封闭母线支撑绝缘子跨距选择的工程计算

封闭母线支撑绝缘子跨距选择的工程计算

XXX1,XXX2,XXX3,XXX4

(1.作者详细单位，省市邮编；2.作者详细单位，省市邮编；3.

作者详细单位，省市邮编；4.作者详细单位，省市邮编)

摘要：在保证封闭母线安全的基础上，为封闭母线正常运行和短路情况下绝缘子跨距选择的工程计算建立了高效、可靠的分析方法与应用结论。

关键词：绝缘子、强度、跨距

1概述

绝缘子作为大电流离相封闭母线和共箱封闭母线支撑已被广泛使用，使用绝缘子支撑有很多优点：强度高，方便安装、更换，使用时间久，易维护。在满足强度的前提下，最优的绝缘子跨距选择，就可以为企业减少生产成本。

2母线选择

封闭母线规格为：导体：φ950mm×18mm , 外壳：φ1660mm×10mm。动稳定电流：630kA。

根据母线导体的规格计算出封闭母线导体闭的重量为：142kg/米，重力为：1420N 。封母线选用的绝缘子单个抗弯强度为10000N。

3强度计算

3.1封闭母线导体重力对绝缘子作用分析

我们假设两组支撑绝缘子之间的距离为10米对母线经行理论校核。

由于封闭母线单位重量为142kg/米，所以所假设封闭母线导体的重量：

m=142 kg/米×12米=1420kg

重力G=14200N

所以每组绝缘子所承受的重力：F=14200N

根据封闭母线绝缘子布置及受力情况，母线导体重力作用于绝缘子受力示意图如下：

由于支撑导体的绝缘子夹角为90°，绝缘子与重力方向的夹角为45°，所

以作用于两只绝缘子上的力 :

F F F 2221==, 所以 F1=F2=10041N 。 以F1 为研究对象，对F1 进行受力分析，可将F1 分解如下图：

由上图可知， 12

2F Fb Fa ==，所以，Fa=Fb=7100N 。因为，对于绝缘子弯曲强度方向上的作用力，为绝缘子轴线垂直方向的作用力。对Fa 进行受力分解，如下图三所示：

N

50202

=。 因为绝缘子抗弯强度为10000N. 所以，对于导体重力，绝缘子能够承受。

3.2短路条件下绝缘子受力分析

离相封闭母线短路电动力计算

全连式封闭母线由于特殊的结构，理论上，封闭母线导体的电流与外壳电流大小相等，方向相反。实际的工程计算中，根据

IEEE 标准，外壳中的电流与导体中的电流方向相反，但是大小为导体电流的90%-98%, 综合考虑各方面因素，我们取外壳电流为导体电流的95%。所以导体中产生短路电动力的电流为导体电流的5%. 导体的短路电流为600 kA ，短路电动力根据IEC 60865，公式如下：

对上式进行数值等效，公式如下：

m F =作用导体上的短路电动力

3p i = 短路电流=600 kA ×5%=30kA.

l = 绝缘子跨距，根据假设为 10000mm

m a = 相间距为2100mm

代入公式得：

该电动力是由绝缘子支撑，所以每组绝缘子的受力为857N 。方向为母线的水平方向。

绝缘子在短路条件下的受力分析

受力示意图如下：

因为F 的方向与Fm 的方向垂直，所以两者合成的力Fc 的大小为:

N F Fm Fc 14225142008572222=+=+=

短路电动力与重力的合成力Fc 共同作用于绝缘子上。绝缘子受力示意图如下：

F1’与F2’及Fc 关系如示意图六，所以 F2’=sin42°×Fc

=9518N ,F1’=cos39°×Fc =10571N ,

如上步对F1 受力分解方法，对F1’ 进行受力分解。

N F Fe Fd 7474'122==

=,此时作用于绝缘子弯矩方向的力，如下图所示：

所以：

N Fe Fe Fe 528622'''===

低于绝缘子抗弯强度。

4结束语

本文对正常运行和短路情况下绝缘子受力和跨距选择进行了分析和计算，方便对不同的绝缘子做最佳跨距选择，从而最少使用支撑绝缘子。一定程度上可以减少封闭母线的重量,同时最优的选择绝缘子跨距，可以减少封闭母线的成本。

参考文献

[1]IEC60865.短路电流效应的计算[S].2011.

[2] IEEEC37.23.金属封闭式总线[S].2003.

[3]吴励坚.大电流母线的理论基础与设计[M].北京：水利电力出版社，1985.