母线槽动、热稳定性的校验详解

    当母线槽发生短路时，就有比正常工作电流大许多倍的短路电流从电源经过大电流母线流到短路点。这种短路电流常达15KA以上，要对母线产生力的（机械的）和热的效应。为此必须校验母线承受短路电流作用的能力，即校验母线的动稳定性和热稳定性。关于短路电流的计算，可参阅有关书籍。大体说来，它由工频的交流分量和直流衰减分量组成，其中交流分量又包含次暂态衰减、暂态衰减和稳态三个分量，并由系统中的线路、变压器和发电机等的综合参数以及发电机的自动励磁调节器决定，直流衰减分量是伴随交流分量产生的自由分量，由交流分量的初相角（即短路初瞬间的相角）和系统的综合电磁特性决定。

    暂态时间常数Td通常达几秒，就力效应而言，可近似地把它对应的暂态分量并入稳态分量，剩下次暂态分量以时间常数Ta决定速率的衰减。

    电力系统一般为三相制，这就可能会发生两相或三相短路，后者称为对称短路。一般地说，两相短路与三相短路电流交流幅值的比是Im：Im=3/2，其平方之比是3/4。在单个分支线路上，则只可能发生两相短路。两相短路时，两个短路相导体中的短路电流瞬时值，数值相等方向相反，如同单相电路中一样。三相短路时，三相电流交流分量的幅值相等，但初相角互相差120°。

     在热稳定校验时，必须知道短路持续时间Td，它是供电负荷中继电保护动作时间与断路器跳闸时间之和。

     载流母线由于电阻引起的损耗转化为热，使母线温度升高。铜、铝材料本身虽然可在较高温度下使用不影响其机械强度，但是螺栓连接的接触面温度较高容易氧化，使得接触面电阻增加。接触电阻增大又使接触面温度继续升高，造成恶性循环，导致接触部分损坏。因此电接触面的氧化问题就成为限制母线槽温度的主要因素。连接面镀银的螺栓连接允许的母线温度比较高，但成本很高，一般采用连接面镀锡或镀锌的螺栓连接。这种母线的允许温度就低些。我国规定母线的允许温度为85～90℃，对封闭母线，外壳的允许温度为65～70℃。采用焊接时，允许温度可到达110℃。但是在与电器连接时，为了便于安装和检修，螺栓连接是不可避免的，其母线搭接螺栓的拧紧力矩见表。

     一般母线设计中还应考虑事故情况下短路电流的热效应。在电网发生短路的情况下，虽然保护继电器能迅速做出反应，切断电路，延迟时间仅在几秒到十几秒以内，但是由于短路电流，产生的热量也，引起母线温度短时间的大幅度升高。母线安全地承受这种短路热效应的能力称为短路热稳定。

    母线短时发热不致造成损坏的允许温度比正常工作允许温度高得多。铜母线为300℃，铝母线为200℃。在短路过程中，母线的损耗功率是正常工作时的上百倍，表面散热量只有母线损耗的1～3%。这就使得计算短路温升时可以不计及母线的散热，也就是认为母线损耗产生的全部热量都用于提高母线的温度。因此，短路时母线的温升就取决于母线的热容量，短路延续时间和短路电流的大小。要保证母线有足够的热稳定性，除了尽量减少短路延续时间和短路电流以外，还必须使母线有足够的截面尺寸，也就使母线有足够的热容量。