東北農(nóng)大變電工程設計課件第5章 電氣設備發(fā)熱和電動力計算-2電氣設備發(fā)熱和電動力計算

1、電氣設備發(fā)熱和電動力計算 長期發(fā)熱和短路時發(fā)熱 電氣設備的發(fā)熱類型 長期發(fā)熱-長期流過正常負荷電流時產(chǎn)生的溫度上升，可用導體長期發(fā)熱允許溫度來確定導體正常工作時的長期允許通過的電流（即導體最大允許載流量），從而研究提高導體長期允許通過電流，或降低導體溫度的方法。 特點:導體通過的是工作電流，數(shù)值小，持續(xù)時間長，導體溫升緩慢，熱量的產(chǎn)生與散失將維持動態(tài)平衡，達到穩(wěn)定溫升后，溫度不再改變。電氣設備的發(fā)熱類型 長期發(fā)熱和短路時發(fā)熱 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。 載流導體的發(fā)熱 電氣設備的發(fā)熱類型 導體最高允許溫度 盡管決定電氣

2、設備工作性能的是它們的溫度，但考核它們的質量時卻是以溫升作為指標。溫升是指電氣設備運行溫度與周圍介質溫度0之差。 載流導體的發(fā)熱 電氣設備的發(fā)熱類型 把較周圍（計算）環(huán)境溫度的溫度升高值稱為長期發(fā)熱的允許溫升，我國所采用的計算環(huán)境溫度為：電力變壓器和電器（周圍環(huán)境溫度）40；發(fā)電機（利用空氣冷卻時進人的空氣溫度）3540C；裝在空氣中的導線、母線和電力電纜25；埋入地下的力電纜15。 載流導體的發(fā)熱 電氣設備的發(fā)熱類型 較短路前的溫度升高值稱為短時發(fā)熱的允許溫升，通常取導體短路前的溫度等于它長期工作時的最高允許溫度。 導體最高允許溫度 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 載流導體的發(fā)熱 電氣設備發(fā)

3、熱類型和長期發(fā)熱計算 載流導體的發(fā)熱 1. 發(fā)熱 導體的發(fā)熱主要來自導體電阻損耗的熱量和太陽日照的熱量。 （1）導體電阻損耗的熱量QR； （2）太陽日照產(chǎn)生的熱量。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的發(fā)熱和散熱 2. 散熱散熱的過程實質是熱量的傳遞過程，其形式一般由三種:（1）導熱。使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的發(fā)熱和散熱 （2）對流。在氣體中，各部分氣體發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程。（3）輻射。熱量從高溫以熱射線方式傳至低溫物體的傳播過程。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的發(fā)熱和散熱 導體在未通過電流時，其溫度和周圍介質溫度相同。當通過電流時，由

4、于發(fā)熱，使溫度升高，并因此與周圍介質產(chǎn)生溫差，熱量將逐漸散失到周圍介質中去。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的溫升過程 在正常工作情況下，導體通過的電流是持續(xù)穩(wěn)定的，因此經(jīng)過一段時間后，電流所產(chǎn)生的全部熱量將隨時完全散失到周圍介質中去，即達到發(fā)熱與散熱的平衡，使導體的溫度維持在某一穩(wěn)定值。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的溫升過程 當工作狀況改變時，熱平衡被破壞，導體的溫度發(fā)生變化；再過一段時間，又建立新的熱平衡，導體在新的穩(wěn)定溫度下工作。所以，導體溫升過程也是一個能量守恒的過程。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的溫升過程 （1）溫升過程是按指數(shù)曲線變化，開始階段上升很快，隨

5、著時間的延長，其上升速度逐漸減小。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 從均勻導體持續(xù)發(fā)熱時溫升與時間的關系式看出： （2）對于某一導體，當通過的電流不同，發(fā)熱量不同，穩(wěn)定溫升也就不同。電流大時，穩(wěn)定溫升高；電流小時，穩(wěn)定溫升低。 （3）大約經(jīng)過（34）T的時間，導體的溫升即可認為已趨近穩(wěn)定溫升W。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 從均勻導體持續(xù)發(fā)熱時溫升與時間的關系式看出： 導體長期通過電流時,穩(wěn)定溫升為 。由此可知：導體的穩(wěn)定溫升，與電流的平方和導體材料的電阻成正比，而與總換熱系數(shù)和換熱面積成反比。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 從均勻導體持續(xù)發(fā)熱時溫升與時間的關系式看出： 導體允許的長期工作電流為： 式中， 稱為導體載流量的修正系數(shù)。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的載流量 例l：某發(fā)電廠主母線的截面為50 x5mm2，材料為鋁。0為25，為30。試求該母線豎放時長期工作允許電流。 電氣設備發(fā)熱類型和長期發(fā)熱計算 導體的載流量 解：從母線載流量表中查出截面為