CQC -5TR-C01-2014 铜铝复合母线在低压成套设备中的应用规范.pdf

1、C Q C 产 品 认 证 技 术 要 求C C 5 T - 0 1 -CQ C - 5 T R- C 0 1 - 2 0 1 4铜铝复合母线在低压成套设备中的应用规范I m p lic atio n s p ecif icatio n f o r C o p p er A lu m i n u m co m p o u n d b u s b ar su s ed in lo w- v o ltag e s witch g ear as s em b lies2 0 1 4 - 1 2 - 0 1发布2 0 1 4 - 1 2 - 0 1实施中国质量认证中心发布I前 言本 规范 是 低压 成

2、套 设备 C认 证中 使用 铜铝 复合 母线 的技 术依 据。本 规范 按 照 GB/T1.-209给 出的 规则 起草 。为 落 实 国 家 发 改 委 、 商 务 部 、 质 检 总 局 、 国 家 标 准 委 、 中 国 电 器 工 业 协 会 和 中 国 有 色 金 属 工 业协 会等 机构 联合 提出 的 “ 推 广铜 铝复 合母 线的 指导 意见 ” 的 政策 和要 求 ， 在 C产 品认 证中 引导 企业 的 “ 节 能、 节材 ” 技 术应 用， 特制 定 本 规范 。本 规范 根 据我 国低 压成 套设 备应 用铜 铝复 合材 料的 现状 制定 。本 规范 由 中国 质量 认

3、证 中心 提出 并归 口。本 规 范 由 中 国 质 量 认 证 中 心 发 布 ， 版 权 归 中 国 质 量 认 证 中 心 所 有 ， 任 何 组 织 及 个 人 未 经 中 国 质量 认证 中心 许可 ， 不 得以 任何 形式 全部 或部 分使 用 。 本 技术 规范 作为 C认 证中 使用 铜铝 复合 母线的 技术 依据 ，未 通过 中国 质量 认证 中心 认证 的产 品不 得明 示符 合此 规范 。 本 规范 主 要起 草单 位： 中国 质量 认证 中心本 规范 参 与起 草单 位 ： 上 海电 器科 学研 究院 、 苏 州电 器科 学研 究院 、 天 津电 气传 动设 计研 究所

4、 、上 海理 工大 学 、 苏 州华 铜复 合材 料有 限公 司 、 厦 门 AB电 控设 备有 限公 司 、 上 海西 门子 电气 、 正 泰集 团。 本 规范 主 要起 草人 ：陈 昕， 陈建 兵本 规 范 参 与 起 草 人 ： 陈 剑 ， 赵 晓 华 ， 徐 虹 ， 蔡 晓 玮 ， 鲍 幸 ， 刘 振 东 ， 忻 尚 芝 ， 夏 鲲 ， 白 志 胜 ，许 先灶 ，刘 魁， 顾佳 洁， 张坚 华， 黄吉 祥， 张全 成， 刘娜 ，岳 葆林 。C Q C - 5 T R - C 0 1 - 2 0 1 41铝复合母中的应用铜设备铜铝复合母线在低压成套设备中的应用规范1 . 适 用范 围本

5、规范 适用 于采 用华 铜公 司生 产的 铜铝 复合 母线 （ 产 品工 艺 、 参 数及 规格 见附 录 C ） 的 低压 成套设 备 （ 主 要包 括成 套电 力开 关设 备和 控制 设备 、 公 用电 网动 力配 电成 套设 备和 母线 干线 系统 ） 。 本 规范 规定 了铜 铝复 合母 线替 换铜 母线 的截 面对 照表 ，给 出了 固定 母线 绝缘 夹间 距的 计算 方法 。2 . 规 范性 引用 文件 下 列 标 准 对 于 本 规 范 的 应 用 是 必 不 可 少 的 。 凡 是 注 日 期 的 引 用 标 准 ， 仅 注 日 期 的 版 本 适 用 于 本规 范。 凡是 不

6、注 日期 的引 用标 准， 其最 新版 本（ 包括 所有 的修 改单 ）适 用于 本规 范。G B7 2 5 1 . 1 - 2 0 1 3 低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 第 1 部 分 : 总 则G B7 2 5 1 . 2 - 2 0 0 6 低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 第 2 部 分： 对母 线干 线系 统（ 母线 槽） 的特 殊要 求G B7 2 5 1 . 5 -2 0 0 8 低 压 成 套 开 关 设 备 和 控 制 设 备 第 5 部 分 : 对 公 用 电 网 动 力 配 电 成 套 设 备 的 特 殊 要求G B7 2 5 1 . 1 2 - 2 0

7、1 3 成 套电 力开 关和 控制 设备G B/ T 9 3 2 7 -2 0 0 8 额 定 电 压 3 5 k V ( U m = 4 0 . 5 k V ) 及 以 下 电 力 电 缆 导 体 用 压 接 式 和 机 械 式 连 接 金 具 试验 方法 和要 求 G B/ T 2 4 2 7 7 -2 0 0 9 评 估部 分型 式试 验成 套设 备（ P T T A ） 短路 耐受 强度 的一 种方 法G B/ T 2 5 8 4 0 -2 0 1 0 规 定电 气设 备部 件（ 特别 是接 线端 子） 允许 温升 的导 则D L / T 2 4 7 - 2 0 1 2 输 变电 设备

8、 用铜 包铝 母线I E C6 0 8 6 5 - 1 -1 9 9 3 短 路电 流效 应计 算第 1 部 分热 及电 动力I E C6 0 8 6 5 - 2 -1 9 9 4 短 路电 流效 应计 算第 2 部 分计 算举 例I E C6 0 8 9 0 - 1 9 8 7 低 压开 关设 备和 控制 设备 部分 型式 试验 组合 装置 用的 外推 温升 评估 方法3 . 术 语和 定义 下 列 术 语 和 定 义 适 用 于 本 规 范 。 其 中 3 . 1 、 3 . 2 、 3 . 3 引 自 D L / T 2 4 7 - 2 0 1 2 “ 输 变 电 设 备 用 铜 包 铝

9、母 线 ” ， 3 . 4 至 3 . 9 引 自 G B 7 2 5 1 . 1 - 2 0 1 3 “ 低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 第 1 部 分 : 总 则 ” 、 G B 7 2 5 1 . 2 - 2 0 0 6“ 低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 第 2 部 分： 对母 线干 线系 统（ 母线 槽） 的特 殊要 求 ” 。CQ-5TR-C01-201423.1铜 铝复 合母 线（ 引 自 DL/T247-2012第 3.1）根 据 铜 和 铝 特 性 ， 采 用 特 定 的 工 艺 使 铜 、 铝 两 种 金 属 接 触 界 面 之 间 相 互 融 合 或 扩 散

10、 ， 形 成 紧 密的 冶金 结合 ，成 为双 金属 的复 合导 体， 亦称 铜包 铝排 或铜 铝复 合母 线。 3.2界 面结 合强 度（ 引 自 DL/T247-2012第 5.24）铜 铝复 合母 线中 铜铝 界面 单位 面积 的结 合力 ，用 剪切 强度 来表 示。3.铜 层体 积比 （ 引 自 DL/T247-2012第 5.16）铜 铝复 合母 线中 单位 长度 外层 铜体 积与 铜铝 复合 母线 体积 的百 分比 。3.4低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 （引 自 GB7251.-2013第 3.1）由 一 个 或 多 个 低 压 开 关 器 件 和 与 之 相 关 的 控

11、 制 、 测 量 、 信 号 、 保 护 、 调 节 等 设 备 ， 以 及 所 有 内部 的电 气和 机械 的连 接及 结构 部件 构成 的组 合体 。 3.5主 母线 （引 自 GB7251.-2013第 3.16）连 接一 条或 几条 配单 母线 和 /或 进线 和出 线单 元的 母线3.6配 电母 线（ 引自 GB7251.-2013第 3.17）一 个框 架单 元内 的母 线， 它连 接到 主母 线上 ，并 由它 向出 线单 元供 电。3.7额 定电 流（ 引自 GB7251.-2013第 3.810.1）成 套 设 备 制 造 商 宣 称 的 电 流 值 ， 在 规 定 的 条 件

12、 下 通 以 此 电 流 ， 成 套 设 备 内 各 部 件 的 温 升 不 超 过规 定的 限值 。 3.8额 定峰 值耐 受电 流（ 引自 GB7251.-2013第 3.810.2）成 套设 备制 造商 宣称 的在 规定 条件 下能 够承 受的 短路 电流 峰值 。3.9额 定短 时耐 受电 流（ 引自 GB7251.-2013第 3.810.3）成 套设 备制 造商 宣称 的在 规定 条件 下， 依电 流和 时间 术语 定义 的能 够耐 受的 短时 电流 有效 值。4.铜 铝复 合母 线对 低压 成套 设备 产品 质量 的影 响因 素识 别 在 低压 成套 设备 中， 导体 材料 会对

13、 电气 设备 寿命 、安 全性 能及 电气 性能 造成 重要 影响 。4.1电 气设 备的 寿命 电 气 设 备 的 寿 命 与 导 体 材 料 的 性 能 和 质 量 有 关 ， 因 此 低 压 成 套 设 备 中 所 选 用 铜 铝 复 合 母 线 其 性能 参数 首先 要符 合国 家有 关产 品标 准的 要求 ，还 要进 行可 靠性 试验 ，以 验证 其能 否满 足设 备使 用寿 命 周期 的要 求。CQ-5TR-C01-201434.2安 全性 能 在 低 压 成 套 开 关 设 备 和 控 制 设 备 中 ， 电 气 安 全 性 能 参 数 主 要 指 电 气 间 隙 和 爬 电 距

14、 离 ， 因 此 需 要分 析导 体材 料更 换后 ，对 设备 电气 间隙 和爬 电距 离的 影响 。成 套电 气设 备在 工程 项目 选型 中都 要进 行 工程 设计 计算 验证 。4.3电 气性 能 导 体材 料主 要影 响设 备的 温升 和承 受短 路电 流的 能力 ，不 同的 导体 材料 ，其 直流 电阻 率不 同 ，在 相同 电流 下， 达到 所要 求的 温升 其截 面积 不同 。因 此， 在相 同电 流情 况下 ，应 研究 在温 升相 同情 况 下铜 铝复 合母 线和 铜母 线的 截面 对应 关系 。设 备 承 受 短 路 电 流 动 稳 定 的 能 力 ， 主 要 取 决 于 产

15、 品 结 构 和 紧 固 绝 缘 件 的 材 质 ， 固 定 导 体 绝 缘 夹之 间 的 距 离 L， 按 照 不 同 导 体 材 料 的 屈 服 极 限 和 承 载 电 流 即 可 以 算 出 L值 。 至 于 短 路 电 流 引 起 的 热稳 定， 只要 截面 积满 足标 准规 定的 温升 要求 ，就 可以 满足 热稳 定需 求。5.铜 铝复 合母 线的 可靠 性和 使用 寿命 试验 方法 铜 铝复 合母 线是 由铜 、铝 两种 金属 复合 而成 （铜 材包 覆铝 材 ） ， 铜、 铝材 料物 理性 能差 异较 大 ，影 响其 可靠 性的 主要 因素 就是 能否 承受 热胀 冷缩 产生

16、的应 力。 如果 铜铝 复合 母线 铜铝 界面 结合 强度大 于热 胀冷 缩产 生的 应力 ， 铜 铝复 合母 线就 是可 靠的 。 依 据 DL/T247标 准规 定 ， 铜 铝界 面结 合强 度大 于 35MPa， 就能 够承 受热 胀冷 缩产 生的 应力 。判 定导 体材 料承 受热 胀冷 缩应 力的 试验 方法 ： 按 照 GB7251标 准成 套电 气设 备正 常工 作温 度通 常不 会超 过 10 ， 考 虑极 限情 况 ， 应 在 20 温 差下 进行 连续 10次 冷 热循 环试 验 ， 试 验后 界面 结合强 度不 应低 于 35MPa。判 定 导 体 材 料 使 用 寿 命

17、 的 标 准 是 GB/T9327-08 额 定 电 压 35KV及 以 下 电 力 电 缆 导 体 用 压 接式 和 机 械 式 连 接 金 具 试 验 方 法 和 要 求 ， 按 此 标 准 进 行 10次 通 电 热 循 环 试 验 ， 判 定 其 能 否 满 足 成套 电气 设备 使用 寿命 的要 求。6.铜 铝复 合母 线替 换铜 母线 对应 的截 面比 例 设 备 的 温 升 直 接 与 导 体 的 载 流 量 有 关 ， 即 与 导 体 材 料 的 直 流 电 阻 率 和 散 热 系 数 有 关 ， 不 同 的 电流 等级 ，不 同的 导体 材料 采用 的导 体截 面不 同。 在

18、我 国 低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 采用 的基 本上都 是铜 母线 ，因 此计 算出 在相 同的 电流 等级 相同 温升 下， 铜铝 复合 母线 和铜 母线 的截 面对 应关 系，CQ-5TR-C01-20144就 可确 定铜 铝复 合母 线截 面尺 寸。 导 体的 稳定 温升 通过 下式 计算 ： （ 1）i2KfR是 导体 电阻 损耗 产生 的热 量 ， KA是 通过 辐射 和对 流散 发的 热量 ， 当 导体 产生 的热 量和通 过辐 射、 对流 散发 的热 量平 衡时 ，达 到稳 定温 升。 其 中： i为 试验 电流 峰值 （ A） ；L为 导体 长度 （ m ） ；S为

19、 导体 截面 积（ m 2） ；A为 导体 表面 积（ m 2） ；Kf为 趋肤 系数 ；K为 总散 热系 数， 是辐 射和 对流 散热 系数 及导 体散 热系 数的 总和 。计 算铜 母线 和铜 铝复 合母 线截 面比 例时 ，温 升相 同， 电流 相同 ，导 体长 度相 同。 趋肤 系数 Kf，截 面较 小时 ，铜 铝复 合母 线与 铜母 线之 间的 差异 可以 不考 虑， 这里 作为 常数 进行 计算 。总 散热 系 数K是 辐射 和对 流散 热系 数及 导体 散热 系数 的总 和， 铜母 线和 铜铝 复合 母线 的试 验结 构及 环境 条件 相同 ，辐 射和 对流 散热 系数 相同 ，

20、在 计算 时视 为常 数。 此时 i2KfL/视 为常 数， 用 F来 代表 。导 体厚 度设 为 a， 宽 度设 为 h， 截 面积 S=ah， 散 热表 面积 A=2（ a+h） L， 单 位长 度散 热表 面 积A=2（ a+h） （ L=1m ） 。 因此 ，温 升取 决于 导体 直流 电阻 率 和 导体 尺寸 a和 h。设 铜母 线温 升为 T， 铜铝 复合 母线 温升 为 F。则 ： （ 2）（ 3）ah（ a+h） F为 铜铝 复合 母线 截面 参数 ， ah（ a+h） 为铜 母线 截面 参数 。其 中： T=0.17，F=0.254， 分别 是铜 母线 和铜 铝复 合母 线

21、20 时 的直 流电 阻率 。通 过公 式 2和 公 式 3， 令 T= F可 以计 算出 在同 等温 升下 铜母 线和 铜铝 复合 母线 的截 面比 值 。然 后通 过计 算和 试验 验证 ，铜 铝复 合母 线用 在低 压成 套开 关设 备和 控制 设备 中替 换铜 母线 的截 面对 照 表如 下：C Q C - 5 T R - C 0 1 - 2 0 1 45表 1 铜 铝复合母线替换铜母线规格对照表（宽度相同，厚度调整） 单 位： m m铜 铝复 合母 线替 换铜 母线 规格 对照 表（ 铜铝 复合 母线 宽度 不变 ，厚 度增 加 3 3 % ）03 04 5 0 6 0 8 0 01

22、 0 2 01 41 0 61 0 81 0 2 0 03 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 44 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 3 5 . 35 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 7 6 . 76 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 88 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 6 1 0 . 61 0

23、 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 3 1 3 . 31 2 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6 1 6表 2 铜 铝复合母线替换铜母线规格对照表（厚度相同，宽度调整） 单 位： m m铜 铝复 合母 线替 换铜 母线 规格 对照 表（ 铜铝 复合 母线 厚度 不变 ，宽 度增 加 2 0 % ）03 4 0 05 6 0 08 01 0 1 2 0 01 4 61 03 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4

24、 4 1 6 8 1 9 24 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 1 9 25 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 1 9 26 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 1 9 28 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 1 9 21 0 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 1 9 21 2 3 6 4 8 6 0 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 1 9 2铜 铝复 合母 线替 换

25、铜 母线 具体 实施 方案 按表 3 “ 铜 铝复 合母 线替 换铜 母线 规格 选型 方案 ” 和 表 4“ 铜 铝复 合母 线替 换铜 母线 规格 选型 方案 ” 。表 3 铜 铝复合母线替换铜母线规格选型方案CQ-5TR-C01-20146序 号 铜 母线 规格 （ m m） 铜 铝复 合母 线规 格（ m m）1 21 30 430 352 430 5.30 4353 530 6.30 5354 630 830 6355 830 10.630 8356 340 40 3507 40 5.340 4508 540 6.340 509 640 840 65010 840 10.640 85

26、01 350 450 36012 450 5.350 46013 50 6.350 56014 650 850 6015 850 10.650 86016 1050 13.50 106017 360 460 38018 460 5.360 48019 560 6.360 58020 60 860 68021 860 10.60 802 1060 13.60 108023 1260 160 128024 380 480 31025 480 5.380 41026 580 6.380 51027 680 80 61028 80 10.680 81029 1080 13.80 101030 1280

27、 1680 121031 310 410 312032 410 5.310 41203 510 6.310 512034 610 810 612035 810 10.610 812036 1010 13.10 1012037 1210 1610 1212038 3120 4120 31409 4 5.3 440 5120 6.120 51401 6 8 642 8120 10.6120 81403 0 3. 0C Q C - 5 T R - C 0 1 - 2 0 1 474 4 1 2 1 2 0 1 6 1 2 0 1 2 1 4 04 5 3 1 2 5 4 1 2 5 3 1 5 04

28、 6 4 1 2 5 5 . 3 1 2 5 4 1 5 04 7 5 1 2 5 6 . 3 1 2 5 5 1 5 04 8 6 1 2 5 8 1 2 5 6 1 5 04 9 8 1 2 5 1 0 . 6 1 2 5 8 1 5 05 0 1 0 1 2 5 1 3 . 3 1 2 5 1 0 1 5 05 1 1 2 1 2 5 1 6 1 2 5 1 2 1 5 05 2 3 1 6 0 4 1 6 0 3 2 0 05 3 4 1 6 0 5 . 3 1 6 0 4 2 0 05 4 5 1 6 0 6 . 3 1 6 0 5 2 0 05 5 6 1 6 0 8 1 6 0

29、6 2 0 05 6 8 1 6 0 1 0 . 6 1 6 0 8 2 0 05 7 1 0 1 6 0 1 3 . 3 1 6 0 1 0 2 0 05 8 1 2 1 6 0 1 6 1 6 0 1 2 2 0 05 9 3 1 8 0 4 1 8 0 2 （ 3 1 1 0 ）6 0 4 1 8 0 5 . 3 1 8 0 2 （ 4 1 1 0 ) ）6 1 5 1 8 0 6 . 3 1 8 0 2 （ 5 1 1 0 ）6 2 6 1 8 0 8 1 8 0 2 （ 6 1 1 0 ）6 3 8 1 8 0 1 0 . 6 1 8 0 2 （ 8 1 1 0 ）6 4 1 0 1

30、 8 0 1 3 . 3 1 8 0 2 （ 1 0 1 1 0 ）6 5 1 2 1 8 0 1 6 1 8 0 2 （ 1 2 1 1 0 ）6 6 3 2 0 0 4 2 0 0 2 （ 3 1 2 0 ）6 7 4 2 0 0 5 . 3 2 0 0 2 （ 4 1 2 0 ）6 8 5 2 0 0 6 . 3 2 0 0 2 （ 5 1 2 0 ）6 9 6 2 0 0 8 2 0 0 2 （ 6 1 2 0 ）7 0 8 2 0 0 1 0 . 6 2 0 0 2 （ 8 1 2 0 ）7 1 1 0 2 0 0 1 3 . 3 2 0 0 2 （ 1 0 1 2 0 ）7 2 1

31、 2 2 0 0 1 6 2 0 0 2 （ 1 2 1 2 0 ）续 表 3 铜 铝复合母线替换铜母线规格选型方案序 号 铜 母线 规格 （ m m ） 铜 铝复 合母 线对 应规 格 （ m m ）1 2 37 3 3 1 4 0 4 1 4 0 3 . 5 1 6 0 3 1 7 07 4 4 1 4 0 5 . 3 1 4 0 4 . 5 1 6 0 4 1 7 07 5 5 1 4 0 6 . 3 1 4 0 5 . 3 1 6 0 5 1 7 07 6 6 1 4 0 8 1 4 0 6 . 3 1 6 0 6 1 7 07 7 8 1 4 0 1 0 . 6 1 4 0 9 1

32、6 0 8 1 7 07 8 1 0 1 4 0 1 3 . 3 1 4 0 1 0 . 6 1 6 0 1 0 1 7 07 9 1 2 1 4 0 1 6 1 4 0 1 3 . 3 1 6 0 1 2 1 7 0表 4 铜 铝复合母线替换铜母线规格选型方案序号 铜母线规格 (mm) 铜铝复合母线规格 (mm) 铜铝复合母线规格 (mm)1 21 8 50 10.6 50 2 （ 5 50 ）CQ-5TR-C01-201482 860 10.660 2（ 560）3 880 10.680 2（ 580）4 810010.61002（ 5100）5 812010.61202（ 5120）6

33、812510.61252（ 5125）7 1050 13.350 2（ 6.350）8 1060 13.360 2（ 6.360）9 1080 13.380 2（ 6.380）10 1010013.31002（ 6.3100）1 1012013.31202（ 6.3120）12 1012513.31252（ 6.3125）13 1250 1650 2（ 850）14 1260 1660 2（ 860）15 1280 1680 2（ 880）1612100161002（ 8100）1712120161202（ 8120）1812125161252（ 8125）7.短 耐的 验证 及固 定母 线绝

34、 缘夹 之间 距离 L值 的计 算母 线 承 受 短 路 电 流 动 热 稳 定 的 能 力 主 要 取 决 于 固 定 母 线 绝 缘 夹 之 间 的 距 离 L， 其 次 是 母 线 的 截面 系数 ， 当 母线 截面 选定 后 ， 计 算满 足动 稳定 的最 大 L值 。 在 产品 设计 和制 造时 L值 必须 小于 计算值 。 低 压 开 关 柜 250A以 上 ， 每 相 母 线 都 由 2根 以 上 导 体 组 成 ， 在 短 路 电 流 下 ， 相 与 相 之 间 母 线 存在 电动 力， 同相 母线 之间 也存 在电 动力 ，其 计算 很复 杂， 而且 ， 其 结构 一般 不能

35、 改变 ，无 论采 用什么 导体 材料 ，都 必须 满足 该结 构对 短耐 的要 求 ， 铜 铝复 合排 替换 铜排 后， 也必 须满 足原 结构 对短 耐的 要求 。 因 此， 对标 准型 低压 开关 柜短 耐采 取计 算在 短路 电流 下母 线产 生的 弯曲 应力 ，验 证其 是否小 于材 料允 许的 最大 弯曲 应力 的方 法。 对 于非 标准 的控 制柜 ，母 线槽 采用 计算 最大 L值 的方 法， 产品 设计 制造 时 L必 须小 于计 算出 的最 大L值 。7.1低 压开 关柜 动稳 定的 校验 以 GCK为 例， 其弯 曲应 力的 计算 方法 见附 录 A。7.2固 定铜 铝复

36、 合母 线绝 缘夹 之间 距离 L值 的方 法在 三相 系统 导体 短路 时中 间相 受到 最大 电动 力：CQ-5TR-C01-20149（ 4）单 位为 N其 中： i为 短路 电流 峰值 ，单 位 A；L为 两固 定导 体绝 缘夹 之间 的距 离， 单位 m ；a为 导体 之间 中心 距， 单位 m ；导 体间 作用 力引 起的 弯曲 应力 ：（ 5）单 位为 N/m m 2。其 中： W=1/6hb2为 导体 立放 时的 截面 系数 （宽 面立 放 ） ；b为 导体 厚度 ，单 位 m ； h为 导体 宽度 ，单 位 m ；为 动态 应力 系数 ， 与 导体 固有 震动 频率 有关 ，

37、 取 决于 固定 支架 ， 简 单支 架取 1， 对 低压开 关柜 水平 母线 ，中 间有 垂直 引出 排取 0.73， 中间 没有 垂直 引出 排取 0.5。导 体能 承受 短路 时的 弯曲 应力 必须 qxu， xu是 导体 材料 屈服 强度 。其 中 q为 可塑 性系 数，对 矩形 截面 取 q=1.5。由 于铜 、 铝 没有 明显 的屈 服极 限 ， 工 程上 一般 取永 久变 形值 达 0.2%时 所对 应的 应力 值作 为该 材料 的屈 服极 限（ xu） 。 依据 中国 电机 工程 手册 （第 2卷 ， 202年 1月 1日 出版 ） ， xu对 铜取 30380N/m m 2，

38、 铝 150 190N/m m 2， 按 GB/T380.2-06（ 一般 工业 用铝 及铝 合金 板、 带材 第 2部 分 ：力 学性 能） 一 般工 业用 铝， 铝取 170N/m m 2。 铜铝 复合 母线 还没 有屈 服极 限的 参数 ，按 铝的 参数 作为 铜铝 复合 母线 的参 数计 算更 安全 可靠 。母 线能 否承 受短 路电 流的 冲击 ，主 要取 决于 固定 导体 两绝 缘夹 之间 的距 离 L， 值 可由 公式 qxu求 出（ 取 1） ：（ 6）其 中： a导 体相 间中 心距 ； W导 体截 面系 数； i额 定峰 值耐 受电 流。额 定峰 值耐 受电 流在 不同 的

39、额 定电 流下 是不 同的 ， 因 各额 定电 流下 ， 回 路变 压器 的电 阻 、 电 抗 ，配 电线 路的 电阻 、电 抗都 不同 ，总 的短 路阻 抗也 不同 ，根 据 工业 与民 用配 电设 计手 册 第三 版中C Q C - 5 T R - C 0 1 - 2 0 1 41 0表 3 1 给 出的 数据 ， 在 高压 侧短 路容 量无 限大 时 ， 短 路电 流最 大 ， 数 据如 下表 ， 因 此 ， 各 额定 电流 下短 路电 流是 不同 的， 固定 导体 的绝 缘夹 间距 也是 不同 的， 表 5 给 出了 应考 核的 短路 电流 和固 定导 体两 绝缘 夹之 间的 最大 距

40、离 L 值 。下 面以 空气 型母 线槽 为例 ， a = 0 . 0 2 3 m ， 导 体截 面和 截面 系数 见表 5 ， 按 照考 核短 路电 流计 算的 L值 见表 5 。 表 5 固 定母线绝缘夹距离 L 的 最大值变 压器 容 量 （ k V A ） 设 备设 计电 流 （ A ） 实 际最 大短 路 电流 （ k A ） 短 路电 流考 核 值（ k A ) 铜 铝复 合母线 规格 ( m m2 ） 截 面系 数（ 1 0 -6 m 3 ） L （ m m ）2 0 0 4 0 0 7 . 1 6 1 0 5 4 0 0 . 1 6 3 3 63 1 5 6 3 0 1 0 .

41、 7 3 1 5 6 6 0 0 . 3 6 3 3 04 0 0 8 0 0 1 3 . 5 3 1 9 6 8 0 0 . 4 8 2 8 65 0 0 1 0 0 0 1 6 . 7 9 2 3 . 5 6 1 0 0 0 . 6 2 5 86 0 0 1 2 5 0 2 0 . 8 3 2 9 . 2 6 1 2 5 0 . 7 5 2 3 48 0 0 1 6 0 0 2 1 . 4 1 3 0 6 1 6 0 0 . 9 6 2 5 61 0 0 0 2 0 0 0 2 1 . 9 9 4 1 6 2 0 0 1 . 2 2 1 01 2 5 0 2 5 0 0 2 6 . 7 8

42、 5 0 8 2 0 0 2 . 1 3 2 3 01 6 0 0 3 2 0 0 3 3 . 5 8 6 3 2 （ 6 2 0 0 ） 2 1 . 2 1 6 02 0 0 0 4 0 0 0 4 0 . 2 8 8 0 2 （ 8 1 6 0 ） 2 1 . 7 2 0 02 5 0 0 5 0 0 0 4 9 1 0 0 3 （ 8 1 6 0 ） 3 1 . 7 2 0 0母 线干 线系 统由 两层 或三 层构 成时 ，短 路电 流也 分配 到每 层， 两层 的每 层短 路电 流是 总短 路电流 的二 分之 一除 以分 流系 数来 验证 ，三 层的 每层 短路 电流 是总 短路 电流

43、 的三 分之 一除 以分 流系 数来 验 证。 比 如双 层结 构， 短耐 8 9 k A ， 每层 短路 电流 4 0 / 0 . 8 5 = 4 7 k A ， 三层 结构 1 0 0 k A ， 每层 短路 电 流3 3 . 3 / 0 . 7 = 4 7 . 6 k A 。参 考资 料： 1 ） 发电 厂及 变电 站电 气设 备 中国 水利 水电 出版 社2 ） 低压 配电 系统 中矩 形水 平母 线动 热稳 定计 算 电控 配电 2 0 1 3 第 4 、 5 期3 ） 工业 与民 用配 电设 计手 册 第三 版中 国电 力出 版社8 . 附 录 A ： 铜铝 复合 母线 在成 套电

44、 力开 关设 备和 控制 设备 中应 用示 例CQ-5TR-C01-20141A.1GD、 GCK、 GCS、 MNS标 准柜 型水 平 主 母 线 短 耐 的 分 析 验 证 ： 以 GCK为 例 进 行 计 算 （ 水 平 母 线 排 列 方 式 相 同 的 其 它 柜 型 计 算 方 式可 以参 考 ） 。1） 、 GCK参 数：表 A.1GCK参 数额 定电 流（ A） 160 250 320 40 50短 路电 流（ kA） 30 50 65 80 10柜 宽（ m m ） 60 60 80 10 10水 平母 线 m m ） 10102（ 1010） 3（ 1010） 3（ 101

45、20） 4（ 10120）2） 、 计 算过 程如 下：160A每 相 是 单 根 导 体 ， 只 需 计 算 相 间 导 体 产 生 的 弯 曲 应 力 ， 250A以 上 主 母 线 是 由 两 根 以 上 导体 构成 ，因 此， 不但 要考 虑主 母线 （相 与相 之间 ）的 电动 力还 要考 虑分 支导 体（ 同相 间导 体） 之间的 电动 力 ， 总 的弯 曲引 力是 这两 部分 弯曲 应力 的和 。 验 证方 式采 取按 GCK2柜 体结 构分 别计 算主 导体的 弯曲 应力 和分 支导 体的 弯曲 应力 ，两 者之 和是 否小 于 25N/m2。A： 主导 体的 电动 力和 弯曲

46、 应力 计算 如下 ： =0.73W为 导 体 截 面 系 数 。 W取 值 根 据 IEC60865-193 短 路 电 流 效 应 计 算 第 一 部 分 热 及 电 动 力 计算 公式 、图 表及 GCK柜 体参 数：160A， i=63kA， L=0.50m， a=0.1m， W=0.867hb2=8.67 10-6m3250A， i=105kA， L=0.50m， a=0.1m， W=0.867hb2=8.67 10-6m3320A， i=143kA， L=0.705m， a=0.158m， W=1.98hb2=1.98 10-7m340A， i=176kA， L=0.905m， a

47、=0.184m， W=3.48hb2=3.48 10-7m350A， i=20kA， L=0.905m， a=0.184m， W=3.48hb2=3.48 10-7m3CQ-5TR-C01-2014121600A（柜宽 600） 2500A（柜宽 600）3200A（柜宽 800） 4000A、 5000A（柜宽 1m）以 上尺 寸为 GCK开 关柜 的结 构参 数。计 算结 果如 下： 表 A.2计 算结 果电 流等 级 （ A） 160 250 320 40 50（ N/m m 2） 18.3 51.3 51.2 62.45 97.5B： 分支 导体 （同 相间 导体 ）产 生的 电动 力

48、计 算CQ-5TR-C01-201413弯 曲应 力 as和 Ws为 IEC60865给 出的 计算 公式 。其 中 ： n为 并联 导体 数 ， as为 分支 导体 间有 效距 离 ， Ls为 相邻 支持 件或 衬垫 间的 距离 ， Ws为 分支导 体截 面系 数。 按 IEC60865-193 短 路电 流效 应计 算 第 一部 分 热 及电 动力 的 计算 公式 、 图 表和 GCK2开关 柜的 柜体 参数 计算 如下 ： as： 1/as=K12/a12+k13/a13+k14/a14250A， i=105kA， n=2， 则 1/as=K12/a12=0.43/20=.0215as=46.5Ls最 大 0.50， Ws=1/6hb2=1.67 10-6；320A， i=143kA， n=3， 1/as=K12/a12+k13/a13=0.43/20+.63/40as=26.8Ls最 大 0.5