第1页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共31页第三章常用计算的基本理论和方法3．1正常运行时导体载流量计算一、概述1、两种工作状态1）正常工作状态：电压和电流都不会超过额定值，导体和电器能够长期安全经济地运行。2）短路工作状态：系统发生故障，I↑↑，U↓↓，此时，导体和电器应能承受短时发热和电动力的作用。2、所有电气设备在工作中，会产生各种功率损耗，其损耗有：1）电阻损耗：导体本身存在电阻。（铜损）2）介质损耗：绝缘材料在电场作用下产生的。（介损）3）涡流和磁滞损耗：铁磁物质在强大的交变磁场中。（铁损）本章主要讨论“铜损”发热问题。发热不仅消耗能量，而且导致电气设备温度升高，从而产生不良影响。3、发热对电气设备的影响1）机械强度下降：T↑，会使材料退火软化。2）接触电阻增加：T过高，接触连接表面会强烈氧化，使接触电阻进一步增加。3）绝缘性能降低：长期受高温作用，将逐渐变脆和老化，使用寿命大为缩短。4、发热的分类按流过电流的大小和时间，发热可分为：1）长期发热：由正常工作电流引起的发热。长期发热的特征：发热时间长；通电持续时间内，发热功率与散热功率平衡，保持为稳定温度；稳定温升2）短时发热：由短路电流引起的发热，导体短路时间很小，但Ik很大。Q发仍然很多，且不易散出，另外，还要受到电动力的作用。短时发热的特征：发热时间短；短路时导体温度变化范围很大，整个发热过程中散热功率远小于发热功率；短路时间虽然不长，但电流大，因此发热量它们都以热量的形式表现出来，使导体的温度升高。第2页共31页第1页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共31页也很大，造成导体迅速升温。为了保证导体的长期发热和短时发热作用下能可靠、安全地工作，应限制其发热的最高温度。5、最高允许温度为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定的数值。按照工作状态，它又可分为下述两种：1）正常最高允许温度θal：对裸铝导体，θal=+70℃，计入太阳辐射θal=+80℃接触面镀锡时，θal=+85℃接触面有银覆盖时，θal=+95℃2）短时最高允许温度θsp：θsp>θal，因为短路电流持续时间短。硬铝θsp=200℃,硬铜θsp=300℃。3）封闭母线最高允许温度导体θal=+90℃外壳θal=+70℃4）钢构发热最高允许温度人可触及θal=+70℃人不可触及θal=+100℃混凝土中钢筋θal=+80℃按正常工作电流及额定电压选择设备，按短路情况来校验设备二、导体发热和散热1、发热：来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量1）导体电阻损耗的（热量）功率QR单位长度导体通过电流IW时，所发出的热量，可按下式计算：QR=IW2Rac（W/m)式中：Rac=ρ[1+αt(θw−20)]S⋅Kf（Ω/m）式中：Rac——导体的交流电阻（Ω/m）ρ——导体温度为20∘C时的直流电阻率（Ω⋅mm2/m）αt——电阻温度系数（∘C−1）第3页共31页第2页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共31页θW——导体的运行温度（∘C）S——导体截面积（mm2）Kf——集肤效应系数2）太阳日照的（热量）功率Qt凡要装在屋外的导体，均应考虑日照的影响。Qt=EtAtFt(w/m)式中：Et----太阳辐射功率密度（W/m）)（注：我国取Et=1000Wm2）At----导体的吸收率，对铝导体As=0.6Ft----单位长度导体受太阳辐射的面积（m2/m）,对于圆管导体Fs=D(D:导体直径，m)2、热量的传递过程（散热）从物理本质而盐，可分为：导流、对流、辐射1)对流Ql：气体各部分相对位移将热量带走的过程对流换热Ql：Ql=αl(θw−θ0)Fl（W/m）由于对流条件不同，可分为自然对流散热（风速小于0.2m/s）和强迫对流散热两种情况。a.自然对流散热空气自然对流散热系数：α1=1.5(θW−θ0)0.35[W/(m2⋅∘C)]单位长度导体的散热面积与导体尺寸、布置方式等因素有关。下面列出几种常用导体的对流散热面积：1）单条导体：F1=2(A1+A2)2）二条导体：3）三条导体：4）槽形导体：5）圆管导体：b.强迫对流散热强迫对流散热系数：α1=NuλDNu=0.13(VDv)0.65第4页共31页第3页共31页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无...
