发电厂变电所电气设备 第6章 载流导体的发热、电动力及选择.ppt

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1、第第6章章 载流导体的发热、电动力及选择载流导体的发热、电动力及选择 6.1 6.1 载载流流导导体的体的发热发热 v导体和电器在运行中常遇到两种工作状态：导体和电器在运行中常遇到两种工作状态：(1)(1)正常工作状态正常工作状态 (2)(2)短路工作状短路工作状态态v导导体正常工作体正常工作时时将将产产生各种生各种损损耗，包括：耗，包括：电电阻阻损损耗耗；介介质损质损耗；耗；涡涡流和磁滞流和磁滞损损耗。耗。v这这些些损损耗耗变变成成热热能使能使导导体的温度升高，以致使材料的物体的温度升高，以致使材料的物理性能和化学性能理性能和化学性能变变坏。坏。6.1 6.1 载载流流导导体的体的发热发热l

2、发热对发热对导体和导体和电电器器产产生的不良影响包括：生的不良影响包括：(1)(1)机械强度下降机械强度下降 (2)(2)接触电阻增加接触电阻增加(3)(3)绝缘性能降低绝缘性能降低l导体最高允许温度导体最高允许温度 为为了了保保证证导导体体可可靠靠地地工工作作，必必须须使使其其发发热热温温度度不不得得超过一定数值，这个限值叫做最高允许温度。超过一定数值，这个限值叫做最高允许温度。导体最高允许温度的规定导体最高允许温度的规定l导体的正常最高允许温度导体的正常最高允许温度一般不超过一般不超过+70+70。在在计计及及太太阳阳辐辐射射(日日照照)的的影影响响时时，钢钢芯芯铝铝绞绞线线及及管形导体，

3、可按不超过管形导体，可按不超过+80+80来考虑。来考虑。当当导导体体接接触触面面处处有有镀镀(搪搪)锡锡的的可可靠靠覆覆盖盖层层时时，可可提高到提高到+85+85。l短时最高允许温度短时最高允许温度 对硬铝及铝锰合金可取对硬铝及铝锰合金可取220220，硬铜可取，硬铜可取320320。6.1.1 6.1.1 载流导体的长期发热载流导体的长期发热l1.1.导体中通过负荷电流及短路电流时温度的变化导体中通过负荷电流及短路电流时温度的变化正常负荷电流的发热温度的计算正常负荷电流的发热温度的计算l式中式中0 0-导体周围介质温度；导体周围介质温度；e e-导导体体的的正正常常最最高高容容许许温度；温

4、度；I IF F -导导体体中中通通过过的的长长期期最最大负荷电流；大负荷电流；I Ie e-导体容许电流，为导体容许电流，为导体额定电流导体额定电流I Ie e 的修正的修正值。值。导体额定电流导体额定电流Ie的修正的修正l当周围介质的温度当周围介质的温度0 0 不等于规定的周围介质不等于规定的周围介质极限温度极限温度0e0e时，应将导体额定电流时，应将导体额定电流I Ie e乘以修乘以修正系数正系数K Kl l。l当实际并列敷设的电缆根数不是当实际并列敷设的电缆根数不是l l时，时，I Ie e还要乘还要乘以修正系数以修正系数K K2 2。l如果还有其它因素要考虑时，还要乘以其它的如果还有

5、其它因素要考虑时，还要乘以其它的修正系数。修正系数。l修正系数修正系数k kl l 及及k k2 2见表见表6.1.16.1.1及表及表6.1.26.1.2。导体额定电流导体额定电流Ie的修正的修正l当当周周围围介介质质温温度度0 0不不等等于于规规定定的的周周围围介介质质极极限限温温度度0e0e时时，裸裸导导体体容容许许电电流流也也可可按按下式进行修正下式进行修正 载流导体的长期发热计算举例载流导体的长期发热计算举例l例例6.1.1 6.1.1 某某降降压压变变电电所所1010kVkV屋屋内内配配电电装装置置采采用用裸裸铝铝母母线线，母母线线截截面面积积为为12010(12010(mm)mm

6、)2 2，规规定定容容许许电电流流I Ie e 为为1905(1905(A)A)。配配电电装装置置室室内内空空气气温温度度为为3636。试计算母线实际容许电流。试计算母线实际容许电流。(0e0e取取25)25)l解：因铝母线的解：因铝母线的e e=70=70，规定的周围介质极规定的周围介质极限温度限温度0e0e=25=25，介质实际温度为介质实际温度为3636，规定，规定容许电流容许电流I Ie e 为为1905(1905(A)A)。利用公式利用公式(6.1.3)(6.1.3)可得：可得：载流导体的长期发热计算举例载流导体的长期发热计算举例l例例6.1.2 6.1.2 铝铝猛猛合合金金管管状状

7、裸裸母母线线，直直径径为为120120110110（mmmm）,最最高高容容许许工工作作温温度度8080时时的的额额定定载载流流量量是是2377(2377(A)A)。如如果果正正常常工工作作电电流流为为1875(1875(A),A),周周围围介介质质(空空气气)实实际际温温度度0 0为为2525。计计算算管管状状母母线的正常最高工作温度线的正常最高工作温度F F?(?(0e0e=25)=25)解：利用公式解：利用公式(6.1.1)(6.1.1)计算计算载流导体的长期发热计算举例载流导体的长期发热计算举例l例例6.1.3 6.1.3 三三根根1010kVkV纸纸绝绝缘缘三三芯芯铝铝电电缆缆，截截

8、面面各各为为150150（mmmm）2 2，并并列列敷敷设设在在地地下下，净净距距为为0 01(1(m)m)，土土 壤壤 的的 实实 际际 温温 度度 为为 3030。该该 电电 缆缆 在在e e=60=60，0e0e=25=25时时的的规规定定容容许许正正常常工工作作电电流流为为235235（A A）。试试求求每每根根电电缆缆的的实实际际容容许许电电流流，并并求求最最大大长长期期负负荷荷电电流流为为160160A A时时电电缆缆线线芯芯的的正正常常最高工作温度最高工作温度F F。解解：由由表表6.1.16.1.1查查得得k kl l=0.94=0.94；由由表表6.1.26.1.2查查得得k

9、 k2 2=0.85=0.85；每根电缆的实际容许电流：每根电缆的实际容许电流：载流导体的长期发热计算举例载流导体的长期发热计算举例6.1.2载流导体的短时发热载流导体的短时发热l载流导体的短时发热，是指短路开始至短路切除为止很载流导体的短时发热，是指短路开始至短路切除为止很短一段时间内导体发热的过程。短一段时间内导体发热的过程。l短时发热计算的目的，就是要确定导体的最高温度短时发热计算的目的，就是要确定导体的最高温度d d，以校验导体和电器的热稳定是否满足要求。以校验导体和电器的热稳定是否满足要求。l载载流流导导体短体短时发热时发热的特点是：的特点是：发热时间发热时间很短，很短，基本上是基本

10、上是一个一个绝热过绝热过程。即程。即导导体体产产生的生的热热量，全都用于使量，全都用于使导导体温体温度升高。度升高。l又因又因载载流流导导体短路前后温度体短路前后温度变变化很大，化很大，电电阻和比阻和比热热容也容也随温度而随温度而变变，故也不能作，故也不能作为为常数常数对对待。待。一、短一、短时发热过时发热过程程 在在导导体体短短时时发发热热过过程程中中热热量量平平衡衡的的关关系系是是，电电阻阻损损耗耗产产生生的的热热量量应应等等于于使使导导体体温温度度升升高高所所需需的的热热量量。用用公公式式可可表示为表示为 Q QR R=Q=Qc c (W (Wm)m)当当时时间间由由0 0到到t td

11、d(t(td d为为短短路路切切除除时时间间)，导导体体温温度度由由开开始始温温度度F F 上上升升到到最最高高温温度度d d，其其相相应应的的平平衡衡关关系系经经过过变变换换成为成为 一、短一、短时发热过时发热过程程l左边的左边的 I I2 2dtdt dtdt与短路电流产生的热量成正比，与短路电流产生的热量成正比，称为短路电流的热效应，用称为短路电流的热效应，用Q Qd d表示。右边为导体表示。右边为导体吸热后温度的变化。吸热后温度的变化。二、短路电流热效应二、短路电流热效应Qd的计算的计算 二、短路电流热效应二、短路电流热效应Qd的计算的计算l采采用用近近似似的的数数值值积积分分法法，即

12、即可可求求出出短短路路电电流流周周期期分分量量热热效应为效应为 短路短路电电流非周期分量流非周期分量热热效效应应Q QfZfZ的的计算计算非周期分量等效时间非周期分量等效时间T(s)T(s)短路点短路点 T(s)T(s)t td d0.10.1t td d0.10.1 发电机出口及母线发电机出口及母线发电机电压电抗器后发电机电压电抗器后 0.150.150.20.2 发电厂升高电压发电厂升高电压母线及出线母线及出线 0.080.080.10.1变电所各级电压变电所各级电压母线及出线母线及出线 0.050.05短路电流热效应短路电流热效应Qd的计算举例的计算举例 例例6.1.4 6.1.4 发发

13、电电机机出出口口的的短短路路电电流流I I“(0)(0)=18=18（kAkA），I I（0.50.5）=9=9（kAkA），I I（1 1）=7.8=7.8（kAkA），短短路路电电流流持持续续时时间间t td d=l=l（s s），试试求求短短路路电电流流热热效应。效应。+6.1.3 6.1.3 导体短时最高温度导体短时最高温度d d的计算的计算设：设：vA Ad d及及A AF F 仅与导体材料的参数及温度有关。可查按铜、铝、仅与导体材料的参数及温度有关。可查按铜、铝、钢三种材料的平均参数作成了钢三种材料的平均参数作成了A A=f(=f()曲线曲线。v当已知当已知导导体温度体温度时时，可

14、方便地求出，可方便地求出A A值值；反之，由；反之，由A A值值也可求出也可求出导导体温度体温度。由由A A=f(=f()曲线求曲线求导导体短体短时时最高温度最高温度d d步步骤骤 热热平衡方程可改写平衡方程可改写为为当已知当已知导导体材料和体材料和导导体正常体正常发热发热温度温度F F 时时，可按，可按A A=f(f()曲线曲线查查出相出相应应的的A AF F 值值。然后加上短路。然后加上短路电电流的流的热热效效应应 ，即可求出，即可求出A Ad d值值，最后再由，最后再由A A=f(f()曲线曲线查查出出A Ad d对应对应的的导导体短体短时时最高温度最高温度d d。铜、铝、钢三种材料的铜

15、、铝、钢三种材料的A=f()曲线曲线 载流导体热稳定校验举例载流导体热稳定校验举例 例例6.1.56.1.5 截截面面为为1501015010-6-6(m m2 2)的的1010kVkV铝铝芯芯纸纸绝绝缘缘电电缆缆，正正常常运运行行时时温温度度F F 为为5050，短短路路电电流流热热效效应应为为165.8(165.8(kAkA2 2s)s)，试试校校验验该该电电缆能否满足热稳定要求缆能否满足热稳定要求。6.1.4 6.1.4 导导体最小允体最小允许许截面截面S Sminmin的的计计算算 l最小允许截面最小允许截面S Sminmin的定义：假定短路前导体的温的定义：假定短路前导体的温度已达长

16、期运行的规定温度度已达长期运行的规定温度e e ，而切断短路时而切断短路时导体的温度恰好达到短时允许最高温度导体的温度恰好达到短时允许最高温度dede ，这时对应的导体截面即为满足热稳定条件的最小这时对应的导体截面即为满足热稳定条件的最小允许截面允许截面S Sminmin。l只只要要导导体体的的截截面面 S SS Sminmin，导导体体即即满满足足热热稳稳定定要要求。求。最小允许截面最小允许截面Smin的计算的计算l根据根据e e及及dede查出相应的查出相应的A Ae e 及及 A Adede然后利用公式然后利用公式求出求出Smin利用利用Smin进行热稳定校验举例进行热稳定校验举例l例例

17、6.1.6.1.6 6 1010kVkV铝铝芯芯纸纸绝绝缘缘电电缆缆，截截面面S S为为1501015010-6-6(m m2 2)，Q Qd d=165.8(kA=165.8(kA2 2s)s)。试试用用最最小小允允许截面法校验导体的热稳定。许截面法校验导体的热稳定。解：由表解：由表6.1.56.1.5中查得中查得C C=97x 10=97x 106 6 6.2载流导体短路的电动力效应载流导体短路的电动力效应l载流导体处在磁场中将受到电磁作用力。载流导体处在磁场中将受到电磁作用力。l在配电装置中，许多地方都存在着电磁作用力。在配电装置中，许多地方都存在着电磁作用力。l短路电流产生的电磁力称为

18、电动力效应。短路电流产生的电磁力称为电动力效应。l短短路路电电流流数数值值很很大大，产产生生的的电电动动力力也也非非常常大大，足足以使电气设备和载流导体产生变形或破坏。以使电气设备和载流导体产生变形或破坏。6.2.1 6.2.1 平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力 两根平行载流导体两根平行载流导体1 1和和2 2，分别流过电流，分别流过电流i il l和和i i2 2。若导体长度若导体长度L L远大远大于两导体轴线间距离于两导体轴线间距离a a，而轴线间距离而轴线间距离a a又比又比导体直径大得多，则导体直径大得多，则可以把导体当作无限可以把导体当作无限长来处理。长来处理。6.2.16.

19、2.1平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力l电流电流i i2 2在导体在导体1 1轴线位置产生的磁感应强度为：轴线位置产生的磁感应强度为：l其中其中aa两导体轴线间距两导体轴线间距(m)m)；l0 0真空中的磁导率（真空中的磁导率（H/mH/m）,0 0=410=410-7-7（H/mH/m）。）。6.2.16.2.1平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力l在在导导体体1 1轴线轴线上每一点上每一点B B的方向的方向处处处处与与导导体体1 1轴线轴线垂直。因垂直。因此此导导体体1 1受力的大小受力的大小为为：l其中其中L L为导体长度为导体长度(m)m)。导体导体2 2受力与导体受力与导

20、体1 1受力相等。受力相等。l力力F F的方向：的方向：电电流流i il l和和i i2 2在两平行在两平行导导体中流向相同体中流向相同时时，产产生相互吸引的力。生相互吸引的力。电电流流i il l和和i i2 2的流向相反的流向相反时时，产产生互相生互相排斥的力。排斥的力。6.2.16.2.1平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力l电动力电动力F F在导体上实际是均匀分布的。单位长度在导体上实际是均匀分布的。单位长度载流导体上的受力为：载流导体上的受力为：l受邻近效应的影响，实际电流受邻近效应的影响，实际电流i il l 和和i i2 2并非在轴并非在轴线而是向导体截面外侧排挤，电流在导体

21、截面上线而是向导体截面外侧排挤，电流在导体截面上分布不均匀。分布不均匀。所以在公式中所以在公式中应应引入一个形状系数引入一个形状系数。6.2.2 6.2.2 短路电流的电动力短路电流的电动力l1.1.两相短路时电动力的计算两相短路时电动力的计算 在三相交流电路中发生两相短路时，在三相交流电路中发生两相短路时，设设短路短路电电流周期分流周期分量不衰减，短路量不衰减，短路电电流大小可表示流大小可表示为为 其中其中I I“(2)(2)两相短路次暂态电流两相短路次暂态电流(A)A)；T Ta a 非周期分量衰减非周期分量衰减时间时间常数常数(s)s)。1.两相短路时电动力的计算两相短路时电动力的计算l

22、两相短路电流在平行导体中产生的电动力大小为两相短路电流在平行导体中产生的电动力大小为l最大电动力出现在短路开始后最大电动力出现在短路开始后0.010.01秒。这时的短路电流秒。这时的短路电流最大，等于冲击电流最大，等于冲击电流i iimim(2)(2)，所以所以2.2.三相短路时电动力的计算三相短路时电动力的计算l三相平行载流导体流过三相短路电流：三相平行载流导体流过三相短路电流：l其中其中A A刚短路时刚短路时A A相电流的初相位。相电流的初相位。lA A相相导导体体受受B B相相和和C C相相电电流流作作用用力力；B B相相导导体体受受A A相相和和C C相相电电流作用力。流作用力。2.2

23、.三相短路时电动力的计算三相短路时电动力的计算2.2.三相短路时电动力的计算三相短路时电动力的计算lA A相或相或C C相相(旁边相旁边相)所受最大电动力为所受最大电动力为lB B相相(所谓中间相所谓中间相)所受最大电动力为所受最大电动力为l三相短路时中间相三相短路时中间相(B B相相)所受电动力最大。所受电动力最大。l今后在设计水平布置的三相平行载流导体时，以今后在设计水平布置的三相平行载流导体时，以B B相所受相所受最大电动力作为验算机械强度的依据最大电动力作为验算机械强度的依据。3.3.母线共振时三相短路电动力的计算母线共振时三相短路电动力的计算l母线作为一个弹性振动系统，也具有固有振动

24、频母线作为一个弹性振动系统，也具有固有振动频率。率。l如果短路如果短路电动电动力中的工力中的工频频分量和二倍工分量和二倍工频频分量的分量的频频率与母率与母线线固有固有频频率相等或接近，母率相等或接近，母线线将将产产生共生共振振(强强迫振迫振动动)。l振振动时动时的位移在两支点中的位移在两支点中间间就是就是挠挠度，度，挠挠度越大，度越大，母母线线材料所受弯曲材料所受弯曲应应力越大，超力越大，超过过容容许许极限极限应应力力时时母母线线将将变变形形损损坏。坏。3.3.母线共振时三相短路电动力的计算母线共振时三相短路电动力的计算l在在弹弹性性限限度度范范围围内内，母母线线材材料料的的应应力力和和母母线

25、线挠挠度度y y成成正正比比，挠挠度度最最大大时时，应应力力也也最最大大。所所以以有有下列关系：下列关系：其中其中c c 母母线线在静在静态电动态电动力作用下的力作用下的应应力力(Pa)Pa)。maxmax振振动动系数系数。3.3.母线共振时三相短路电动力的计算母线共振时三相短路电动力的计算l把母线材料在共振时所受应力的额外增大部分考虑进来把母线材料在共振时所受应力的额外增大部分考虑进来时，即有：时，即有：lmaxmax振振动动系数系数。l说说明共振明共振时时的的动态应动态应力大于静力大于静态应态应力。力。l对对于于单单自由度振自由度振动动系数，系数，maxmax值值可由可由图图6.2.66.

26、2.6所示曲所示曲线查线查得。得。下课喽下课喽！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、

27、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

28、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

29、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

30、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

31、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

32、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

33、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

34、、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

35、，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

36、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

37、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

38、 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

39、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

40、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

41、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

42、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

43、)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

44、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 =1.070.921.05=0.93=1.070.921.05=0.93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l由表由表6.3.56.3.5查得查得C=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。