摘要：做为全球最大的槽式光热电站，主变、高厂变至GCB，GCB至发电机出线端设计为离相封闭母线,封闭母线有中国某公司供货，封闭母线外壳与支架之间按照厂家安装图纸施工采用焊接方式。由于该电站执行欧洲标准，业主在验收时提出疑问，质疑封闭母线存在安全距离、温升、热动力等各方面的风险，存在安全隐患，要求对封闭母线需要提供的主要数据提供理论计算和说明。为关闭业主提出的疑问，同时也是为了证明中国产品和设计完全满足欧洲标准，符合合同规范要求，笔者所在的槽式光热项目组织有关技术人员对封闭母线的主要技术要求进行了理论计算，经过计算，结果满足该项目标准要求。
关键词：离相封闭母线、外形尺寸、母线温升、热平衡、短路电动力
1 引言
做为全球最大的槽式光热电站，主变、高厂变至GCB，GCB至发电机出线端设计为离相封闭母线,封闭母线有中国某公司供货，封闭母线外壳与支架之间按照厂家安装图纸施工采用焊接方式。
2 离相母线外形尺寸的选择计算
离相母线外形尺寸的选择计算依据标准为IEEE guide No.298 (ANSI C37-23 2003)
(1)A.主回路
A.1计算输入数据
(1)导体尺寸 : Φ500×10t
(2)外壳尺寸 : Φ950×8t
(3)相间距 1400 mm
(4)导电率 61% (conductor) & 61% (enclosure)
(5)额定电流 11000A
(6)频率 50 Hz
(7)设计环境温度 50 ℃
(8)外壳允许温升 30 ℃
(9)导体允许温升 55 ℃
3主回路母线温升和损耗计算
（1）母线导体损耗计算
母线导体通过额定电流时，每相单位长度导体的功率损耗WM（W/m）：
WM=IM2RMKf(w/m)=303 (w/m)
式中
IM-------封闭母线额定电流(A) Rated current
RM------母线计算运行平均温度tM时单位长度的直流电阻(Ω/m)；
RM= =2.4×10-6(Ω/m)
ρ20-------温度为20℃时导体材料的电阻率(Ωmm2/m)；
对铝母线 ρ20=0.0295(Ωmm2/m)；
α------导体的电阻温度系数；
对铝母线 α=0.004(1/℃)；
tM------母线导体计算运行平均温度 (℃)；
FM------母线导体横截面积(m2)；
对圆管母线
FM=π(DM-δM)×δM(m2)=0.015m2
DM------母线导体外径(m);
δM-----母线导体壁厚(m);
Kf------导体集肤效应系数。对于铝圆形母线导体，频率为50Hz时，可由下式计算；
Kf=1+0.03×
=1.027
4主母线热平衡计算
(1)母线导体对外壳的辐射散热计算
每相单位长度导体对外壳的辐射散热量QMF(W/m)按下列公式计算：
QMF=5.67πDMεn
(W/m)
式中：εn—系统辐射黑度
εn= 
=0.79
εkn--外壳内表面黑度, εkn=0.85 ;
εM—母线导体外表面黑度, εM=0.85;
DM—导体外直径(m);
DK—外壳外直径 (m);
δK—外壳壁厚 (m);Enclosure wall thickness
tM—母线导体计算运行平均温度 (℃);
tK—母线外壳计算运行平均温度 (℃);
经计算得QMF=243.46W/m
5 固有频率计算
5.1主母线导体固有振动频率计算
离相封闭母线导体的短路电动力是同相均匀分布荷载,频率等于50HZ.而母线导体发生响应的固有频率最主要的是主频率,即阶次与跨数相等的频率,其它频率均不需考虑.
f=(1.57λ/l2)√(E•J/m)
式中:l-母线导体跨距,厘米;
λ-与导体跨距有关的系数;
J-母线导体断面惯性矩,cm4;
J=(π/64)(Dm4-dm4)=46219cm4;
m-母线导体单位长度质量,Kg•s2/cm2;
m=sr/g;=0.506×10-4(Kg•s2/cm2);
s-导体截面面积cm2;
s=πδm(Dm-δm)=153cm2;
r-导体材料比重Kg/cm3;
g-重力加速度,g=981cm/s2;
E-母线导体材料弹性模量,Kg/cm2;
E=0.7×106Kg/cm2;
5.2确定跨距范围
为了保证在50HZ下不发生共振,导体的固有振动频率应在30～70HZ以外,以此确定跨距取值范围为:
当f≤30HZ时:l1≥[(1.57λ/30)√(E•J/m)]1/2;
当f≥70HZ时:l2≤[(1.57λ/70)√(E•J/m)]1/2;
Whenf≤30HZ:l1≥[(1.57×λ/30)×√(E×J/m)]1/2
Whenf≥70HZ:l2≤[(1.57×λ/70)×√(E×J/m)]1/2
分别计算单跨,双跨,单跨有外伸三种情况,将值代入式进行计算。
6 热耐受能力对截面的要求
热耐受能力对截面的要求可由下列公式求出：
S＝
式中： 表示短路电流t秒的热效应（A2•S）;
Kj表示集肤效应系数；--主母线取1.025，分支取1.1
C表示热稳定系数；--按短路前导体温度为105℃时取值
主母线截面积
S＝
=1631平方毫米
分支母线截面积
S＝
=3004平方毫米
主母线导体实际选用面积为：π×（500-10）×10＝15394平方毫米
分支母线导体实际选用面积为：π×（100-12）×12＝3318平方毫米
比要求的大得多。
7 结论
经过上述理论计算，证明该项目封闭母线的选型及设计满足标准规范要求，排除了业主对中国产品设计不满足要求的顾虑。目前，该项目封闭母线已经带负荷运行，运行状态良好，通过实际应用，再次证明了中国产品过硬的质量。
作者简介
姓名：肖伟杰，工作单位：山东电力建设第三工程有限公司，职务：项目部专业经理。
论文作者:肖伟杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/13
标签：母线论文; 导体论文; 外壳论文; 频率论文; 跨距论文; 截面论文; 光热论文; 《电力设备》2018年第17期论文;