常用计算的基本理论和方法.pptVIP

短路发生后的最初半个周期，短路电流的幅值最大，此时t=0.01s， 三相短路A相的最大电动力 三相短路B相的最大电动力 （2）两相短路最大电动力 * 三相导体最大短路电动力出现在三相短路故障后的0.01s，作用在中间B相 * 第二章 导体的发热.电动力和灭弧原理 一.问题的引出 电气设备运行 电路中流有电流I 电流作用于电阻消耗功率I2R 产生磁场 * 消耗在电阻上的电阻损耗，电磁变换中的磁滞和涡流损耗及电场产生的介质损耗 导体在磁场中受到力的作用F＝IBL 机械强度下降； 接触电阻增加； 绝缘性能下降 导体到底可以承受 多大的热积累 导体到底可以承受 多大力的作用 过大的电动力将 造成导体变形和 损坏 * 导体正常运行时和故障时候I变化很大，故障时电流远远大于正常运行时候 导体正常运行时发热情况－长期发热 导体发生故障时发热情况－短时发热 导体发生故障时受力的情况－电动力 思考短路时候和运行时候发热和电动力的特点 * 二.最高允许温度 正常最高允许工作温度：70℃（一般裸导体）、 80℃（计及日照时的钢芯铝绞线、 管形导体）、 85℃（接触面有镀锡的可靠覆盖层） 短时最高允许温度：200℃（硬率及铝锰合金）、 300℃（硬铜 ） * 三.长期发热的研究 导体长期发热是指导体通过工作电流时的发热过程 长期发热的特点：电流小－正常工作电流。 时间长－可以认为趋于无穷大。 1.导体的发热和散热 在稳定状态下，导体吸收的热量等于散去的热量，QR＋Qt ＝ Qc＋Qr。 * QR ＋Qs ＝ Ql＋Qf QR －单位长度导体电阻损耗的热量 Q3 － 单位长度导体吸收的日照热量 Qc － 单位长度导体的对流散热量 Qr － 单位长度导体向周围介质辐射的热量 1）QR电阻损耗 1）QR电阻损耗 QR ＝ IW2Rac（W/m） * Qs＝EsA3D (W/m) E3 – 太阳辐射功率密度 As－导体吸收率 D – 导体的直径 2）Qs导体吸收太阳辐射热量 * 3）Qc导体对流散热量 Qc＝α1（θw－ θ0 ）Fc (W/m) α1– 对流散热系数 θw －导体温度 θ0 – 环境温度 Fc － 单位长度导体散热面积 * 2.导体载流量的计算 载流量：长期允许电流 温升过程中散热公式： Ql＋Qf ＝ αw（θw－ θ0）F αw －对流和辐射总的散热系数 温升过程： QR＝ Qc＋Ql＋Qf * 则在dt时间内，导体的热量积累情况为： I2Rdt ＝ mcdθ ＋αwF（θw － θ0 ）dt 对上式积分，此时时间0－t，导体温度由θk 上升为θ，解得： * 导体稳定温升 导体热时间常数 * 导体通过电流I后，温度开始升高，经过（3~4）Tt(时间常数)导体达到稳定发热状态。导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流大小无关；导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。 * 导体载流量 问题：导体最大载流量如何计算？ 问题：如何提高导体载流量 * 减小交流电阻： 采用电阻率小的材料如铜、铝 增大导体的截面 减小接触电阻：接触表面镀锡、镀银等 增大复合散热系数：改变导体的布置方式 增大散热面积 作业：1、截面积相同的情况下，矩形和圆形导体哪一个散热 表面积大？从散热的角度看35KV以下的配电装置应采用哪种 截面的导体？ 2、集肤效应系数与哪些因素有关？导体截面增大集肤系数如 何变化？对交流电阻有何影响？ * 3.大电流导体附近钢构的发热 1、钢构发热的最高允许温度： 人可触及的钢构为70℃ ； 人不可触及的钢构为100℃； 混凝土中的钢筋为80℃。 2、发热的原因：磁滞和涡流损耗 3、减少钢构损耗和发热的措施：1）加大导体和钢构间的距离；2）断开闭合回路；3）采用电磁屏蔽；4）采用分相封闭母线。 * 优点：1）运行可靠性高：防止相间短路，外壳多点接地能够保障人体接触时的安全；2）短路时母线相间短路电动力大大降低：外壳涡流和环流的屏蔽作用使壳内的磁场减弱；3）改善母线附近钢构的发热：壳外磁场受外壳电流的屏蔽作用而减弱；4）安装和维护的工作量减少。 缺点：母线散热条件差；外壳上产生损耗；金属耗量增加。 4.大电流封闭母线的运行特点 * * * 四.导体的短时发热 --------指短路开始到短路切除为止很短一段时间内导体的发热过程。 短时最高发热温度θf 短路时间=保护动作时间+断路器的全开断时间 断路器的全开断时间=断路器的固有