《母线和电缆的选择》PPT课件.ppt

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Ie 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Igmax 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Ssec计算公式 式中Igmax 正常工作时的最大持续工作电流 A j 经济电流密度 A mm2 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 110 220千伏裸母线晴天不发生可见电晕的条件是 电晕临界电压Ulj应大于最高工作电压Ugmax 即Ulj Ugmax对于330 500千伏超高压配电装置 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 mm2 Smin 根据热稳定条件决定的导体最小允许截面 mm2 Qd 短路电流热效应 kf 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 N m 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 73 10 7 iim 3 2 Pa 式中iim 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Lmax 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Lmax 绝缘子间的最大允许跨距Lmax 计算得到的Lmax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 5 2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f1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 N m2 I 导体截面的惯性矩 m4 m 单位长度母线导体的质量 kg m Nf 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 35 150Hz对于多条母线组及带引下线的单条母线 35 155Hz对于槽形母线和管形母线 30 160Hz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f0 一般f0 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Lmax 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Ue不小于安装地点的最大工作电压Ugmax 即Ue Ugmax 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 Igmax kIe式中Igmax 电缆电路中长期通过的最大工作电流 Ie 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150mm2以下时 其经济根数为一根 当截面S大于150mm2时 其经济根数可按S 150决定 若电缆截面比一根150mm2的电缆大 但又比两根150mm2的电缆小时 通常宜采用两根120mm2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Qd 短路电流热效应 A2 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 mm2 m L 电缆长度 m Ue 电缆额定电压 V S 电缆截面 mm2 Igmax 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Tmax 4500h时 经济电流密度j 1 73A mm2 则电缆经济截面为 电力电缆的选择举例 选用两根10千伏ZLLl2三芯油浸纸绝缘铝芯铅包防腐电缆 每根截面S 95mm2 Ie 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 2 183 366 A 当实际土壤温度为 20 时 查出温度修正系数k1 1 07 当电缆间距取200mm时 由手册可查得两根并排电缆修正系数k2 O 92 当土壤热阻系数g 80时 查得修正系数K3 1 05 故综合修正系数为k k1k2k3 1 07 0 92 1 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 2kIe 2 0 93 185