母线电动力及动热稳定性计算

母线电动力及动热稳定性计算目的和范围本文档为电气产品的母线电动力、动稳定、热稳定计算指导文件，作为产品结构设计安全指导文件的设计阶段指导文件，用于母线电动力、动稳定性、热稳定性计算的选型指导。参加文件1序号标准文件号标准文件名称备注1GB/T149-1990电气装置安装工程母线装置施工及验收2GB/T763-1990交流高压电器在长期工作时的发热3GB/T2706-1989交流高压电器动热稳定试验方法4GB/T3906-19913.6-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备5/钢铁企业电力设计手册（上）6/高低压电器速查速算手册7/工厂配电设计手册术语和缩略语表2序号术语/缩略语描述1动稳定是指电器通过短路电流时，其导体、绝缘和机械部分不因短路电流的电动力效应引起损坏，而能继续工作的性能。2热稳定是指电器通过短路电流时，电器的导体和绝缘部分不因短路电流的热效应使其温度超过它的短路时最高允许温度，而造成损坏。母线电动力、动稳定、热稳定计算4.1载流导体的电动力计算4.1.1同一平面内圆细导体上的电动力计算当同一平面内导体l和l分别流过I和I电流时（见图1）,导体l上的电动力计12121F-lolIK4兀12h式中F——导体l1上的电动力（N）卩0——真空磁导率’％-0.4"10-6Hm；K――回路系数，见表1。h图1圆细导体上的电动力两导体相互位置及示意图表1回路系数K表时，K-2haKh—2l时，a-'(1-m)2+(；)2-a+：m2+(a)2ll流过导体l1和12的电流（A）；按图（a）计算i''d2+dp(a+1i+Jd2+2+a2-:d2+(l-a-121(a)(b)按图(b)计算卩kAD+BC)-(AC+BD)]hd1ak(a)(b)按图（a）计算K二lnha+1+C+12」、2/、a+1+Ca+1~J2+(b+1J2221a■'a2+(b+1-4ia+、；a2+b2■当导体li和12分别流过I和12电流时，沿li导体任意单位长度上各点的电动力计f=hIIK4ni2d式中/——l］导体任意单位长度上的电动力（N/m）；K——与同一平面内两导体的长度和相互位置有关的系数，见表2f表2Kf系数表两导体相互位置及示意图Kh平行K=h+口/rr12T.垂K=L直/r1—1nn任a<_，a<_时意夹1卜厂“”hl-h角K=一+-2/rr124.1.2两平行矩形截面导体上的电动力计算两矩形导体（母线）在b<>h的情况下，其单位长度上的电动力F的计算见表3。当矩形导体的b与a和h的尺寸相比不可忽略时，可按下式计算F=2x10-7IILK12ax式中F-两导体相互作用的电动力，N；L-母线支承点间的距离，m；a-导体间距，m；I、I-流过两个矩形母线的电流，A；12K-导体截面形状系数；x表3两矩形导体单位长度上的电动力两导体相互位置及示意图F(N/m)平行竖放1/11—////.■-.jT_/"v"厂卩丫丫a-hh、匚h2)F一L112arctg一In1+2兀12h2aa(a2丿平行横放V777V亠L亠1/1/.F/11丨—]亠F-比「(a+2b)ln(a+2b)-2(a+b)ln(a+b)+aIna2兀b21-」4.1.3三相母线短路时的电动力计算三相母线布置在同一平面中，是实际中经常采用的一种布置型式。母线分别通过三相正弦交流电流1、I和1，在同一时刻，各相电流是不相同的。发生对称三相短路时，作用abc于每相母线上的电动力大小是由该相母线的电流与其它两相电流的相互作用力所决定的。在校验母线动稳定时，用可能出现的最大电动力作为校验的依据。经过证明，b相所受的电动力最大，比a、c相大7%,由于电动力的最大瞬时值与短路冲击电流有关，故最大电动力用冲击电流表示，则b相所受到的电动力为：F二1.73x107LI2zdach式中F-三相短路时的最大电动力，N；zdL-母线支撑点间的距离，m；a-母线相间距离，m；1-三相短路冲击电流（一般高压回路内短路时，1=2.55；直接由大容量chch发电机供电的母线短路时，1=2.71"）ch在同一地点两相短路时最大电动力比三相短路小，所以，校验电器设备时，采用三相短路来校验其动稳定。4.2母线动稳定计算母线最大允许应力用下式计算：zdMFLQ==zdW10W11式中b—母线最大计算应力，Pa；zdM-母线所受的最大弯矩，N-m；W1-截面系数，cm3。表4不同形状和布置的矩形母线的截面系数及惯性半径母线布置草图及其截面形状截面系数W惯性半径r0.167bh20.289h0.167hb20.289b0.333bh20.289h1.44hb21.04b0.5bh20.289h3.3hb21.66b『T=sit校验母线动稳定

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：a>ayzd式中：a-母线材料的最大允许应力，硬铜为140X106Pa，硬铝为70X106Pa。y4.3短路热稳定校验热稳定性是指电器通过短路电流时，电器的导体和绝缘部分不因短路电流的热效应使其温度超过它的短路时最高允许温度，而造成损坏。s>式中s一所选导体截面积，mm2;C—与导线材料及发热温度有关的热稳定系数，见表8；t一短路持续时间，s；jK一集肤效应系数，可由表5查得；jf1—三相短路电流稳态有效值(A)。表5系数C值母线材料最大允许温度(°C)C值铜320175铝22097钢不直接与设备连接42066直接与设备连接32062表6矩形母线集肤效应系数K值jf母线截面（mm2）Kjf母线截面（mm2）Kjf铜铝铜铝60X62(80X10)1.31.1460X82(100X8)1.31.1460X10~12(100X10)1.421.280X6~12(120X10)1.421.2480X81.13(80X8)1.441.2280X101.143(80X10)1.61.28100X61.13(100X8)1.51.28100X81.143(100X10)1.71.4100X101.141.13(120X10)1.781.47120X101.181.14(100X10)2.01.622(80X6)1.151.13(120X10)2.11.72(80X8)1.271.12