电气设备选择课件.ppt

電氣設備選擇9.1電器和載流的導體發熱當電器和載流導體通過電流時，有部分電能以不同的損耗形式轉化為熱能，使電器和載流導體的溫度升高，這就是電流的熱效應。Q=I2Rt(J)R=KfRdc式中I——通過的電流(A)；t——電流作用的時間(s)；R——電阻，如為直流電路，即為直流歐姆電阻Rdc；Kf——集膚係數，其大小與電流的頻率、導體的形狀和尺寸有關，在大截面母線中，其影響往往不可忽略，而對於絞線和空心導線，通常都可以認為Kf=1。電器和載流導體過度發熱的影響主要有：⑴機械強度下降。⑵接觸電阻增加。⑶絕緣性能降低。9.1.1正常工作情況下持續發熱的計算電器或載流導體在未通過電流時，其溫度和周圍介質溫度相同。當通過電流時，由於發熱，使溫度升高，並因此與周圍介質產生溫差，熱量將逐步有部分電能以不同的損耗形式轉化為熱能，使電器和載流導體的溫度升高，這就是電流的熱效應。對於均勻導體，其持續發熱的熱平衡方程式是：式中I——通過導體的電流(A)；R——已考慮了集膚係數的導體交流電阻；K——散熱係數；A——導體散熱表面積m2； ——導體溫度；——周圍介質溫度；m——導體品質(kg)；c——導體比熱容；⑴溫升起始階段上升很快，隨時間的延長，其上升速度逐漸減小。⑵對於某一導體，當通過不同的電流時，由於發熱量不同，穩定溫升也就不同。⑶達到穩定溫升的時間，從理論上講應該是無窮大，實際上，當t(3~4)T時，其溫升值即可按穩定溫升計算。根據導體持續發熱的條件，當導體的穩定溫升小於或等於導體持續發熱時的允許溫升時，可認為是熱穩定。可以求出該導體正常運行情況下最大允許電流，即：銅、鋁及鋼裸母線持續發熱允許溫度規定為國為70℃。9.1.2故障情況下短時發熱的計算故障情況下的短時發熱，主要是在系統發生短路故障時。這時通過電器或載流導體的短路電流，其數值比正常工作電流大很多倍。由於短路發熱過程很短，可近似認為是一個絕熱過程。對於均勻導體，短時發熱的熱平衡方程式是：式中——短路電流的暫態值。短路時，由於導體溫度的變化範圍很大，這時，其電阻和比熱容都不是常數。其隨溫度而變化的關係式是：式中——溫度為0時導體電阻率；——溫度為0時導體比熱容；——導體電阻溫度係數；——導體比熱容溫度係數；l——導體長度(m)；S——導體截面(m2)。——短路電流週期分量在t內的熱效應；——短路電流非週期分量在t內的熱效應。短路電流週期分量在內的熱效應，可以用發熱等值時間法或近似數值積分的方法求得。發熱等值時間法，是令：故t5s時發熱等值時間:50MW以下的發電機短路電流週期分量平均運算曲線作出的，應用於更大容量的發電機，勢必產生較大誤差。這時最好採用近似數值積分法。求近似數值積分的方法有分段矩形法、分梯形法和拋物線法。上式中的係數依此為1、10、1，故亦簡稱1—10—1公式。短路電流非週期分量在t(s)內的熱效應，可得：9.2電器和載流的電動力效應