5.导体的发热电动力及开关电器的灭弧原理讲解.ppt

第二章 导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理;一、概 述;二、导体的发热;式中 R、Rdc—导体的交、直流电阻，Ω/m； Ks—导体的集肤效应系数； ρ—导体温度为20℃的直流电阻率，Ω·mm2/m； αt—20℃时电阻温度系数， ℃－1； θw—导体的运行温度，℃； S—导体的截面积，mm2。;2.太阳照射的热量QS：QS＝ESASFS 式中： ES—太阳照射功率密度，我国取ES＝1000W/m2； AS—导体对太阳照射热量的吸收率，与导体表面状况有关，对 表面磨光的铝管取AS＝0.6； FS—单位长度导体受太阳照射面积，m2； D—导体外直径，数值上等于FS。;三、导体的散热;2.辐射传递的热量Qr （1）矩形导体Fr的计算。 Fr＝2（A1＋A2）(m2/m) （2）ε——导体材料的相对辐射系数（又称黑度），与导体材料表 面状态及温度有关，磨光表明的??小，粗糙或有漆层，氧化层表面的 ε大。 Fr ——单位长度导体的辐射换热面积。 m2/m ;2.2 导体的长期发热与载流量;（3）提高载流量的措施;例：计算屋内配电装置中80mm×10mm的矩形铝导体的长 期允许载流量。导体正常最高允许温度为70℃，基准环境 温度为25℃。 解： (1) 时，1000m长导体的直流电阻： 由 及 ，查曲线图得 交流电阻： 由于 Fc=Fr=2（A1＋A2）=2（80/1000＋10/1000）＝0.18(m2/m) (2) 对流散热的热量： ;（3）辐射散热的热量： 则导体的载流量为：;2．3 导体的短时发热; 当实际环境温度为θ0，通过载流导体的负荷电流为Ifh时，稳定温度θi可按下式计算： 式中 θy——长期允许最高温度，℃； Iy——按时校正后的长期允许电流，A； Ifh——导体长期通过的负荷电流，A。 ;导体短时发热最高温度θf的计算： 热稳定：一般把电气设备和载流导体在短路时，能承受短路电流发热的 能力，称为热稳定。 根据：QR＝QW 即： 其中： 式中：ikt—短路全电流瞬时值，A； Rθ—θ℃时单位长度导体得电阻，Ω/m； Ks—导体的集肤效应系数； ρ0—0℃时导体的电阻率，Ω·m； α—的温度系数，0℃－1； S—导体的截面积，m2； m—单位长度导体的质量，kg/m； ρW—导体的材料密度，kg/m2； Cθ—θ℃时导体的比热容，J/（kg·℃）； C0—0℃时导体的比热容，J/（kg·℃）； β—的温度系数，℃－1。 ; 将Rθ、m、 Cθ的表达式代入上式并整理得： 设时间由0到tk（tk为短路切除时间）时，导体由初始温度θi升高到 最终温度θf ，有 其中：tpr——距短路点最近的断路器的后备继电保护动作时间，s； tab——断路器全断开时间，s。 最严重情况，短路前， θi已达到正常最高允许发热温度。 对上式两边积分 ： ;其中 ： 一般形式： 为了简化计算，可按上式作出常用材料的θ＝f（A）曲线。 若设导体短路前的温度为θi，可查A－θ曲线得出θi对应的Ai值， 如果再计算出Qk的值，则由上式可求出Af的值。再反查A－θ曲线可得 出Af对应的θf值，θf即为导体发热的最高温度。 ;返 回;二、热效应的QK计算;短 路 点;例：某变电所的汇流铝母线规格为80mm×10mm，其集肤效应系Ks ＝1.05，在正常最大负荷时，母线的温度θi＝65℃。继电保护动作时 间tpr=1.5s，断路器全断开时间tab＝0.1s，短路电流 。 试计算母线的热效应和最高温度。 解：（1）计算热效应QK ： 短路电流通过的时间为：tK=tpr+ tab＝1.5＋0.1＝1.6（s） 由于 tK0.1S，可不计非周期分量的影响。即 （2）由θi＝65℃。查曲线得： Ai＝0.5×1016 J/（Ω·