01导体载流量和运行温度计算.ppt

第三章 常用计算的基本理论和方法 §3.1 导体载流量和运行温度计算 一、概述 载流导体的电阻损耗 绝缘材料内部的介质损耗 金属构件中的磁滞和涡流损耗 一、概述 绝缘性能降低： 温度升高 = 有机绝缘材料老化加快 机械强度下降： 温度升高 = 材料退火软化 接触电阻增加： 温度升高 = 接触部分的弹性元件因退火而压力降低，同时接触表面氧化，接触电阻增加，引起温度继续升高，产生恶性循环 一、概述 长期发热： 导体在正常工作状态下由工作电流产生的发热。 短时发热： 导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。 一、概述 正常时： +70℃； 计及日照+80℃； 表面镀锡+85℃。 短路时： 硬铝及铝锰合金+200℃； 硬铜+300℃。 二、导体的发热和散热 导体的发热： 导体电阻损耗的热量 导体吸收太阳辐射的热量 导体的散热： 导体对流散热 导体辐射散热 导体导热散热 二、导体的发热和散热 二、导体的发热和散热 二、导体的发热和散热 由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。 二、导体的发热和散热 由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。 二、导体的发热和散热 由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。 二、导体的发热和散热 热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过程，称为辐射。 二、导体的发热和散热 固体中由于晶格振动和自由电子运动，使热量由高温区传至低温区；而在气体中，气体分子不停地运动，高温区域的分子比低温区域的分子具有较高的速度，分子从高温区运动到低温区，便将热量带至低温区。这种传递能量的过程，称为导热。 导体额定电流I 的修正 载流导体的长期发热计算举例 正常负荷电流的发热温度的计算 式中 θ0---导体周围介质温度； θe---导体的正常最高容许温度； IF ---导体中通过的长期最大负荷电流； I‘e ---导体容许电流，为导体额定电流Ie 的修正值。 载流导体的长期发热计算举例 §3.2载流导体的短时发热计算 载流导体的短时发热，是指短路开始至短路切除为止很短一段时间内导体发热的过程。 短时发热计算的目的，就是要确定导体的最高温度θh，以校验导体和电器的热稳定是否满足要求。 载流导体短时发热的特点是：发热时间很短， 基本上是一个绝热过程。即导体产生的热量，全都用于使导体温度升高。 又因载流导体短路前后温度变化很大，电阻和比热容也随温度而变，故也不能作为常数对待。 一、短时发热过程 在导体短时发热过程中热量平衡的关系是，电阻损耗产生的热量应等于使导体温度升高所需的热量。 (W／m) 铜、铝、钢三种材料的Aθ=f(θ)曲线 二、短路电流热效应Qk的计算 2）实用计算法。 采用近似的数值积分法，即可求出短路电流周期分量热效应为 非周期分量等效时间T(s) 短路电流热效应Qd的计算举例 例 发电机出口的短路电流I“(0)=18（kA），I（0.5）=9（kA），I（1）=7.8（kA），短路电流持续时间td=l（s），试求短路电流热效应。 载流导体热稳定校验举例 例 截面为150×10-6(m2)的10kV铝芯纸绝缘电缆，正常运行时温度θF 为50℃，短路电流热效应为165.8(kA2·s)，试校验该电缆能否满足热稳定要求。 周期分量热效应 非周期分量热效应 0.05 变电所各级电压 母线及出线 0.1 0.08 发电厂升高电压 母线及出线 0.2 0.15 发电机出口及母线 发电机电压电抗器后 td0.1 td≤0.1 T(s) 短路点 + * * 1. 电气设备通过电流时产生的损耗 热量 电气设备的温度升高 2. 发热对电气设备的影响 3. 两种工作状态时的发热 1o）短路电流大，发热量多 2o）时间短，热量不易散出 短时发热的特点： 在短路时，导体还受到很大的电动力作用，如果超过允许值，将使导体变形或损坏。 导体的温度迅速升高 4. 最高允许温度 1. 导体电阻损耗的热量QR （W/m） （Ω/m） 导体的集肤效应系数Kf与电流的频率、导体的形状和尺寸有关。 2. 导体吸收太阳辐射的热量Qt （W/m） 太阳辐射功率密度 导体的吸收率 导体的直径 3. 导体对流散热量Ql Fl —单位长度导体散热面积，与导体尺寸、布置方式等因素有关。导体片（条）间距离越近，对流条件就越差，故有效面积应相应减小。 b h b h b b b h b b b b D 3. 导体对流散热量Ql θW — 导体温度； θ0 — 周围空气温度。 (1) 自然对流散热： 3. 导体对流散热量Ql al — 对流散热系数。根据对流条件的不同，有不同的计算公式。 (