華北電力大學發(fā)電廠電氣部分內(nèi)部課件(考研期末考試必備)03-01-正常運行時導體載流量計算

1、3.1 正常運行時導體載流量計算正常運行時導體載流量計算 一、概述一、概述 載流導體的電阻損耗 絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗 金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗1. 電氣設備通過電流時產(chǎn)生的損耗電氣設備通過電流時產(chǎn)生的損耗熱量電氣設備的溫度升高 一、概述一、概述 絕緣性能降低：n溫度升高 = 有機絕緣材料老化加快 機械強度下降：n溫度升高 = 材料退火軟化 接觸電阻增加：n溫度升高 = 接觸部分的彈性元件因退火而壓力降低，同時接觸表面氧化，接觸電阻增加，引起溫度繼續(xù)升高，產(chǎn)生惡性循環(huán)2. 發(fā)熱對電氣設備的影響發(fā)熱對電氣設備的影響一、概述一、概述 長期發(fā)熱：n導體在正常工作狀態(tài)下由工作電流產(chǎn)生的發(fā)熱。 短時發(fā)

2、熱：n導體在短路工作狀態(tài)下由短路電流產(chǎn)生的發(fā)熱。3. 兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大，發(fā)熱量多2o）時間短，熱量不易散出短時發(fā)熱的特點：在短路時，導體還受到很大的電動力作用，如果超過允許值，將使導體變形或損壞。導體的溫度迅速升高一、概述一、概述n正常時：n+70；n計及日照+80；n表面鍍錫+85。n短路時：n硬鋁及鋁錳合金+200；n硬銅+300。4. 最高允許溫度最高允許溫度二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱n導體的發(fā)熱：n導體電阻損耗的熱量n導體吸收太陽輻射的熱量n導體的散熱：n導體對流散熱n導體輻射散熱n導體導熱散熱二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散

3、熱1. 導體電阻損耗的熱量導體電阻損耗的熱量QRac2WRRIQftac)20(1 KSRW（W/m） （/m） 導體的集膚效應系數(shù)Kf與電流的頻率、導體的形狀和尺寸有關(guān)。二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱2. 導體吸收太陽輻射的熱量導體吸收太陽輻射的熱量QtDAEQttt（W/m） 太陽輻射功率密度導體的吸收率 導體的直徑 二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱3. 導體對流散熱量導體對流散熱量Qln由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。l0Wll)(FQFl 單位長度導體散熱面積，與導體尺寸、布置方式等因素有關(guān)。導體片（條）間距離越近，對流條件就越差，故有效面積應相應

4、減小。bh10001hA 10002bA bhbb21211l435 . 22mm10mm8mm6AAAAAFb，當)(443mm10mm82121lAAAAFb，當bhbbbb)(221lAAFDFlD二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱n由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。3. 導體對流散熱量導體對流散熱量Qll0Wll)(FQW 導體溫度；0 周圍空氣溫度。二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱n由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。(1) 自然對流散熱：自然對流散熱：35. 00Wl)(5 . 13. 導體對流散熱量導體對流散熱量Qll0Wll)(F

5、Qal 對流散熱系數(shù)。根據(jù)對流條件的不同，有不同的計算公式。(2) 強迫對流散熱：強迫對流散熱：DNul強迫對流風向修正系數(shù)：nBA)(sin強迫對流散熱量：DBADNQnu)(sin)(0Wl二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱4. 導體輻射散熱量導體輻射散熱量Qfn熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。f404Wf10027310027373. 5FQFf 單位長度導體的輻射散熱面積，依導體形狀和布置情況而定。二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱5. 導體導熱散熱量導體導熱散熱量Qdn固體中由于晶格振動和自由電子運動，使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)；而在氣體中，氣體

6、分子不停地運動，高溫區(qū)域的分子比低溫區(qū)域的分子具有較高的速度，分子從高溫區(qū)運動到低溫區(qū)，便將熱量帶至低溫區(qū)。這種傳遞能量的過程，稱為導熱。21dd FQ導熱系數(shù)導熱面積物體厚度高溫區(qū)溫度低溫區(qū)溫度n什么叫導體的載流量？n導體長期允許通過電流。n為什么要計算導體載流量？n因為導體通過電流時，導體發(fā)熱，溫度升高。通過電流越大，發(fā)熱量越多，溫度升得越高，可能超過允許值。三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n導體的發(fā)熱：n導體的散熱：n熱平衡方程：n在dt時間內(nèi)，1. 導體的溫升過程導體的溫升過程RIQ2RdflQQQflRQQQw0ww2dd)(dmctF

7、tRIflQQ F)(0wWcQ用于導體升溫三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n導體通過正常工作電流時，其溫度變化范圍溫度變化范圍不大不大，因此，R、c、a可視為常數(shù)可視為常數(shù)。 1. 導體的溫升過程導體的溫升過程w0ww2dd)(dmctFtRIw0ww2dd)(mctFRIw0ww2d)(dFRImct)(d)(10ww20ww2wFRIFRIFmc三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n對上式進行積分，當時間由0t時，溫度從開始溫度k上升至相應溫度， 1. 導體的溫升過程導體的溫升過程)(d)(1d0ww20ww2wFRIFRIFmctk)(d)(1d0ww20ww2w0FRIF

8、RIFmctt)()(ln0kw20w2wFRIFRIFmct三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n設開始溫升為k =k 0，對應于時間 t 的溫升為 = 0，代入上式，1. 導體的溫升過程導體的溫升過程)()(ln0kw20w2wFRIFRIFmctkw2w2wlnFRIFRItmcFtmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFeFRIFRIwkw2w2三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算1. 導體的溫升過程導體的溫升過程tmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFtmcFeFeRIFwwkw2w1tmcFtmcFeeFRIwwkw21三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n當時間t時，導體的溫升趨于穩(wěn)定值w1. 導體的溫升過程導體的溫升過程tmcFtmcFeeFRIwwkw21FRIw2wn令 導體的熱時間常數(shù)FmcTwrrrkw1TtTtee導體升溫過程表達式三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n導體升溫過程表達式1. 導體的溫升過程導體的溫升過程rrkw1TtTteen導體溫升變化曲線tr1wTterkTtewk三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算n導體長期通過電流 I 時，穩(wěn)定溫升為2. 導體的載流量導體的載流量FRIw2wFRIww2flQQ n則導體的載流量為RFI)(0wwRQQ