載流導體的發(fā)熱和電動力

載流導體的發(fā)熱和電動力教學內(nèi)容一、載流導體的發(fā)熱二、載流導體的電動力導體和電器在運行中常遇到兩種工作狀態(tài)：(1)正常工作狀態(tài)(2)短路工作狀態(tài)導體正常工作時將產(chǎn)生各種損耗，包括：電阻損耗；介質(zhì)損耗；渦流和磁滯損耗。這些損耗變成熱能使導體的溫度升高，以致使材料的物理性能和化學性能變壞。

一、發(fā)熱發(fā)熱對導體和電器產(chǎn)生的不良影響包括：(1)機械強度下降(2)接觸電阻增加(3)絕緣性能降低導體最高允許溫度為了保證導體可靠地工作，必須使其發(fā)熱溫度不得超過一定數(shù)值，這個限值叫做最高允許溫度。導體的正常最高允許溫度一般不超過+70℃。在計及太陽輻射(日照)的影響時，鋼芯鋁絞線及管形導體，可按不超過+80℃來考慮。當導體接觸面處有鍍(搪)錫的可靠覆蓋層時，可提高到+85℃。短時最高允許溫度

對硬鋁及鋁錳合金可取220℃，硬銅可取320℃。

導體中通過負荷電流及短路電流時溫度的變化1、載流導體的長期發(fā)熱計算式中θ0---導體周圍介質(zhì)溫度；θe---導體的正常最高容許溫度；IF---導體中通過的長期最大負荷電流；I‘e---導體容許電流，為導體額定電流Ie

的修正值。

導體額定電流IN

的修正

當周圍介質(zhì)的溫度θ0

不等于規(guī)定的周圍介質(zhì)極限溫度θ0e時，應將導體額定電流Ie乘以修正系數(shù)Kl。當實際并列敷設的電纜根數(shù)不是l時，Ie還要乘以修正系數(shù)K2。如果還有其它因素要考慮時，還要乘以其它的修正系數(shù)。修正系數(shù)kl

及k2見表6.1.1及表6.1.2。

當周圍介質(zhì)溫度θ0不等于規(guī)定的周圍介質(zhì)極限溫度θ0e時，裸導體容許電流也可按下式進行修正

導體額定電流IN

的修正

2、載流導體的短時發(fā)熱

載流導體的短時發(fā)熱，是指短路開始至短路切除為止很短一段時間內(nèi)導體發(fā)熱的過程。短時發(fā)熱計算的目的，就是要確定導體的最高溫度θd，以校驗導體和電器的熱穩(wěn)定是否滿足要求。載流導體短時發(fā)熱的特點是：發(fā)熱時間很短，基本上是一個絕熱過程。即導體產(chǎn)生的熱量，全都用于使導體溫度升高。又因載流導體短路前后溫度變化很大，電阻和比熱容也隨溫度而變，故也不能作為常數(shù)對待。

短時發(fā)熱過程

在導體短時發(fā)熱過程中熱量平衡的關(guān)系是，電阻損耗產(chǎn)生的熱量應等于使導體溫度升高所需的熱量。短路電流熱效應Qd的計算采用近似的數(shù)值積分法，即可求出短路電流周期分量熱效應為

短路電流非周期分量熱效應QfZ非周期分量等效時間T(s)短路點

T(s)

td≤0.1td>0.1

發(fā)電機出口及母線發(fā)電機電壓電抗器后

0.150.2

發(fā)電廠升高電壓母線及出線

0.08

0.1

變電所各級電壓母線及出線

0.05

導體短時最高溫度θd的計算

設：

Ad及AF

僅與導體材料的參數(shù)及溫度有關(guān)?？刹榘淬~、鋁、鋼三種材料的平均參數(shù)作成了Aθ=f(θ)曲線。當已知導體溫度θ時，可方便地求出Aθ值；反之，由Aθ值也可求出導體溫度θ。

由Aθ=f(θ)曲線求導體短時最高溫度θd步驟

熱平衡方程可改寫為當已知導體材料和導體正常發(fā)熱溫度θF

時，可按Aθ=f(θ)曲線查出相應的AF

值。然后加上短路電流的熱效應，即可求出Ad值，最后再由Aθ=f(θ)曲線查出Ad對應的導體短時最高溫度θd。

銅、鋁、鋼三種材料的Aθ=f(θ)曲線

導體最小允許截面Smin的計算

最小允許截面Smin的定義：假定短路前導體的溫度已達長期運行的規(guī)定溫度θe，而切斷短路時導體的溫度恰好達到短時允許最高溫度θde，這時對應的導體截面即為滿足熱穩(wěn)定條件的最小允許截面Smin。只要導體的截面S≥Smin，導體即滿足熱穩(wěn)定要求。

根據(jù)θe及θde查出相應的Ae

及

Ade然后利用公式求出Smin載流導體處在磁場中將受到電磁作用力。在配電裝置中，許多地方都存在著電磁作用力。短路電流產(chǎn)生的電磁力稱為電動力效應。短路電流數(shù)值很大，產(chǎn)生的電動力也非常大，足以使電氣設備和載流導體產(chǎn)生變形或破壞。

二、電動力1.電動力:2.電動力的危害:3.兩平行導體間最大的電動力:4.兩相短路時平行導體間的最大電動力

載流導體在相鄰載流導體產(chǎn)生的磁場中所受的電磁力。

引起載流導體變形、絕緣子損壞，甚至于會造成新的短路故障。電動力的方向：同吸；反斥。5.三相短路時平行導體之間的最大電動力6.短路電流電動力校驗邊緣相U相與中間相V相導體所承受的最大電動力、分別為：

發(fā)生三相短路后，母線為三相水平布置時中間相導體所承受的電動力最大。

電力系統(tǒng)中同一地點發(fā)生不同種類的短路時，導體所承受三相短路時的最大電動力比兩相短路時的最大電動力大15％。因此，在校驗導體的最大電動力時，按三相短路的最嚴重情況考慮。7.母線共振時三相短路電動力的計算把母線材料在共振時所受應力的額外增大部分考慮進來時，即有：βmax—