【发电厂电气新课件】导体载流量和运行温度计算.pptVIP

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 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 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 2. 发热对电气设备的影响 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。 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 一、概述 为保证导体可靠工作，发热温度不超过限值 正常时： 一般不超过+70℃； 计及日照+80℃； 表面镀锡+85℃； 表面有银的覆盖层+95 ℃. 短路时： 硬铝及铝锰合金+200℃； 硬铜+300℃。 4. 最高允许温度 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 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。 —20°C时的电阻温度系数 —导体的运行温度 S —导体的截面积 —导体温度为20°C时的直流电阻率 二、导体的发热和散热 2. 导体吸收太阳辐射的热量Qt （W/m） 太阳辐射功率密度 导体对太阳照射的吸收率 导体的直径 二、导体的发热和散热 3. 导体对流散热量Ql 由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。 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 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。 (1) 自然对流散热： 3. 导体对流散热量Ql al — 对流散热系数。对流条件不同，有不同的计算公式。 (2) 强迫对流散热： 强迫对流风向修正系数： 强迫对流散热量： 空气导热系数 努谢尔特准则数，表征对流散热强度 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。 4. 导体辐射散热量Qf Ff —单位长度导体的辐射散热面积，依导体形状和布置情况而定。 —导体材料的相对辐射系数 二、导体的发热和散热 5. 导体导热散热量Qd 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。 导热系数 导热面积 物体厚度 高温区和低温区温度 三、导体载流量的计算 1．导体的温升过程 导体的散热： 导体的发热： 导体的温度由最初温度开始上升，经过一段时间后达到稳定温度 省略掉传导 工程上将辐射散热量表示成与对流散热量相似的计算形式。 —总散热系数； F—总散热面积。 三、导体载流量的计算 热平衡方程： —导体本身温度升高所需的热量 I 为流过导体的电流(A)，在t 时刻导体的运行温度为 其温升为 在dt 时间内，有 m为单位长度导体的质量，c为导体的热容比 —总散热系数； F—总散热面积。 三、导体载流量的计算 导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大， 因此，R、c、aw可视为常数。则有 三、导体载流量的计算 设t=0，初始温度 当时间由0→t 时，温升由 ，对上式进行积分 解得：