发电厂变电所电气设备 第6章 载流导体的发热、电动力及选择

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1、第6章载流导体的发热、电动力及选择6.1载流导体的发热导体和电器在运行中常遇到两种工作状态：(1)正常工作状态(2)短路工作状态导体正常工作时将产生各种损耗，包括：电阻损耗；介质损耗；涡流和磁滞损耗。这些损耗变成热能使导体的温度升高，以致使材料的物理性能和化学性能变坏。6.1载流导体的发热发热对导体和电器产生的不良影响包括：(1)机械强度下降(2)接触电阻增加(3)绝缘性能降低导体最高允许温度为了保证导体可靠地工作，必须使其发热温度不得超过一定数值，这个限值叫做最高允许温度。导体最高允许温度的规定导体的正常最高允

2、许温度一般不超过+70℃。在计及太阳辐射(日照)的影响时，钢芯铝绞线及管形导体，可按不超过+80℃来考虑。当导体接触面处有镀(搪)锡的可靠覆盖层时，可提高到+85℃。短时最高允许温度对硬铝及铝锰合金可取220℃，硬铜可取320℃。6.1.1载流导体的长期发热1.导体中通过负荷电流及短路电流时温度的变化正常负荷电流的发热温度的计算式中θ0---导体周围介质温度；θe---导体的正常最高容许温度；IF---导体中通过的长期最大负荷电流；I‘e---导体容许电流，为导体额定电流Ie的修正值。导体额定电流Ie的修正当周围

3、介质的温度θ0不等于规定的周围介质极限温度θ0e时，应将导体额定电流Ie乘以修正系数Kl。当实际并列敷设的电缆根数不是l时，Ie还要乘以修正系数K2。如果还有其它因素要考虑时，还要乘以其它的修正系数。修正系数kl及k2见表6.1.1及表6.1.2。导体额定电流Ie的修正当周围介质温度θ0不等于规定的周围介质极限温度θ0e时，裸导体容许电流也可按下式进行修正载流导体的长期发热计算举例例6.1.1某降压变电所10kV屋内配电装置采用裸铝母线，母线截面积为120×10(mm)2，规定容许电流Ie为1905(A)。配电装

4、置室内空气温度为36℃。试计算母线实际容许电流。(θ0e取25℃)解：因铝母线的θe=70℃，规定的周围介质极限温度θ0e=25℃，介质实际温度为36℃，规定容许电流Ie为1905(A)。利用公式(6.1.3)可得：载流导体的长期发热计算举例例6.1.2铝猛合金管状裸母线，直径为Ф120／110（mm）,最高容许工作温度80℃时的额定载流量是2377(A)。如果正常工作电流为1875(A),周围介质(空气)实际温度θ0为25℃。计算管状母线的正常最高工作温度θF?(θ0e=25℃)解：利用公式(6.1.1)计算载

5、流导体的长期发热计算举例例6.1.3三根10kV纸绝缘三芯铝电缆，截面各为150（mm）2，并列敷设在地下，净距为0．1(m)，土壤的实际温度为30℃。该电缆在θe=60℃，θ0e=25℃时的规定容许正常工作电流为235（A）。试求每根电缆的实际容许电流，并求最大长期负荷电流为160A时电缆线芯的正常最高工作温度θF。解：由表6.1.1查得kl=0.94；由表6.1.2查得k2=0.85；每根电缆的实际容许电流：载流导体的长期发热计算举例6.1.2载流导体的短时发热载流导体的短时发热，是指短路开始至短路切除为止很

6、短一段时间内导体发热的过程。短时发热计算的目的，就是要确定导体的最高温度θd，以校验导体和电器的热稳定是否满足要求。载流导体短时发热的特点是：发热时间很短，基本上是一个绝热过程。即导体产生的热量，全都用于使导体温度升高。又因载流导体短路前后温度变化很大，电阻和比热容也随温度而变，故也不能作为常数对待。一、短时发热过程在导体短时发热过程中热量平衡的关系是，电阻损耗产生的热量应等于使导体温度升高所需的热量。用公式可表示为QR=Qc(W／m)当时间由0到td(td为短路切除时间)，导体温度由开始温度θF上升到最高温度θ

7、d，其相应的平衡关系经过变换成为一、短时发热过程左边的I2dtdt与短路电流产生的热量成正比，称为短路电流的热效应，用Qd表示。右边为导体吸热后温度的变化。二、短路电流热效应Qd的计算二、短路电流热效应Qd的计算采用近似的数值积分法，即可求出短路电流周期分量热效应为短路电流非周期分量热效应QfZ的计算非周期分量等效时间T(s)短路点T(s)td≤0.1td>0.1发电机出口及母线发电机电压电抗器后0.150.2发电厂升高电压母线及出线0.080.1变电所各级电压母线及出线0.05短路电流热效应Qd的计算举例例6.

8、1.4发电机出口的短路电流I“(0)=18（kA），I（0.5）=9（kA），I（1）=7.8（kA），短路电流持续时间td=l（s），试求短路电流热效应。+6.1.3导体短时最高温度θd的计算设：Ad及AF仅与导体材料的参数及温度有关。可查按铜、铝、钢三种材料的平均参数作成了Aθ=f(θ)曲线。当已知导体温度θ时，可方便地求出Aθ值；反之，由Aθ值也可求出导体温度θ。由