电力系统设计第四讲——电气设备的选择(导线、电缆).ppt

第四讲 电气设备的选择 一、导体发热和短路电动力 1、导体发热及短路电动力的危害 电阻损耗、介质损耗、磁滞和涡流损耗----发热 短路电动力超过允许值----导体变形或损坏 2、导体最高允许发热温度 正常最高允许工作温度 主要决定于系统接触电阻的大小。一般裸导体＋70℃计及太阳辐射影响时的钢芯铝绞线、管形导体按照80℃；导体接触面镀锡85℃。 短时最高允许温度 主要决定于短时发热过程中导体机械强度的大小、介质绝缘强度的大小。硬铝及铝锰合金＋200℃，硬铜300℃。 钢构的最高允许温度 人可触及的钢构为70℃，人不可触及的钢构为100℃，混凝土中的钢筋为80℃ 3、导体的长期发热 导体长期发热 -----导体长期通过工作电流时的发热过程。 目的 -----计算导体长期允许电流，研究提高导体长期允许电流的措施 热平衡方程： QR = QW + QC＋Qr （W/m） 导体通过电流I后，导体的温度将由初始温度开始上升。导体由于电阻损耗产生的热量QR，一部分用于本身温度升高所需的热量QW，一部分以对流和辐射的形式散失到周围的介质中热量（QC＋Qr）。 导体的温升变化曲线 导体的长期发热的特点 1）导体通过电流I后，温度开始升高，经过（3～4）倍Tt(时间常数)，导体达到稳定发热状态； 2）导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流大小无关； 3）导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。 导体的载流量 当导体温度为导体正常工作最高允许温度70℃、环境温度为额定环境温度25℃时，可计算出各种标准截面导体的长期允许载流量。 如LGJ-120型导线的长期允许载流量为380A，100×10mm2矩形导体单条平放时的长期允许载流量为1663A，竖放时为1807A。 提高导体载流量的措施 1）减小交流电阻：采用电阻率小的材料如铜、铝；增大导体的截面； 接触表面镀锡、镀银等以减小接触电阻，提高导体长期发热最高允许温度； 2）增大复合散热系数：改变导体的布置方式，导体表面涂漆等； 3）增大散热面积。 4、导体的短时发热 导体的短时发热 -----短路开始到短路切除为止很短一段时间内导体的发热过程。 目的 -----确定导体可能出现的最高温度，进而研究导体的热稳定性 。 短时发热的特点 由于发热时间短，可认为电阻损耗产生的热量QR来不及散失，全部用于使导体温度升高所需的热量QW，即认为导体短时发热基本上是一个绝热的过程，且导体温度变化很大，电阻和比热容随温度而变化。 QR ＝ QW (W/m) 短路电流热效应 QK = Qp + Qnp Qp ---周期分量的热效应 Qnp---非周期分量的热效应 T-----非周期分量等效时间（s） tK-----短路电流切除时间（s） 当短路电流切除时间超过1秒时，发热主要由周期分量决定，可忽略非周期分量的影响。 5、导体短路的电动力 平行载流导体间的电动力 F -----两平行载流导体间的电动力（N）； Kf -----导体截面形状系数，对圆形导体，形状系数Kf ＝1，矩形或槽形导体的形状系数可查曲线或查表获得； L ----- 导体的长度（m）； i1 、i2-----分别通过两导体的电流（A） 三相导体短路的电动力 比较三相短路故障、两相短路故障情况下各相导体遭受短路电动力： 三相短路A相的最大电动力 三相短路B相的最大电动力 两相短路最大电动力 最大短路电动力 三相导体最大短路电动力出现在三相短路故障后的0.01s，作用在中间B相 导体振动的动态应力 导体发生振动时，内部产生动态应力 二、导体和电器选择的一般原则 各类电器设备选择遵循的共同原则是： 按正常工作条件进行选择； 按短路状态校验热稳定和动稳定。 1、按正常工作条件选择电器设备 额定电压 UN ≥ UNS UN-------电器设备额定电压； UNS -------电网额定电压 额定电流 IN ≥ Imax IN -------电器设备在额定环境温度下的长期允许电流 Imax -------电器所在回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 当地环境条件校