发电厂电气新课件导体载流量和运行温度计算

第三章常用计算的根本理论和方法§3.1导体载流量和运行温度计算

一、概述载流导体的电阻损耗绝缘材料内部的介质损耗金属构件中的磁滞和涡流损耗1.电气设备通过电流时产生的损耗热量电气设备的温度升高一、概述绝缘性能降低：温度升高=>有机绝缘材料老化加快机械强度下降：温度升高=>材料退火软化接触电阻增加：温度升高=>接触局部的弹性元件因退火而压力降低，同时接触外表氧化，接触电阻增加，引起温度继续升高，产生恶性循环2.发热对电气设备的影响一、概述长期发热：导体在正常工作状态下由工作电流产生的发热。短时发热：导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。3.两种工作状态时的发热1o〕短路电流大，发热量多2o〕时间短，热量不易散出短时发热的特点：在短路时，导体还受到很大的电动力作用，如果超过允许值，将使导体变形或损坏。导体的温度迅速升高一、概述为保证导体可靠工作，发热温度不超过限值正常时：一般不超过+70℃；计及日照+80℃；外表镀锡+85℃；外表有银的覆盖层+95℃.短路时：硬铝及铝锰合金+200℃；硬铜+300℃。4.最高允许温度二、导体的发热和散热导体的发热：导体电阻损耗的热量导体吸收太阳辐射的热量导体的散热：导体对流散热导体辐射散热导体导热散热二、导体的发热和散热1.导体电阻损耗的热量QR〔W/m〕〔Ω/m〕导体的集肤效应系数Kf与电流的频率、导体的形状和尺寸有关。—20°C时的电阻温度系数—导体的运行温度S—导体的截面积—导体温度为20°C时的直流电阻率二、导体的发热和散热2.导体吸收太阳辐射的热量Qt〔W/m〕太阳辐射功率密度导体对太阳照射的吸收率导体的直径二、导体的发热和散热3.导体对流散热量Ql由气体各局部发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。Fl—单位长度导体散热面积，与导体尺寸、布置方式等因素有关。导体片〔条〕间距离越近，对流条件就越差，故有效面积应相应减小。bhbhbbbhbbbbD二、导体的发热和散热由气体各局部发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。(1)自然对流散热：3.导体对流散热量Qlal—对流散热系数。对流条件不同，有不同的计算公式。(2)强迫对流散热：强迫对流风向修正系数：强迫对流散热量：空气导热系数努谢尔特准那么数，表征对流散热强度二、导体的发热和散热热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过程，称为辐射。4.导体辐射散热量QfFf—单位长度导体的辐射散热面积，依导体形状和布置情况而定。—导体材料的相对辐射系数二、导体的发热和散热5.导体导热散热量Qd固体中由于晶格振动和自由电子运动，使热量由高温区传至低温区；而在气体中，气体分子不停地运动，高温区域的分子比低温区域的分子具有较高的速度，分子从高温区运动到低温区，便将热量带至低温区。这种传递能量的过程，称为导热。导热系数导热面积物体厚度高温区和低温区温度三、导体载流量的计算

1．导体的温升过程导体的散热：导体的发热：导体的温度由最初温度开始上升，经过一段时间后到达稳定温度省略掉传导工程上将辐射散热量表示成与对流散热量相似的计算形式。—总散热系数；F—总散热面积。三、导体载流量的计算

热平衡方程：—导体本身温度升高所需的热量I为流过导体的电流(A)，在t时刻导体的运行温度为其温升为在dt时间内，有m为单位长度导体的质量，c为导体的热容比—总散热系数；F—总散热面积。三、导体载流量的计算

导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大，因此，R、c、aw可视为常数。那么有三、导体载流量的计算

设t=0，初始温度当时间由0→t时，温升由，对上式进行积分解得：当时间t→∞时，导体的温升趋于稳定值故稳定温升为三、导体载流量的计算

令—导体的热时间常数。那么有三、导体载流量的计算

此即导体升温过程表达式。上式说明，升温的过程按指数曲线变化，大约经过(3~4)Tr时间，便趋近稳定温升tτ三、导体载流量的计算

2.导体的载流量导体长期通过电流I时，稳定温升为得：

那么