1、第第2章章 導體的發(fā)熱、電動力及導體的發(fā)熱、電動力及開關(guān)電器的滅弧原理開關(guān)電器的滅弧原理2-1 電氣設(shè)備的發(fā)熱和電動力電氣設(shè)備的發(fā)熱和電動力1、短路電流的發(fā)熱、短路電流的發(fā)熱（1）發(fā)熱的原因）發(fā)熱的原因自身存在著有功功率損耗，電器元件的功率損耗主要包括：自身存在著有功功率損耗，電器元件的功率損耗主要包括： 導體與導體之間接觸電阻上產(chǎn)生的損耗；導體與導體之間接觸電阻上產(chǎn)生的損耗； 導體自身電阻上產(chǎn)生的損耗；導體自身電阻上產(chǎn)生的損耗； 絕緣材料在電場作用下產(chǎn)生的介質(zhì)損耗等等。絕緣材料在電場作用下產(chǎn)生的介質(zhì)損耗等等。短期發(fā)熱是指短路電流在極短的時間內(nèi)所引起的發(fā)熱短期發(fā)熱是指短路電流在極短的時間內(nèi)所引

2、起的發(fā)熱長期發(fā)熱是指正常工作電流在較長時間內(nèi)所引起的發(fā)熱長期發(fā)熱是指正常工作電流在較長時間內(nèi)所引起的發(fā)熱（3）電器元件溫度升高造成的不良影響）電器元件溫度升高造成的不良影響 影響電器元件的絕緣。影響電器元件的絕緣。 影響接觸電阻。影響接觸電阻。 降低機械強度。降低機械強度。（2）分類）分類（3）發(fā)熱的計算（短路）發(fā)熱的計算（短路）dd2mCtRId11d1d000022CtISt0dd21AAQS)(Af（5）熱穩(wěn)定）熱穩(wěn)定2,dpdtrQQQI t 短路熱穩(wěn)定是指電器通過短路電流時，電器的導電短路熱穩(wěn)定是指電器通過短路電流時，電器的導電和絕緣部分不因短路電流的熱效應(yīng)使其溫度超過短時最和絕緣部

3、分不因短路電流的熱效應(yīng)使其溫度超過短時最高允許溫度而造成損壞的性能。高允許溫度而造成損壞的性能。（1）兩平行導體間的電動力）兩平行導體間的電動力單相電路單相電路 載流導體之間電動力的大小，取決于通過導體電流的載流導體之間電動力的大小，取決于通過導體電流的數(shù)值、導體的幾何尺寸、形狀以及各相安裝的相對位置等數(shù)值、導體的幾何尺寸、形狀以及各相安裝的相對位置等多種因素。多種因素。721102aLi ikFfFFFF同向相吸，異向相斥同向相吸，異向相斥單相短路時，電動力最單相短路時，電動力最大大27210fdmLFk Ia2-2 導體的電動力導體的電動力（2）三相導體之間的電動力）三相導體之間的電動力三

4、相電路三相電路A相所受電動力相所受電動力CABAACABAiKiiKiFFF21最大吸力最大吸力20.058dmAFKI最大斥力最大斥力20.81dmAFKI A相所受最大電動力為斥相所受最大電動力為斥力力C相所受電動力相所受電動力 情況與情況與A相相同相相同B相所受電動力相所受電動力CBABBCBABiKiiKiFFF最大吸力最大吸力2m866. 0KIFB最大斥力最大斥力2m866. 0KIFBB相所受最大斥力和最大吸力相相所受最大斥力和最大吸力相等等結(jié)論：結(jié)論： 一般情況下，電力系統(tǒng)中發(fā)生一般情況下，電力系統(tǒng)中發(fā)生三相短路三相短路時所受電動力最大，時所受電動力最大，三相短路后，導體流過沖

5、擊電流時必然會在導體之間產(chǎn)生三相短路后，導體流過沖擊電流時必然會在導體之間產(chǎn)生最大的電動力。三相導體水平布置時，最大的電動力。三相導體水平布置時，中間相中間相受力最大。受力最大。72max1073. 1aLiFim,impmpii（3）動穩(wěn)定）動穩(wěn)定 短路動穩(wěn)定是指電器通過短路電流時，其導電、絕緣和短路動穩(wěn)定是指電器通過短路電流時，其導電、絕緣和機械部分不因短路電流的電動力效應(yīng)而引起損壞的性能。機械部分不因短路電流的電動力效應(yīng)而引起損壞的性能。1. 什么是短路什么是短路2. 產(chǎn)生短路的原因產(chǎn)生短路的原因 電力系統(tǒng)中一切電力系統(tǒng)中一切不正常不正常的的相與相相與相之間或之間或相與地相與地之間之間發(fā)

6、生發(fā)生通路通路的情況稱作短路，短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。的情況稱作短路，短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。n電氣設(shè)備絕緣受損、老化；電氣設(shè)備絕緣受損、老化；n氣象條件惡化氣象條件惡化(雷擊過電壓閃絡(luò)、大風、覆冰等雷擊過電壓閃絡(luò)、大風、覆冰等)；n違規(guī)操作違規(guī)操作(帶負荷拉刀閘、未拆地線合閘送電等帶負荷拉刀閘、未拆地線合閘送電等)；n其它原因；其它原因；2-3 2-3 短路的一般概念短路的一般概念3. 三相系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路類型三相系統(tǒng)中可能發(fā)生的短路類型對稱短路：對稱短路：三相短路三相短路f (3)；不對稱短路：不對稱短路：單相接地短路單相接地短路f (1)、兩相短路、兩相短路f (2)、 兩相短路

7、接地兩相短路接地f (1.1)；f (3)f (2)f (1)f (1.1)abcn大的短路電流所產(chǎn)生的大的短路電流所產(chǎn)生的電動力效應(yīng)電動力效應(yīng)使電氣設(shè)備受到使電氣設(shè)備受到 嚴重的機械損壞；嚴重的機械損壞；n短路電流使設(shè)備短路電流使設(shè)備發(fā)熱發(fā)熱而損壞；而損壞；n短路使系統(tǒng)短路使系統(tǒng)電壓電壓大幅度大幅度下降下降，對用戶影響很大，如，對用戶影響很大，如 電動機的運行；電動機的運行；n破壞系統(tǒng)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定穩(wěn)定，造成大面積停電；，造成大面積停電；n對通訊的對通訊的干擾干擾；短路電流短路電流比正常值比正常值大大許多倍，許多倍，系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓嚴重嚴重下降下降。4. 短路的現(xiàn)象短路的現(xiàn)象5. 短路的后果短

8、路的后果短路暫態(tài)過程中的短路電流包含兩個分量短路暫態(tài)過程中的短路電流包含兩個分量周期分量和非周期分量周期分量和非周期分量。6.6.對短路電流的分析對短路電流的分析周期分量周期分量的幅值取決于電源電壓和短路回路的的幅值取決于電源電壓和短路回路的阻抗，且在暫態(tài)過程中阻抗，且在暫態(tài)過程中保持不變保持不變，它也是回路的，它也是回路的穩(wěn)態(tài)短路電流穩(wěn)態(tài)短路電流。非周期分量非周期分量是為了使電感中電流不突變而產(chǎn)生，是為了使電感中電流不突變而產(chǎn)生，其值其值在短路瞬間最大在短路瞬間最大，而在暫態(tài)過程中以時間常，而在暫態(tài)過程中以時間常數(shù)數(shù)a按指數(shù)規(guī)律衰減最終為按指數(shù)規(guī)律衰減最終為0。恒定電勢源外電路三相短路波形恒

9、定電勢源外電路三相短路波形 電流波形不與時間軸對稱，短路電流最大瞬時值，其電流波形不與時間軸對稱，短路電流最大瞬時值，其大小主要取決于短路電流非周期分量起始值。大小主要取決于短路電流非周期分量起始值。短路最不利（嚴重）情況：非周期分量起始值最大短路最不利（嚴重）情況：非周期分量起始值最大aTtpmpmaItIiecos（4）短路沖擊電流）短路沖擊電流 恒定電勢源外電路恒定電勢源外電路空載空載情況下發(fā)生三相短路，短路回路情況下發(fā)生三相短路，短路回路為為純感性純感性，短路時刻，短路時刻(t=0)(t=0)初相角初相角( (合閘角合閘角) )為零為零情況下，非情況下，非周期分量起始值最大。周期分量起

10、始值最大。即：即：0900,Im短路電流最大可能的瞬時值短路電流最大可能的瞬時值短路沖擊電流短路沖擊電流i iimim在短路后在短路后約約半個周期半個周期出現(xiàn)，即短路發(fā)生后出現(xiàn)，即短路發(fā)生后0.010.01秒。秒。k kimim為沖擊系數(shù)，為沖擊系數(shù)，11k kimim22pmimpmT.T.pmpmimIkIIIiaa010010e1e短路沖擊電流的計算表達式：短路沖擊電流的計算表達式：2-4 2-4 開關(guān)電器中的電弧電弧開關(guān)電器中的電弧電弧 特點：（1）電弧具有較高的電導（弧柱區(qū)電場強度低）。觸頭間只要有電弧，就仍有電流，電路就沒有斷開。（2）電弧的溫度極高。外層達3000C4000C，弧

11、心達6000C 7000C，乃至上萬度，會燒損觸頭及設(shè)備，甚至引起爆炸。（3）電弧電流密度大（10000A/cm2）。定義：電弧是一種介質(zhì)放電現(xiàn)象1、電弧的定義及特點2 2、電弧的形成、電弧的形成開關(guān)觸頭打開強電場發(fā)射）強電場（熱電子發(fā)射觸頭接觸電阻增大cmV /101065從陰極表面發(fā)射電子電子積累能量足夠大電子加速到足夠大離子和自由電子碰撞游離，產(chǎn)生新的正形成電流（電?。┯坞x繼續(xù)碰撞中性質(zhì)點無規(guī)則運動發(fā)熱使溫度足夠高熱游離，維持電弧燃燒3 3、電弧的熄滅、電弧的熄滅復(fù)合異號帶電粒子彼此靠近聚合在一起，互相中和，形成中性質(zhì)點。電弧中的去游離措施：吹弧，弧柱內(nèi)外溫差大形成熱傳遞。擴散弧柱內(nèi)帶電粒子逸出弧柱，進入周圍介質(zhì)。措施：吹弧，將電弧擠入絕緣窄縫，增加壓力，加大密度。4 4、加速電弧熄滅的措施、加速電弧熄滅的措施（1）采用滅弧能力強的介質(zhì)（2）利用氣體吹?。?）采用特殊金屬材料作觸頭利用（4）采用多斷口滅?。?）提高分斷速度（6）低壓開關(guān)滅弧利用金屬滅弧柵滅弧(將長電弧分成多個短電弧);利用與固定絕緣介質(zhì)接觸滅弧;利用窄縫滅弧思考題思考題1、簡述電弧的形成過程和影響電弧熄滅的因素。、簡述電弧的形成過程和影響電弧熄滅的因素。2、簡述交流電弧的熄滅措施。、簡述交流電弧的熄