五、电气设备的发热和电动力计算.ppt

第五章 电气设备的发热及 电动力计算§5.1 电气设备的允许温度n1、电气设备的运行特点发 热绝缘 老化介质 损耗涡流和 磁滞损耗电能损耗影响设备正 常寿命和工 作状态强电场绝缘 材料交变磁场铁磁 物质电流导体n2、电气设备的发热类型¨长期发热－－由正常工作电流引起，可用来 确定导体正常工作时的最大允许载流量n特点：电流小，持续时间长，热量的产生 与散失将维持一动态平衡，达到一稳定温 升，温度不再改变¨短（路）时发热－－由短路电流引起，可用 来确定短路切除以前可能出现的最大温度n特点：电流大且时间短暂，热量几乎全部 用于导体温升n3、发热的其它概念：¨热稳定性－－长期工作电流或短路电流通过 导体、电器时，实际发热温度不超过各自发 热的允许温度，即具有足够热稳定性¨允许温度：可承受的最高温度值¨允许温升：n长期发热的允许温升－－较周围（计算） 环境温度的温度升高值n短时发热的允许温升－－较短路前的温度 升高值，通常与导体长期工作时的最高允 许温度相比较§5.2 导体长期发热的计算n两种计算思路：¨根据θy（导体长期发热允许温度） Iy（ 允许电流）； 进而校验，使满足Ig.zd≤Iy ¨根据Ig.zd（导体最大长期工作电流） θc （导体长期发热稳定温度）； 进而校验，使满足θc≤θyn一、允许电流Iy的确定¨对于母线、电缆等均匀导体，其允许电流Iy可 查标准截面允许电流表。

¨注意：n对应查得的电流的条件为：计算环境温度θ0 ＝ 25℃，最高发热允许温度θy＝70℃；n故当实际环境温度θ与θ0不一致或敷设条件 不同时，需要进行温度校正：n二、导体长期发热温度θcθc＝θ＋（θy －θ）(Ig.zd/Iyθ) θ－－实际环境温度 Ig.zd－－最大长期工作电流（一般考虑持 续30min以上的最大工作电流） Iyθ－－校正后的允许电流§5.3 导体短路时的发热计算n导体必须能承受短路电流的热效应而不致使绝 缘材料软化烧坏，也不致使芯线材料的机械强 度降低，这种能力即－－导体的短路热稳定 性n短路热稳定性的校验¨思路： 当导体通过短路电流时的最高发热温度 θd≤θd y规定的导体短时发热允许温度 ，则认为导体在短路条件下是热稳定的； 否则是热不稳定的n一、短路时发热的计算条件 由其短时发热的主要特点而决定:¨a、视为绝热过程－－短路时间内产生 的热量全部用来提高导体本身的温度， 即不考虑散热；¨b、短路时导体的物理特性，如比热、 电阻率等不能视为常数，而是温度的函 数；¨c、短路电流瞬时值的实际变化规律复 杂，故选取短路电流全电流的有效值来 进行发热计算n二、短路时最高发热温度θd的计算n热平衡：产生的全部热量＝吸收的短路电流全电流的有效值； (5-3)、 (5-4) 分别为温度θ℃时导体的电阻、比热。

n设短路发生时间为0 t，相应的导体温 度变化为θq （起始温度） θd，两边 积分、整理可得：¨式中 即短路电流的热效应5-7）¨Ad＝……¨Aq＝……参见P71式5－8 但注意：Aq有误！n由上述可看出Qd、Ad、Aq的解析算法很麻烦， 所以一般采取简化方法－－等值时间法： １、Qd的等效计算（因id实际变化复杂）由I∞（稳态电流）和tdz（短路发热等效时间 ，假想值）推出Qd，则有：（5－9）且tz, tfz－分别为周期性、非周期性短路电流分量等值时 间 ①tz的确定－－由周期分量等值时间曲线（图5 －3）tz=f(β″,t)可查得即以I″/I ∞之比代表短路电流的变化规律 其中，I″－－短路次暂态电流有效值，即短路 后第一周期的iz有效值（周期性分量0s有效值）图5-3的tz=f(β″,t)曲线只作出了t≤5s时，若短路 持续时间t5s，则： tdz=tz(5)+(t－5) (s)（短路 时间一般不会超过5s，即5s后已达短路后稳态 ②tfz t≥1s时，短路电流非周期分量基本衰减完，不 计其发热，即无需计算tfz t1时时， Kx 1；b/h1时时， Kx 1； b/h=1, Kx =1。

5－19）n三、三相母线短路时的电动力¨短路冲击电流ish产生的电动力最大，故均以 ish为准；¨又因为¨故以 为准；¨又因为实践证明中间相所受电动力最大；¨故（回顾：短路冲击电流 Ksh－短路电流冲击系数，一般取1～2之间 ）n四、校验动稳定性n1、母线母线通过 时受到的最大计算应力n2、一般电器为极限通过电流（或动稳定电流）， 可查。