管型母线选型校验计算

管形母线选型校验计算书一、设计参数输入：最大风速Vmax40.6m/s地震烈度9度12831A最高气温40℃2809.51mm2最低气温-40℃39099.74N/cm2（安全系数取1.6）覆冰厚度b20mm47285.89N/cm2（安全系数取1.6）系统额定电压UN220kV517487.8N/cm2（安全系数取1.4）回路工作电流IN1900A66693.73N/cm2（安全系数取1.4）三相短路电流有效值I''40kA782.93mm=0.69D三相短路电流峰值ich100kA84.54m/s单相短路电流有效值I(K1)40kA98.49kN单根母线跨数1108.88kNm间隔跨距L13.5m1166.78m母线托架长度3m1233.39m计算跨距ljs10.5m配电装置间隔数n5间隔相间距离a3m两组母线间距a'4.5m隔离开关静触头加金具重P15kg母线型号管形母线载流量满足要求管形母线截面满足热稳定要求正常状态时母线弯曲应力满足要求校验结果覆冰状态时母线弯曲应力满足要求短路时母线弯曲应力满足要求地震时母线弯曲应力满足要求管形母线挠度满足要求微风振动计算风速小于6m/s支柱绝缘子机械破坏荷载（抗弯）≥支柱绝缘子机械破坏荷载（抗扭）≥LDRe（6063Re）两母线接地开关的最大距离为母线接地开关至母线端部的最大距离为计算：校核：审核：批准：1/11管形母线选型校验计算书铝合金热处理状态T6母线规格Φ120/110挠度允许值为外径的倍数1（取0.5~1.0）导体最高允许工作温度70℃内径d110mm外径D120mm载流量2831A(载流量满足要求)自重q1（含阻尼线）5.6695kg/m膨胀系数ax24.7×10-61/℃弹性模量E72000kg/cm2惯性矩J299cm4密度2.75g/cm3导体截面S1806mm2截面系数W50.79cm3最大允许屈服应力σ17500N/cm2二、热稳定截面检验：热稳定系数C87短路电流待续时间t3s非周期分量等效时间T0.1s计算：校核：审核：批准：2/11管形母线选型校验计算书短路电流热效应4960kA2S导体热稳定截面计算809.51mm2S=1806mm2管形母线截面满足热稳定要求三、管形导体的机械计算户外管形导体的荷载组合表：)(2''tTIQdCQSd计算：校核：审核：批准：3/11管形母线选型校验计算书表A：各种状态下的安全系数表：对应于破坏应力对应于屈服点应力21.61.71.41正常状态时母线在最大风速时所受的最大弯矩Mmax和弯曲应力σmax计算1）母线自重产生的垂直弯矩Mcz均布荷载弯矩系数k1=0.125765.7Nm2）集中荷载产生的垂直弯矩Mcf集中荷载弯矩系数k2=0.25385.9Nm3）最大风速产生的水平弯矩2004Nm风压14.84kg/m风速不均匀系数av=1空气动力系数Kv=1.2正常时母线在最大风速时所承受的最大弯矩及应力为2311Nm校验条件安全系数正常时短路及地震时8.9211jsCZlqkM8.92jscfPlkM8.921jsvsflfkM162maxvDkafvvv22max)(sfcfczMMMM计算：校核：审核：批准：4/11管形母线选型校验计算书4550N/cm2σ/1.6=10937.5N/cm2考虑安全系数(表A)后，正常状态时母线弯曲应力满足要求4）覆冰状态时母线所受的最大弯矩Mbmax和应力σbmax的计算：覆在管母上的冰自重8.03kg/m冰密度ρ＝913kg/m3覆在隔离开关静触头的冰自重qb'按静触头重量的20%计算：3kg覆冰状态时母线均布荷载产生的弯矩1850Nm覆冰状态时母线集中荷载产生的弯矩463.1Nm覆冰时风速产生的水平弯矩11.58Nm覆冰风压0.9kg/m覆冰时风速vb2取10m/s覆冰状态时母线所受的最大弯矩2313Nm覆冰状态时母线所受的最大应力4554N/cm2σ/1.6=10937.5N/cm2考虑安全系数(表A)后，覆冰状态时母线弯曲应力满足要求maxsfcfczWMmaxmax10062210)2()2(14.3DbDqb8.9)(211jsbbzlqqkM8.9)('2jsbbjlqPkM8.921jsvbbflfkM162bvvbvvDkaf22max)(bfbzbjbMMMMWMbbmaxmax100计算：校核：审核：批准：5/11管形母线选型校验计算书2短路时母线所受的最大弯矩Md和应力σd计算1）短路电动力产生的水平弯矩Msd及短路电动力fd34.03kg/m根据电气设计手册，β一般取0.584596Nm2）在内过电压下的风速产生的水平弯矩M'sf及风压f'v3.709kg/m短路时计算风速v:20.3m/s500.9Nm3）短路时母线所受的最大弯矩及应力5224.9Nm10287N/cm2σ/1.4=12500N/cm2考虑安全系数(表A)后，短路时母线弯曲应力满足要求3地震时母线所受的最大弯矩Mdz和应力σdz计算1）地震力产生的水平弯矩Mdx及地震水平力fdz为：2.835kg/m382.9Nm地震影响系数α＝0.5aichfd276.18.921jsdsdlfkM162'vDkafvvv8.92'1'jsvsflfkM22')()(cjczsfsddMMMMMWMdd1008.9211jsdxlqkM1qfdz计算：校核：审核：批准：6/11管形母线选型校验计算书2）地震时计算风速所产生的弯矩M''sf及风压f''v9.272kg/m地震时计算风速vd10.15m/s1252Nm3）地震时母线所受的最大弯矩和应力1999.9Nm3937N/cm2σ/1.4=12500N/cm2考虑安全系数(表A)后，地震时母线弯曲应力满足要求4支柱绝缘子选择校验(1)支柱绝缘子机械破坏荷载（抗弯）校验：最大风速时支柱绝缘子承受的水平力Fzz=fv×L×9.8×103=1.96kN覆冰时支柱绝缘子承受的水平力Fzz'=fbv×L×9.8×103=0.12kN短路时支柱绝缘子承受的水平力Fzz''=(fd+fv')×L×9.8×103=4.99kN地震时支柱绝缘子承受的水平力Fzz'''=(fdz+fv'')×L×9.8×103=1.60kN综上，支柱绝缘子承受的最大水平力为4.99kN考虑安全系数(表A)后，支柱绝缘子机械破坏荷载（抗弯）≥8.49kN(2)支柱绝缘子机械破坏荷载（抗扭）校验：正常时母线所承受的最大弯矩Mmax＝2.31kNm162''dvvvvDkaf8.92''1''jsvsflfkM22'')()(cfczdxsfdzMMMMMWMdzdz100计算：校核：审核：批准：7/11管形母线选型校验计算书覆冰时母线所承受的最大弯矩Mbmax＝2.31kNm短路时母线所受的最大弯矩Md=5.22kNm地震时母线所受的最大弯矩Mdz=2.00kNm综上，支柱绝缘子承受的最大弯矩为5.22kNm考虑安全系数(表A)后，支柱绝缘子机械破坏荷载（抗扭）≥8.88kNm四挠度计算均布荷载挠度系数k3＝0.154集中荷载挠度系数k4＝0.417母线自重挠度4.93cm集中荷载挠度3.36cm合成挠度8.29cm管形母线挠度满足要求五管形导体的微风振动铝管母线的自振频率计算：0.81169.52EJlqkyjs1004131EJPlkyjs10034221yyyEJLrfxg222sgLkr42Wk计算：校核：审核：批准：8/11管形母线选型校验计算书0.16圆管母线频率系数A取0.214管形母线产生微风共振的计算风速4.54m/s计算风速小于6m/s，可采用管内加装阻尼线消减微风振动六母线电磁感应电压和接地开关安装间距的计算(1)当母线Ⅰ运行，母线Ⅱ停电检修时，由于电磁耦合效应，在母线Ⅱ上将出现长期电磁感应电压和瞬时电磁感应电压，其中A2相母线上产生的长期电磁感应电压UA2和瞬时电磁感应电压UA2K最大，其值为：0.081V/m1.706V/m其中：0.000154Ω/m0.000121Ω/m0.000100Ω/m(2)当母线Ⅰ中C1相发生单相接地短路时，A2相上的感应电压最严重，其值为：42EJWkgADfvgjs)2121(1212122BAAACANAXXXIU)1)2ln(10628.0'412alXCA)1)2ln(10628.0'412aalXBA)1)22ln(10628.0'412aalXAA)2121(121212''2BAAACAKAXXXIU计算：校核：审核：批准：9/11管形母线选型校验计算书6.141V/m(3)母线接地开关安装间距计算：1)按长期电磁感应电压计算：两接地开关的距离为296.203m接地开关至母线端部的距离为148.101m2)按瞬时电磁感应电压计算两接地开关的距离为三相短路时：240.427m单相短路时：66.784m其中205.061V短路电流持续时间t=0.5s接地开关至母线端部的距离为三相短路时：120.214m单相短路时：33.392m按以上计算结果，接地开关间距取值小者：12)1()1(2CAKKAXIU2124AjUl2'112AjUlKAJkjUUl20)3(22KAJkjUUl20)1(22tUJ1450KAJkjUUl20)'3(2KAJkjUUl20)'1(2计算：校核：审核：批准：10/11管形母线选型校验计算书两接地开关的最大距离为66.784m接地开关至母线端部的最大距离为33.392m计算：校核：审核：批准：11/11