变电工程设计 电气设备发热和电动力计算.ppt

第5章 电气设备的发热和电动力计算 §5-1 载流导体的发热  一、导体的发热和散热 二、导体最高允许温度的规定 §5.2 载流导体的长期发热 一、导体的温升过程 二、导体的载流量 三、提高导体载流量的措施 一、导体的温升过程 二、导体的载流量 三、提高导体载流量的措施 正常负荷电流的发热温度的计算 导体额定电流Ie的修正 载流导体的长期发热计算举例 载流导体的长期发热计算举例 载流导体的长期发热计算举例 §5.3 载流导体的短时发热 一、短时发热过程 二、短路电流热效应Qd的计算 短路电流非周期分量热效应QfZ的计算 非周期分量等效时间T(s) 短路电流热效应Qd的计算举例 导体短时最高温度θd的计算 由Aθ=f(θ)曲线求导体短时最高温度θd步骤 铜、铝、钢三种材料的Aθ=f(θ)曲线 载流导体热稳定校验举例 §5.4 导体最小允许截面Smin的计算 利用Smin进行热稳定校验举例 §5.5 短路电流的电动力效应 一、两平衡导体间的电动力计算 二、三相短路时的电动力计算 三、考虑母线共振影响时对电动力的修正 一、 两平行导体间电动力的计算 2. 两根导体间的电动力 三相短路时的电动力计算—（1） 三相短路时的电动力计算—（2） 考虑母线共振影响时对电动力的修正—（1） 考虑母线共振影响时对电动力的修正—（2） 载流导体的发热和电动力—思考题（1） 例5 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。 最小允许截面Smin的定义：假定短路前导体的温度已达长期运行的规定温度θe ，而切断短路时导体的温度恰好达到短时允许最高温度θde ，这时对应的导体截面即为满足热稳定 条件的最小允许截面Smin。 　　只要导体的截面 S≥Smin，导体即满足热稳定要求。 根据θe及θde查出相应的Ae 及 Ade然后利用公式 求出Smin 例6 10kV铝芯纸绝缘电缆，截面S为150×10-6(m2)， Qd=165.8(kA2·s)。试用最小允许截面法校验导体的热稳定。 解：由表中查得C=97x 106 两根平行载流导体间的作用力 导体间的电动力 三相短路时的电动力 两相短路时的电动力 电气设备流过短路电流时的巨大危害： 当电气设备通过短路电流时，短路电流所产生的巨大电动力对电气设备具有很大的危害性。如： （1）载流部分可能因为电动力而振动，或者因电动力所产生的应力大于其材料允许应力而变形，甚至使绝缘部件（如绝缘子）或载流部件损坏。 （2）电气设备的电磁绕组，受到巨大的电动力作用，可能使绕组变形或损坏。 （3）巨大的电动力可能使开关电器的触头瞬间解除接触压力，甚至发生斥开现象，导致设备故障。 1. 两根平行载流导体间的作用力 当两个平行导体通过电流时，由于磁场相互作用而产生电动力，电动力的方向与所通过的电流的方向有关。如图6-7所示，当电流的方向相反时，导体间产生斥力；而当电流方向相同时，则 产生吸力。 形状系数表示实际形状导体所受的电动力与细长导体（把 电流看作是集中在轴线上）电动力之比。 根据比奥——沙瓦定律，导体间的电动力为 式中 i1、i2——分别通过两平行导体的电流（A）； l——该段导体的长度（m）； a——两根导体轴线间的距离（m）； Kx——形状系数。 　　三相短路时，每相导体所承受的电动力等于该相导体与其它两相之间电动力的矢量和。三相导体布置在同一平面时，各相导体所通过的电流不同，故边缘相与中间相所承受的电动力也不同。图 6-8为对称三相短路时的电动力示意图。 　　最大冲击力发生在短路后0.1s，而且以中间相受力最大。 用三相冲击短路电流ich(kA)表示的中间相的最大电动力为 　　根据电力系统短路故障分析的知识： ，故两相短路时的冲击电流为 。发生两相短路时， 最大电动力为 　　两相短路时最大电动力小于同一地点三相短路时的最大电 动力，要用三相短路时的最大电动力校验电气设备的动稳定。 如果把导体看成是多垮的连续梁，则母线的一阶固有振 动频率为 式中　　Nf——频率系数； L——跨距，m； E——导体材料的弹性摸具，Pa； Ⅰ——导线断面二次矩，m4； m ——导线单位长度的质量，kg/m。