第九节母线、架空导线和电缆

1、19 母线、架空导线和电缆191 用途及选型硬母线、架空导线和电力电缆都是用来输送和分配电能的导体。1911 硬母线在工厂变电所中， 硬母线常用来汇集和分配电流， 故又称汇流排，简称母线。母线材料通常为铜、铝和钢。铜的电阻率低、机械强度大、抗腐蚀性强，是 很好的母线材料， 但因价格贵，仅用在空气中含腐蚀性气体 （如沿海或化工厂等） 的屋外配电装置中。铝的电阻率略高于铜，但它轻、价格便宜，所以广泛用于工 厂企业的变电所。钢的电阻率大，在交流电路中使用它将产生涡流和磁滞损耗， 电压损失大，但机械强度大且最便宜，故适用于工作电流不大于 200A -300A 的 电路中。在接地装置中的接地母线普遍采用

2、钢母线。母线截面形状应力求使集肤效应系数小、散热好、机械强度高和安装简便。 对于容量不大的工厂变电所多采用矩形截面母线； 母线的排列方式应考虑散热条 件好，且短路电流通过时具有一定的热、 动稳定性。 常用的排列方式有水平布置 和垂直布置两种。硬母线表面着色涂漆可以增加热辐射能力， 有利于散热和防腐。 为了便于识 别各相母线，统一规定按下列颜色分别标志母线：交流母线 A相一一黄色，B相一一绿色，C相一一红色中性线 接地的中性线紫色 不接地的中性线蓝色直流母线 正极红色，负极蓝色1912. 架空导线架空导线是构成工厂供配电网络的主要元件， 在屋外配电装置中也常采用架空导线作母线，又称软母线架空导线

3、一般都是裸导线，按结构分为单股线和多股绞线。绞线又有铜绞线、铝绞线和钢心铝绞线之分。在工厂中最常用的是铝绞线，在机械强度要求较高的地方和35KV及以上架空线路多采用钢芯铝绞图1钢芯铝绞线线。其横截面结构如上图所示。导线的芯是钢线，以增强导线的机械强度，外围用铝线，故导电性能较好。由于交流电流通过导体时有趋表效应， 所以交流电流实际上只从铝线通过， 从而 克服了钢线导电性差的缺点。钢芯铝绞线型号中所表示的截面积（如LGJ-70）仅是铝线部分的截面积。1. 9. 1. 3电力电缆电力电缆广泛用于工厂配电网络。其结构主要由导体、绝缘层和保护层三部 分组成。导体一般由多股铜线或铝线绞合而成，以便于弯曲

4、。线芯采用扇形，从 而可减少电缆的外径。绝缘层用于将导体线芯之间及线芯与大地之间良好地绝 缘。保护层是用来保护绝缘层，使其密封并具有一定的机械强度， 以承受电缆在 运输和敷设时所受的机械力，也可防止潮气侵入。电缆的主要优点是供电可靠性较高， 不受雷击、风害等外力破坏；可埋于地下或电缆沟内，使环境整齐美观；线路电抗小，可提高电网功率因数。缺点是投 资大，约为同级电压架空线路投资的 10倍，且电缆线路一旦发生事故难于查寻 和检修。在工厂变电所中，一般采用三相铝芯电缆，直埋地下。在敷设高差较大地点， 应采用不滴流电缆或塑料电缆。1. 9. 2母线、导线和电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短的导体

5、仅按长期发热允许电流选择外，其余导体应按经济电流密度选择，并按长期发热允许电流校验。1. 9. 2. 1按导体长期发热允许电流选择导体所在电路的最大持续工作电流1 g.max应不大于导体长期发热的允许电流IuI，即g .maxKJui式中 IuI相应于导体额定环境温度条件下导体的长期允许电流;Kd温度修正系数;g .max通过导体的最大持续工作电流1. 9. 2. 2.按经济电流密度选择导体截面的大小直接影响线路的投资和年计算费用。年计算费用包括电流通 过导体产生的电能损耗费和导体管理维修费及年折旧费 （常以占投资的百分数给 出）。导体截面越大，电能损耗费越小，而维修和折旧费越高。当导体截面为

6、某3一值时，可使年计算费用最低，如图 2所示图2年计算费用与截面S的关系曲线°为对应年计算费用最低的截面，称经济截面。与最低年计算费用对应的 电流密度称为经济电流密度J。它与导体类型和最大负荷年利用小时数有关。表 1为我国规定的经济电流密度。导体的经济截面可由下式决定g .max2Sj(mm )J式中 Sj-导体的经济截面表1我国规定的导线和电缆经济电流密度（A/mm2线路类别导线材料年最大负荷利用小时（h）3000 以下 3000-5000 5000 以上架空线路硬母线铜3.002.251.75铝1.651.150.9电缆线路铜2.52.252.00铝1.921.731.54在选择

7、导体的标准截面S时，一般应尽量接近经济截面 Sj ,且为节约投资 和有色金属消耗量，导体标准截面可适当选择小于经济截面。1. 9. 2. 3.按机械强度选择导体截面对于架空导线，截面S尚应不小于某一最小截面，以保证导体具有足够的机 械强度。各种材料架空导线最小截面列于表 2。架空线路电压等级钢芯铝线铝及铝合金（mm2铜35kA25356kA-10 kA2535 （居民区）25 （非居民区）16mm21 kA以下16163.2mm表2架空线的最小截面1. 9. 2. 4.按允许电压损失选择导体截面对于架空导线和电缆，因一般线路较长且电压损失较大，故应按允许电压损 失叽进行校验，即ux式中 U u

8、x允许电压损失，一般为 -5% ;所选导体全长的电压损失，计算公式再查1. 9. 2. 5.热稳定校验按上述条件选择的导体截面 S还应按热稳定进行校验，即S -Smint1k fC 式中Smin按短时发热条件满足热稳定要求所决定的导体最小截面(mm2C热稳定系数，可查表4-6 ;稳态短路电流有效值（A）;tj假想时间（S）;kf集肤效应系数，对于电缆和小截面导体一般近似取1。1. 9. 2. 6动稳定校验硬母线通常都安装在支持绝缘子上。 当冲击电流通过母线时，电动力将使母线产生弯曲应力，因而硬母线尚应进行应力校验，即应满足动稳定条件X cruxmax式中Cux母线允许应力（Pa）；二max短路

9、时作用在母线上的最大应力（Pa）。从理论上看，上述各项选择和校验条件均应满足，并以其中最大的截面作为应选取的导体截面。但根据运行实际情况，对用于不同条件下的导体，选择条件各有侧重。如对于1KV以下的低压线路，一般不按经济电流密度选择导体 截面；对于6KV-10KV线路，因电力线路不长，如按经济电流密度选择截面，往 往偏大，所以仅作参考数据；对于 35K V及以上线路，应按经济电流密度选择导 线截面。又如，对一般工厂外部电源线路较长时，可按允许电压损失条件来选择截面，并按发热和机械强度的条件校验；对工厂内部6KV-10KV线路，因线路不长，一般按发热条件选择，然后按其他条件校验；对于380V低压

10、线路，虽然线路不长，但电流较大，在按发热条件选择的同时，还应按允许电压损失条件进行 校验。例5-4 选择下图中变压器1B低压侧的母线。已知参数如下：1B为 S9-5000KVA变比35KV/10.5KV;三相母线采用水平布置，导体平放，母线相间 距离0.7m；绝缘子跨距1.5m； 10.5KV母线短路电流1 = =8-5kA，变压器继电保护动作时间为1.5s，断路器全开断时间为0.2s，周围环境温度30。35 kV电源丫 2YHt -rU 1QTill 11ri 11 r 11 mn) nunDLrIB某变电所电气接线图解：（1）按长期发热允许电流选择母线截面。由图5-9所示接线和表5-2 可知，变压器回路最大持续工作电流为1.055000g .max= 1.05 In:28.9( A)、3 10.5查附表9选用一条40 5mm2矩形铝母线，其长期允许电流为 515A,且Kf ：1。考虑周围环境温度亠 0V -30，大于标准环境温度，应按式1 uxV -1 UI进行修正,uxTux- - |dux- '-070 -3070 25515 =486( A) Ig .