第5章-电气设备发热和电动力计算11.10.ppt

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1、第5章电气设备的发热和电动力计算5.1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——指运行参数都不超过额定值，电气设备能够长期而经济地工作的状态。(2)短路工作状态——当电力系统中发生短路故障时，电气设备要流过很大的短路电流，在短路故障被切除前的短时间内，电气设备要承受短路电流产生的发热和电动力的作用。导体正常工作时将产生各种损耗，包括：电阻损耗（铜损）；介质损耗；涡流和磁滞损耗（铁损）。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。导体的发热和散热1.发热导体的发热主要来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。（1）导体电

2、阻损耗的热量QR；（2）太阳日照产生的热量。2.散热散热的过程实质是热量的传递过程，其形式一般由三种:（1）导热。使热量由高温区传至低温区。（2）对流。在气体中，各部分气体发生相对位移将热量带走的过程。（3）辐射。热量从高温以热射线方式传至低温物体的传播过程。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。载流导体的发热电气设备由正常工作电流引起的发热称为长期发热，由短路电流引起的发热称为短时发热。发热不仅消耗能量，而且导致电气设备的

3、温度升高，从而产生不良的影响。导体最高允许温度的规定导体的正常最高允许温度一般不超过+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℃。5.2载流导体的长期发热一、导体的温升过程二、导体的载流量三、提高导体载流量的措施导体的温升过程导体在未通过电流时，其温度和周围介质温度相同。当通过电流时，由于发热，使温度升高，并因此与周围介质产生温差，热量将逐渐散失到周围介质中去。在正常工作情况下，导体通过的电流是持续稳定的，因

4、此经过一段时间后，电流所产生的全部热量将随时完全散失到周围介质中去，即达到发热与散热的平衡，使导体的温度维持在某一稳定值。当工作状况改变时，热平衡被破坏，导体的温度发生变化；再过一段时间，又建立新的热平衡，导体在新的稳定温度下工作。所以，导体温升过程也是一个能量守恒的过程。（1）温升过程是按指数曲线变化，开始阶段上升很快，随着时间的延长，其上升速度逐渐减小。（2）对于某一导体，当通过的电流不同，发热量不同，稳定温升也就不同。电流大时，稳定温升高；电流小时，稳定温升低。（3）大约经过（3～4）T的时间，导体的温升即可认为已趋近稳定温升τW。从均匀导体持续发热时温升与时间的关系

5、式看出：导体的载流量导体长期通过电流Ⅰ时,稳定温升为。由此可知：导体的稳定温升，与电流的平方和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。导体的载流量导体允许的长期工作电流为：式中，称为导体载流量的修正系数。例l某发电厂主母线的截面为50x5mm2，材料为铝。θ0为25℃，θ为30℃。试求该母线竖放时长期工作允许电流。解：从母线载流量表中查出截面为50*5mm2、θ0=25℃、铝母线竖放时的长期允许电流Iy=665A。将Iy=665A代入公式中，得到θ=30℃时的母线长期允许电流提高导体载流量的措施在工程实践中，为了保证配电装置的安全和提高经济效益，应采取措施提高

6、导体的载流量。常用的措施有：（1）减小导体的电阻。因为导体的载流量与导体的电阻成反比，故减小导体电阻可以有效的提高导体载流量。减小导体电阻的方法：①采用电阻率ρ小的材料作导体，如铜、铝合金等；②减小导体的接触电阻（Rj）；③增大导体的截面积(S),但随着截面积的增加，往往集肤系数(Kf)也跟着增加，所以单条导体的截面积不宜做得过大，如矩形截面铝导体，单条导体的最大截面积不超过1250mm2。（2）增大有效散热面积。导体的载流量与有效散热表面积（F）成正比，所以导体宜采用周边最大的截面形式，如矩形截面、槽形截面等，并采用有利于增大散热面积的方式布置，如矩形导体竖放。（3）提高

7、换热系数。提高换热系数的方法主要有：①加强冷却。如改善通风条件或采取强制通风，采用专用的冷却介质，如SF6气体、冷却水等；②室内裸导体表面涂漆。利用漆的辐射系数大的特点，提高换热系数，以加强散热，提高导体载流量。表面涂漆还便于识别相序。提高导体载流量的措施导体长期发热温度的计算载流导体的长期发热计算举例例1某降压变电站10kV屋内配电装置采用裸铝母线，母线截面积为120×10(mm)2，规定容许电流为1905(A)。配电装置室内空气温度为36℃。试计算母线实际允许电流。(θ0e取25℃)解：因铝母线的θy=70℃，