第三章常用计算的基本理论和方法

第三章常用计算的基本理论和方法电气设备有电流通过时将产生损耗。发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法3-1正常运行时导体载流量计算一、概述载流导体的电阻损耗；载流导体周围金属构件处于交变磁场中所产生的磁滞和涡流损耗；绝缘材料内部的介质损耗。损耗都将转变成热量使电气设备的温度升高。本章介绍载流导体的发热和电动力理论。供电系统发生短路时，短路电流相当的大。短路电流通过导体和电气设备，会产生很大的电动力和很高的温度，称短路的电动效应和热效应。主要用于检验设备的动稳定性和热稳定性。石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法

发热对电气设备的影响(1)使绝缘材料的绝缘性能降低;(2)使金属材料的机械强度下降;(3)使导体接触部分的接触电阻增加。长期发热:由正常工作电流产生的；短时发热:由故障时的短路电流产生的。为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定限值。这个限值叫作最高允许温度。导体的正常最高允许温度，一般不超过+70℃；导体通过短路电流时，短时最高允许温度可高于正常最高允许温度，对硬铝及铝锰合金取200℃

，硬铜取300℃

。石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法二、导体的发热和散热石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法导体的发热来自导体电阻损耗的热量。热量的耗散有对流、辐射和导热三种形式。在稳定状态时，导体电阻损耗的热量及吸收太阳热量之和应等于导体辐射散热和空气对流散热之和。电阻损耗吸收太阳能辐射导体对流散热量向周围辐射散热量分析导体长期通过工作电流时的发热过程是为了计算导体的载流量（长期允许电流）。发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法

一、导体短路时发热过程

导体短路时发热特点(1)发热时间短，产生热量来不及向周围介质散矢，可认为是一个绝热过程；(2)短路时导体温度变化范围很大,它的电阻和比热容不能再视为常数，而应为温度的函数。导体短路时发热，指短路开始至短路被切除为止很短时间内导体发热的过程。计算的目的是确定导体的最高温度。图3-6短路时均匀导体的发热过程石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法3-2载流导体短路时发热计算发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法三相短路时的电压、电流波形短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流.石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法三、短路电流热效应Qk的计算实用计算法(1)求周期分量的热效应(2)求非周期分量的热效应非周期分量等效时间T短路点T(s)tk≤0.1stk>0.1s发电机出口0.150.20发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后0.080.10变电站各电压母线及出线0.050.05为短路电流的热效应。如果短路电流切除时间tk>1s，导体的发热主要由周期分量决定，则非周期分量的影响可略去不计。石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法

3-3载流导体短路时电动力计算一、计算电动力的方法

1、毕奥-沙瓦定律法

2、两条平行导体间电动力计算考虑导体截面尺寸和形状影响时石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法载流导体在磁场中，受到磁场力的作用，这种力称为电动力。电力系统短路时，导体中通过短路电流，导体受到巨大的电动力作用。如果机械强度不够，将使导体变形或损坏。发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法

二、三相导体短路时的电动力

1、电动力的计算

(1)作用在中间相(B相)的电动力

(2)作用在外边相(A相或C相)的电动力石大胜利学院第三章常用计算的基本理论和方法发电厂电气部分第三章常用计算的基本理论和方法2、电动力的最大值FA最大值出现在固定分量和非周期分量之和为最大瞬间即75°或225°

等