工學(xué)發(fā)電廠電氣部分4課件

第四章載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力4—1、概述一、電氣運(yùn)行常見到的兩種工作狀態(tài)1.正常狀態(tài)2.短路狀態(tài)二、引起溫度回升的原因1.電阻損耗2.介質(zhì)損耗（絕緣材料）3.渦流和磁滯損耗第四章載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力4—1、概述一、電氣運(yùn)行常見1三、發(fā)熱、對(duì)電器產(chǎn)生不良的影響1.

機(jī)械強(qiáng)度下降（退火軟化）2.

接觸電阻增加（強(qiáng)烈氧化）3.絕緣性能降低（變脆和老化→失去彈性和絕緣性能下降）四、最高溫升（最高允許溫度）為保證導(dǎo)體可靠地工作，必須使其發(fā)熱溫度不超過一定數(shù)值，這個(gè)極限稱最高溫升正常：+700C考慮日照+800C鍍錫+85C短路：

硬鋁及鋁錳合金2000C硬銅3000C

三、發(fā)熱、對(duì)電器產(chǎn)生不良的影響1.

機(jī)械強(qiáng)度下降（退24—2導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱一、熱量傳遞過程的三種形式1.導(dǎo)熱2.對(duì)流3.輻射二、熱平衡方程（能量守恒理）Q產(chǎn)=Q耗對(duì)導(dǎo)電母線而言：QR+QS=Qr+Qc(W/m)QR=Iw2RacRac=KSρ[1+αt(tW–20)]/S(Ω/m)4—2導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱一、熱量傳遞過程的三種形式1.導(dǎo)熱31.QR：導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR

（W/m）1.QR：導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）4[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件5[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件62QS：太陽輻射（日照）的熱量對(duì)象：圓管導(dǎo)體、屋外QS=ESASD式中：ES：太陽輻射功率密度W/m2[kW/m2]AS：導(dǎo)體的吸收率，對(duì)鋁管取0.62QS：太陽輻射（日照）的熱量對(duì)象：圓管導(dǎo)體、屋外QS7

3Qc：對(duì)流換熱量Qc=αc（tw-t0）Fc

（W/m）根據(jù)對(duì)流條件不同，分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種情況⑴.自然對(duì)流換熱條件：屋內(nèi)自然通風(fēng)或屋外風(fēng)速小于0.2m/s對(duì)流換熱系數(shù)按大空間湍流（紊流）狀態(tài)來考慮：

αc=1.5（tw-t0）0.35[W/（m2

0C）]3Qc：對(duì)流換熱量Qc=αc（tw-t0）Fc8[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件9[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件10[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件11[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件12[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件134Qr：輻射換熱量Qr=5.3ε[（273+tw/100）4–（273+t0/100）4]Fr(W/m)式中：ε：導(dǎo)體材料的輻射系數(shù)；Fr：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度導(dǎo)體的輻射換熱面積（m2/m）依導(dǎo)體形狀和布置情況而定4Qr：輻射換熱量Qr=5.3ε[（273+tw/1014[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件15[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件16Qc=λFd（t1-t2）/δ（W）5.導(dǎo)熱式中：Fd：導(dǎo)熱面積λ：導(dǎo)熱系數(shù)δ：物體厚度T1、t2：高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度Qc=λFd（t1-t2）/δ（W）5.導(dǎo)熱式中：Fd：174—3.導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱一、導(dǎo)體的溫升過程1.熱平衡方程：

QR+QS=Qc+Qr+Qw4—3.導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱一、導(dǎo)體的溫升過程1.熱平衡方程：18[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件19[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件20[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件21說明：①上式可計(jì)算導(dǎo)體正常發(fā)熱溫度θs或?qū)w的截面積S=ρL/R②載流量與導(dǎo)體的電阻率、截面積、布置方式（散熱條件）有關(guān)③ρ↓則I↑，宜采用電阻率小的材料，exp:鋁、鋁合金等④導(dǎo)體的形狀，在同樣截面積的條件下，圓形導(dǎo)體表面積較小，而矩形、槽型的表面積則較大⑤導(dǎo)體布置宜采用散熱效果最佳的方式，而矩形截面豎放的散熱效果比平放要好說明：①上式可計(jì)算導(dǎo)體正常發(fā)熱溫度θs或?qū)w的截面積S=ρL22[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件23[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件244—4導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱一、短時(shí)發(fā)熱過程1.概念：短路開始至短路切除為止很短一段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體發(fā)熱的過程2.特點(diǎn)：①短時(shí)：時(shí)間很短②絕熱過程：所有發(fā)出的熱量都用來使導(dǎo)體溫度升高③變量過程：因溫度變化很快，電阻和電容也隨溫度變化4—4導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱一、短時(shí)發(fā)熱過程1.概念：短路開始至短路切253.熱平衡方程Qr=Qw（W/m）在時(shí)間dt內(nèi)：

I2KtRθdt=mCθdθ(J/m)3.熱平衡方程Qr=Qw（W/26[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件27[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件28欲求對(duì)應(yīng)的最高溫度θf，則只需求QK和Ai即可，求法如下：①根據(jù)θ=f(A)曲線，從某一最初溫度θi查出Ai②計(jì)算QK/S2，并與Ai相加，便得Af③再通過曲線θ=f(A)查得對(duì)應(yīng)的溫度θf，便是所求得最高溫度欲求對(duì)應(yīng)的最高溫度θf，則只需求QK和Ai即可，求法如下：①29三、熱效應(yīng)QK的計(jì)算方法1.等值時(shí)間法2.實(shí)用計(jì)算法1.等值時(shí)間法取短路電流的熱效應(yīng)∫0tkI2Ktdt等于穩(wěn)態(tài)電流在一段相應(yīng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，這樣一段時(shí)間有叫等值時(shí)間tkz

三、熱效應(yīng)QK的計(jì)算方法1.等值時(shí)間法2.實(shí)用計(jì)算法1.等值30[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件31[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件324—5大電流附近鋼構(gòu)的發(fā)熱一、鋼構(gòu)發(fā)熱的原因1.導(dǎo)體周圍出現(xiàn)強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，使附近鋼構(gòu)產(chǎn)生很大的磁滯和渦流損耗，鋼構(gòu)因而發(fā)熱。2.鋼構(gòu)是閉合回路，尚有環(huán)流存在。鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫度：①人可觸及的鋼構(gòu)為700C②人不可觸及的鋼構(gòu)為1000C③混凝土中的鋼構(gòu)為800C4—5大電流附近鋼構(gòu)的發(fā)熱一、鋼構(gòu)發(fā)熱的原因1.導(dǎo)體周圍出現(xiàn)33[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件34二、鋼構(gòu)發(fā)熱的有關(guān)問題1.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)中的損耗①磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻，正對(duì)導(dǎo)體下的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大Hmax，中間的磁場(chǎng)強(qiáng)度最小Hmin原因：鋼構(gòu)的去磁效應(yīng)，集膚效應(yīng)以及相鄰導(dǎo)體的影響。②H的制約因素：Hmax=hmaxIw/aHmin=hminIw/ah：磁場(chǎng)強(qiáng)度系數(shù)a、

導(dǎo)體與鋼構(gòu)的距離d；b、

相間距離a；c、鋼構(gòu)橫截面周長(zhǎng)u有關(guān)二、鋼構(gòu)發(fā)熱的有關(guān)問題1.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)中的損耗①磁場(chǎng)強(qiáng)度35[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件36[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件372.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)閉合回路中的損耗①環(huán)流為I=E/Z（A）E：為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)②環(huán)流產(chǎn)生的有功損耗為：P=I2RfRf：為鋼構(gòu)回路的電阻3.鋼構(gòu)的發(fā)熱①空氣中鋼構(gòu)的發(fā)熱已知鋼構(gòu)中的損耗為P，根據(jù)熱平衡公式可求得鋼構(gòu)表面的溫度，即：τ=P/α（0C）

式中α：換熱系數(shù)[W/（m2?0C）]

②混凝土中鋼構(gòu)的發(fā)熱a、傳導(dǎo)：損耗產(chǎn)生的熱量傳到混凝土的外表面b、輻射：再?gòu)耐獗砻嫔⒉汲鋈2-t0=PR0總：熱量=溫差/熱阻即：t1-t2=PR2.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)閉合回路中的損耗①環(huán)流為I=E/Z（A）38[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件39[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件404.減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施①加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，減小磁場(chǎng)強(qiáng)度②斷開閉合回路，消除環(huán)流③采用電磁屏蔽，套上短路環(huán)的去磁作用，降低磁場(chǎng)④采用分相母線，用鋁質(zhì)外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起到雙重屏蔽作用，殼內(nèi)、殼外磁場(chǎng)均大大降低4.減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施①加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，減小414—6.導(dǎo)體短路的電動(dòng)力一、概述1.電動(dòng)力：載流導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中，要受到磁場(chǎng)力的作用，這種力稱為電動(dòng)力目的：電動(dòng)力過大，機(jī)械強(qiáng)度不夠，則使導(dǎo)體變形或損壞，為了安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)電動(dòng)力的大小進(jìn)行分析和計(jì)算4—6.導(dǎo)體短路的電動(dòng)力一、概述1.電動(dòng)力：載流導(dǎo)體位于磁42二、計(jì)算電動(dòng)力的方法1.畢奧——沙瓦定律法F=IL*B而B=μ0i/2πa則：F=μ0i1i2L/2πa=2*10-7i1i2L/a（N})2.能量守恒定率法F=dW/dx而兩回路儲(chǔ)存的能量為：W=0.5i12L+0.5i22L+i1i2M又L=Li+Le=μ0L/4π+（μ0L/π）㏑（D/R）M=(ΜL/2π)[

㏑(2L/a)-1]由于自感與距離a無關(guān)，故：F=dW/da=-2*10-7i1i2L/a（N）負(fù)號(hào)：表示i1、i2同方向時(shí)，電動(dòng)力企圖使a減小二、計(jì)算電動(dòng)力的方法1.畢奧——沙瓦定律法F=IL*B433.實(shí)際中的電動(dòng)力當(dāng)考慮：截面積尺寸和形狀等因素時(shí)，乘以形狀系數(shù)KfF=2*10-7i1i2LKf/a形狀系數(shù)Kf的取值：①矩形導(dǎo)體其中Kf是（a-b）/（h+b）和b/h的函數(shù)a、當(dāng)b/h＜1時(shí)，Kf＜1b、當(dāng)（a-b）/（h+b）增大時(shí)，Kf→1②圓形導(dǎo)體：Kf=1③槽形導(dǎo)體3.實(shí)際中的電動(dòng)力當(dāng)考慮：截面積尺寸和形狀等因素時(shí)，乘以形狀44[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件45三、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力三、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力461.電動(dòng)力的計(jì)算⑴.作用在中間相（B相）的電動(dòng)力FB=FBA-FBC=2*10-7（iBiA-iBiC）L/a⑵.作用在外邊相（A相或C相）的電動(dòng)力FA=FAB-FAC=2*10-7（iAiB-0.5iAiC）L/a1.電動(dòng)力的計(jì)算⑴.作用在中間相（B相）的電動(dòng)力FB=FBA47[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件48可見FA由4個(gè)分量組成：①不衰減的固定分量②按時(shí)間常數(shù)Ta/2衰減的非周期分量③按時(shí)間常數(shù)Ta衰減的工頻分量④不衰減的二倍工頻分量而FB中沒有固定分量，僅有其它三個(gè)分量?？梢奆A由4個(gè)分量組成：①不衰減的固定分量②按時(shí)間常數(shù)Ta/492.電動(dòng)力的最大值Fmax⑴.FA的最大值出現(xiàn)在固定分量和非周期分量之和為最大的瞬間⑵.FB的最大值出現(xiàn)在非周期分量為最大的瞬間FA：cos(2φA+π/6)=-1→

φA=750或2250FB：cos(2φA+π/6)=±1→

φA=750、1650、2250或3450⑶.短路發(fā)生后最初半個(gè)周期，短路電流的幅值最大（一般

Ta=0.05s），即t=0.01s，沖擊電流

ish=1.82IM⑷.FAMAX=1.616*10-7iSH2L/aFBMAXX=1.73*10-7iSH2L/a而iSH（2）=（3/4）1/2iSH（3）故三相短路電流的電動(dòng)力最大。2.電動(dòng)力的最大值Fmax⑴.FA的最大值出現(xiàn)在固定分量和503.導(dǎo)體震動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力①.固有頻率：具有質(zhì)量和彈性的彈性系統(tǒng)，受到一次引力作用按一定頻率在其平衡位置上下震動(dòng)②強(qiáng)迫震動(dòng)：受到摩擦和阻尼作用，受到電動(dòng)力的持續(xù)作用而發(fā)生震動(dòng)③共振現(xiàn)象：電動(dòng)力中工頻和二倍工頻接近導(dǎo)體的固有頻率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象3.導(dǎo)體震動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力①.固有頻率：具有質(zhì)量和彈性的彈性系統(tǒng)51④導(dǎo)體在電動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為：④導(dǎo)體在電動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為：52⑥動(dòng)態(tài)應(yīng)力是采用修正靜態(tài)計(jì)算法來計(jì)算FMAXX=1.73*10-7iSH2Lβ/aβ：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)：β=動(dòng)態(tài)應(yīng)力/靜態(tài)應(yīng)力⑦.β的取值a、

固有頻率在中間范圍內(nèi)變化，β＞1b、固有頻率在較低時(shí)，β＜1c、固有頻率在較高時(shí)，β≈1d、對(duì)于屋外配電裝置中的鋁管導(dǎo)體，取β=0.58⑥動(dòng)態(tài)應(yīng)力是采用修正靜態(tài)計(jì)算法來計(jì)算FMAXX=1.73*153e、防共振、固有頻率的范圍單片導(dǎo)體及一組中的個(gè)片導(dǎo)體：35～135Hz多條導(dǎo)體及有引下線的單片導(dǎo)體：35～155Hz槽形和管形導(dǎo)體：30～160Hz如固有頻率在上述范圍外，可取β=1，如在其內(nèi)，應(yīng)乘上動(dòng)態(tài)因數(shù)e、防共振、固有頻率的范圍單片導(dǎo)體及一組中的個(gè)片導(dǎo)體：35～54[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件554—7大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力一、全連式封閉母線1.構(gòu)造：母線由鋁管作成，每相母線各裝在單獨(dú)的外殼內(nèi)，外殼兩端用短路板連接起來2.敞露式母線的弊端：容易受外界的影響，如表面積灰和發(fā)生相間短路等，降低可靠性4—7大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力一、全連式封閉母線1.構(gòu)造563.全連式分相封閉母線的優(yōu)點(diǎn)①運(yùn)行可靠性高②短路時(shí)母線間的電動(dòng)力大大降低③殼外磁場(chǎng)受外殼電流的屏蔽作用而減弱，可改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱④安裝和維護(hù)工作量小4.缺點(diǎn)①散熱條件差②外殼產(chǎn)生損耗③金屬消耗量增加3.全連式分相封閉母線的優(yōu)點(diǎn)①運(yùn)行可靠性高②短路時(shí)母線間的電57二、母線周圍的磁場(chǎng)1.殼外磁場(chǎng)：外殼環(huán)流可削弱殼外磁場(chǎng)2.殼內(nèi)磁場(chǎng)：外殼渦流可屏蔽剩余電流的交流分量產(chǎn)生的磁場(chǎng)短路時(shí)母線的電動(dòng)力：f=μ0h其中h對(duì)應(yīng)三相短路情況：hRA=（iB+0.5iC）/2πahRB=（iC-iA）/2πahRC=（-iB-0.5iA）/2πa二、母線周圍的磁場(chǎng)1.殼外磁場(chǎng)：外殼環(huán)流可削弱殼外磁場(chǎng)2.殼58三、封閉母線的發(fā)熱和散熱1.封閉母線的發(fā)熱⑴封閉母線導(dǎo)體的發(fā)熱損失：（圓管母線）QWR=IW2RW而RW=KSρ20[1+0.004（tW-20）]/[π（DW-δW）δW]式中：DW：圓管母線外徑（mm）δW：圓管母線壁厚（mm）ρ20：電阻系數(shù)，鋁=0.0295（Ω*mm2/m）RW：母線電阻，tW：母線運(yùn)行的溫度三、封閉母線的發(fā)熱和散熱1.封閉母線的發(fā)熱⑴封閉母線導(dǎo)體的發(fā)59⑵封閉母線外殼的發(fā)熱損失外殼由鋁板卷制成圓筒形，經(jīng)短路板連成一閉合回路，相當(dāng)1：1的空芯變，故外殼軸向環(huán)流IS≈IW，則：QSR=IS2RS=IW2RSRS=KSρ20[1+0.004（tS-20）]/[π（DS-δS）δS]

RS：外殼電阻tS：外殼運(yùn)行的溫度DS：外殼外徑δS：外殼壁厚⑵封閉母線外殼的發(fā)熱損失外殼由鋁板卷制成圓筒形，經(jīng)短路板連成602.封閉母線的散熱⑴母線的散熱：輻射和對(duì)流①母線向外殼輻射散熱QWr=5.7ε[（273+tw/100）4-（273+tS/100）4]FWFW=πDW式中：ε：母線表面的黑度；tw：母線溫度；tS：母線外殼溫度；DW：母線外徑②母線對(duì)外殼的自然對(duì)流散熱

（單層圓筒壁）式中：K：開槽影響系數(shù)，不開槽K=1，開槽時(shí)K=1.3~1.4λ：導(dǎo)熱系數(shù)

2.封閉母線的散熱⑴母線的散熱：輻射和對(duì)流①母線向外殼輻射散61⑵外殼的散熱①外殼對(duì)空氣的輻射散熱中間相：QSr=5.7ε[（273+tS/100）4-（273+t0/100）4]FS（1-φ）FS=πDS邊相：QSr=5.7ε[（273+tS/100）4-（273+t0/100）4]FS[

1-（φ/2）]②外殼的自然對(duì)流散熱（按水平圓柱在大空間內(nèi)的對(duì)流來計(jì)算）QSC=1.162πDSα1（tS-t0）φ：平均角系數(shù)FS：外殼單位長(zhǎng)度的表面積DS：外殼直徑⑵外殼的散熱①外殼對(duì)空氣的輻射散熱中間相：QSr=5.7ε62熱平衡：①外殼的總散熱曲線∑QS=QSr+QSc②母線的總散熱曲線∑QW85=QWr85+QWC85

（假定母線溫度tW=850C）實(shí)時(shí)溫度為tW：∑ΔQW=∑QW+∑QW85可根據(jù)∑ΔQW與tW的關(guān)系曲線：計(jì)算出∑ΔQW，便可查出母線的實(shí)際溫度③封閉母線導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)大于+900C，外殼最高允許溫度不應(yīng)大于+700C熱平衡：①外殼的總散熱曲線∑QS=QSr+QSc②母線63[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件64[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件65[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件66四、分相封閉母線的電動(dòng)力1.電動(dòng)力四、分相封閉母線的電動(dòng)力1.電動(dòng)力672.能承受的最大應(yīng)力3.母線導(dǎo)體的計(jì)算應(yīng)力σ，應(yīng)小于鋁材料容許應(yīng)力σaL（70*106pa），即σ≤σaL2.能承受的最大應(yīng)力3.母線導(dǎo)體的計(jì)算應(yīng)力σ，應(yīng)小于鋁材料容684—8.導(dǎo)體、電纜、絕緣子和套管的選擇一、裸導(dǎo)體的選擇選擇和校驗(yàn)條件：①導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式②導(dǎo)體截面③電暈④熱穩(wěn)定⑤動(dòng)穩(wěn)定⑥共振頻率㈠.導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式1.材料：銅、鋁和鋁合金適應(yīng)范圍：銅：用在持續(xù)工作電流大、且出線位置特別狹窄或污穢對(duì)鋁有嚴(yán)重腐蝕而對(duì)銅腐蝕較輕的場(chǎng)所特性：ρ低、強(qiáng)度大、抗腐蝕性強(qiáng)4—8.導(dǎo)體、電纜、絕緣子和套管的選擇一、裸導(dǎo)體的選擇選擇和692.硬導(dǎo)體截面的形狀：矩形、槽形和管形①矩形：適用范圍：35kV以下電流在4000A及以下的配電裝置中單條＜1250mm2（可并列使用）

②槽形：機(jī)械強(qiáng)度好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小優(yōu)點(diǎn)：散熱條件較好，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大適用范圍：適用4000~8000A配電裝置中（35kV~220kV）適用范圍：用于8000A以上110及以上的配電裝置中（圓管表面光滑，電暈放電電壓高）③管形：機(jī)械強(qiáng)度高，集膚效應(yīng)系數(shù)小，管內(nèi)可以通風(fēng)或通水2.硬導(dǎo)體截面的形狀：矩形、槽形和管形①矩形：適用范圍：3570④矩形導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)⑴.三相水平布置，導(dǎo)體豎放⑵.三相水平布置，導(dǎo)體平放⑶.三相垂直布置，導(dǎo)體豎放3.軟導(dǎo)線鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線后者多用于330kV以上配電裝置④矩形導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)⑴.三相水平布置71[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件72㈡.導(dǎo)體截面選擇選擇方法有兩種1.長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流：匯流母線2.經(jīng)濟(jì)電流密度：Tmax大，傳輸容量大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體⑴.按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇：Imax≤KIal式中：Imax：最大持續(xù)工作電流Ial：在額定環(huán)境溫度=時(shí)導(dǎo)體允許電流K：綜合修正系數(shù)，與海拔和溫度有關(guān)㈡.導(dǎo)體截面選擇選擇方法有兩種1.長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流：匯流母線73⑵.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)電流密度：對(duì)于不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度JS=Imax/J注意：當(dāng)無合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體，且滿足按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流計(jì)算式⑵.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)電流密度：對(duì)于不同種類的導(dǎo)體和不同74[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件75㈢.電暈電壓校驗(yàn)1.電暈放電的不利影響：2.校驗(yàn)判據(jù)：ucr＞umax3.當(dāng)所選軟導(dǎo)線型號(hào)和管形導(dǎo)體外徑大于、等于下列值時(shí)，可不校驗(yàn)電暈110kV：LGJ-70/Φ20220kV：LGJ-300/Φ30電暈損耗、無線電干擾、噪音和金屬腐蝕等㈢.電暈電壓校驗(yàn)1.電暈放電的不利影響：2.校驗(yàn)判據(jù)：ucr76㈣.熱穩(wěn)定校驗(yàn)（計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)Kf）Smin=[QKKS/（Af-Ai）]1/2=（QKKS）1/2/C判據(jù)：S選≥SminC：熱穩(wěn)定系數(shù)

C=（Af-Ai）1/2㈣.熱穩(wěn)定校驗(yàn)（計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)Kf）Smin=[QKKS/77㈤.硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)⑴.導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算1）單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算：（多跨距、勻載荷梁）最大彎矩M：M=fphl2/10（N*m）當(dāng)跨矩?cái)?shù)等于2時(shí)：M=fphl2/8最大相間計(jì)算應(yīng)力：σph=M/w=M=fphl2/10w（pa）校驗(yàn)條件：σph≤σal（導(dǎo)體材料允許應(yīng)力σal）式中：fph：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度導(dǎo)體上所受相間電動(dòng)力

（N/m）l：導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨矩

（m）w：導(dǎo)體對(duì)垂直于作用力方向軸的截面系數(shù)㈤.硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)⑴.導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算1）單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)78[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件79[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件80注意：常根據(jù)材料最大允許應(yīng)力來確定絕緣子間的最大允許跨矩：lmax=（10σalw/fph）1/2

（m）①.導(dǎo)體平放時(shí)，為避免自重而過分彎曲，選跨距≤1.5~2m②.考慮到絕緣子支座及引下線安裝方便，三相水平布置的匯流母線常取絕緣子跨距等于配電裝置間隔寬度注意：常根據(jù)材料最大允許應(yīng)力來確定絕緣子間的最大允許跨矩：l812）.多條矩形導(dǎo)體構(gòu)成母線的應(yīng)力計(jì)算1.最大機(jī)械應(yīng)力σmax：σmax=σph+σb

（相間應(yīng)力σph+同相條間應(yīng)力σb）2.條間作用力fb的計(jì)算：（與導(dǎo)體的形狀系數(shù)和電流分配有關(guān)）①當(dāng)同相由雙條導(dǎo)線組成：相間電流平均分配：（條件中心距為2b）fb=2K12（0.5ish）2*10-7/2b=2.5K12ish2*10-8/b（N/m）②當(dāng)同相由三條導(dǎo)線組成：中間條通過20%相電流，兩側(cè)各通過40%電流fb=fb1-2+fb1-3=8（K12+K13）ish2*10-9/b（N/m）2）.多條矩形導(dǎo)體構(gòu)成母線的應(yīng)力計(jì)算1.最大機(jī)械應(yīng)力σmax82注意：①為減少σb，條間通常射有襯墊（螺栓），為防止條間作用而互相抵觸襯墊允許的最大距離跨度：lcr=λb4(h/fb)1/2(vm)λ：系數(shù)：銅：雙條1774，三條為：1355②所選的襯墊應(yīng)滿足lcr＜lcr3.導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算①最大彎矩

Mb=fblb2/12w（N*m）②條間作用應(yīng)力：σb=Mb/W=fbl2/12W（pa）③判據(jù)：σmax≤σph+σb≤σal④最大允許襯墊跨距：lbmax=(12σalw/fb)1/2注意：①為減少σb，條間通常射有襯墊（螺栓），為防止條間襯墊83⑵

槽形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算：（同矩形）⑵槽形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算：（同矩形）84㈥導(dǎo)體共振校驗(yàn)1.一階自震頻率f1L：跨距

Nf：頻率系數(shù)E：彈性模量I：斷面二次矩2.當(dāng)已知導(dǎo)體材料、形狀、布置方式和應(yīng)避開自震頻率（一般f=1600Hz）時(shí)，可計(jì)算導(dǎo)體不發(fā)生共振的最大絕緣跨距l(xiāng)max，所取絕緣子跨距l(xiāng)≤lmax，即滿足不共振要求。㈥導(dǎo)體共振校驗(yàn)1.一階自震頻率f1L：跨距Nf：頻率系85二、電力電纜選擇選擇和校驗(yàn)條件：①電纜芯線材料和型號(hào)②額定電壓③截面選擇④允許壓降校驗(yàn)⑤熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜型號(hào)應(yīng)根據(jù)其用途、敷設(shè)方式和使用條件進(jìn)行選擇1.電纜芯線材料及型號(hào)選擇：（材料有銅芯和鋁芯）二、電力電纜選擇選擇和校驗(yàn)條件：①電纜芯線材料和型號(hào)②額定電86Exp：①?gòu)S用高壓電纜：用紙絕緣鉛包電纜②除110kV及以上采用單相充油電纜外，一般采用三相鋁芯電纜③動(dòng)力電纜通常采用三芯或四芯（三相四線）④高溫場(chǎng)所宜用耐熱電纜⑤重要直流回路或保安電源電纜宜選阻燃型電纜⑥直埋地下一般選用鋼帶鎧裝電纜⑦潮濕或腐蝕地區(qū)應(yīng)選用塑料護(hù)套電纜⑧敷設(shè)在高差大的地點(diǎn)，應(yīng)采用不滴流或塑料電纜Exp：①?gòu)S用高壓電纜：用紙絕緣鉛包電纜②除110kV及以上872.電壓選擇：UN≥UNS

（電網(wǎng)額定電壓）3.截面選擇：①一般按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇②當(dāng)電纜的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)＞5000h，且長(zhǎng)度＞20m，應(yīng)按經(jīng)密考慮，方法同導(dǎo)體4.允許電壓校驗(yàn)：Δu%=173ImaxL（rcosφ+xsinφ）/u≤5%2.電壓選擇：UN≥UNS（電網(wǎng)額定電壓）3.截面選擇：①885.熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜芯線一般為多股絞線，截面在400mm2以下時(shí)KS=1，則：最小截面為：Smin≤（QK/C）1/2電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)c式中η：計(jì)及電纜芯線充填物熱容量隨溫度變化以及絕緣散熱影響的校正系數(shù)θ：電纜芯單位體積的熱容量，鉆芯取0.59[J/（cm30C）]α：電纜芯在200C時(shí)的電阻溫度系數(shù)，鋁芯為0.00403（1/0C）K：200C時(shí)導(dǎo)體交流電阻與直流電阻之比5.熱穩(wěn)定校驗(yàn)電纜芯線一般為多股絞線，截面在400mm2以下89三支柱絕緣子和穿墻套管1.額定電壓UN≥UNS

2.額定電流Imax≤kIN3.種類和型式4.穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗(yàn)I2t≥Qk

5.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)三支柱絕緣子和穿墻套管1.額定電壓UN≥UNS90第四章載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力4—1、概述一、電氣運(yùn)行常見到的兩種工作狀態(tài)1.正常狀態(tài)2.短路狀態(tài)二、引起溫度回升的原因1.電阻損耗2.介質(zhì)損耗（絕緣材料）3.渦流和磁滯損耗第四章載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動(dòng)力4—1、概述一、電氣運(yùn)行常見91三、發(fā)熱、對(duì)電器產(chǎn)生不良的影響1.

機(jī)械強(qiáng)度下降（退火軟化）2.

接觸電阻增加（強(qiáng)烈氧化）3.絕緣性能降低（變脆和老化→失去彈性和絕緣性能下降）四、最高溫升（最高允許溫度）為保證導(dǎo)體可靠地工作，必須使其發(fā)熱溫度不超過一定數(shù)值，這個(gè)極限稱最高溫升正常：+700C考慮日照+800C鍍錫+85C短路：

硬鋁及鋁錳合金2000C硬銅3000C

三、發(fā)熱、對(duì)電器產(chǎn)生不良的影響1.

機(jī)械強(qiáng)度下降（退924—2導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱一、熱量傳遞過程的三種形式1.導(dǎo)熱2.對(duì)流3.輻射二、熱平衡方程（能量守恒理）Q產(chǎn)=Q耗對(duì)導(dǎo)電母線而言：QR+QS=Qr+Qc(W/m)QR=Iw2RacRac=KSρ[1+αt(tW–20)]/S(Ω/m)4—2導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱一、熱量傳遞過程的三種形式1.導(dǎo)熱931.QR：導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR

（W/m）1.QR：導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）94[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件95[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件962QS：太陽輻射（日照）的熱量對(duì)象：圓管導(dǎo)體、屋外QS=ESASD式中：ES：太陽輻射功率密度W/m2[kW/m2]AS：導(dǎo)體的吸收率，對(duì)鋁管取0.62QS：太陽輻射（日照）的熱量對(duì)象：圓管導(dǎo)體、屋外QS97

3Qc：對(duì)流換熱量Qc=αc（tw-t0）Fc

（W/m）根據(jù)對(duì)流條件不同，分為自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流兩種情況⑴.自然對(duì)流換熱條件：屋內(nèi)自然通風(fēng)或屋外風(fēng)速小于0.2m/s對(duì)流換熱系數(shù)按大空間湍流（紊流）狀態(tài)來考慮：

αc=1.5（tw-t0）0.35[W/（m2

0C）]3Qc：對(duì)流換熱量Qc=αc（tw-t0）Fc98[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件99[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件100[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件101[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件102[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件1034Qr：輻射換熱量Qr=5.3ε[（273+tw/100）4–（273+t0/100）4]Fr(W/m)式中：ε：導(dǎo)體材料的輻射系數(shù)；Fr：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度導(dǎo)體的輻射換熱面積（m2/m）依導(dǎo)體形狀和布置情況而定4Qr：輻射換熱量Qr=5.3ε[（273+tw/10104[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件105[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件106Qc=λFd（t1-t2）/δ（W）5.導(dǎo)熱式中：Fd：導(dǎo)熱面積λ：導(dǎo)熱系數(shù)δ：物體厚度T1、t2：高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度Qc=λFd（t1-t2）/δ（W）5.導(dǎo)熱式中：Fd：1074—3.導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱一、導(dǎo)體的溫升過程1.熱平衡方程：

QR+QS=Qc+Qr+Qw4—3.導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱一、導(dǎo)體的溫升過程1.熱平衡方程：108[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件109[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件110[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件111說明：①上式可計(jì)算導(dǎo)體正常發(fā)熱溫度θs或?qū)w的截面積S=ρL/R②載流量與導(dǎo)體的電阻率、截面積、布置方式（散熱條件）有關(guān)③ρ↓則I↑，宜采用電阻率小的材料，exp:鋁、鋁合金等④導(dǎo)體的形狀，在同樣截面積的條件下，圓形導(dǎo)體表面積較小，而矩形、槽型的表面積則較大⑤導(dǎo)體布置宜采用散熱效果最佳的方式，而矩形截面豎放的散熱效果比平放要好說明：①上式可計(jì)算導(dǎo)體正常發(fā)熱溫度θs或?qū)w的截面積S=ρL112[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件113[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件1144—4導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱一、短時(shí)發(fā)熱過程1.概念：短路開始至短路切除為止很短一段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體發(fā)熱的過程2.特點(diǎn)：①短時(shí)：時(shí)間很短②絕熱過程：所有發(fā)出的熱量都用來使導(dǎo)體溫度升高③變量過程：因溫度變化很快，電阻和電容也隨溫度變化4—4導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱一、短時(shí)發(fā)熱過程1.概念：短路開始至短路切1153.熱平衡方程Qr=Qw（W/m）在時(shí)間dt內(nèi)：

I2KtRθdt=mCθdθ(J/m)3.熱平衡方程Qr=Qw（W/116[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件117[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件118欲求對(duì)應(yīng)的最高溫度θf，則只需求QK和Ai即可，求法如下：①根據(jù)θ=f(A)曲線，從某一最初溫度θi查出Ai②計(jì)算QK/S2，并與Ai相加，便得Af③再通過曲線θ=f(A)查得對(duì)應(yīng)的溫度θf，便是所求得最高溫度欲求對(duì)應(yīng)的最高溫度θf，則只需求QK和Ai即可，求法如下：①119三、熱效應(yīng)QK的計(jì)算方法1.等值時(shí)間法2.實(shí)用計(jì)算法1.等值時(shí)間法取短路電流的熱效應(yīng)∫0tkI2Ktdt等于穩(wěn)態(tài)電流在一段相應(yīng)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)，這樣一段時(shí)間有叫等值時(shí)間tkz

三、熱效應(yīng)QK的計(jì)算方法1.等值時(shí)間法2.實(shí)用計(jì)算法1.等值120[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件121[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件1224—5大電流附近鋼構(gòu)的發(fā)熱一、鋼構(gòu)發(fā)熱的原因1.導(dǎo)體周圍出現(xiàn)強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，使附近鋼構(gòu)產(chǎn)生很大的磁滯和渦流損耗，鋼構(gòu)因而發(fā)熱。2.鋼構(gòu)是閉合回路，尚有環(huán)流存在。鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫度：①人可觸及的鋼構(gòu)為700C②人不可觸及的鋼構(gòu)為1000C③混凝土中的鋼構(gòu)為800C4—5大電流附近鋼構(gòu)的發(fā)熱一、鋼構(gòu)發(fā)熱的原因1.導(dǎo)體周圍出現(xiàn)123[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件124二、鋼構(gòu)發(fā)熱的有關(guān)問題1.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)中的損耗①磁場(chǎng)強(qiáng)度分布不均勻，正對(duì)導(dǎo)體下的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大Hmax，中間的磁場(chǎng)強(qiáng)度最小Hmin原因：鋼構(gòu)的去磁效應(yīng)，集膚效應(yīng)以及相鄰導(dǎo)體的影響。②H的制約因素：Hmax=hmaxIw/aHmin=hminIw/ah：磁場(chǎng)強(qiáng)度系數(shù)a、

導(dǎo)體與鋼構(gòu)的距離d；b、

相間距離a；c、鋼構(gòu)橫截面周長(zhǎng)u有關(guān)二、鋼構(gòu)發(fā)熱的有關(guān)問題1.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)中的損耗①磁場(chǎng)強(qiáng)度125[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件126[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件1272.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)閉合回路中的損耗①環(huán)流為I=E/Z（A）E：為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)②環(huán)流產(chǎn)生的有功損耗為：P=I2RfRf：為鋼構(gòu)回路的電阻3.鋼構(gòu)的發(fā)熱①空氣中鋼構(gòu)的發(fā)熱已知鋼構(gòu)中的損耗為P，根據(jù)熱平衡公式可求得鋼構(gòu)表面的溫度，即：τ=P/α（0C）

式中α：換熱系數(shù)[W/（m2?0C）]

②混凝土中鋼構(gòu)的發(fā)熱a、傳導(dǎo)：損耗產(chǎn)生的熱量傳到混凝土的外表面b、輻射：再?gòu)耐獗砻嫔⒉汲鋈2-t0=PR0總：熱量=溫差/熱阻即：t1-t2=PR2.三相導(dǎo)體附近鋼構(gòu)閉合回路中的損耗①環(huán)流為I=E/Z（A）128[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件129[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件1304.減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施①加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，減小磁場(chǎng)強(qiáng)度②斷開閉合回路，消除環(huán)流③采用電磁屏蔽，套上短路環(huán)的去磁作用，降低磁場(chǎng)④采用分相母線，用鋁質(zhì)外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起到雙重屏蔽作用，殼內(nèi)、殼外磁場(chǎng)均大大降低4.減少鋼構(gòu)損耗和發(fā)熱的措施①加大鋼構(gòu)和導(dǎo)體之間的距離，減小1314—6.導(dǎo)體短路的電動(dòng)力一、概述1.電動(dòng)力：載流導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中，要受到磁場(chǎng)力的作用，這種力稱為電動(dòng)力目的：電動(dòng)力過大，機(jī)械強(qiáng)度不夠，則使導(dǎo)體變形或損壞，為了安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)電動(dòng)力的大小進(jìn)行分析和計(jì)算4—6.導(dǎo)體短路的電動(dòng)力一、概述1.電動(dòng)力：載流導(dǎo)體位于磁132二、計(jì)算電動(dòng)力的方法1.畢奧——沙瓦定律法F=IL*B而B=μ0i/2πa則：F=μ0i1i2L/2πa=2*10-7i1i2L/a（N})2.能量守恒定率法F=dW/dx而兩回路儲(chǔ)存的能量為：W=0.5i12L+0.5i22L+i1i2M又L=Li+Le=μ0L/4π+（μ0L/π）㏑（D/R）M=(ΜL/2π)[

㏑(2L/a)-1]由于自感與距離a無關(guān)，故：F=dW/da=-2*10-7i1i2L/a（N）負(fù)號(hào)：表示i1、i2同方向時(shí)，電動(dòng)力企圖使a減小二、計(jì)算電動(dòng)力的方法1.畢奧——沙瓦定律法F=IL*B1333.實(shí)際中的電動(dòng)力當(dāng)考慮：截面積尺寸和形狀等因素時(shí)，乘以形狀系數(shù)KfF=2*10-7i1i2LKf/a形狀系數(shù)Kf的取值：①矩形導(dǎo)體其中Kf是（a-b）/（h+b）和b/h的函數(shù)a、當(dāng)b/h＜1時(shí)，Kf＜1b、當(dāng)（a-b）/（h+b）增大時(shí)，Kf→1②圓形導(dǎo)體：Kf=1③槽形導(dǎo)體3.實(shí)際中的電動(dòng)力當(dāng)考慮：截面積尺寸和形狀等因素時(shí)，乘以形狀134[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件135三、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力三、三相導(dǎo)體短路的電動(dòng)力1361.電動(dòng)力的計(jì)算⑴.作用在中間相（B相）的電動(dòng)力FB=FBA-FBC=2*10-7（iBiA-iBiC）L/a⑵.作用在外邊相（A相或C相）的電動(dòng)力FA=FAB-FAC=2*10-7（iAiB-0.5iAiC）L/a1.電動(dòng)力的計(jì)算⑴.作用在中間相（B相）的電動(dòng)力FB=FBA137[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件138可見FA由4個(gè)分量組成：①不衰減的固定分量②按時(shí)間常數(shù)Ta/2衰減的非周期分量③按時(shí)間常數(shù)Ta衰減的工頻分量④不衰減的二倍工頻分量而FB中沒有固定分量，僅有其它三個(gè)分量?？梢奆A由4個(gè)分量組成：①不衰減的固定分量②按時(shí)間常數(shù)Ta/1392.電動(dòng)力的最大值Fmax⑴.FA的最大值出現(xiàn)在固定分量和非周期分量之和為最大的瞬間⑵.FB的最大值出現(xiàn)在非周期分量為最大的瞬間FA：cos(2φA+π/6)=-1→

φA=750或2250FB：cos(2φA+π/6)=±1→

φA=750、1650、2250或3450⑶.短路發(fā)生后最初半個(gè)周期，短路電流的幅值最大（一般

Ta=0.05s），即t=0.01s，沖擊電流

ish=1.82IM⑷.FAMAX=1.616*10-7iSH2L/aFBMAXX=1.73*10-7iSH2L/a而iSH（2）=（3/4）1/2iSH（3）故三相短路電流的電動(dòng)力最大。2.電動(dòng)力的最大值Fmax⑴.FA的最大值出現(xiàn)在固定分量和1403.導(dǎo)體震動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力①.固有頻率：具有質(zhì)量和彈性的彈性系統(tǒng)，受到一次引力作用按一定頻率在其平衡位置上下震動(dòng)②強(qiáng)迫震動(dòng)：受到摩擦和阻尼作用，受到電動(dòng)力的持續(xù)作用而發(fā)生震動(dòng)③共振現(xiàn)象：電動(dòng)力中工頻和二倍工頻接近導(dǎo)體的固有頻率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象3.導(dǎo)體震動(dòng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力①.固有頻率：具有質(zhì)量和彈性的彈性系統(tǒng)141④導(dǎo)體在電動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為：④導(dǎo)體在電動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)微分方程為：142⑥動(dòng)態(tài)應(yīng)力是采用修正靜態(tài)計(jì)算法來計(jì)算FMAXX=1.73*10-7iSH2Lβ/aβ：動(dòng)態(tài)應(yīng)力系數(shù)：β=動(dòng)態(tài)應(yīng)力/靜態(tài)應(yīng)力⑦.β的取值a、

固有頻率在中間范圍內(nèi)變化，β＞1b、固有頻率在較低時(shí)，β＜1c、固有頻率在較高時(shí)，β≈1d、對(duì)于屋外配電裝置中的鋁管導(dǎo)體，取β=0.58⑥動(dòng)態(tài)應(yīng)力是采用修正靜態(tài)計(jì)算法來計(jì)算FMAXX=1.73*1143e、防共振、固有頻率的范圍單片導(dǎo)體及一組中的個(gè)片導(dǎo)體：35～135Hz多條導(dǎo)體及有引下線的單片導(dǎo)體：35～155Hz槽形和管形導(dǎo)體：30～160Hz如固有頻率在上述范圍外，可取β=1，如在其內(nèi)，應(yīng)乘上動(dòng)態(tài)因數(shù)e、防共振、固有頻率的范圍單片導(dǎo)體及一組中的個(gè)片導(dǎo)體：35～144[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件1454—7大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力一、全連式封閉母線1.構(gòu)造：母線由鋁管作成，每相母線各裝在單獨(dú)的外殼內(nèi)，外殼兩端用短路板連接起來2.敞露式母線的弊端：容易受外界的影響，如表面積灰和發(fā)生相間短路等，降低可靠性4—7大電流封閉母線的發(fā)熱和電動(dòng)力一、全連式封閉母線1.構(gòu)造1463.全連式分相封閉母線的優(yōu)點(diǎn)①運(yùn)行可靠性高②短路時(shí)母線間的電動(dòng)力大大降低③殼外磁場(chǎng)受外殼電流的屏蔽作用而減弱，可改善母線附近鋼構(gòu)的發(fā)熱④安裝和維護(hù)工作量小4.缺點(diǎn)①散熱條件差②外殼產(chǎn)生損耗③金屬消耗量增加3.全連式分相封閉母線的優(yōu)點(diǎn)①運(yùn)行可靠性高②短路時(shí)母線間的電147二、母線周圍的磁場(chǎng)1.殼外磁場(chǎng)：外殼環(huán)流可削弱殼外磁場(chǎng)2.殼內(nèi)磁場(chǎng)：外殼渦流可屏蔽剩余電流的交流分量產(chǎn)生的磁場(chǎng)短路時(shí)母線的電動(dòng)力：f=μ0h其中h對(duì)應(yīng)三相短路情況：hRA=（iB+0.5iC）/2πahRB=（iC-iA）/2πahRC=（-iB-0.5iA）/2πa二、母線周圍的磁場(chǎng)1.殼外磁場(chǎng)：外殼環(huán)流可削弱殼外磁場(chǎng)2.殼148三、封閉母線的發(fā)熱和散熱1.封閉母線的發(fā)熱⑴封閉母線導(dǎo)體的發(fā)熱損失：（圓管母線）QWR=IW2RW而RW=KSρ20[1+0.004（tW-20）]/[π（DW-δW）δW]式中：DW：圓管母線外徑（mm）δW：圓管母線壁厚（mm）ρ20：電阻系數(shù)，鋁=0.0295（Ω*mm2/m）RW：母線電阻，tW：母線運(yùn)行的溫度三、封閉母線的發(fā)熱和散熱1.封閉母線的發(fā)熱⑴封閉母線導(dǎo)體的發(fā)149⑵封閉母線外殼的發(fā)熱損失外殼由鋁板卷制成圓筒形，經(jīng)短路板連成一閉合回路，相當(dāng)1：1的空芯變，故外殼軸向環(huán)流IS≈IW，則：QSR=IS2RS=IW2RSRS=KSρ20[1+0.004（tS-20）]/[π（DS-δS）δS]

RS：外殼電阻tS：外殼運(yùn)行的溫度DS：外殼外徑δS：外殼壁厚⑵封閉母線外殼的發(fā)熱損失外殼由鋁板卷制成圓筒形，經(jīng)短路板連成1502.封閉母線的散熱⑴母線的散熱：輻射和對(duì)流①母線向外殼輻射散熱QWr=5.7ε[（273+tw/100）4-（273+tS/100）4]FWFW=πDW式中：ε：母線表面的黑度；tw：母線溫度；tS：母線外殼溫度；DW：母線外徑②母線對(duì)外殼的自然對(duì)流散熱

（單層圓筒壁）式中：K：開槽影響系數(shù)，不開槽K=1，開槽時(shí)K=1.3~1.4λ：導(dǎo)熱系數(shù)

2.封閉母線的散熱⑴母線的散熱：輻射和對(duì)流①母線向外殼輻射散151⑵外殼的散熱①外殼對(duì)空氣的輻射散熱中間相：QSr=5.7ε[（273+tS/100）4-（273+t0/100）4]FS（1-φ）FS=πDS邊相：QSr=5.7ε[（273+tS/100）4-（273+t0/100）4]FS[

1-（φ/2）]②外殼的自然對(duì)流散熱（按水平圓柱在大空間內(nèi)的對(duì)流來計(jì)算）QSC=1.162πDSα1（tS-t0）φ：平均角系數(shù)FS：外殼單位長(zhǎng)度的表面積DS：外殼直徑⑵外殼的散熱①外殼對(duì)空氣的輻射散熱中間相：QSr=5.7ε152熱平衡：①外殼的總散熱曲線∑QS=QSr+QSc②母線的總散熱曲線∑QW85=QWr85+QWC85

（假定母線溫度tW=850C）實(shí)時(shí)溫度為tW：∑ΔQW=∑QW+∑QW85可根據(jù)∑ΔQW與tW的關(guān)系曲線：計(jì)算出∑ΔQW，便可查出母線的實(shí)際溫度③封閉母線導(dǎo)體的最高溫度不應(yīng)大于+900C，外殼最高允許溫度不應(yīng)大于+700C熱平衡：①外殼的總散熱曲線∑QS=QSr+QSc②母線153[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件154[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件155[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件156四、分相封閉母線的電動(dòng)力1.電動(dòng)力四、分相封閉母線的電動(dòng)力1.電動(dòng)力1572.能承受的最大應(yīng)力3.母線導(dǎo)體的計(jì)算應(yīng)力σ，應(yīng)小于鋁材料容許應(yīng)力σaL（70*106pa），即σ≤σaL2.能承受的最大應(yīng)力3.母線導(dǎo)體的計(jì)算應(yīng)力σ，應(yīng)小于鋁材料容1584—8.導(dǎo)體、電纜、絕緣子和套管的選擇一、裸導(dǎo)體的選擇選擇和校驗(yàn)條件：①導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式②導(dǎo)體截面③電暈④熱穩(wěn)定⑤動(dòng)穩(wěn)定⑥共振頻率㈠.導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式1.材料：銅、鋁和鋁合金適應(yīng)范圍：銅：用在持續(xù)工作電流大、且出線位置特別狹窄或污穢對(duì)鋁有嚴(yán)重腐蝕而對(duì)銅腐蝕較輕的場(chǎng)所特性：ρ低、強(qiáng)度大、抗腐蝕性強(qiáng)4—8.導(dǎo)體、電纜、絕緣子和套管的選擇一、裸導(dǎo)體的選擇選擇和1592.硬導(dǎo)體截面的形狀：矩形、槽形和管形①矩形：適用范圍：35kV以下電流在4000A及以下的配電裝置中單條＜1250mm2（可并列使用）

②槽形：機(jī)械強(qiáng)度好，載流量大，集膚效應(yīng)系數(shù)小優(yōu)點(diǎn)：散熱條件較好，便于固定和連接，但集膚效應(yīng)較大適用范圍：適用4000~8000A配電裝置中（35kV~220kV）適用范圍：用于8000A以上110及以上的配電裝置中（圓管表面光滑，電暈放電電壓高）③管形：機(jī)械強(qiáng)度高，集膚效應(yīng)系數(shù)小，管內(nèi)可以通風(fēng)或通水2.硬導(dǎo)體截面的形狀：矩形、槽形和管形①矩形：適用范圍：35160④矩形導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)⑴.三相水平布置，導(dǎo)體豎放⑵.三相水平布置，導(dǎo)體平放⑶.三相垂直布置，導(dǎo)體豎放3.軟導(dǎo)線鋼芯鋁絞線、組合導(dǎo)線、分裂導(dǎo)線和擴(kuò)徑導(dǎo)線后者多用于330kV以上配電裝置④矩形導(dǎo)體的散熱和機(jī)械強(qiáng)度與導(dǎo)體布置方式有關(guān)⑴.三相水平布置161[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件162㈡.導(dǎo)體截面選擇選擇方法有兩種1.長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流：匯流母線2.經(jīng)濟(jì)電流密度：Tmax大，傳輸容量大，長(zhǎng)度在20m以上的導(dǎo)體⑴.按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇：Imax≤KIal式中：Imax：最大持續(xù)工作電流Ial：在額定環(huán)境溫度=時(shí)導(dǎo)體允許電流K：綜合修正系數(shù)，與海拔和溫度有關(guān)㈡.導(dǎo)體截面選擇選擇方法有兩種1.長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流：匯流母線163⑵.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)電流密度：對(duì)于不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度JS=Imax/J注意：當(dāng)無合適規(guī)格的導(dǎo)體時(shí)，為節(jié)約投資，允許選擇小于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)體，且滿足按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流計(jì)算式⑵.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)電流密度：對(duì)于不同種類的導(dǎo)體和不同164[工學(xué)]發(fā)電廠電氣部分4課件165㈢.電暈電壓校驗(yàn)1.電暈放電的不利影響：2.校驗(yàn)判據(jù)：ucr＞umax3.當(dāng)所選軟導(dǎo)線型號(hào)和管形導(dǎo)體外徑大于、等于下列值時(shí)，可不校驗(yàn)電暈110kV：LGJ-70/Φ20220kV：LGJ-300/Φ30電暈損耗、無線電干擾、噪音和金屬腐蝕等㈢.電暈電壓校驗(yàn)1.電暈放電的不利影響：2.校驗(yàn)判據(jù)：ucr166㈣.熱穩(wěn)定校驗(yàn)（計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)Kf）Smin=[QKKS/（Af-Ai）]1/2=（QKKS）1/2/C判據(jù)：S選≥SminC：熱穩(wěn)定系數(shù)

C=（Af-Ai）1/2㈣.熱穩(wěn)定校驗(yàn)（計(jì)及集膚效應(yīng)系數(shù)Kf）Smin=[QKKS/167㈤.硬導(dǎo)體的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)⑴.導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算1）單條矩形導(dǎo)體應(yīng)力計(jì)算：（多跨距、勻載荷梁）最大彎矩M：M=fphl2/10（N*m）當(dāng)跨矩?cái)?shù)等于2時(shí)：M=fphl2/8最大相間計(jì)算應(yīng)力：σph=M/w=M=fphl2/10w（pa）校驗(yàn)條件：σph≤σal（導(dǎo)體材料允許應(yīng)力σal）式中：