密集绝缘母线槽电抗计算探讨.doc

密集绝缘母线槽电抗计算探讨6母/,窟焦绝旄/寸等长征电气控制设备厂左明祺6,fJ一,概述密集绝缘母线槽(以下简称母线槽)产品自八十年代初在我厂试制成功并投入使用由于密集绝缘母线槽具有容量大,体积小,抗短路强度高,电压损失小,安装方便等优点,已为国内用户认可,因此在高层建筑,工厂车间中逐渐得到推广运用,生产母线槽的企业也越来越多,因此有必要进行些理论研究工作.母线槽的阻抗值是该产品的一个重要参数,它是计算配电系统短路电流Il和输电电压损失Au的依据之一.即一一一Z一AuRc.sXsin对于电阻R的计算,已有较成熟的方法,计算的准确度较高,本文不再赘述,而对母线槽电抗X的理论计算,还没有资料介绍,本文将对此进行探讨.二,对已使用的计算法的分析有资料套用配电工程架空母排电抗计算的公式来计算母线槽的电抗,其结果并不理想.对于使用频率为50Hz的母线槽,简化后的电抗千算公式为:X=0.川5lB+0_01884/kin其中:几何尺寸如图1h母排宽度(cn1)b一母排厚度(crI1)几何均距(m).一D】一3Dn?D?De对于密集绝缘母线槽,由于结构的特殊性,b为常数,D.一D一nc也是常数,仅h为变量,使用上述公式对250至1250A母线槽进十算时.b一0.6mh一3,4,5,6,8,10cmD.一D一nc一0.7crnDI一37丽一0.88cm6计算结果见表1表1额定电流铜排尺寸电抗XCCXI母线槽(A)(ram)(10O/m)电抗(10O/m)25063023.745400640I6.47408306X50l11231l0006X801.Z8l7.76X850125061002.721d.8在表1中列出了CCXI型母线槽的电抗值作为比较.可见上述公式计算结果:(1)计算值偏小(2)当h81m时,x0.(3)当h85mm时,出现X<0.这些结果与实际相差太大,估计这是由于上述公式的fl-xt象架空母排与母线槽不相同所致.架空母排各相之间距离大,其电抗值实际只是自感感抗值.母线槽各相母排间距小,各相之间漏磁通有关联,就不能按相对较独立的母排的自感来考虑.用上述公式计算母线槽电抗显然不适合,需要另行探讨三,母线槽漏磁场分析为了简化母线槽电抗的计算,并从母线槽的结构特点出发,本文试图按磁场能量法对其电抗的计算法进行探讨.首先对母线槽通电时漏磁场进行分析.密集绝缘母线槽母排之间的绝缘厚度为6,母排厚度为am,母排宽度为hm(近似磁场高)对于三相平衡电流通进母线槽时,一种极限情况是:B母排进,AC母捧出,这时的磁场分布如图2,其最大磁通密度为.e?=其中:.漏磁场的磁导率i母线槽中最大相的电流第2种极限情况是:C母排电流进,AB母排出,这时的磁场分布如图3,其最大磁通密度为o.一一若以B,B为恒量用磁场能量法计算其电抗进行比较.第一种极限情况磁场能量为7w=其中:V.漏磁场的体积电感为,一:一一丁一2f.(蒜=1()同理,第2种极限情况的电抗为X2=2fL=2tf?(=2Ota.)其中:f电源频率第-ff况的电抗比第一种情况的电抗值大,X=4X.选第二种情况的漏磁场分布作为讨论对象.图1四,电抗计算公式的推导由于密集绝缘母线槽的母排间绝缘层较薄,为简化计算,以绝缘母排的总厚度作为计算厚度a,以母排的宽度hm乘以磁场高度修正系数k作为磁场的计算高度h,即hkhm.这样,磁场的分布情况如图4所示,其中出进电流在母排附近产生的漏磁场磁路分别为虚线表示的.回路1,2.首先求磁场的磁通密度.对回路1,在X处的磁势等式为鲁一?N?x所以一其中;线匝数Nl对X从O到za段求B:的面积为J.B:dxJ.()xdi1(2a).一2a其中B为磁密的最大值8lA8C0l8)0譬1amQJ,la堆,.|.L图2A8CI重O00,口,lt2,1n-I吾.1f.tre=同理,对回路2,从2a到3a段求磁密平方的面积为号B.以平均值(酽)表示雠所占抛物线总面积时,其等式为(),?(3a)一B?(i2a十a)所以(B2),一B2漏磁场的总体积为V一3a?h?l3atd其中:l母线槽计算长度漏磁场总能量为w一吉Ha一壶一图3(1)(2)(3)(4)9其中:H一为磁场强度将(2)(3)式代入(4)式中,磁场总能量为w;了1(5)总电感为2WZ2BahlT.一号c,?一cs,总电抗为x一2fL=2f?(7)每相电抗为x=x=(8)对于非磁介质一410H/cm电源频率取f=50Hz取lm母线槽为单位计算长度l=lOOem母排计算厚度a=0.75era磁场计算高度h=kh这样(8)式求母线槽每相电抗公式简化为,X一=X50X4=X10-gX100X0.75kh=10(O/m)(9)其中磁场高度系数K在图5中查出.K/.08.O6o4/.O2ZO0,1IJIb1Ill(jIIII1a口.8.王-图4乎8/2,620242a:傀】意图5根据(9)式计算的密集绝缘母线槽每相电抗值与国内外同类型产品提供的电抗值比较t见表2.表2每相电抗值00-.Q/m)母线槽母排尺寸额定电瘴厚宽长征钕江上海日本日本(A)(ram)本文公式电控厂电控厂八威达共同计算值住友CCX1型CZL3型CMC一2LLS400B2554.9750250BX3O45,894540.74|7.24006d034.d84O30.7dd3.66oo64O34.4838.760065O27.662563065027.66352538.280065O27.6632.B800B5525.1723.18006BO23.13121.1733.210oO67518.5317.923.71000B8017.3717.71B.6226.21200B10013.9613.919.51250610o13.9B1d.813.7112506l1O12.732仉21600612011.7012.6815006125.2411.d14.d1600B14010.0710160061509.d115.51700615O9419.642o0061758.1l8.39.6S.37,2000B2007.1311.92500B2306.25B.4B.47300062805.189.75.543150628O5.185.5ll五,结束语1.公式(9)的计算值与国内外同类母线槽的电抗值比较接近,尤其与日本共同母线槽(Ls型)的电抗值相差不超过10,本公式可供理论计算参考.2.由公式计算值和实际值看,电抗x与母排宽度接近反比关系.3.少数电抗计算值与提供的电抗值差异较大,一方面可能是简化公式时.计算厚度a的诹值有差别,另一方面可能提供的是实测疽造成的差别.4.本计算方法的假设条件和推导,仅本人的一孔之见,可能还有其它更简便和精确的方法,本文可起抛