母线和电缆的选择

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.3 母线和电缆的选择,6.3.1 母线的选择,配电装置中的母线，应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：,母线材料、截面形状和布置方式；,母线截面尺寸；,电晕；热稳定；动稳定；共振频率。,一、母线材料、截面形状和布置方式选择,母线一般采用导电率高的铝、铜型材制成。,常用的硬母线截面形状为矩形、槽形和管形。,母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关。,二、母线截面尺寸选择,(1)为了保证母线的长期安全运行，母线导体在额定环境温度,0e,和导体正常发热允许最高温度,e,下的允许电流,I,e,，,经过修正后的数值应大于或等于流过导体的最大持续工作电流,I,gmax,。,为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置的汇流母线以及断续运行或长度在20米以下的母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的截面。,二、母线截面尺寸选择,导体的经济截面,S,sec,计算公式：,式中,I,gmax,正常工作时的最大持续工作电流(,A)；,j,经济电流密度(,A,mm,2,)。,三、电晕电压校验,电晕放电会造成电晕损耗、无线电干扰、噪音和金属腐蚀等许多危害。,110220千伏裸母线晴天不发生可见电晕的条件是：电晕临界电压,U,lj,应大于最高工作电压,U,gmax,，,即,U,lj,U,gmax,对于330500千伏超高压配电装置,电晕是选择导线的控制条件。要求在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕。,四、热稳定校验,裸导体热稳定校验公式为：,式中,S,所选导体截面（,mm,2,）；,S,min,根据热稳定条件决定的导体最小允许截面（,mm,2,）；,Q,d,短路电流热效应；,k,f,集肤效应系数；,C,热稳定系数，其值与材料及发热温度有关,。,五、动稳定校验,安装在支持绝缘子上,的,硬母线,，,当短路冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力。因此，母线应进行短路机械强度计算。,单条母线的应力计算,在电动力的作用下，当跨距数大于2时，母线所受的最大弯矩为,式中,f,单位长度母线上所受最大相间电动力(,Nm)；,L,母线支持绝缘子之间的跨距(,m),。,单条母线的应力计算,当跨距数等于2时，母线所受最大弯矩为,母线最大相间计算弯曲应力,上式中,W,为母线对垂直于作用力方向轴的截面系数(或称抗弯矩)。,单条母线的应力计算,当三相母线水平布置且相间距离为,a(m),时，三相短路的最大电动力为,母线最大相间计算应力,jx,jx,=l.7310,-7,i,im,(3),2,(Pa),式中,i,im,(3),三相短路冲击电流值(,A)。,单条母线的应力计算,求出的母线最大相间计算应力,jx,不超过母线材料的允许应力,y,，,即,则认为母线的动稳定是满足要求的。母线材料的允许应力,y,见,相应,表,格。,绝缘子间的最大允许跨距,L,max,在设计中，常根据母线材料的最大允许应力,y,来决定绝缘子间的最大允许跨距,L,max,绝缘子间的最大允许跨距,L,max,计算得到的,L,max,可能较大，为了避免水平放置的母线因自重而过分弯曲，所选择的跨距一般不超过1.52米。,为便于安装绝缘子支座及引下线，最好选取跨距等于配电装置的间隔宽度,。,六、母线共振的校验,母线应尽量避免共振。为了避开共振和校验机械强度，对于重要回路(如发电机、变压器及汇流母线等)的母线应进行共振校验。,母线的一阶自振频率,f,1,可按下式计算,其中,L,母线绝缘子之间的跨距(,m)；,E,导体材料的弹性模量(,Nm,2,)；,I,导体截面的惯性矩(,m,4,)；,m,单位长度母线导体的质量(,kgm)；,N,f,频率系数，与母线的连接跨数和支承方式有关，可由相应表格查得。,六、母线共振的校验,为了避免导体产生危险的共振，对于重要回路的母线，应使其固有振动频率在下述范围以外：,单条母线及母线组中各单条母线：35150,Hz,对于多条母线组及带引下线的单条母线：35155,Hz,对于槽形母线和管形母线：30160,Hz,当母线固有振动频率无法限制在共振频率范围之外时，母线受力计算必须乘以振动系数,，,值可由相应曲线查得。,六、母线共振的校验,在考虑母线共振影响的母线绝缘子之间的最大允许跨距为,若已知母线的材料、形状、布置方式和应避开共振的固有振动频率,f,0,(,一般,f,0,=200Hz),时，可由上式算出母线不发生共振所允许的最大绝缘子跨距，如选择的绝缘子跨距小于,L,max,，,则,=l。,6.3.2 电力电缆的选择,一、按结构类型选择电力电缆,根据电力电缆的用途、敷设方法和使用场所，选择电力电缆的芯数、芯线的材料、绝缘的种类、保护层的结构以及电缆的其它特征，最后确定电力电缆的型号。,二、按电压选择,要求电力电缆的额定电压,U,e,不小于安装地点的最大工作电压,U,gmax,，,即,U,e,U,gmax,6.3.2 电力电缆的选择,三、按最大持续工作电流选择电缆截面,要使电缆的正常发热温度不超过其长期允许发热温度,e,，,必须满足下列条件：,I,gmax,k,I,e,式中,I,gmax,电缆电路中长期通过的最大工作电流；,I,e,电缆的长期允许电流；,k,综合修正系数，与环境温度、敷设方式及土壤热阻有关。,6.3.2 电力电缆的选择,四、按经济电流密度选择电缆截面,对于发电机、变压器回路，当其最大负荷利用小时数超过5000小时年，且长度超过20米时，应按经济电流密度选择电缆截面，并按最大长期工作电流进行校验。,按经济电流密度选出的电缆，还应确定经济合理的电缆根数。一般情况下，电缆截面在150,mm,2,以下时，其经济根数为一根。当截面,S,大于150,mm,2,时，其经济根数可按,S,150,决定。,若电缆截面比一根150,mm,2,的电缆大，但又比两根150,mm,2,的电缆小时，通常宜采用两根120,mm,2,的电缆。,6.3.2 电力电缆的选择,五、按短路热稳定校验电缆截面,满足热稳定要求的最小电缆截面可按下式求得：,式中,Q,d,短路电流热效应（,A,2,s,）；,C,热稳定系数，它与电缆类型、额定电压及短路允许最高温度有关,。,6.3.2 电力电缆的选择,六、电压损失校验,当电缆用于远距离输电时，还应对其进行允许电压损失校验。电缆电压损失可按如下公式校验,:,其中,电缆导体的电阻率(,mm,2,m)；,L,电缆长度(,m)；,U,e,电缆额定电压(,V)；,S,电缆截面(,mm,2,)；,I,gmax,电缆的最大长期工作电流(,A)。,电力电缆的选择举例,电力电缆的选择举例,解：(1)截面选择,当铝芯电缆,T,max,=4500h,时，经济电流密度,j=1.73Amm,2,，,则电缆经济截面为,电力电缆的选择举例,选用两根10千伏,ZLL,l2,三芯油浸纸绝缘铝芯铅包防腐电缆，每根截面,S,=95mm,2,，,I,e,=185A，,正常运行允许最高温度60。,(2)按长期发热允许电流校验考虑一条线路故障时，另一条线路要供两台变压器满负荷运行，故最大长期工作电流,I,gmax,=2183=366(A),当实际土壤温度为+20时，查出温度修正系数,k,1,=1.07。,当电缆间距取200,mm,时，由手册可查得两根并排电缆修正系数,k,2,=O.92。,当土壤热阻系数,g=80,时，查得修正系数,K,3,=1.05，,故综合修正系数为,k,=,k,1,k,2,k,3,=1.070.921.05=0.93,电力电缆的选择举例,两根电缆的允许载流量为,I,e,=2,kI,e,=20.93185=382.4(A),I,gmax,(3)热稳定校验,对于电缆线路中间有连接头者，应按第一个中间接头处短路进行热稳定校验。,短路前电缆最高运行温度,电力电缆的选择举例,由表6.3.5查得,C=60.4，,满足电缆热稳定所需最小截面为,(4)电压损失校验,结果表明，选两根,ZLL,l2,295,电力电缆能满足要求。,下课喽！,