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1、裸导体的选择本讲稿第一页，共三十页一、导体材料、类型与布置方式选择一、导体材料、类型与布置方式选择 1 1导体的材料导体的材料 铜铜：电电阻率低，机械阻率低，机械强强度高，耐腐度高，耐腐蚀蚀性比性比铝铝强强，但，但储储量量少，价格高。少，价格高。铝铝：电电阻率比阻率比铜铜高，机械高，机械强强度低，耐腐度低，耐腐蚀蚀性性较铜较铜差，差，但但储储量高，价格低。量高，价格低。一般一般优优先采用先采用铝导铝导体，在工作体，在工作电电流大，地方狭流大，地方狭窄的窄的场场所和所和对铝对铝有有严严重腐重腐蚀蚀的地方可采用的地方可采用铜导铜导体。体。一、导体选型一、导体选型本讲稿第二页，共三十页2 2导体的选
2、型导体的选型 (1)(1)常用硬导体的截面形状有矩形、槽形和管形。导体截面形状影响常用硬导体的截面形状有矩形、槽形和管形。导体截面形状影响硬导体的散热、集肤效应系数和机械强度。硬导体的散热、集肤效应系数和机械强度。1)1)矩形矩形导导体广泛用于体广泛用于35kV35kV及以下，工作及以下，工作电电流不超流不超过过4000A4000A的屋的屋内配内配电电装置中，例如，主母装置中，例如，主母线线，连连接接导导体和体和变压变压器及小容量器及小容量发电发电机的引出机的引出线线母母线线。当。当单单条条导导体的体的载载流量不能流量不能满满足要求足要求时时，每相可采用每相可采用2424条并列使用；条并列使用
3、；2)2)槽形槽形导导体适用于体适用于35kV35kV及以下，工作及以下，工作电电流流为为40008000A40008000A的配的配电电装置中，装置中，例如，例如，100MW100MW发电发电机的引出机的引出线线母母线线；3)3)管形管形导导体适用于体适用于8000A8000A以上的大以上的大电电流母流母线线，例如，容量，例如，容量为为200MW200MW及以及以上的上的发电发电机引出机引出线线。对对110kV110kV及以上屋内外配及以上屋内外配电电装置，采用硬母装置，采用硬母线时线时，应选应选用管形用管形导导体（防止体（防止电晕电晕）。）。一、导体选型一、导体选型本讲稿第三页，共三十页(
4、2)(2)常用的软导线有钢心铝绞线、组合导线、空心导常用的软导线有钢心铝绞线、组合导线、空心导线、扩径导线和分裂导线。线、扩径导线和分裂导线。1)1)钢钢心心铝绞线铝绞线适用于适用于35kV35kV及以上的屋外及以上的屋外软软母母线线；2)2)组组合合导线导线用于中小容量用于中小容量发电发电机和机和变压变压器的引出器的引出线线；3)3)空心空心导线导线、扩扩径径导线导线和分裂和分裂导线导线直径大，可以减直径大，可以减小小线线路路电电抗、减小抗、减小电晕损电晕损耗和耗和对对通通讯讯的干的干扰扰，用于超，用于超高高压压母母线线和和输电线输电线路。路。220kV220kV输电线输电线路常采用两分裂路
5、常采用两分裂导线导线。一、导体选型一、导体选型本讲稿第四页，共三十页一、导体选型一、导体选型220kV220kV管形母线、支柱绝缘子管形母线、支柱绝缘子本讲稿第五页，共三十页3 3导体的布置方式导体的布置方式 导体的布置方式常采用三相导体的布置方式常采用三相水平布置和三相垂直布置。水平布置和三相垂直布置。对对于矩形于矩形导导体，体，图图6-29a6-29a中导体中导体竖放，散热条件好，载流量大，但竖放，散热条件好，载流量大，但机械强度较差；机械强度较差；图图6-29b6-29b中导体平放，机械强中导体平放，机械强度较高，但散热条件较差；度较高，但散热条件较差；图图6-29c6-29c为矩形导体
6、三相垂直布为矩形导体三相垂直布置，它综合了图置，它综合了图6-29a6-29a、b b的优点。的优点。图图6-296-29一、导体选型一、导体选型本讲稿第六页，共三十页二、导体截面的选择二、导体截面的选择 1 1按导体的长期发热允许电流选择按导体的长期发热允许电流选择 汇流母线及长度在汇流母线及长度在20m20m以下的导体等，一般应按长期发热允许电以下的导体等，一般应按长期发热允许电流选择其截面，即：流选择其截面，即：I Imaxmax K KI IalalI Imaxmax导导体的最大持体的最大持续续工作工作电电流，流，计计算算时时一般需考一般需考虑过负虑过负荷荷和事故和事故时转时转移移过过
7、来的来的负负荷。荷。二、导体截面选择二、导体截面选择本讲稿第七页，共三十页2 2按经济电流密度选择按经济电流密度选择 按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。除汇流母线、厂用电动机的电缆等外，年最大负荷利用时数除汇流母线、厂用电动机的电缆等外，年最大负荷利用时数较大，长度在较大，长度在20m以上的导体，如发电机和变压器引出线，其以上的导体，如发电机和变压器引出线，其截面一般按经济电流密度选择。经济截面用下式计算：截面一般按经济电流密度选择。经济截面用下式计算：I Imaxmax正常运行方式下正常运行方式下导导体的最大持体的最大持续续工作工
8、作电电流，流，计计算算时时不不考考虑过负虑过负荷和事故荷和事故时转时转移移过过来的来的负负荷荷；J J 经济电经济电流密度，常用流密度，常用导导体的体的J J值，可根据最大负荷利用时值，可根据最大负荷利用时数数T Tmaxmax由图由图6-176-17查得。查得。二、导体截面选择二、导体截面选择本讲稿第八页，共三十页 图图6-17 6-17 经济电流密度经济电流密度11变变电电所所所所用用、工工矿矿和和电电缆缆线线路路的的铝铝纸纸绝绝缘缘铅铅包包、铝铝包包、塑塑料料护护套套及及各各种种铠铠装装电电缆缆 22铝铝矩矩形形、槽槽形形及及组组合合导导线线 33火火电电厂厂厂厂用用的的铝铝纸纸绝绝缘缘
9、铅铅包包、铝铝包包、塑塑料护套及各种铠装电缆料护套及各种铠装电缆 435220kV 435220kV线路的线路的LGJLGJ、LGJQLGJQ型钢心铝绞线型钢心铝绞线图图6-176-17二、导体截面选择二、导体截面选择本讲稿第九页，共三十页1)1)按按经济电经济电流密度流密度选择选择的的导导体截面体截面应应尽量接近尽量接近计计算算的的经济经济截面，当无合适截面，当无合适规规格的格的导导体体时时，允，允许选许选用小用小于但接近于但接近经济经济截面的截面的导导体。体。2)2)按按经济电经济电流密度流密度选择选择的的导导体截面体截面还还需要需要进进行行长长期期发热发热条件校条件校验验，此，此时计时计
10、算算I Imaxmax需考需考虑过负虑过负荷和事故荷和事故时转时转移移过过来的来的负负荷。荷。3)3)由于由于汇汇流母流母线线各段的工作各段的工作电电流大小不相同，且差流大小不相同，且差别较别较大，故大，故汇汇流母流母线线不按不按经济电经济电流密度流密度选择选择截面。截面。二、导体截面选择二、导体截面选择本讲稿第十页，共三十页三、电晕电压校验三、电晕电压校验 1.1.导导体的体的电晕电晕放放电电会会产产生生电电能能损损耗、噪声、无耗、噪声、无线电线电干干扰扰和金属腐和金属腐蚀蚀等不等不良影响。良影响。2.2.为为了防止了防止发发生全面生全面电晕电晕，要求，要求110kV110kV及以上裸及以上
11、裸导导体的体的电晕临电晕临界界电压电压U Ucrcr应应大于其最高工作大于其最高工作电压电压U Umaxmax，即：，即：在海拔不超在海拔不超过过1000m1000m的地区：下列情况可不的地区：下列情况可不进进行行电晕电压电晕电压校校验验。1)110kV1)110kV采用了不小于采用了不小于LGJ-70LGJ-70型型钢钢心心铝绞线铝绞线和外径不小于和外径不小于2020型管形型管形导导体体时时；2)220kV2)220kV采用了不小于采用了不小于LGJ-300LGJ-300型型钢钢心心铝绞线铝绞线和外径不小于和外径不小于3030型型的管形的管形导导体体时时。三、电晕电压校验三、电晕电压校验本讲
12、稿第十一页，共三十页四、热稳定校验四、热稳定校验 利用上式，取短利用上式，取短时时最高允最高允许许温度温度al计计算短路算短路终终了了时时的的A值值得得Ah，取，取短路前短路前导导体的工作温度体的工作温度w计计算短路开始算短路开始时时的的A值值得得Aw，定，定义热稳义热稳定系定系数数为为：C达到上限达到上限值值，若，若计计及集肤效及集肤效应应系数系数KS影响，可得到影响，可得到满满足足热稳热稳定的定的导导体最小截面体最小截面为为 显显然，当所然，当所选导选导体截面体截面SSmin时时，由于短路，由于短路电电流流热热效效应应Qk保持不保持不变变，故，故导导体短路体短路时时的温升不会超的温升不会超
13、过过短短时时最高允最高允许许温度。温度。本讲稿第十二页，共三十页C C 可以根据短路前导体的工作温度由表可以根据短路前导体的工作温度由表6-96-9查出。查出。实际环境温度下，短路前导体的工作温度实际环境温度下，短路前导体的工作温度w w的计算：的计算：由长期发热计算公式得由长期发热计算公式得两式两边相除再平方得：两式两边相除再平方得：、I Ialal实际环实际环境温度和境温度和对应对应于于实际环实际环境温度境温度的允的允许电许电流。流。四、热稳定校验四、热稳定校验本讲稿第十三页，共三十页五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验 硬硬导导体的体的动稳动稳定校定校验验条件条件为为最大最大计计
14、算算应应力力maxmax不大于不大于导导体的最大体的最大允允许应许应力力alal，即：，即：maxmaxalal 硬硬导导体的最大允体的最大允许应许应力：硬力：硬铝为铝为701070106 6 Pa Pa，硬硬铜为铜为14010140106 6PaPa，1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2。由于相由于相间间距离距离较较大，无大，无论论什么形状的什么形状的导导体和体和组组合，合，计计算相算相间电间电动动力力f fphph（单单位位为为N/mN/m）时时，可不考，可不考虑虑形状的影响，均按下式形状的影响，均按下式计计算：算：i ishsh为为三相短路冲三相短路冲击电击电流（流（A A）；）；a
15、a为相间距离（为相间距离（m m）；）；为动态应力系为动态应力系数。数。五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第十四页，共三十页1 1每相为单条矩形导体母线的应力计算与校验每相为单条矩形导体母线的应力计算与校验 矩形矩形导导体母体母线线系系统统可以可以视为视为均匀荷均匀荷载载作用的多跨作用的多跨连续连续粱，粱，导导体所受到体所受到的最大弯矩的最大弯矩M M（NmNm）为为：导导体最大相体最大相间计间计算算应应力力phph（单单位位为为PaPa）为为：W W导导体的截面系数（体的截面系数（m m3 3），即导体对垂直于电动力作用方向轴的抗弯矩，与导体），即导体对垂直于电动力作用方向轴
16、的抗弯矩，与导体尺寸和布置方式有关，见表尺寸和布置方式有关，见表6-36-3。满足动稳定的条件为：满足动稳定的条件为：max max=phphalal 单条平放单条平放 ，单条竖放，单条竖放 五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第十五页，共三十页不满足动稳定时，可适当减小支柱绝缘子跨距不满足动稳定时，可适当减小支柱绝缘子跨距L L，重新计算。，重新计算。也可以也可以用用绝缘绝缘子子间间最大允最大允许许跨距跨距L Lmaxmax校验动稳定：校验动稳定：令令phph=alal ，可得到：，可得到：只要支柱只要支柱绝缘绝缘子跨距子跨距L LL Lmax max，即可，即可满满足足动稳动
17、稳定要求。定要求。五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第十六页，共三十页，2 2每相为多条矩形导体母线的应力计算与校验每相为多条矩形导体母线的应力计算与校验 每相为多条导体时，除受相间电动力的作用外，还受到同相每相为多条导体时，除受相间电动力的作用外，还受到同相中条与条之间的电动力作用，满足动稳定的条件为中条与条之间的电动力作用，满足动稳定的条件为 maxmax=phph+b balal 1)1)多条矩形多条矩形导导体的相体的相间计间计算算应应力力phph与与单单条矩形条矩形导导体体时时的相同：的相同：但截面系数为多条矩形导体的截面系数，根据每相导体的条但截面系数为多条矩形导体的
18、截面系数，根据每相导体的条数和布置方式选用表数和布置方式选用表6-3中公式计算。中公式计算。双条平放双条平放 双条竖放双条竖放 三条平放三条平放 三条竖放三条竖放 五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第十七页，共三十页五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验图图6-30 6-30 双条平放矩形导体侧视图双条平放矩形导体侧视图2)2)单单位位长长度条度条间间最大最大电动电动力力f fb b(单单位位为为N/m)N/m)的的计计算算 多条多条导导体的体的结结构：相构：相邻导邻导体条体条间间距离：一般距离：一般为为矩形矩形导导体短体短边边b b的的2 2倍。倍。由于条由于条间间距离
19、很小，故条距离很小，故条间应间应力力b b比相比相间应间应力大的多，力大的多，为为了减小条了减小条间计间计算算应应力，力，一般在同相一般在同相导导体的条体的条间间每隔每隔3050 cm3050 cm左右装左右装设设一金属一金属衬垫衬垫，如，如图图6-30 6-30 所示。所示。衬垫衬垫跨距跨距L Lb b可通可通过动稳过动稳定校定校验验条件来确定。条件来确定。图图6-306-30本讲稿第十八页，共三十页 上两式中，上两式中，K K1212和和K K1313分分别别是第是第1 1、2 2条条导导体和第体和第1 1、3 3条条导导体体间间的形的形状系数。状系数。每相多条矩形每相多条矩形导导体中，体
20、中，电电流的方向相同，流的方向相同，边边条受的条受的电动电动力最大。根据力最大。根据两平行两平行导导体体电动电动力力计计算公式，并考算公式，并考虑导虑导体形状体形状对电动对电动力的影响，每相力的影响，每相为为两两条且各通条且各通过过50%50%的的电电流流时时，单单位位长长度条度条间间最大最大电动电动力力f fb b(单单位位为为N/m)N/m)为为：每相每相为为三条三条时时，可以，可以认为认为中中间间条通条通过过20%20%电电流，流，两两边边条各通条各通过过40%40%电电流，流，则单则单位位长长度条度条间间最大最大电动电动力力f fb b(单单位位为为N/m)N/m)为为：五、硬导体的动
21、稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第十九页，共三十页3)3)条条间计间计算算应应力力b b（单单位位为为PaPa）的）的计计算算边边条条导导体所受的最大弯矩体所受的最大弯矩M Mb b（单单位位为为NmNm）为为：根据表根据表6-36-3中的中的图图可以看出，不可以看出，不论导论导体是平放体是平放还还是是竖竖放，每相多条放，每相多条导导体所受条体所受条间电动间电动力的方向与每相力的方向与每相单单条条竖竖放放时时所受相所受相间电动间电动力方向相同，力方向相同，故故边边条条导导体的截面系数体的截面系数为为W W=b b2 2h h/6/6，因而条，因而条间计间计算算应应力力b b（单单位位为为P
22、aPa）为为 五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十页，共三十页 按按maxmax=ph ph+b balal校校验动稳验动稳定，如果不定，如果不满满足足动稳动稳定要求定要求时时，可以适当减小，可以适当减小衬垫衬垫跨距跨距L Lb b，重新，重新计计算算应应力力b b 。4)4)动稳定校验动稳定校验五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十一页，共三十页5)5)用最大允用最大允许衬垫许衬垫跨距跨距L Lbmaxbmax校验动稳定校验动稳定令令maxmax=phph+b b中中maxmax=alal ，得条，得条间间允允许应许应力力b balal=alal-php
23、h，代入，代入式（式（6-246-24）得最大允）得最大允许衬垫许衬垫跨距跨距L Lbmaxbmax（单单位位为为m m）为为：为为防止因防止因L Lb b太大，同相各条太大，同相各条导导体在条体在条间电动间电动力作用下弯曲接触，力作用下弯曲接触，还还应计应计算算衬垫临衬垫临界跨距界跨距L Lcrcr（单单位位为为m m），即：），即：的取的取值值，铝铝：双条：双条为为10031003，三条，三条为为11971197。只要只要L Lb b=L L/(/(n n+1)min+1)minL Lbmaxbmax，L Lcrcr，就能，就能满满足足动稳动稳定又避免同相定又避免同相各条各条导导体在条体在
24、条间电动间电动力作用下弯曲接触，其中力作用下弯曲接触，其中n n即即为满为满足足动稳动稳定的定的衬衬垫垫个数。个数。五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十二页，共三十页【例【例6-16-1】某降某降压变电压变电所，两台所，两台31500kVA31500kVA自然油循环冷却主变压器并列运自然油循环冷却主变压器并列运行，电压为行，电压为110/10.5kV110/10.5kV。已知：最大负荷利用小时为。已知：最大负荷利用小时为4100h4100h，环境温度为，环境温度为3232，主保护动作时间为，主保护动作时间为0.1s0.1s，后备保护动作时间为，后备保护动作时间为2.5s2.
25、5s，断路器全开断，断路器全开断时间为时间为0.1s0.1s，引出线导体三相水平布置，导体平放，相间距离，引出线导体三相水平布置，导体平放，相间距离a a=0.7m=0.7m，支，支持绝缘子跨距持绝缘子跨距L L=1.2m=1.2m，短路电流，短路电流I I”=25.3kA”=25.3kA，I I0.10.1=23.8kA=23.8kA，I I0.20.2=21.6kA=21.6kA。试选择变压器低压侧引出线导体。试选择变压器低压侧引出线导体。解解 （1 1）按经济电流密度选择导体截面）按经济电流密度选择导体截面 采用矩形采用矩形铝导铝导体，根据最大体，根据最大负负荷利用小荷利用小时时4100
26、h4100h，由，由图图6-36-3可以可以查查得得J J=0.9=0.9，经济经济截面截面为为：五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十三页，共三十页五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验 查查矩形矩形铝导铝导体体长长期允期允许载许载流量表，每相流量表，每相选选用用2 2条条100 100 mm10mmmm10mm双条矩形双条矩形铝导铝导体，平放体，平放时时允允许电许电流流I Ialal=2613A=2613A，集肤系数，集肤系数K Ks s=1.42=1.42。环环境温度境温度为为3232时时的允的允许电许电流流为为 满足长期发热条件要求。满足长期发热条件要求。本讲稿
27、第二十四页，共三十页（2 2）热稳定校验）热稳定校验 短路电流热效应短路电流热效应 五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十五页，共三十页短路前导体的工作温度为：短路前导体的工作温度为：查表查表6-96-9，用插值法得，用插值法得 所所选选截面截面S=2000mmS=2000mm2 2SSminmin=153.388mm=153.388mm2 2，能，能满满足足热稳热稳定要求。定要求。五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十六页，共三十页（3）共振校验）共振校验 取取=1=1，即不考，即不考虑虑共振影响。共振影响。五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十七页，共三十页（4）动稳定校验）动稳定校验 相间电动力相间电动力 相间应力相间应力 五、硬导体的动稳定校验五、硬导体的动稳定校验本讲稿第二十八页，共三十页根据根据，可以查得形状系数可以查得形状系数，条间电动力为：，条间电动力为：最大允许衬垫跨距：最大允许衬垫跨距：衬垫临界跨距：衬垫临界跨距：每跨选取每跨选取2 2个衬垫时：个衬垫时：可以满足动稳定要求。可以满足动稳定要求。本讲稿第二十九页，共三十页本讲稿第三十页，共三十页