銅排動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)

1、都是需要考慮的，特別是母橋距離比較長(zhǎng)的時(shí)候。需要計(jì)算出現(xiàn)短路故障時(shí)的電動(dòng)力，絕緣子類(lèi)固定件的安裝距離、絕緣子安裝件的抗屈服力等。不很少有人會(huì)特別計(jì)算，我感覺(jué)是大家都自覺(jué)不自覺(jué)的把母線規(guī)格放大了，所以基本上不用計(jì)算。4 母線的熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)4.1 母線的熱效應(yīng)4.1.1 母線的熱效應(yīng)是指母線在規(guī)定的條件下能夠承載的因電流流過(guò)而產(chǎn)生的熱效應(yīng)。在開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中指在規(guī)定的使用和性能條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),母線承載的額定短時(shí)耐受電流（IK） 。4.1.2 根據(jù)額定短時(shí)耐受電流來(lái)確定母線最小截面根據(jù)GB3906-1991 3.6-40.5kV 交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備附錄F中公式：S二（I

2、/a ） （t/A 0 ）1/2來(lái)確定母線的最小截面。式中：5 母線最小截面,mm2 ；I-額定短時(shí)耐受電流，A；a 材質(zhì)系數(shù)，銅為13，鋁為8.5；t-額定短路持續(xù)時(shí)間，s； 0 溫升（K），對(duì)于裸導(dǎo)體一般取 180K ,對(duì)于4s持續(xù)時(shí)間取215K。如對(duì)于 31.5kA/4S 系統(tǒng) ,選用銅母線最小截面積為：S= （31500/13 ） X （4/215 ） 1/2=330 mm2鋁母線最小截面積與銅母線最小截面積關(guān)系為：SAl=1.62SCu式中 , SAl 為鋁母線的最小截面積；SCu 為銅母線的最小截面積。如對(duì)于 31.5kA/4S 系統(tǒng) ,鋁母線最小截面積為：SAl=1.62 X33

3、0 =540 mm2根據(jù) DL404-1997 戶(hù)內(nèi)交流高壓開(kāi)關(guān)柜訂貨技術(shù)條件中7.4.3 條規(guī)定，接地匯流排以及與之連接的導(dǎo)體截面，應(yīng)能通過(guò)銘牌額定短路開(kāi)斷電流的87% ，可以計(jì)算出各種系統(tǒng)短路容量下（短路時(shí)間按4S ）的接地母線最小截面積。如對(duì)于 31.5kA/4S 系統(tǒng) ,接地銅母線最小截面積為：S=330X 86.7% =287mm2根據(jù)以上公式計(jì)算，對(duì)應(yīng)各種額定短時(shí)耐受電流時(shí)，開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中對(duì)應(yīng)幾種常用的額定短時(shí)耐受電流，母線最小截面及所用銅母線和鋁母線的最小規(guī)格見(jiàn)表1 ：表1母線 kA/4s 25 31.5 40 63 80設(shè)備中銅母線規(guī)格50X6 60 X6 80 X6或6

4、0X8 80 X10 100 X10接地銅母線規(guī)格 50X5 50 X6 50 X8 80 X8 80 X10設(shè)備中鋁母線規(guī)格80X6或60X8 80 X8 100 X8或80X10設(shè)備中銅母線最小截面（mm2 ）260 330 420 660 840設(shè)備中鋁母線最小截面（mm2 ）425 540 685 1075 13654.2 母線的電動(dòng)力效應(yīng)母線是承載電流的導(dǎo)體，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)勢(shì)必在母線上產(chǎn)生作用力。母線受電流的作用力與電流、母線形狀、母線間的距離有關(guān)。平行放置的母線是開(kāi)關(guān)柜中最常見(jiàn)的。根據(jù)額定峰值耐受電流來(lái)確定母線最大跨距(兩個(gè)支撐間的最大距離)原則：作用在母線上的作用應(yīng)力kg/cmw

5、母線允許應(yīng)力。公式： js=1.76L2ich2 X10- 3/aWK y式中： js 作用于母線的作用應(yīng)力， kg/cm2 ; y 母線允許最大應(yīng)力，當(dāng)母線為銅質(zhì)時(shí)取1400 ，當(dāng)母線為鋁質(zhì)時(shí)取700；L 母線支撐間距(cm ) ；a 相間距離(cm) ；W 矩形母線截面系數(shù)，cm3 ；ich 額定峰值耐受電流，( kA)根據(jù)上式導(dǎo)出：銅母線的最大跨距為L(zhǎng) 銅 MAK ( 1400aw 103/1.76 ich2 ) 1/2= 892 (aw) 1/2/ ich鋁母線的最大跨距為L(zhǎng) 鋁 MAK (700aw 103/1.76 ich2 ) 1/2= 631 (aw ) 1/2/ich矩形母線

6、截面系數(shù)：對(duì)于水平布置的三相母線，當(dāng)母線平放時(shí)；或者對(duì)于豎直布置的三相母線，當(dāng)母線立放時(shí)：(也就是母線的厚度方向相對(duì)，此時(shí)力效應(yīng)好)W1=0.167bh2 ;其中h為母線寬度(cm), b為母線厚度(cm)。將W代入上式后得L 銅 MAXS 365h ( ab) 1/2/ ichL 鋁 MAXS 258h ( ab) 1/2/ ich例如：對(duì)于31.5kA的系統(tǒng)，ich取80kA,如用于 KYN28-12開(kāi)關(guān)柜a=28 ,對(duì)于TMY100 10和LMY100< 10型母線的最大跨距。母線寬度為100/10=10cm ,厚度為10/10=1cm 。L 銅 MAXS 240 (cm)oL 鋁

7、 MAXS 170 (cm)對(duì)于水平布置的三相母線，當(dāng)母線立放時(shí)；或者對(duì)于豎直布置的三相母線，當(dāng)母線平放時(shí)：(也就是母線的寬度方向相對(duì)，此時(shí)電動(dòng)力效應(yīng)不好)W2 = 0.167b2h ;則：L 銅 MAK 365b (ah) 1/2/ ichL 鋁 MAXS 258b ( ah) 1/2/ ich例如：對(duì)于 31.5kA 的系統(tǒng)，ich取80kA ,如用于 KYN28-12 開(kāi)關(guān)柜 a=27.5cm ,對(duì)于TMY100K 10 和 LMY100X 10則：L 銅 MAK7 55 (mm)。L 鋁 MAXS 530 (mm)o從計(jì)算可以看出，對(duì)于31.5KA系統(tǒng)，如采用100X 10母線寬度方向

8、相對(duì)布置，在理論計(jì)算上如忽略其他因素，必須將母線支撐控制在755mm ( 530mm ) 以?xún)?nèi)， 這對(duì)于柜寬為800mm的開(kāi)關(guān)柜從應(yīng)用上來(lái)講是不現(xiàn)實(shí)的。所以這種方式一般在12KV 和 40.5KV 的開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備很少采用，但在低壓設(shè)備中為了結(jié)構(gòu)上的考慮和減少占用空間，經(jīng)常被采用在側(cè)進(jìn)線和聯(lián)絡(luò)線中。根據(jù)以上公式，對(duì)于幾種常用數(shù)據(jù)，如母線相距210mm ， 275mm ( 12KV 電壓等級(jí)產(chǎn)品)350mm ， 400mm ， 460mm ( 40.5KV 電壓等級(jí)產(chǎn)品)總結(jié)出表格如下：常用矩形母線按母線厚度方向相對(duì)排列時(shí)的最小跨距(mm) ：短路容量kA/4s 31.5 40相距 (mm)

9、 210 250 275 350 460 210 250 275 350 460TMY100X10 理論值 2100 2280 2400 2700 3100 1680 1830 1900 2160 2475 推薦值 1800 1800 1800 2200 2200 1400 1400 1400 1800 1800TMY80X10 理論值 1680 1830 1900 2160 2475 1340 1460 1530 1725 1980推薦值 1400 1400 1600 1800 1800 1200 1200 1200 1400 1400TMY80X8 理論值 1500 1630 1710 1

10、930 2210 1195 1300 1370 1540 1770推薦值 1200 1200 1400 1400 1800 1000 1000 1000 1200 1400TMY60X6 理論值 970 1060 1110 1255 1440推薦值 800 800 800 1000 1000LMY100X10 理論值 1475 1610 1690 1900 2185 1180 1290 1350 1525 1750推薦值 1200 1200 1200 1400 1600 1000 1000 1000 1200 1400LMY80X10 理論值 1180 1290 1350 1525 1750

11、945 1030 1080 1215 1395推薦值 1000 1000 1000 1200 1400 800 800 800 1000 1000LMY80 X8 理論值 1050 1150 1205 1360 1560 845 925 970 1100 1250推薦值 800 800 1000 1000 1200 800 800 800 800 1000(表2)常用矩形母線按母線寬度方向相對(duì)排列時(shí)的最小跨距(mm) ：短路容量KA/4S 31.5 40相距 (mm) 275 400 460 275 400 460TMY100X10 理論值 755 910 980 605 730 780 推薦

12、值 600 800 800 600 600 600TMY80X10 理論值 680 820 850 540 650 700 推薦值 600 700 700 500 600 600TMY80X8 理論值 540 650 700 430 520 560 推薦值 500 600 600 400 500 500TMY60X6 理論值 350 425 455 280 335 360 推薦值 300 400 400 250 300 300 LMY100X10 理論值 530 645 690 425 515 550 推薦值 500 600 600 400 500 500LMY80X10 理論值 475 57

13、5 615 380 460 490推薦值 400 500 600 300 400 400(表3)就是說(shuō)在在開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備如果上面表格中給出的推薦值為考慮各種因素在內(nèi)的數(shù)值，母線的跨距大于上述推薦值必須增加支撐。4.3 不需校驗(yàn)熱效應(yīng)的情況根據(jù)工廠配電設(shè)計(jì)原則，下列部位的母線不需進(jìn)行母線熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)校驗(yàn)。（1） 采用熔斷器保護(hù)，連接于熔斷器下側(cè)的母線（限流熔斷器除外）。（2） 電壓互感器回路內(nèi)的母線。（3） 變壓器容量在1250KVA 及以下，電壓12KV 及以下，不致于因故障而損壞母線的部位。主要用于非重要用電場(chǎng)所的母線。（4） 不承受熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)的部位，如避雷器的連接線和封線

14、。5 母線選擇5.1 主母線的選擇主母線選擇的一般原則是滿(mǎn)足主進(jìn)線斷路器的額定電流的要求，根據(jù)額定電流選擇主母線后按照前面的計(jì)算進(jìn)行熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)校核。5.2 下引母線的選擇下引母線的選擇原則是按該開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的額定電流確定母線的載流量，同時(shí)校驗(yàn)是否滿(mǎn)足系統(tǒng)的額定短時(shí)耐受電流和額定峰值耐受電流的要求。開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的額定電流是該設(shè)備中所有一次設(shè)備中額定電流最小者，通常為電流互感器的額定電流。5.3 幾點(diǎn)注意（ 1 ）根據(jù) GB3906-1991 規(guī)定，開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中母線的載流量最小應(yīng)比額定電流有10% 的裕度。（ 2 ）一般情況下，考慮到散熱和為以后增加負(fù)載容量，設(shè)計(jì)圖紙中

15、主母線選擇一般大一些,此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙制造,不可隨意減小母線規(guī)格。（3）同等截面積盡量選擇母線寬度比較大的型號(hào)，如能選擇TMY80 6的不選擇TMY60 8的，主要是利于散熱。（ 4）當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境溫度比規(guī)定溫度略高時(shí)，要充分考慮母線的載流量裕量是否充足。GB311.1-1997 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合中規(guī)定：高于40時(shí)額定絕緣電壓應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)Kt=1+0.0033（T-40） ；一般 :環(huán)境溫度每增加3 ,試驗(yàn)電壓提高3%。環(huán)境溫度每增加1 ,額定電流應(yīng)減少1.8% 。（ 5）兩段母線之間的聯(lián)絡(luò)母線是主母線的一部分，同樣隔離手車(chē)上的母線也應(yīng)視為主母線的一部分。（ 6

16、）下引母線規(guī)格的選擇應(yīng)與其相連接的一次設(shè)備（元件）匹配。如按照額定電流應(yīng)該選擇TMY60C 6,但該成套設(shè)備中隔離開(kāi)關(guān)的接線板寬度為80,安裝孔距為 40X40;則應(yīng)選擇TMY80C 6,確?？梢院透綦x開(kāi)關(guān)相連接。（ 7 ）只有當(dāng)電氣間隙滿(mǎn)足不了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，才可在保證截面不變的情況下減小母線寬度，如將原選擇的 TMY80 6改選為T(mén)MY60 8。（ 8）盡量避免兩根母線之間沒(méi)有空氣間隙并在一起，如KYN28 12/2500-40 開(kāi)關(guān)柜中，一些開(kāi)關(guān)廠采用 2TMY100 10,但在觸頭盒內(nèi)部與靜觸頭連接處，兩根下引母線是無(wú)間隙的并在一起，延出觸頭盒后再分開(kāi)一個(gè)母線厚度。其實(shí)這是一個(gè)瓶頸，此

17、處的下引母線的額定電流應(yīng)大致計(jì)算為 TMY100 20的載流量，要比2TMY100 10小。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免這種形式。（ 9） 當(dāng)主母線額定電流大于5000A 時(shí)， 使用常規(guī)的矩形母線已經(jīng)不能滿(mǎn)足要求。這時(shí)應(yīng)考慮采用異型如U 型 O 型母線，其一，降低母線成本；其二，保證母線可靠的力效應(yīng)。同時(shí)要考慮與選用母線相匹配的一次元件如母線護(hù)套、穿墻套管的選擇和考慮與下引母線的連接。（ 10）額定電流在1500A 及以上的母線通過(guò)套管或母線護(hù)套等穿越金屬隔板時(shí)，周?chē)粦?yīng)形成閉合磁路。這是由于電流可以在導(dǎo)磁材料產(chǎn)生渦流和磁滯損耗而產(chǎn)生熱量。一般情況下，應(yīng)在所穿越的金屬隔板上開(kāi)切斷磁路的防渦流缺口；當(dāng)額定電

18、流大于1500A 時(shí)應(yīng)考慮采用不導(dǎo)磁材料如無(wú)磁不銹鋼板或者硬鋁板。由于硬鋁板的機(jī)械強(qiáng)度差，多數(shù)情況建議采用無(wú)磁不銹鋼板。6 母線的絕緣在開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全絕緣、全工況，減少外部短路事故和防止觸電以及防止由于凝露污穢引起的爬電等事故一般在母線外部采用絕緣材料將母線裸露部分包縛。其方法主要有套裝絕緣熱收縮管(或空氣收縮管)和母線硫化，低壓母線主要以套裝絕緣PVC 管為主。母線絕緣材料是一種一旦遭到破壞便不可恢復(fù)的絕緣介質(zhì)，即使偶然發(fā)生的過(guò)電壓事件也有可能造成永久損壞。母線絕緣材料在長(zhǎng)期的使用中，會(huì)遇到各種各樣情況，如放電事故等，而絕緣材料本身由于長(zhǎng)期積累的各種因素，如熱應(yīng)力、溫度

19、，機(jī)械沖擊等應(yīng)力，又會(huì)加速它的老化過(guò)程。對(duì)于絕緣材料來(lái)講，由于品種的多樣性，其衡量絕緣材料的特性指標(biāo)雖多，但不統(tǒng)一。 這就為絕緣材料的選擇和使用帶來(lái)一定難度，這也就是目前從國(guó)際上對(duì)絕緣材料的其它特性，如熱應(yīng)力、機(jī)械特性、局部放電等指標(biāo)暫不予以考慮的原因。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能單純以母線絕緣來(lái)保證出廠工頻耐壓試驗(yàn)。因?yàn)槟壳斑€沒(méi)有可靠的絕緣材料通過(guò)抗老化試驗(yàn)，運(yùn)行狀態(tài)并不是想象中的平穩(wěn)狀態(tài)，絕緣材料老化和失效將使設(shè)備處于絕緣不良的危險(xiǎn)狀態(tài)。根據(jù)蒙托辛格氏(Montsinger )法則 T=Ae-mt ，式中：T-絕緣材料壽命(周)A、m-由絕緣材料決定的系數(shù)，對(duì)A級(jí)絕緣材料，A=372 X104 , m

20、=0.368;t- 工作溫度(C° )絕緣材料的理論壽命將隨溫升每變化力t=10C° ,其壽命減到原來(lái)的一半。7 母線的支撐與固定(1) 母線的支撐要充分考慮其抗彎強(qiáng)度是否滿(mǎn)足所配置的系統(tǒng)的力效應(yīng)要求。(2) 母線的固定一般采用金具固定，不直接在母線上打孔采用螺栓固定。(3) 固定母線用的絕緣子，在承受較大的電動(dòng)力時(shí)(如系統(tǒng)額定峰值耐受電流40kA 以上時(shí))要校驗(yàn)絕緣子的抗彎強(qiáng)度是否滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。絕緣子的力效應(yīng)校驗(yàn)可按照下式：Fjs < 0.6FphFjs=1.76KLich2 M0-2/a式中： Fjs 作用于絕緣子上的應(yīng)力，kg ；Fph 絕緣子的抗彎強(qiáng)度，可查相