母線槽動、熱穩(wěn)定性的校驗詳解

    當(dāng)母線槽發(fā)生短路時，就有比正常工作電流大許多倍的短路電流從電源經(jīng)過大電流母線流到短路點。這種短路電流常達15KA以上，要對母線產(chǎn)生力的（機械的）和熱的效應(yīng)。為此必須校驗?zāi)妇€承受短路電流作用的能力，即校驗?zāi)妇€的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。關(guān)于短路電流的計算，可參閱有關(guān)書籍。大體說來，它由工頻的交流分量和直流衰減分量組成，其中交流分量又包含次暫態(tài)衰減、暫態(tài)衰減和穩(wěn)態(tài)三個分量，并由系統(tǒng)中的線路、變壓器和發(fā)電機等的綜合參數(shù)以及發(fā)電機的自動勵磁調(diào)節(jié)器決定，直流衰減分量是伴隨交流分量產(chǎn)生的自由分量，由交流分量的初相角（即短路初瞬間的相角）和系統(tǒng)的綜合電磁特性決定。

    暫態(tài)時間常數(shù)Td通常達幾秒，就力效應(yīng)而言，可近似地把它對應(yīng)的暫態(tài)分量并入穩(wěn)態(tài)分量，剩下次暫態(tài)分量以時間常數(shù)Ta決定速率的衰減。

    電力系統(tǒng)一般為三相制，這就可能會發(fā)生兩相或三相短路，后者稱為對稱短路。一般地說，兩相短路與三相短路電流交流幅值的比是Im：Im=3/2，其平方之比是3/4。在單個分支線路上，則只可能發(fā)生兩相短路。兩相短路時，兩個短路相導(dǎo)體中的短路電流瞬時值，數(shù)值相等方向相反，如同單相電路中一樣。三相短路時，三相電流交流分量的幅值相等，但初相角互相差120°。

     在熱穩(wěn)定校驗時，必須知道短路持續(xù)時間Td，它是供電負荷中繼電保護動作時間與斷路器跳閘時間之和。

     載流母線由于電阻引起的損耗轉(zhuǎn)化為熱，使母線溫度升高。銅、鋁材料本身雖然可在較高溫度下使用不影響其機械強度，但是螺栓連接的接觸面溫度較高容易氧化，使得接觸面電阻增加。接觸電阻增大又使接觸面溫度繼續(xù)升高，造成惡性循環(huán)，導(dǎo)致接觸部分損壞。因此電接觸面的氧化問題就成為限制母線槽溫度的主要因素。連接面鍍銀的螺栓連接允許的母線溫度比較高，但成本很高，一般采用連接面鍍錫或鍍鋅的螺栓連接。這種母線的允許溫度就低些。我國規(guī)定母線的允許溫度為85～90℃，對封閉母線，外殼的允許溫度為65～70℃。采用焊接時，允許溫度可到達110℃。但是在與電器連接時，為了便于安裝和檢修，螺栓連接是不可避免的，其母線搭接螺栓的擰緊力矩見表。

     一般母線設(shè)計中還應(yīng)考慮事故情況下短路電流的熱效應(yīng)。在電網(wǎng)發(fā)生短路的情況下，雖然保護繼電器能迅速做出反應(yīng)，切斷電路，延遲時間僅在幾秒到十幾秒以內(nèi)，但是由于短路電流，產(chǎn)生的熱量也，引起母線溫度短時間的大幅度升高。母線安全地承受這種短路熱效應(yīng)的能力稱為短路熱穩(wěn)定。

    母線短時發(fā)熱不致造成損壞的允許溫度比正常工作允許溫度高得多。銅母線為300℃，鋁母線為200℃。在短路過程中，母線的損耗功率是正常工作時的上百倍，表面散熱量只有母線損耗的1～3%。這就使得計算短路溫升時可以不計及母線的散熱，也就是認為母線損耗產(chǎn)生的全部熱量都用于提高母線的溫度。因此，短路時母線的溫升就取決于母線的熱容量，短路延續(xù)時間和短路電流的大小。要保證母線有足夠的熱穩(wěn)定性，除了盡量減少短路延續(xù)時間和短路電流以外，還必須使母線有足夠的截面尺寸，也就使母線有足夠的熱容量。