发电厂电气部分 第3章 常用计算的基本理论和方法ppt课件.ppt

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1、第三章常用计算的基本理论和方法主要内容n导体载流量和运行温度计算n载流导体短路时发热计算n载流导体短路时电动力计算n电气设备及主接线的可靠性分析n技术经济分析n小结3.1导体载流量和运行温度计算3.1.1概述n发热原因：电阻损耗，磁滞和涡流损耗，绝缘材料内部的介质损耗。n发热分类q长期发热：正常工作电流产生。q短路发热；故障时短路电流产生。n发热对电气设备的影响q绝缘材料的绝缘性能降低q金属材料的机械强度下降q导体接触部分的接触电阻增加3.1.1概述n最高允许温度：为了保证导体可靠地工作，必须使

2、其发热温度不得超过一定限值；q导体正常最高允许温度（长期发热），一般不超过70℃；计及太阳辐射（日照）影响时，钢芯铝绞线及管形导体，可按80℃q导体通过短路电流时，短时最高允许温度可以高于正常最高允许温度。对硬铝及铝锰合金可以取200℃；对硬铜可以取300℃；3.1.2导体的发热和散热发热来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。n1、发热1.导体电阻损耗热量QR2QIR（3－2）RWac[1(20)]tWRK(3－3)acfS电阻率，电阻温度系数t，Kf导体的集肤效应系数导体吸

3、收太阳辐射的热量2．导体吸收太阳辐射的热量Qt圆管导体QEAD(3-4)tttEt——太阳照射功率密度（W/m）；At——导体的吸收率；D——导体的直径（m）。2热量的传递过程热量散发有三种形式：对流、辐射、导热。（1）导体对流散热量Ql对流：由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程。3．导体对流散热量Q对流换热所传递的热量，与温差及l换热面积成正比，即对流换热量为Q()FllW0lαl——对流换热系数[W/（m2·℃）]；对θW流—散—导热体系温数度（l℃，）F；l单位长度导体散

4、热面积θ0——周围空气温度（℃）；Fl——单位长度换热面积（m2/m）；由于对流条件不同，可分为自然对流和强迫对流两种情况。自然对流换热n屋内自然通风或屋外风速小于0.2m/s，便属于自然对流换热。此时0.3511.5(W0)[W/（m2·℃）]n单位长度导体的换热面积，与导体尺寸、布置方式等因素有关。导体间距离越近，散热条件就越差，故有效面积便相应减小。强迫对流换热n屋外配电装置中的管形导体，常受到风的吹拂，风速越大，空气分子与导体表面接触的数量增多，对流换热的条件就越好，因而形成强

5、迫对流换热。n强迫对流换热系数为（2）导体辐射散热量辐射：热量从高温物体，以热射线方式传至低温物体的传播过程。导体向周围空气辐射的热量，与导体和周围空气绝对温度四次方差成正比，即ε—导体材料的辐射系数；Ff——单位长度导体的辐射散热表面积；（3）导热散热量固体中由于晶格振动和自由电子运动，使热量由高温传至低温区。12QF(W/m)ddλ——导热系数；Fd——导热面积；θ1，θ2——高温区和低温区的温度；3.1.3导体载流量的计算1、导体的温升过程：导体的温度由最初温度上升，经过一段时

6、间后达到稳定温度，散失到周围介质的温度为（对流+辐射）散热量（忽略导热散热量）用总散热系数αw计，得热平衡方程：导体升温过程中产生的热量QR，一部分使导体本身温度升高Qc，另一部分热量流失到周围介质中去（Ql+Qf）。即即热平衡方程为：3.1.3导体载流量的计算导体的温升过程tt(1eTr)eTrWkmc导体的热时间常数TrFW稳定温升为2IRWFW2、导体的载流量由式可知：导体的稳定温升，与电流的平方、导体材料的电阻成正比，而与总换热系数和换热面积成反比。导体的载流量

7、2IRFQQ（3－19）WWlfWF(W0)QlQfI（3－20）RRl上式可用来计算导体正常发热温度，导体的截面积SWR计及日照QQQlftI（3－21）R3.1.3导体载流量的计算n影响导体载流量的因素q材料——电阻率小的材料，如铝、铝合金q形状——同样截面积，矩形、槽形比圆形导体表面积大q布置——竖放比平放散热好提高导体载流量的措施n减少导体电阻n增大导体的换热面积n提高换热系数例题3.1.4大电流导体附近钢构的发热由于大电流母线附近存在着强大的交变电

8、磁场，位于其中的刚体构件（例如，母线和绝缘子的金具、支持母线结构的钢梁、防护遮拦的铁杆或网板、混凝土中的钢筋、金属管路等），将由于涡流和磁滞损耗而发热。如果钢构件形成较大的闭合回路，还可能感应出巨大的环流，引起很大的功率损耗和发热，一般来说，当导体电流大于3000A时，附近钢构的发热不容忽视，刚体中的损耗可能接近或超过母线本身的损耗，这不仅影响运行的经济性，还会恶化设备和工作人员的运行条件，局部过热可能损坏设备。规定钢构发热的最高允许温度：n人可以触及的钢构为70℃n人不可以触及的钢构为100℃