1、第三章第三章 常用計算的基本理論和方法常用計算的基本理論和方法 3-1 導體載流量和運行溫度計算導體載流量和運行溫度計算 一、概述一、概述 二、導體的發(fā)熱和散熱二、導體的發(fā)熱和散熱 1、導體電阻損耗的熱量、導體電阻損耗的熱量QR 導體的交流電阻導體的交流電阻Rac fltRQQQQ acWRRIQ2 fWtacKSR)20(1 2、導體吸收太陽輻射的熱量、導體吸收太陽輻射的熱量Qt 3、導體對流散熱量、導體對流散熱量QlDAEQttt lWllFQ)(0 (1)自然對流散熱自然對流散熱 屋內自然通風或屋外風速小于屋內自然通風或屋外風速小于0.2m/s35. 00)(5 . 1 WllWllFQ

2、)(0 單位長度導體散熱面積與導體尺寸、布置方式等有關。單位長度導體散熱面積與導體尺寸、布置方式等有關。 單條導體對流散熱面積單條導體對流散熱面積)(221AAFl 1000;100021bAhA mmmmmmb1086 21211435.22AAAAAFl mmmmb108 21214443AAAAFl 三條導體對流散熱面積三條導體對流散熱面積 二條導體對流散熱面積二條導體對流散熱面積 (2)強迫對流散熱強迫對流散熱 強迫對流散熱系數(shù)強迫對流散熱系數(shù) 空氣導熱系數(shù)空氣導熱系數(shù),當氣溫為當氣溫為20 時時 DNul 65. 013. 0 VDNu21052. 2 空氣運動黏度系數(shù)，當空氣溫度為

3、空氣運動黏度系數(shù)，當空氣溫度為20 時時 如風向與導體不垂直如風向與導體不垂直,二者之間有一夾角二者之間有一夾角 ，則修正系數(shù)，則修正系數(shù)6107 .15 強迫對流散熱量強迫對流散熱量nBA)(sin 08. 1,68. 0,42. 0240 nBA時時，當當 9 . 0,58. 0,42. 09024 nBA時時，當當 nWnWlBAVDDBADNuQ)(sin)(13.0)(sin)(065.00 4、導體輻射散熱量、導體輻射散熱量QffWfFQ 4041002731002737 . 5 導體材料的輻射系數(shù)導體材料的輻射系數(shù) 材材 料料輻射系數(shù)輻射系數(shù)材材 料料輻射系數(shù)輻射系數(shù)表面磨光的鋁

4、表面磨光的鋁 表面不光滑的鋁表面不光滑的鋁 精密磨光電解銅精密磨光電解銅有光澤的黑漆有光澤的黑漆無光澤的黑漆無光澤的黑漆 0.0390.0570.0550.0180.0230.08750.960.98白漆白漆各種不同顏色油質涂料各種不同顏色油質涂料有光澤的黑色蟲漆有光澤的黑色蟲漆無光澤的黑色蟲漆無光澤的黑色蟲漆 0.800.950.920.960.8210.91 三、導體載流量的計算三、導體載流量的計算flCRQQQQ FQQWWfl)(0 dtFmcdRdtIWW)(02 1、導體的溫升過程、導體的溫升過程 熱量平衡方程熱量平衡方程 tmcFKtmcFWWWeeFRI )1(2FRIWW 2

5、 FmcTWr rrTtKTtWee )1(0WFRIWW 2 2、導體的載流量、導體的載流量 導體長期通過電流時，穩(wěn)定溫升導體長期通過電流時，穩(wěn)定溫升 flWWQQFRI 2RQQRFIflWW )(0 裸導體按裸導體按周圍環(huán)境溫度為周圍環(huán)境溫度為+25，允許最高溫度為允許最高溫度為+70電氣設備按電氣設備按環(huán)境溫度為環(huán)境溫度為+40，允許最高溫度為允許最高溫度為+75NalalK 0200)( alalwII 導體穩(wěn)定溫度計算導體穩(wěn)定溫度計算 周圍環(huán)境溫度與標準條件不同時，導體載流量的修正周圍環(huán)境溫度與標準條件不同時，導體載流量的修正例例3-1 屋內配電裝置中裝有屋內配電裝置中裝有100m

6、m8mm的矩形導體。的矩形導體。導體正常運行溫度為導體正常運行溫度為70 ，周圍空氣溫度為，周圍空氣溫度為25 ，計算，計算導體的載流量。導體的載流量。m)/(100443. 0100422. 005. 133 R解解 (1)求交流電阻求交流電阻)/(26.55216. 0)2570(685. 5)(0mWFQlWll )/(65.691002731002737 . 5404mWFQfWf )(1679 ARQQIfl (2)求對流散熱量求對流散熱量(4)導體的載流量導體的載流量(3)求輻射散熱量求輻射散熱量 四、大電流導體附近鋼構的發(fā)熱四、大電流導體附近鋼構的發(fā)熱 減少鋼構損耗和發(fā)熱措施減少

7、鋼構損耗和發(fā)熱措施 加大鋼構和導體之間的距離，使磁場強度減弱；加大鋼構和導體之間的距離，使磁場強度減弱； 斷開鋼構回路斷開鋼構回路,并加上絕緣墊并加上絕緣墊,消除環(huán)流；消除環(huán)流； 采用電磁屏蔽；采用電磁屏蔽； 在磁場強度最大的部位套上短路環(huán)，利用短路環(huán)中感應在磁場強度最大的部位套上短路環(huán)，利用短路環(huán)中感應電流的去磁作用以降低導體的磁場；電流的去磁作用以降低導體的磁場； 在導體與鋼構間安置屏蔽柵，柵中電流可使磁場削弱。在導體與鋼構間安置屏蔽柵，柵中電流可使磁場削弱。 采用分相封閉母線。每相母線分別用鋁質外殼包住，采用分相封閉母線。每相母線分別用鋁質外殼包住，外殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽作用。外

8、殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽作用。 規(guī)定鋼構發(fā)熱的最高允許溫度規(guī)定鋼構發(fā)熱的最高允許溫度 人可觸及的鋼構為人可觸及的鋼構為 70 ； 人不可觸及的鋼構為人不可觸及的鋼構為 100 ； 混凝土中的鋼筋為混凝土中的鋼筋為 80 。 3-2 載流導體短路時發(fā)熱計算載流導體短路時發(fā)熱計算 一、導體短路時發(fā)熱過程一、導體短路時發(fā)熱過程)/(2mJdmCdtRiktdSlCdtSlimkt)1 ()1 (002dCdtiSmkt1110022dCdtiShWkmtkt11100022WhWWmhhmmAACCdChW)1ln()1ln(1120020000 二、短路電流熱效應二、短路電流熱效應Qk的計算的

9、計算dtiktkt02kQ 1、等值時間法、等值時間法 2、實用計算法、實用計算法)10(12Q222202pkkkttktptIIItdtI 222np)1(QITIeTakTta (1)求周期分量的熱效應求周期分量的熱效應 (2)求非周期分量的熱效應求非周期分量的熱效應例例3-4鋁導體鋁導體LMY-1008,電壓電壓10.5kV,電流電流1500A，正常，正常負荷時負荷時w= 46 ,保護動作時間保護動作時間1s,斷路器開斷時間斷路器開斷時間0.2s，短路電流短路電流I0=28kA,I0.6=22kA,I1.2=20kA。計算短路電流熱效。計算短路電流熱效應和導體最高溫度。應和導體最高溫度

10、。s2 . 12 . 01tk)(4 .602)10(12Q22222pSKAIIItkkttk )(8 .156282 . 0Q222npSKAIT )(2 .759Q2kSKAQQnpp解解(1) (2)C 46)/(104686. 01035. 0102 .75910008100010011A41616622hmJAQSWk)/(1035. 0A416WmJ)(20060鋁導體最高允許溫度CC 3-3 載流導體短路時電動力計算載流導體短路時電動力計算dliBFL 0sin 一、計算電動力的方法一、計算電動力的方法 1、畢奧沙瓦定律法、畢奧沙瓦定律法 2、兩條平行導體間電動力計、兩條平行導

11、體間電動力計算算aiaiH(1021022170217NLaiidlaiiFL dlaiidlBidF sin102sin21712 )(102217NiiaLKF 二、三相導體短路時的電動力二、三相導體短路時的電動力 1、電動力的計算、電動力的計算 (1)作用在中間相作用在中間相(B相相)的電動力的電動力342sin3342sin23102227ATtATtmBteeIaLFaa3422sin23At (2)作用在外邊相作用在外邊相(A相或相或C相相)的電動力的電動力 aTtAmAeIaLF22762cos438383102 622cos4362cos23cos43

12、 ATtAtetta2、電動力的最大值、電動力的最大值 二、三相導體短路時的電動力二、三相導體短路時的電動力1、電動力的計算、電動力的計算)(10616. 12)3(7NiaLFshA)(1073. 12)3(7NiaLFshB2、電動力的最大值、電動力的最大值 二、三相導體短路時的電動力二、三相導體短路時的電動力1、電動力的計算、電動力的計算 3、導體振動時動態(tài)應力、導體振動時動態(tài)應力mEJLNff21 為避免導體產(chǎn)生危險共振為避免導體產(chǎn)生危險共振,對于重要的導體，應使其固有對于重要的導體，應使其固有頻率在下述范圍以外：頻率在下述范圍以外： 單條導體及一組中的各條導體單條導體及一組中的各條導體35135Hz；多條導體及引；多條導體及引下線的單條導體下線的單條導體35155Hz； 槽形管形導體槽形管形導體30160Hz。)(1073. 127maxNiaLFsh 例例3-5某發(fā)電廠裝有某發(fā)電廠裝有10kV單條矩形鋁導體單條矩形鋁導體60mm6mm，支柱絕緣子的距離支柱絕緣子的距離L=1.2m，相間距離，相間距離a=0.35m，三相短路，三相短路沖擊電流沖擊電流ish=45kA。導體彈性模量。導體彈