第四章常用计算的基本理论和方法

1、第四章第四章 常用计算的基本理论常用计算的基本理论和方法和方法学习要求 p长期发热、短期发热特点；p掌握动、热稳定工程实用计算条件；4-1 概述 一、导体和电器运行中的两种工作状态： 正常运行状态长期发热状态； 短路状态短时发热状态。 二、发热的危害 n机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能降低三、最高允许温度 为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不超过一定的数值。这个限值就叫做最高允许温度最高允许温度。n导体正常最高允许温度：+70oC;计及太阳辐射：+80oC；镀锡：+85oCn短时最高允许温度：硬铝及铝锰合金取200oC；硬铜取300oC。4-2 导体的发热与散热 一、发热 电阻损耗、金

2、属构件的磁滞涡流损耗和介质损耗、太阳辐射都会引起发热，真正起作用的是电阻损耗（ ）和太阳辐射（ ）。 二、散热 就其物理本质而言，可分为对流（ ）、辐射（ ）、导热（ ）三种形式，其中导热量一般很小，可以忽略不计。 RQRQsQcQrQdQ4-3 导体的长期发热一、导体的温升过程p在升温过程中，导体产生的热功率（ ），一部分用于导体本身温度升高所需的热量（ ），一部分散失到周围介质中（ ）。由此可得热功率平衡方程式 p求解可得升温过程的表达式：p升温过程按指数曲线变化，34周期时趋于稳定温升。RQCRQQWQRwcrQQQQ(W/m)(1)ttTTttsiee二、导体的载流量 稳定温升：载流量

3、：2I RsFRFIs)(0提高载流量的方法提高载流量的方法 1）采用电阻率小的材料；2）导体形状：相同截面积，矩形、槽形的表面积 比圆形大；3）布置方式：矩形导体竖放比横放散热好。4）导体表面涂层。4-4 导体的短时发热 二、热效应的计算法 4-5 大电流导体附近钢构的发热一、大电流导体附近钢构发热的原因、危害及最高允许温度1）原因原因：导体中通过交流电时，导体周围出现强大的交变磁场，使附近钢构中产生很大的磁滞和涡流损耗，钢构因此发热。2）危害危害：钢构温度升高后，可以使材料产生热应力而引起变形，或使接触连接损坏。混凝土中的钢筋受热膨胀，可能使混凝土发生裂痕。3）钢构发热的最高允许温度：人可

4、触及的钢构：70度；人不可触及的钢构：100度；混凝土中的钢筋：80度。 二、减少钢构损耗和发热的措施1）加大钢构与导体之间的距离；2）断开闭合回路；3）采用电磁屏蔽4）采用分相封闭母线4-6 导体短路的电动力 一、计算短路电动力的原因p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。如果导体的机械强度不够，就会发生变形或损坏。二、三相导体短路的电动力电动力计算4-7 大电流封闭母线的发热和电动力 一、全连式分相封闭母线的结构和特点 母线由铝管制成，每相母线各封装在单独的外壳内，外壳两端用短路板连接起来。二、特点 优点优点：1）运行可靠性高，能防止相间短路；外壳多点接地，

5、可保障人体接触时的安全； 2）短路时母线相间的电动力大大降低，对减小短路电动力有明显的效果； 3）壳外磁场亦受外壳电流的屏蔽作用而减弱，可改善母线附近钢构的发热； 4）安装和维护工作量均小。缺点缺点：1）母线散热条件差；2）外壳上产生损耗；3）金属消耗量增加。4-8 导体、电缆、绝缘子和套管的选择一、裸导体的选择 选择项目：选择项目：1）导体材料、类型和敷设方式；）导体材料、类型和敷设方式；2）导体截面；）导体截面；3）电晕；电晕；4）热稳定；）热稳定；5）动稳定；）动稳定；6）共振频率。）共振频率。 1、导体材料、类型和敷设方式 材料：铜、铝、铝合金 类型：常用的导体截面有矩形、槽形和管形。

6、 （a）三相水平布置，导体竖放；（b）三相水平布置，导体横放；（c）三相垂直布置，导体竖放；二、电力电缆选择p作用特点作用特点：是传送和分配电能的一种非裸露的特殊导线，具有防腐、防潮、防损伤、不易故障、布置紧凑等优点，但其具散热差、载流量小、有色金属利用率低、价格贵，一旦故障查找和修复较困难等缺点。 p选择项目选择项目：1）电缆芯线材料及型号；2）额定电压；3）截面选择；4）允许电压降校验；5）热稳定校验。电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。p设发电机参数为：PN=30MW，UN=10.5KV，cos=0.8，环境温度0=+40，按经济电流密度选择发电机出线导体为2（12510）铝导体（平放），Ial=3125A（+25时），Ks=1.45，