東北農(nóng)大變電工程設(shè)計(jì)課件第5章 電氣設(shè)備發(fā)熱和電動(dòng)力計(jì)算-2電氣設(shè)備發(fā)熱和電動(dòng)力計(jì)算

1、電氣設(shè)備發(fā)熱和電動(dòng)力計(jì)算 長(zhǎng)期發(fā)熱和短路時(shí)發(fā)熱 電氣設(shè)備的發(fā)熱類型 長(zhǎng)期發(fā)熱-長(zhǎng)期流過正常負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的溫度上升，可用導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度來確定導(dǎo)體正常工作時(shí)的長(zhǎng)期允許通過的電流（即導(dǎo)體最大允許載流量），從而研究提高導(dǎo)體長(zhǎng)期允許通過電流，或降低導(dǎo)體溫度的方法。 特點(diǎn):導(dǎo)體通過的是工作電流，數(shù)值小，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)體溫升緩慢，熱量的產(chǎn)生與散失將維持動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到穩(wěn)定溫升后，溫度不再改變。電氣設(shè)備的發(fā)熱類型 長(zhǎng)期發(fā)熱和短路時(shí)發(fā)熱 導(dǎo)體最高允許溫度 為了保證導(dǎo)體可靠地工作，必須使其發(fā)熱溫度不得超過一定數(shù)值，這個(gè)限值叫做最高允許溫度。 載流導(dǎo)體的發(fā)熱 電氣設(shè)備的發(fā)熱類型 導(dǎo)體最高允許溫度 盡管決定電氣

2、設(shè)備工作性能的是它們的溫度，但考核它們的質(zhì)量時(shí)卻是以溫升作為指標(biāo)。溫升是指電氣設(shè)備運(yùn)行溫度與周圍介質(zhì)溫度0之差。 載流導(dǎo)體的發(fā)熱 電氣設(shè)備的發(fā)熱類型 把較周圍（計(jì)算）環(huán)境溫度的溫度升高值稱為長(zhǎng)期發(fā)熱的允許溫升，我國所采用的計(jì)算環(huán)境溫度為：電力變壓器和電器（周圍環(huán)境溫度）40；發(fā)電機(jī)（利用空氣冷卻時(shí)進(jìn)人的空氣溫度）3540C；裝在空氣中的導(dǎo)線、母線和電力電纜25；埋入地下的力電纜15。 載流導(dǎo)體的發(fā)熱 電氣設(shè)備的發(fā)熱類型 較短路前的溫度升高值稱為短時(shí)發(fā)熱的允許溫升，通常取導(dǎo)體短路前的溫度等于它長(zhǎng)期工作時(shí)的最高允許溫度。 導(dǎo)體最高允許溫度 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 載流導(dǎo)體的發(fā)熱 電氣設(shè)備發(fā)

3、熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 載流導(dǎo)體的發(fā)熱 1. 發(fā)熱 導(dǎo)體的發(fā)熱主要來自導(dǎo)體電阻損耗的熱量和太陽日照的熱量。 （1）導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR； （2）太陽日照產(chǎn)生的熱量。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱 2. 散熱散熱的過程實(shí)質(zhì)是熱量的傳遞過程，其形式一般由三種:（1）導(dǎo)熱。使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱 （2）對(duì)流。在氣體中，各部分氣體發(fā)生相對(duì)位移將熱量帶走的過程。（3）輻射。熱量從高溫以熱射線方式傳至低溫物體的傳播過程。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱 導(dǎo)體在未通過電流時(shí)，其溫度和周圍介質(zhì)溫度相同。當(dāng)通過電流時(shí)，由

4、于發(fā)熱，使溫度升高，并因此與周圍介質(zhì)產(chǎn)生溫差，熱量將逐漸散失到周圍介質(zhì)中去。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的溫升過程 在正常工作情況下，導(dǎo)體通過的電流是持續(xù)穩(wěn)定的，因此經(jīng)過一段時(shí)間后，電流所產(chǎn)生的全部熱量將隨時(shí)完全散失到周圍介質(zhì)中去，即達(dá)到發(fā)熱與散熱的平衡，使導(dǎo)體的溫度維持在某一穩(wěn)定值。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的溫升過程 當(dāng)工作狀況改變時(shí)，熱平衡被破壞，導(dǎo)體的溫度發(fā)生變化；再過一段時(shí)間，又建立新的熱平衡，導(dǎo)體在新的穩(wěn)定溫度下工作。所以，導(dǎo)體溫升過程也是一個(gè)能量守恒的過程。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的溫升過程 （1）溫升過程是按指數(shù)曲線變化，開始階段上升很快，隨

5、著時(shí)間的延長(zhǎng)，其上升速度逐漸減小。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 從均勻?qū)w持續(xù)發(fā)熱時(shí)溫升與時(shí)間的關(guān)系式看出： （2）對(duì)于某一導(dǎo)體，當(dāng)通過的電流不同，發(fā)熱量不同，穩(wěn)定溫升也就不同。電流大時(shí)，穩(wěn)定溫升高；電流小時(shí)，穩(wěn)定溫升低。 （3）大約經(jīng)過（34）T的時(shí)間，導(dǎo)體的溫升即可認(rèn)為已趨近穩(wěn)定溫升W。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 從均勻?qū)w持續(xù)發(fā)熱時(shí)溫升與時(shí)間的關(guān)系式看出： 導(dǎo)體長(zhǎng)期通過電流時(shí),穩(wěn)定溫升為 。由此可知：導(dǎo)體的穩(wěn)定溫升，與電流的平方和導(dǎo)體材料的電阻成正比，而與總換熱系數(shù)和換熱面積成反比。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 從均勻?qū)w持續(xù)發(fā)熱時(shí)溫升與時(shí)間的關(guān)系式看出： 導(dǎo)體允許的長(zhǎng)期工作電流為： 式中， 稱為導(dǎo)體載流量的修正系數(shù)。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的載流量 例l：某發(fā)電廠主母線的截面為50 x5mm2，材料為鋁。0為25，為30。試求該母線豎放時(shí)長(zhǎng)期工作允許電流。 電氣設(shè)備發(fā)熱類型和長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 導(dǎo)體的載流量 解：從母線載流量表中查出截面為