02载流导体短路时电动力计算.ppt

第三章 常用计算的基本理论和方法 §3.3 载流导体短路时电动力计算 载流导体位于磁场中，要受到磁场力的作用，这种力称为电动力。 电力系统短路时，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。如果机械强度不够，将使导体变形或损坏。 一、两条导体间的电动力 两条平行细长载流导体间的电动力 二、三相导体短路的电动力 三相短路电流：（不计短路电流周期分量的衰减） 二、三相导体短路的电动力 假设三相导体布置在同一平面内， 二、三相导体短路的电动力 作用在中间相的电动力 二、三相导体短路的电动力 作用在外边相的电动力 二、三相导体短路的电动力 出现最大值的条件： 1) 临界初相角满足一定的条件； 2) 短路后半个周期，即t = 0.01s。 则 二、三相导体短路的电动力 比较两相短路和三相短路时的电动力 二、三相导体短路的电动力 共振 二、三相导体短路的电动力 一阶固有频率的计算 二、三相导体短路的电动力 动态应力的影响 二、三相导体短路的电动力 动态应力的影响 二、三相导体短路的电动力 二、三相导体短路的电动力 * * i1 i2 a 1 2 L 考虑导体截面尺寸和形状的影响 截面形状：矩形、圆形、槽形等 理论计算：将实际导体看成由若干无限细长导体组成，求合力 工程计算：乘以形状系数，即 K 1. 电动力的计算 式中， 1. 电动力的计算 iA iB iC A B C 则在三相短路时，中间相(B 相)和外边相(A、C 相) 的受力情况并不相同。 1. 电动力的计算 iA iB iC A B C FBA FBC 按 衰减的非周期分量 按 衰减的工频分量 不衰减的2倍工频分量 1. 电动力的计算 iA iB iC A B C FAB FCB 按 衰减的非周期分量 按 衰减的工频分量 不衰减的2倍工频分量 FAC FCA 不衰减的固定分量 2. 电动力的最大值 故计算最大电动力时应取B相的值。 为三相冲击电流 式中， 可见 2. 电动力的最大值 由于 故 所以 可见 故 若fp = fg （设频率为fp） 持续力作用 一次力作用 3. 导体振动时的动态应力 质量 弹性 弹性系统 固有振动（振动频率为fg） 强迫振动 共振 由前述可知，三相短路电动力含中有工频和 2 倍工频两个分量。如果导体的固有频率接近这两个频率之一时，就会出现共振现象，甚至使导体及其构架损坏。所以在设计时，应避免发生共振。 3. 导体振动时的动态应力 式中Nf——频率系数； L ——跨距； E ——导体材料的弹性模量； J ——导体截面惯性矩； m——导体单位长度的质量。 3. 导体振动时的动态应力 对动态应力的考虑，一般采用修正静态计算法，即 可见，固有频率在中间范围内变化时，β1，动态应力较大；当固有频率较低时，β1；当固有频率较高时，β≈1。 动态应力系数 β 3. 导体振动时的动态应力 单条导体及一组中的各条导体35~135Hz； 多条导体及引下线的单条导体35~155Hz； 槽形和管形导体30~160Hz。 为了避免导体产生危险的共振，对于重要的导体，应使其固有频率在下述范围以外： 如果固有频率在上述范围以外，可取β=1。 [例3-5] 某发电厂装有10kV单条矩形铝导体，尺寸为60mm×6mm，支柱绝缘子之间的距离 L = 1.2m，相间距离 a =0.35m，三相短路冲击电流 ish = 45kA。导体弹性模量 E =7×1010Pa，单位长度的质量 m=0.972kg/m。试求导体的固有频率及最大电动力。 解 导体的一阶固有频率为 导体的截面惯性矩 当导体支撑方式为两端简支，查表3-5，得Nf=1.57， 故有 *