導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力、導(dǎo)體的選擇

1、第三章 導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力、導(dǎo)體的選擇,電氣設(shè)備有電流通過(guò)時(shí)將產(chǎn)生損耗。,3-1 概述,發(fā)熱對(duì)電氣設(shè)備的影響 (1)使絕緣材料的絕緣性能降低; (2)使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降; (3)使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻增加。,導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)，最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對(duì)硬鋁及鋁錳合金取200 ℃ ，硬銅取300 ℃ 。,載流導(dǎo)體的電阻損耗； 載流導(dǎo)體周圍金屬構(gòu)件處于交變磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗； 絕緣材料內(nèi)部

2、的介質(zhì)損耗。,損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(shè)備的溫度升高。 長(zhǎng)期發(fā)熱:由正常工作電流產(chǎn)生的； 短時(shí)發(fā)熱:由故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。,最高允許溫度 導(dǎo)體正常最高允許溫度一般不超過(guò)+70℃; 在計(jì)及太陽(yáng)輻射影響時(shí),鋼芯鋁絞線及管形導(dǎo)體,按不超過(guò)+80 ℃考慮; 當(dāng)導(dǎo)體接觸面處有鍍(搪)錫的可靠覆蓋層時(shí),允許提高到+85 ℃ ,當(dāng)有銀的覆蓋層時(shí)，可提高到95 ℃ 。,3-2 導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱和短時(shí)發(fā)熱,?導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR,導(dǎo)體的交

3、流電阻Rac,?導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量Qt,?導(dǎo)體對(duì)流散熱量Ql,一、導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱與計(jì)算,1、通過(guò)電流后導(dǎo)體的穩(wěn)定溫升和穩(wěn)定溫度,(1)自然對(duì)流散熱 屋內(nèi)自然通風(fēng)或屋外風(fēng)速小于0.2m/s,單位長(zhǎng)度導(dǎo)體散熱面積與導(dǎo)體尺寸、布置方式等有關(guān)。,單條導(dǎo)體對(duì)流散熱面積,三條導(dǎo)體對(duì)流散熱面積,二條導(dǎo)體對(duì)流散熱面積,(2)強(qiáng)迫對(duì)流散熱,強(qiáng)迫對(duì)流散熱系數(shù),空氣導(dǎo)熱系數(shù),當(dāng)氣溫為20 ℃時(shí),空氣運(yùn)動(dòng)黏度系數(shù)，當(dāng)空氣溫度為20 ℃時(shí),如風(fēng)向與導(dǎo)體不垂

4、直,二者之間有一夾角φ ，則修正系數(shù),強(qiáng)迫對(duì)流散熱量,,,?導(dǎo)體輻射散熱量Qf,?導(dǎo)體的溫升,熱量平衡方程,2、導(dǎo)體的安全載流量,導(dǎo)體長(zhǎng)期通過(guò)電流時(shí)，穩(wěn)定溫升,為提高導(dǎo)體載流量，宜采用電阻率小的材料。 導(dǎo)體形狀，在同樣截面積條件下，圓形導(dǎo)體的表面積較小，而矩形、槽形的表面積則較大。 導(dǎo)體布置應(yīng)采取散熱效果最佳的方式，而矩形截面導(dǎo)體豎放的散熱效果比平放的要好。,裸導(dǎo)體按周圍環(huán)境溫度為+25℃，允許最高溫度為+70℃電氣設(shè)備按環(huán)境溫度

5、為+40℃，允許最高溫度為+75℃,?導(dǎo)體穩(wěn)定溫度計(jì)算,?周圍環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)條件不同時(shí)，導(dǎo)體載流量的修正,[例] 屋內(nèi)配電裝置中裝有100mm×8mm的矩形導(dǎo)體。導(dǎo)體正常運(yùn)行溫度為70 ℃ ，周圍空氣溫度為25 ℃ ，計(jì)算導(dǎo)體的載流量。,解 (1)求交流電阻,(2)求對(duì)流散熱量,(4)導(dǎo)體的載流量,(3)求輻射散熱量,二、導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱與計(jì)算,(一)短時(shí)發(fā)熱過(guò)程及導(dǎo)體的最高溫度,導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱特點(diǎn) (1)發(fā)熱時(shí)間短，產(chǎn)生熱

6、量來(lái)不及向周圍介質(zhì)散矢，可認(rèn)為在短路電流持續(xù)時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來(lái)升高導(dǎo)體自身的溫度，即認(rèn)為是一個(gè)絕熱過(guò)程； (2)短路時(shí)導(dǎo)體溫度變化范圍很大,它的電阻和比熱容不能再視為常數(shù)，而應(yīng)為溫度的函數(shù)。,,用曲線計(jì)算最高溫度的方法(1)由已知的導(dǎo)體初始溫度θw (取正常運(yùn)行時(shí)最高允許溫度),從相應(yīng)的曲線上查出Aw ；(2)由Aw和Qk值求出Ah ；(3)由Ah從曲線上查出θh值。,(二)短路電流熱效應(yīng)Qk的計(jì)算,因短路電流的變化規(guī)

7、律復(fù)雜，難于用簡(jiǎn)單的解析式來(lái)表示，故工程上常采用近似計(jì)算法來(lái)計(jì)算短路電流熱效應(yīng)。,1、求周期分量的熱效應(yīng),2、求非周期分量的熱效應(yīng),(三)短路時(shí)導(dǎo)體允許的最小截面 如果使導(dǎo)體短路時(shí)最高溫度θk，剛好等于材料短路時(shí)最高允許溫度，且已知短路前導(dǎo)體工作溫度為θw ，從曲線中可查得相應(yīng)的Ak和Aw。,考慮到集膚效應(yīng)的影響,[例3-1] 發(fā)電機(jī)出口引出母線采用100mm×8mm、Kf＝1.05的矩形截面硬鋁母線，運(yùn)行在額定工況

8、時(shí)母線的溫度為70ºC。流過(guò)母線的短路電流為I"＝28kA，I0.6＝24kA ，I1.2＝22kA。繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為tp＝1s，斷路器全分閘時(shí)間為tb＝0.2s。計(jì)算母線短路時(shí)最高溫度及其熱穩(wěn)定性。解:(1)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算,(2)計(jì)算最高溫度θw= 70 ℃ 查得Aw=0.55×1016J/(Ω·m4),由Ak從曲線上查出θk=90ºC，不超過(guò)200ºC 滿足要求

9、。 滿足熱穩(wěn)定的最小截面計(jì)算：,解:(1)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算,,,0.55,70,0.665,90,,,3-3 導(dǎo)體的電動(dòng)力計(jì)算,畢奧沙瓦定律法,一、兩平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力,考慮導(dǎo)體截面尺寸和形狀影響時(shí),二、三相母線在短路時(shí)的電動(dòng)力,1、電動(dòng)力的計(jì)算,(1)作用在中間相(B相)的電動(dòng)力,(2)作用在外邊相(A相或C相)的電動(dòng)力,2、電動(dòng)力的最大值,FA最大值出現(xiàn)在固定分量和非周期分量之和為最大瞬間 即75°

10、或225 ° 等。FB最大值出現(xiàn)在非周期分量最大的瞬間， 即75 °165 °225 ° 等。,二、三相導(dǎo)體短路時(shí)的電動(dòng)力,1、電動(dòng)力的計(jì)算,三、三相導(dǎo)體的共振應(yīng)力,導(dǎo)體具有質(zhì)量和彈性，組成一彈性系統(tǒng)。當(dāng)受到一次外力作用時(shí)，就按一定頻率在其平衡位置上下運(yùn)動(dòng)，形成固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為固有頻率。若導(dǎo)體受到電動(dòng)力的持續(xù)作用而發(fā)生振動(dòng)，便形成強(qiáng)迫振動(dòng)。 發(fā)電機(jī)、主變壓器以及配電裝置中的導(dǎo)

11、體均屬重要回路，這些回路需要考慮共振的影響。,導(dǎo)體發(fā)生振動(dòng)時(shí),在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力。對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)力的考慮,一般采用修正靜態(tài)計(jì)算法。以求得實(shí)際動(dòng)態(tài)過(guò)程中動(dòng)態(tài)應(yīng)力的最大值。,為避免導(dǎo)體產(chǎn)生危險(xiǎn)共振,對(duì)于重要的導(dǎo)體，應(yīng)使其固有頻率在下述范圍以外： 單條導(dǎo)體及一組中的各條導(dǎo)體35~135Hz；多條導(dǎo)體及引下線的單條導(dǎo)體35~155Hz； 槽形管形導(dǎo)體30~160Hz。,[例3-2]某發(fā)電廠裝有10kV單條矩形導(dǎo)體，60mm×6mm

12、，支柱絕緣子的距離L=1.2m，相間距離a=0.35m，三相短路沖擊電流ish=45kA。導(dǎo)體彈性模量E=7×1010Pa，單位長(zhǎng)度質(zhì)量m=0.972kg/m，求導(dǎo)體固有頻率及最大電動(dòng)力。,解：,計(jì)算結(jié)果f1在35~135Hz之間，應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)，對(duì)應(yīng)96.15Hz，系數(shù)為1.35。,為了避免產(chǎn)生共振，應(yīng)如何考慮？,3-4 大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力,減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱措施 ?加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，使磁場(chǎng)強(qiáng)度

13、減弱； ?斷開(kāi)鋼構(gòu)回路,并加上絕緣墊,消除環(huán)流； ?采用電磁屏蔽； 在磁場(chǎng)強(qiáng)度最大的部位套上短路環(huán)，利用短路環(huán)中感應(yīng)電流的去磁作用以降低導(dǎo)體的磁場(chǎng)； 在導(dǎo)體與鋼構(gòu)間安置屏蔽柵，柵中電流可使磁場(chǎng)削弱。 ?采用分相封閉母線。每相母線分別用鋁質(zhì)外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽作用。,規(guī)定鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫度 ?人可觸及的鋼構(gòu)為 70 ℃ ； ?人不可觸及的鋼構(gòu)為 100 ℃ ； ?混凝土中的鋼筋為 80 ℃ 。,1-

14、發(fā)電機(jī)，2-發(fā)電機(jī)出線箱，3-發(fā)電機(jī)出線套管處的強(qiáng)制風(fēng)冷裝置，4-分相封閉母線主回路，5-分相封閉母線上的強(qiáng)制風(fēng)冷裝置；6-電壓互感器柜分支回路；7-電壓互感器柜：8-與斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)或隔離開(kāi)關(guān)相連的伸縮裝置， 9-穿墻段，10-外殼伸縮接頭，11-支持絕緣子觀察(檢修)窗：12-封閉母線支撐裝置； 13-廠用變壓器分支回路14-廠用變壓器，15-防火墻，16-主變壓器連接裝置，17-主變壓器,分相封閉母線優(yōu)點(diǎn) ①運(yùn)行可靠性高。

15、母線置于殼中，能防止相間短路，且外殼多點(diǎn)接地，可保障人身安全； ②短路時(shí)母線相間的電動(dòng)力大大降低。由于外殼渦流和環(huán)流的屏蔽作用，使殼內(nèi)磁場(chǎng)減弱，對(duì)減小短路電動(dòng)力有明顯的效果； ③殼外磁場(chǎng)因外殼電流的屏蔽作用而減弱，可較好改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱； ④安裝和維護(hù)工作量均小。 分相封閉母線缺點(diǎn) ①母線的自然散熱條件變差； ②外殼會(huì)產(chǎn)生電能損耗； ③有色金屬消耗較多，投資較大。,隨著發(fā)電機(jī)組容量的加大，導(dǎo)體電流也相應(yīng)增大，給發(fā)電機(jī)

16、出口母線運(yùn)行的可靠性提出新的問(wèn)題。 如果采用敞露式布置，絕緣子易積灰塵，造成短路故障。 發(fā)電機(jī)出口短路電流大，給設(shè)備選型帶來(lái)困難。 由于正常工作電流大，導(dǎo)體周圍出現(xiàn)強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，使其附近鋼構(gòu)中產(chǎn)生很大的磁滯和渦流損耗，鋼構(gòu)因此而發(fā)熱。 鋼構(gòu)溫度升高后，可能使材料產(chǎn)生熱應(yīng)力而引起變形，或使接觸連接損壞?；炷林械匿摻钍軣崤蛎?，可能使混凝土發(fā)生裂縫。,3-6 母線、絕緣子和絕緣套管的選擇 一

17、、母線的選擇,為了匯集、分配和傳輸電能，常常需要設(shè)置母線。發(fā)電廠的母線分為發(fā)電機(jī)出口母線、發(fā)電機(jī)電壓(匯流)母線和升高電壓(匯流)母線。,母線的選擇內(nèi)容包括： ①母線的材料、截面形狀、布置方式； ②母線的截面； ③校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定； ④對(duì)重要的和大電流的母線，校驗(yàn)其共振頻率； ⑤對(duì)110kV及以上的母線，還應(yīng)進(jìn)行電暈校驗(yàn)。,(一)母線的材料、截面形狀和布置方式 1、母線的材料,常用的母線

18、材料有銅、鋁和鋁合金三種。一般采用鋁或鋁合金作為母線材料。,2、母線的結(jié)構(gòu),?矩形母線：散熱條件好，安裝連接方便。但集膚效應(yīng)系數(shù)較大，為了不浪費(fèi)母線材料，單條矩形母線的最大截面一般不超過(guò)1250mm2，當(dāng)工作電流不超過(guò)2000A時(shí)，可采用每相單條矩形母線。當(dāng)工作電流在2000~4000A時(shí)，每相可采用2~4條矩形母線并列使用。但每相的條數(shù)一般不超過(guò)3條。這是因?yàn)槭茑徑?yīng)影響，每相母線的總載流量并非隨著條數(shù)的增多成比例增加。 ?

19、槽形母線：截流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，一般適用于母線工作電流為4000~8000A的回路中。 ?管形母線：集膚效應(yīng)系數(shù)最小，機(jī)械強(qiáng)度高，還可以采用管內(nèi)通水或通風(fēng)的冷卻措施，當(dāng)母線工作電流超過(guò)8000A時(shí)，常采用管形母線。(大于等于200MW機(jī)組) 35~500kV 母線可采用軟導(dǎo)線或采用管形硬母線。,3、母線的布置形式,4、電暈問(wèn)題,電暈是一種強(qiáng)電場(chǎng)下的放電現(xiàn)象。當(dāng)導(dǎo)體周圍電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)了空氣的耐壓強(qiáng)度(2.1

20、kV/cm)時(shí)，導(dǎo)體周圍的空氣便被電離，發(fā)出咝咝的撕裂聲和藍(lán)紫色光。 電暈放電引起電能損耗、金屬腐蝕等不良影響。 試驗(yàn)和分析表明，電壓越高，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，母線越容易發(fā)生電暈。此外，母線表面帶有棱角或不光滑，曲率半徑太小，都易出現(xiàn)高電場(chǎng)集中，也容易發(fā)生電暈。 為避免或減少電暈現(xiàn)象，升高電壓母線一般不采用有棱角的截面形狀，而采用表面比較光滑的圓形截面形狀，如鋼芯鋁絞線、圓管形鋁合金硬母線等，且直徑不可太小。,(二)母

21、線截面積選擇,1、按最大長(zhǎng)期工作電流選擇,發(fā)電機(jī)、變壓器回路的Igmax=1.05IN。這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)允許在低于額定電壓5%而額定容量不變的情況下工作； 母線分段電抗器回路應(yīng)考慮一段母線上最大一臺(tái)機(jī)組退出運(yùn)行時(shí)，由另一段母線供給的電流，通常取母線上最大一臺(tái)機(jī)組額定電流的50%~80%； 線路最大工作電流考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷電流。,2、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇,當(dāng)導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，要產(chǎn)生電能損耗。 一年中導(dǎo)

22、體所損耗的能量，與導(dǎo)體通過(guò)的電流大小和年利用小時(shí)數(shù)有關(guān)，還與導(dǎo)體的截面有關(guān)。 從降低損耗考慮，導(dǎo)體截面越大越好；但從降低投資、維修費(fèi)用、利息支付及有色金屬消耗量等方面考慮，導(dǎo)體截面越小越好。 年計(jì)算費(fèi)用最小所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體截面是最經(jīng)濟(jì)的，稱之為經(jīng)濟(jì)截面。導(dǎo)體單位經(jīng)濟(jì)截面上通過(guò)的電流稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，用J表示。,按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的母線截面，通常會(huì)大于按最大長(zhǎng)期工作電流選擇的截面，但仍需要滿足,(三)母線的熱穩(wěn)定校驗(yàn),(四)硬

23、母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)(軟母線不需校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定),發(fā)電廠各種截面形狀的硬母線均被安裝在支柱絕緣子上，當(dāng)母線通過(guò)沖擊短路電流時(shí)，作用在母線上的電動(dòng)力可能使其彎曲，嚴(yán)重時(shí)可能使母線變形、乃至損壞。為保證母線在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定性，必須對(duì)母線進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。要求母線所受的應(yīng)力小于母線的允許應(yīng)力。,1、單條矩形母線的應(yīng)力計(jì)算,若計(jì)算應(yīng)力不滿足要求，常用的辦法是減小絕緣子的跨距。 可根據(jù)母線材料允許應(yīng)力反求滿足動(dòng)穩(wěn)定要求的最大允許跨距。,為了避免水平放

24、置的矩形母線因本身重量而過(guò)分彎曲，要求所選用的絕緣子跨距不得超過(guò)1.5~2.0m。一般情況下，絕緣子跨距等于配電裝置間隔的寬度，以便于安裝絕緣子。,2、多條矩形母線的應(yīng)力計(jì)算,式中相間應(yīng)力計(jì)算與單條相同，僅W應(yīng)改用多條矩形母線組合的截面系數(shù)。,當(dāng)每相由多條矩形母線組成時(shí)，作用在母線上總的最大計(jì)算應(yīng)力由相間應(yīng)力和同相條間應(yīng)力組成。,?每相有兩條矩形母線時(shí),條間應(yīng)力,?每相有三條矩形母線時(shí),由于同相條間距很小(一般等于母線厚度b)，因此條間

25、應(yīng)力很大。為了減少條間應(yīng)力，通常在條間設(shè)有襯墊，為防止同相母線在條間力作用下發(fā)生彎曲而相碰，母線襯墊間的距離還必須小于臨界距離。,λ為與母線材料及條數(shù)有關(guān)的系數(shù)：雙條銅母線為1144，三條銅母線為1355；雙條鋁母線為1003，三條鋁母線為1197。,襯墊數(shù)不宜太多，以免母線散熱條件變壞，安裝工作復(fù)雜。根據(jù)設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，襯墊間距一般取30~50cm為宜,3、槽形母線的應(yīng)力計(jì)算,雙槽對(duì)X-X軸彎曲W=2WX； 雙槽對(duì)Y-Y軸彎

26、曲W=2WY；,槽形母線應(yīng)力計(jì)算與矩形母線相同，由相間應(yīng)力和槽間應(yīng)力組成。相間應(yīng)力計(jì)算同矩形母線，但截面系數(shù)W與矩形母線不同。,如用焊片將雙槽焊成一體，則雙槽對(duì)Y0-Y0軸彎曲，W=WY0。 槽形母線的WX、WY及WY0可從本書(shū)附表及有關(guān)手冊(cè)中查得。,4、母線的共振校驗(yàn),對(duì)重要回路和電流很大的母線，如發(fā)電機(jī)、主變壓器電路的母線，匯流母線等，應(yīng)進(jìn)行共振校驗(yàn)。 為避免母線系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械共振,要求母線系統(tǒng)的固有頻率避開(kāi)其共振頻率

27、.,計(jì)算槽間應(yīng)力時(shí)，認(rèn)為電流在兩槽間平均分配,一般兩半槽寬加上縫隙寬等于槽高,K1-2=1，b=h/2。,二、絕緣子和穿墻套管選擇,支柱絕緣子應(yīng)按安裝地點(diǎn)和額定電壓選擇，并進(jìn)行短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)； 穿墻套管應(yīng)按安裝地點(diǎn)、額定電壓和額定電流選擇，并按短路條件進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。,(一)按安裝地點(diǎn)選擇支柱絕緣子和穿墻套管,一般用于屋內(nèi)配電裝置的選用戶內(nèi)式，用于屋外配電裝置的選用戶外式。當(dāng)戶外污穢嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)選用防污式。,(二)按電壓條件選

28、擇支柱絕緣子和穿墻套管,(三)按電流條件選擇穿墻套管,按照當(dāng)?shù)販囟葪l件修正額定電流。 穿墻套管的額定電流按最高允許溫度為85℃，周圍環(huán)境的計(jì)算溫度為40 ℃給定的。當(dāng)實(shí)際安裝地點(diǎn)的周圍環(huán)境溫度在40~60℃時(shí)，應(yīng)將套管的額定電流乘以溫度修正系數(shù)。,(五) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn),(四) 熱穩(wěn)定校驗(yàn),穿墻套管的熱穩(wěn)定參數(shù)一般以ts允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流It給出，其熱穩(wěn)定條件：,三相母線是通過(guò)支柱絕緣子或穿墻套管支持和固定的，短路時(shí)作用在母線上的

29、相間電動(dòng)力會(huì)傳到支柱絕緣子上，為保證它們?cè)谶@種情況下不受損壞，應(yīng)滿足下列條件,同平面布置的三相平行母線，三相短路時(shí)中間相受力最大。,絕緣子抗彎破壞負(fù)荷，是指作用在絕緣子帽上的，而三相短路時(shí)的電動(dòng)力F是作用在母線中心的，則作用在絕緣子帽上的電動(dòng)力,b-母線支持器厚度矩形母線豎放b=18mm；矩形母線平放及槽形母線b=12mm；,[例3-3]選擇發(fā)電機(jī)出口母線及其支柱絕緣子。已知發(fā)電機(jī)UN=10.5kV,IN=1500A,最大負(fù)荷Tma

30、x=3200h。發(fā)電機(jī)引出線三相短路電流數(shù)據(jù)為I??=28kA,I0.15＝22kA,I0.3=20kA。繼保動(dòng)作時(shí)間tp=0.1s，斷路器全分閘時(shí)間tb=0.2s。三相母線水平布置，絕緣子跨距L=1.2m，相間距a=0.7m，周圍環(huán)境溫度為28℃。導(dǎo)體彈性模量E=7×1010Pa，Nf=3.56。,查手冊(cè)選用截面為2× (80×8)=1280mm2的矩形母線。 按導(dǎo)體平放，其Ial=1858A (

31、25 ℃)，Kf=1.27，W=bh2/3,解:1、發(fā)電機(jī)出口母線選擇 (1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面。根據(jù)Tmax=3200h查得J=1.06(A/mm2)，求得母線經(jīng)濟(jì)截面：,滿足母線正常發(fā)熱要求。,(2)校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定,短路前母線工作溫度,查表3-2得C＝92，滿足熱穩(wěn)定要求的母線最小截面,所選截面S=2×80×8=1280mm>214.8mm2，滿足要求。,可不考慮母線共振問(wèn)題。,(3)校驗(yàn)?zāi)?/p>

32、線動(dòng)穩(wěn)定,查圖3-4得導(dǎo)體形狀系數(shù)K12=0.4單位長(zhǎng)度條間的電動(dòng)力,,0.3m,2、母線支柱絕緣子選擇 根據(jù)額定電壓(10.5kV)和屋內(nèi)裝設(shè)的要求，選用ZB-10Y型支柱絕緣子，其抗彎破壞負(fù)荷Fp=3677N。 作用在絕緣子上的電動(dòng)力,因母線為兩片平放，此時(shí)F′=F，,滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。,[補(bǔ)充] 選擇發(fā)電機(jī)出口母線。已知UN=10.5kV,IN=1718A，最大負(fù)荷Tmax=3200h。發(fā)電機(jī)三相短路I??=16k

33、A，I2＝14kA，I4=18kA。后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tp=4s，斷路器全分閘時(shí)間tb=0.2s。三相母線水平布置，相間距a=0.4m，環(huán)境溫度為35℃。導(dǎo)體彈性模量E=7×1010Pa，Nf=3.56。 解 (1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面 根據(jù)Tmax=3200h查得J=1.06(A/mm2)，則經(jīng)濟(jì)截面：,查手冊(cè)選截面為2× (100×8)=1600mm2的矩形母線。 導(dǎo)體平放，

34、其Ial=2259A (25 ℃)，Kf=1.3，W=bh2/3,滿足母線正常發(fā)熱要求。,(2)校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定,查表3-2得C＝89.5,所選截面S=2×100×8=1600mm>384.6mm2，滿足要求。,查圖3-4得導(dǎo)體形狀系數(shù)K12=0.34,(3)校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定。,設(shè)條間襯墊間跨距為0.5m，條間應(yīng)力為,單位長(zhǎng)度相間電動(dòng)力為,選取的絕緣子跨距,如設(shè)條間襯墊間跨距為0.4m，則取,3-7 電力電纜選擇

35、,電力電纜的選擇內(nèi)容包括： ①電纜的額定電壓； ②電纜的芯線材料及型號(hào)； ③電纜的截面和根數(shù)； ④校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定； ⑤校驗(yàn)電纜正常運(yùn)行時(shí)的電壓損失。 電纜的動(dòng)穩(wěn)定不必校驗(yàn)。,一、電纜額定電壓選擇,電纜額定電壓必須大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓。,二、電纜芯線材料及型號(hào)的選擇,電纜芯線材料有鋁芯和銅芯兩種，為了節(jié)約投資，一般選用鋁材料。但當(dāng)電纜被用于移動(dòng)、劇烈振動(dòng)、高溫、腐蝕性等場(chǎng)所以及勵(lì)磁

36、回路和發(fā)電廠廠用電回路時(shí)，可選用銅芯材料。電纜的型號(hào)繁多，應(yīng)根據(jù)電纜的用途、使用場(chǎng)所和敷設(shè)方式等具體情況進(jìn)行選擇。,選用電力電纜的一般情況是： 三相低壓動(dòng)力電纜一般選用三芯或四芯(四線制時(shí))聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜； 廠用高壓電纜選用紙絕緣鉛包電纜，腐蝕性場(chǎng)所或技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可選用交聯(lián)聚乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套電纜； 110kV及以上高壓電纜選用單相充油電纜； 直埋地下的電纜選用鋼帶鎧裝防腐電纜；

37、 高溫場(chǎng)所選用耐熱型電纜； 潮濕或腐蝕場(chǎng)所選用塑料護(hù)套電纜； 敷設(shè)高差大的場(chǎng)所選用塑料電纜或不滴流電纜； 重要直流回路或保安電源回路的電纜選用阻燃型電纜。,三、電纜截面選擇,電纜的長(zhǎng)期允許工作溫度有50℃、60℃、65℃、80℃等。額定溫度在空氣中為25℃，在地下及水中為15℃。 K1、K2、K3、K4可直接從有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。,電纜截面一般按最大長(zhǎng)期工作電流選擇。對(duì)于發(fā)電機(jī)、變壓器等重要負(fù)荷回路電纜，當(dāng)最

38、大負(fù)荷利用小數(shù)大于5000h，且長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，并按最大長(zhǎng)期工作電流校驗(yàn)。,當(dāng)敷設(shè)方式和使用場(chǎng)所的實(shí)際環(huán)境溫度不同于給定值時(shí)，電纜的允許電流應(yīng)按下式予以修正。,K值可根據(jù)具體敷設(shè)條件求出： 空氣中單根敷設(shè) 空氣中多根敷設(shè) 空氣中穿管敷設(shè) 土壤中單根敷設(shè) 土壤中多根敷設(shè),四、電纜允許電壓損失校驗(yàn) 對(duì)于供電容量較大、距離較遠(yuǎn)的電纜線路，應(yīng)校驗(yàn)正常工作時(shí)的電壓損失。

39、 供電線路正常工作時(shí)的電壓損失百分?jǐn)?shù) 五、電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電纜熱穩(wěn)定的校驗(yàn)方法與裸導(dǎo)體相同。區(qū)別在于電纜芯線系多股絞線結(jié)構(gòu)，當(dāng)電纜截面在400mm2以下時(shí)，集膚效應(yīng)系數(shù)取1，則滿足熱穩(wěn)定的電纜最小截面 其中熱穩(wěn)定系數(shù)C可查表3-6。,[例3-4]選擇向變電站供電的10kV電纜。正常運(yùn)行時(shí)QF斷開(kāi),S1＝S2=2500kVA，功率因數(shù)0.8。當(dāng)一回電纜線路故障被切除時(shí),QF自動(dòng)投入,由未故障電纜承擔(dān)變電

40、所全部負(fù)荷。Tmax=5200h。線路末端短路時(shí)Qk＝215kA2s。線路長(zhǎng)L=2.5km，采用直埋敷設(shè)方式，土壤溫度為20 ℃ ，熱阻系數(shù)g=80℃·cm/W。,解1、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面 由Tmax=5200h查得J＝0.76，則,選兩根10kV ZLQ2型三芯油浸紙絕緣鋁芯鉛包鋼帶鎧裝防腐電纜，每根截面95mm2，每根允許電流Ial25＝185A，正常允許最高溫度為60℃,r=034Ω/km ,x=0.

41、076Ω/km 。 兩回線路四根電纜采用并列直埋的敷沒(méi)方式，相鄰電纜間距取100mm，查得電纜的修正系數(shù)K4=0.8； K3=1； 四根電纜并列直埋的允許載流量為 考慮一回線路故障被切除時(shí)負(fù)荷的轉(zhuǎn)移，完好線路承擔(dān)的最大負(fù)荷電流加倍.,2、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)查表3-6取C=88，這是對(duì)應(yīng)短路前導(dǎo)體工作溫度為60℃時(shí)的值. 滿足熱穩(wěn)定的電纜最小截面為