【文档】功率损耗的电气发热研究（整理版）

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从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

2从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

功率损耗的电气发热讨论极化损耗致热型绝缘介质在交变电场中会发生极化现象,即绝缘介质两端对外表现出肯定的正负电极性,常见的极化形式有畸变极化、位移极化和转向极化。

在完成极化的过程中,介质分子在外界电场作用下,要克服分子间作用力和转动时的摩擦力而消耗电能,这些消耗的电能就是极化损耗,对外表现为绝缘介质消失发热。

极化损耗致热只存在于绝缘介质中,金属导体发热损耗中不存在极化损耗。

绝缘介质的极化损耗与电源的频率有关,频率越高,单位时间内完成的极化次数越多,极化损耗就越大,发热就越明显。

电力生产中,绝缘介质多处在工频50的低频电场中,绝缘良好状况下,尽管绝缘介质的主要损耗是极化损耗,但是,单一形式的极化损耗致热不会超过设备工作允许的温度范围。

极化损耗是致热的损耗之一,绝大多数状况下不是主要致热因素,生产中,只有绝缘介质在干净、干燥且严峻老化状况下的发热,极化损耗致热才是主要因素。

电离损耗致热型绝缘介质的原子在电场作用下,部分原子变为电荷时释放原子能量,此能量就是电离损耗,这种能量损耗的实质仍旧是消耗外界的电场能,电离损耗作用的结果依旧是造成绝缘介质发热。

电离损耗是外界强电场作用的结果,依据近似公式=为电场强度;为电压;为绝缘间距可知:只要转变绝缘间距的大小,无论在高压下或低压下都可能产生强电场。

只要在强电场作用下,绝缘介质产生的主要损耗肯定是电离损耗。

绝缘介质在强电场作用下,原子电离的速度很快,短时间内产生的大量电离损耗就会使绝缘介质温度上升很高,因此,电离损耗致热是各种损耗致热中最危急的一种状况。

电离现象和电导现象本质区分是,当电离现象较强时,电导电流较小;而当电导现象较强时,电离过程就较弱。

生产中的电晕现象就是局部畸变强电场产生电离损耗的典型实例:当空气发生电晕现象时,空气电导电流几乎为零,电极四周的空气却局部高温,其缘由就是电离损耗致热的原因。

电晕放电进展的最高阶段是绝缘击穿,形成电弧,此时的电离损耗来自正负电荷复合过程中产生的光子能,巨大的光子能量会使绝缘介质温度快速上升,超过绝缘介质极限承受力量,引起设备爆炸。

在生产实践中,只要是绝缘材料处在极不匀称电场中消失的局部发热,往往都是电离损耗致热结果,典型实例:穿墙套管法兰四周电场较强,因此法兰四周的瓷瓶就简单发热;线路绝缘子串两端所处的电场较强,因此发热绝缘子往往也都消失在绝缘子串的两端。

从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

2从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

涡流损耗致热型对导体而言,交变的磁场总是能在导体内部产生很多的“同心”环流,这些环流在导体上产生的损耗就是涡流损耗。

涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何外形、导体的磁导率和电导率等因素有关。

硅钢片既是良好的导磁材料,同时又是导体,因此,变压器铁心的损耗成分中就包含有涡流损耗,涡流损耗消耗的是从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

4从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

电能,表现形式仍为发热。

生产实践中,变压器铁心采纳减小硅钢片的单个体积、保证硅钢片的片间绝缘都是为了减小变压器铁心的涡流损耗。

另外,全连式分相封闭母线的外壳,采纳把三相外壳连接在一起的目的,就是让三相磁场在封闭外壳中相互抵消,削减外壳涡流损耗的产生。

磁滞损耗致热型磁滞现象是指铁磁材料的磁性状态变化时,磁化强度滞后于磁场强度,它的磁通密度与磁场强度之间呈现磁滞回线关系,经过一次循环,每单位体积铁心中的磁滞损耗等于磁滞回线的面积,这部分能量转化为热能,使设备升温。

磁滞损耗就是铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗。

磁滞损耗致热只存在于铁磁性物质中,一般状况下,铁磁性物质同时又是导电体,所以,铁磁性物质存在磁滞损耗同时往往还伴随有涡流损耗,单纯的磁滞损耗并不存在,但以磁滞损耗为主的致热现象生产中也并不少见,如变压器上下大盖的紧固螺栓,有时就会由于变压器漏磁而引起发热,其主要缘由就是磁滞损耗致热。

复合损耗致热型生产实践中,绝缘材料的发热往往都是各种损耗共同致热的结果,在不同的进展过程中某种损耗所占的主导位置随时间而转变,所以此类致热称为复合损耗致热,其损耗产生形式可表示为:极化损耗+电导损耗+电离损耗。

如绝缘子污闪致热:绝缘良好初期,致热损耗主要是极化损耗;存在绝缘污秽、电导进展初期,致热损耗是极化损耗从大漠孤烟塞北,到杏花春雨江南,从山水田园牧歌,到金戈铁马阳关,我们在吟诵着千古名句。

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和电导损耗,但电导损耗较大;污闪开头形成期,致热损耗是极化损耗、电导损耗和电离损耗,但电离损耗较大,三种损耗共同作用造成绝缘表面严峻发热。

磁导体的发热,其发热损耗形式可表示为:磁滞损耗+涡流损耗。

对于强磁性材料的发热,如硅钢片,致热损耗主要以磁滞损耗为自主;对于弱磁性材料的发热,如铸铁,致热损耗主要以涡流损耗为自主。

生产中,大型变压器油箱内壁采纳磁屏蔽结构,就是为了削减变压器油箱的漏磁发热。

由于变压器油箱为整体铸铁金属结构,所以当变压器磁屏蔽破坏后,油箱的涡流损耗和磁滞损耗共同造成变压器油箱局部发热,但涡流损耗为主要致热因素。

通过上述对设备发热机理的探析与讨论,利用能量损耗的原理可对生产中设备发热缘由总结出以下几点推断原则:1对于金属连接部位的发热,如开关、刀闸和绕组类的接头部位,均可用电导损耗致热原理进行分析。

2对于绝缘材料老化类的发热,由于其绝缘性能、电气性能和物理性能均发生劣化,因此可以用极化损耗致热原理进行分析。

3对与钢构、硅钢片等磁性材料的发热,可以用磁导体复合损耗致热原理进行分析,如变压器铁心的发热。

4对于纯金属屏蔽外壳类发热,可以用涡流损耗致热原理进行分析,如变压器金属外壳的漏磁发热。

5对于由强电场引起的绝缘材料发热,可以用电离损耗致热原理进行分析,如多股导线散股后的发热现象,就是由于导线变细、电场畸变后造成导线四周电晕放电、引起电离损耗增加的原因。

6对于由多种损耗引起的绝缘复合致热,应结合发热详细状况进行分析:高电压下以电离损耗致热为主,低电压下以电导损耗致热为主;从大漠