第三章 常用计算的基本理论和方法

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1、第三章常用计算的基本理论和方法北方民族大学电信学院电气工程系主要内容导体载流量和运行温度计算载流导体短路时发热计算载流导体短路时电动力计算电气设备及主接线的可靠性分析技术经济分析小结目标和要求：了解发热对电气设备的影响及导体发热和散热的平衡关系，掌握导体载流量的计算、大电流封闭母线运行温度的计算、三相导体短路时电动力的计算。了解电气设备及主接线可靠性分析的基本概念、主要指标，熟悉电气主接线可靠性的计算程序，熟悉技术经济分析的内容、基本原则及常用的分析方法。重点：导体载流量计算、载流导体短路时发热计算、三相导体短路时的电

2、动力的计算。难点：载流导体短路时发热计算、短路电流热效应计算。本章学习要点3.1导体载流量和运行温度计算一、概述电气设备在运行时有两种工作状态，即正常工作状态和短路时工作状态。电气设备在工作中将产生各种损耗，如a)铜损；b)铁损；c)介损；为了保证导体可靠的工作，须使其发热温度不得超过一定期限。这个期限叫做最高允许温度。热能温度升高机械强度下降接触电阻增加绝缘性能下降长期发热：导体在正常工作状态下由工作电流产生的发热。短时发热：导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。两种工作状态时的发热1o）短路电流大，发热量多2o

3、）时间短，热量不易散出短时发热的特点：在短路时，导体还受到很大的电动力作用，如果超过允许值，将使导体变形或损坏。导体的温度迅速升高正常时：+70℃；计及日照+80℃；表面镀锡+85℃。短路时：硬铝及铝锰合金+200℃；硬铜+300℃。最高允许温度二、导体的发热和散热导体的发热：导体电阻损耗的热量导体吸收太阳辐射的热量导体的散热：导体对流散热导体辐射散热导体导热散热导体电阻损耗的热量导体吸收太阳辐射的热量由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。Fl—单位长度导体散热面积，与导体尺寸、布置方式等因素有关。导体片

4、（条）间距离越近，对流条件就越差，故有效面积应相应减小。bhbhbbbhbbbbD导体对流散热量由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。θW—导体温度；θ0—周围空气温度。导体对流散热量由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。(1)自然对流散热：al—对流散热系数。根据对流条件的不同，有不同的计算公式。(2)强迫对流散热：强迫对流风向修正系数：强迫对流散热量：导体对流散热量导体辐射散热量热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过程，称为辐射。Ff—单位长度导体的辐射散热面积，依导体形状和布置

5、情况而定。导热散热量固体中由于晶格振动和自由电子运动，使热量由高温区传至低温区；而在气体中，气体分子不停地运动，高温区域的分子比低温区域的分子具有较高的速度，分子从高温区运动到低温区，便将热量带至低温区。这种传递能量的过程，称为导热。导热系数导热面积物体厚度三、导体载流量的计算通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程，计算导体的载流量（长期允许电流）。影响导体载流量的因素材料——电阻率小的材料；形状——同样截面积，矩形、槽形比圆形导体表面积大；布置——竖放比平放散热好；提高导体载流量的措施减少导体电阻；采用电阻率较小的

6、材料；减小导体的接触电阻；增大导体的截面积；增大导体的换热面积；采用周边最大的截面形式；采用有利于增大散热面积的方式布置；提高换热系数；强迫冷却；室内裸导体表面涂漆；采用最佳散热方式；例题四、大电流导体附近钢构的发热1、钢构发热的原因2、钢构发热的危害3、钢构发热的最高允许温度人可触及的钢构为70℃；人不可触及的钢构为100℃；混泥土中的钢筋为80℃。4、减少钢构损耗和发热的措施加大钢构和导体间的距离，使磁场强度减弱，因而可降低涡流和磁滞损耗；断开钢构回路，并加上绝缘垫，消除环流；采用电磁屏蔽；采用分相封闭母线；五、大

7、电流封闭母线运行温度的计算目前，我国20万~90万KW机组的母线已广泛采用全连式分相封闭母线，成为大电流封闭母线。分相封闭母线的优点：运行可靠性高；短路时母线相间的电动力大大降低；壳外磁场减弱，可较好的改善母线附近钢构的发热；安装和维护工作量均小；分相封闭母线的缺点：母线散热条件较差；外壳上产生损耗；金属消耗量增加；大电流封闭母线的发热和散热发热=母线本身发热+外壳发热散热：以辐射和对流形式将热量从母线导体传至外壳，再从外壳传到周围空气中。大电流封闭母线运行温度的计算（自学）3.2载流导体短路时的发热计算回顾：电气设备

8、在运行时有两种工作状态，即正常工作状态和短路时工作状态。短时发热的概念：短路开始到短路切除为止很短一段时间导体发热的过程。短时最高允许温度为了保证导体可靠的接地，须使其短时发热温度不得超过一定限制，这个限制叫做短时最高允许温度。与正常发热相比，短时发热的特点：导体发出的热量比正常发热要多，导体温度升的很高。短时发热计算的目的？通过