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密集绝缘母线槽电抗计算探讨 6母/,窟焦绝旄/寸等 长征电气控制设备厂左明祺6,fJ 一 ,概述 密集绝缘母线槽(以下简称母线槽)产品自八十年代初在我厂试制成功并投入使用由 于密集绝缘母线槽具有容量大,体积小,抗短路强度高,电压损失小,安装方便等优点,已为 国内用户认可,因此在高层建筑,工厂车间中逐渐得到推广运用,生产母线槽的企业也越来 越多,因此有必要进行—些理论研究工作. 母线槽的阻抗值是该产品的一个重要参数,它是计算配电系统短路电流Il和输电电压 损失Au的依据之一.即 一一 一Z一 Au—Rc.sXsin@ 对于电阻R的计算,已有较成熟的方法,计算的准确度较高,本文不再赘述,而对母线 槽电抗X的理论计算,还没有资料介绍,本文将对此进行探讨. 二,对已使用的计算法的分析 有资料套用配电工程架空母排电抗计算的公式来计算母线槽的电抗,其结果并不理想. 对于使用频率为50Hz的母线槽,简化后的电抗{千算公式为: X=0.川5lB+0_01884~/kin 其中:几何尺寸如图1 h——母排宽度(cn1) b一母排厚度(crI1) —— 几何均距(m) ............................●.......................一 D】一3√Dn?D?De^ 对于密集绝缘母线槽,由于结构的特殊性,b为常数,D^.一D一{nc也是常数,仅h 为变量,使用上述公式对250至1250A母线槽进十算时.b一0.6~m h一3,4,5,6,8,10cm D^.一D一nc一0.7crn DI一3√7丽一0.88cm 6 计算结果见表1 表1 额定电流铜排尺寸电抗XCCXI母线槽 (A)(ram)(10O/m)电抗(10O/m) 2506×3023.745 4006×40I6.4740 8306X50l1.1835 8006×607.1231 l0006X801.Z8l7.7 6X85～0 12506×100—2.721d.8 在表1中列出了CCXI型母线槽的电抗值作为比较.可见上述公式计算结果:(1)计算 值偏小(2)当h≈81m时,x≈0.(3)当h~85mm时,出现Xlt;0.这些结果与实际相差太 大,估计这是由于上述公式的fl-~xt象架空母排与母线槽不相同所致.架空母排各相之间距 离大,其电抗值实际只是自感感抗值.母线槽各相母排间距小,各相之间漏磁通有关联,就不 能按相对较独立的母排的自感来考虑.用上述公式计算母线槽电抗显然不适合,需要另行探 讨 三,母线槽漏磁场分析 为了简化母线槽电抗的计算,并从母线槽的结构特点出发,本文试图按磁场能量法对其 电抗的计算法进行探讨. 首先对母线槽通电时漏磁场进行分析. 密集绝缘母线槽母排之间的绝缘厚度为6,母排厚度为am,母排宽度为hm(近似磁场 高)对于三相平衡电流通进母线槽时,一种极限情况是:B母排进,AC母捧出,这时的磁场 分布如图2,其最大磁通密度为. e?{= 其中:.——漏磁场的磁导率 i——母线槽中最大—相的电流 第2种极限情况是:C母排电流进,AB母排出,这时的磁场分布如图3,其最大磁通密 度为 o. 一一 若以B,B为恒量用磁场能量法计算其电抗进行比较. 第一种极限情况磁场能量为 7 w= 其中:V.——漏磁场的体积电感为 ,一:一一丁—一 2f.(蒜 = 1() 同理,第2种极限情况的电抗为 X2=2fL=2~tf?( = 2Ot~a.) 其中:f——电源频率 第--~ff况的电抗比第一种情况的电抗值 大,X~=4X.选第二种情况的漏磁场分布作为 讨论对象.图1 四,电抗计算公式的推导 由于密集绝缘母线槽的母排间绝缘层较薄,为简化计算,以绝缘母排的总厚度作为计算 厚度a,以母排的宽度hm乘以磁场高度修正系数k作为磁场的计算高度h,即h~khm.这 样,磁场的分布情况如图4所示,其中出进电流在母排附近产生的漏磁场磁路分别为虚线表 示的.回路1,2.首先求磁场的磁通密度. 对回路1,在X处的磁势等式为 鲁一?N?x 所以一 其中;线匝数N—l 对X从O到za段求B:的面积为 J.B:dx—J.()x～d —i1[](2a). 一 2a 其中B为磁密的最大值 8 l A8C 0l8)0譬 1 amQJ,la堆 ,, . { |.L 图2 ● A8CI 重 O00, 口,,lt2,1n-I 吾 . 1f.}tr e= 同理,对回路2,从2a到3a段求磁密平方的面积为号B. 以平均值(酽)表示雠所占抛物线总面积时,其等式为 (),?(3a)一B?(i2a十a) 所以(B2),一{B2 漏磁场的总体积为 V一3a?h?l~3atd 其中:l——母线槽计算长度 漏磁场总能量为 w∑一吉Ha一壶 一 图3 (1) (2) (3) (4) 9 其中:H一为磁场强度 将