流导体的发热和电动力.ppt

载流导体的发热和电动力,主要内容,导体长期发热和运行温度计算 载流导体短路时发热计算 载流导体短路时电动力计算,电气设备在运行中的两种工作状态,正常工作状态 指运行参数都不超过额定值，电气设备能够长期安全经济地工作的状态。 短路时工作状态 当电力系统中发生短路故障时，电气设备要流过很大的短路电流，在短路故障被切除前的短时间内，电气设备要承受短路电流产生的发热和电动力的作用。,电气设备工作时的两种发热及不良影响,电气设备由正常工作电流引起的发热称为长期发热，由短路电流引起的发热称为短时发热。 发热不仅消耗能量，而且导致电气设备的温度升高，对电器设备的不良影响有 绝缘材料的绝缘性能降低 金属材料的机械强度下降 导体接触部分的接触电阻增加,导体最高允许温度,发热温度不得超过一定的限值，称为最高允许温度 长期、短时最高允许温度 导体正常最高允许温度（长期发热），一般不超过70；计及太阳辐射（日照）影响时，钢芯铝绞线及管形导体，可按+80；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（通过短路电流时），对硬铝和铝锰合金可取200，硬铜可取300,按正常工作电流和电压选择设备，按短路情况来校验设备,导体的长期发热是指： 导体正常工作时长期通过工作电流所引起的发热 导体长期发热的计算目的 根据导体长期发热允许温度确定导体的载流量（即导体长期允许通过电流），研究提高导体允许电流或降低导体温度的各种措施。,（一）导体的温升过程,导体的温度由最初温度（环境温度）开始上升，经过一段时间后达到稳定温度（正常工作时的温度）。 导体的升温过程，可按热量平衡关系描述。,（一）导体的温升过程,（二）导体的载流量,（二）导体的载流量,载流导体短路时发热计算,载流导体短路时发热计算,载流导体的短路发热，是指 短路开始至短路被切除为止，很短一段时间内导体通过短路电流所引起的发热 计算载流导体短路时发热的目的 在于确定短路时导体的最高温度d，以校验导体和电器的热稳定是否满足要求。,载流导体短路时发热计算,载流导体和电器耐受短路电流热效应而不致被损坏的能力，称为载流导体或电器的热稳定性。 当确定了导体通过短路电流时的最高温度d后，此值若不超过所规定的导体材料短时发热最高允许温度，则称该导体在短路时是热稳定的 否则，需要增加导体截面或限制短路电流，以保证其热稳定性。,载流导体短路时发热计算,（一）导体短路时发热过程,1、 短时发热的特点 绝热过程：短路电流大而且持续时间短，导体产生的巨大热量来不及向周围介质散布，因导体产生的全部热量都用来使导体温度迅速升高 短路时导体温度变化范围很大，它的电阻R 和比热容c不再是常数，而将会随温度的变化而弯化，即应视为温度的函数,（一）导体短路时发热过程,2、短路时最高发热温度计算,Ad和AF仅与导体材料的参数及温度有关，为了简化Ad和AF的计算，已按各种材料的平均参数，作出q =f(A)的曲线,当已知导体温度q 时，可方便地查出与之对应的Aq；反过来，由Aq也可方便查出导体温度q,（一）导体短路时发热过程,2、短路时最高发热温度计算,（一）导体短路时发热过程,2、短路时最高发热温度计算,（二）短路电流热效应Qk的计算,由于短路电流热效应 ，必须先求出 Idtf(t)，再对Idt2进行积分。 但短路电流的变化规律非常复杂，一般难于用简单的解析式来表示，工程上一般采用近似计算法来计算短路电流热效应，如 实用计算法 等值时间法,（二）短路电流热效应Qd的计算,实用计算法（辛普森法）,实用计算法（辛普森法）,2) 非周期分量热效应QfZ的计算,载流导体短路时电动力计算,载流导体位于磁场中，就会受到磁场力的作用，这种力称为电动力。 当电力系统中发生短路时，导体中流过很大的短路电流，从而产生巨大的电动力。 如果导体和电气设备的机械强度不够时将使其变形或损坏也可能使闭合状态的开关电器触头打开，造成严重事故。 为了安全运行，必须对短路电流产生的电动力的大小和特征进行分析和计算，短路冲击电流产生的电动力不应超过电器和载流导体的允许应力。,导体的一阶固有频率,一阶固有频率 E 导体材料的弹性模量，I 导体截面惯性矩，L 跨距，Nf频率系数。 导体发生振动时，在导体内部产生动态应力。当一阶固有频率在一定范围内时，最大电动力应乘上动态应力系数加以修正。,