导航： >> 安全论文>> 电力安全论文>>正文

管形绝缘母线和矩形铜排母线性能比较及应用

文档作者：张北宁文档来源：湖北省水利水电勘测设计院		点击数：	更新时间： 2021年12月11日
下载地址：点击这里	文件大小： 351.40 KB 共5页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共5页]

本文件共5页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：351.40 KB 共5页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：关于避雷器带电测量过程中二次接线的风险…

上一篇：主网母线保护运行问题及对策

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

20】O年第6期水电与新能源总第92期
2010Number 6 HYDROPOWER AND NEW ENERGY Total No．92
文章编号：167l一3354(2010)06—0060—05
管形绝缘母线和矩形铜排母线性能比较及应用
张北宁
(湖北省水利水电勘测设计院，湖北武汉430064)
摘要：根据水电站工程实际设计应用，结合制造厂的研究成果和制造经验，着重对绝缘铜管母线和常规矩形铜排的主要
技术问题，从性能指标等诸多方面进行了分析比较和论述。
关键词：母线选型计算；铜管母线；矩形铜排
中图分类号：TM245 文献标志码：A
Comparison 0f charaneristics of inslIlated tubular copper busbar
and rectangular copper busbar and their application
ZHANG Beining
(Hubei InVestigation and Desi印I璐titute of Wa_【er Co璐erv柚cy and Hydr叩ower，WulI锄430064，China)
Abs”act：Acco订ing to bydmproject design and in combination witll achievements in scientific research and experences
in m粕山cture，tbe main technical problems of insulated tubuJar copper busbar a11d conventional rectangIllar copper bar
are锄alysed，compared and described in such respects鹊pedbmance index md【s．
I(ey wOrds：calculation of busbar type selection；tubular copper busbar；rectangular copper baur
l 工程概述
龙背湾水电站位于湖北省十堰市境内，属堵河流
域官渡河支流上游河段开发中的骨干工程，距离市区
约170 km。装设HLA630—U一293型，90 MW水轮
发电机组2台，总装机容量180 MW，发电机额定电压
13．8 kV，额定电流4 430 A，功率因数o．85(滞后)，额
定转速：n=272．7 r／min，飞逸转速，l，=466．1 r／min。
励磁方式为可控硅自并励磁方式，采用微机励磁调节
器。机组采用GKT一200型微机调速器。
以220 kV电压等级接人系统。以一回220 kV线
路接入潘口500kV中心变电站的220 kV出线间隔，送
电距离约43 km接入湖北电网。
采用2台SsP一220 kV，容量为120 000 kV·A、
电压比为220／13．8kV的双绕组强迫油循环风冷升压
变压器。·
收稿日期：2010一05一15
作者简介：张北宁，男，高级工程师，从事水电电器一、二次设计。
60
发电机出口断路器采用：150VCP—wRG63(美国
伊顿电气原装进口)，76％、15kV、6 000 A(自然冷
却)、63 kA型断路器。
电站采用全计算机监控的方式，按“无人值班(少
人值守)”设计，控制中心设在十堰市城内，电站现场
只安排值守人员定期巡视。
2问题的提出
根据以往设计程序，选择发电机出口的矩形母线
如下，按持续工作电流选择发电机可能的长时期电
流为
， 1．05P。1．05×90 000
1万·以·cos妒万×13．8×o．85
=1．05×4 430=4 65l A
拟选最大母线型号为3×(TMY一120×10)Ixn=
5 200 A(查表，竖放环境温度25℃)，最大允许持续电
万方数据
张北宁：管形绝缘母线和矩形铜排母线性能比较及应用2010年11月
流(环境温度40℃，设备允许最高温度80℃时)：
L=5 200×√磬罢=5 200 xo-853=4 435 A
由此可见，当水电站单机容量达到90 Mw及以上
时，矩形母线满足不了设计选型要求。
3选用铜管母线
3。l载流量计算
首先根据计算参数，选用西100／13(外径100，壁
厚13)铜管母线，其导体截面为3 55l mm2，导体的户
外运行最高温度取80℃，周围空气温度为％=40℃。
屋外导体，计及日照时的载流量为
l|Q：+Qf—Q|
忙√—■r一
式中：尺为交流电阻；Q。为流换热量；Q，为辐射换热
量；口。为日照热量。
(1)交流电阻月。温度20℃时铜的电阻率为p加=
O．017 9 Q·mm2／m，铜的电阻温度系数a=
0，003 85(℃一1)，铜管母线的最大承受应力为
31 500 N／cm2。当温度为80℃时，l 000 m长铜管母
线的直流电阻为
心：1 000丝生掣：
l 000唑型地嚣产坠蛆-0．006 21 Q。
由圆柱及圆管导体集肤系数曲线查得集肤系数
K=1．02，每米导体的交流电阻为月=1．02×
O．006 2l×lO一=6．334×10—6 Q。
(2)对流换热量。一般情况下，敞露式导体的对
流散热可按大空间湍流状态考虑，导体单位长度的自
然对流散热量按下式计算：
Q。1=4．3△t1·25P n5矿’25×10’4=4．3×401·25×
(1．013×105)o·5×lOo·笛×10一4=7．742 W／cⅡ12
式中：缸为导体温升，K；尸为大气压力，Pa；日为导体
的等价高度，圆管导体Ⅳ等于导体外径D，cm；Qd为导
体外表面对流散热系数，W／cm2；口以为导体内表面对
流散热系数，W／cm2。
(3)辐射换热量Q，。导体三相布置在同一平面
时，其辐射散热按下式计算：
叶叫召：Q，=5．7占[(￡乙一￡：)×lo一12]×(1一妒12)=
5，7×0．875×[(804—404)×10一垃]×(1一O．7) =
57．456×10-o
边相：Q，l=5．7占[(c：l—t：)×lo一12]×(1—
912／2)=124．488 x10咱
Q12=5．13[(t：一露)×lo一12]=196．992×lo一6
式中：Q，，为导体外表面辐射散热系数，W／cm2；Q矗为导
体内表面辐射散热系数，W／cm2；占为辐射表面的黑度
系数，取O．875(绝缘层相当于有光泽的黑漆)；5．7为
辐射散热常数；fM为导体长期允许工作温度；￡。为环境
温度；驴。：为平均辐射角系数。
(4)导体总散热量。Q=A(Q，．+Q。．)+召Q忍+cQc2
式中：A为长度l cm的导体外表面的散热面积，为
31．4 cm2；曰为长度I cm的导体内表面的散热面积，
为23．23 cm2；C为长度1 cm的导体内表面的散热面
积，为23．23 cm2。
Q=31．4×(124．488×10一6+7．742)+23．23×
196．992×10一6+23．23×i．9355：288 W
(5)日照热量Q．。对于圆管导体根据下式计算：
Q。=E。A。D
式中：E。为太阳辐射功率密度，W／m2，取1 000 w／m2；
A。为导体吸收率，取O．8；Q。=l 000×0．8×0．1=
80 W／m。
妒100／13绝缘式铜管母线户外运行时的载流量： ，=俘=虑焉羽87 A
另外，技术参数：选用铜管母线GMPQ一15／5500
型，，e=5 500 A；％=15 kV；‘=40 kA(4 s)；查产品
样本，截面积为2 827 mm2，，，。≥，I满足要求。
3．2热稳定校验
取开断时闻(后备保护动作时闻与分闸时间之
和)为￡i=O．6 s， ∞：盟掣-1826．7lkA(2 s)
Q伍=疋(，)2=0．2×47．588 2=452．92 kA(2 s)
Qdt=Qzt+Qfzt=2 279．63 kA(2 s)
查《电力工程设计手册l》P266表4—13与P270
表4—20得：集肤效应系数K=1．2；热稳定系数c=
175。smin≥=俘=鱼警产=
298．9 mm2<2 827 mm2，满足要求。
万方数据
水电与新能源2010年第6期
3．3短路电动力及应力计算
管形母线的机械应力与母线梁的支撑方式及连续
跨数等因素有关，～般110—500 kV配电装置中使用
的管形母线，其支撑方式多为简支，铜管母线一般是采
用长托加工结构，此时虽是连续梁，但由于托架(托架
长度一般≥4 m)的存在，跨与跨之间已不能传递弯
距，对此结构可作为两端固定的单跨梁进行计算，其弯
矩、母线最大许应力及挠度可按单跨梁进行计算。
下面以咖100 x13，载流量5 500 A的铜管母线进
行校验计算。
3．3．1基本参数
(1)气象条件：最大风速y一=30—n／s，内过电压
风速圪=25 In／s。
(2)三相短路电流峰值：，c。=125 kA(本工程计算
值)。
(3)结构尺寸：跨距￡=5 m，计算跨距L；。=5 m，
相间距离口=30 cm，按单跨梁进行计算。
(4)铜管母线参数：咖100×13；温度线膨胀系数
为16．42×10-6／℃；弹性模数E=107 N／cm2；惯性半
径=3．201 6 cm；导体截面积=3 551姗2；自重91=
31．6l kg／m；导体截面系数形=66．64 cm3；导体惯性
矩，=289．665 cm4；密度为8．9 g／cm3。拉制铜管
(r12Y)的最大允许应力：盯～≥31 500 N／cm2，管形母
线振动系数工程计算值』B=0．58。
3．3．2正常状态时母线所受的最大弯矩肘一和应力
盯一的计算
正常状态时母线所受的最大弯矩由母线自重产生
的垂直弯矩及最大风速产生的水平弯矩组成，计算
如下：．
母线自重产生的弯矩肘。：，由表查得均布荷载最
大弯矩系数为0．125，则弯矩为
』lC。=o．125qIL：×9．8=o．125×31．6l×52×9．8=
968 N·m。
最大风速产生的水平弯矩肘d，取风速不均匀系数
口，=1，取空气动力系数K，=1．2，最大风速‰=
30 ln／s，则风压为
F，=口，K，D1 l乞。／16=1×1．2×0．1×302／16=
6．75 kg／m；MBf=O．125E￡i。×9．8=o．125×6．75×
52×9．8=206．7 N·m。
62
正常状态时母线所承受的最大弯矩及应力为
肘～=(蛾+峨)0’5=(9682+206．72)n5=
989．8 N·m；矿一=100×肘一／66．64=l
485 N／cm2<
铜管最大的允许应力31 500 N／cm2。
3．3．3短路状态时母线所受的最大弯矩帆和矿d的
计算
短路状态时母线所受的最大弯矩由导体自重、短
路电动力及对应于内过电压情况下的风速所产生的最
大弯矩组成。
短路电动力产生的水平弯矩帆及短路电动力
五为
丘=1．76《hJ8／o=1．76×1252×O．58／30=531．7
kg／m；M|d=o．125×五×￡：×9．8=o．125×531．7×
52×9．8=16 282 N·m。
在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩M胡及
风压工。：
，，l=口，KDlV2／16=l×1．2×O．1×25×25／16=
4．69 kg／m；JI‰=o．125‘l三：x 9．8=o．125×4．69 x
52×9．8=143．6 N·m。
短路状态时母线所承受的最大弯矩及应力为
肘d=[(M。d+M。n)2+』l￡：]o。5=[(16 282+
143．6)2+9 682]o～=16 454 N·m；盯一=100×Md／
66．64=100×16 454／66．“=24 930 N／cm2

网友评论 more

电力安全论文最新内容

03-05