A 2.4-GHz Printed Meander-Line Antenna for USB

A 2.4-GHz Printed Meander-Line Antenna for USB
A 2.4-GHz Printed Meander-Line Antenna for USB

546IEEE MICROW A VE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS,VOL.15,NO.9,SEPTEMBER 2005

A 2.4-GHz Printed Meander-Line Antenna for USB

WLAN With Notebook-PC Housing

C.-C.Lin ,Student Member,IEEE ,S.-W.Kuo ,Student Member,IEEE ,and H.-R.Chuang ,Member,IEEE

Abstract—A 2.4-GHz meander-line antenna printed on a USB-WLAN card is presented for WLAN applications.The HFSS 3-D EM simulator is employed for design simulation.The printed meander-line antenna is realized on a FR-4PCB substrate.The measured VSWR is less than 2from 2.4to 2.5GHz.Besides different orientations,the meander-line antenna printed on a simulated USB-WLAN card was attached to the side wall of a notebook-PC to investigate the PC housing effects on the antenna radiation patterns.

Index Terms—Antenna,meander-line,notebook-PC housing,printed,WLAN.

I.I NTRODUCTION

I

N THE WLAN card design,the typical type is the PCMCIA WLAN card.Many printed antennas have been reported for the PCMCIA applications [1],[2].Recently,the miniaturized WLAN card which uses the USB connector can be used on the external of the notebook PC.The USB connector can be bended and hence the antenna on the WLAN card can be adjusted with different orientation when attached on the side wall of a note-book PC (see Fig.1top and Fig.3bottom).Hence,the using posture of a USB-WLAN card can be adjusted for better recep-tion and communication performance.

This letter presents a 2.4-GHz meander-line printed antenna for WLAN applications [3].The HFSS 3-D EM simulator is used for design simulation.The antenna is fabricated on a double-sided FR-4printed circuit board for experimental measurements.The antenna patterns and polarizations are presented and compared for different -orientation usages.Also,the meander-line antenna printed on a USB-WLAN card was placed at different positions on a notebook-PC to investigate the effects of the notebook -PC housing on the antenna radiation patterns.

II.A NTENNA D ESIGN

A useful way to make the conventional linear wire antennas shorter is to bend a wire according to some geometrical con?g-urations,such as the structure of the mender line [4],[5].Fig.1shows the illustration of a printed meander-line antenna for the USB-WLAN card.The ground plane to emulate the RF board is about

5020mm and the space for the printed meander-line antenna is about

1020mm .It is noted that the selection of

Manuscript received December 1,2004.The review of this letter was arranged by Guest Editors H.Nikookar and R.Prasad.

The authors are with the Institute of Computer and Communication Engi-neering,Department of Electrical Engineering,National Cheng-Kung Univer-sity,Tainan,Taiwan,R.O.C.(e-mail:chuang_hr@https://www.360docs.net/doc/d110600546.html,.tw).Digital Object Identi?er

10.1109/LMWC.2005.855387

Fig.1.Illustration of a printed meander-line antenna for the USB-WLAN card attached to a notebook-PC and the simulated antenna current distribution on the top and ground

plane.

Fig.2.Photograph of a realized antenna on a FR-4substrate and measured antenna input VSWR.

the space for the antenna and ground printed in the backside is the same with ones of a practical case.The substrate is the FR-4PCB.The meander shape,with the width and gap of the meander-line antenna are 1and 2mm,respectively,has been tuned to resonate at 2.4-GHz band.Fig.1also shows the simu-lated antenna current distribution.Fig.2shows the photograph of a realized antenna on a FR-4substrate and measured antenna

1531-1309/$20.00?2005IEEE

LIN et al.:2.4-GHz PRINTED MEANDER-LINE ANTENNA

547

Fig.3.Measured H-plane antenna patterns of different antenna orientations.

input VSWR.The measured VSWR is less than 2from 2.4to 2.5GHz.

As mentioned,the meander-line antenna printed on the USB-WLAN card can be placed with arbitrary orientations due to the adjustable USB connector.As shown in Fig.3(bottom),three practical orientations are considered here.?Case 1:the vertical orientation.

?Case 2:the horizontally-upward orientation.?Case 3:the horizontally-lateral orientation.

Fig.3(top)shows the measured H-plane antenna patterns.As shown in the ?gure,if the antenna is vertically oriented (case 1),the dominant polarization

is -?eld and the pattern is quite omni-directional.When the meander-line antenna is placed horizontally with two different orientations (case 2and 3),the measured patterns show that

the -

and -polarization ?elds of the two cases are close with an average-gain difference of about 4dB.Also,the average antenna gain of the case 2and 3is about 8to 10dB less than that of the case 1for

the -

and -polarization ?elds.

Here,the average gain in the

H-plane,

,is the average of gain values of the

associated points in the H-plane which can be formulated

as

(1)

where

is the value of the antenna gain at each speci ?ed posi-tion.In this letter,we have measured 180points of the antenna gain value in the H-plane (2per point).The average gain is the average of gain values of the associated 180points.

III.E FFECTS OF N OTEBOOK -PC H OUSING

To study the effects of the notebook-PC housing on the antenna performance,the fabricated meander-line antenna (printed on a simulated USB-WLAN card)was attached to

the side wall of a notebook-PC and placed in a chamber room to measure the antenna patterns.Fig.4shows the measured H-plane patterns of three different antenna orientation alone (in free space)and those when attached to a notebook-PC for comparison.

a)Vertical-orientation:It is observed that the average gain levels of

both -

and -pattern are close to those in free space,except that

the -pattern has a null in the 210di-rection when the antenna is attached to the notebook-PC.It might be due to the blocking effect of the open screen of the laptop.

b)Horizontally-upward orientation:Since the main body of the notebook PC lying on the same plane

(-plane)of the printed antenna,signi ?cant housing effects are expected and the measured results show that

both -

and -pat-tern have about 10to 15dB average attenuation.

c)Horizontally-lateral orientation:The same results as in (b)are observed and also

both -

and -pattern have about 10to 15dB average attenuation due to the housing effect.The above comparison shows that it seems for the 2.4-GHz meander-line printed antenna the vertical orientation posture has less in ?uence by the notebook-PC housing on the antenna pattern performance.

IV .C ONCLUSION

This letter presents a 2.4-GHz meander-line antenna printed on a simulated USB-WLAN card for external WLAN applica-tion.The HFSS 3-D EM simulator is employed for design sim-ulation.The printed meander-line antenna is realized on a FR-4PCB substrate.The measured VSWR is less than 2from 2.4to 2.5GHz.Since the USB connector can be bended and hence the antenna on the WLAN card can be adjusted with different ori-entation for better reception and communication performance.Measured results show that,if the antenna is vertically oriented,

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2005

Fig.4.Measured H-plane patterns of the fabricated 2.4-GHz printed meander-line antenna with three different orientations attached to the side wall of a notebook-PC.

the dominant polarization

is -?eld and the pattern is quite omni-directional.While for the antenna placed horizontally,the measured patterns show that the average antenna gain is about 8to 10dB less than that of the vertical orientation for both of

the -

and -polarization ?elds.The fabricated meander-line antenna (printed on a simulated USB-WLAN card)was attached to the side wall of a notebook-PC to study the ef-fects of the notebook-PC housing on the antenna performance.For vertical-orientation posture,the average gain levels of

both

-and -pattern are close to those in free space,except that

the -pattern has a null in the 210direction when the antenna is attached to the notebook-PC.For the horizontally-orientation

posture,

both -

and

-pattern have about 10to 15dB av-erage attenuation due to the housing effect.It may be due to that the main body of the notebook PC lying on the same plane of the printed antenna.Hence,it suggested that for the 2.4-GHz meander-line printed antenna the vertical orientation posture

may have the least in ?uence by the notebook-PC housing on the antenna pattern performance.

R EFERENCES

[1]H.-R.Chuang and L.-C.Kuo,“3-D FDTD design analysis of a 2.4GHz

polarization-diversity printed dipole-antenna with integrated balun and polarization-switching circuit for WLAN and wireless communication applications,”IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.51,no.2,pp.374–381,Feb.2003.

[2] C.Soras et al.,“Analysis and design of an inverted-F antenna printed on

a PCMCIA card for the 2.4GHz ISM band,”IEEE Antennas Propagat Mag.,vol.44,no.2,pp.37–44,Feb.2002.

[3] C.-C.Lin,S.-W.Kuo,and H.-R.Chuang,“A 2.4-GHz printed meander-line antenna for WLAN applications,”in IEEE AP-S Int.Dig.,vol.3,Jun.2004,pp.2767–2770.

[4]G.Marrocco,“Gain-optimized self-resonant meander line antennas for

RFID applications,”IEEE Antennas Wireless Propagat.Lett.,vol.2,pp.302–305,2003.

[5]T.J.Warnagiris and T.J.Minardo,“Performance of a meandered line

as electrically small transmitting antenna,”IEEE Trans.Antennas Prop-agat.,vol.46,no.12,pp.1797–1876,Dec.1998.

变电所母线桥的动稳定校验

变电所母线桥的动稳定校验 随着用电负荷的快速增长,许多变电所都对主变进行了增容,并对相关设备进行了调换和校验,但往往会忽视主变母线桥的动稳定校验,事实上此项工作非常重要。当主变增容后,由于阻抗发生了变化,短路电流将会增大许多,一旦发生短路,产生的电动力有可能会对母线桥产生破坏。特别是户内母线桥由于安装时受地理位置的限制,绝缘子间的跨距较长,受到破坏的可能性更大,所以应加强此项工作。 下面以我局35kV/10kv胡店变电所#2主变增容为例来谈谈如何进行主变母线桥的动稳定校验和校验中应注意的问题。 1短路电流计算 图1为胡店变电所的系统主接线图。(略) 已知#1主变容量为10000kVA,短路电压为7.42%,#2主变容量为12500kVA,短路电压为7.48%(增容前短路电压为7.73%)。 取系统基准容量为100MVA,则#1主变短路电压标么值 X1=7.42/100×100×1000/10000=0.742, #2主变短路电压标么值 X2=7.48/100×100×1000/12500=0.5984 胡店变电所最大运行方式系统到35kV母线上的电抗标么值为0.2778。 ∴#1主变与#2主变的并联电抗为: X12=X1×X2/(X1+X2)=0.33125; 最大运行方式下系统到10kV母线上的组合电抗为: X=0.2778+0.33125=0.60875

∴10kV母线上的三相短路电流为:Id=100000/0.60875*√3*10.5,冲击电流:I sh=2.55I =23032.875A。 d 2动稳定校验 (1)10kV母线桥的动稳定校验: 进行母线桥动稳定校验应注意以下两点: ①电动力的计算,经过对外边相所受的力,中间相所受的力以及三相和二相电动力进行比较,三相短路时中间相所受的力最大,所以计算时必须以此为依据。 ②母线及其支架都具有弹性和质量,组成一弹性系统,所以应计算应力系数,计及共振的影响。根据以上两点,校验过程如下: 已知母线桥为8×80mm2的铝排,相间中心线间距离为210mm,先计算应力系数: ∵频率系数N f=3.56,弹性模量E=7×10.7 Pa,单位长度铝排质量M=1.568kg/m,绝缘子间跨距2m,则一阶固有频率: f’=(N f/L2)*√(EI/M)=110Hz 查表可得动态应力系数β=1.3。 ∴单位长度铝排所受的电动力为: f ph=1.73×10-7I sh2/a×β=568.1N/m ∵三相铝排水平布置,∴截面系数W=bh2/6=85333mm3,根据铝排的最大应力可确定绝缘子间允许的最大跨距为: L MAX=√10*σal*W/ f ph=3.24m ∵胡店变主变母线桥绝缘子间最大跨距为2m,小于绝缘子间的最大允许跨距。

母线电动力及动热稳定性计算

母线电动力及动热稳定性计算 1 目的和范围 本文档为电气产品的母线电动力、动稳定、热稳定计算指导文件,作为产品结构设计安全指导文件的方案设计阶段指导文件,用于母线电动力、动稳定性、热稳定性计算的选型指导。 2 参加文件 表1 3 术语和缩略语 表2 4 母线电动力、动稳定、热稳定计算 4.1 载流导体的电动力计算 4.1.1 同一平面内圆细导体上的电动力计算

? 当同一平面内导体1l 和2l 分别流过1I 和2I 电流时(见图1),导体1l 上的电动力计 算 h F K I I 4210 π μ= 式中 F ——导体1l 上的电动力(N ) 0μ——真空磁导率,m H 60104.0-?=πμ; 1I 、2I ——流过导体1l 和2l 的电流(A ); h K ——回路系数,见表1。 图1 圆细导体上的电动力 表1 回路系数h K 表 两导体相互位置及示意图 h K 平 行 21l l = ∞=1l 时,a l K h 2= ∞≠1l 时,?? ? ???-+=l a l a a l K h 2)(12 21l l ≠ 22 2) ()(1l a m l a l a K h ++-+= 22)()1(l a m +-- l a m =

? 当导体1l 和2l 分别流过1I 和2I 电流时,沿1l 导体任意单位长度上各点的电动力计 算 f 124K f I I d μ= π 式中 f ——1l 导体任意单位长度上的电动力(m N ); f K ——与同一平面内两导体的长度和相互位置有关的系数,见表2。 表2 f K 系数表

4.1.2 两平行矩形截面导体上的电动力计算 两矩形导体(母线)在b <<a ,且b >>h 的情况下,其单位长度上的电动力F 的 计算见表3。 当矩形导体的b 与a 和h 的尺寸相比不可忽略时,可按下式计算 712 210x L F I I K a -=? 式中 F -两导体相互作用的电动力,N ; L -母线支承点间的距离,m ; a -导体间距,m ; 1I 、2I -流过两个矩形母线的电流,A ; x K -导体截面形状系数; 表3 两矩形导体单位长度上的电动力 4.1.3 三相母线短路时的电动力计算

高压电缆热稳定校验计算书

筠连县分水岭煤业有限责任公司 井 下 高 压 电 缆 热 稳 定 性 校 验 计 算 书 巡司二煤矿 编制:机电科 筠连县分水岭煤业有限责任公司

井下高压电缆热稳定校验计算书 一、概述: 根据《煤矿安全规程》第453条及456条之规定,对我矿入井高压电缆进行热稳定校验。 二、确定供电方式 我矿高压供电采用分列运行供电方式,地面变电所、井下变电所均采用单母线分段分列供电方式运行,各种主要负荷分接于不同母线段。 三、井下高压电缆明细: 矿上有两趟主进线,引至巡司变电站不同母线段,一趟931线,另一趟925线。井下中央变电所由地面配电房10KV输入。 入井一回路:MYJV22-8.7/10KV 3*50mm2--800m(10KV) 入井二回路:MYJV22-8.7/10KV 3*50mm2--800m(10KV) 四、校验计算 1、井下入井回路高压电缆热稳定性校验 已知条件:该条高压电缆型号为,MYJV22-8.7/10KV 3*50mm2 ,800m,电缆长度为800m=0.8km。 (1)计算电网阻抗 查附表一,短路电流的周期分量稳定性为 电抗:X=0.072*0.8=0.0576Ω; 电阻:R=0.407*0.8=0.3256 Ω; (2)三相短路电流的计算

A Z I 5.174693305 .0310000 3v 3=?== ∞ (3)电缆热稳定校验 由于断路器的燃弧时间及固有动作时间之和约为t=0.05S; 查附表二得热稳定计算系数取K=142; 故电缆最小热值稳定截面为 23mm 51.2705.0142/5.17469t )/(min ===∞)(K I S Smin<50mm 2 故选用 MYJV 22 -8.7/10KV 3*50 电缆热稳定校验合格,符合要求。 附表一:三相电缆在工作温度时的阻抗值(Ω/Km ) 电缆截面S (mm 2 ) 4 6 10 16 2 5 35 50 70 95 120 150 185 240 交联聚乙烯 R 4.988 3.325 2.035 1.272 0.814 0.581 0.407 0.291 0.214 0.169 0.136 0.11 0.085 X 0.093 0.093 0.087 0.082 0.075 0.072 0.072 0.069 0.069 0.069 0.07 0.07 0.07 附表二 不同绝缘导体的热稳定计算系数 绝缘材料 芯线起始温度(° C ) 芯线最高允许温度(°C ) 系数K 聚氯乙烯 70 160 115(114) 普通橡胶 75 200 131 乙丙橡胶 90 250 143(142) 油浸纸绝缘 80 160 107 交联聚乙烯 90 250 142

热稳定性校验(主焦

井下高压开关、供电电缆动热稳定性校验 一、-350中央变电所开关断路器开断能力及电缆热稳定性校验 1 23 G 35kV 2 Uz%=7.5△P N.T =12kW △P N.T =3.11kW S N.T =8MVA 6kV S1点三相短路电流计算: 35kV 变压器阻抗: 2 22.1. u %7.5 6.30.37()1001008z N T N T U Z S ?===Ω? 35kV 变压器电阻:2 22.1.22. 6.30.0120.007()8 N T N T N T U R P S =?=?=Ω 35kV 变压器电抗:10.37()X = ==Ω 电缆电抗:02(x )0.415000.08780 0.66()1000 1000i L X ??+?== =Ω∑ 电缆电阻:02(x )0.11815000.118780 0.27()1000 1000 i L R ??+?== =Ω∑ 总阻抗: 21.370.66) 1.06( Z ==Ω S1点三相短路电流:(3)1 3.43()d I KA === S2点三相短路电流计算: S2点所用电缆为MY-3×70+1×25,长400米,变压器容量为500KV A ,查表的:(2)2d I =2.5KA

S2点三相短路电流:32 d d =2.88I I KA = 1、架空线路、入井电缆的热稳定性校验。已知供电负荷为3128.02KV A ,电压为6KV ,需用系数0.62,功率因数cos 0.78φ=,架空线路长度1.5km ,电缆长度780m (1)按经济电流密度选择电缆,计算容量为 3128.020.62 2486.37cos 0.78 kp S KVA φ?= ==。 电缆的长时工作电流Ig 为239.25 Ig === A 按长时允许电流校验电缆截面查煤矿供电表5-15得MYJV42-3×185-6/6截面长时允许电流为479A/6kV 、大于239.25A 符合要求。 (2)按电压损失校验,配电线路允许电压损失5%得 60000.1300Uy V ?=?=,线路的实际电压损失 109.1L U COS DS φφ?====,U ?小于300V 电压损失满足要求 (3)热稳定性条件校验,短路电流的周期分量稳定性为 电缆最小允许热稳定截面积: 3 2min d =S I mm 其中:i t ----断路器分断时间,一般取0.25s ; C----电缆热稳定系数,一般取100,环境温度35℃,电缆温升不超过120℃时,铜芯电缆聚乙烯电缆熔化温度为130℃,电

高压电缆热稳定校验计算书

*作品编号:DG13485201600078972981* 创作者:玫霸* 筠连县分水岭煤业有限责任公司 井 下 高 压 电 缆 热 稳 定 性 校 验 计 算 书 巡司二煤矿

编制:机电科 筠连县分水岭煤业有限责任公司 井下高压电缆热稳定校验计算书 一、概述: 根据《煤矿安全规程》第453条及456条之规定,对我矿入井高压电缆进行热稳定校验。 二、确定供电方式 我矿高压供电采用分列运行供电方式,地面变电所、井下变电所均采用单母线分段分列供电方式运行,各种主要负荷分接于不同母线段。 三、井下高压电缆明细: 矿上有两趟主进线,引至巡司变电站不同母线段,一趟931线,另一趟925线。井下中央变电所由地面配电房10KV输入。 入井一回路:MYJV22-8.7/10KV 3*50mm2--800m(10KV) 入井二回路:MYJV22-8.7/10KV 3*50mm2--800m(10KV) 四、校验计算 1、井下入井回路高压电缆热稳定性校验 已知条件:该条高压电缆型号为,MYJV22-8.7/10KV 3*50mm2 ,800m,电缆长度为800m=0.8km。 (1)计算电网阻抗 查附表一,短路电流的周期分量稳定性为

电抗:X=0.072*0.8=0.0576Ω; 电阻:R=0.407*0.8=0.3256 Ω; (2)三相短路电流的计算 (3)电缆热稳定校验 由于断路器的燃弧时间及固有动作时间之和约为t=0.05S; 查附表二得热稳定计算系数取K=142; 故电缆最小热值稳定截面为 Smin<50mm2故选用 MYJV22 -8.7/10KV 3*50 电缆热稳定校验合格,符合要求。 附表一:三相电缆在工作温度时的阻抗值(Ω/Km)

案例--变电所母线桥的动稳定校验

案例--变电所母线桥的动稳定校验 朱时光修改 下面以35kV/10kv某变电所#2主变增容为例来谈谈如何进行主变母线桥的动稳定校验和校验中应注意的问题。 1短路电流计算 图1为某变电所的系统主接线图。(略) 已知#1主变容量为10000kVA,短路电压为7.42%,#2主变容量原为1000为kVA 增容为12500kVA,短路电压为7.48%。 取系统基准容量为100MVA,则#1主变短路电压标么值 X1=7.42/100×100×1000/10000=0.742, #2主变短路电压标么值 X2=7.48/100×100×1000/12500=0.5984 假定某变电所最大运行方式系统到35kV母线上的电抗标么值为0.2778。 ∴#1主变与#2主变的并联电抗为: X12=X1×X2/(X1+X2)=0.33125; 最大运行方式下系统到10kV母线上的组合电抗为: X=0.2778+0.33125=0.60875 ∴10kV母线上的三相短路电流为:Id=100000/0.60875*√3*10.5=9.04KA,冲击电流:I s h=2.55I d=23.05KA。 2动稳定校验

(1)10kV母线桥的动稳定校验: 进行母线桥动稳定校验应注意以下两点: ①电动力的计算,经过对外边相所受的力,中间相所受的力以及三相和二相电动力进行比较,三相短路时中间相所受的力最大,所以计算时必须以此为依据。 ②母线及其支架都具有弹性和质量,组成一弹性系统,所以应计算应力系数,计及共振的影响。 根据以上两点,校验过程如下: 已知母线桥为8×80mm2的铝排,相间中心线间距离A为210mm,先计算应力系数: 6Kg/Cm2, ∵频率系数N f=3.56,弹性模量E=0.71×10 -4kg.s2/cm2,绝缘子间跨距2m, 单位长度铝排质量M=0.176X10 截面惯性矩J=bh3/12=34.13c m4或取惯性半径(查表)与母线截面的积, ∵三相铝排水平布置,∴截面系数W=bh2/6=8.55Cm3, 则一阶固有频率: f0=(3.56/L2)*√(EJ/M)=104(Hz) 查表可得动态应力系数β=1.33。 ∴铝母排所受的最大机械应力为: σMAX=1.7248×10-3I s h2(L2/Aw)×β=270.35 kg/c m2<σ允许=500 根据铝排的最大应力可确定绝缘子间允许的最大跨距为:(简化公式可查表) L MAX=1838√a/ I s h=366(c m) ∵某变主变母线桥绝缘子间最大跨距为2m,小于绝缘子间的最大允许跨距。

铜排动热稳定校验

都是需要考虑的,特别是母桥距离比较长的时候。需要计算出现短路故障时的电动力,绝缘子类固定件的安装距离、绝缘子安装件的抗屈服力等。不很少有人会特别计算,我感觉是大家都自觉不自觉的把母线规格放大了,所以基本上不用计算。 4 母线的热效应和电动力效应 4.1母线的热效应 4.1.1母线的热效应是指母线在规定的条件下能够承载的因电流流过而产生的热效应。在开关设备和控制设备中指在规定的使用和性能条件下,在规定的时间内,母线承载的额定短时耐受电流(IK)。 4.1.2根据额定短时耐受电流来确定母线最小截面 根据GB3906-1991《3.6-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》[附录F]中公式:S=(I/a)(t/△θ)1/2来确定母线的最小截面。 式中: S—母线最小截面,mm2; I--额定短时耐受电流,A; a—材质系数,铜为13,铝为8.5; t--额定短路持续时间,s; △θ—温升(K),对于裸导体一般取180K,对于4s持续时间取215K。 如对于31.5kA/4S系统,选用铜母线最小截面积为: S=(31500/13)×(4/215)1/2=330 mm2 铝母线最小截面积与铜母线最小截面积关系为: SAl=1.62SCu 式中, SAl为铝母线的最小截面积;SCu为铜母线的最小截面积。 如对于31.5kA/4S系统,铝母线最小截面积为: SAl=1.62×330 =540 mm2 根据DL404-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》中7.4.3条规定,接地汇流排以及与之连接的导体截面,应能通过铭牌额定短路开断电流的87%,可以计算出各种系统短路容量下(短路时间按4S)的接地母线最小截面积。 如对于31.5kA/4S系统,接地铜母线最小截面积为: S=330×86.7% =287mm2 根据以上公式计算,对应各种额定短时耐受电流时,开关设备和控制设备中对应几种常用的额定短时耐受电流,母线最小截面及所用铜母线和铝母线的最小规格见表1: 表1 母线kA/4s 25 31.5 40 63 80 设备中铜母线规格50×6 60×6 80×6或60×8 80×10 100×10 接地铜母线规格50×5 50×6 50×8 80×8 80×10 设备中铝母线规格80×6或60×8 80×8 100×8或80×10 设备中铜母线 最小截面(mm2)260 330 420 660 840 设备中铝母线 最小截面(mm2)425 540 685 1075 1365 4.2 母线的电动力效应 母线是承载电流的导体,当有电流流过时势必在母线上产生作用力。母线受电流的作用力与

各种最小截面-热稳定校验公式

配三P211,母线、电缆 热稳定校验 * M 弹■ M 期 H 屯艮科特乐七许?葛■童 代> < ■ It ■ 1ft W (71 e w f7 J0^13k¥ ±??Litt ■电* ? 耳 ?0 ffl 1) 917 Ift 若 e 若 90 ta i) 蓟(K H ?- ?k¥ 交?■匕 ■變?电霍 ? ¥ H Eft III 1攝 ? 书 sn tH n tSQ fl 齡 CS 1) Xfi [性 1] II 3: I 虞匚RiQk.j I 丹J £■定电已tn^lLkXP ?圣.?菖■艸是?唯力电ID ■?—■守?》I ?的 y 匚?启■电力離■罕■?龜E 盧青相七,怕章■盘u 迹IT IVM (?.Arc?a ?時 ?x*x*r IAV ?2a?n*A^trft??iiMRC. i.ffjt^r. ■■■鼻尢寺■■弁血雹* H asg?^HVK4hi!?*,??覽奔?■議鹰倉i<0P ? 导体和电器选择规范 DL/T5222 , 7.1.8条 裸导体 的热稳定校验(公式与配三一样) T 柞淵麼 r 50 55 八门 65 70 75 7 』I 95 100 1.05 合金 95 $3 KQ SK7 ?s 81 7申 77 75 73 1S1 17? 门* 174 1.71 lft'J 166 IM Ibl 157 155 低压配电设计规范 GB50054-2011,3.2.14条,保护导体的截面选择 系数K 的选择见附录A 交流电气装置的接地设计规范, 接地导体(线) 的最小 截面选择 哄井7 廉人允iT 铜 电 t 40% 样电斗3(rs 卜电斗20% 诅度9 徊供舸统城 舸供川坨终 恂臂世井 700 249 167 1M 119 B00 259 173 150 IZ4 SM 26& 179 1S5 1J8 ,附录E 黑EB&険■饮霸盒帰工■艰?肝盘转■冨■■担用孟旳??塞鼻?c

热稳定和动稳定校验各自用的是什么电流

热稳定和动稳定校验各自用的是什么电流? 答:热稳定校验:在规定的短时间内,开关设备和控制设备在合闸位能够承载的电流的有效值。动稳定校验:开关设备和控制设备在合闸位能够承载的额定短时耐受电流的第一个大半波的电流峰值。 主接线形式是怎样的?特点是什么? 答:单母线优点:简单、设备少、操作方便、便于扩建。缺点:不够灵活、可靠性低、出现故障时,易影响用户用电。双母线优点:供电可靠调度灵敏、扩建灵活、便于维修校验。缺点:繁琐、易出现操作失误。 无功补偿后变压器的容量如何变化? 答:容量会增大。 变压器的选择原则是什么?如何选择断路器? 动稳定和热稳定校验各自用的是什么电流? 答:变压器选择的原则是:按负荷计算确定变压器的容量、台数、无功功率的补偿,负荷计算以需要系数法为主。高压侧的负荷应计及变压器在计算负荷时的有功及无功损耗。 1、首先根据额定电压选,额定电压要一致。 2、断路器的额定电流要大于等于所用电路的额定电流。 3、断路器的额定开断电流要大于等于所用电路的短路电流。 4、根据环境条件选,如海拔、温度、湿度,选择符合要求的断路器。 5、根据品牌选质量、性价比较高的断路器。 动稳定用的短路冲击电流,热稳定用的短路有效值。 电流互感器是如何选择的? 变电所的防雷保护有哪些形式?负荷计算的目的? 答:1.根据电流选用互感器; 连接:将电流互感器与其它仪器串联(例如电流表) 选用:选择变比。例如被测额定电流是60A,若选用100/5变比的,则电流互感器的输出电流是3A。如果启动电流冲击大,还需要选择带防冲击电流的例如500A。 2.安装避雷器。 3.是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据。学则缆线、开关的依据。静电电容容量的依据。

动热稳定性校验工作总结

江西省电力公司 2010年变电设备动热稳定校验总结 (2011年元月17日) 随着供电负荷的日益增长,江西电网系统规模不断扩大,电网逐步加强,同时也造成电力系统中短路电流水平逐年增大。为掌握电网中的电气设备是否满足由于高短路电流水平带来的更严格的要求,省公司在2010年12月组织对公司所辖变电设备开展了动热稳定校验工作。 一、校验目的 此次开展的设备动热稳定性能校验主要是为了检验电力系统发生短路故障时,冲击短路电流产生的电动力是否超出设备的承受能力,导致设备的型式结构遭到破坏;以及在短路电流的作用下,设备的大幅度温升是否超过该设备所能允许的最高温度,使设备烧毁。 二、校验内容 此次校验的设备包括省公司所辖的13座500kV变电站、86座220kV变电站、271座110kV变电站、4座35kV变电站的6-500kV变压器、母线、电流互感器、断路器、隔离开关、设备接地引下线、接地网等。 其中,对刚性安装的电力设备如断路器、隔离开关、电流互感器,母排等进行了动稳定性校验,对于接地引下线、

接地网、断路器、隔离开关、电流互感器、变压器等进行了热稳定性校验。 三、校验设备数量 (一)动稳定性校验 共校验断路器7603台,其中500kV断路器129台、220kV 断路器700台、110kV断路器1830台、35kV断路器762台、10kV断路器4015台、6kV断路器167台; 共校验隔离开关14450组,其中500kV隔离开关267组、220kV隔离开关2093组、110kV隔离开关4729组、35kV隔离开关1513组、10kV隔离开关5544组、6kV隔离开关304组; 共校验电流互感器7383组,其中500kV电流互感器128组、220kV电流互感器699组、110kV电流互感器1815组、35kV电流互感器669组、10kV电流互感器3875组、6kV电流互感器176组; 共校验母排404段,其中35kV母排6段、10kV母排385段、6kV母排13段。 (二)热稳定性校验 共校验主变510台,其中500kV变压器19台、220kV变压器114台、110kV变压器376台,35kV变压器1台; 共校验断路器7603台,其中500kV断路器129台、220kV 断路器700台、110kV断路器1830台、35kV断路器762台、

高低压电缆短路电流计算及热稳定性校验开关

短路电流计算及电缆动热稳定性校验 一、变电所开关断路器开断能力及电缆热稳定性校验 S1点三相短路电流计算: 35kV 变压器阻抗:2 22.1.u %7.5 6.30.37()1001008z N T N T U Z S ?===Ω? 35kV 变压器电阻:2 22.1.22. 6.30.0120.007()8 N T N T N T U R P S =?=?=Ω 35kV 变压器电抗:10.37()X ===Ω 电缆电抗:02(x )0.415000.087808000.72()1000 1000i L X ??+?+== =Ω∑ () 电缆电阻:0 2 (x ) 0.11815000.1187808000.36()1000 1000 i L R ??+?+= = =Ω∑() 总阻抗: 1 1.15()Z ===Ω S1 点三相短路电流:(3)1 3.16()d I KA === S2点三相短路电流计算: S2点所用电缆为MY-3×70+1×25,长500米,变压器容量为500KV A ,查表的:(2)2d I =2.1KA S2 点三相短路电流:32 d d =2.4I I KA = 1、高压电缆的热稳定性校验。 电缆最小允许热稳定截面积: 其中:i t ----断路器分断时间,一般取0.25s ; C----电缆热稳定系数,一般取100,环境温度35℃,电缆温

升不超过120℃时,铜芯电缆聚乙烯电缆熔化温度为130℃,电缆负荷率为80%。 2min 70S mm ≤故选用 MYJV22-3×70电缆符合要求。 2、二回路电缆的热稳定性校验,与一回路电缆相同,不在做叙述。 3、高压开关断路器开断能力计算 查电气设备手册及设备说明书确定断路器型号及参数如表 6kV 母线三相稳态短路电流 Ip =3.16KA ZN9L-6/400-12.5断路器的额定开断电流=12.5KA 符合要求。 4、低压电缆热稳定性校验 电缆最小允许热稳定截面积: 其中:i t ----断路器分断时间,一般取0.25s ; C----电缆热稳定系数,一般取100,环境温度35℃,电缆温升不超过120℃时,铜芯电缆聚乙烯电缆熔化温度为130℃,电缆负荷率为80%。 2min 70S mm ≤故选用 MY-3×70+1×25电缆符合要求。 5、低压开关分断能力校验 按照开关负荷侧最大三相短路电流不超过开关断路器分断电流为原则。KBZ 型馈电开关断路器分段电流为9KA 。

母线的选择

母线的选择 一般10kV 及低压母线选择参照《工厂供电设计指导》中表5-28,所选母线均满足短路动稳定和热稳定要求,不必进行短路校验。但对35kV 母线应按发热条件进行选择,并校验其短路稳定度。 35kV 母线的选择 初选LMY-3(40×5),以下对其进行短路校验。 母线的动稳定度校验 已知母线的动稳定校验条件 LMY 母线材料的最大允许应力al σ=MPa 70。 由短路计算可知,35kV 母线的短路电流:(3) 4.15sh I KA =(3)7.01sh i KA = 三相短路冲击电流产生的电动力: 式中,l —母线档距,取档数为3 母线通过三相短路冲击电流时所受到的弯曲力矩: 母线的截面系数 母线在三相短路时的计算应力: 由此可见,al σ=MPa 70≥c σ=MPa 11.6,满足动稳定度要求。 母线的热稳定度校验 已知母线的热稳定校验条件 查阅有关产品资料,铝母线的短路热稳定系数2/87mm s A C =,短路发热假想时间1.2s 。 母线截面2200540mm mm mm A =?= 满足短路热稳定条件的最小截面 因此,2min 14.53mm A A =≥,满足短路热稳定度要求。 因此35kV 母线采用LMY-3(40×5),即母线尺寸为40mm ×5mm 。 10kV 母线的选择 参照《工厂供电设计指导》中表5-28,总降压变电所10kV 母线选LMY-3(40×4),即母线尺寸为40mm ×4mm ;车间变电所Ⅰ、车间变电所Ⅱ及车间变电所Ⅲ的10kV 母线也选为LMY-3(40×4) 。 380V 母线选择

参照《工厂供电设计指导》中表5-28,车间变电所Ⅰ380V母线选择为LMY-3(80×6)+50×5,即相母线尺寸为80mm×6mm,而中性线母线尺寸为50mm×5mm。 车间变电所Ⅱ380V母线选择为LMY-3(100×8)+60×6,即相母线尺寸为100mm×8mm,而中性线母线尺寸为60mm×6mm。 车间变电所Ⅲ380V母线选择为LMY-3(100×10)+80×8,其中相母线为双条,尺寸为100mm×10mm,而中性线母线尺寸为80mm×8mm。

2013.7高低压电缆短路电流计算及热稳定性校验开关

短路电流计算及电缆动热稳定性校验 一、变电所开关断路器开断能力及电缆热稳定性校验 G 35kV 2 Uz%=7.5△P N.T =12kW △P N.T =3.11kW S N.T =8MVA 6kV 1 2 3 S1点三相短路电流计算: 35kV 变压器阻抗:2 22.1.u %7.5 6.30.37()1001008z N T N T U Z S ?= ==Ω ? 35kV 变压器电阻:2 22.1.22. 6.30.0120.007()8 N T N T N T U R P S =?=?=Ω 35kV 变压器电抗:10.37()X ===Ω 电缆电抗:0 2 (x ) 0.415000.087808000.72()1000 1000i L X ??+?+ = = =Ω∑ () 电缆电阻:02(x )0.11815000.1187808000.36()1000 1000 i L R ??+?+== =Ω∑() 总阻抗: 21 .370.72) 1.15( Z ==Ω S1点三相短路电流:(3) 1 3.16()d I KA === S2点三相短路电流计算: S2点所用电缆为MY-3×70+1×25,长500米,变压器容量为500KV A ,查表的:(2)2d I =2.1KA S2点三相短路电流:32 d d =2.4I I KA =

1、高压电缆的热稳定性校验。 电缆最小允许热稳定截面积: 3 2min d =100 S I mm 其中:i t ----断路器分断时间,一般取0.25s ; C----电缆热稳定系数,一般取100,环境温度35℃,电缆温升不超过120℃时,铜芯电缆聚乙烯电缆熔化温度为130℃,电缆负荷率为80%。 2min 70S mm 故选用 MYJV22-3×70电缆符合要求。 2、二回路电缆的热稳定性校验,与一回路电缆相同,不在做叙述。 3、高压开关断路器开断能力计算 查电气设备手册及设备说明书确定断路器型号及参数如表 6kV 母线三相稳态短路电流 Ip =3.16KA ZN9L-6/400-12.5断路器的额定开断电流=12.5KA 符合要求。 4、低压电缆热稳定性校验 电缆最小允许热稳定截面积: 3 2min d =S I mm 其中:i t ----断路器分断时间,一般取0.25s ;

动、热稳定校验

习题一 题型:计算题 题目:某电器铭牌给出其最大短路峰值承受电流为30kA 。通过计算,该电器安装处的最大三相短路电流稳态值为16kA ,且冲击系数K sh =1.5。试计算该电器能否满足动稳定性要求。 分析与提示:计算实际承受的最大短路冲击电流。 答案:已知0kA 3 ms =i ,根据题目数据,该电器实际承受的最大短路电流瞬时值为: ms k sh sh kA 9.33165.122 i I K i >=??==)(,故该电器安装在此处不能满足短路动稳定性要求。 习题二 题型:应用题 题目:某开关柜,铭牌参数给出最大短路峰值耐受电流为0kA 5 ms =i ,但未给出母线安装间距和支撑间距,你能否判断该开关柜母线的动稳定性? 分析与提示:考虑标配情况。 答案:开关柜作为一个成套配电装置,其峰值短路耐受电流系整个开关柜的耐受能力,自然也包括母线。因此,只要母线选用标配规格,母线的短路动稳定性也可以直接通过ms i 与安装处的sh i 对比判断。 习题三 题型:计算题 题目:某电器铭牌给出参数为:2s 热稳定电流16kA 。其安装处的短路电流稳态值为21kA ,假想时间为0.65s ,试校验其短路热稳定性。 分析与提示:比较热脉冲。 答案: 该电器的允许承受热脉冲为:) (s kA 512261 22max ?=?=Q 该电器在安装处实际承受热脉冲为:) (s kA 28665.012 22k ?=?=Q 因为) ()(s kA 125 s kA 286 2max 2k ?==??==)(23im k min m m 135143 6.01025C ,因此该导体不满足热稳定性要求。 习题五 题型:判断题 题目:某电器安装在一条线路首端时满足短路热稳定性要求,则将该电器安装在该线路末端时肯定满足短路热稳定性要求,因为线路末端短路电流总是比首端小。 分析与提示:热稳定性不仅取决于短路电流大小,还取决于假想时间,假想时间包括保护动作时间,

10KV母线的选择及校验

Clinker Cement Plant 项目10KV 母线的选择及校验 文/符家学 主要从事自动控制原理、供用电技术、现代电气控制PLC 应用、单片机、电机拖动控制主要是从事电力生产、 电力继电保护、控制设计、电路与磁路、自动控制原理电力设计、规划、电力系统分析等等 本项目由2台14018kW 和3台11038kW 组成,其运行最大功率50112kW 。最大运行功率运行额定电流3288A ,故每相母线选择2?100?10即可满足要求、其载流量3610A 。如下校验: 1) 热稳定校验 母线正常运行最高温度为: ) (5.66)3610/3288()2570(25)/)((22 max C I I al al W =?-+=-+=θθθθ 参考《发电厂电气部分》243页、表6-3得:66=C ,则母线最小截面min S 为: ) (2000)(75.22166 30.11077.164226min mm mm C K Q S S K <=??== 满足热稳定。 2) 动稳定校验 由短路电流计算结果表查得,短路冲击电流为:KA i h 244.168s = 相间距离α取m 35.0 ) (53.3111)10244.168(35 .011073.11073.13727m N i l f ch ph =?????=??? ?=--βα )(1013.2308.001.033533m bh W ph -?=?== )(1029.31013.2105.153.311106523Pa W l f ph ph ph ?=???== -σ 由125.08010==h b 、111.080 10101022=+-?=+-h b b b ,参考《发电厂电气》图2-15

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