第六章①導(dǎo)體的發(fā)熱、電動(dòng)力及導(dǎo)體的選擇主要內(nèi)容：1.導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱與短時(shí)發(fā)熱計(jì)算2.導(dǎo)體短路時(shí)電動(dòng)力計(jì)算3.導(dǎo)體、電器設(shè)備選擇的一般條件4.導(dǎo)體、電纜、絕緣子和套管的選擇第六章①導(dǎo)體的發(fā)熱、電動(dòng)力及導(dǎo)體的選擇主要內(nèi)容：1第一節(jié)概述(P.63)一、發(fā)熱導(dǎo)體正常工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種損耗（電阻損耗等），這些損耗變成熱能，使導(dǎo)體溫度升高；導(dǎo)體短路時(shí)，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但是短路電流很大，發(fā)熱量仍然很多。且這些熱量在極短時(shí)間內(nèi)不容易散出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。第一節(jié)概述(P.63)一、發(fā)熱2發(fā)熱對(duì)導(dǎo)體、電器設(shè)備產(chǎn)生的不良影響：（1）機(jī)械強(qiáng)度下降（2）接觸電阻增加（3）絕緣性能降低因此，為了限制發(fā)熱的有害影響，規(guī)定了導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱和短時(shí)發(fā)熱的允許溫度。發(fā)熱對(duì)導(dǎo)體、電器設(shè)備產(chǎn)生的不良影響：3二、電動(dòng)力導(dǎo)體正常工作和短路時(shí)，除發(fā)熱以外，還受到電動(dòng)力的作用。電動(dòng)力：載流導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，導(dǎo)體之間的相互作用力。正常工作電流產(chǎn)生的電動(dòng)力不大，短路時(shí)沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力很大，可能導(dǎo)致導(dǎo)體、設(shè)備變形或損壞。為保證導(dǎo)體不受破壞，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力不應(yīng)超過(guò)載流導(dǎo)體的允許應(yīng)力。二、電動(dòng)力4第二節(jié)導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱(P.64)一、發(fā)熱發(fā)熱來(lái)自導(dǎo)體電阻損耗的熱量和太陽(yáng)日照的熱量。1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量

QR=Iw2Rac(W/m)2.太陽(yáng)日照的熱量第二節(jié)導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱(P.64)一、發(fā)熱5二、熱量的傳遞過(guò)程可分為對(duì)流、輻射、導(dǎo)熱三種形式。1.對(duì)流：由氣體各部分相對(duì)位移將熱量帶走的過(guò)程。分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種情況。2.輻射：熱量從高溫物體，以熱射線方式傳至低溫物體的過(guò)程。3.導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）：當(dāng)物體內(nèi)部或相互接觸的物體間存在溫度差時(shí)，熱量從高溫處傳到低溫處的過(guò)程。

二、熱量的傳遞過(guò)程6置于空氣中的均勻裸導(dǎo)體，由于全長(zhǎng)截面相同、各處溫度一樣，因此沿導(dǎo)體長(zhǎng)度方向沒(méi)有熱傳導(dǎo)，又由于空氣的熱傳導(dǎo)性很差，故導(dǎo)體主要是對(duì)流和輻射換熱，而忽略很小的導(dǎo)熱量。即導(dǎo)體散到周圍介質(zhì)的熱量為：

（Ql+Qf）=aw(θw-θo)F置于空氣中的均勻裸導(dǎo)體，由于全長(zhǎng)截面7第三節(jié)導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱(P.68)即分析導(dǎo)體長(zhǎng)期通過(guò)工作電流時(shí)的發(fā)熱過(guò)程，目的：計(jì)算導(dǎo)體長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流——載流量。一、導(dǎo)體的溫升過(guò)程導(dǎo)體的溫升過(guò)程，可按熱量平衡關(guān)系來(lái)描述。即，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量（QR），一部分用于本身溫度升高所需的熱量（Qc），一部分散失到周圍介質(zhì)中（Ql+Qf），因此，熱量平衡方程式為，

QR=Qc+(Ql+Qf)由此可推導(dǎo)出導(dǎo)體穩(wěn)定溫升表達(dá)式，

τw=(I2R)/(awF)第三節(jié)導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱(P.68)8二、導(dǎo)體的載流量1.載流量的計(jì)算——由穩(wěn)定溫升公式得出

說(shuō)明：由于導(dǎo)體散熱過(guò)程比較復(fù)雜，且散熱系數(shù)（a）往往是溫度的函數(shù)，因此計(jì)算的結(jié)果只是近似的，還要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)校驗(yàn)。我國(guó)生產(chǎn)的矩形、雙槽形、管形母線均已標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)截面，按自然冷卻條件（周圍環(huán)境溫度為25℃，導(dǎo)體最高溫度為70℃），進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)，編制了標(biāo)準(zhǔn)截面母線載流量表，可供設(shè)計(jì)時(shí)使用。二、導(dǎo)體的載流量92.提高載流量的措施（1）降低導(dǎo)體電阻；（2）增大散熱面積；（3）提高換熱系數(shù)；（4）增大導(dǎo)體正常發(fā)熱時(shí)的允許溫度。例題：P.692.提高載流量的措施10三、大電流導(dǎo)體附近鋼構(gòu)的發(fā)熱

導(dǎo)體附近的金屬部件（如，支持母線結(jié)構(gòu)的鋼梁等等），在電磁場(chǎng)作用下，會(huì)引起磁滯和渦流損耗。導(dǎo)體電流增大，導(dǎo)體周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，從而導(dǎo)體附近鋼構(gòu)的損耗增加、發(fā)熱增大。鋼構(gòu)發(fā)熱會(huì)影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，惡化設(shè)備和工作人員的運(yùn)行條件，局部過(guò)熱還可能損壞設(shè)備，因此，必須采取措施。三、大電流導(dǎo)體附近鋼構(gòu)的發(fā)熱11減小鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施：（1）加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，使磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，從而減小損耗。（2）斷開(kāi)閉合回路，消除環(huán)流（閉合回路產(chǎn)生環(huán)流，會(huì)使發(fā)熱增大）。如，套管安裝板相間開(kāi)槽；在母線保護(hù)網(wǎng)的鋼框連接處加絕緣墊。減小鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施：12（3）采用電磁屏蔽；即在磁場(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)電流的去磁作用降低磁場(chǎng)強(qiáng)度。短路環(huán)用電阻率小的銅或鋁制成，緊包在鋼構(gòu)上，短路環(huán)中雖有電流流過(guò)，但因電阻小，發(fā)熱并不顯著。（4）采用分相封閉導(dǎo)線即每相導(dǎo)線分別用外殼包住，使本相導(dǎo)體的磁場(chǎng)不易穿出外殼，鄰相磁場(chǎng)也不易進(jìn)入外殼，從而殼內(nèi)外磁場(chǎng)均大為降低。（3）采用電磁屏蔽；13第四節(jié)導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱（P.70）短時(shí)發(fā)熱：指短路開(kāi)始至短路切除為止，這一很短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程。特點(diǎn)：發(fā)熱量大，持續(xù)時(shí)間短，來(lái)不及向周圍環(huán)境散熱，因此導(dǎo)體溫度升得很高。目的：確定導(dǎo)體可能出現(xiàn)的最高溫度，是校驗(yàn)設(shè)備熱穩(wěn)定的依據(jù)。第四節(jié)導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱（P.70）短時(shí)發(fā)熱：指短路開(kāi)始至短14一、短時(shí)發(fā)熱過(guò)程由于短時(shí)發(fā)熱散失的熱量可以不計(jì)，基本上是絕熱過(guò)程，即導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，全部用于使導(dǎo)體溫度升高，于是，在短時(shí)發(fā)熱過(guò)程中，熱量平衡關(guān)系為：

QR=Qc

根據(jù)熱量平衡關(guān)系，可以導(dǎo)出短路電流熱效應(yīng)方程：

Qk/S2=Ah-Aw因此，Ah=Qk/S2+Aw一、短時(shí)發(fā)熱過(guò)程15從最初溫度（θw）求最高溫度（θh）的方法：（1）從某一開(kāi)始溫度θw開(kāi)始，從曲線上查出Aw；（2）計(jì)算（Qk/S2），與Aw相加后，得Ah；（3）再由Ah

查出相應(yīng)的最高溫度θh。

Qk=Qp+Qnp其中，

Qp=tk(I〃2+10Itk/22+Itk2)/12≈tk

I〃2Qnp=TI〃2

從最初溫度（θw）求最高溫度（θh）的方法：16說(shuō)明：若短路切除時(shí)間tk>1秒，非周期分量已衰減，這時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量決定，可以不計(jì)非周期分量的影響。但對(duì)于大型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)出口處短路時(shí)，非周期分量必須考慮。

例題：P.73說(shuō)明：若短路切除時(shí)間tk>1秒，非周期分量已衰減，這時(shí)導(dǎo)體的17第五節(jié)導(dǎo)體短路的電動(dòng)力（P.74）電動(dòng)力：載流導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，導(dǎo)體之間的相互作用力。短路時(shí)，導(dǎo)體中通過(guò)很大的短路電流，會(huì)遭受巨大的電動(dòng)力作用。若導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度不夠，就會(huì)發(fā)生變形或損壞。為了安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)電動(dòng)力進(jìn)行分析和計(jì)算，使短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力不超過(guò)載流導(dǎo)體的允許應(yīng)力，即保證足夠的電動(dòng)力穩(wěn)定性，必要時(shí)，可以采取限制短路電流的措施。第五節(jié)導(dǎo)體短路的電動(dòng)力（P.74）電動(dòng)力：載流導(dǎo)體通過(guò)電18一、平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力兩條無(wú)限細(xì)長(zhǎng)平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力為，

F=

2×10-7Li1i2/a（N）

電動(dòng)力的方向取決于導(dǎo)體中電流（i1、i2）的方向，同向相吸，異向相斥。

當(dāng)考慮導(dǎo)體形狀時(shí)，將它們看成由若干無(wú)限細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)體組成，常乘以形狀系數(shù)K

。于是，實(shí)際電動(dòng)力為，

F=

2×10-7K

Li1i2/a（N）一、平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力19形狀系數(shù)K的確定：⑴對(duì)于矩形導(dǎo)體，計(jì)算相間電動(dòng)力時(shí)，K=1；計(jì)算同相條間電動(dòng)力時(shí)，查P.75圖3-10得K值。⑵對(duì)于槽型導(dǎo)體，在計(jì)算相間和同相條間電動(dòng)力時(shí)，一般均取K=1。⑶對(duì)于管型導(dǎo)體，K=1。形狀系數(shù)K的確定：20二、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力

1.電動(dòng)力計(jì)算在三相系統(tǒng)中，發(fā)生短路時(shí)作用于每相導(dǎo)體的電動(dòng)力，取決于該相導(dǎo)體中的電流與其他兩相電流的相互作用力。將單相系統(tǒng)推廣到三相系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，且三相短路時(shí)，中間相（B相）和外邊相受力不一樣，應(yīng)分別計(jì)算。（1）B相：

FB=FBA-FBC=2×10-7L(iBiA-iBiC)/a=……（2）A、C相：

FA=FAB+FAC=2×10-7L(iAiB+0.5iAiC)/a=……二、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力21*FA由四個(gè)分量組成：（1）不衰減的固定分量；（2）按時(shí)間常數(shù)（Ta/2）衰減的非周期分量；

Ta——短路電流非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)（s），其值取決于短路點(diǎn)至電源間的總電阻和總電感，即，

Ta=L/R（3）按時(shí)間常數(shù)Ta衰減的工頻分量；（4）不衰減的二倍工頻分量。*FB中沒(méi)有固定分量，而有其他三個(gè)分量。*FA由四個(gè)分量組成：222.電動(dòng)力的最大值（1）三相短路的最大電動(dòng)力

①電動(dòng)力最大瞬時(shí)值與短路沖擊電流（ish）出現(xiàn)有關(guān)，其表達(dá)式為，

FAmax=1.616×10-7Lish2/a（N）FBmax=1.73×10-7Lish2/a（N）

②三相短路時(shí)，B相（中間相）所受電動(dòng)力最大，約比邊相大7%。2.電動(dòng)力的最大值23（2）兩相短路與三相短路最大電動(dòng)力比較Fmax(2)=1.5×10-7Lish2/a（N）

于是，F(xiàn)max=1.73×10-7Lish2/a（N）（2）兩相短路與三相短路最大電動(dòng)力比較24

3.導(dǎo)體振動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力

導(dǎo)體及其支架都具有質(zhì)量和彈性，組成一彈性系統(tǒng)。導(dǎo)體在外力作用下將發(fā)生變形，當(dāng)外力除去后，導(dǎo)體并不立即恢復(fù)到原來(lái)平衡位置，而是在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)振動(dòng)，這種由彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)。自由振動(dòng)的頻率稱為固有頻率。若導(dǎo)體受電動(dòng)力的作用，而電動(dòng)力中又有工頻和二倍工頻分量，因此，當(dāng)導(dǎo)體固有頻率接近50Hz或100Hz時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，此時(shí)振幅特別大，可能使導(dǎo)體遭到破壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免發(fā)生共振。3.導(dǎo)體振動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力25

導(dǎo)體發(fā)生共振時(shí)，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，即在最大電動(dòng)力Fmax上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)β，則動(dòng)態(tài)電動(dòng)力最大值為，

Fmax=1.73×10-7Lish2β

/a（N）

β與導(dǎo)體固有頻率有關(guān)，忽略振幅不大的高頻振動(dòng)，有，

f1<30Hz時(shí)，β<130<f1<160Hz時(shí)，β>1f1>160Hz時(shí)，β=1

導(dǎo)體發(fā)生共振時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力。26說(shuō)明:

對(duì)于35kV及以下的硬母線，由于跨距（L）較小，故f1一般多屬于中高頻范圍。為減小電動(dòng)力作用，避免在母線結(jié)構(gòu)中引起危險(xiǎn)的共振，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使母線的固有頻率在中頻（30~160Hz）之外。這時(shí)振動(dòng)系數(shù)β=1。例題：

P.79說(shuō)明:27第六節(jié)大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力(略)

敞露式母線易受外界影響，運(yùn)行可靠性低，因此，對(duì)于200MW及以上的大型機(jī)組，已廣泛采用封閉母線。

封閉母線（用外殼將母線封閉起來(lái)）的分類：（1）按外殼材料分為：塑料外殼、金屬外殼（2）按外殼與母線間的結(jié)構(gòu)形式分為：不隔相、隔相、離相（也稱分相）其中，離相又分為分段絕緣式、全連式兩種第六節(jié)大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力(略)28全連式分相封閉母線的特點(diǎn)：（1）沿母線長(zhǎng)度方向上的外殼，在同一相內(nèi)從頭到尾全部連通；（2）各相外殼兩端用短路板連接。優(yōu)點(diǎn)：（1）運(yùn)行可靠性高；（2）短路時(shí)母線相間的電動(dòng)力降低；（3）改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱；（4）安裝維護(hù)工作量小。缺點(diǎn)：（1）母線散熱條件較差；（2）外殼上會(huì)產(chǎn)生損耗；（3）金屬消耗量增加。全連式分相封閉母線的特點(diǎn)：29第七節(jié)導(dǎo)體和電器選擇的一般條件(P.170)

選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資。

導(dǎo)體和各種電器選擇的方法不完全相同，但基本要求一致，即按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。第七節(jié)導(dǎo)體和電器選擇的一般條件(P.170)30選擇導(dǎo)體和電器的一般原則如下：（1）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理；（2）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；（3）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（4）應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；（5）選擇的導(dǎo)體和設(shè)備品種不宜太多；（6）選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重。新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。選擇導(dǎo)體和電器的一般原則如下：31一、按正常工作條件選擇

1.額定電壓

UN≥

UNS

2.額定電流

IN≥

Imax

3.按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核海拔高、污穢等級(jí)、溫度

一、按正常工作條件選擇32二、按短路情況校驗(yàn)?zāi)褪苣芰?/p>

1.短路電流計(jì)算條件（1）容量和接線按本工程最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。

接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。二、按短路情況校驗(yàn)?zāi)褪苣芰?3（2）短路種類一般按三相短路計(jì)算。若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按最嚴(yán)重情況驗(yàn)算。（3）短路點(diǎn)選擇應(yīng)選擇通過(guò)電器的短路電流最大的那些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。

例題：（2）短路種類34（4）短路計(jì)算時(shí)間校驗(yàn)導(dǎo)體、電器的熱穩(wěn)定和開(kāi)斷能力時(shí)，必須合理確定短路計(jì)算時(shí)間。①驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk：

tk=tpr+tbr=tpr+（tin+ta）②校驗(yàn)開(kāi)斷能力時(shí)，電器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間tk'：

tk'=tpr1+tin（4）短路計(jì)算時(shí)間35

2.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體和電器耐受短路電流熱效應(yīng)的能力，稱為熱穩(wěn)定性。（1）導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)為簡(jiǎn)化計(jì)算，工程上常采用當(dāng)短路時(shí)發(fā)熱滿足最高允許溫度的條件下，計(jì)算導(dǎo)體最小截面Smin，當(dāng)所選截面S>Smin時(shí)，便是熱穩(wěn)定的，反之就不穩(wěn)定。（2）電器設(shè)備熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電器的熱穩(wěn)定性由制造廠給出的t秒內(nèi)熱穩(wěn)定電流It來(lái)表示。即，若It2t>Qk，則認(rèn)為該電器是熱穩(wěn)定的。2.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)363.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定（動(dòng)穩(wěn)定）指導(dǎo)體和電器承受短路電流引起的機(jī)械效應(yīng)的能力。對(duì)于導(dǎo)體，若滿足σmax≤σal，則動(dòng)穩(wěn)定合格；對(duì)于電器，若滿足ish≤ies，則動(dòng)穩(wěn)定合格。下列情況不需校驗(yàn)熱、動(dòng)穩(wěn)定：（1）由熔斷器保護(hù)的電器，不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；（2）由有限流電阻的熔斷器保護(hù)的電器，不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；（3）裝在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器，不校驗(yàn)熱、動(dòng)穩(wěn)定。3.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)37第八節(jié)裸導(dǎo)體的選擇(P.203)裸導(dǎo)體一般按下列各項(xiàng)選擇和校驗(yàn)：（1）導(dǎo)體材料、類型、布置方式（2）導(dǎo)體截面（3）電暈（4）熱穩(wěn)定（5）動(dòng)穩(wěn)定（6）共振頻率第八節(jié)裸導(dǎo)體的選擇(P.203)裸導(dǎo)體一般按下列各項(xiàng)選38一、導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式1.材料銅、鋁2.類型硬導(dǎo)體：矩形、槽形、管形軟導(dǎo)體：鋼芯鋁絞線、分裂導(dǎo)線3.布置方式導(dǎo)體的散熱條件和機(jī)械強(qiáng)度與母線的布置方式有關(guān)。鋼芯鋁絞線母線、管形母線——三相水平布置矩形、槽形母線——三相水平或垂直布置一、導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式39二、導(dǎo)線截面選擇

匯流母線——按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇其它——按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇1.按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇

Imax≤kIal2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的Tmax，有一個(gè)年費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，J（A/mm2）。

S=Imax/J二、導(dǎo)線截面選擇40三、電暈電壓校驗(yàn)

電暈是強(qiáng)電場(chǎng)作用下導(dǎo)體周圍空氣的自持放電現(xiàn)象。電暈放電會(huì)產(chǎn)生一些不利影響。對(duì)于66kV及以下系統(tǒng)，因電壓較低，一般不會(huì)出現(xiàn)全面電暈，所以不必校驗(yàn)。對(duì)于110kV及以上的裸導(dǎo)體，應(yīng)按當(dāng)?shù)厍缣觳话l(fā)生全面電暈的條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電暈電壓（Ucr）應(yīng)大于最高工作電壓（Umax），即，

Ucr>Umax而Ucr∝導(dǎo)體半徑r因此，當(dāng)所選截面：110kV，S≥70mm2，220kV，S≥300mm2時(shí)，可不進(jìn)行電暈校驗(yàn)。三、電暈電壓校驗(yàn)41四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)對(duì)于導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)，工程上常采用在短路發(fā)熱滿足最高允許溫度的條件下，計(jì)算導(dǎo)體允許的最小截面Smin，來(lái)校驗(yàn)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定，即所選截面S≥Smin

時(shí)，滿足熱穩(wěn)定要求。四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)42五、硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)由于硬導(dǎo)體安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力將使導(dǎo)體發(fā)生彎曲，因此，導(dǎo)體應(yīng)按彎曲情況進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。

各種形狀的硬導(dǎo)體，受到機(jī)械力的作用有所不同，但計(jì)算方法相似。下面分別介紹單條矩形、多條矩形和槽形導(dǎo)體的應(yīng)力計(jì)算和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)方法。五、硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)431.單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算（1）求母線所受最大彎矩M：

M=fphL2/10（N·m）（2）求導(dǎo)體最大相間應(yīng)力σph：

σmax=σph=M/W=fphL2/10W（Pa）若σph<σal，則動(dòng)穩(wěn)定合格。

1.單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算44短路時(shí)沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力很大課件45（3）實(shí)用方法：為了便于計(jì)算和施工，設(shè)計(jì)中常根據(jù)材料最大允許應(yīng)力來(lái)確定絕緣子間最大允許跨距。

說(shuō)明：（1）當(dāng)矩形導(dǎo)體平放時(shí)，為避免導(dǎo)體因自重而過(guò)分彎曲，所選跨距一般不超過(guò)1.5~2m。（2）為使絕緣子支座及引下線安裝方便，三相水平布置的匯流母線常取絕緣子跨距等于配電裝置間隔寬度。（3）實(shí)用方法：46

2.多條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算

σmax=σph+σb（1）求σph：σph=M/W=fphL2/10W（2）求σb：①求單位長(zhǎng)度導(dǎo)體條間電動(dòng)力fb

若同相由雙條導(dǎo)體組成，fb=2.5×10-8K12ish2/b（N/m）若同相由三條導(dǎo)體組成，fb=8×10-9(K12+K13)ish2/b（N/m）2.多條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算47②按臨界跨距確定襯墊間的跨距Lb由于同相條間距離很近，條間作用力大，為減小σb，條間通常設(shè)有襯墊（螺栓），襯墊間跨距用Lb表示。為了防止同相各條矩形導(dǎo)體在條間作用力下產(chǎn)生彎曲而相互接觸，應(yīng)計(jì)算襯墊間允許的最大跨距——臨界跨距Lcr。所選襯墊跨距應(yīng)滿足Lb<Lcr，但襯墊過(guò)多會(huì)影響導(dǎo)體散熱，一般Lb=30~50cm。②按臨界跨距確定襯墊間的跨距Lb48③求彎矩Mb=fbLb2/12(N·m)④

求條間應(yīng)力σb=Mb/W=fbLb2/(2b2h)(Pa)最后，若σmax=σph+σb<σal，則母線滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。（3）實(shí)用方法：①假設(shè)L值，計(jì)算σph，計(jì)算σb.al=

σal–σph，計(jì)算Lbmax（P.206，式6-68），取Lb值（Lb<Lbmax且Lb<Lcr）。②假設(shè)Lb

值，計(jì)算σb，計(jì)算σph.al=

σal–σb，計(jì)算Lmax，取L值（L

<Lmax且L

<Lmax'）。③求彎矩Mb=fbLb2/12493.槽形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算槽形導(dǎo)體的兩槽，類似于雙條矩形導(dǎo)體條間（槽間）有襯墊。因此計(jì)算方法與矩形導(dǎo)體相同，只需改變相間和槽間截面系數(shù)以及計(jì)算σb的公式。（1）相間截面系數(shù)：與布置方式有關(guān)①水平布置：W=2WY②垂直布置：W=2WX③焊成整體：W=WY0其中，WY、WX、WY0可查。3.槽形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算50（2）槽間截面系數(shù)：

W=WY（3）槽間應(yīng)力σb：當(dāng)槽間距離2b=h時(shí)，形狀系數(shù)為1，則fb=2×10-7K12i1i2/h（N/m）而

i1=i2=0.5ish則，

fb=5×10-8

ish2/h（N/m）所以，σb=fbLb2/(12WY)=4.16×10-9

ish2

Lb2/(hWY)(Pa)（2）槽間截面系數(shù)：51六、導(dǎo)體共振校驗(yàn)當(dāng)已知導(dǎo)體材料、形狀、布置方式和應(yīng)避開(kāi)的自振頻率(160Hz)時(shí)，計(jì)算導(dǎo)體不發(fā)生共振的最大絕緣子跨距Lmax'。例題：P.208，例6-5作業(yè)：P.214，6-10、6-11六、導(dǎo)體共振校驗(yàn)52

練習(xí)題：選擇發(fā)電機(jī)出口導(dǎo)線。已知發(fā)電機(jī)額定電壓10.5kV，額定電流1500A，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)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。繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.1s，斷路器全分閘時(shí)間0.2s。三相導(dǎo)線水平布置，絕緣子跨距L=1.2m，相間距離a=0.7m，周圍環(huán)境溫度為28℃。鋁導(dǎo)體彈性模量E=7×1010Pa。練習(xí)題：53第九節(jié)電纜、絕緣子和套管的選擇(P.209)一、電力電纜選擇1.電纜芯線材料和型號(hào)選擇材料：銅芯、鋁芯型號(hào)：應(yīng)根據(jù)用途、敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)行選擇。2.電壓選擇

UN≥UNS第九節(jié)電纜、絕緣子和套管的選擇(P.209)543.截面選擇（1）按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇：Imax≤KIal（2）當(dāng)Tmax>5000h，長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：S=Imax/J說(shuō)明：工程實(shí)際中，應(yīng)盡量將三芯電纜的截面限制在185mm2及以下，以便于敷設(shè)和制作電纜接頭。3.截面選擇554.允許電壓降校驗(yàn)應(yīng)滿足ΔU%=173ImaxL(rcosφ+xsinφ)/U≤5%5.熱穩(wěn)定校驗(yàn)

S≥Smin例題：P.210，6-64.允許電壓降校驗(yàn)56二、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇1.形式選擇根據(jù)具體地點(diǎn)和環(huán)境選屋內(nèi)、屋外或防污式。2.額定電壓選擇

UN≥UNS3.穿墻套管的額定電流選擇

Imax≤KIN4.穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗(yàn)

It2t≥Qk二、支柱絕緣子和穿墻套管的選擇575.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)布置在同一平面內(nèi)的三相導(dǎo)體，在發(fā)生短路時(shí)，支柱絕緣子（或套管）所受的力，為該絕緣子相鄰跨導(dǎo)體上電動(dòng)力的平均值。5.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)58絕緣子1所受電動(dòng)力為,Fmax=(F1+F2)/2=1.73×10-7Lcish2/a(N)其中，

Lc=(L1+L2)/2同理，穿墻套管所受電動(dòng)力為，F(xiàn)max=1.73×10-7Lcish2/a(N)其中，

Lc=(L1+Lca)/2絕緣子1所受電動(dòng)力為,59支柱絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度Fde是按作用在絕緣子高度H處給定的，而電動(dòng)力Fmax是作用在導(dǎo)體截面中心線H1上，為了便于比較，應(yīng)計(jì)算作用在絕緣子帽上的作用力Fco，

Fco=FmaxH1/H式中，H1=H+b+h/2

支柱絕緣子的抗彎破壞強(qiáng)度Fde是按作用在絕緣60

絕緣子：Fco≤0.6Fde套管：Fmax≤0.6Fde例題：選擇P.214，6-11雙槽型導(dǎo)體的支柱絕緣子和穿墻套管。本章作業(yè)：P.210，6-10、6-11絕緣子：Fco≤0.6Fde61第六章①導(dǎo)體的發(fā)熱、電動(dòng)力及導(dǎo)體的選擇主要內(nèi)容：1.導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱與短時(shí)發(fā)熱計(jì)算2.導(dǎo)體短路時(shí)電動(dòng)力計(jì)算3.導(dǎo)體、電器設(shè)備選擇的一般條件4.導(dǎo)體、電纜、絕緣子和套管的選擇第六章①導(dǎo)體的發(fā)熱、電動(dòng)力及導(dǎo)體的選擇主要內(nèi)容：62第一節(jié)概述(P.63)一、發(fā)熱導(dǎo)體正常工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種損耗（電阻損耗等），這些損耗變成熱能，使導(dǎo)體溫度升高；導(dǎo)體短路時(shí)，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但是短路電流很大，發(fā)熱量仍然很多。且這些熱量在極短時(shí)間內(nèi)不容易散出，于是導(dǎo)體的溫度迅速升高。第一節(jié)概述(P.63)一、發(fā)熱63發(fā)熱對(duì)導(dǎo)體、電器設(shè)備產(chǎn)生的不良影響：（1）機(jī)械強(qiáng)度下降（2）接觸電阻增加（3）絕緣性能降低因此，為了限制發(fā)熱的有害影響，規(guī)定了導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱和短時(shí)發(fā)熱的允許溫度。發(fā)熱對(duì)導(dǎo)體、電器設(shè)備產(chǎn)生的不良影響：64二、電動(dòng)力導(dǎo)體正常工作和短路時(shí)，除發(fā)熱以外，還受到電動(dòng)力的作用。電動(dòng)力：載流導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，導(dǎo)體之間的相互作用力。正常工作電流產(chǎn)生的電動(dòng)力不大，短路時(shí)沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力很大，可能導(dǎo)致導(dǎo)體、設(shè)備變形或損壞。為保證導(dǎo)體不受破壞，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力不應(yīng)超過(guò)載流導(dǎo)體的允許應(yīng)力。二、電動(dòng)力65第二節(jié)導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱(P.64)一、發(fā)熱發(fā)熱來(lái)自導(dǎo)體電阻損耗的熱量和太陽(yáng)日照的熱量。1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量

QR=Iw2Rac(W/m)2.太陽(yáng)日照的熱量第二節(jié)導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱(P.64)一、發(fā)熱66二、熱量的傳遞過(guò)程可分為對(duì)流、輻射、導(dǎo)熱三種形式。1.對(duì)流：由氣體各部分相對(duì)位移將熱量帶走的過(guò)程。分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種情況。2.輻射：熱量從高溫物體，以熱射線方式傳至低溫物體的過(guò)程。3.導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）：當(dāng)物體內(nèi)部或相互接觸的物體間存在溫度差時(shí)，熱量從高溫處傳到低溫處的過(guò)程。

二、熱量的傳遞過(guò)程67置于空氣中的均勻裸導(dǎo)體，由于全長(zhǎng)截面相同、各處溫度一樣，因此沿導(dǎo)體長(zhǎng)度方向沒(méi)有熱傳導(dǎo)，又由于空氣的熱傳導(dǎo)性很差，故導(dǎo)體主要是對(duì)流和輻射換熱，而忽略很小的導(dǎo)熱量。即導(dǎo)體散到周圍介質(zhì)的熱量為：

（Ql+Qf）=aw(θw-θo)F置于空氣中的均勻裸導(dǎo)體，由于全長(zhǎng)截面68第三節(jié)導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱(P.68)即分析導(dǎo)體長(zhǎng)期通過(guò)工作電流時(shí)的發(fā)熱過(guò)程，目的：計(jì)算導(dǎo)體長(zhǎng)期允許通過(guò)的電流——載流量。一、導(dǎo)體的溫升過(guò)程導(dǎo)體的溫升過(guò)程，可按熱量平衡關(guān)系來(lái)描述。即，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量（QR），一部分用于本身溫度升高所需的熱量（Qc），一部分散失到周圍介質(zhì)中（Ql+Qf），因此，熱量平衡方程式為，

QR=Qc+(Ql+Qf)由此可推導(dǎo)出導(dǎo)體穩(wěn)定溫升表達(dá)式，

τw=(I2R)/(awF)第三節(jié)導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱(P.68)69二、導(dǎo)體的載流量1.載流量的計(jì)算——由穩(wěn)定溫升公式得出

說(shuō)明：由于導(dǎo)體散熱過(guò)程比較復(fù)雜，且散熱系數(shù)（a）往往是溫度的函數(shù)，因此計(jì)算的結(jié)果只是近似的，還要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)校驗(yàn)。我國(guó)生產(chǎn)的矩形、雙槽形、管形母線均已標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)截面，按自然冷卻條件（周圍環(huán)境溫度為25℃，導(dǎo)體最高溫度為70℃），進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)，編制了標(biāo)準(zhǔn)截面母線載流量表，可供設(shè)計(jì)時(shí)使用。二、導(dǎo)體的載流量702.提高載流量的措施（1）降低導(dǎo)體電阻；（2）增大散熱面積；（3）提高換熱系數(shù)；（4）增大導(dǎo)體正常發(fā)熱時(shí)的允許溫度。例題：P.692.提高載流量的措施71三、大電流導(dǎo)體附近鋼構(gòu)的發(fā)熱

導(dǎo)體附近的金屬部件（如，支持母線結(jié)構(gòu)的鋼梁等等），在電磁場(chǎng)作用下，會(huì)引起磁滯和渦流損耗。導(dǎo)體電流增大，導(dǎo)體周圍磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，從而導(dǎo)體附近鋼構(gòu)的損耗增加、發(fā)熱增大。鋼構(gòu)發(fā)熱會(huì)影響經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，惡化設(shè)備和工作人員的運(yùn)行條件，局部過(guò)熱還可能損壞設(shè)備，因此，必須采取措施。三、大電流導(dǎo)體附近鋼構(gòu)的發(fā)熱72減小鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施：（1）加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，使磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱，從而減小損耗。（2）斷開(kāi)閉合回路，消除環(huán)流（閉合回路產(chǎn)生環(huán)流，會(huì)使發(fā)熱增大）。如，套管安裝板相間開(kāi)槽；在母線保護(hù)網(wǎng)的鋼框連接處加絕緣墊。減小鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施：73（3）采用電磁屏蔽；即在磁場(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)電流的去磁作用降低磁場(chǎng)強(qiáng)度。短路環(huán)用電阻率小的銅或鋁制成，緊包在鋼構(gòu)上，短路環(huán)中雖有電流流過(guò)，但因電阻小，發(fā)熱并不顯著。（4）采用分相封閉導(dǎo)線即每相導(dǎo)線分別用外殼包住，使本相導(dǎo)體的磁場(chǎng)不易穿出外殼，鄰相磁場(chǎng)也不易進(jìn)入外殼，從而殼內(nèi)外磁場(chǎng)均大為降低。（3）采用電磁屏蔽；74第四節(jié)導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱（P.70）短時(shí)發(fā)熱：指短路開(kāi)始至短路切除為止，這一很短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程。特點(diǎn)：發(fā)熱量大，持續(xù)時(shí)間短，來(lái)不及向周圍環(huán)境散熱，因此導(dǎo)體溫度升得很高。目的：確定導(dǎo)體可能出現(xiàn)的最高溫度，是校驗(yàn)設(shè)備熱穩(wěn)定的依據(jù)。第四節(jié)導(dǎo)體的短時(shí)發(fā)熱（P.70）短時(shí)發(fā)熱：指短路開(kāi)始至短75一、短時(shí)發(fā)熱過(guò)程由于短時(shí)發(fā)熱散失的熱量可以不計(jì)，基本上是絕熱過(guò)程，即導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，全部用于使導(dǎo)體溫度升高，于是，在短時(shí)發(fā)熱過(guò)程中，熱量平衡關(guān)系為：

QR=Qc

根據(jù)熱量平衡關(guān)系，可以導(dǎo)出短路電流熱效應(yīng)方程：

Qk/S2=Ah-Aw因此，Ah=Qk/S2+Aw一、短時(shí)發(fā)熱過(guò)程76從最初溫度（θw）求最高溫度（θh）的方法：（1）從某一開(kāi)始溫度θw開(kāi)始，從曲線上查出Aw；（2）計(jì)算（Qk/S2），與Aw相加后，得Ah；（3）再由Ah

查出相應(yīng)的最高溫度θh。

Qk=Qp+Qnp其中，

Qp=tk(I〃2+10Itk/22+Itk2)/12≈tk

I〃2Qnp=TI〃2

從最初溫度（θw）求最高溫度（θh）的方法：77說(shuō)明：若短路切除時(shí)間tk>1秒，非周期分量已衰減，這時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量決定，可以不計(jì)非周期分量的影響。但對(duì)于大型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)出口處短路時(shí)，非周期分量必須考慮。

例題：P.73說(shuō)明：若短路切除時(shí)間tk>1秒，非周期分量已衰減，這時(shí)導(dǎo)體的78第五節(jié)導(dǎo)體短路的電動(dòng)力（P.74）電動(dòng)力：載流導(dǎo)體通過(guò)電流時(shí)，導(dǎo)體之間的相互作用力。短路時(shí)，導(dǎo)體中通過(guò)很大的短路電流，會(huì)遭受巨大的電動(dòng)力作用。若導(dǎo)體機(jī)械強(qiáng)度不夠，就會(huì)發(fā)生變形或損壞。為了安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)電動(dòng)力進(jìn)行分析和計(jì)算，使短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力不超過(guò)載流導(dǎo)體的允許應(yīng)力，即保證足夠的電動(dòng)力穩(wěn)定性，必要時(shí)，可以采取限制短路電流的措施。第五節(jié)導(dǎo)體短路的電動(dòng)力（P.74）電動(dòng)力：載流導(dǎo)體通過(guò)電79一、平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力兩條無(wú)限細(xì)長(zhǎng)平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力為，

F=

2×10-7Li1i2/a（N）

電動(dòng)力的方向取決于導(dǎo)體中電流（i1、i2）的方向，同向相吸，異向相斥。

當(dāng)考慮導(dǎo)體形狀時(shí)，將它們看成由若干無(wú)限細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)體組成，常乘以形狀系數(shù)K

。于是，實(shí)際電動(dòng)力為，

F=

2×10-7K

Li1i2/a（N）一、平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力80形狀系數(shù)K的確定：⑴對(duì)于矩形導(dǎo)體，計(jì)算相間電動(dòng)力時(shí)，K=1；計(jì)算同相條間電動(dòng)力時(shí)，查P.75圖3-10得K值。⑵對(duì)于槽型導(dǎo)體，在計(jì)算相間和同相條間電動(dòng)力時(shí)，一般均取K=1。⑶對(duì)于管型導(dǎo)體，K=1。形狀系數(shù)K的確定：81二、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力

1.電動(dòng)力計(jì)算在三相系統(tǒng)中，發(fā)生短路時(shí)作用于每相導(dǎo)體的電動(dòng)力，取決于該相導(dǎo)體中的電流與其他兩相電流的相互作用力。將單相系統(tǒng)推廣到三相系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，且三相短路時(shí)，中間相（B相）和外邊相受力不一樣，應(yīng)分別計(jì)算。（1）B相：

FB=FBA-FBC=2×10-7L(iBiA-iBiC)/a=……（2）A、C相：

FA=FAB+FAC=2×10-7L(iAiB+0.5iAiC)/a=……二、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力82*FA由四個(gè)分量組成：（1）不衰減的固定分量；（2）按時(shí)間常數(shù)（Ta/2）衰減的非周期分量；

Ta——短路電流非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)（s），其值取決于短路點(diǎn)至電源間的總電阻和總電感，即，

Ta=L/R（3）按時(shí)間常數(shù)Ta衰減的工頻分量；（4）不衰減的二倍工頻分量。*FB中沒(méi)有固定分量，而有其他三個(gè)分量。*FA由四個(gè)分量組成：832.電動(dòng)力的最大值（1）三相短路的最大電動(dòng)力

①電動(dòng)力最大瞬時(shí)值與短路沖擊電流（ish）出現(xiàn)有關(guān)，其表達(dá)式為，

FAmax=1.616×10-7Lish2/a（N）FBmax=1.73×10-7Lish2/a（N）

②三相短路時(shí)，B相（中間相）所受電動(dòng)力最大，約比邊相大7%。2.電動(dòng)力的最大值84（2）兩相短路與三相短路最大電動(dòng)力比較Fmax(2)=1.5×10-7Lish2/a（N）

于是，F(xiàn)max=1.73×10-7Lish2/a（N）（2）兩相短路與三相短路最大電動(dòng)力比較85

3.導(dǎo)體振動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力

導(dǎo)體及其支架都具有質(zhì)量和彈性，組成一彈性系統(tǒng)。導(dǎo)體在外力作用下將發(fā)生變形，當(dāng)外力除去后，導(dǎo)體并不立即恢復(fù)到原來(lái)平衡位置，而是在平衡位置兩側(cè)做往復(fù)振動(dòng)，這種由彈性系統(tǒng)引起的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)。自由振動(dòng)的頻率稱為固有頻率。若導(dǎo)體受電動(dòng)力的作用，而電動(dòng)力中又有工頻和二倍工頻分量，因此，當(dāng)導(dǎo)體固有頻率接近50Hz或100Hz時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，此時(shí)振幅特別大，可能使導(dǎo)體遭到破壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免發(fā)生共振。3.導(dǎo)體振動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力86

導(dǎo)體發(fā)生共振時(shí)，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，即在最大電動(dòng)力Fmax上乘以動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)β，則動(dòng)態(tài)電動(dòng)力最大值為，

Fmax=1.73×10-7Lish2β

/a（N）

β與導(dǎo)體固有頻率有關(guān)，忽略振幅不大的高頻振動(dòng)，有，

f1<30Hz時(shí)，β<130<f1<160Hz時(shí)，β>1f1>160Hz時(shí)，β=1

導(dǎo)體發(fā)生共振時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力。87說(shuō)明:

對(duì)于35kV及以下的硬母線，由于跨距（L）較小，故f1一般多屬于中高頻范圍。為減小電動(dòng)力作用，避免在母線結(jié)構(gòu)中引起危險(xiǎn)的共振，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使母線的固有頻率在中頻（30~160Hz）之外。這時(shí)振動(dòng)系數(shù)β=1。例題：

P.79說(shuō)明:88第六節(jié)大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力(略)

敞露式母線易受外界影響，運(yùn)行可靠性低，因此，對(duì)于200MW及以上的大型機(jī)組，已廣泛采用封閉母線。

封閉母線（用外殼將母線封閉起來(lái)）的分類：（1）按外殼材料分為：塑料外殼、金屬外殼（2）按外殼與母線間的結(jié)構(gòu)形式分為：不隔相、隔相、離相（也稱分相）其中，離相又分為分段絕緣式、全連式兩種第六節(jié)大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力(略)89全連式分相封閉母線的特點(diǎn)：（1）沿母線長(zhǎng)度方向上的外殼，在同一相內(nèi)從頭到尾全部連通；（2）各相外殼兩端用短路板連接。優(yōu)點(diǎn)：（1）運(yùn)行可靠性高；（2）短路時(shí)母線相間的電動(dòng)力降低；（3）改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱；（4）安裝維護(hù)工作量小。缺點(diǎn)：（1）母線散熱條件較差；（2）外殼上會(huì)產(chǎn)生損耗；（3）金屬消耗量增加。全連式分相封閉母線的特點(diǎn)：90第七節(jié)導(dǎo)體和電器選擇的一般條件(P.170)

選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極、穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資。

導(dǎo)體和各種電器選擇的方法不完全相同，但基本要求一致，即按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。第七節(jié)導(dǎo)體和電器選擇的一般條件(P.170)91選擇導(dǎo)體和電器的一般原則如下：（1）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)，安全適用，經(jīng)濟(jì)合理；（2）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；（3）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核；（4）應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；（5）選擇的導(dǎo)體和設(shè)備品種不宜太多；（6）選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重。新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格。選擇導(dǎo)體和電器的一般原則如下：92一、按正常工作條件選擇

1.額定電壓

UN≥

UNS

2.額定電流

IN≥

Imax

3.按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核海拔高、污穢等級(jí)、溫度

一、按正常工作條件選擇93二、按短路情況校驗(yàn)?zāi)褪苣芰?/p>

1.短路電流計(jì)算條件（1）容量和接線按本工程最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。

接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式。二、按短路情況校驗(yàn)?zāi)褪苣芰?4（2）短路種類一般按三相短路計(jì)算。若其他種類短路較三相短路嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)按最嚴(yán)重情況驗(yàn)算。（3）短路點(diǎn)選擇應(yīng)選擇通過(guò)電器的短路電流最大的那些點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。

例題：（2）短路種類95（4）短路計(jì)算時(shí)間校驗(yàn)導(dǎo)體、電器的熱穩(wěn)定和開(kāi)斷能力時(shí)，必須合理確定短路計(jì)算時(shí)間。①驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間tk：

tk=tpr+tbr=tpr+（tin+ta）②校驗(yàn)開(kāi)斷能力時(shí)，電器的開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間tk'：

tk'=tpr1+tin（4）短路計(jì)算時(shí)間96

2.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)導(dǎo)體和電器耐受短路電流熱效應(yīng)的能力，稱為熱穩(wěn)定性。（1）導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)為簡(jiǎn)化計(jì)算，工程上常采用當(dāng)短路時(shí)發(fā)熱滿足最高允許溫度的條件下，計(jì)算導(dǎo)體最小截面Smin，當(dāng)所選截面S>Smin時(shí)，便是熱穩(wěn)定的，反之就不穩(wěn)定。（2）電器設(shè)備熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電器的熱穩(wěn)定性由制造廠給出的t秒內(nèi)熱穩(wěn)定電流It來(lái)表示。即，若It2t>Qk，則認(rèn)為該電器是熱穩(wěn)定的。2.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)973.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定（動(dòng)穩(wěn)定）指導(dǎo)體和電器承受短路電流引起的機(jī)械效應(yīng)的能力。對(duì)于導(dǎo)體，若滿足σmax≤σal，則動(dòng)穩(wěn)定合格；對(duì)于電器，若滿足ish≤ies，則動(dòng)穩(wěn)定合格。下列情況不需校驗(yàn)熱、動(dòng)穩(wěn)定：（1）由熔斷器保護(hù)的電器，不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；（2）由有限流電阻的熔斷器保護(hù)的電器，不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定；（3）裝在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器，不校驗(yàn)熱、動(dòng)穩(wěn)定。3.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)98第八節(jié)裸導(dǎo)體的選擇(P.203)裸導(dǎo)體一般按下列各項(xiàng)選擇和校驗(yàn)：（1）導(dǎo)體材料、類型、布置方式（2）導(dǎo)體截面（3）電暈（4）熱穩(wěn)定（5）動(dòng)穩(wěn)定（6）共振頻率第八節(jié)裸導(dǎo)體的選擇(P.203)裸導(dǎo)體一般按下列各項(xiàng)選99一、導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式1.材料銅、鋁2.類型硬導(dǎo)體：矩形、槽形、管形軟導(dǎo)體：鋼芯鋁絞線、分裂導(dǎo)線3.布置方式導(dǎo)體的散熱條件和機(jī)械強(qiáng)度與母線的布置方式有關(guān)。鋼芯鋁絞線母線、管形母線——三相水平布置矩形、槽形母線——三相水平或垂直布置一、導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式100二、導(dǎo)線截面選擇

匯流母線——按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇其它——按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇1.按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇

Imax≤kIal2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的Tmax，有一個(gè)年費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，J（A/mm2）。

S=Imax/J二、導(dǎo)線截面選擇101三、電暈電壓校驗(yàn)

電暈是強(qiáng)電場(chǎng)作用下導(dǎo)體周圍空氣的自持放電現(xiàn)象。電暈放電會(huì)產(chǎn)生一些不利影響。對(duì)于66kV及以下系統(tǒng)，因電壓較低，一般不會(huì)出現(xiàn)全面電暈，所以不必校驗(yàn)。對(duì)于110kV及以上的裸導(dǎo)體，應(yīng)按當(dāng)?shù)厍缣觳话l(fā)生全面電暈的條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電暈電壓（Ucr）應(yīng)大于最高工作電壓（Umax），即，

Ucr>Umax而Ucr∝導(dǎo)體半徑r因此，當(dāng)所選截面：110kV，S≥70mm2，220kV，S≥300mm2時(shí)，可不進(jìn)行電暈校驗(yàn)。三、電暈電壓校驗(yàn)102四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)對(duì)于導(dǎo)體的熱穩(wěn)定校驗(yàn)，工程上常采用在短路發(fā)熱滿足最高允許溫度的條件下，計(jì)算導(dǎo)體允許的最小截面Smin，來(lái)校驗(yàn)導(dǎo)體的熱穩(wěn)定，即所選截面S≥Smin

時(shí)，滿足熱穩(wěn)定要求。四、熱穩(wěn)定校驗(yàn)103五、硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)由于硬導(dǎo)體安裝在支柱絕緣子上，短路沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力將使導(dǎo)體發(fā)生彎曲，因此，導(dǎo)體應(yīng)按彎曲情況進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。

各種形狀的硬導(dǎo)體，受到機(jī)械力的作用有所不同，但計(jì)算方法相似。下面分別介紹單條矩形、多條矩形和槽形導(dǎo)體的應(yīng)力計(jì)算和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)方法。五、硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)1041.單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算（1）求母線所受最大彎矩M：

M=fphL2/10（N·m）（2）求導(dǎo)體最大相間應(yīng)力σph：

σmax=σph=M/W=fphL2/10W（Pa）若σph<σal，則動(dòng)穩(wěn)定合格。

1.單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算105短路時(shí)沖擊電流產(chǎn)生的電動(dòng)力很大課件106（3）實(shí)用方法：為了便于計(jì)算和施工，設(shè)計(jì)中常根據(jù)材料最大允許應(yīng)力來(lái)確定絕緣子間最大允許跨距。

說(shuō)明：（1）當(dāng)矩形導(dǎo)體平放時(shí)，為避免導(dǎo)體因自重而過(guò)分彎曲，所選跨距一般不超過(guò)1.5~2m。（2）為使絕緣子支座及引下線安裝方便，三相水平布置的匯流母線常取絕緣子跨距等于配電裝置間隔寬度。（3）實(shí)用方法：107

2.多條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算

σmax=σph+σb（1）求σph：σph=M/W=fphL2/10W（2）求σb：①求單位長(zhǎng)度導(dǎo)體條間電動(dòng)力fb

若同相由雙條導(dǎo)體組成，fb=2.5×10-8K12ish2/b（N/m）若同相由三條導(dǎo)體組成，fb=8×10-9(K12+K13)ish2/b（N/m）2.多條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算108②按臨界跨距確定襯墊間的跨距Lb由于同相條間距離很近，條間作用力大，為減小σb，條間通常設(shè)有襯墊（螺栓），襯墊間跨距用Lb表示。為了防止同相各條矩形導(dǎo)體在條間作用力下產(chǎn)生彎曲而相互接觸，應(yīng)計(jì)算襯墊間允許的最大跨距——臨界跨距Lcr。所選襯墊跨距應(yīng)滿足Lb<Lcr，但襯墊過(guò)多會(huì)影響導(dǎo)體散熱，一般Lb=30~50cm。②按臨界跨距確定襯墊間的跨距Lb109③求彎矩Mb=fbLb2/12(N·m)④

求條間應(yīng)力σb=Mb/W=fbLb2/(2b2h)(Pa)最后，若σmax=σph+σb<σal，則