載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力

載流導(dǎo)體的發(fā)熱和電動力教學(xué)內(nèi)容一、載流導(dǎo)體的發(fā)熱二、載流導(dǎo)體的電動力導(dǎo)體和電器在運(yùn)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(dǎo)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(dǎo)體的溫度升高，以致使材料的物理性能和化學(xué)性能變壞。

一、發(fā)熱發(fā)熱對導(dǎo)體和電器產(chǎn)生的不良影響包括：(1)機(jī)械強(qiáng)度下降(2)接觸電阻增加(3)絕緣性能降低導(dǎo)體最高允許溫度為了保證導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體，可按不超過+80℃來考慮。當(dāng)導(dǎo)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(dǎo)體中通過負(fù)荷電流及短路電流時溫度的變化1、載流導(dǎo)體的長期發(fā)熱計算式中θ0---導(dǎo)體周圍介質(zhì)溫度；θe---導(dǎo)體的正常最高容許溫度；IF---導(dǎo)體中通過的長期最大負(fù)荷電流；I‘e---導(dǎo)體容許電流，為導(dǎo)體額定電流Ie

的修正值。

導(dǎo)體額定電流IN

的修正

當(dāng)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(yīng)將導(dǎo)體額定電流Ie乘以修正系數(shù)Kl。當(dāng)實(shí)際并列敷設(shè)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(dāng)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(dǎo)體容許電流也可按下式進(jìn)行修正

導(dǎo)體額定電流IN

的修正

2、載流導(dǎo)體的短時發(fā)熱

載流導(dǎo)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(dǎo)體發(fā)熱的過程。短時發(fā)熱計算的目的，就是要確定導(dǎo)體的最高溫度θd，以校驗(yàn)導(dǎo)體和電器的熱穩(wěn)定是否滿足要求。載流導(dǎo)體短時發(fā)熱的特點(diǎn)是：發(fā)熱時間很短，基本上是一個絕熱過程。即導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量，全都用于使導(dǎo)體溫度升高。又因載流導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)等于使導(dǎo)體溫度升高所需的熱量。短路電流熱效應(yīng)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(yīng)為

短路電流非周期分量熱效應(yīng)QfZ非周期分量等效時間T(s)短路點(diǎn)

T(s)

td≤0.1td>0.1

發(fā)電機(jī)出口及母線發(fā)電機(jī)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(dǎo)體短時最高溫度θd的計算

設(shè)：

Ad及AF

僅與導(dǎo)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(dāng)已知導(dǎo)體溫度θ時，可方便地求出Aθ值；反之，由Aθ值也可求出導(dǎo)體溫度θ。

由Aθ=f(θ)曲線求導(dǎo)體短時最高溫度θd步驟

熱平衡方程可改寫為當(dāng)已知導(dǎo)體材料和導(dǎo)體正常發(fā)熱溫度θF

時，可按Aθ=f(θ)曲線查出相應(yīng)的AF

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

銅、鋁、鋼三種材料的Aθ=f(θ)曲線

導(dǎo)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(dǎo)體的溫度已達(dá)長期運(yùn)行的規(guī)定溫度θe，而切斷短路時導(dǎo)體的溫度恰好達(dá)到短時允許最高溫度θde，這時對應(yīng)的導(dǎo)體截面即為滿足熱穩(wěn)定條件的最小允許截面Smin。只要導(dǎo)體的截面S≥Smin，導(dǎo)體即滿足熱穩(wěn)定要求。

根據(jù)θe及θde查出相應(yīng)的Ae

及

Ade然后利用公式求出Smin載流導(dǎo)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(yīng)。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(shè)備和載流導(dǎo)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(dǎo)體間最大的電動力:4.兩相短路時平行導(dǎo)體間的最大電動力

載流導(dǎo)體在相鄰載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場中所受的電磁力。

引起載流導(dǎo)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(dǎo)體之間的最大電動力6.短路電流電動力校驗(yàn)邊緣相U相與中間相V相導(dǎo)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(dǎo)體所承受的電動力最大。

電力系統(tǒng)中同一地點(diǎn)發(fā)生不同種類的短路時，導(dǎo)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(yàn)導(dǎo)體的最大電動力時，按三相短路的最嚴(yán)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(yīng)力的額外增大部分考慮進(jìn)來時，即有：βmax—