母线 动热稳定校验

低压电气柜母线短路动、热稳定性研究发表时间：2018-12-17T15:40:16.250Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：蹇魏巍[导读] 摘要：电力系统常见的故障是电路短路，短路电流会对母线系统和载流导体带来不利影响，短路电流使开关柜内的母线、电缆和元器件等导电部件温度升高。

成都建筑材料工业设计研究院有限公司四川成都 610051摘要：电力系统常见的故障是电路短路，短路电流会对母线系统和载流导体带来不利影响，短路电流使开关柜内的母线、电缆和元器件等导电部件温度升高。

容易破坏电气柜内的母线系统。

本文分析电路短路，通过短路对母线的影响，为了通过型式试验，通过对动、热稳定性的分析，为电力工程技术人员提供依据。

关键词：低压电气柜；短路；母线；动稳定性；热稳定性引言低压电器柜的主体设备是开关设备，在发电厂、变电站、工矿企业、高层建筑等广泛运用，是一种接受和分配电能以及对电路进行控制、保护、监测的配电装置。

电气柜对于电力系统的作用非常重要。

一、短路对低压电气柜的影响电路中最严重的故障是短路，短路时系统电压下降严重，使回路电流瞬间陡增，会损坏电气设备的正常工作和对用户的正常供电。

会损害电气设备和破坏电力系统的稳定。

短路电流经过低压电气柜内部的母线系统或者载流导体时，电流过大会造成短路电流会对母线系统和载流导体损害，也会损害开关柜的结构件。

开关柜内的母线、电缆和元器件等也会因短路而温度骤升，即便线路保护装置会切断短路电流，因导电部件在短时间内无法散热，致使温度陡升。

若温度达到极限，可能将开关设备烧毁，因此设计电气控制柜时，必须要考虑短路所带来的不利影响。

三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路是短路的四种类型，而三相短路是四种短路中损毁最厉害的。

本文以三相短路电流对短路动稳定和热稳定进行研究。

二、短路电流电动力分析主母线三相短路是低压成套开关设备发生短路最严重的，任何短路对主母线系统对影响都是最大的，各导体通电时导体间会产生电动力。

动热稳定校验
动热稳定校验是一种重要的实验方法，用于评估材料在高温或极端热环境下的稳定性。

通过该方法，可以判断材料在高温条件下是否会发生热分解、蒸发或其他热性变化，从而确定其适用性和安全性。

在动热稳定校验中，首先需要选择合适的实验装置和测试方法。

一般而言，采用热重分析法、差示扫描量热法或热膨胀法等方法进行实验。

这些方法通过对材料在高温下的质量变化、热力学性质变化或尺寸变化进行监测和分析，来评估材料的热稳定性。

在进行动热稳定校验时，需要注意一些关键问题。

首先，要确保实验条件的准确性和稳定性，如温度控制、样品制备和测试过程中的环境条件等。

其次，要选择合适的温度范围和升温速率，以模拟实际应用中可能遇到的高温环境。

此外，还需要根据具体需求，选择合适的测试方法和参数，以获取准确可靠的实验结果。

动热稳定校验的结果可以用于材料的研发和应用。

通过分析实验数据，可以评估材料在高温环境下的稳定性，并确定其在实际应用中的可靠性和安全性。

同时，还可以为材料的改进和优化提供参考，以满足不同领域和需求的要求。

动热稳定校验是一种重要的实验方法，用于评估材料在高温环境下的稳定性。

通过合理选择实验方法和参数，进行准确可靠的实验，可以为材料的研发和应用提供重要的参考依据。

在实验过程中，要
注意实验条件的准确性和稳定性，以及对实验结果的合理分析和解读。

这样才能获得有意义的实验结果，并为材料的改进和优化提供科学依据。

都是需要考虑的，特别是母桥距离比较长的时候。

需要计算出现短路故障时的电动力，绝缘子类固定件的安装距离、绝缘子安装件的抗屈服力等。

不很少有人会特别计算，我感觉是大家都自觉不自觉的把母线规格放大了，所以基本上不用计算。

4 母线的热效应和电动力效应4.1母线的热效应4.1.1母线的热效应是指母线在规定的条件下能够承载的因电流流过而产生的热效应。

在开关设备和控制设备中指在规定的使用和性能条件下，在规定的时间内,母线承载的额定短时耐受电流（IK）。

4.1.2根据额定短时耐受电流来确定母线最小截面根据GB3906-1991《3.6-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》[附录F]中公式：S=（I/a）(t/△θ)1/2来确定母线的最小截面。

式中：S—母线最小截面,mm2；I--额定短时耐受电流，A；a—材质系数，铜为13，铝为8.5；t--额定短路持续时间，s；△θ—温升（K）,对于裸导体一般取180K，对于4s持续时间取215K。

如对于31.5kA/4S系统,选用铜母线最小截面积为：S=（31500/13）×（4/215）1/2=330 mm2铝母线最小截面积与铜母线最小截面积关系为：SAl=1.62SCu式中, SAl为铝母线的最小截面积；SCu为铜母线的最小截面积。

如对于31.5kA/4S系统,铝母线最小截面积为：SAl=1.62×330 =540 mm2根据DL404-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》中7.4.3条规定，接地汇流排以及与之连接的导体截面，应能通过铭牌额定短路开断电流的87%，可以计算出各种系统短路容量下（短路时间按4S）的接地母线最小截面积。

如对于31.5kA/4S系统,接地铜母线最小截面积为：S=330×86.7% =287mm2根据以上公式计算，对应各种额定短时耐受电流时，开关设备和控制设备中对应几种常用的额定短时耐受电流，母线最小截面及所用铜母线和铝母线的最小规格见表1：表1母线kA/4s 25 31.5 40 63 80设备中铜母线规格50×6 60×6 80×6或60×8 80×10 100×10接地铜母线规格50×5 50×6 50×8 80×8 80×10设备中铝母线规格80×6或60×8 80×8 100×8或80×10设备中铜母线最小截面（mm2）260 330 420 660 840设备中铝母线最小截面（mm2）425 540 685 1075 13654.2 母线的电动力效应母线是承载电流的导体，当有电流流过时势必在母线上产生作用力。

GFM-630A/10高压共箱母线槽动、热稳定的校验发布时间：2022-08-17T03:32:30.581Z 来源：《当代电力文化》2022年7期作者：张鸿方[导读] 高压共箱封闭母线是发电厂、变电所、工业以及民用电源的常用引线，文中对高压共箱母线的用途，张鸿方（昆明耀龙电气有限公司；云南昆明 650000）摘要：高压共箱封闭母线是发电厂、变电所、工业以及民用电源的常用引线，文中对高压共箱母线的用途，运行过程中的不稳定产生的原因，三相短路电流的热效应与动、热稳定度校验等进行了分析，具体如下。

关键词：母线的用途，共箱母线的动、热稳定度校验，运行安全前言：共箱封闭母线主要是指三相母线导体封闭在同一个金属外壳中的金属封闭母线，是发电机常用引线，需要对共箱封闭母线具体用途、相关影响因素以及校验方法进行准确把握，充分了解共箱封闭母线的作用与价值，才能确保使用合理性。

一、封闭式共箱母线的用途共箱封闭母线包括不隔相共箱封闭母线、隔相共箱封闭母线及交直流励磁共箱母线,广泛用于100MW 以下发电机引出线与主变压器低压侧之间或75MW 及以上机组厂用于变压器低压侧与高压配电装置和之间的电流传输，共箱封闭母线也可用于发电机交直流励磁回路,变电所所用电引入母线、高压配电装置与高压配电装置或其它工业民用设施的电源引线[1-2]。

共箱封闭母线导体采用铜铝母排或槽铝槽铜结构紧凑安装方便运行维护工作量小,防护等级为IP54 可基本消除外界潮气灰尘以及外物引起的接地故障[3-4]。

外壳采用铝板制成,防腐性能良好,并且避免了钢制外壳所引起的附加涡流损耗,外壳电气上全部连通并多点接地,杜绝人身触电危险并且不需设置网栏简化了对土建的要求，根据用户需要可在母排上套热缩套管在箱体内安装加热器及呼吸器等以加强绝缘[5-6]。

二、存在的不稳定因素该系列母线具有优良的抗短路性能，由于具有铝（或弱磁钢板）外壳，能够有效地减弱涡流或环流引起的结构发热，降低母线外壳温度，减小电能损耗，提高载流量，减轻电动力。

动热稳定校验
动热稳定校验通常指的是对一种系统或设备在长时间运行过程中的稳定性进行校验。

这种校验通常是针对热力系统、动力系统或其他工程系统的性能进行评估的过程。

在工程领域，特别是对于热力系统、动力系统等，稳定性是一个非常重要的考量因素。

动热稳定校验旨在确保系统在长时间运行后依然能够保持稳定的性能，不出现异常或失效。

动热稳定校验通常包括以下步骤：
一、基准性能评估：首先，对系统的基准性能进行评估，包括系统的运行状态、性能参数、工作温度、压力等。

二、长时间运行：系统被长时间运行，模拟实际使用情况。

在此期间，系统的运行状态、性能参数、温度、压力等会被持续监测和记录。

三、性能监测：对系统的性能进行定期监测，以确保系统运行状态稳定、性能参数正常。

四、故障分析与处理：如果在长时间运行过程中发现系统出现异常或性能下降的情况，需要进行故障分析，并及时采取相应的措施进行处理。

五、稳定性评估：根据长时间运行的监测数据和分析结果，评估系统的稳定性，判断系统是否符合设计要求和预期性能。

动热稳定校验的结果对于工程系统的设计、运行和维护都具有重要的指导意义。

通过对系统的动热稳定性进行校验，可以确保系统在
长时间运行中能够保持稳定的性能和安全运行。

低压开关柜和母线槽动热稳定校验（上）低压开关柜和母线槽动热稳定校验(上)宾昭平低压电器从业者一、低压成套设备的热稳定和动稳定按照GB7251/IEC61439低压成套开关设备和控制设备标准第2部分：成套电力开关和控制设备和第6部分: 母线干线系统设计、制造的低压开关柜和母线槽，在正常运行情况下，载流导体、内装元器件及壳体的温升值不能超过相关标准；在非正常情况下（如短路），载流导体及其支撑件需要承受短路电流所产生的热效应和电动力效应而不损坏，所以，在低压开关柜和母线槽样本中，成套设备制造厂商一般会提供两个重要参数：1.额定短时耐受电流I_cw：在规定条件下用电流和时间定义的能够耐受的短路电流有效值；2.额定峰值耐受电流I_pk：在规定条件下能够耐受的短路电流峰值；二者经常会配对出现，而且需要满足GB7251.1-2013低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则中表7所示的关系（n=I_pk⁄I_cw ）：图1和图2所示分别为施耐德Blokset低压开关柜和I-LINE V母线槽的电气参数,图中可以看到额定短时耐受电流I_cw和额定峰值耐受电流I_pk有不同等级，比值符合n系数。

额定短时耐受电流I_cw和额定峰值耐受电流I_pk参数是通过型式试验的方式获得，即在试验站提前模拟低压开关柜和母线槽在实际应用中遭遇短路电流时是否能够承受短路电流的热效应和电动力效应，I_cw和I_pk参数决定了母排的材料、规格、数量、母排间距以及绝缘母线夹的材料、强度和布局，在设计、试验定型之后就成了低压开关和母线槽固有的特性。

低压开关柜和母线槽的热稳定是指设备在一定时间内耐受短路电流“热效应”而不损坏的能力,通常用I_cw^2 t_cw表示。

以图1 Blokset低压开关柜为例，水平母线最小的短时耐受电流I_CW为30kA,短时耐受时间t_cw为1s，则该水平母线的热稳定值：根据下面公式，可以计算出在1秒内能耐受30kA短路电流的铜母线的最小截面为172mm2，例如选择40*5的铜母线就可以满足30kA/1s情况下的热稳定要求。

5.3 母线与各电压等级出线选择5.3.1 6kV 母线的选择在35kV 及以下、持续工作电流在4000及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线。

已知：6kV 母线最大负荷电流可达608A ，所以选择LMY-50⨯5的铝母线，相间距离0.35m α=， 3.65f N =，10710E Pa =⨯，50h mm =，5b mm= 热稳定校验：母线最小截面积[4]：min S =(5.18) k Q —短路电流通过电器时所产生的热效应。

S K —校正系数。

C —热稳定系数。

2()()MAX al alII ωθθθθ=+-⨯(5.19)ωθ—母线通过持续工作电流I max 时的温度。

θ —实际环境温度。

al θ—母线正常最高允许温度，一般为70度。

al I —母线对应于θ允许电流。

235(7035)72.8ωθ=+-⨯=取75C θ=︒，查表得85C = ，1S K =。

"2222(10)12k kk t k tQ I I I t =++(5.20) 1.5k t s = ， 12.49k I kA = ， 6.94tk I kA = 22221.5(12.91012.49 6.94)221.82()12k Q kA S =+⨯+=⋅22k t I 与"2I 的数值较接近所以用"2I 代替。

2min 175250S mm ==≤ 满足要求。

共振校验：312bh J = (5.21) 2M hb ρ= (5.22)MAX L (5.23)33640.050.0051101212bh J m -==⨯=⨯ 220.0050.052700 1.35M hb ka m ρ==⨯⨯⨯=2.28MAX L == 选取 1.5MAX L L =< 则1β=。

动稳定校验：20.167bh ω= (5.24) 2721.7310MAX sh L F i βαω-=⨯⨯⨯ (5.25)273221.51.7310(12.910)10.350.1670.0050.05MAX F -=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 6614.871069pa pa =⨯< 满足要求。

江西省电力公司2010年变电设备动热稳定校验总结（2011年元月17日）随着供电负荷的日益增长，江西电网系统规模不断扩大，电网逐步加强，同时也造成电力系统中短路电流水平逐年增大。

为掌握电网中的电气设备是否满足由于高短路电流水平带来的更严格的要求，省公司在2010年12月组织对公司所辖变电设备开展了动热稳定校验工作。

一、校验目的此次开展的设备动热稳定性能校验主要是为了检验电力系统发生短路故障时，冲击短路电流产生的电动力是否超出设备的承受能力，导致设备的型式结构遭到破坏；以及在短路电流的作用下，设备的大幅度温升是否超过该设备所能允许的最高温度，使设备烧毁。

二、校验内容此次校验的设备包括省公司所辖的13座500kV变电站、86座220kV变电站、271座110kV变电站、4座35kV变电站的6-500kV变压器、母线、电流互感器、断路器、隔离开关、设备接地引下线、接地网等。

其中，对刚性安装的电力设备如断路器、隔离开关、电流互感器，母排等进行了动稳定性校验，对于接地引下线、接地网、断路器、隔离开关、电流互感器、变压器等进行了热稳定性校验。

三、校验设备数量（一）动稳定性校验共校验断路器7603台，其中500kV断路器129台、220kV断路器700台、110kV断路器1830台、35kV断路器762台、10kV断路器4015台、6kV断路器167台；共校验隔离开关14450组，其中500kV隔离开关267组、220kV 隔离开关2093组、110kV隔离开关4729组、35kV隔离开关1513组、10kV隔离开关5544组、6kV隔离开关304组；共校验电流互感器7383组，其中500kV电流互感器128组、220kV 电流互感器699组、110kV电流互感器1815组、35kV电流互感器669组、10kV电流互感器3875组、6kV电流互感器176组；共校验母排404段，其中35kV母排6段、10kV母排385段、6kV 母排13段。

低压柜和母线槽动热稳定校验（中）低压配电系统的电源来自于地区大中型电力系统，配电用电力变压器的容量远小于系统容量，因此短路电流可按远离发电机端，即无限大容量的网络短路进行考虑，短路电流周期分量不衰减。

短路稳态电流I k=对称短路电流初始值I k ″，短路电流峰值i p出现在短路发生后的半周期（0.01s）内的瞬间，其值可按下式计算：式中k p为短路电流峰值系数，取决于线路总感抗x∑和总阻抗R∑的比值，可以通过查图4-14获得。

当不需要精确计算时通常采用简化公式：式中n为表7的系数。

配电线路发生短路故障时，在断路器或熔断器切断短路故障的这段时间内，短路电流仍然会流过低压开关柜内的母线、电缆和元器件，产生热效应和电动力效应。

➤短路电流在导体和电器中引起的热效应：式中：I k为短路电流稳态值，单位kA；t d为短路电流持续时间（即断路器或熔断器的动作时间），单位s。

当低压断路器设置有短路短延时保护时，t d为短延时时间，例如MT框架断路器短延时时间范围为0.1-0.4s；瞬动保护时t d为按最大分断时间考虑，例如MT框架断路器瞬动保护最大分断时间80ms，塑壳断路器NSX瞬动保护最大分断时间50ms，但是当故障电流大于25倍NSX 断路器额定电流时由于其具有能量脱扣功能，最快动作时间只有5ms,此时t d为5ms。

熔断器保护时短路电流持续时间t d为熔断时间（弧前时间t m+燃弧时间t a），如下图所示：➤短路电流在导体和电器中引起的电动力效应：如前所述，对于平行布置的三相水平母线，当短路电流通过时，中间相所处的情况最为严重，最大作用力F kd为：公式中：L为铜排的长度，单位米；D为三相铜排的相间距，单位为米；i p为短路电流峰值,单位kA；对比（式1-1）和（式2-1）：低压成套设备固有的热稳定值：短路电流流过导体在保护电器动作时间内产生的热效应：只要：则成套设备的热稳定满足要求。

由于成套设备的短时耐受时间t一般为1s，断路器动作的时间最长不超过0.4s（短延时），所以一般情况下热稳定校验只要满足下面关系式即可：对比（式1-2）和（式2-2）：低压成套设备固有的能承受的电动力：短路电流流过导体时产生的电动力：只要：则成套设备的动稳定满足要求。