配电板汇流排图片【配电板汇流排的电动力分析】
【摘 要】汇流排是开关设备的重要部件，他的正确选用和应用影响到配电板的正常使用，但一般都依赖经验和实验数据。本文通过理论计算方法，对两个典型的平行布置的矩形汇流排的电动力进行了分析，得到了初步的结果，对配电板的汇流排设计安装提供了理论支撑。
【关键词】汇流排；短路；电动力
1 前言
汇流排，也称母排或载流排，在开关设备和控制设备中主要用于汇集、分配和传送电能，连接一次设备。在发生短路故障时，汇流排承受短路电流引起的热作用和电动力共同作用，汇流排的正确选用和应用影响到配电板的正常使用。
CCS钢质海船入级规范第4篇第3章第3.3.3.2条，明确指出汇流排及其支承件应能承受短路时产生的机械应力而不止损坏。对于此条要求，配电板厂家通常提供一份主汇流排示意图和支承件的样本。主汇流排示意图上标明铜排尺寸、形状、间距，支承件的间距和型号。支承件的样本上注明推荐的安装间距和形式。
本文通过理论计算方法，对两个典型的平行布置的矩形汇流排的电动力进行了分析，得到了初步的结果，对配电板的汇流排安装提供了理论支撑。
2 典型方案1
2.1 方案布置
汇流排受电流的作用力与电流、汇流排形状、汇流排间的距离有关。平行放置的汇流排是开关柜中最常见的。
如图1所示，三相铜排平行布置，每相1根100mm×10mm，相间中心距100mm，系统短路电流Is=31.5 kA，铜的最大需用应力σCu=140 Mpa ，计算在此情况下，绝缘支撑间的距离。
图1 典型方案1示意图
2.2 理论计算
三相汇流排布置在同一平面内，汇流排分别通过三相正弦交流电Ia、Ib、Ic，在同一时刻，各相电流是不相同的。发生对称三相短路时，作用于每相汇流排上的电动力大小是由该相汇流排的电流与其它两相电流的相互作用力所决定的。在校验汇流排动稳定时，用可能出现的最大电动力作为校验的依据。B相所受的电动力最大，比A、C相大约7%，由于电动力的最大瞬时值与短路电流最大值有关，故最大电动力用短路电流峰值计算。
2.2.1 计算短路电流通过汇流排时产生的短路电动力。
B相汇流排相间短路电动力Fm
公式1
式中：K为矩形铜导体临近因数，查图3得K=0.86
is为汇流排三相短路电流，A，is=2.5×Is= 7.875X104A
s为相间相邻汇流排的相间中心距离，m，s=0.1m
根据公式1计算Fm=9237.35 N。
图3 矩形铜导体的临近因数
2.2.2 计算由机械强度确定的汇流排绝缘子最大允许跨距
B相汇流排相间应力σmax=σCu
式中：M为短路电流在硬汇流排上产生的力矩；
W为汇流排截面与电动力方向相垂直的轴的截面系数，查表1得；
a为铜排的厚，b为铜排的宽，a=0.01m，b=0.1m；
lm为汇流排绝缘子的最大跨距，m；
表1 母线截面系数
3 典型方案2
3.1 方案布置
如图2所示，三相铜排平行布置，每相2根100mm×10mm，间距10mm，相间中心距100mm，系统短路电流Is=31.5 kA，铜的最大需用应力σCu=140 Mpa ，计算在此情况下，绝缘支撑间的距离。
图2 典型方案2示意图
3.2 理论计算
B相所受到的电动力为： B相主汇流排所受相间短路电动效应与B相边片子母排所受片间短路电动力效应之和。
3.2.1 计算短路电流通过汇流排时产生的短路电动力。
a、B相汇流排相间短路电动力Fm
公式1
式中：K为矩形铜导体临近因数，查图1得K=0.88
is为汇流排三相短路电流，A， is=2.5×Is =7.875X104A
s为相间相邻汇流排的相间中心距离，m，s=0.1m
根据公式1计算Fm=9452.17 N。
b、B相汇流排片间短路电动力Fs
公式2
式中：K12为边片子汇流排与同相其他子汇流排的片间矩形铜导体临近因数，查图3，得K12=0.43。
根据公式2计算Fs=666.67N。
3.2.2 计算由机械强度确定的汇流排绝缘子最大允许跨距
多片矩形汇流排最大短路电动应力由主汇流排相间应力σm和同相子汇流排片间应力σs叠加而成，即：σCu=σmax=σm+σs
a、B相汇流排相间应力σm
式中：M为短路电流在汇流排上产生的力矩；
W为汇流排截面与电动力方向相垂直的轴的截面系数；
a为铜排的厚，b为铜排的宽，a=0.01m，b=0.1m；
l为汇流排绝缘子的跨距，m；
b、B相汇流排片间应力σs
式中：Ms为边片子汇流排导体所受弯矩；
Ws为单片矩形汇流排截面与电动力方向相垂直的轴的截面系数；
ls为片间衬垫跨距，m，ls=l。
通过迭代，ls=l=1.19m。
4 结论
通过上述计算，得到如下结论：
1）采用单汇流排时，当绝缘支撑之间的距离小于0.5m时，汇流排能够承受假定的短路电流的电动力作用。
2）采用并列双汇流排时，当绝缘支撑之间的距离小于1m时，汇流排能够承受假定的短路电流的电动力作用。
3）并列双汇流排的电动力比单汇流排小。
本文通过理论计算方法，对两个典型的平行布置的矩形汇流排的电动力进行了分析，得到了初步的结果，对配电板的汇流排安装提供了理论支撑。
参考文献：
[1]《铜母线》，英国铜开发协会（CDA）第22号出版物，1996年6月
[2]《电器学》
[3]《电气工程师手册（第3版）》
作者简介：
王星昱，验船师，工程师，1983年12月，主要从事船用产品的入级和法定检验工作。