0.4kV低壓櫃如何透過計算進行母排動熱穩定性的校驗？
題主的問題是：
“0。4kV低壓櫃，經計算主母線的額定電流為2343A，低壓櫃母線的額定短時耐受電流要求為80kA 1s 。母排選擇為TMY-2x80x10，請問如何透過計算對母排進行熱穩定性和動穩定校驗？”
說實在的，此問題放在知乎幾乎沒人看，放到專業網站可能就是一個極好的並且能引起熱議的問題。
既然題主問了，我就簡單地回答一下吧。
我們先來很初略地分析一下題主的問題：
母線額定電流是2343A，我們假定這就是變壓器輸入的額定電流，於是有：
故知，電力變壓器的容量應當是1600kVA。
於是變壓器的額定電流為：
變壓器的短路電流為：
變壓器的衝擊短路電流峰值：
在設計之初，應當使得開關櫃主母線的額定電流大於變壓器的額定電流，應當使得開關櫃的短時耐受電流大於38。5kA，應當使得開關櫃的峰值耐受電流大於衝擊短路電流峰值，即大於80。85kA。
由此可知，題主描述的系統其實際值遠遠小於設計值。
1.低壓開關櫃的短時耐受電流與峰值耐受電流的關係
在GB7251。12《低壓成套開關裝置和控制裝置 第2部分：成套電力開關和控制裝置》（注意：標準號編號是12，但它的排序是2）中，把開關櫃的峰值耐受電流Ipk與短時耐受電流Icw之比定義為峰值係數n，前者對應於動穩定性，後者對應於熱穩定性。
對於題主的例子，由於Icw=80kA，因此峰值係數n=2。2，於是有：
2.低壓開關櫃的動穩定性體現在哪裡
我們知道，兩支導線透過電流後，它們之間會產生電動力。用右手螺旋定則判斷磁力線方向，再用左手定則判斷電動力方向，我們得知：若兩支導線中電流方向一致，則導線間的電動力為吸力，反之為斥力。
計算電動力時要用瞬時值。對於題主的這個範例，計算電動力時要用176kA這個值。
我們來看下圖：
我們看到，每相有兩支銅排，三相共六支銅排。三相銅排之間的中心距為100毫米，而各相兩支銅排的中心距為20毫米。
根據比奧。薩法爾定律，我們有：
這裡的F是兩根無限細導線間的電動力，I1和I2是流經導線的電流，L是導線的長度，D是導線的中心距。
但我們討論的是銅排，不是無限細的導線，因此需要乘以截面係數Ks。即：
我們來看下圖：
按題主的條件，h=80，b=10，a=100+10=110，於是有：
因為b/h=10/80=0。125，由上圖中，按橫座標1。1查b/h=0。1的曲線，得到Ks約等於0。92的樣子。代入到電動力計算式中，係數在1。84到2。0中間。我們取經驗值2，並且認為兩支銅排中的電流相等，且電流單位為kA，則有：
，式1
式1就是計算銅排電動力的表示式。以下計算我們都使用式1來作為短路電動力的基本公式。
注意哦，式1是計算母線短路電動力的通用經驗公式。它的係數按母線高厚比，在0.184到0.2中間取值。
現在，我們來看看銅排A2的受力情況：
銅排組合A1和A2中的短路電流是流入紙面的，因此A2中的電流大小是176/2=88kA，並且A1對A2施加的是吸力Fa，方向向左，其大小為：
B1和B2對A2施加的是斥力Fb，其方向也是向左，大小為：
所以A2銅排受到的向左總推力是：
也即158噸力！
作為對比，我們來看看正常執行時A2銅排的受力情況。
題主已經說了正常執行時的電流是2343A，它的一半大約是1。2kA。我們來計算一番：
我們看到，兩者的比值是：
也即短路前後相差21400倍。
這就是A2母線承受的短路電流峰值所對應的短路電動力。
對於15米長的開關櫃來說，按1米一臺開關櫃，應當有15+1=16只母線夾。因此，每隻母線夾的A2銅排處所承受的電動力為：
也即，母線夾在A2處所承受的撕扯破壞拉力為10噸力。
那麼母線夾是否能承受這個巨大的撕扯力呢？
我們來看某種母線夾的質量檢驗引數：
百度一下，看看什麼叫做斷裂拉伸模量：
“拉伸模量（TensileModulus）是指材料在拉伸時的彈性。其值為將材料沿中心軸方向拉伸單位長度所需的力與其橫截面積的比。其計算公式如下：
拉伸模量（N/（m×m））=f/S（N/（m×m））
其中，f表示所需的力，S表示材料的橫截面積”
故知，我們要計算該母線夾所能夠承受的斷裂極限拉力，要把母線夾在A2處的橫截面積去乘以表中的斷裂拉伸模量。表中未給出橫截面積這個值，不過，我在另一個表中查到了，由此計算得到母線夾抵禦撕扯的能力為12Tf，即12噸力，非常接近極限了。
顯見，如果題主也採用這種母線夾，只要母線夾質量有點下降（例如溫升過高），則當發生短路時，母線夾將碎裂，其破環性將是致命的。
因此，若採用這種母線夾，那麼開關櫃的動穩定性堪憂。
其次，母線夾是被螺釘固定在開關櫃骨架上的，因此母線室的機械強度也應當能承受此衝擊電動力。
由於這些值與具體的開關櫃尺寸結構有關，此處忽略。
另外，斷路器的觸頭也有動穩定性的問題。限於篇幅，此處不介紹。若想了解，請看我寫的有關觸頭動穩定性的文章。
提個問題：
在以上母線夾圖中，當發生三相短路時，哪一支銅排承受的短路電流電動力最大？
答案：應當是B1和B2，但為什麼？3.低壓開關櫃的熱穩定性體現在哪裡？
且待續。
