铝合金空气绝缘母线槽的研究

摘要：本文论述了铝合金空气尽缘母线槽的组成结构和母排的选择方式。并进行了母线槽在动、热稳定型方面相关身分的研究及其涡流对母线槽的影响水平。
关头词：涡流尽缘夹块接触电阻动稳定热稳定氧化
　　1、母线槽的结构：　　
图1直线段母线槽　　铝合金外壳空气尽缘母线槽为室内低压母线槽，由始端，直线段、垂直直角弯头、水平直角弯头、Z形弯头、T形、十字形、伸缩节、变容节和终端等母线槽组成，其走线灵活、便捷，结构紧凑，占用空间小。因其母线为封锁式组装，使用平安，其实不需人维护。在直线段（干线）母线槽上可经插接箱向用户供电，同时对年夜流分支可经T形母线槽分流至配电箱（或柜）。本母线槽由铜排或铝　　排及铝合金外壳、相间尽缘件及其他毗连件组成，其安装便当。直线段母线槽见图1所示，立面图见图2。母线槽间毗连时，经由过程尽缘穿心螺栓紧固，始端母线槽与外部装备经由过程软连　　
图2母线槽立面图　　接组成通路，终端母线槽由终端盒封锁，母线间毗连好后，用接头盖板封锁，接头盖板与铝合金外壳的裂缝可用玻璃胶密封，其防护品级年夜于IP30。母线槽间毗连处的铜排采用热镀锡（运用于特殊工况时可镀银），以减小母排间的接触电阻或下降该处铜材的氧化水平。本母线槽因尽缘介为空气，其散热效果于密集性母线槽，而且其超载能力年夜。母线槽外壳为高强度铝合金型材流线形压制而成，　　其外形美观，并减轻了母线槽的重，同时母线槽的外壳因采用铝合金材，外壳可作为秀的接地体且耐自然情况浸蚀，由此本母线槽获得多项国家利（利号：ZL96204064.9）。该母线槽是全天候的低压年夜电流刚性导体，抗弯强度知足国家尺度GB7251.2-1997的要求，其制造时电气性能检验及依据的尺度见表1。　　母线槽电气性能检验及依据的尺度　　表11、实验依据：JB8511-19965.2.2.12、检查项目：检查项目检查条目触电防护措施检查合适JB8511-19964.5.2.1；4.5.2.2条要求接地及接地标志检查合适JB8511-19964.5.2.3条要求铭牌与标志的检查合适JB8511-19967.1条要求漆层与镀层的检查合适JB8511-19964.4.2.1条要求紧固件检查合适相关要求3、结论　　2、母排截面的计较：　　母排截面尺寸，按以下几个条件选择：　　（1）按延续工作电流选择；　　（2）按经济电流密度选择；　　（3）按短路时的热稳定校验；　　（4）按短路时的机械强度校验。　　对于年夜电流母线来说，起控建造用的通常为（1）、（2）两项，第（3）项所决议的截面积往往远小于（1）、（2）两项所决议的截面积，而第（4）项，由于母排截面较年夜，机械强度较高，而且可以经由过程调整尽缘子跨距和母线槽间（或片间）垫块跨距来知足要求，所以一般也不是决议导体截面积的控制条件。　　母线槽制造时，在凡是条件下按用户所提供的母线槽所需载流选择母排截面积。　　按允许载流选择母排截面积应知足以下条件：　　Ijs≤Iy　　式中：Ijs为母排的计较电流，A（凡是由用户所提供）；Iy为母排允许载流，A。　　选择计较时应注重以下几点：　　①、当情况温度分歧于额定使用情况温度时，其载流Iy应乘以温度校正系数Kt。　　Kt=Qm-Q1/Qm-Qn　　式中：Qm为母线槽高允许工作温度，取40℃。　　Q1为母线槽使用情况温度。　　Qn为母线槽额定使用情况温度，通常是25℃。　　母线槽允许载流在分歧情况温度下的校正系数Kt按上式计较，当情况温度高于额定情况温度时，Iy值应予以批改，其批改值：　　Iyx=Kt.Iy。　　②、对于供给商住楼的母线槽，因其使用负荷多为单相或两相三线，其零线（排）截面积与相线（排）截面积应不异；对于三相四线供电于工区，其总零排截面积约为相排截面积的40～60；对三相五线制母线槽其PE线（排）截面同零线，但其长度年夜于300mm，装于母线槽两头，其中心端用母线槽壳体铝合金取代即可。　　3、动、热稳定性的校验：　　当母线槽发生短路时，就有比正常工作电流年夜许多倍的短路电流从电源经过年夜电流母线流到短路点。这类短路电流常达15KA以上，要对母线发生力的（机械的）和热的效应。为此必需校验母线承受短路电流作用的能力，即校验母线的动稳定性和热稳定性。关于短路电流的计较，可参阅有关书籍。年夜体说来，它由工频的交流份和直流衰减份组成，其中交流份又包括次暂态衰减、暂态衰减和稳态三个份，并由系统中的线路、变压器和发机电等的综合参数和发机电的自动励磁调理器决议，直流衰减份是陪伴交流份发生的自由份，由交流份的初相角（即短路初瞬间的相角）和系统的综合电磁特征决议。　　暂态时间常数Td凡是达几秒，就力效应而言，可近似地把它对应的暂态份并进稳态份，剩下次暂态份以时间常数Ta决议速度的衰减。　　电力系统通常是三相制，这就可能会发生两相或三相短路，后者称为对称短路。一般地说，两相短路与三相短路电流交流幅值的比是Im：Im=3/2，其平方之比是3/4。在单个分支线路上，则只可能发生两相短路。两相短路时，两个短路相导体中的短路电流瞬时值，数值相等标的目的相反，如同单相电路中一样。三相短路时，三相电流交流份的幅值相等，但初相角相互差120°。　　在热稳定校验时，必需知道短路延续时间Td，它是供电负荷中继电庇护动作时间与断路器跳闸时间之和。　　载流母线由于电阻引发的消耗转化为热，使母线温度升高。铜、铝材料自己虽然可在较高温度下使用不影响其机械强度，可是螺栓毗连的接触面温度较高容易氧化，使得接触面电阻增加。接触电阻增年夜又使接触面温度继续升高，造成恶性轮回，致使接触部门损坏。是以电接触面的氧化问题就成为限制母线槽温度的主要身分。毗连面镀银的螺栓毗连允许的母线温度比力高，但成本很高，一般采用毗连面镀锡或镀锌的螺栓毗连。这类母线的允许温度就低些。我国划定母线的允许温度为85～90℃，对封锁母线，外壳的允许温度为65～70℃。采用焊接时，允许温度可到达110℃。可是在与电器毗连时，为了便于安装和检修，螺栓毗连是不成避免的，其母线搭接螺栓的拧紧力矩见表A。　　表A母线搭接螺栓的拧紧力矩序号螺栓规格力矩值（N.m）1M88.8～10.82M1017.7～22.63M1231.4～39.24M1451.0～60.85M1678.5～98.16M1898.0～127.47M20156.9～196.28M24274.6～343.2　　一般母线设计中还应斟酌事故情况下短路电流的热效应。在电网发生短路的情况下，虽然庇护继电器能迅速做出反应，切断电路，延迟时间仅在几秒到十几秒之内，可是由于短路电流极年夜，发生的热也极年夜，引发母线温度短时间的年夜幅度升高。母线平安地承受这类短路热效应的能力称为短路热稳定。　　母线短时发烧不致造成损坏的允许温度比正常工作允许温度高得多。铜母线为300℃，铝母线为200℃。在短途经程中，母线的消耗功率是正常工作时的上百倍，概况散热只有母线消耗的1～3。这就使得计较短路温升时可以不计及母线的散热，也就是认为母线消耗发生的全数热都用于提高母线的温度。是以，短路时母线的温升就取决于母线的热容，短路延续时间和短路电流的年夜小。要保证母线有足够的热稳定性，除尽削减短路延续时间和短路电流之外，还必需使母线有足够的截面尺寸，也就使母线有足够的热容。　　4、关于母线的涡流（即集肤效应和临近效应）　　在时变条件下，由于经过回路截面上各点的电流路径分歧，响应的感应电动势也就分歧，因而各点电流密度也分歧。换句话说，除基于媒的均一电阻率而假设存在的均布电流外，还会因电磁感应而泛起涡流，即发生集肤效应和临近效应，使截面上电流散布不平均，包括相位的纷歧致。集肤效应和临近效应的水平与导体截面外形尺寸及频率有关，临近效应还与相临近的导体间或回路间距离有关。对于在工频下工作的大都铜、铝母线或电力线路，除特殊情况外，由于导体截面不很年夜，而导体间距离不是很小，这两种效应一般都不很年夜。这类导体叫线状导体，其回路叫线状回路。线状回路的外感抗是其总电感的主要部门，而涡流影响只及于导体内部的磁通和紧靠导体四周的一小部门外磁通。是以即使有一定的涡流，它对电感数值的影响依然很小（比对电阻消耗的影响小）。加上电感值计较的切确性不如电阻值重要，是以一般的工频线路电感计较可假定电流在截面上平均散布，这使计较年夜年夜简化。可是，当涡流影响出格年夜时，则必需门斟酌。例如触及封锁母线的外壳或冶金炉的低压年夜电流引线就是如斯，而母线槽外壳采用良导体铝合金后其具有屏障磁场的作用，这就较好地解决了封锁母线易发生涡流的问题。　　钢母线或导体，由于μ年夜，又长短线性的，有强烈的集肤效应，针对于此开发了铝合金外壳空气尽缘母线槽，很好地解决了封锁母线积于集肤效应的问题。　　[参考文献]：　　1、现行建筑装备规范年夜全。中国建筑工出书社　　2、电力设计手册西北电力设计院