导体的发热和短路电动课件

1、第三章 常用计算的基本理论和方法教学内容 载流导体长期发热的特点, 导体长期允许载流量的计算方法及提高导体载流量的措施 载流导体短时发热的特点, 导体短时最高发热温度的计算方法、短路电流热效应的计算方法、热稳定的概念三相导体短路电动力的计算方法和特点、动稳定的概念大电流导体附近钢构发热的原因及减小钢构发热的办法 、封闭母线的的特点 一、导体载流量和运行温度计算发热的原因：电阻损耗 导体内部磁滞和涡流损耗导体周围的金属构件介质损耗 绝缘材料内部长期发热，由正常工作电流产生短时发热，由故障短路电流产生发热的危害：机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能下降1、最高允许温度 正常最高允许工作温度：70（

2、一般裸导体）80（计及日照时的钢芯铝绞线、管形导体）85（接触面有镀锡的可靠覆盖层） -主要取决于系统接触电阻的大小 短时最高允许温度：200（硬铝及铝锰合金）300（硬铜） -主要取决于短时发热过程中导体机械强度的大小、介质绝缘强度的大小 2、导体的长期发热 I-流过导体的电流（A）R-导体的电阻（）m-导体的质量（kg）c-导体的比热容J/(kg. )W -导体总的换热系数W/(m2. )F-导体的换热面积（ m2 /m)0 -周围空气的温度（ ） -导体的温度（ ）（1）导体长期发热的公式推导 热平衡方程： 导体产生的热量QR = 导体自身温度的升高Qc + 对流和辐射散失到周围介质的热

3、量Ql + Qf稳定温升导体发热时间常数初始温升:时间t的温升:若-指导体通过工作电流时的发热过程 （2）导体长期发热的特点3）导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。导体温升变化曲线1）导体通过电流I后，温度开始升高，经过（34）倍Tt(时间常数)，导体达到稳定发热状态；2）导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流大小无关；关于集肤效应系数常用硬导体长期允许载流量和集肤效应系数见 343页附表1 344页附表2 附表3 4、大电流导体附近钢

4、构的发热(1)发热的原因：磁滞和涡流损耗导体电流大于3000A，附近钢构的发热不容忽视危害：1）材料产生应力而变形；2）接触连接损坏；3）混凝土中钢筋受热膨胀，使混凝土裂缝(2)钢构发热的最高允许温度： 人可触及的钢构为70 ； 人不可触及的钢构为100； 混凝土中的钢筋为80。(3)减少钢构损耗和发热的措施：1）加大导体和钢构间的距离；2）断开钢构回路，加绝缘垫；3）采用电磁屏蔽，在H最大处套短路环；4）采用分相封闭母线。5、分相封闭母线的特点优点：1）运行可靠性高：防止相间短路，外壳多点接地能够保障人体接触时的安全；2）短路时母线相间短路电动力大大降低：外壳涡流和环流的屏蔽作用使壳内的磁场

5、减弱；3）改善母线附近钢构的发热：壳外磁场受外壳电流的屏蔽作用而减弱；4）安装和维护的工作量减少。缺点：1）母线散热条件差；2）外壳上产生损耗；3）金属耗量增加。二、载流导体的短时发热计算目的：确定导体的最高温度（不应超过规定的导体短时发热温度。当满足这个条件，认为导体在短路时具有热稳定性）-指短路开始到短路切除为止很短一段时间内导体的发热过程。短路时间保护动作时间断路器的全开断时间燃弧时间断路器固有分闸时间1、短时发热的特点 短时均匀导体的发热过程绝热过程。由于发热时间短，可认为电阻损耗产生的热量来不及散失，全部用于使导体温度升高。 QR = Qc 导体温度变化很大，电阻和比热容随温度而变化

6、。 短时最高发热温度h为短路电流切除时刻tk 对应的导体温度定义：（短路电流热效应）2、计算导体短时发热的最高发热温度假设：已知短路电流热效应Qk则：1）由导体初始温度w查出Aw；2）求出Ah3)查出h0铝铜三、载流导体短路电动力计算1、两条无线细长载流导体间的电动力短路时，导体温度高，还受到电动力作用，当导体和电气设备机械强度不够时，将会变形或损坏。必须研究短路电流产生电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证足够的动稳定，必要时采取限制短路电流的措施。(N)例如：根据安装地点处应承受的最大电动力，选择合适的隔离开关。否则，短路时可能将隔离开关自动断开。V型隔离开关: 承受的

7、电动力较小两柱式隔离开关:承受的电动力较大(N)Kf-形状系数圆形导体： Kf =1槽形导体：见表3-4矩形导体：见图3-18 1)计算矩形导体相间电动力时不需要考虑K2)计算矩形导体同相条间电动力时必须考虑K注意：考虑截面因素时两载流导体间的电动力2、三相导体短路的电动力如不计短路电流周期分量的衰减，三相短路电流为：不衰减的固定分量衰减的非周期分量衰减的工频分量不衰减的2倍工频分量t=0.01s 时，短路电动力的幅值最大三相短路的电动力3、两相短路电动力5、导体振动的动态应力导体的固有振动频率：L 绝缘子跨距L 绝缘子跨距电动力固有频率接近电动力频率（工频、2倍工频）导体共振损坏导体及其架构 凡是连接发电机、主变压器以及配电装置中的导体均应考虑共振的影响 与导体的固有振动频率有关，见图3-23动态应力系数为避免共振，重要导体的固有频率在下述范围以外：（1）单条导体及一组中的各条导体 35135HZ（2）多条导体及引下线的单条导体 35155HZ（3）槽形和管形导体30160HZ导体发生振动时，内部产生