载流导体短路时发热计算电子教案.ppt

风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法 第二节 载流导体 短路时发热计算风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算教学内容本节教学内容一、导体短路时发热过程二、短路电流热效应Qk的计算首页风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程第二节 载流导体短路时发热计算 导体的短时发热，是指短路开始至短路切除为止，很短一段时间内导体发热的过程此 时，导体发出的热量比正常发热量要多得多，导体温度升得很高短时发热计算的目的，就是确 定导体可能出现的最高温度 风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程 （1）发热时间很短，电流比正常工作电流大的多，导体产生的热量来不及散失到周围介质中去，全部用来使导体温度升高，散热量可以忽略不计 （2）在短时间内，导体的温度快速升高，其电阻和比热容（温度变化1，单位质量物体吸热量的变化量）不再是常数而是温度的函数导体短路时发热有下列特点:风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程导体短时发热过程中的热量平衡关系是： 电电阻损损耗产产生的热热量=导导体的吸热热量，即 短时发热过时发热过 程中，导导体的电电阻和比热热容与温度的函数关系为为 在时间dt内，由上式可得:(J/m)风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程 将R 、 c 及m的值代入式(331)，即得导体短路时发热的微分方程式 Ikt 短路电流全电流的有效值（A）； S 导导体的截面积积（m2）; m 导导体材料的密度(kg/m3)； 0 和c0分别为导别为导 体在0时时的电电阻率（m）和导导体在0时时的比热热容J/(kg)； 和分别为别为0 和c0的温度系数（-1）。

式中：风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程整理得: 对上式两边积分，时间从0到 tK ，温度对应从W 升到h ，得将上式改写为 其中Qk称为短路电流热效应风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程 可以看出：Ah和Aw具有相同的函数关系,有关部门给出了常用材料的=f (A)曲线，如图3-13所示 短路终了时的A值为: 图3-13风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算一.导体短路时发热过程 根据 = f (A)曲线计算短时发热最高温度的方法： （）由短路开始温度w（短路前导导体的工作温度），查查出对应对应 的值值Aw ；（）如已知短路电电流热热效应应Qk ，可按式（3-34）计计算出Ah ；（）再由Ah查查出短路终终了温度h ，即短时发热时发热 最高温度 如果h 0.1s时，于是由上式可得:风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算二. 短路电流热效应Qk的计算 2. 实用计算法 下面就周期分量和非周期分量的热效应分别进行计算。

1）周期分量的热效应 由数学分析可知，任意曲线yf(x)的定积分，可采用辛卜生法 近似计算，即 ： 式中 b、a为积分区间的上、下限， n为把整个区间分成长度相等的小区间数（偶数），yi为函致值(i1，2，n) 风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算二. 短路电流热效应Qk的计算 在计算周期分量的热效应时，代入f(x)Ipt2，a0， btk 当取n4时，则y0I2 ，y1I2tk/4 ， y2I2tk/2 ， y3I23tk/4 ， y4I2tk 为了进一步简化，可以认为y2（y1+y3）/2 将这些数据代入式（341），即得：（342）风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算二. 短路电流热效应Qk的计算(2)非周期分量热热效应应的计计算 T-为非周期分量等效时间间（s），其值可由表3-3查得 表3-3 非周期分量等效时间T短路点 T / s 0.1s 0.1s发电机出口及母线0.150.2发电机升高电压 母线及出线发电 机电压电 抗器后0.080.1变电站各级电压 母线及出线0.05 当tk 1s时时，导导体的发热发热 主要由周期分量热热效应应来决定，非周期分量热热效应应可略去不计计。

(kA)s风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算二. 短路电流热效应Qk的计算【例3-4】铝导铝导 体型号为为LMY-1008，正常工作电压电压UN=10.5kV,正常负负荷电电流Iw=1500A，正常负负荷时时，导导体的温度w=46, 继电继电 保护动护动 作时间时间 tpr=1s，断路器全开断时间时间tbr=0.2s,短路电电流I=28kA,I0.6=22kA,I1.2=20kA计计算短路电电流的热热效应应和导导体的最高温度解 （1）计计算短路电电流的热热效应应 短路电电流通过过的时间时间 等于继电继电 保护动护动 作时间时间 与断路器全开断时间时间 之和，即短路电电流周期分量的热热效应应为为风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算二. 短路电流热效应Qk的计算短路电电流非周期分量的热热效应应为为(kA)s短路电电流的热热效应应为为风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算二. 短路电流热效应Qk的计算 根据图-曲线，对应Ah可查得h =60200，导体不会因短时发热而损坏，满足热稳定要求。

由导导体的正常工作温度为为，查图查图 -曲线线可得Aw=0.351016J/（m4）代入式（）得 （）计计算导导体的最高温度 风电厂电气系统第三章 常用计算的基本理论和方法第二节 载流导体短路时发热计算。