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第八章 载流导体的发热、电动力及选择 第一节 载流导体的发热 导体和电器在运行中常遇到两种工作状态： (1)正常工作状态 (2)短路工作状态 导体正常工作时将产生各种损耗，包括： 电阻损耗；介质损耗；涡流和磁滞损耗。 载流导体的发热 发热对导体和电器产生的不良影响包括： (1)机械强度下降 (2)接触电阻增加 (3)绝缘性能降低 导体最高允许温度 为了保证导体可靠地工作，必须使其发热温度不得超过一定数值，这个限值叫做最高允许温度。 导体最高允许温度的规定 导体的正常最高允许温度θN : 一般不超过+70℃。 在计及太阳辐射(日照)的影响时，钢芯铝绞线及管形导体，可按不超过+80℃来考虑。 当导体接触面处有镀(搪)锡的可靠覆盖层时，可提高到+85℃。 短时最高允许温度θht: 对硬铝及铝锰合金可取220℃，硬铜可取320℃。 一、载流导体的长期发热 1. 导体中通过负荷电流及短路电流时温度的变化 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； θN---导体的正常最高容许温度； IL ---导体中通过的长期最大负荷电流； IN′ ---导体容许电流，为导体额定电流IN 的修正值。 导体额定电流IN的修正 当周围介质的温度θ0 不等于规定的周围介质极限温度θtim时，应将导体额定电流IN乘以修正系数Kl。 当实际并列敷设的电缆根数不是1时，IN 还要乘以修正系数K2。 如果还有其它因素要考虑时，还要乘以其它的修正系数。 导体额定电流IN的修正 当周围介质温度θ0不等于规定的周围介质极限温度θtim时，裸导体容许电流也可按下式进行修正 载流导体的长期发热计算举例 例8.1 某降压变电所10kV屋内配电装置采用裸铝母线，母线截面积为120×10(mm)2，规定容许电流IN 为1905(A)。配电装置室内空气温度为36℃。试计算母线实际容许电流。(θtim取25℃) 载流导体的长期发热计算举例 解：因铝母线的θN=70℃，规定的周围介质极限温度θtim=25℃，介质实际温度为36℃，规定容许电流IN 为1905(A)。利用公式： 载流导体的长期发热计算举例 例8.2 铝猛合金管状裸母线，直径为Ф120／110（mm）,最高容许工作温度80℃时的额定载流量是2377(A)。如果正常工作电流为1875(A),周围介质(空气)实际温度θ0为25℃。计算管状母线的正常最高工作温度θL=?(θtim=25℃) 载流导体的长期发热计算举例 例8.3 三根10kV纸绝缘三芯铝电缆，截面各为150（mm）2，并列敷设在地下，净距为0.1(m)，土壤的实际温度为30℃。该电缆在θN=60℃， θtim=25℃时的规定容许正常工作电流为235（A）。试求每根电缆的实际容许电流，并求最大长期负荷电流为160A时电缆线芯的正常最高工作温度θL。 载流导体的长期发热计算举例 解：由表8.1查得kl=0.94； 由表8.2查得k2=0.85 ； 每根电缆的实际容许电流： IL’ =0.94×0.85×235=187.7（A） 最大长期负荷电流为160A时的发热温度： 二、载流导体的短时发热 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。 载流导体的短时发热 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。 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。用公式可表示为 QR=Qc (W／m) 短时发热过程 当时间由0到td(td为短路切除时间)，导体温度由开始温度θL上升到最高温度θh，其相应的平衡关系经过变换成为 短时发热过程 左边的 I2f dt与短路电流产生的热量成正比，称为短路电流的热效应，用Qk表示。右边为导体吸热后温度的变化。 短路电流热效应Qd的计算 短路电流周期分量热效应图示 短路电流非周期分量热效应图示 短路电流热效应Qp的计算 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 短路电流热效应Qp的计算 td =tb+toff 式中 td---短路电流持续时问； tb ---继电保护动作时间；