第3章發(fā)電廠電氣部分

1、第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 本章介紹常用計算的基本原理和方法，包括本章介紹常用計算的基本原理和方法，包括載流導體的發(fā)熱和電動力理論，載流導體的發(fā)熱和電動力理論，由于長期發(fā)由于長期發(fā)熱和短路時發(fā)熱各有其特點熱和短路時發(fā)熱各有其特點，將分別介紹導，將分別介紹導體載流量和短路時發(fā)熱溫度的。對于電動力，體載流量和短路時發(fā)熱溫度的。對于電動力，按發(fā)電廠中常用的三相導體的受力情況進行按發(fā)電廠中常用的三相導體的受力情況進行分析，得出其最大值，并分析導體振動的動分析，得出其最大值，并分析導體振動的動態(tài)應力。了解大電流封閉母線的特殊問題。態(tài)應力。了解大電流封閉母線的特殊問題。

2、 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 第一節(jié)第一節(jié) 導體載流量和運行溫度計算導體載流量和運行溫度計算 一、概述一、概述 電氣設(shè)備有電流通過時將產(chǎn)生損耗，例如，電氣設(shè)備有電流通過時將產(chǎn)生損耗，例如，載流導體的電阻損耗，載流導體周圍金屬構(gòu)載流導體的電阻損耗，載流導體周圍金屬構(gòu)件處于交變磁場中所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗，件處于交變磁場中所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗，絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗等，這些損耗都將絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗等，這些損耗都將轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(shè)備的溫度升高。長期發(fā)轉(zhuǎn)變成熱量使電氣設(shè)備的溫度升高。長期發(fā)熱，由正常工作電流產(chǎn)生的；短時發(fā)熱，由熱，由正常工作電流產(chǎn)生的；短時

3、發(fā)熱，由故障時的短路電流產(chǎn)生的。故障時的短路電流產(chǎn)生的。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響：發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響： (1)使絕緣材料的絕緣性能降低。使絕緣材料的絕緣性能降低。 (2)使金屬材料的機械強度下降。使金屬材料的機械強度下降。 (3)使導體接觸部分的接觸電阻增加。使導體接觸部分的接觸電阻增加。 為了保證導體可靠地工作，須使其發(fā)熱溫為了保證導體可靠地工作，須使其發(fā)熱溫度不得超過一定限值。這個限值叫作最高允度不得超過一定限值。這個限值叫作最高允許溫度。許溫度。 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 導體的正常最高允

4、許溫度，一般不超過導體的正常最高允許溫度，一般不超過+70；在計及太陽輻射的影響時，鋼芯鋁絞；在計及太陽輻射的影響時，鋼芯鋁絞線及管形導體，按不超過線及管形導體，按不超過+80 考慮；當導考慮；當導體接觸面處有鍍體接觸面處有鍍(搪搪)錫的可靠覆蓋層時，允許錫的可靠覆蓋層時，允許提高到提高到+85 ，當有銀的覆蓋層時，可提高，當有銀的覆蓋層時，可提高到到95 。 導體通過短路電流時，短時最高允許溫度導體通過短路電流時，短時最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對硬鋁及鋁錳合可高于正常最高允許溫度，對硬鋁及鋁錳合金取金取200 ，硬銅取，硬銅取300 。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算

5、的基本理論和方法 二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱 導體的發(fā)熱來自導體電阻損耗的熱量。熱導體的發(fā)熱來自導體電阻損耗的熱量。熱量的耗散有對流、輻射和導熱三種形式。量的耗散有對流、輻射和導熱三種形式。 在穩(wěn)定狀態(tài)時，導體電阻損耗的熱量及吸在穩(wěn)定狀態(tài)時，導體電阻損耗的熱量及吸收太陽熱量之和應等于導體輻射散熱和空氣收太陽熱量之和應等于導體輻射散熱和空氣對流散熱之和。對流散熱之和。 1.導體電阻損耗的熱量導體電阻損耗的熱量QR 導體的交流電阻導體的交流電阻Rac fltRQQQQ acWRRIQ2 fWtacKSR)20(1 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 電阻率

6、及電阻溫度系數(shù)電阻率及電阻溫度系數(shù)材料名稱材料名稱電阻率電阻率電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)純鋁純鋁 鋁錳合金鋁錳合金 鋁鎂合金鋁鎂合金軟棒銅軟棒銅 硬棒銅硬棒銅 鋼鋼0.0270.029 0.037900.045800.017480.017900.15000.004100.004200.004200.004330.004330.00625第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 導體的集膚效應系數(shù)與電流的頻率、導體形狀和尺寸有關(guān)。導體的集膚效應系數(shù)與電流的頻率、導體形狀和尺寸有關(guān)。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 2.導體吸收太陽輻射的熱量導體吸

7、收太陽輻射的熱量Qt 安裝在屋外的導體應考慮日照的影響。安裝在屋外的導體應考慮日照的影響。 Et太陽輻射功率密度，我國取太陽輻射功率密度，我國取1000W/m2； At導體的吸收率，鋁管取導體的吸收率，鋁管取0.6； D導體的直徑，導體的直徑，m。 DAEQttt 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 3.導體對流散熱量導體對流散熱量Ql 氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。程，稱為對流。 由于對流條件不同，分為自然對流和強迫由于對流條件不同，分為自然對流和強迫對流兩種情況對流兩種情況 (1)自然對流散熱。屋內(nèi)自然通風

8、或屋外風自然對流散熱。屋內(nèi)自然通風或屋外風速小于速小于0.2m/slWllFQ)(0 35. 00)(5 . 1 Wl第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 單位長度導體的散熱面積與導體尺寸、布置單位長度導體的散熱面積與導體尺寸、布置方式等有關(guān)。方式等有關(guān)。 單條導體對流散熱面積為單條導體對流散熱面積為 )(221AAFl 1000100021bAhA 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 二條導體對流散熱面積為二條導體對流散熱面積為 三條導體對流散熱面積為三條導體對流散熱面積為 mmmmmmb1086 21211435 . 22AAAAAFl

9、 mmmmb108 21214443AAAAFl第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (2)強迫對流散熱。強迫對流散熱。 強迫對流散熱系數(shù)強迫對流散熱系數(shù) 空氣的導熱系數(shù)，當氣溫為空氣的導熱系數(shù)，當氣溫為20 時，時， 空氣的運動黏度系數(shù)，當空氣溫度為空氣的運動黏度系數(shù)，當空氣溫度為20 時，時， DNul 65. 013. 0 VDNu21052. 2 6107 .15 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法如風向與導體不垂直，二者之間有一夾角如風向與導體不垂直，二者之間有一夾角，則修正系數(shù)則修正系數(shù) 強迫對流散熱量強迫對流散熱量nBA)(s

10、in 08. 1,68. 0,42. 0240 nBA時時，當當 9 . 0,58. 0,42. 09024 nBA時時，當當 nWnWlBAVDDBADNuQ)(sin)(13. 0)(sin)(065. 00 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 4.導體輻射散熱量導體輻射散熱量Qf 熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為體的傳播過程，稱為幅射。幅射。fWfFQ 4041002731002737 . 5 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法導體材料的輻射系數(shù)導體材料的輻射系數(shù) 材材 料料

11、輻射系數(shù)輻射系數(shù)材材 料料輻射系數(shù)輻射系數(shù) 表面磨光的鋁表面磨光的鋁 表面不光滑的鋁表面不光滑的鋁 精密磨光的電解精密磨光的電解銅銅有光澤的黑漆有光澤的黑漆無光澤的黑漆無光澤的黑漆 0.0390.0570.0550.0180.0230.08750.960.98白白 漆漆各種不同顏色的各種不同顏色的油質(zhì)涂料油質(zhì)涂料有光澤的黑色蟲漆有光澤的黑色蟲漆無光澤的黑色蟲漆無光澤的黑色蟲漆 0.800.950.920.960.8210.91第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 5.導熱散熱量導熱散熱量Qd 固體中由于晶格振動和自由電子運動，使熱量由固體中由于晶格振動和自由電子運動，

12、使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)高溫區(qū)傳至低溫區(qū)，稱為導熱。，稱為導熱。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 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 在導體升溫過程中，導體產(chǎn)生的熱量在導體升溫過程中，導體產(chǎn)生的熱量QR，一部分用于本身溫度升高所需的熱量一部分用于本身溫度升高所需的熱量Qc，一，一部分散失到周圍介質(zhì)中部分散失到周圍介質(zhì)中(Ql+Qf)。 熱量平衡方程為熱量平衡方程為 flCRQQQQ FQQWWfl)(0 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 在時間在時間dt內(nèi)，可得內(nèi)，可得dtFmcdRdtIWW)

13、(02 )()(10202 WWWWWFRIdFRIFmcdt KWWWWWtFRIdFRIFmcdt)()(102020)()(ln0202 WWWWFRIFRIFmct第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 設(shè)開始溫升為設(shè)開始溫升為 對應于時間對應于時間t的溫升為的溫升為 經(jīng)過很長時間后，導體的溫升趨于穩(wěn)定值。經(jīng)過很長時間后，導體的溫升趨于穩(wěn)定值。 0 KKtmcFKtmcFWWWeeFRI )1(20 FRIWW 2 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法令令Tr稱為導體的熱時間常數(shù)。稱為導體的熱時間常數(shù)。則有則有說明升溫的過程按指數(shù)曲線變

14、化，說明升溫的過程按指數(shù)曲線變化，大約經(jīng)過大約經(jīng)過(34) Tr ，趨近穩(wěn)定溫升。，趨近穩(wěn)定溫升。FmcTWr rrTtKTtWee )1(第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 2.導體的載流量導體的載流量 導體長期通過電流時，穩(wěn)定溫升為導體長期通過電流時，穩(wěn)定溫升為 導體的穩(wěn)定溫升與電流的平方、導體材料的導體的穩(wěn)定溫升與電流的平方、導體材料的電阻成正比，而與總散熱系數(shù)和散熱面積成電阻成正比，而與總散熱系數(shù)和散熱面積成反比。反比。flWWQQFRI 2FRIWW 2 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 則導體的載流量為則導體的載流量為 為了

15、提高導體的載流量，宜采用電阻率小為了提高導體的載流量，宜采用電阻率小的材料，如鋁、鋁合金等。導體的形狀，在的材料，如鋁、鋁合金等。導體的形狀，在同樣截面積的條件下，圓形導體的表面積較同樣截面積的條件下，圓形導體的表面積較小，而矩形、槽形的表面積則較大。導體布小，而矩形、槽形的表面積則較大。導體布置應采取散熱效果最佳的方式，而矩形截面置應采取散熱效果最佳的方式，而矩形截面導體豎放的散熱效果比平放的要好。導體豎放的散熱效果比平放的要好。RQQRFIflWW )(0 按自然冷卻條件，如裸導體按周圍環(huán)境溫度按自然冷卻條件，如裸導體按周圍環(huán)境溫度為為+25，允許最高溫度為，允許最高溫度為+70；對于電氣

16、；對于電氣設(shè)備，如環(huán)境溫度為設(shè)備，如環(huán)境溫度為+40，允許最高溫度為，允許最高溫度為+75。 當周圍環(huán)境溫度與標準的條件不同時，導當周圍環(huán)境溫度與標準的條件不同時，導體的載流量應加以修正體的載流量應加以修正，其溫度修正系數(shù)，其溫度修正系數(shù)可可查有關(guān)手冊，也可由下式求出查有關(guān)手冊，也可由下式求出：NalalK 0第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 當流經(jīng)導體的負荷電流小于其允許載流量時，當流經(jīng)導體的負荷電流小于其允許載流量時，負荷電流使導體達到的穩(wěn)定溫度可負荷電流使導體達到的穩(wěn)定溫度可由下式計由下式計算：算：200)( alalwII 第三章第三章 常用計算的基本理論

17、和方法常用計算的基本理論和方法第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 例例3-1 屋內(nèi)配電裝置中裝有屋內(nèi)配電裝置中裝有100mm 8mm的矩形導體。導體正常運行溫度為的矩形導體。導體正常運行溫度為70 ，周圍空氣溫度為周圍空氣溫度為25 ，試計算該導體的載流，試計算該導體的載流量。量。 解解 (1)求交流電阻求交流電阻R。 先求出先求出1000m長導體的直流電阻長導體的直流電阻 0422. 08100)2070(0041. 01028. 01000)20(1100020 SRWdc 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 則每米長導體的交流電阻為

18、則每米長導體的交流電阻為 1.05k,08. 0,42.34f 查曲線查曲線hbRfdcm)/(100443. 0100422. 005. 133 R第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (2)求對流散熱量求對流散熱量Ql )/(216. 0)10008(2)1000100(2)(2221mmAAFl )/(685. 5)2570( 5 . 1)( 5 . 1235. 035. 00CmWWl )/(26.55216. 0)2570(685. 5)(0mWFQlWll 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (3)求輻射散熱量求輻射散熱量Qf

19、(4)導體的載流量導體的載流量)(1679 ARQQIfl )/(216. 0)10008(2)1000100(2)(2221mmAAFf )/(65.691002731002737 . 5404mWFQfWf 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 四、大電流導體附近鋼構(gòu)的發(fā)熱四、大電流導體附近鋼構(gòu)的發(fā)熱 隨著發(fā)電機組容量的加大，導體電流也相隨著發(fā)電機組容量的加大，導體電流也相應增大，導體周圍出現(xiàn)強大的交變電磁場，應增大，導體周圍出現(xiàn)強大的交變電磁場，使其附近鋼構(gòu)中產(chǎn)生很大的磁滯和渦流損耗，使其附近鋼構(gòu)中產(chǎn)生很大的磁滯和渦流損耗，鋼構(gòu)因此而發(fā)熱。鋼構(gòu)溫度升高后，可能使

20、鋼構(gòu)因此而發(fā)熱。鋼構(gòu)溫度升高后，可能使材料產(chǎn)生熱應力而引起變形，或使接觸連接材料產(chǎn)生熱應力而引起變形，或使接觸連接損壞?；炷林械匿摻钍軣崤蛎洠赡苁够鞊p壞。混凝土中的鋼筋受熱膨脹，可能使混凝土發(fā)生裂縫。規(guī)定鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫凝土發(fā)生裂縫。規(guī)定鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫度：度：人可觸及的鋼構(gòu)為人可觸及的鋼構(gòu)為 70 ；人不可觸人不可觸及的鋼構(gòu)為及的鋼構(gòu)為 100 ；混凝土中的鋼筋為混凝土中的鋼筋為 80 。 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 減少減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱措施鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱措施 (1)加大鋼構(gòu)和導體之間的距離，使磁場強度加大鋼構(gòu)和導體之間的距離，使磁場強度減弱

21、。減弱。 (2)斷開鋼構(gòu)回路，并加上絕緣墊，消除環(huán)流。斷開鋼構(gòu)回路，并加上絕緣墊，消除環(huán)流。 (3)采用電磁屏蔽。在磁場強度最大的部位套采用電磁屏蔽。在磁場強度最大的部位套上短路環(huán)，利用短路環(huán)中感應電流的去磁作用上短路環(huán)，利用短路環(huán)中感應電流的去磁作用以降低導體的磁場；或在導體與鋼構(gòu)之間安置以降低導體的磁場；或在導體與鋼構(gòu)之間安置屏蔽柵，柵中的電流亦可使磁場削弱。屏蔽柵，柵中的電流亦可使磁場削弱。 (4)采用分相封閉母線。每相母線分別用鋁質(zhì)采用分相封閉母線。每相母線分別用鋁質(zhì)外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽作用。作用。 解決辦法：解決辦法： 目前

22、，我國目前，我國20100萬萬kW機組出口母機組出口母線，廣泛采用全連式分相封閉母線，稱線，廣泛采用全連式分相封閉母線，稱為大電流封閉母線。母線由鋁管制成，為大電流封閉母線。母線由鋁管制成，每相母線各封裝在單獨的外殼內(nèi)，外殼每相母線各封裝在單獨的外殼內(nèi)，外殼兩端用短路板連接起來。兩端用短路板連接起來。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法1-發(fā)電機，發(fā)電機，2-發(fā)電機出線箱，發(fā)電機出線箱，3-發(fā)電機出線套管處的強制風冷裝置，發(fā)電機出線套管處的強制風冷裝置，4-分相封閉母線主回路，分相封閉母線主回路，5-分相封閉母線上的強制風冷裝置；分相封閉母線上的強制風冷裝置；6-電壓

23、電壓互感器柜分支回路；互感器柜分支回路；7-電壓互感器柜：電壓互感器柜：8-與斷路器、負荷開關(guān)或隔離與斷路器、負荷開關(guān)或隔離開關(guān)相連的伸縮裝置，開關(guān)相連的伸縮裝置， 9-穿墻段，穿墻段，10-外殼伸縮接頭，外殼伸縮接頭，11-支持絕緣支持絕緣子觀察子觀察(檢修檢修)窗：窗：12-封閉母線支撐裝置；封閉母線支撐裝置； 13-廠用變壓器分支回路廠用變壓器分支回路14-廠用變壓器，廠用變壓器，15-防火墻，防火墻，16-主變壓器連接裝置，主變壓器連接裝置，17-主變壓器主變壓器1234567891011121314151617第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 分相封閉母

24、線優(yōu)點：分相封閉母線優(yōu)點： 運行可靠性高。母線置于殼中，能防止相運行可靠性高。母線置于殼中，能防止相間短路，且外殼多點接地，可保障人身安全；間短路，且外殼多點接地，可保障人身安全； 短路時母線相間的電動力大大降低。由于短路時母線相間的電動力大大降低。由于外殼渦流和環(huán)流的屏蔽作用，使殼內(nèi)磁場減弱，外殼渦流和環(huán)流的屏蔽作用，使殼內(nèi)磁場減弱，對減小短路電動力有明顯的效果；對減小短路電動力有明顯的效果； 殼外磁場因外殼電流的屏蔽作用而減弱，殼外磁場因外殼電流的屏蔽作用而減弱，可較好改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱；可較好改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱； 安裝和維護工作量均小。安裝和維護工作量均小。 第三章第三章 常用計

25、算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 分相封閉母線缺點：分相封閉母線缺點： 母線的自然散熱條件變差；母線的自然散熱條件變差； 外殼會產(chǎn)生電能損耗；外殼會產(chǎn)生電能損耗； 有色金屬消耗較多，投資較大。有色金屬消耗較多，投資較大。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 第二節(jié)第二節(jié) 載流導體短路時發(fā)熱計算載流導體短路時發(fā)熱計算 導體短路時發(fā)熱，指短路開始至短路被切導體短路時發(fā)熱，指短路開始至短路被切除為止很短時間內(nèi)導體發(fā)熱的過程。計算的除為止很短時間內(nèi)導體發(fā)熱的過程。計算的目的是確定導體的最高溫度。目的是確定

26、導體的最高溫度。 一、導體短路時發(fā)熱過程一、導體短路時發(fā)熱過程 導體短路時發(fā)熱有下列特點：導體短路時發(fā)熱有下列特點： (1)發(fā)熱時間短，產(chǎn)生的熱量來不及向周圍發(fā)熱時間短，產(chǎn)生的熱量來不及向周圍介質(zhì)散布，可認為在短路電流持續(xù)時間內(nèi)所介質(zhì)散布，可認為在短路電流持續(xù)時間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來升高導體自身的溫度，產(chǎn)生的全部熱量都用來升高導體自身的溫度，即認為是一個絕熱過程；即認為是一個絕熱過程； 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (2)短路時導體溫度變化范圍很大，它的電短路時導體溫度變化范圍很大，它的電阻和比熱容不能再視為常數(shù)，而應為溫度的阻和比熱容不能再視為常數(shù)，而應

27、為溫度的函數(shù)。函數(shù)。)/(2mJdmCdtRIkt SlR)1(0 Slmm )1(0 CC dSlCdtSlImkt)1()1(002 dCdtISmkt 1110022第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法WhWWmhhmmAACCdChW )1ln()1ln(1120020000。稱稱為為短短路路電電流流的的熱熱效效應應令令：dtItkkt 02kQWhkAAQS 21 dCdtIShWmtkkt 11100022第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 用曲線計算最高溫度的方法用曲線計算最高溫度的方法 (1)由已知的導體初始溫度由已知的導體

28、初始溫度w(取正常運行取正常運行時最高允許溫度時最高允許溫度)，從相應的曲線上查出，從相應的曲線上查出Aw； (2)由由Aw和和Qk值求出值求出Ah； (3)由由Ah再從曲線上查出再從曲線上查出h值。值。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 二、短路電流熱效應二、短路電流熱效應Qk的計算的計算 因短路電流的變化規(guī)律復雜，難于用簡單因短路電流的變化規(guī)律復雜，難于用簡單的解析式來表示，故工程上常采用近似計算的解析式來表示，故工程上常采用近似計算法來計算短路電流熱效應。法來計算短路電流熱效應。 1.等值時間法等值時間法：50MW以下機組以下機組 2.實用計算法：實用計算法：

29、 (1)求周期分量的熱效應。求周期分量的熱效應。 dtItkkt 02kQ)10(12Q222202pkkkttktptIIItdtI 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (2)求非周期分量的熱效應。求非周期分量的熱效應。 222np)1(QITIeTakTta 非周期分量等效時間非周期分量等效時間T 短路點短路點T(s)tk0.1stk0.1s 發(fā)電機出口發(fā)電機出口0.150.20發(fā)電機升高電壓母線及發(fā)電機升高電壓母線及出線發(fā)電機電壓電抗器出線發(fā)電機電壓電抗器后后0.080.10變電站各電壓母線及出變電站各電壓母線及出線線0.05如果短路電流如果短路電流切除時間切

30、除時間tk1s，導體的發(fā)熱主導體的發(fā)熱主要由周期分量要由周期分量決定，則非周決定，則非周期分量的影響期分量的影響可略去不計。可略去不計。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法例例3-4 鋁導體鋁導體LMY-1008，工作電壓，工作電壓10.5kV，電流，電流1500A，正常負荷時溫度，正常負荷時溫度w= 46 ，保護動作時間，保護動作時間1s，斷路器開斷時間，斷路器開斷時間0.2s，短路電流短路電流I0=28kA，I0.6=22kA，I1.2=20kA。計。計算短路電流的熱效應和導體的最高溫度。算短路電流的熱效應和導體的最高溫度。 解解 (1)計算短路電流的熱效應：計算

31、短路電流的熱效應： )(4 .602)10(12Q22222pSKAIIItkkttk s2 . 12 . 01tk 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (2)計算最高溫度。計算最高溫度。w= 46 得得Aw=0.351016J/(m4) 由由Ah再從曲線上查出再從曲線上查出h=60 ，不超過，不超過200 滿足要求滿足要求 。)(2 .759Q2kSKAQQnpp )(8 .156282 . 0Q222npSKAIT /1047. 01035. 02 .759)108100(1141616262mJAQSAWkh 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基

32、本理論和方法 第三節(jié)第三節(jié) 載流導體短路時電動力載流導體短路時電動力計計算算 載流導體載流導體在磁場中，受到磁場力的作用，在磁場中，受到磁場力的作用，這種力稱為電動力。電力系統(tǒng)短路時，導這種力稱為電動力。電力系統(tǒng)短路時，導體中通過短路電流，導體受到巨大的電動體中通過短路電流，導體受到巨大的電動力作用。如果機械強度不夠，將使導體變力作用。如果機械強度不夠，將使導體變形或損壞。形或損壞。 一、計算電動力的方法一、計算電動力的方法 1.畢奧沙瓦定律法畢奧沙瓦定律法 導體單元長度導體單元長度dl上所受的電動力上所受的電動力dF dliBdF sin dliBFL 0sin 第三章第三章 常用計算的基本

33、理論和方法常用計算的基本理論和方法 2.兩條平行導體間的電動力的計算兩條平行導體間的電動力的計算 配電裝置中，導體都是平行布置的，所配電裝置中，導體都是平行布置的，所以在分析三相導體受力情況之前，先分析以在分析三相導體受力情況之前，先分析兩根細長平行導體間的電動力。兩根細長平行導體間的電動力。第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 為了確定兩條載流導體間的電動力，可以認為一為了確定兩條載流導體間的電動力，可以認為一條導體處在另一條導體的磁場里。設(shè)載流導體條導體處在另一條導體的磁場里。設(shè)載流導體1中中的電流的電流i1在導體在導體2處所產(chǎn)生的磁感應強度為處所產(chǎn)生的磁感應強度

34、為aiaiHB1710101022 載流導體載流導體2在在dl上所受的電動力為上所受的電動力為 載流導體載流導體1上也受到同樣大小的電動力。當上也受到同樣大小的電動力。當i1與與i2反方向時，兩條導體間產(chǎn)生排斥力；同方向時，則反方向時，兩條導體間產(chǎn)生排斥力；同方向時，則產(chǎn)生吸引力。產(chǎn)生吸引力。)(1021022170217NLaiidlaiiFL dlaiidlBidF sin102sin21712 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 以上所述的電動力，尚未考慮導體截面尺以上所述的電動力，尚未考慮導體截面尺寸和形狀的影響。導體截面的形狀有矩形、寸和形狀的影響。導體截

35、面的形狀有矩形、圓形、槽形等。將它們看成由若干無限細長圓形、槽形等。將它們看成由若干無限細長導體組成，再按上面同樣的推導過程求得其導體組成，再按上面同樣的推導過程求得其合力，便是實際的電動力。當考慮截面的因合力，便是實際的電動力。當考慮截面的因素時，常乘以形狀系數(shù)素時，常乘以形狀系數(shù)K。 )(102217NiiaLKF 圓形導體形狀系數(shù)為圓形導體形狀系數(shù)為1；槽形導體形狀系數(shù)可查相應表格；槽形導體形狀系數(shù)可查相應表格；第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 二、三相導體短路時的電動力二、三相導體短路時的電動力 1.電動力的計算電動力的計算 利用單相系統(tǒng)的計算方法推廣到三

36、相系統(tǒng)，利用單相系統(tǒng)的計算方法推廣到三相系統(tǒng)，便可求得三相導體短路時的電動力。便可求得三相導體短路時的電動力。 如不計短路電流周期分量的衰減，三相短如不計短路電流周期分量的衰減，三相短路電流為路電流為 )32sin()32sin()32sin()32sin(sin)sin()3()3()3( ATtAmCATtAmBATtAmAaaaetIietIietIi第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (1)作用在中間相作用在中間相(B相相)的電動力。的電動力。)(102)3()3()3()3(7CBABBCBABiiiiaLFFF 第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 (2)作用在外邊相作用在外邊相(A相或相或C相相)的電動力。的電動力。)5 . 0(102)3()3()3()3(7CABAACABAiiiiaLFFF 342sin3342sin23102227ATtATtmBteeIaLFaa 3422sin23At aTtAmAeIaLF22