜的選擇舉例選用兩根10千伏ZLLl2三芯油浸紙絕緣鋁芯鉛包防腐電纜，每根截面S=95mm2，Ie=185A，正常運(yùn)行允許最高溫度60。(2)按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流校驗(yàn)考慮一條線路故障時(shí)，另一條線路要供兩臺(tái)變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行，故最大長(zhǎng)期工作電流 Igmax =2183=366(A) 電力電纜的選擇舉例當(dāng)實(shí)際土壤溫度為+20時(shí)，查出溫度修正系數(shù)k1=1.07。當(dāng)電纜間距取200mm時(shí)，由手冊(cè)可查得兩根并排電纜修正系數(shù)k2=O.92。當(dāng)土壤熱阻系數(shù)g=80時(shí)，查得修正系數(shù)K3=1.05，故綜合修正系數(shù)為 k= k1 k2 k3 =1.070.921.05=0.93電力電纜的選擇舉例兩根電纜的允許載流量為 Ie =2kIe=20.9318