2第六节第七节裸导体、电缆、绝缘子和套管的选择

绝缘子按安装地点,可分为户内(屋内)式和户外(屋外)式 两种。按结构用途可分为支持绝缘子和套管绝缘子。
支柱绝缘子和穿墙套管的选择和校验项目见下表：
支柱绝缘子 穿墙套管
说明： 1、按额定电流选择穿墙套管 满足 Imax≤KIN
85 K ( : 环境温度) 45
对于母线型穿墙套管，因本身无导体，不必按此项选择 和校验热稳定。 2 I t t Qk 2、对于穿墙套管的热稳定校验应满足 3、动稳定校验 计算Fmax的说明如下： 布置在同一平面内的三相母线(如下图)，在发生短路时， 支持绝缘子所受的力为 Fmax F1 F2 1.732 i 2 sh Lc 10 7 2 a
2 12 sh
3条时， 条间中心距为2b, lb：两衬垫之间的距离 （一般为30-50cm）
1 f b 8( k12 k13 )i 10 9 b
②衬垫之间的距离校验工程条件为：
lb max 12( al ph )W fb
若lb实≤lbmax ，则动稳定性满足要求。 2、槽形导体应力计算
H1 Fmax 0.6 Fde H
式中，0.6为裕度系数，是计及绝缘材料性能的分散性
6-10kV棒式绝缘子
10-
h/2 Fmax
b
Fco
H 1
H
绝缘子受力示意图
绝缘子和穿墙套管所受的电动力
式中
a—母线间距（m） Lc—计算跨距（m）。
对母线中间的支持绝缘子，Lc 取相邻跨距之和的一半。 对母线端头的支持绝缘子，Lc取相邻跨距之和的一半，对穿墙 套管，则取套管长度与相邻跨距之和的一半。 校验支柱绝缘子机械强度时，应将作用在母线截面重 心上的短路点动力换算到绝缘子顶部，即支柱绝缘子的抗 弯破坏强度Fde是按作用在绝缘子高度H处给定的。而电动力 Fmax是作用在导体截面中心线H1上，换算系数H1/H，则应满 足：
问题：汇流母线为何不按经济电流密度选择其截面 要点：1）汇流母线每一处的电流密度是不同的； 2）若按最大电流密度来选择，将增加投资。 三、电晕电压校验 电晕是指导体周围空气中的电荷被电离，使导体对地的绝 缘强度下降，电压等级越高，电晕现象越显著。 110-220kV裸母线晴天不发生可见电晕的条件是:电晕临 界电压Ucr应该大于最高工作电压Umax
2. 按额定电压选择 （1）电缆缆芯的相间额定电压可按照UN不低于敷设地点 电网额定电压USN的条件选择，即 UN≥USN （2）电缆缆芯与绝缘屏蔽或金属套之间的额定电压选择 3. 电缆截面的选择 一般根据最大长期工作电流选择，但是对有些回路，如 发电机、变压器回路，其年最大负荷利用小时数超过 5000h，且长度超过20m时，应按经济电流密度来选择。 按最大长期工作电流选择 K Ial ≥Imax
第六节裸导体的选择
主要内容 1.掌握裸导体的选择原则；
裸导体选择的项目一般包括：
① 导体材料、类型和布置方式;
②
③ ④ ⑤
导体截面;
热稳定; 动稳定等项进行选择和校验； 对于110kV以上导体要进行电晕的校验；
⑥对重要回路的母线还要进行共振频率的校验。
一、导体选型 常用的导体材料有铜、铝和钢。铜的电阻率，机械强度 大，抗腐蚀性能好，是首选的母线材料。
常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体常 用于35kV及以下、电流在4000A及以下的配电装置中。单 条矩形截面积最大不超过1250mm2。当工作电流超过最大 截面单条导体允许电流时，可用小于4的几条矩形导体并 列使用。 槽形导体机械强度好，载流量较大，集肤效应系数也较 小，一般用于4000-8000A的配电装置中。管形导体集肤效应 系数小，机械强度高，管内还可通风和通水冷却，因此，可 用于8000A以上的大电流母线。另外，由于圆形表面光滑，电 晕放电电压高，因此可用于110kV及以上配电装置。
导体的布置方式
图为矩形母线的布置方式 示意图。当三相母线水平布置 时，图 (a)与图 (b)相比， 前者散热较好，载流量大，
但机械强度较低，而后者情
况正好相反。图(c)的布置方 式兼顾了前二者的优点，但使 配电装置的高度增加，所以母 线的布置应根据具体情况而定。
二、导体的截面选择 除配电装置的汇流母线及较短导体(20m以下)按长期允 许电流选择截面外，其余导体的截面一般按经济密度选择。 1、按导体长期发热允许电流选择 导体长期发热的允许电流Ial ， 应不小于所在回路的 最大持续工作电流Imax， al I max KI al K al 0 2、按经济电流密度选择 按经济电流密度选择导体截面可使年综合费用最低，年 综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投 资和折旧费、利息等。从降低电能损耗角度看，导体截面越 大越好，而从降低投资、折旧费和利息的角度，则希望截面 越小越好。
Ucr U max
330-500kV超高压配电装置，电晕是选择导线的控制条件。 要求在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕。 （当LGJ截面大于70可不校验）
四、导体热稳定校验 按正常电流及经济电流密度选出导体截面后，还应按 热稳定校验。按热稳定要求的导体最小截面为：
S min Qk K f Ah AW 1 Qk K f C
式中：C为热稳定系数；
Qk为短路电流热效应。
C Ah AW
五、硬导体的动稳定校验 保证导体动稳定的根本条件： σmax(截面最大计算应力) ≤σal(截面允许应力)工 程上常以控制最大跨距（相邻两支持绝缘间的中心距）来 保证导体的动稳定性。
1、矩形导体应力计算
1）单条矩形导体构成母线的应力计算
两支持绝缘子间的中心距）来保证导体的动稳定性。即：
l max
10 alW f ph
裸导体的校验—硬导体的动稳定校验
导体抗弯矩w计算表
2）多条矩形导体构成母线的应力计算 特点：增加了同相各条间的作用应力σb，这时动 稳定性的根本条件为： σmax=σph+σb≤σal 或σph≤σx-x=σal-σb σx-x：相间作用应力允许值； σph： 相间作用应力最大值
二、绝缘子和穿墙套管的选择 绝缘子俗称为绝缘瓷瓶,它广泛地应用在发电厂和变电
所的配电装置、变压器、各种电器以及输电线之中。用来 支持和固定裸载流导体，并使裸导体与地绝缘,或者用于使 装置和电气设备中处在不同电位的载流导体间相互绝缘。 因此,要求绝缘子必须具有足够的电气绝缘强度、机械强度、
耐热性和防潮性等等。
L Lmax Nf f1 EJ （3 46） m
第七节电缆、绝缘子和套管的选择 一、电力电缆的选择 电缆的基本结构包括导电芯、绝缘层、铅包（或铝包） 和保护层几个部分。供配电系统中常用的电力电缆，按其缆 芯材料分为铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸 纸绝缘和塑料绝缘两大类。 电缆制造成本高，投资大，但是具有运行可靠、不易受 外界影响、不需架设电杆、不占地面、不碍 观瞻等优点。 电力电缆是根据其结构类型、电压等级和经济电流密度 来选择，并须校验以其最大长期工作电流、正常运行情况下 的电压损失以及短路时的热稳定进行。 短路时的动稳定可以不必校验。
f ph l 2
平行布置时长边 h水平布置为短边为 b， 单条W bh2 / 6 两条W bh2 / 3 三条W bh2 / 2 平行布置时长边为 h垂直布置短边为 b， 单条W b 2 h / 6 两条W 1.44b 2 h 三条W 3.33b 2 h
工程上常根据材料最大允许应力来控制最大跨距（相邻
1. 按结构类型选择电缆（即选择电缆的型号） 根据电缆的用途、电缆敷设的方法和场所，选择电缆的芯 数、芯线的材料、绝缘的种类、保护层的结构以及电缆的其它 特征，最后确定电缆的型号。 1）油浸纸绝缘电缆：有带绝缘电缆、屏蔽型和分铅型。特点稳 定但不适用高度差。 2）挤压绝缘电缆：用聚合材料挤压在导体上作绝缘，有聚氯乙 烯、聚乙烯、交联聚乙烯和乙丙橡胶电缆等。 3)压力电缆：填充物质作绝缘，有自容式充油、充气、钢管和 压气SF6等。 随着电缆工业的发展，塑料电缆发展很快，其中交联聚乙 烯电缆，由于有优良的电气性能和机械性能，在中、低压系统 中应用十分广泛。
l
衬垫 2b
b lb
lb lb
双条矩形导体 （竖放 ）俯视图
①绝缘子间跨距校验工程条件为： 若l实≤lmax ，则动稳定性满足要求。 所以与单条导体不同之点：在于需做条间作用 2 f l 应力σb的计算 b b
b
12W
fb：同相各条间单位长度导体作用力，它与每
相条数有关，2条时，
2 sh
1 f b 2.5k i 10 8 b
f ph L2 M ph ( Pa ) W 10W
假设导体为自由支承在绝缘上的多跨距、匀载荷的梁，
在电动力作用的作用下，导体所受到的最大弯矩M
2 l M 1.73 i 2 sh 108 10 a f ph l 2 当跨距数等于2时，导体所受到的最大弯矩为： M 8 导体最大相间计算应力： σph=M/W （W：抗弯截面系数） 根本条件应满足： σph≤σal
4、按允许电压降校验 正常运行时，电缆的电压损失应不大于额定电压的5%，即
173 U % I max L（r cos x sin ） 100 % 5% U
5、热稳定校验 电缆芯线一般系多股绞线构成，Kf≈1 ，满足短路热稳 定Qk的最小截面Smin为：
Smin
Qk 103 (m m2 ) C
综合考虑投资、维护费、折旧费、损耗等因素，使年 综合费用最小所对应的导体截面称为导体的经济截面，所 对应的电流密度称为经济电流密度。 I 按经济电流密度选择导体截面按下式计算 S J max
J
注：1）应尽量选择接近上式计算的标准截面 2）按经济电流密度选择还应按长期发热进行校验。
经济电流密度值 A/mm2
方法与矩形导体计算方 法相同 垂直布置截面系数为 W 2Wx 水平布置截面系数为 W 2W y Wx、W y查表 导体间作用力为 f b 2(0.5ish ) 2 107 1 h