LING Dai-jian
(Yangzhou University,Yangzhou 225009,China)

Abstract： The frequency spectrum of electrodynamic force in short-circuit wires is studied and some parameters in design handbooks are revised.The conclusion is drawn:in order to prevent wire resonance under short-circuit electrodynamic force,the self-vibration frequency should be twice over the power frequency.
Keywords： wires; short-circuit electrodynamic force; self-vibration

　　在供电系统中选择高低压电器设备和导体时，应进行短路电流动稳定和热稳定的计算校验，其中对重要的母线，应使其自振频率分布在可能的共振频率范围之外，以防止母线在短路电动力作用下发生共振而受到破坏。

1　短路电动力及其频率分布
　　以“无限大容量”供电系统为例，三相对称短路是系统中最严重的短路故障，三相母线中任一相上的最大短路电流为

　　(1)

式中　U_m为相电压幅值；Z=R+jX₁为从电源至短路点的等效短路阻抗；ω为电源角频率；τ_a=L/R为短路回路的时间常数，对于一般的高压供电电力系统，常取τ_a=0.05～0.30 s。
　　(1)式中第一项为假设最大短路电流的周期分量，第二项为非周期分量。若三相母线敷设在同一平面内，中间相母线所受的电动力最大，每单位长度母线上的短路电动力^［1］为

　　(2)

式中　k为母线的形状系数，对矩形母线，根据其截面形状查图表^［2］确定；I_Zm=U_m/Z为短路电流周期分量幅值；a为母线中心间距。
　　设计手册^［2，3］将(2)式视为只含有工频和两倍工频分量的表达式，并以此为据提出对母线机械共振的校验条件。
　　然而，对(2)式稍加分析不难发现，括号内第一项和第二项均为非简谐量，应通过傅里叶积分计算其频谱，获得其简谐频率成分。将(2)式括号内第一项展开成傅里叶积分，其频谱为

同样，(2)式括号内第二项的频谱为

　　如取短路回路的时间常数τ_a=0.05 s，在图1中绘出短路电动力中各项频谱为：B₁(ω)的峰值在6.4 Hz处，B₂(ω)的峰值在1.6 Hz处，100 Hz处的单频“尖峰”为(2)式括号内第三项，即两倍工频分量的频谱。可见，短路电动力的频率主要分布在两倍工频和35 Hz以下的低频处。

图1　时间常数为0.05 s时短路电动力中频谱图

图2　母线振动系数β与其自振频率的关系曲线

作者简介：凌代俭(1960-)，男，讲师，主要从事建筑电气专业工作。

作者单位：(扬州大学水利与建筑工程学院，江苏　扬州　225009)

参考文献