第六章①导体发热、电动力和导体选择.ppt

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1、第六章①导体的发热、电动力及导体的选择主要内容：1.导体长期发热与短时发热计算2.导体短路时电动力计算3.导体、电器设备选择的一般条件4.导体、电缆、绝缘子和套管的选择第一节概述(P.63)一、发热导体正常工作时，会产生各种损耗（电阻损耗等），这些损耗变成热能，使导体温度升高；导体短路时，虽然时间不长，但是短路电流很大，发热量仍然很多。且这些热量在极短时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。发热对导体、电器设备产生的不良影响：（1）机械强度下降（2）接触电阻增加（3）绝缘性能降低因此，为了限制发热的有害

2、影响，规定了导体长期发热和短时发热的允许温度。二、电动力导体正常工作和短路时，除发热以外，还受到电动力的作用。电动力：载流导体通过电流时，导体之间的相互作用力。正常工作电流产生的电动力不大，短路时冲击电流产生的电动力很大，可能导致导体、设备变形或损坏。为保证导体不受破坏，短路冲击电流产生的电动力不应超过载流导体的允许应力。第二节导体的发热和散热(P.64)一、发热发热来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。1.导体电阻损耗的热量QR=Iw2Rac(W/m)2.太阳日照的热量二、热量的传递过程可分为对流、辐

3、射、导热三种形式。1.对流：由气体各部分相对位移将热量带走的过程。分为自然对流和强迫对流两种情况。2.辐射：热量从高温物体，以热射线方式传至低温物体的过程。3.导热（热传导）：当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温处传到低温处的过程。置于空气中的均匀裸导体，由于全长截面相同、各处温度一样，因此沿导体长度方向没有热传导，又由于空气的热传导性很差，故导体主要是对流和辐射换热，而忽略很小的导热量。即导体散到周围介质的热量为：（Ql+Qf）=aw(θw-θo)F第三节导体的长期发热(P.68)即分析

4、导体长期通过工作电流时的发热过程，目的：计算导体长期允许通过的电流——载流量。一、导体的温升过程导体的温升过程，可按热量平衡关系来描述。即，导体产生的热量（QR），一部分用于本身温度升高所需的热量（Qc），一部分散失到周围介质中（Ql+Qf），因此，热量平衡方程式为，QR=Qc+(Ql+Qf)由此可推导出导体稳定温升表达式，τw=(I2R)/(awF)二、导体的载流量1.载流量的计算——由稳定温升公式得出说明：由于导体散热过程比较复杂，且散热系数（a）往往是温度的函数，因此计算的结果只是近似的，还要通过试

5、验来校验。我国生产的矩形、双槽形、管形母线均已标准化，根据这些标准截面，按自然冷却条件（周围环境温度为25℃，导体最高温度为70℃），进行计算和试验，编制了标准截面母线载流量表，可供设计时使用。2.提高载流量的措施（1）降低导体电阻；（2）增大散热面积；（3）提高换热系数；（4）增大导体正常发热时的允许温度。例题：P.69三、大电流导体附近钢构的发热导体附近的金属部件（如，支持母线结构的钢梁等等），在电磁场作用下，会引起磁滞和涡流损耗。导体电流增大，导体周围磁场强度增加，从而导体附近钢构的损耗增加、发热增

6、大。钢构发热会影响经济运行，恶化设备和工作人员的运行条件，局部过热还可能损坏设备，因此，必须采取措施。减小钢构损耗和发热的措施：（1）加大钢构和导体之间的距离，使磁场强度减弱，从而减小损耗。（2）断开闭合回路，消除环流（闭合回路产生环流，会使发热增大）。如，套管安装板相间开槽；在母线保护网的钢框连接处加绝缘垫。（3）采用电磁屏蔽；即在磁场强度最大的部位套上短路环，利用短路环中感应电流的去磁作用降低磁场强度。短路环用电阻率小的铜或铝制成，紧包在钢构上，短路环中虽有电流流过，但因电阻小，发热并不显著。（4）采

7、用分相封闭导线即每相导线分别用外壳包住，使本相导体的磁场不易穿出外壳，邻相磁场也不易进入外壳，从而壳内外磁场均大为降低。第四节导体的短时发热（P.70）短时发热：指短路开始至短路切除为止，这一很短时间内导体的发热过程。特点：发热量大，持续时间短，来不及向周围环境散热，因此导体温度升得很高。目的：确定导体可能出现的最高温度，是校验设备热稳定的依据。一、短时发热过程由于短时发热散失的热量可以不计，基本上是绝热过程，即导体产生的热量，全部用于使导体温度升高，于是，在短时发热过程中，热量平衡关系为：QR=Qc根据

8、热量平衡关系，可以导出短路电流热效应方程：Qk/S2=Ah-Aw因此，Ah=Qk/S2+Aw从最初温度（θw）求最高温度（θh）的方法：（1）从某一开始温度θw开始，从曲线上查出Aw；（2）计算（Qk/S2），与Aw相加后，得Ah；（3）再由Ah查出相应的最高温度θh。Qk=Qp+Qnp其中，Qp=tk(I〃2+10Itk/22+Itk2)/12≈tkI〃2Qnp=TI〃2说明：若短路切除时间tk>1秒，非周期分量已衰减，这时