湖南工业大学-《发电厂电气部分》第三章(G).ppt

如果令θw = θal ，即导体长期发热允许温度，则长期发热允许电流 Ial 为： 短路时导体温度变化范围很大，它的电阻R和比热c不能再视为常数，而应为温度的函数 为了简化Ah和Aw的计算，已按各种材料的平均参数，做出θ＝f(A)的曲线。如图所示： θ [℃] A (×1016)[J/Ωm4] 根据该θ＝f(A)曲线计算θh 的步骤如下： ①求出导体正常工作时的温度θw 。θw 与θ0 和I有关。 ②由θw 和导体的材料查曲线得到 Aw 由式3-19 得 根据该θ＝f(A)曲线计算θh 的步骤如下： ③计算短路电流热效应 Qk ④计算 Ah ⑤最后由 Ah 查曲线得到θh 检查θh 是否超过导体短时最高允许温度。 二、短路电流热效应Qk的计算 辛普森法 代入 中，得 式中: Ipt － 对应时间t的短路电流周期分量有效值 inp0 － 短路电流非周期分量初始值 Ta － 非周期分量衰减时间常数 即短路电流热效应包括周期分量热效应和非周期分量热 效应两部分。 (1)周期分量热效应Qp的计算 对任意曲线的定积分，可采用辛普森法近似计算。 tk－短路切除时间。等于继电保护动作时间与断路器 全开断时间之和。 I”－t=0时的短路电流周期分量有效值（次暂态电流） 短路计算时间tk 校验热稳定 短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器 的全开断时间tab之和。 而 即： 式中： tab－断路器全开断时间 tpr－后备继电保护动作时间 tin－断路器固有分闸时间(查产品参数表) ta－断路器燃弧时间 (2)非周期分量热效应Qnp的计算 T－非周期分量等效时间。其值由课本p73表3－3查得。 当tk1s时，导体的发热主要由周期分量决定，故可 以不计Qnp影响。 所以有： 电气设备中的载流导体通过电流时，除了发热效应以外，还有载流导体相互之间的作用力，称为电动力。 通常，由正常的工作电流所产生的电动力是不大的，但短路时冲击电流所产生的电动力将达到很大的数值，可能导致设备变形或损坏。因此，为了保证电器和载流导体不致破坏，短路冲击电流产生的电动力不应超过电器和载流导体的允许应力。 载流导体之间电动力的大小和方向，取决于电流的大小和方向，导体的尺寸、形状和相互之间的位置以及周围介质的特性。 3.3 载流导体短路时电动力计算 一、电动力的计算 计算电动力可采用毕奥－沙瓦定律。如图所示： L dF B i dL ? 通过电流i的导体，处在磁感应强度为B的外磁场中，导体 单元长度d L上所受到的电动力d F为： 对上式沿导体L全长积分，可得L全长上所受电动力为： 1．平行细长导体间的电动力 如图为两根平行细长导体，两导体中电流分别为i1和i2， 长度为L，导体中心轴线距离为a。 当La，ad时， 导体中的电流可以看 作是集中在导体中心 轴线上。 F L i1 β i2 a 电动力的方向决定于导体中电流的方向。当电流同向 时相吸，异向时相斥。 如图为两根平行细长导体，两导体中电流分别为i1和i2， 长度为L，导体中心轴线距离为a。 导体1中电流i1在导体 2处所产生的磁感应强 度等于： B1=2×10-7·i1/a 则导体2全长上所受的电动力为： F L i1 β i2 a 2．其它形状截面的导体间的电动力 对于具有其它形状截面的导体，电流并不是集中在导体中心轴线上。但是，可以将其看成是由若干个平行细长导体组成，则可以在平行细长导体间的电动力基础上，乘以一个考虑了不同形状截面因素的截面系数 k来计算实际的电动力。 即： K－形状系数。表示实际形状导体电动力与细长导体 电动力之比。 形状系数的确定 矩形截面导体： 查课本 p75 图3-10 如图：K是 (a-b)/(h+b) 和 b/h 的函数 圆形截面导体： 槽形截面导体： 二、三相导体短路时的电动力 三相系统中，发生短路时作用于每相导体的电动力，取决于该相导体中的电流与其它两相导体中电流的相互作用力。 当发生三相短路时，如不考虑短路电流周期分量的衰 减，则三相短路电流为： 1．电动力的计算 三相短路时，中间相（B相）和边相（A、C相）受力情 况不一样。如图： FBC iA iB a a iC FBA A B C B相所受电动力 iA iB a a iC FCA FCB FAC FAB A B C A、C相所受电动力 把短路电流 iA、iB、iC 代入上式，经三角变换后，得： iA iB a a iC FCA FCB FAC FAB A B C A、C相所受电动力 (a)不衰减的固定分量 (b)按时间常数Ta/2衰减的非周期分量 (c)按时间常数Ta衰减的工频分量 (d)不衰减的两倍工频分量 (2)作用在中间相(B相)的电动力 把短