第23单元 母线和电缆选择

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1、第23单元第六节母线和电缆的选择一、母线的选择与校验母线一般按①母线材料、类型和布置方式；②导体截面；③热稳定；④动稳定等项进行选择和校验；⑤对于110kV以上母线要进行电晕的校验；⑥对重要回路的母线还要进行共振频率的校验。(一)母线材料、类型和布置方式（1）配电装置的母线常用导体材料有铜、铝和钢。铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性能好价格较贵。（2）常用的硬母线截面有矩形、槽形和管形。矩形母线常用于35kV及以下、电流在4000A及以下的配电装置中。槽形母线机械强度好，载流量较大，集肤效应系数也较小，一般用于4000~8000A的配电装置中。管形母线集肤效应系

2、数小，机械强度高，管内还可通风和通水冷却，因此，可用于8000A以上的大电流母线。（3）母线的散热性能和机械强度与母线的布置方式有关(二)母线截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体(20m以下)按最大长期工作电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济密度选择。1.按最大长期工作电流选择母线长期发热的允许电流Ial，应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即KIal≥Imax（7-31）式中Ial一相对于母线允许温度和标准环境条件下导体长期允许电流；K一综合修正系数，与环境温度和导体连接方式等有关。2.按经济电流密度选择按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用

3、最低，年综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等。从降低电能损耗角度看，母线截面越大越好，而从降低投资、折旧费和利息的角度，则希望截面越小越好。综合这些因素，使年综合费用最小时所对应的母线截面称为母线的经济截面，对应的电流密度称为经济电流密度。按经济电流密度选择母线截面按下式计算Sec=(7-32)式中Imax—通过导体的最大工作电流；Jec—经济电流密度在选择母线截面时，应尽量接近按式(7-32)计算所得到的截面，当无合适规格的导体时，为节约投资，允许选择小于经济截面的导体。并要求同时满足式（7-31）的要求。(三)母线热稳定校验

4、按正常电流及经济电流密度选出母线截面后，还应按热稳定校验。按热稳定要求的导体最小截面为（7-33）式中—短路电流稳态值（A）Ks—集肤效应系数，对于矩形母线截面在100mm2以下，Ks=1。tdz—热稳定计算时间；C一热稳定系数（四）母线的动稳定校验各种形状的母线通常都安装在支持绝缘子上，当冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力，因此必须校验母线的动稳定性。安装在同一平面内的三相母线，其中间相受力最大，即Fmax=1.732×10-7Kf(N)(7-34)式中Kf—母线形状系数，当母线相间距离远大于母线截面周长时，Kf=1。l—母线跨距(m)；a—母线相

5、间距(m)。母线通常每隔一定距离由绝缘瓷瓶自由支撑着。因此当母线受电动力作用时，可以将母线看成一个多跨距载荷均匀分布的梁，当跨距段在两段以上时，其最大弯曲力矩为(7-35)若只有两段跨距时，则(7-36)式中Fmax——一个跨距长度母线所受的电动力（N）。母线材料在弯曲时最大相间计算应力为(7-37)式中W一母线对垂直于作用力方向轴的截面系数，又称抗弯矩（m3），其值与母线截面形状及布置方式有关。要想保证母线不致弯曲变形而遭到破坏，必须使母线的计算应力不超过母线的允许应力，即母线的动稳定性校验条件为（7-38）式中一母线材料的允许应力，对硬铝母线民=69MPa;

6、对硬铜母线=137MPa。如果在校验时，，则必须采取措施减小母线的计算应力，具体措施有：将母线由竖放改为平放；放大母线截面，但会使投资增加；限制短路电流值能使大大减小，但须增设电抗器；增大相间距离a；减小母线跨距l的尺寸，此时可以根据母线材料最大允许应力来确定绝缘瓷瓶之间最大允许跨距，由式7-35和式7-37可得（7-39）式中F1—单位长度母线上所受的电动力（N/m）当矩形母线水平放置时，为避免导体因自重而过分弯曲，所选取的跨距一般不超过1.5~2m。考虑到绝缘子支座及引下线安装方便，常选取绝缘子跨距等于配电装置间隔的宽度。例7-4试就[例7-1]已知条件选择

7、10kV的矩形母线以及绝缘瓷瓶。已知母线以及绝缘瓷瓶拟装于JYN2-10型高压开关柜中呈垂直布置，且矩形母线平放于支持瓷瓶上，母线相间距离为a=250mm,跨距长取决于柜宽，即l=1000mm，取母线的形状系数Kf=1，年最大负荷利用小时数为6000h。环境温度为300C解：在[例7-1]中已求得通过母线的工作电流为Iw..max=433A,根据允许发热条件，按附录6选取40×5mm2的矩形铝母线，其允许电流为515A，考虑到环境温度修正系数，实际允许载流量为：Ialθ===485A>433A如果母线较长，尚应按经济电流密度选择母线截面。据表7-7查得Jec=0

8、.9A/mm2,则经济截