(仅供参考)管型母线选型校验计算

一、设计参数输入：
最大风速V max 40.6m/s 地震烈度9度12831A 最高气温40℃2809.51
mm 2
最低气温-40℃39099.74N/cm 2（安全系数取1.6）覆冰厚度b 20mm 47285.89N/cm 2（安全系数取1.6）系统额定电压U N 220kV 517487.8N/cm 2（安全系数取1.4）回路工作电流I N
1900A 66693.73N/cm 2（安全系数取1.4）三相短路电流有效值I ''40kA 782.93mm=0.69D 三相短路电流峰值i ch 100kA 8 4.54m/s 单相短路电流有效值I (K1)40kA
98.49kN 单根母线跨数1108.88kNm 间隔跨距L 13.5m 1166.78m 母线托架长度3m 12
33.39
m
计算跨距l js
10.5m
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）≥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
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a x24.7×10-61/℃
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
短路电流热效应
4960
kA 2S
导体热稳定截面计算
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
''t T I Q d
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2 1.6
1.7
1.4
1正常状态时母线在最大风速时所受的最大弯矩M max 和弯曲应力σmax 计算1）母线自重产生的垂直弯矩M cz
均布荷载弯矩系数k 1=
0.125
765.7Nm
2）集中荷载产生的垂直弯矩M cf
集中荷载弯矩系数k 2=
0.25
385.9Nm
3）最大风速产生的水平弯矩
2004Nm 风压
14.84kg/m
风速不均匀系数a v =1
空气动力系数K v =
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
校验条件安全系数
正常时短路及地震时
8.9211js CZ l q k M
8.92js cf Pl k M
8.921js v sf l f k M 16
2
max
v D k a f v v v
4550N/cm 2
< σ/1.6 =10937.5
N/cm 2
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M bmax 和应力σbmax 的计算：
覆在管母上的冰自重8.03kg/m
冰密度ρ＝
913kg/m 3
覆在隔离开关静触头的冰自重q b '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v b 2取
10
m/s
覆冰状态时母线所受的最大弯矩
覆冰状态时母线所受的最大应力
4554N/cm 2
< σ/1.6 =10937.5
N/cm 2
考虑安全系数(表A)后，覆冰状态时母线弯曲应力满足要求
W
M m ax
m ax 100
622102()2
(14.3D b D
q b
8.9)(211js b bz l q q k M
8.9)('
2js b bj l q P k M
8.921js vb bf l f k M
16
2
b
v v bv
v D k a f
W
M
b b m ax m ax 100
2短路时母线所受的最大弯矩M d 和应力σd 计算1）短路电动力产生的水平弯矩M sd 及短路电动力f d
34.03kg/m 根据电气设计手册，β一般取
0.584596Nm
2）在内过电压下的风速产生的水平弯矩M 'sf 及风压f 'v
3.709kg/m 短路时计算风速v:
20.3
m/s
500.9Nm
3）短路时母线所受的最大弯矩及应力
10287N/cm 2
< σ/1.4 =12500
N/cm 2
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M dz 和应力σdz 计算1）地震力产生的水平弯矩M dx 及地震水平力f dz 为：
2.835kg/m 382.9Nm
地震影响系数α＝
0.5
a
ich f d 2
76.1
8.921js d sd l f k M
16
2
'v D k a f
v v v
8.92'1'js v sf
l f k M
W
d
d 100
8.9211js dx
l q k M
1q f dz
2）地震时计算风速所产生的弯矩M ''sf 及风压f ''v
9.272kg/m 地震时计算风速v d
10.15m/s 1252Nm
3）地震时母线所受的最大弯矩和应力
3937N/cm 2
< σ/1.4 =12500
N/cm 2
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F zz =f v ×L×9.8×103= 1.96kN 覆冰时支柱绝缘子承受的水平力F zz '=f bv ×L×9.8×103=0.12kN 短路时支柱绝缘子承受的水平力F zz ''=(f d +f v ')×L×9.8×103= 4.99kN 地震时支柱绝缘子承受的水平力F zz '''=(f dz +f v '')×L×9.8×103= 1.60kN
综上，支柱绝缘子承受的最大水平力为
4.99
kN
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M max ＝
2.31kNm
162''d
v v v
v D k a f
8.92''1''js v sf l f k M W
M dz
dz 100
覆冰时母线所承受的最大弯矩M bmax ＝ 2.31kNm 短路时母线所受的最大弯矩M d = 5.22kNm 地震时母线所受的最大弯矩M dz = 2.00kNm 综上，支柱绝缘子承受的最大弯矩为
5.22
kNm
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
8.29
cm
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
EJ
l q k y js 100413
1
EJ
Pl k y js 10034
2
21y y y
EJ
L r f x
g 22
2 s g L k r
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U A2和瞬时电磁感应电压U A2K 最大，其值为：
0.081V/m 1.706V/m 其中：0.000154
Ω
/m 0.000121
Ω/m 0.000100
Ω/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：
A
D f v g
js
)2
12
1(1
21
21
22
B A A A
C A N A X X X
I U
)1)2ln(10628.0'412a l X C A
)12ln(10628.0'412a a l X B A
)122ln(10628.0'412a a l X A A
)2
1
21(121212''2B A A A C A K A X X X I U
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
148.101m
2)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
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：
33.392
m
按以上计算结果，接地开关间距取值小者：
12)1()1(2C A K K A X I U
2
124
A j U l
2
'112
A j U l
K
A J k j U U l 20
)3(2
2
K A J k j U U l 20
)1(2
2
K A J k j U U l 20
)'3(2 K
A J k j U U l 20)'1(2
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。