导体的发热与电动力

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电气工程学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,4,章导体的发热与电动力,发电厂电气部分,4.1,概述,4.2,导体的发热与散热,4.3,导体的长期发热,4.4,导体的短时发热,4.5,大电流导体附近钢构的发热,4.6,导体短路的电动力,4.7,大电流封闭母线的发热和电动力,目录,掌握导体的长期发热和短期发热,掌握导体短路时电动力的计算,掌握动、热稳定工程实用计算条件,了解封闭母线的作用和特点,教学要求,一、导体和电器运行中的两种工作状态：,正常运行状态,长期发热状态,；,短路状态,短时发热状态,。,二、发热的危害,机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能降低,三、最高允许温度,为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不超过一定的数值。这个限值就叫做,最高允许温度,。,导体正常最高允许温度：,+70,o,C;,计及太阳辐射：,+80,o,C,；镀锡：,+85,o,C,短时最高允许温度：,硬铝及铝锰合金取,200,o,C,；硬铜取,300,o,C,。,4.1,概述,一、发热,电阻损耗、金属构件的磁滞损耗、涡流损耗和介质损耗、太阳辐射都会引起发热，主要起作用的是电阻损耗和太阳辐射。,二、散热,就其物理本质而言，可分为对流、辐射、热传导三种形式，其中辐射出去的热量一般很小，可以忽略不计。,4.2,导体的发热与散热,一、导体的温升过程,在升温过程中，导体产生的热功率,(,Q,R,),，一部分用于导体本身温度升高所需的热量,(,Q,W,),，一部分散失到周围介质中,(,Q,C,+Q,r,),。由此可得热功率平衡方程式,求解可得升温过程的表达式：,升温过程按指数曲线变化，,34,周期时趋于稳定温升。,4.3,导体的长期发热,二、导体的载流量,稳定温升,载流量（当为长期发热允许温度）,提高导体载流量的方法：,两个角度归纳,1,）采用电阻率小的材料；（这样电阻就小了）,2,）导体形状：相同截面积，矩形、槽形的表面积 比圆形大；（增大散热面积）,3,）布置方式：矩形导体竖放比横放散热好。（增强散热效果）,4,）导体表面涂层。（加强散热的方法）,一、短时发热过程,短时发热的特点：发热时间很短，基本上是绝热过程，即导体产生的热量，全部用于使导体温度升高，电阻和比热容会随温度而变，不能作为常数对待。,在时间,dt,内，由上式可得：,4.4,导体的短时发热,推导后可得：,导体材料及开始温度确定后，可以算出,A,k,，用复化辛普森算法算出短路产生的热效应,Q,k,，然后根据材料,A,值与温度 的关系曲线，查出导体短时发热最高温度。,二、热效应,Q,k,Q,k,=Q,p,+Q,np,1),周期分量的热效应,2),非周期分量的热效应,T,-,非周期分量等效时间,（,s,）,如果短路电流切除时间,t,k,1s,，非周期分量的影响忽略不计。,不同短路点处的等效时间常数,T,一、计算短路电动力的原因,电力系统短路时，导体中通过很大的短路电流，导体会遭受巨大的电动力作用。如果导体的机械强度不够，就会发生变形或损坏。,二、三相导体短路的电动力,1,、电动力的最大值,),F,A,的最大值出现在；,短路发生后的最初半个周期,t=0.01s,；,冲击电流。,最大值为,4.6,导体短路的电动力,2),F,B,的最大值出现在 ；,短路发生后的最初半个周期,t=0.01s,；,冲击电流。,最大值为,3),两相短路和三相短路最大点动力的比较,由于,，,故,因此，最大电动力出现在三相短路，中间相，短路发生后最初半个周期，临界初相角,2,、导体振动的动态应力,共振现象：,导体及其支架组成一弹性系统。当受到一次外力作用时，就按照一定频率在其平衡位置上下运动，形成固有振动，其振动频率称为固有频率。电动力中有工频和量倍工频两个分量。如果导体结构的固有频率接近这两个频率之一时，就会出现共振现象，甚至能使导体及其构架损坏。,凡连接发电机、主变压器以及配电装置中的导体均属于重要回路，这些回路需要考虑共振的影响。,导体发生共振时，导体内部会产生动态应力。对于动态应力的考虑，一般采用修正静态计算法，即在最大电动力,F,max,上乘以动态应力系数 （为动态应力与静态应力之比值），以求得实际动态过程中动态应力的最大值。,动态应力系数与固有频率有关。,固有频率在中间范围时，动态应力较大。,固有频率较低时，；固有频率较高时，,。,对屋外配电装置的铝管导体，取,对重要导体，如果固有频率在下述范围以外，取,。,单条导体及一组中的各条导体,35135Hz,多条导体及有引下线的多条导体,35155Hz,槽型和管型导体,30160Hz,一、全连式分相封闭母线的结构和特点,母线由铝管制成，每相母线各封装在单独的外壳内，外壳两端用短路板连接起来。,二、特点,优点：,1,）运行可靠性高，能防止相间短路；外壳多点接地 ，可保障人体接触时的安全；,2,）短路时母线相间的电动力大大降低，对减小短路电动力有明显的效果；,4.7,大电流封闭母线的发热和电动力,3,）壳外磁场亦受外壳电流的屏蔽作用而减弱，可改善母线附近钢构的发热；,4,）安装和维护工作量均小。,缺点,：,1,）母线散热条件差；,2,）外壳上产生损耗；,3,）金属消耗量增加。,