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文檔簡(jiǎn)介
ICS
1
2
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
短路電流效應(yīng)計(jì)算
第2部分:算例
Short-circuitcurrentscalculationofeffects
Part2:Examplesofcalculation
(IECTR60865-2:2015-04(en),Short-circuitcurrentscalculationofeffects–
Part2:Examplesofcalculation)
征求意見(jiàn)稿
201X-XX-XX發(fā)布201X-XX-XX實(shí)施
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
86
87前言
88
89GB/TXXXXX《短路電流效應(yīng)計(jì)算》分為兩個(gè)部分:
90——第1部分:定義和計(jì)算方法;
91——第2部分:算例。
92本部分為GB/TXXXXX的第2部分。
93本部分采用翻譯法等同采用IECTR60865-2:2015《短路電流效應(yīng)計(jì)算第2部分:
94算例》。
95與本部分中規(guī)范性引用的國(guó)際文件有一致性對(duì)應(yīng)的我國(guó)文件如下:
96GB/T15544.1-2013三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算第1部分:電流計(jì)算(IEC60909-0:
972001,IDT)。
98本部分做了下列編輯性修改:
99---修改了標(biāo)準(zhǔn)名稱。
100請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。
101本部分由中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)提出。
102本部分由全國(guó)短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC424)歸口。
103本部分起草單位:中國(guó)電建集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國(guó)電力科學(xué)研究院
104本部分主要起草人:……。
105
106
4
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
107
108引言
109為便于采用IEC60865標(biāo)準(zhǔn)和今后增補(bǔ)、修訂標(biāo)準(zhǔn)的方便,經(jīng)全國(guó)短路電流計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化
110技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC424)研究決定,編制GB/TXXXXX系列標(biāo)準(zhǔn):編制的GB/TXXXXX.1
111等同采用GB/TXXXXX.1;GB/TXXXXX.2等同采用IECTR60865-2
112
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113第二部分:算例
1141范圍
115本部分作為GB/TXXXXX組成部分的技術(shù)報(bào)告,其目的在于展示GB/TXXXXX.1給出
116的短路電流的機(jī)械效應(yīng)及熱效應(yīng)計(jì)算的應(yīng)用過(guò)程。因此,本技術(shù)報(bào)告是GB/TXXXXX.1
117的補(bǔ)充。它不改變GB/TXXXXX.1標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算過(guò)程。
118以下幾點(diǎn)需特別注意:
119——本部分包含的算例闡述了怎樣根據(jù)GB/TXXXXX.1以簡(jiǎn)明易懂的方式進(jìn)行計(jì)算,而
120不是專為計(jì)算機(jī)程序驗(yàn)證設(shè)計(jì)的。
121——公式末端括弧里的數(shù)系指GB/TXXXXX.1—201X中的公式。
122——系統(tǒng)電壓系指標(biāo)稱電壓。
123——計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字。
124——短路效應(yīng)作為特殊荷載出現(xiàn),附加到開(kāi)關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行的機(jī)械荷載之上。特殊荷載
125因而在下面一些硬導(dǎo)體的算例中,對(duì)可能的靜態(tài)預(yù)加載也進(jìn)行了計(jì)算。對(duì)于正常運(yùn)行荷
126載和短路荷載,會(huì)使用到不同的安全系數(shù)。這些系數(shù)的值有典型選值,并推薦采用。但
127是依據(jù)不同的安全概念,有時(shí)必需使用其它的安全系數(shù)。
1282規(guī)范性引用文件
129下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版
130本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于
131本文件。
132IEC60865-1:2011短路電流效應(yīng)計(jì)算第1部分:定義和計(jì)算方法(Short-circuit
133currents-Calculationofeffects-Part1:Definitionsandcalculationmethods,
134IDT)
135GB/T15544.1-2013,三相交流系統(tǒng)短路電流計(jì)算第1部分:電流計(jì)算;
1363符號(hào)和單位
137符號(hào)和單位參考GB/Txxxx.1。
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138以下是附加使用到的符號(hào):
139
Fstr,k靜荷載(特征值)N
靜荷載(設(shè)計(jì)值)N
Fstr,d
由于靜荷載產(chǎn)生的硬導(dǎo)體支座受力(設(shè)計(jì)值)N
Fst,r,d
絕緣子、支持件的高度m
hhS1,
引接線子導(dǎo)線在下部固定點(diǎn)受力的水平分量N
Hs
4
Jst,m主導(dǎo)線區(qū)域靜荷載方向的二階矩m
穩(wěn)定狀態(tài)短路電流(r.m.s),參照GB/T15544.1A
Ik
跨度的有效長(zhǎng)度
leffm
跨度的形狀系數(shù)
lfm
頂部支座和線夾的延伸m
lh
mn,直流分量和交流分量的熱效應(yīng)系數(shù)1
MMS,d,I,d支柱、絕緣子底部的彎矩(設(shè)計(jì)值)Nm
Vs引接線子導(dǎo)線在上部固定點(diǎn)受力的垂直分量N
3
Wst,m靜荷載方向的主導(dǎo)體截面模量m
作用力的分部安全系數(shù)
F1
M材料屬性的分部安全系數(shù)1
2
st,m,d靜荷載產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力(設(shè)計(jì)值)N/m
st,m,k靜荷載產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力(特征值)
140
1414算例1—單根10kV硬導(dǎo)體布置的機(jī)械效應(yīng)
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1424.1概述
143本例中的計(jì)算基于每相單根導(dǎo)體的三相10kV母線。導(dǎo)體是等距簡(jiǎn)支的連續(xù)梁。導(dǎo)體布
144置如圖1所示。根據(jù)IEC61936-1[1]1.分別對(duì)計(jì)及母線靜荷載的正常荷載情況與計(jì)及短
145路電流和靜荷載綜合效應(yīng)的特殊荷載的情況進(jìn)行計(jì)算。
1461方括號(hào)中的數(shù)字為參考文獻(xiàn)編號(hào)。
147
主導(dǎo)體軸線
148
149圖1-導(dǎo)體布置
1504.2數(shù)據(jù)
初始對(duì)稱三相短路電流(r.m.s)Ik16kA
短路電流峰值計(jì)算系數(shù)1.35
系統(tǒng)頻率f50Hz
無(wú)自動(dòng)重合閘
跨度數(shù)量3
支座之間的中線距離l1m
導(dǎo)體之間的中線距離a0.2m
矩形導(dǎo)體ENAW-6101BT7
–尺寸bm60mm
cm10mm
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–主導(dǎo)體單位長(zhǎng)度質(zhì)量mm1.62kg/m
–楊氏模量E70000N/mm2
2
fy120N/mm到
–屈服點(diǎn)應(yīng)力180N/mm2
重力加速度g9.81m/s2
分部安全系數(shù),根據(jù)EN1990[2]
正常荷載情況F1.35
M1.1
特殊荷載荷載情況FMe1.0
注意:安全系數(shù)各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)不同。
151
1524.3正常荷載:靜荷載引起的導(dǎo)體應(yīng)力和支座受力
153導(dǎo)體的靜荷載:
154Fmstr,kmlg1.621.009.8115.9N
155FFstr,dFstr,k1.3515.921.5N
156導(dǎo)體的彎曲應(yīng)力:
Flstr,k15.91.00622
157st,m,k60.3310N/m0.33N/mm
8Wst,m8610
2
158st,m,dFst,m,k1.350.330.45N/mm
159以及
cb30.0100.0603
Jmm1.81074m
st,m1212
1607
Jst,m1.81063
Wst,m610m
bm/20.03
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161注意:計(jì)算公式給出的Sst,m,k是基于兩個(gè)跨度的最大值,三個(gè)或更多跨度的情況下實(shí)
162際值略低。
163
164如果下式成立則導(dǎo)體有足夠的強(qiáng)度,其中fy取較小值:
fy
165st,m,d
M
166正常荷載下的分部安全系數(shù)γ,γM見(jiàn)4.2,由此得出:
2fy1202
167st,m,d0.45N/mm小于109N/mm
M1.1
168支座的受力與靜荷載方向一致:
169-外側(cè)支座(A)αA=0.4,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
170FFst,r,dAAstr,d0.421.58.6N
171-內(nèi)部支座(B)αB=1.1.見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
172FFst,r,dBBstr,d1.121.523.7N
173注意:在一些標(biāo)準(zhǔn)中支座安全系數(shù)可能包含作用力的分部安全系數(shù)。
1744.4特殊荷載:短路電流效應(yīng)
1754.4.1中央主導(dǎo)體的最大受力
176中央主導(dǎo)體受到的最大電磁力為:
7
3l410321.00
023
Fim3p30.610803N(2)
22am220.202
177其中
3
178iIpk21.3521630.6kA30.610A
179主導(dǎo)體間的有效距離
a0.20
am0.202m(6)
k120.99
180其中根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,圖1,a1sa,,,bsbmcscm
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181當(dāng)bcmm/60mm/10mm6且ac/m200mm/10mm20。
1824.4.2導(dǎo)體應(yīng)力和支座受力
1834.4.2.1概述
184計(jì)算可按照4.4.2.2或4.4.2.3進(jìn)行。
1854.4.2.2簡(jiǎn)易計(jì)算方法
1864.4.2.2.1導(dǎo)體的彎曲應(yīng)力
187最大彎曲應(yīng)力為:
Flm38031.00622
188m,dVVmrm1.00.73673.310N/m73.3N/mm(9)
8Wm8110
189其中:
VV1.0VV根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,表2。
mrmmrmmax
0.73根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,表3。
8
Jm0.51063
190Wm110m
cm/20.005
191若下式成立,則母線能夠承受短路電動(dòng)力如下,其中fy,st,m,k取較小值,見(jiàn)4.3:
192m,dst,m,kqfy(11)
193對(duì)于矩形截面,q1.5見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表4。從而得出:
222
194m,dst,m,k73.30.3373.6N/mm小于qfy1.5120N/mm180N/mm
1954.4.2.2.2支座的受力
196支座受到的等效靜力為:
197Fr,dVFVrmFm3(15)
198根據(jù)GB/TXXXXX.1——201X,表2。若取較大值并且tot,dm,dst,m,k的情況下:
tot,d73.6
1990.511
0.8fy0.8180
200所以,對(duì)于三相短路,上述結(jié)果符合GB/TXXXXX.1——201X,表2中的范圍2,
11
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tot,d
2010.3701
0.8fy
202因此:
0.8fy1
203VVFrm1.96
tot,d0.511
204對(duì)于外側(cè)支座(A),A=0.4,見(jiàn)GB/TXXXXX.1——201X,表3:
205Fr,dAVFVrmAFm31.960.4803630N
206對(duì)于內(nèi)部支座(B),B=1.1,見(jiàn)GB/TXXXXX.1——201X,表3:
207Fr,dBVFVrmBFm31.961.18031731N
2084.4.2.3精確計(jì)算方法
2094.4.2.3.1相關(guān)固有頻率?????、系數(shù)??、????和????
210主導(dǎo)體的相關(guān)固有頻率為:
EJ3.56710100.5108
m(16)
211fcm2252.3Hz
lmm1.001.62
212其中:
3.56根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,表3
84見(jiàn)4.4.2.2.1
Jm0.510m
213頻率比:
f52.3
214cm1.05
f50
215由GB/TXXXXX.1—201X,圖4和5.7.3可獲得以下參數(shù)值:
VF1.8
216Vm1.0
Vrm1.0
2174.4.2.3.2導(dǎo)體的彎曲應(yīng)力
218導(dǎo)體的最大彎曲應(yīng)力為:
Flm38031.00622
219m,dVVmrm1.01.00.73673.310N/m73.3N/mm(9)
8Wm8110
12
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220其中
根據(jù)4.4.2.3.1
VVmrm1.01.0
0.73根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,圖3
63見(jiàn)4.4.2.2.1
Wm110m
221
222若下式成立,則母線能夠承受短路時(shí)的電動(dòng)力如下,其中fy,st,m,k取較小值,見(jiàn)4.3:
223m,dst,m,kqfy(11)
224對(duì)于矩形橫截面,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表4。由此得出:
2小于22
225m,dst,m,k73.30.3373.6N/mmqfy1.5120N/mm180N/mm
2264.4.2.3.3支座受力
227支座所受的等效靜力為:
228Fr,dVFVrmFm3(15)
229根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,表2,fy若取較大值較并且tot,dm,dst,m,k:
tot,d73.6
2300.511
0.8fy0.8180
231所以,該三相短路符合GB/TXXXXX.1—201X,表2中的范圍2,
tot,d
2320.3701
0.8fy
233因此
0.8fy1
234VVFrm1.96
tot,d0.511
235根據(jù)4.4.2.3.1.GB/TXXXXX.1—201X,表2:VVFrm1.81.01.8小于1.96
236對(duì)于外側(cè)支座(A),A=0.4,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
FVVF1.81.00.4803578N
237r,dAFrmAm3
238對(duì)于內(nèi)部支座(B),B=1.1,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
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239Fr,dBVFVrmBFm31.81.01.18031590N
2404.5結(jié)論
母線能夠承受靜負(fù)荷
彎曲應(yīng)力的計(jì)算值為:2
st,m,d1N/mm
外側(cè)支座需承受的垂直力:9N
Fst,r,dA
內(nèi)部支座需承受的垂直力:24N
Fst,r,dB
簡(jiǎn)易計(jì)算方法精確計(jì)算方法
母線將能承受短路荷載
22
彎曲應(yīng)力的計(jì)算值為:st,m,d74N/mm74N/mm
外側(cè)支座需承受的垂直力:Fr,dA630N580N
內(nèi)部支座需承受的垂直力:Fr,dB1740N1590N
應(yīng)力和受力為四舍五入后的值,精確計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果較簡(jiǎn)易計(jì)算方法的小。
2415算例2—多根10kV硬導(dǎo)體布置的機(jī)械效應(yīng)
2425.1概述
243本算例中的計(jì)算基礎(chǔ)與算例1中三相三線制10kV母線相同,但是每根主導(dǎo)體包含三根
244子導(dǎo)體,如圖2所示。子導(dǎo)體的橫截面與算例1中的導(dǎo)體一致,為60mm10mm。連接件
245即為間隔件。參照IEC61936-1[1],分別對(duì)計(jì)及母線靜荷載的正常荷載情況和計(jì)及短路
246電流和靜荷載綜合效應(yīng)的特殊荷載情況進(jìn)行計(jì)算。
247
248圖2-子導(dǎo)體與連接件的位置
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2495.2數(shù)據(jù)(補(bǔ)充到算例1的數(shù)據(jù)中)
子導(dǎo)體數(shù)量n3
受力方向子導(dǎo)體尺寸cs10mm
間隔件套數(shù)k2
連接件間的中線距離ls0.5m
間隔件ENAW-6101BT7尺寸60mm60mm10mm
250
2515.3正常荷載:靜荷載引起的導(dǎo)體應(yīng)力和支座受力
252在4.3(算例1)中,對(duì)單個(gè)導(dǎo)體通過(guò)計(jì)算得出以下值:
253導(dǎo)體的靜荷載:
254Fstr,k15.9N
255Fstr,d21.5N
256導(dǎo)體的彎曲應(yīng)力:
2
257st,m,k0.33N/mm
2
258st,m,d0.45N/mm
259在本例中,導(dǎo)體的彎曲應(yīng)力與算例1中4.3一致。根據(jù)子導(dǎo)體的數(shù)量,支座的豎向荷載
260將擴(kuò)大n倍。
261對(duì)于外側(cè)支座(A),=0.4,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
262Fst,r,dAnAFstr,d30.421.525.8N
263對(duì)于內(nèi)部支座(B),=1.1,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
264Fst,r,dBnBFstr,d31.121.571.0N
2655.4特殊荷載:短路電流效應(yīng)
2665.4.1導(dǎo)體的最大受力
15
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2675.4.1.1中央主導(dǎo)體的最大受力
268中央導(dǎo)體所受的最大電磁力為:
7
3l410321.00
023(2)
269Fimp330.610811N
22am220.20
270其中
3
271iIpk21.3521630.6kA30.610A
272主導(dǎo)體間的有效距離為
a0.2
273am0.20m(6)
k121.00
274其中?12根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X.圖1.a1sa,,,bsbmcscm
275bcmm/60/501.2和ac/m200/504,bm和cm的尺寸見(jiàn)
276GB/TXXXXX.1—201X,圖2b。
2775.4.1.2子導(dǎo)體的最大受力
278外部?jī)上噜忂B接件間的子導(dǎo)體所受的最大電磁力為:
22
il4107330.6100.5
2790ps(4)
Fs3515N
2nas2320.210
1kk0.600.781
2801213(8)
asa12a13204020.2mm
281其中?12和?13見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表1:
282k120.60當(dāng)ac12/s20/102,bs/csbm/cs60/106
283k130.78當(dāng)ac13/s40/104,bs/csbm/cs60/106
2845.4.2導(dǎo)體應(yīng)力和支座受力
2855.4.2.1概述
2865.4.2.2計(jì)算可按照5.4.2.2或5.4.2.3進(jìn)行。簡(jiǎn)化的方法
2875.4.2.2.1主導(dǎo)體間受力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力
288主導(dǎo)體間受力引起的最大彎曲應(yīng)力為:
16
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
Fl8111.00
m3622(9)
289m,dVVmrm1.00.73624.710N/m24.7N/mm
8Wm8310
290其中
VV1.0VV根據(jù)GB/TXXXXX.1,表2
mrmmmrmax
0.73根據(jù)GB/TXXXXX.1,表3
cb330.0100.060
Jss0.51084m
s1212
J0.5108
s63
Ws110m
Cs/20.005
663
WmsnW3110310m根據(jù)GB/TXXXXX.1,5.4.2
291
2925.4.2.2.2子導(dǎo)體間受力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力
293子導(dǎo)體間受力引起的最大彎曲應(yīng)力為
Fl5150.5
ss622(10)
294s,dVVsrs1.0616.110N/m16.1N/mm
16Ws16110
295其中
VV1.0VV根據(jù)GB/TXXXXX.1,表2
srssrsmax
63見(jiàn)5.4.2.2.1
Ws110m
2965.4.2.2.3總的導(dǎo)體應(yīng)力
297總的導(dǎo)體應(yīng)力包含5.4.2.2.1,5.4.2.2.2與5.3中計(jì)算出的各應(yīng)力:
2
298tot,dm,ds,dst,m,k24.716.10.3341.1N/mm(12)
299如果下式成立,則母線能夠承受短路電動(dòng)力,其中?y取較小值:
qf
300tot,dy(13)
301矩形橫截面q=1.5,見(jiàn)GB/TXXXXX.1,表4或5.4.2。由此得出:
222
302tot,d41.1N/mm小于qfy1.5120N/mm180N/mm
303子導(dǎo)體間受力引起的應(yīng)力建議滿足下式,其中?y取較小值:
17
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
304s,dfy(14)
305從而得出:
22
306s,d16.1N/mm小于fy120N/mm
3075.4.2.2.4支座受力
308支座所受的等效靜力為:
309Fr,dVFVrmFm3(15)
310根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,表2,?y取較大值:
tot,d41.1
3110.285
0.8fy0.8180
312所以該三相短路符合GB/TXXXXX.1,表2范圍1,
tot,d
3130.370
0.8fy
314因此VVFrm2.7
315對(duì)于外側(cè)支座(A),=0.4,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
316Fr,dAVFVrmAFm32.70.4811876N
317對(duì)于內(nèi)部支座(B),=1.1,見(jiàn)GB/TXXXXX.1—201X,表3:
318Fr,dBVFVrmBFm32.71.18112409N
3195.4.2.3精確計(jì)算方法
3205.4.2.3.1主導(dǎo)體的相關(guān)固有頻率?????,子導(dǎo)體的相關(guān)固有頻率????以及系數(shù)??、????、???、
321????和???
322主導(dǎo)體的相關(guān)固有頻率是:
EJ3.56710100.5108
s(17)
323fcme20.97250.8Hz
lms1.001.62
324其中
ls
325e0.97根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,圖3c,k20.5
l
326且比值為:
18
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
mz1.620.062
3270.04
nmsl31.621.00
3283.56根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X,表3
84
329Js0.510m見(jiàn)5.4.2.2.1
330子導(dǎo)體的相關(guān)固有頻率為:
3.56EJ3.56710100.5108
s(18)
331fcs22209Hz
lmss0.5m1.62
332頻率比值為:
f50.8
cm1.02
f50
333
f209
cs4.18
f50
334由GB/TXXXXX.1—201X,圖4和5.7.3,得出以下參數(shù)??F、??σm、??σs、??rm和??rs的值:
335??F=1.8
336??σm=1.0
337??rm=1.0
338??rs=1.0
339??σs=1.0
3405.4.2.3.2主導(dǎo)體間受力引起的彎曲應(yīng)力
341主導(dǎo)體間受力引起的最大彎曲應(yīng)力為:
Flm38111.00622
342m,dVVmrm1.01.00.73624.710N/m24.7N/mm(9)
8Wm8310
343其中
344??σm??rm=1.01.0根據(jù)5.4.2.3.1
345=0.73根據(jù)GB/TXXXXX.1—201X表3
?63
346m=310m見(jiàn)5.4.2.2.1
3475.4.2.3.3子導(dǎo)體間受力引起的彎曲應(yīng)力
348子導(dǎo)體間受力引起的最大彎曲應(yīng)力為:
Flss5150.5622
349s,dVVsrs1.01.0616.110N/m16.1N/mm(10)
16Ws16110
19
GB/Txxxx.2—201X/IECTR60865-2:2015
350其中
351??σs??rs=1.01.0根據(jù)5.4.2.3.1
?63
352m=110m見(jiàn)5.4.2.2.1
353
3545.4.2.3.4母線總的彎曲應(yīng)力
355總的導(dǎo)體應(yīng)力包含5.4.2.3.2和5.4.2.3.3以及5.3中計(jì)算出的各應(yīng)力。
2
356tot,dm,ds,dst,m,k24.716.10.3341.1N/mm(12)
357如果下式成立,則母線能夠承受短路電動(dòng)力,其中fy取較小值:
358tot,dqfy(13)
359矩形橫截面q1.5,見(jiàn)GB/TXXXXX.1,表4。從而得出:
222
360tot,d41.1N/mm小于qfy1.5120N/mm180N/mm
361取較小值,建議滿足:
362s,dfy(14)
363從而得出:
22
364s,d16.1N/mm小于fy120N/mm
3655.4.2.3.5支座的受力
366支座所受的等效靜力為:
367
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