《母线和电缆的选择》PPT课件.ppt

6.3 母线和电缆的选择母线和电缆的选择 6.3.1 6.3.1 母线的选择母线的选择 配配电电装置中的母装置中的母线线，应应根据具体使用情况按下根据具体使用情况按下列条件列条件选择选择和校和校验验：母母线线材料、截面形状和布置方式；材料、截面形状和布置方式；母母线线截面尺寸；截面尺寸；电晕电晕；热稳热稳定；定；动稳动稳定；定；共振共振频频率。率。一、母线材料、截面形状和布置方式选择一、母线材料、截面形状和布置方式选择 l母母线线一般采用一般采用导电导电率高的率高的铝铝、铜铜型材制成。型材制成。l常用的硬母常用的硬母线线截面形状截面形状为为矩形、槽形和管形。矩形、槽形和管形。l母母线线的的散散热热条条件件和和机机械械强强度度与与母母线线的的布布置置方方式式有有关。关。二、母线截面尺寸选择二、母线截面尺寸选择 l(1)为了保证母线的长期安全运行，母线导体在为了保证母线的长期安全运行，母线导体在额定环境温度额定环境温度0e和导体正常发热允许最高温度和导体正常发热允许最高温度e下的允许电流下的允许电流Ie，经过修正后的数值应大于或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等于流过导体的最大持续工作电流Igmax。l为了考虑母线长期运行的经济性，除了配电装置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的汇流母线以及断续运行或长度在20米以下的米以下的母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的截母线外，一般均应按经济电流密度选择导体的截面。面。二、母线截面尺寸选择二、母线截面尺寸选择l导体的经济截面导体的经济截面Ssec计算公式：计算公式：l式中式中Igmax 正常工作时的最大持续工作电流正常工作时的最大持续工作电流(A)；j经济电流密度经济电流密度(Amm2)。三、电晕电压校验三、电晕电压校验l电晕电晕放放电电会造成会造成电晕损电晕损耗、无耗、无线电线电干干扰扰、噪音和金属腐、噪音和金属腐蚀蚀等等许许多危害。多危害。l110110220220千伏裸母千伏裸母线线晴天不晴天不发发生可生可见电晕见电晕的条件是：的条件是：电电晕临晕临界界电压电压U Uljlj应应大于最高工作大于最高工作电压电压U Ugmaxgmax，即即l U UljljU Ugmaxgmax 对对于于330330500500千伏超高千伏超高压压配配电电装置装置,电晕电晕是是选择导线选择导线的控的控制条件。要求在制条件。要求在1.11.1倍最高工作相倍最高工作相电压电压下，晴天夜晚不下，晴天夜晚不应应出出现现可可见电晕见电晕。四、四、热稳热稳定校定校验验 l裸裸导导体体热稳热稳定校定校验验公式公式为为：式中式中 S S所选导体截面（所选导体截面（mmmm2 2）；）；lS Sminmin根根据据热热稳稳定定条条件件决决定定的的导导体体最最小小允允许许截截面面（mmmm2 2）；）；lQ Qd d短路电流热效应；短路电流热效应；lk kf f集肤效应系数；集肤效应系数；lC C热稳热稳定系数，其定系数，其值值与材料及与材料及发热发热温度有关温度有关。五、五、动稳动稳定校定校验验 l安安装装在在支支持持绝绝缘缘子子上上的的硬硬母母线线，当当短短路路冲冲击击电电流流通通过过母母线线时时，电电动动力力将将使使母母线线产产生生弯弯曲曲应应力力。因因此此，母母线线应应进进行短路机械行短路机械强强度度计计算。算。l单条母线的应力计算单条母线的应力计算l在在电电动动力力的的作作用用下下，当当跨跨距距数数大大于于2 2时时，母母线线所所受受的的最最大大弯矩为弯矩为 式中式中f f单位长度母线上所受最大相间电动力单位长度母线上所受最大相间电动力(N Nm)m)；L L母母线线支持支持绝缘绝缘子之子之间间的跨距的跨距(m)m)。单条母线的应力计算单条母线的应力计算当跨距数等于当跨距数等于2 2时时，母，母线线所受最大弯矩所受最大弯矩为为母母线线最大相最大相间计间计算弯曲算弯曲应应力力 上上式式中中W W 为为母母线线对对垂垂直直于于作作用用力力方方向向轴轴的的截截面面系系数数(或或称称抗抗弯矩弯矩)。单条母线的应力计算单条母线的应力计算l当当三三相相母母线线水水平平布布置置且且相相间间距距离离为为a(m)a(m)时时，三三相相短短路路的的最最大大电电动动力力为为l母母线线最大相最大相间计间计算算应应力力jxjx jxjx=l.7310=l.7310-7-7 i iimim(3)(3)2 2 (Pa)(Pa)l式中式中i iimim(3)(3)三相短路冲三相短路冲击电击电流流值值(A)A)。单条母线的应力计算单条母线的应力计算l求求出出的的母母线线最最大大相相间间计计算算应应力力jxjx不不超超过过母母线线材材料的允许应力料的允许应力y y，即即 则则认认为为母母线线的的动动稳稳定定是是满满足足要要求求的的。母母线线材材料料的允的允许应许应力力y y见见相应相应表表格。格。绝缘子间的最大允许跨距绝缘子间的最大允许跨距L Lmaxmaxl在设计中，常根据母线材料的最大允许应力在设计中，常根据母线材料的最大允许应力y y来决定绝缘子间的最大允许跨距来决定绝缘子间的最大允许跨距L Lmaxmax绝缘子间的最大允许跨距绝缘子间的最大允许跨距L Lmaxmaxl计计算算得得到到的的L Lmaxmax可可能能较较大大，为为了了避避免免水水平平放放置置的的母母线线因因自自重重而而过过分分弯弯曲曲，所所选选择择的的跨跨距距一一般般不不超超过过1.51.52 2米。米。l为为便便于于安安装装绝绝缘缘子子支支座座及及引引下下线线，最最好好选选取取跨跨距距等等于配电装置的间隔宽度于配电装置的间隔宽度。六、母线共振的校验六、母线共振的校验l母母线线应应尽尽量量避避免免共共振振。为为了了避避开开共共振振和和校校验验机机械械强强度度，对对于于重重要要回回路路(如发电机、变压器及汇流母线等如发电机、变压器及汇流母线等)的母线应进行共振校验。的母线应进行共振校验。l 母线的一阶自振频率母线的一阶自振频率f f1 1可按下式计算可按下式计算其中其中L L母线绝缘子之间的跨距母线绝缘子之间的跨距(m)m)；E E导体材料的弹性模量导体材料的弹性模量(N Nm m2 2)；I I导体截面的惯性矩导体截面的惯性矩(m m4 4)；m m单位长度母线导体的质量单位长度母线导体的质量(kgkgm)m)；N Nf f频频率率系系数数，与与母母线线的的连连接接跨跨数数和和支支承承方方式式有有关关，可可由由相相应应表表格查得。格查得。六、母线共振的校验六、母线共振的校验l为为了了避避免免导导体体产产生生危危险险的的共共振振，对对于于重重要要回回路路的的母母线线，应使其固有振动频率在下述范围以外：应使其固有振动频率在下述范围以外：v 单条母线及母线组中各单条母线：单条母线及母线组中各单条母线：3535150150HzHzv 对于多条母线组及带引下线的单条母线：对于多条母线组及带引下线的单条母线：3535155155HzHzv 对于槽形母线和管形母线：对于槽形母线和管形母线：3030160 160 Hz Hz l当母线固有振动频率无法限制在共振频率范围之外时，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母线受力计算必须乘以振动系数，值可由相应曲线值可由相应曲线查得。查得。六、母线共振的校验六、母线共振的校验l在在考考虑虑母母线线共共振振影影响响的的母母线线绝绝缘缘子子之之间间的的最最大大允允许许跨跨距距为为l若已知母线的材料、形状、布置方式和应避开共振的固若已知母线的材料、形状、布置方式和应避开共振的固有振动频率有振动频率f0(一般一般f0=200Hz)时，可由上式算出母线不时，可由上式算出母线不发生共振所允许的最大绝缘子跨距发生共振所允许的最大绝缘子跨距，如选择的绝缘子跨，如选择的绝缘子跨距小于距小于Lmax，则则=l。6.3.2 电力电缆的选择电力电缆的选择 l一、按结构类型选择电力电缆一、按结构类型选择电力电缆l根据电力电缆的用途、敷设方法和使用场所，选择电力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。以及电缆的其它特征，最后确定电力电缆的型号。l二、按电压选择二、按电压选择l要要求求电电力力电电缆缆的的额额定定电电压压U Ue e不不小小于于安安装装地地点点的的最最大大工工作作电压电压U Ugmaxgmax，即即 U Ue eU Ugmaxgmax 6.3.2 电力电缆的选择电力电缆的选择 三、按最大持续工作电流选择电缆截面三、按最大持续工作电流选择电缆截面l要要使使电电缆缆的的正正常常发发热热温温度度不不超超过过其其长长期期允允许许发发热热温温度度e e，必须满足下列条件：必须满足下列条件：I Igmaxgmaxk kI Ie e l式中式中I Igmaxgmax 电缆电路中长期通过的最大工作电流；电缆电路中长期通过的最大工作电流；I Ie e电缆的长期允许电流；电缆的长期允许电流；k k综合修正系数，与环境温度、敷设方式及土壤综合修正系数，与环境温度、敷设方式及土壤热阻有关。热阻有关。6.3.2 电力电缆的选择电力电缆的选择四、按经济电流密度选择电缆截面四、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对于发电机、变压器回路，当其最大负荷利用小时数超过过50005000小时年，且长度超过小时年，且长度超过2020米时，应按经济电流密米时，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。度选择电缆截面，并按最大长期工作电流进行校验。按按经经济济电电流流密密度度选选出出的的电电缆缆，还还应应确确定定经经济济合合理理的的电电缆缆根根数数。一一般般情情况况下下，电电缆缆截截面面在在150150mmmm2 2以以下下时时，其其经经济济根根数数为为一一根根。当当截截面面S S大大于于150 150 mmmm2 2时时，其其经经济济根根数数可可按按S S150150决定。决定。若若电电缆缆截截面面比比一一根根150 150 mmmm2 2的的电电缆缆大大，但但又又比比两两根根150 150 mmmm2 2的电缆小时，通常宜采用两根的电缆小时，通常宜采用两根120 120 mmmm2 2的电缆。的电缆。6.3.2 电力电缆的选择电力电缆的选择l五、按短路热稳定校验电缆截面五、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：满足热稳定要求的最小电缆截面可按下式求得：式中式中Q Qd d 短路电流热效应（短路电流热效应（A A2 2ss）；）；C C 热稳热稳定系数，它与定系数，它与电缆类电缆类型、型、额额定定电压电压及短路及短路允允许许最高温度有关最高温度有关。6.3.2 电力电缆的选择电力电缆的选择l六、电压损失校验六、电压损失校验l当当电电缆缆用用于于远远距距离离输输电电时时，还还应应对对其其进进行行允允许许电电压压损损失失校验。电缆电压损失可按如下公式校验校验。电缆电压损失可按如下公式校验:l其中其中电缆导体的电阻率电缆导体的电阻率(mmmm2 2m)m)；L L电缆长度电缆长度(m)m)；U Ue e电缆额定电压电缆额定电压(V)V)；S S 电缆截面电缆截面(mmmm2 2)；I Igmaxgmax电缆电缆的最大的最大长长期工作期工作电电流流(A)A)。电力电缆的选择举例电力电缆的选择举例电力电缆的选择举例电力电缆的选择举例l解：解：(1)(1)截面选择截面选择l当当铝铝芯芯电电缆缆T Tmaxmax=4500h4500h时时，经经济济电电流流密密度度j=1.73Aj=1.73Ammmm2 2 ，则电缆经济则电缆经济截面截面为为电力电缆的选择举例电力电缆的选择举例l选选用用两两根根1010千千伏伏ZLLZLLl2l2三三芯芯油油浸浸纸纸绝绝缘缘铝铝芯芯铅铅包包防防腐腐电电缆缆，每每根根截截面面S S=95mm=95mm2 2，I Ie e=185A=185A，正正常常运运行行允允许许最最高高温温度度6060。l(2)(2)按按长长期期发发热热允允许许电电流流校校验验考考虑虑一一条条线线路路故故障障时时，另另一一条条线线路路要要供供两两台台变变压压器器满满负负荷荷运运行行，故故最最大大长长期期工工作作电电流流l I Igmaxgmax=2183=366(A)=2183=366(A)l当当实实际际土土壤壤温温度度为为+20+20时时，查查出出温温度度修修正正系系数数k k1 1=1.07=1.07。当当电电缆缆间间距距取取200200mmmm时时，由由手手册册可可查查得得两两根根并并排排电电缆缆修修正正系系数数k k2 2=O.92=O.92。当当土土壤壤热热阻阻系系数数g=80g=80时时，查查得得修修正正系系数数K K3 3=1.05=1.05，故综合修正系数为故综合修正系数为l k k=k k1 1 k k2 2 k k3 3 电力电缆的选择举例电力电缆的选择举例l两根电缆的允许载流量为两根电缆的允许载流量为l I Ie e=2=2kIkIe e=20.93185=382.4(A)=20.93185=382.4(A)I Igmaxgmax l(3)(3)热稳定校验热稳定校验l 对对于于电电缆缆线线路路中中间间有有连连接接头头者者，应应按按第第一一个个中中间接头处短路进行热稳定校验。间接头处短路进行热稳定校验。l 短路前电缆最高运行温度短路前电缆最高运行温度 电力电缆的选择举例电力电缆的选择举例lC=60.4C=60.4，满足电缆热稳定所需最小截面为满足电缆热稳定所需最小截面为l(4)(4)电压损失校验电压损失校验l结果表明，选两根结果表明，选两根ZLLZLLl2l2 295 295电力电缆能满足要求。电力电缆能满足要求。下课喽下课喽！