第三章常用计算理论和方法.pptVIP

发电厂电气部分 第三章 常用计算的基本理论 第一节 导体载流量和运行温度计算 一、概述 长期发热：由正常工作电流产生的发热； 短时发热：由故障时的短路电流产生的发热。 发热对电气设备的影响： 长期发热温度过高将使金属发生慢性退火，降低金属的弹性，从而使其机械强度下降； 使绝缘材料的弹性变差，绝缘性能降低； 使导体接触部分的接触电阻增加。 最高允许温度:为了保证导体可靠地工作,须使其温度不得超过一定限值,这个限值即为最高允许温度。 导体正常最高允许温度一般取+70℃；在计及太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线及管形导体可取+80℃；当导体接触面有镀锡的可靠覆盖面时，取+85℃；当有银的覆盖面时，可取+95℃； 导体短时最高允许温度，对硬铝及硬锰合金可取+200 ℃，硬铜可取+300 ℃。 二、导体的发热和散热 电阻损耗，金属构件的磁滞涡流损耗，介质损耗太阳辐射等等都可引起导体的发热，但真正对导体的温升起作用的是电阻损耗和太阳辐射。 在稳定状态下，导体电阻损耗的热量及吸收太阳热量之和等于导体辐射散热、空气对流散热和空气导热散热之和。 1. 导体电阻损耗的热量 2. 导体吸收太阳辐射的热量 对于不同形状的导体吸收太阳辐射的能量的公式也不一样，一般与太阳辐射功率密度、导体的吸收率和导体的形状有关系。 对于屋内导体，可不考虑太阳辐射能量。 3. 导体对流散热量 4、导体辐射散热量 与的导体的辐射系数（导体材料、颜色及表面粗糙程度）和辐射散热面积有关。 5. 导热散热量 这部分热量值很小，一般不考虑。 三、导体载流量的计算 导体的载流量即是导体的长期允许电流。 1.导体的温升过程： 由初始温度开始上升，经过一定的时间，达到稳定温度。 温升的过程是一个能量守恒的过程，导体电阻的能量损耗和太阳辐射的能量一部分用于导体本身的温度升高，一部分通过对流和辐射散到周围介质中。 2. 导体的载流量 四、大电流导体附近钢构的发热 当导体电流大于3000A时，附近钢构的发热不能忽略。 钢构发热的最高允许温度： 人可触及的钢构为70℃； 人不触及的钢构为100 ℃； 混凝土中的钢筋为80 ℃。 在现代发电厂中，为了减少钢构损耗和发热，常采取的措施： 加大钢构和导体之间的距离，使磁场强度减弱，降低磁滞和涡流损耗。 断开钢构回路，并加上绝缘垫，消除环流； 采用电磁屏蔽； 采用分相封闭母线。 五、大电流封闭母线运行温度的计算 供电可靠； 运行安全； 减小了母线的电动力及母线周围钢构件的发热； 运行维护工作量小。 母线散热条件较差； 外壳上产生损耗，金属消耗量增加。 封闭母线导体的最高允许温度不应大于+90℃，外壳最高允许温度不应大于+70 ℃。 在稳定状态下，母线的发热损耗等于母线向外壳的散热量；母线和外壳发热损耗的总和等于外壳向外辐射的能量。 求外壳温度和母线运行温度的方法：查散热曲线。 散热曲线：外壳总散热量与外壳温度的关系曲线；母线在运行温度为85℃时的总散热量（总发热损耗）与外壳温度的关系曲线；母线散热差值与母线运行温度的关系曲线。 第二节 载流导体短路时发热计算 一、导体短路时发热过程 计算载流导体短时发热的目的： 确定短时发热过程中导体的最高温度，不应超过其短时发热允许温度。 导体短路时发热的特点： （1）发热时间短（短路发生到被切除），产生的热量来不及向周围介质散布，可认为短路电流持续时间内所产生的全部热量都用来升高导体自身的温度。 （2）短路时导体温度变化范围大，它的电阻和比热容不能再视为常数，而是温度的函数。 根据能量守恒即可求出导体的短时最高温度。 利用温度与A值的关系曲线求导体的短时最高温度： 由已知的导体初始温度，从相应的导体材料上查出 将 与 代入公式，求出 ，再从曲线上查处对应的温度即为短时最高温度。 二、短路电流热效应的计算 1.等值时间法 （1）短路电流周期分量等值时间 短路电流周期分量等值时间与短路切除时间和短路电流的衰减特性有关。 实际中我们将周期分量等值时间与短路切除时间和短路电流的衰减特性的关系作成曲线。 （2）非周期分量等值时间 等值时间法只适用于容量为50MW以下的发电机，因为其周期分量的等值时间曲线是针对50MW以下的发电机绘制的。 2.实用计算法 (1)周期分量的热效应 （2）非周期分量的热效应 非周期分量等效时间T可以通过表查出，当短路电流切除时间大于1秒时，非周期分量忽略不计。 短路热效应等于周期分量的热效应和非周期分量热效应之和。 第三节 载流导体短路时电动力计算 1. 电动力定义 载流导体位于磁场中时所受到的磁场力。 2.两条平行导体间的电动力的计算 条件： 当两条导体中通过的电流方向相反时，两条导体间产生的电动