第2章 载流导体的发热与电动力.doc

第2章 载流导体的发热和电动力 2.1 短 路 2.1.1 短路的概念 电力系统除正常运行情况以外的相与相或相与地之间的短接，称为短路。短路的种类可分为三相短路、两相短路、两相短路接地和单相对地短路。经统计分析，以上四种短路占短路总数的比率如表2.1所示。 三相短路 5% 两相短路 10% 两相短路接地 20% 单相对地短路 65% 2.1.2 发生短路的原因 发生短路的原因有很多种，主要包括：绝缘老化或污染引起的短路；绝缘子的表面放电造成闪络或雷击、操作过电压击穿绝缘介质引起的短路；检修线路时，未拆除接地刀闸带负荷送电或开、合隔离开关等误操作引起的短路；鸟兽与风、雪、冰雹等自然灾害等多方面引起的短路。 2.1.3 导体的短时发热 导体的短时发热是研究导体短路时的发热过程。 (1) 导体的短时发热为一绝热过程 即导体的短时发热热量全部用于使本身温度的升高。 (2) 热稳校验 (2-1) 式中：—— 导体的短时耐受电流； —— 短路持续时间； —— 短路电流引起的热效应。 2.1.4 短路的危害 短路通常 短路的几个物理量 短路全电流： (2-2) 式中：—— 短路全电流瞬时值； —— 对应时间t的短路周期分量有效值(kA)； —— 短路电流非周期分量起始值(kA)； —— 衰减时间常数(rad)。 短路全电流有效值 (2-3) ≤≤2 (2-4) 式中：—— 对应时间t的短路电流非周期分量的有效值(kA)。 —— 零秒(0或称0.02内)短路电流周期分量()的有效值，用于校验动稳定和校验断路器的额定关合电流。 短路冲击电流即短路全电流的最大瞬时值(0.01s内)用于校验动稳。和冲击电流如表2.2所示。 表2 我国推荐的冲击系数 指 标 短路地点 发电机端 1.9 2.69 发电厂高压侧母线 1.85 2.63 变电所 1.8 2.55 的电路(电缆) 1.3 1.84 常工作温度(铝 100，铜150)，机械强度会下降温度↗ 氧化↗↗ R↗ ↗↗ (3) 绝缘性能降低，绝缘物变脆老化。 2.2.2 发热最高允许温度 长期：裸导体 ≤70℃ 考虑到日照 ≤80℃ 短时：硬铝 ≤200℃ 硬铜 ≤300℃ 2.2.3 母线的热平衡方程 (2-5) 式中：—— 导体流过电流所产生的热量； —— 导体吸收太阳的热量； —— 辐射散热； —— 对流散热。 2.2.4 短路电流的热效应计算 短路电流在导体和电器中引起的热效应按下式计算： (2-6) 式中—— 短路电流周期分量引起的热效应()； 短路电流非周期分量引起的热效应()； 短路全电流瞬时值(kA)； 短路电流周期分量有效值(kA)； kA)； —— 短路持续时间； —— 非周期分量衰减时间常数。 短路电流周期分量引起的热效应按下式计算： (2-7) 式中，表示短路电流在秒时的周期分量有效值(kA)。 当为多支路向短路点供给短路电流时，不能采用先算出每个支路的热效应然后再相加的迭加法则，而应先求电流和，再求总的热效应。在下式中，、和分别为各个支路短路电流之和，即 (2-8) 短路电流非周期分量引起的热效应按下式计算： (2-9) 式中T表示非周期分量等效时间(s)。为简化工程计算，可按表2查得。 ) 短路点 T 发电机出口及母线 0.15 0.2 发电厂升高电压母线及出线发电机电压电抗器后 0.08 0.1 变电所各级电压母线及出线 0.05 (2-9)计算时，应取各支路短路电流之和，取多支路的等效衰减时间常数。 2.3 导体短路的电动力 载流导体位于磁场中，要受到力的作用，这种力称为电动力。电力网络发生短路时，导体中通过很大的短路电流，导体会遭受巨大的电动力作用。为了减小和避免导体的变形或损坏，应对电动力的大小进行分析和计算。 2.3.1 三相导体短路的电动力 三相短路时，中间相(B相)和外边相(A、C相)的受力情况并